Name: use of two dimensional semi-denaturing detergent agarose gel electrophoresis to confirm size heterogeneity of amyloid or amyloid-like fibers
Uploaded: 2018-04-26T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Use of Two Dimensional Semi-denaturing Detergent Agarose Gel Electrophoresis to Confirm Size Heterogeneity of Amyloid or Amyloid-like Fibers at JoVE.com

Ce travail est soutenu par une bourse de recherche pour S.H..-a. du NIH/NCATS (TL1TR001104), une fondation de Welch accorder (I-1827) et une bourse de R01 de NIGM (RGM120502A) au Z.W. Z.W. est le savant de Linthicum Virginie Murchison en recherche médicale et de prévention du Cancer Research Institute of Texas Scholar (R1222).

1. préparer les échantillons
<ol><li>Amyloïde de6 culture 2 x 10 produisant des cellules de cancer du côlon HT-29 dans un plat de culture de tissu de 10 cm dans 10 mL de Dulbecco modifié Eagle (DMEM) contenant 10 % sérum de veau fœtal et la pénicilline-streptomycine. Cellules en culture pour la nuit dans un incubateur à 37 ° C avec 5 % de CO2.<ol>
<li>Après que les cellules se développent à la confluence de 80 %, laver les cellules avec 10 mL d’une solution saline tamponnée au phos...

<ol>
	<li>Ross, C. A., Poirier, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+aggregation+and+neurodegenerative+disease.">Protein aggregation and neurodegenerative disease.</a> Nature medicine. 10, 10-17 (2004).</li><li>Hou, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MAVS+forms+functional+prion-like+aggregates+to+activate+and+propagate+antiviral+innate+immune+response.">MAVS forms functional prion-like aggregates to activate and propagate antiviral innate immune response.</a> Cell. 146, 448-461 (2011).</li><li>Li, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+RIP1/RIP3+necrosome+forms+a+functional+amyloid+signaling+complex+required+for+programmed+necrosis.">The RIP1/RIP3 necrosome forms a functional amyloid signaling complex required for programmed necrosis.</a> Cell. 150, 339-350 (2012).</li><li>Liu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MLKL+forms+disulfide+bond-dependent+amyloid-like+polymers+to+induce+necroptosis.">MLKL forms disulfide bond-dependent amyloid-like polymers to induce necroptosis.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114, 7450-7459 (2017).</li><li>Uptain, S. M., Lindquist, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prions+as+protein-based+genetic+elements.">Prions as protein-based genetic elements.</a> Annual review of microbiology. 56, 703-741 (2002).</li><li>Halfmann, R., Lindquist, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Screening+for+amyloid+aggregation+by+Semi-Denaturing+Detergent-Agarose+Gel+Electrophoresis.">Screening for amyloid aggregation by Semi-Denaturing Detergent-Agarose Gel Electrophoresis.</a> J Vis Exp. , (2008).</li><li>Sipe, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nomenclature+2014:+Amyloid+fibril+proteins+and+clinical+classification+of+the+amyloidosis.">Nomenclature 2014: Amyloid fibril proteins and clinical classification of the amyloidosis.</a> Amyloid : the international journal of experimental and clinical investigation : the official journal of the International Society of Amyloidosis. 21, 221-224 (2014).</li><li>Eisenberg, D. S., Sawaya, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+Studies+of+Amyloid+Proteins+at+the+Molecular+Level.">Structural Studies of Amyloid Proteins at the Molecular Level.</a> Annual review of biochemistry. 86, 69-95 (2017).</li><li>Bagriantsev, S. N., Kushnirov, V. V., Liebman, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Methods in Enzymology. 412, 33-48 (2006).</li><li>Sun, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mixed+lineage+kinase+domain-like+protein+mediates+necrosis+signaling+downstream+of+RIP3+kinase.">Mixed lineage kinase domain-like protein mediates necrosis signaling downstream of RIP3 kinase.</a> Cell. 148, 213-227 (2012).</li><li>He, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Receptor+interacting+protein+kinase-3+determines+cellular+necrotic+response+to+TNF-alpha.">Receptor interacting protein kinase-3 determines cellular necrotic response to TNF-alpha.</a> Cell. 137, 1100-1111 (2009).</li></ol>

