Name: effect of fluorescent proteins on fusion partners using polyglutamine toxicity assays in yeast
Uploaded: 2018-11-28T14:45:00
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Diese Studie stützt sich auf einen Betriebskostenzuschuss von der Canadian Institute for Health Research, M.L.D. und p.l. Die hier vorgestellte Arbeit stützt sich auf einen John R. Evans Leader Fund Award der kanadischen Stiftung für Innovation und ein passenden Fonds aus dem Ontario Forschungsfonds, p.l. Y.J. stützt sich auf einen Master of Science, Promotionsstipendium Transfer vom Dekan der Schulich Schule von M Edicine und Zahnmedizin an der Universität von Western Ontario. S.D.G wird unterstützt durch ein Promotionsstipendium aus ALS Kanada.

1. Generation des neuen Eindringmittel Tagged Httex1 Reporter für einen Ausdruck in der Hefe
Hinweis: In diesem Abschnitt wurde aus dem Protokoll von Jiang Et Al. modifiziert 16 und Albakri Et al. 19.
<ol><li>Design-Primer an die Reihenfolge, die Codierung der fluoreszierenden Proteins oder Zinsen durch PCR verstärken. Der forward Primer gehören eine Leader-Sequenz um das Restriktionsenzym während der Verdauung ...

<ol>
	<li>Chalfie, M., Tu, Y., Euskirchen, G., Ward, W. W., Prasher, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Green+fluorescent+protein+as+a+marker+for+gene+expression.">Green fluorescent protein as a marker for gene expression.</a> Science. 263 (5148), 802-805 (1994).</li><li>Thorn, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetically+encoded+fluorescent+tags.">Genetically encoded fluorescent tags.</a> Molecular Biology of the Cell. 28 (7), 848-857 (2017).</li><li>Shcherbakova, D. M., Subach, O. M., Verkhusha, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Red+fluorescent+proteins:+advanced+imaging+applications+and+future+design.">Red fluorescent proteins: advanced imaging applications and future design.</a> Angewandte Chemie. 51 (43), 10724-10738 (2012).</li><li>Snapp, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescent+proteins:+a+cell+biologist's+user+guide.">Fluorescent proteins: a cell biologist's user guide.</a> Trends in Cell Biology. 19 (11), 649-655 (2009).</li><li>Costantini, L. M., 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=A+palette+of+fluorescent+proteins+optimized+for+diverse+cellular+environments.">A palette of fluorescent proteins optimized for diverse cellular environments.</a> Nature Communications. 6, 7670 (2015).</li><li>Costantini, L. M., Snapp, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescent+proteins+in+cellular+organelles:+serious+pitfalls+and+some+solutions.">Fluorescent proteins in cellular organelles: serious pitfalls and some solutions.</a> DNA and Cell Biology. 32 (11), 622-627 (2013).</li><li>Yang, F., Moss, L. G., Phillips, G. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+molecular+structure+of+green+fluorescent+protein.">The molecular structure of green fluorescent protein.</a> Nature Biotechnology. 14 (10), 1246-1251 (1996).</li><li>Zacharias, D. A., Violin, J. D., Newton, A. C., Tsien, R. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Partitioning+of+lipid-modified+monomeric+GFPs+into+membrane+microdomains+of+live+cells.">Partitioning of lipid-modified monomeric GFPs into membrane microdomains of live cells.</a> Science. 296 (5569), 913-916 (2002).</li><li>P&#233;delacq, 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=Engineering+soluble+proteins+for+structural+genomics.">Engineering soluble proteins for structural genomics.</a> Nature Biotechnology. 20 (9), 927-932 (2002).