L’aspect le plus important de la SDD 2D-âge, c’est que les conditions de l’électrophorèse sont les mêmes pour la première et la deuxième dimension. La capacité à détecter une forte diagonale à 45° (ce qui indique qu’aucune dissociation ou la dégradation ne s’est produite) dépend des fibres de migration de manière identique pendant les deux electrophoreses. À l’aide de conditions différentes, par exemple changer la tension ou la longueur du moment de l’exécution, masquera ces résultats. En ...

La formation de fibres amyloïdes due à un mauvais repliement des protéines a longtemps à jouer un rôle dans des conditions pathologiques comme la maladie d’Alzheimer, de Parkinson et la maladie de Huntington1. Plus récemment, la formation des fibres amyloïdes ou type amyloïde s’est avérée être une partie des voies de signalisation chez les humains, y compris lors des anti-viraux réponse immunitaire innée2 et necroptosis3,4et chez les organismes inférieurs comme la levure5,6. Par conséquent, la capacité à détecter ces fibres dans le laboratoire est importante. Actuellement, il existe trois manières de détecter amyloïde et les fibres de type amyloïde : l’utilisation de colorants, EM et SDD-âge.
L’utilisation de colorants, comme le rouge Congo ou thioflavine T, offre l’avantage d’être rapide et facilement détectables à l’aide de la microscopie ou spectroscopie7. Toutefois, la détection au microscope, dans le cas du rouge Congo, ne fournit aucune spécificité dont les protéines forment les fibres ou la taille des fibres. De même, l’utilisation de la spectroscopie pour détecter le rouge Congo ou thioflavine T contraignant pour des complexes de protéine fournit seulement un résultat positif ou négatif.
EM fournit une preuve concluante de la présence de fibres ainsi que des informations quantitatives sur la longueur et le diamètre de fibre8. Toutefois, cette méthode nécessite une purification très stricte. En outre, l’EM est une technique spécialisée qui utilise des équipements coûteux.
DDD-AGE a été utilisé pour déceler les SDS résistant mega Dalton protéines complexes incluant des fibres amyloïdes ou type amyloïde. Il offre de nombreux avantages. Tout d’abord, il ne nécessite pas la purification des fibres et est facile à réaliser9. Deuxièmement, il fournit des informations qualitatives sur la taille des fibres, y compris la taille relative et la quantité de heterogenicity de la fibre. Enfin, parce que le Western blot peut être réalisée après électrophorèse, il est facile de détecter la présence d’une protéine pour laquelle il y a un anticorps, bien qu’il est à noter que DDD-âge étant semi dénaturation, certains épitopes peuvent rester cachés qui complique la détection de l’anticorps.
Récemment, interaction protéine kinase du récepteur de 1 (RIPK1) et 3 (RIPK3) ont été signalés à fibres amyloïdes forme pour servir de plates-formes de signalisation au cours de la necroptosis, une forme programmée de nécrose3. Alors qu’ils étudiaient ces fibres, notre laboratoire a montré qu’une autre protéine associée à la necroptosis, mélangé de kinase de lignée domaine ressemblant (MLKL), a également formé des fibres de type amyloïde4. Toutefois, suite à l’examen avec SDD-âge, la taille des fibres MLKL semblait distingue les fibres RIPK1 et RIPK3, qui est apparu identiques les uns aux autres (Figure 1). C’était inattendu, parce qu’il est bien connu que les MLKL se lie à RIPK1/RIPK3 pour former la necroptosis signalisation complexe appelé le necrosome10.
Il y a au moins deux explications. Tout d’abord, deux fibres de type amyloïde totalement distincts peuvent se former lors de necroptosis, un contenant RIPK1/RIPK3 et autre MLKL le contenant. En second lieu, qu’un seul type de fibres de type amyloïde que contenant RIPK1/RIPK3/MLKL peut se former pendant la necroptosis, mais l’association des MLKL avec les autres protéines est suffisamment faible pour qu’il se dissocie au cours de la SDD-âge.
Pour y remédier, nous vous proposons effectuant un bidimensionnel (2D) DDD-âge. DDD-âge-stable amyloïde ou des fibres de type amyloïde aura le même schéma de migration lors de l’électrophorèse de la première et la deuxième dimension. Ce sera détectable après transfert des protéines à une membrane et de réaliser un Western blot. Fibres stables exposera un motif diagonale forte. Tout écart par rapport à cela suggère que les fibres subissent des changements en raison de l’électrophorèse SDS.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr >
			<td >gel electrophoresis unit</td>
			<td >Fisher</td>
			<td >HE99XPRO</td>
			<td >appratus for gel running.</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >agrose</td>
			<td >VWR</td>
			<td >97062-250</td>
			<td>For agarose gel.</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >paper tower</td>
			<td >Fisher</td>
			<td >19-120-2484</td>
			<td>for transfering</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >filter paper</td>
			<td >VWR</td>
			<td >21427-386</td>
			<td>for transfering</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >PVDF membrane</td>
			<td >Bio-Rad</td>
			<td >162-0177</td>
			<td>for transfering</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >blocking milk powder</td>
			<td >Bio-Rad</td>
			<td >1706404XTU</td>
			<td>for blocking in Western blot</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >MLKL antibody</td>
			<td >Genetex</td>
			<td >GTX107538</td>
			<td>rabbit anti-MLKL antibody</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >RIPK1 antibody</td>
			<td >BD Biosciences</td>
			<td >610459</td>
			<td>mouse anti-RIPK1 antibody</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >RIPK3 antibody</td>
			<td >gift from Dr. Xiaodong Wang</td>
			<td ></td>
			<td>rabbit anti-RIPK3. See refenence 11.</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >anti-Rabbit-HRP</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >A6154</td>
			<td>secondary antibody</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >ECL</td>
			<td >Fisher</td>
			<td >WBKLS0500</td>
			<td>Western chemiluminescent HRP substrate</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >X-ray film</td>
			<td >Fisher</td>
			<td >F-BX810</td>
			<td>for Western blot result</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >DMEM</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >D6429</td>
			<td>for cell culture</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >fetal bovine serum</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >F4135</td>
			<td>for cell culture</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >penicilin-streptomycin</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >P4333</td>
			<td>for cell culture</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Trypsin solution</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >T4049</td>
			<td>for cell culture</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >PBS for tissue culture</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >D8662</td>
			<td>for cell culture</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >recombinant TNF</td>
			<td >made in our lab</td>
			<td ></td>
			<td>for inducing necroptosis. See reference 11.</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >smac-mimetic</td>
			<td >gift from Dr. Xiaodong Wang</td>
			<td ></td>
			<td>for inducing necroptosis. See reference 11.</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >ZVAD-FMK</td>
			<td >ApexBio</td>
			<td >A1902</td>
			<td>for inducing necroptosis. See reference 11.</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Cell Counter</td>
			<td >Bio-Rad</td>
			<td>1450102</td>
			<td>Model TC20; for counting cells</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Pierce&#8482; BCA Protein Assay Kit</td>
			<td >Thermo Scientific</td>
			<td >23225</td>
			<td>for measuring protein concentration in cell lysates</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Cell lifter</td>
			<td >Fisher</td>
			<td >07-200-364</td>
			<td>to remove cells from dish</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Lysis Buffer (1 L)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td >20 mL 1 M Tris pH 7.4 
			10 mL glycerol 
			30 mL 5 M NaCl 
			840 mL ddH2O 
			10 mL Triton-X100 
			(protease and phosphates inhibitors as desired)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >10X TAE (1 L)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td >48.4 g Tris base 
			11.42 mL glacial acetic acid 
			20 mL 0.5M EDTA pH 8 
			ddH20 to 1 L</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >4X SDD-AGE loading buffer (50 mL)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td >5 mL 10X TAE 
			10 mL glycerol 
			4 mL 20% SDS 
			0.5 mL 10% bromophenol blue 
			31 mL ddH2O</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >TBS Transfer Buffer (1 L)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td >20 mL 1 M Tris pH 7.4 
			30 mL 5 M NaCl 
			950 mL ddH2O</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >PBST Wash Buffer (1 L)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td >100 mL 10xPBS 
			800 mL ddH2O 
			1 mL Tween20</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >10X PBS (10 L)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td >800 g NaCl 
			20 g KCl 
			144 g Na2HPO4&#183;2H2O 
			24 g KH2PO4 
			add ddH2O to 10 L</td>
		</tr>
		</tbody>
</table>