</li><li>Baird, G. S., Zacharias, D. A., Tsien, R. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biochemistry,+mutagenesis,+and+oligomerization+of+DsRed,+a+red+fluorescent+protein+from+coral.">Biochemistry, mutagenesis, and oligomerization of DsRed, a red fluorescent protein from coral.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (22), 11984-11989 (2000).</li><li>Laue, T. M., Stafford, W. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modern+applications+of+analytical+ultracentrifugation.">Modern applications of analytical ultracentrifugation.</a> Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. 28, 75-100 (1999).</li><li>P&#233;delacq, J. -. D., Cabantous, S., Tran, T., Terwilliger, T. C., Waldo, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+and+characterization+of+a+superfolder+green+fluorescent+protein.">Engineering and characterization of a superfolder green fluorescent protein.</a> Nature Biotechnology. 24 (1), 79-88 (2006).</li><li>Costantini, L. M., Fossati, M., Francolini, M., Snapp, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+the+tendency+of+fluorescent+proteins+to+oligomerize+under+physiologic+conditions.">Assessing the tendency of fluorescent proteins to oligomerize under physiologic conditions.</a> Traffic. 13 (5), 643-649 (2012).</li><li>Snapp, E. 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=Formation+of+stacked+ER+cisternae+by+low+affinity+protein+interactions.">Formation of stacked ER cisternae by low affinity protein interactions.</a> The Journal of Cell Biology. 163 (2), 257-269 (2003).</li><li>Duennwald, M. L., Jagadish, S., Muchowski, P. J., 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=Flanking+sequences+profoundly+alter+polyglutamine+toxicity+in+yeast.">Flanking sequences profoundly alter polyglutamine toxicity in yeast.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103 (29), 11045-11050 (2006).</li><li>Jiang, Y., Di Gregorio, S. E., Duennwald, M. L., Lajoie, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyglutamine+toxicity+in+yeast+uncovers+phenotypic+variations+between+different+fluorescent+protein+fusions.">Polyglutamine toxicity in yeast uncovers phenotypic variations between different fluorescent protein fusions.</a> Traffic. 18 (1), 58-70 (2017).</li><li>Penney, J. B., Vonsattel, J. P., MacDonald, M. E., Gusella, J. F., Myers, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CAG+repeat+number+governs+the+development+rate+of+pathology+in+Huntington's+disease.">CAG repeat number governs the development rate of pathology in Huntington's disease.</a> Annals of Neurology. 41 (5), 689-692 (1997).</li><li>Gusella, J. F., MacDonald, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Huntington's+disease:+seeing+the+pathogenic+process+through+a+genetic+lens.">Huntington's disease: seeing the pathogenic process through a genetic lens.</a> Trends in Biochemical Sciences. 31 (9), 533-540 (2006).</li><li>Albakri, M. B., Jiang, Y., Lajoie, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyglutamine+toxicity+assays+highlight+the+advantages+of+mScarlet+for+imaging+in+Saccharomyces+cerevisiae+[version+1;+referees:+1+approved,+1+approved+with+reservations].">Polyglutamine toxicity assays highlight the advantages of mScarlet for imaging in Saccharomyces cerevisiae [version 1; referees: 1 approved, 1 approved with reservations].</a> F1000Research. 7, 1242 (2018).</li><li>Schindelin, J., Rueden, C. T., Hiner, M. C., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ImageJ+ecosystem:+An+open+platform+for+biomedical+image+analysis.">The ImageJ ecosystem: An open platform for biomedical image analysis.</a> Molecular Reproduction and Development. 82 (7-8), 518-529 (2015).</li><li>Duennwald, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Yeast+as+a+platform+to+explore+polyglutamine+toxicity+and+aggregation.">Yeast as a platform to explore polyglutamine toxicity and aggregation.</a> Methods in Molecular Biology. 1017, 153-161 (2013).</li><li>Duennwald, M. L., Jagadish, S., Giorgini, F., Muchowski, P. J., 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=A+network+of+protein+interactions+determines+polyglutamine+toxicity.">A network of protein interactions determines polyglutamine toxicity.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103 (29), 11051-11056 (2006).</li><li>Lee, S., Lim, W. A., Thorn, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+blue,+green,+and+red+fluorescent+protein+tagging+vectors+for+S.+cerevisiae.">Improved blue, green, and red fluorescent protein tagging vectors for S. cerevisiae.</a> Plos One. 8 (7), e67902 (2013).</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> Journal of Visualized Experiments. (17), e838 (2008).</li><li>Sikorski, R. S., Hieter, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+system+of+shuttle+vectors+and+yeast+host+strains+designed+for+efficient+manipulation+of+DNA+in+Saccharomyces+cerevisiae.">A system of shuttle vectors and yeast host strains designed for efficient manipulation of DNA in Saccharomyces cerevisiae.</a> Genetics. 122 (1), 19-27 (1989).</li><li>Thomas, B. J., Rothstein, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elevated+recombination+rates+in+transcriptionally+active+DNA.">Elevated recombination rates in transcriptionally active DNA.</a> Cell. 56 (4), 619-630 (1989).</li><li>Brachmann, C. B., 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=Designer+deletion+strains+derived+from+Saccharomyces+cerevisiae+S288C:+a+useful+set+of+strains+and+plasmids+for+PCR-mediated+gene+disruption+and+other+applications.">Designer deletion strains derived from Saccharomyces cerevisiae S288C: a useful set of strains and plasmids for PCR-mediated gene disruption and other applications.</a> Yeast. 14 (2), 115-132 (1998).</li><li>Meriin, A. B., 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=toxicity+in+yeast+model+depends+on+polyglutamine+aggregation+mediated+by+a+prion-like+protein+Rnq1.">toxicity in yeast model depends on polyglutamine aggregation mediated by a prion-like protein Rnq1.</a> The Journal of Cell Biology. 157 (6), 997-1004 (2002).</li><li>Mumberg, D., M&#252;ller, R., Funk, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Yeast+vectors+for+the+controlled+expression+of+heterologous+proteins+in+different+genetic+backgrounds.">Yeast vectors for the controlled expression of heterologous proteins in different genetic backgrounds.</a> Gene. 156 (1), 119-122 (1995).</li><li>Keppler, A., 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=A+general+method+for+the+covalent+labeling+of+fusion+proteins+with+small+molecules+in+vivo.">A general method for the covalent labeling of fusion proteins with small molecules in vivo.</a> Nature Biotechnology. 21 (1), 86-89 (2003).</li><li>Tanenbaum, M. E., Gilbert, L. A., Qi, L. S., Weissman, J. S., Vale, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+protein-tagging+system+for+signal+amplification+in+gene+expression+and+fluorescence+imaging.">A protein-tagging system for signal amplification in gene expression and fluorescence imaging.</a> Cell. 159 (3), 635-646 (2014).</li></ol>