use of two dimensional semi-denaturing detergent agarose gel electrophoresis to confirm size heterogeneity of amyloid or amyloid-like fibers

Des fibres amyloïdes ou type amyloïde ont été associés à plusieurs maladies humaines et sont maintenant découverts importante pour nombreuses voies de signalisation. La capacité de facilement détecter la formation de ces fibres dans différentes conditions expérimentales est essentielle pour comprendre leur fonction potentielle. Plusieurs méthodes ont été utilisées pour détecter les fibres, mais pas sans quelques inconvénients. Par exemple, la microscopie électronique (me), ou coloration au rouge Congo ou thioflavine T souvent nécessite purification des fibres. En revanche, semi-dénaturation détergent gel d’agarose (SDD-AGE) permet de détecter des fibres amyloïdes semblables SDS-résistants dans les extraits de cellules sans purification. En outre, il permet la comparaison de la différence de taille des fibres. Plus important encore, il peut être utilisé pour identifier des protéines spécifiques dans les fibres par Western Blot. C’est moins fastidieux et plus facilement accessibles à un plus grand nombre de laboratoires. Résultats de la SDD-âge présentent souvent un degré variable d’hétérogénéité. Cela soulève la question de savoir si la partie de l’hétérogénéité résulte de la dissociation de la protéine complexe lors de l’électrophorèse en présence de SDS. Pour cette raison, nous avons utilisé une deuxième dimension du SDD-âge pour déterminer si l’hétérogénéité de taille vue dans SDD-âge est vraiment un résultat de fibre hétérogénéité en vivo et non le résultat de dégradation ou de dissociation de certains des protéines au cours de électrophorèse. Cette méthode permet la confirmation rapide et qualitative que les fibres amyloïdes ou type amyloïde ne sont pas partiellement dissociant au cours du processus de la SDD-âge.

Après l’induction de la necroptosis, RIPK1 et RIPK3 ont montré des patrons de type amyloïde presque identiques (pistes 2 et 4, Figure 1). Cependant, les fibres MLKL sont plus hétérogènes et semblaient être plus petites que les fibres de RIPK1/RIPK3 (voie 6, Figure 1). Qui nous a amenés à développer la méthode 2D de SDD-âge pour aborder la possibilité MLKL forme des fibres RIPK1/RIPK3-indépendant ou MLKL se dissoci...

Watch this Scientific Journal Video about Use of Two Dimensional Semi-denaturing Detergent Agarose Gel Electrophoresis to Confirm Size Heterogeneity of Amyloid or Amyloid-like Fibers at JoVE.com

Use of Two Dimensional Semi-denaturing Detergent Agarose Gel Electrophoresis to Confirm Size Heterogeneity of Amyloid or Amyloid-like Fibers

Utilisation de deux dimensions semi dénaturation détergent Gel d’agarose pour confirmer l’hétérogénéité de la taille des fibres amyloïdes ou type amyloïde

Ici, nous utilisons bidimensionnelle semi dénaturation gel d’agarose pour confirmer la présence de fibres amyloïdes semblables de taille hétérogène et exclure la possibilité que l’hétérogénéité de taille est due à la dissociation des fibres amyloïdes durant le gel processus en cours d’exécution.

Amyloid or amyloid-like fibers have been associated with many human diseases, and are now being discovered to be important for many signaling pathways. ...