In diesem Artikel wurden verschiedene Tests zur Messung der Aggregation von Httex1 PolyQ Erweiterungen und deren Wirkung auf das Wachstum der Hefe als Modell eingesetzt, um studieren wie verschiedene fluoreszierende Proteine verändern ihre Fusion Partner im Zusammenhang mit fluoreszierenden Reporter . Eine GLP-Variante (YmsfGFP) zeigten als Positivkontrolle wir, dass dies erhebliche Veränderungen in der PolyQ Toxizität und Aggregation zwischen verschiedenen fluoreszierenden Tags erkennt und einen direkten u...

Da die ursprüngliche Charakterisierung der das grün fluoreszierende Protein (GFP) aus Aequorea Victoria1, eine breite Palette von genetisch codierte FPs sind entwickelt worden, so dass Zellbiologen, gleichzeitig zu lokalisieren und zu verfolgen mehrere zelluläre Ereignisse/Proteine in lebenden Zellen2,3. FPs stammen aus mehreren Organismen, von Quallen, Korallen, und daher spezielle biophysikalische Anzeigeeigenschaften, die ausführlich über ihre jeweiligen Fluoreszenzspektrum abzulenken. Zu diesen Eigenschaften gehören Helligkeit, Photostabilität und eine Tendenz, unter anderem2,4oligomerize. Auswahl der Monomere FPs ist ein wichtiger Aspekt bei der Auswahl eines geeigneten Tags beim Entwerfen einer fluoreszierenden Reporter, um unangemessene Interaktionen und Veränderungen von der Fusion Partnerrolle zu minimieren und maximieren die Effizienz der Reporter für eine zelluläre Fach4,5,6gegeben. Während GFP hat, im Laufe der Zeit entwickelt wurde, um Minimierung der Auswirkungen der Fusion Partner5,7,8, das fluoreszierende Tag hinzufügen wie neue FP-Varianten im Vergleich zu GFP bleibt schwer zu beurteilen.
Einige Methoden existieren, um das Verhalten der FPs charakterisieren. Die meisten von ihnen beinhalten Tests Biophysikalische Eigenschaften von FPs mit biochemischen Ansätzen, wie z. B. Ultrazentrifugation und gel Filtration Protokolle9,10,11,12. Solche Methoden haben die Einschränkung der Verwendung von gereinigten FPs in Lösung und bieten Einblick in ihr Verhalten in intakten Zellen. Die Entwicklung der organisierten glatte endoplasmatische Retikulum (OSER) Assay Angebote Zellen eine messbare Bewertung der FPs tendenziell in lebenden oligomerize13 von testen, ob der überexprimieren FPs endoplasmatische Retikulum Tubuli in reorganisieren OSER Quirlen14. Diese Technik kann erfolgreich Änderungen zwischen Monomeren und Oligomere Varianten der GLP und anderen FPs erkennen. Aber es stützt sich vor allem auf Überexpression in vorübergehend transfizierten Zellen, und die Quantifizierung und Bildanalyse können zeitaufwändig sein, es sei denn, die Technik als automatisierte Datenerfassung und Analyse Workflow angenommen wird.
Um diese Ansätze zu ergänzen, haben wir eine Probe, die die Wirkung von fluoreszierenden Tags zur Toxizität und Aggregation von PolyQ Erweiterungen in Hefe15,16nutzt. Der Ausbau der PolyQ Strecke mit mehr als 36 wiederholt innerhalb der ersten Exon Gene kodieren, das Huntingtin (Htt) mit Chorea Huntington17,18verbunden ist. Der Ausdruck des erweiterten Httex1 in Hefe führt zu einer starken Aggregation fehlgefaltete Htt-Protein gekoppelt mit einem starken Wachstum defekt. Interessanterweise sind diese Phänotypen flankieren die PolyQ Strecke, einschließlich FPs15,16Sequenzen stark beeinflusst. Es wurde rationalisiert, dass die verschiedenen Eigenschaften der FPs differentiell PolyQ Toxizität in der Hefe beeinflussen können. In der Tat haben im Vergleich zu GFP-wie FPs, rot fluoreszierende Proteine und ihre entwickelten Formen eine geringere Toxizität und Aggregation16gezeigt. Diese Handschrift enthält ein detailliertes Protokoll zur Beurteilung der Wirkung der nächsten Generation von FPs auf PolyQ Toxizität und Aggregation in der Hefe. Dieser Assay ermöglicht eine schnelle und potenziell hohen Inhalt Analyse von FP-Varianten, die parallel verwendet werden können, vorher gekennzeichnet Techniken für die optimale Charakterisierung von neuen FPs und kann beurteilen, wie sie im Vergleich zu GFP durchführen.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>5-alpha Competent E. coli (High efficiency)</td>
			<td>New Englanfd Biolab</td>
			<td>C2987</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SpeI-HF</td>
			<td>New Englanfd Biolab</td>
			<td>R3133</td>
			<td>High fidelity enzymes are preferred</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SalI-HF</td>
			<td>New Englanfd Biolab</td>
			<td>R0138</td>
			<td>High fidelity enzymes are preferred</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP160</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LB-Agar</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP1425</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LB-Broth</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP1426</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ampicilin</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP1760</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PfuUltra High-fidelity DNA Polymerase</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>600382</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EPOCH2 microplate spectrophotometer</td>
			<td>BioTek Instruments inc</td>
			<td>EPOCH2TC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yeast Pin Replicator</td>
			<td>V&#38;P Scientific inc.</td>
			<td>VP407AH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPI imager</td>
			<td>S&#38;P Robotics inc.</td>
			<td>spImager-M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zeiss LSM 800 confocal with AryScan</td>
			<td>Carl Zeiss Microscopy</td>
			<td>LSM 800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8 well Lab-Tek imaging chambers</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12565470</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bio-Dot apparatus</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>1706545</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chemi Doc XRS+</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>1708265</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>anti-FLAG M1 antibody</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F3040</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat anti-mouse IgG alexa 555 secondary antibody</td>
			<td>Thermo&#160;</td>
			<td>A32727</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasmid MiniPrep Kit</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>K0503</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasmid Gel extraction Kit</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>K0831</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PCR Purification Kit</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>K0702</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prizm</td>
			<td>GraphPad</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TAE (Tris-Acetate-EDTA)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP13354</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

effect of fluorescent proteins on fusion partners using polyglutamine toxicity assays in yeast

Für die Untersuchung von Protein-Lokalisierung und Menschenhandel mit live Cell Imaging setzen Forscher oft auf Absicherung ihrer Protein des Interesses zu einem fluoreszierenden Reporter. Die ständig weiterentwickelnde Liste der genetisch codierten fluoreszierende Proteine (FPs) präsentiert Benutzer mit mehreren Alternativen, wenn es um fluoreszierende Fusion Design kommt. Jedes FP hat bestimmte optische und Biophysikalische Eigenschaften, die die biochemischen, zellulären und funktionellen Eigenschaften der daraus resultierenden fluoreszierenden Fusionen beeinträchtigen können. Zum Beispiel mehrere FPs tendenziell unspezifische Oligomere bilden, die auf die Funktion der Fusion Partner behindern anfällig sind. Leider gibt es nur wenige Methoden, um die Auswirkungen der FPs auf das Verhalten des fluoreszierenden Reporters zu testen. Hier beschreiben wir eine einfache Methode, die es ermöglicht die schnelle Bewertung der Auswirkungen der FPs mit Trinukleotiderkrankungen (PolyQ) Toxizität Assays in der angehenden Hefe Saccharomyces Cerevisiae. PolyQ erweitert Huntingtin-Proteine sind verbunden mit dem Beginn der Huntington-Krankheit (HD), wo die erweiterten Huntingtin in toxischen Oligomeren und Einschlusskörperchen aggregiert. Die Aggregation und Toxizität von PolyQ Erweiterungen in der Hefe sind stark abhängig von der PolyQ-Region, einschließlich das Vorhandensein von fluoreszierenden Tags, wodurch eine ideale experimentelle Plattform zur Untersuchung der Auswirkungen von FPs auf das Verhalten der flankierenden Sequenzen ihre Fusion Partner.

FPs haben unterschiedliche Biophysikalische Eigenschaften, einschließlich ihrer Tendenz, oligomerize, die das Verhalten ihrer Fusion Partner im Zusammenhang mit fluoreszierenden Reporter beeinflussen können. Dieses Protokoll beschreibt eine einfache Methode, wo mehrere FPs auf toxische PolyQ Erweiterungen verschmolzen werden kann. Da PolyQ Toxizität stark abhängig von den flankierenden PolyQ Stretch15Sequenzen ist, ermöglicht dieser Test einen schnellen und di...

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Effect of Fluorescent Proteins on Fusion Partners Using Polyglutamine Toxicity Assays in Yeast

Dieser Artikel beschreibt Protokolle, um die Wirkung von fluoreszierenden Proteinen auf die Aggregation und Toxizität von fehlgefaltete Trinukleotiderkrankungen Erweiterung für die schnelle Bewertung eines neu Fußgelenkes fluoreszierenden Proteins im Rahmen des fluoreszierenden Reporter zu bewerten.