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Characterization of Multi-subunit Protein Complexes of Human MxA Using Non-denaturing Polyacrylamide Gel-electrophoresis

Caractérisation des complexes multi-unité de protéine MxA humaine utilisant dénaturant non-Gel-électrophorèse polyacrylamide

The formation of oligomeric complexes is a crucial prerequisite for the proper structure and function of many proteins. The interferon-induced antiviral ...

Recherche

Biochimie

Protein-tRNA Agarose Gel Retardation Assays for the Analysis of the N6-threonylcarbamoyladenosine TcdA Function

Protein-tRNA Agarose Gel Retardation Assays for the Analysis of the N6-threonylcarbamoyladenosine TcdA Function

Dosages de retard de gel d&#39;agarose et de protéine-ARNt pour l&#39;analyse de la<em&gt; N</em<sup&gt; 6</sup&gt; -thereylcarbamoyladénosine TcdA Fonction

We demonstrate methods for the expression and purification of tRNA(UUU) in Escherichia coli and the analysis by gel retardation assays of the binding of ...

Analyzing Supercomplexes of the Mitochondrial Electron Transport Chain with Native Electrophoresis, In-gel Assays, and Electroelution

Analyse des supercomplexes de la chaîne de transport d&#39;électrons mitochondriaux avec électrophorèse native, essais en gel et électroélution

The mitochondrial electron transport chain (ETC) transduces the energy derived from the breakdown of various fuels into the bioenergetic currency of the ...

Enrichment of Detergent-insoluble Protein Aggregates from Human Postmortem Brain

Enrichissement des agrégats de protéine insoluble dans le détergent du cerveau post-mortem humain

In this study, we describe an abbreviated single-step fractionation protocol for the enrichment of detergent-insoluble protein aggregates from human ...

Horizontal Gel Electrophoresis for Enhanced Detection of Protein-RNA Complexes

Électrophorèse de gel horizontal pour une détection améliorée des complexes protéine-ARN

Native polyacrylamide gel electrophoresis is a fundamental tool of molecular biology that has been used extensively for the biochemical analysis of ...

DNA Polymerase Activity Assay Using Near-infrared Fluorescent Labeled DNA Visualized by Acrylamide Gel Electrophoresis

Analyse d’activité de l’ADN polymérase utilisant l’ADN marqué Fluorescent proche infrarouge visualisée par électrophorèse sur Gel d’Acrylamide

For any enzyme, robust, quantitative methods are required for characterization of both native and engineered enzymes. For DNA polymerases, DNA synthesis ...

Detection of Detergent-sensitive Interactions Between Membrane Proteins

Détection de détergent-sensibles aux Interactions entre les protéines membranaires

Our ability to explore protein-protein interactions is the key to understanding regulatory connections in the cell. However, detection of protein-protein ...

Analysis of AtHIRD11 Intrinsic Disorder and Binding Towards Metal Ions by Capillary Gel Electrophoresis and Affinity Capillary Electrophoresis

Analyse de AtHIRD11 désordre intrinsèque et la liaison vers les Ions métalliques par électrophorèse capillaire et l’électrophorèse capillaire affinité

Plants are strongly dependent on their environment. In order to adjust to stressful changes (e.g., drought and high salinity), higher plants evolve ...

Analysis of Thylakoid Membrane Protein Complexes by Blue Native Gel Electrophoresis

Analyse des Complexes de protéine de Membrane de Thylakoid par électrophorèse sur Gel natif bleu

Photosynthetic electron transfer chain (ETC) converts solar energy to chemical energy in the form of NADPH and ATP. Four large protein complexes embedded ...

Use of Recombinant Fusion Proteins in a Fluorescent Protease Assay Platform and Their In-gel Renaturation

Utilisation des protéines de Fusion recombinantes dans une plate-forme de test de protéase Fluorescent et leur Renaturation en gel

Proteases are intensively studied enzymes due to their essential roles in several biological pathways of living organisms and in pathogenesis; therefore, ...