Wirkung von fluoreszierenden Proteinen auf Fusion Partner mit Trinukleotiderkrankungen Toxizität Assays in Hefe

For the investigation of protein localization and trafficking using live cell imaging, researchers often rely on fusing their protein of interest to a ...

Diese Methode kann helfen, wichtige Fragen auf dem Gebiet der fluoreszierenden Proteine zu beantworten, wie z. B. wie fluoreszierende Proteine ihre Fusionspartner beeinflussen können. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie eine schnelle und leicht skalierbare Bewertung der Auswirkungen der fluoreszierenden Proteine und ihrer Fusionspartner ermöglicht. Obwohl diese Methode Einblicke in das fluoreszierende Proteinverhalten geben kann, kann sie auch auf andere genetisch codierte Tags angewendet werden.Ebenfalls dieses Verfahren demonstriert Sonja Di Gregorio, Die an der Western University studiert. Jedes fluoreszierende Protein, das mit dieser Methode getestet wird, wird zuerst in einen Hefeexpressionsvektor geklont, der eine galactoseinduzierbare Version von FLAG-markiertem HTT-Exon eins kodiert, das entweder die ungiftige 25Q-Wiederholung oder die mit der Huntington-Krankheit assoziierte toxische 72Q-Wiederholung enthält. Klone werden durch Sequenzierung ausgewählt und verifiziert und anschließend in Hefe umgewandelt.Um Zellkulturen für die verschiedenen Assays vorzubereiten, streifen Sie die Hefeklone, die 25Q oder 72Q Tag mit einem Fluoreszenzprotein von Interesse auf einer Agarplatte tragen Hefe-Auswahlmedium mit Glukose als Kohlenstoffquelle tragen. Zur gleichen Zeit, Streifenhefe tragen 25Q oder 72Q Hefe optimiert monomere Superfolder GFP als positiv zu steuern dienen. Die Platten zwei bis drei Tage bei 30 Grad Celsius bebrüten.Wählen Sie aus jeder Platte bis zu den drei einzelnen Kolonien und impfen Sie fünf Milliliter synthetisches Komplettmedium, ergänzt mit 2% Glukose als Kohlenstoffquelle. Inkubieren Sie die Kulturen bei 30 Grad Celsius über Nacht. Am nächsten Tag 200 Mikroliter jeder Nachtkultur in ein Mikrozentrifugenrohr und eine Zentrifuge übertragen, um die Zellen zu pellet.Mindestens dreimal mit sterilem destilliertem Wasser waschen. Es ist wichtig, die Zellen gut zu waschen, um alle Spuren von Glukose zu beseitigen, die zur Unterdrückung der Induktion des GAL1-Promotors beitragen könnten. Bereiten Sie die Zellen wie zuvor gezeigt vor und suspendieren Sie sie in einem synthetischen vollständigen Medium, das 2%Galaktose als Kohlenstoffquelle enthält, um die Expression von PolyQ-Fusionen zu induzieren.Als Kontrolle, die Zellen in glukosehaltigen Medien wieder aussetzen. Inkubieren Sie die Zellen bei 30 Grad Celsius in einem Rohrrotator über Nacht. Messen Sie am nächsten Morgen die optische Dichte bei 600 Nanometern jeder Kultur mit einem Spektralphotometer.Die Zelldichten auf eine optische Dichte 600 von 2 in 100 Mikroliter synthetischem Komplettmedium in einer sterilen 96-Well-Platte ausgleichen. Bereiten Sie vier fünffache Verdünnungen jeder Probe vor, indem Sie 20 Mikroliter der Probe aus dem vorherigen Brunnen in 80 Mikroliter Medien im nächsten Brunnen pipetieren. Verwenden Sie ein Hefe-Pinning-Werkzeug, um die Zellen auf selektiven Platten zu erkennen und bei 30 Grad Celsius für zwei Tage zu brüten.Bildn die Platten mit einem Bilddokumentationsgerät. Bereiten Sie die Zellkulturen für diesen Test vor und messen Sie dann die OD600 jeder Kultur mit einem Spektralphotometer. Verdünnen Sie die Zellen auf eine OD600 von 1 in 300 Mikroliter Medien in der 96-Well-Platte.Bereiten Sie jede Probe in dreifacher Ausfertigung vor. Inkubieren Sie die Platte in einem Plattenleser-Inkubator mit Schüttelfähigkeit. Stellen Sie die Anzahl der Proben, die Temperatur auf 30 Grad Celsius, die Absorption auf 600 Nanometer, die Länge der Experimente auf 24 Stunden und die Messintervalle auf 15 Minuten fest.Wählen Sie den kontinuierlichen Schüttelmodus aus. Wenn das Experiment abgeschlossen ist, erstellen Sie die Wachstumskurve und quantifizieren Sie den Bereich unter der Kurve mithilfe einer wissenschaftlichen Graphik. Fügen Sie die Daten in eine XY-Tabelle mit drei Replikationswerten ein.Die Wachstumskurve wird unter dem Diagrammordner auf der linken Seite angezeigt. Um den Bereich unter der Kurve zu quantifizieren, wählen Sie Analysieren oben links und klicken Sie in XY-Analysen auf den Bereich unter Kurve. Beginnen Sie dieses Verfahren, indem Sie die vorbereiteten Zellen 10-fach im Wachstumsmedium verdünnen.Übertragen Sie 200 Mikroliter jeder Probe in eine achtwellige Bildkammer. Stellen Sie die Zellen mit einem Standard-Weitfeld-Fluoreszenzmikroskop ab. Passen Sie die Bildeinstellungen für die Bildaufnahme an.Da die 72Q-Aggregate viel heller sind als das diffuse 25Q-Signal, ist es häufig erforderlich, eine andere Erfassungseinstellung zwischen den verschiedenen Plasmiden zu verwenden, um eine Sättigung des fluoreszierenden Signals zu vermeiden. Verarbeiten Sie die Bilder mit einer geeigneten Bildverarbeitungssoftware. In diesem Protokoll wird Dot Blot verwendet, um die Proteinexpressionsspiegel zu untersuchen.Bereiten Sie den Puffer für die Erzeugung von Proteinlysaten vor, indem Sie dem Lysepuffer vier Mikromolar Phenylmethylsulfonylfluorid und einen Protease-Inhibitor-Cocktail hinzufügen. Pellet fünf Milliliter jeder Nachtkultur durch Zentrifugation. Die Zellen in 200 Mikroliter Glasperlen und 200 Mikroliter Lysepuffer wieder aussetzen.Wirbel für 30 Sekunden für 12 Runden, Vereisung zwischen den Runden. Zentrifuge bei 12.000 mal G bei vier Grad Celsius für 10 Minuten und sammeln den Überstand. Verwenden Sie ein Mikrofiltrationsgerät, um gleiche Mengen an Gesamtprotein auf einer Nitrocellulosemembran zu erkennen.Die Membran mit PBS vorbefeuchten und das Gerät montieren. Schließen Sie es an eine Vakuumquelle an und stellen Sie sicher, dass die Schrauben angezogen sind. Laden Sie die Proben, schalten Sie das Vakuum ein und lassen Sie die Probe durch die Schwerkraft durch die Membran filtern.Die Membran in PBS 05%Tween 5%fettfreie Milch 30 Minuten lang abschwächen. Inkubieren Sie die Membran mit primärem Anti-Flag-Antikörper bei vier Grad Celsius über Nacht. Am nächsten Tag die Membran dreimal für jeweils 10 Minuten mit PBS 05%Tween waschen.Inkubieren Sie die Membran mit einem fluoreszierend markierten Sekundärantikörper in PBS 05%Tween 5%fettfreie Milch bei Raumtemperatur für eine Stunde. Waschen Sie die Membran dreimal für jeweils 10 Minuten mit PBS 05%Tween. Anschließend bilde die Membran mit einem Amino-Blot-Dokumentationssystem ab.Hefe, die entweder 25Q oder 72Q HTT exon einverschmolzen, um Hefe optimiert monomere Superfolder GFP oder Hefe optimiert monomere Tag BFP2 wurde in Glukose oder Galaktose Medium über Nacht kultiviert und entweder auf Agar-Platten gesichtet oder weiter in flüssigen Medien inkubiert. Während 72Q Hefe optimiert monomere Superfolder GFP induziert einen signifikanten Wachstumsfehler. 72Q Hefe optimiert monomere Tag BFP2 zeigt einen Wachstumsphänotyp ähnlich den ungiftigen 25Q-Gegenstücken, was darauf hinweist, dass die Art des fluoreszierenden Tags das PolyQ-Expansionsverhalten in Zellen behindern kann.Die Bewertung der Aggregation der fluoreszierenden PolyQ-Fusionen durch fluoreszierende Mikroskopie zeigt, dass 72Q Hefe optimiertmonomere Superfolder GFP signifikante Aggregation zeigt, während 72Q Hefe optimiert monomere Tag BFP2 ein diffuses zytoplasmatisches Signal ähnlich den ungiftigen 25Q-Gegenstücken zeigt. Da Expressionsniveaus der verschiedenen PolyQ-Fusionen die Toxizität beeinflussen konnten, wurden Punktflecken durchgeführt, um den Proteinspiegel zu bewerten. Gezeigt werden Ergebnisse aus fünffachen Verdünnungen der Zelllysate.Vergessen Sie nicht, dass diese Technik einen schnellen Vergleich von nicht charakterisierten und fluoreszierenden Proteinen mit den GFP-Varianten ermöglicht, aber sie kann die Oligomerisierung nicht direkt bewerten. Nach diesem Verfahren können weitere Maßnahmen, z. B. der Geschwür-Assay in Säugetierzellen, durchgeführt werden, um zusätzliche Fragen wie den monomeren Status der fluoreszierenden Proteine zu beantworten.

Research

JoVE Journal

Biology

Immunohistochemistry on Paraffin Sections of Mouse Epidermis Using Fluorescent Antibodies

Immunhistochemie auf Paraffinschnitten von Mouse Epidermis unter Verwendung von fluoreszierenden Antikörper

In the epidermis, immunohistochemistry is an efficient means of localizing specific proteins to their relative expression compartment; namely the basal, ...

Forschung

Biologie

Genetic Studies of Human DNA Repair Proteins Using Yeast as a Model System 

Genetic Studies of Human DNA-Reparatur-Proteinen unter Verwendung von Hefe als Modellsystem

Understanding the roles of human DNA repair proteins in genetic pathways is a formidable challenge to many researchers.  Genetic studies in mammalian ...

Expression of Recombinant Proteins in the Methylotrophic Yeast Pichia pastoris

Expression of Recombinant Proteins in the Methylotrophic Yeast Pichia pastoris

Expression von rekombinanten Proteinen in der methylotrophen Hefe Pichia pastoris</em

Protein expression in the microbial eukaryotic host Pichia pastoris offers the possibility to generate high amounts of recombinant protein in a fast and ...

Fluorescent Labeling of COS-7 Expressing SNAP-tag Fusion Proteins for Live Cell Imaging

Fluoreszenzmarkierung von COS-7 mit dem Ausdruck SNAP-tag-Fusionsproteinen für das Live Cell Imaging

SNAP-tag and CLIP-tag protein labeling systems enable the specific, covalent attachment of molecules, including fluorescent dyes, to a protein of interest ...

Rapid Homogeneous Detection of Biological Assays Using Magnetic Modulation Biosensing System

Schnelle Homogene Detektion von biologischen Assays mit magnetischen Modulation Biosensorik-System

A magnetic modulation biosensing system (MMB) [1,2] rapidly and homogeneously detected biological targets at low concentrations without any washing or ...

Growth Assays to Assess Polyglutamine Toxicity in Yeast

Wachstums-Assays zur Beurteilung Polyglutamin Toxizität in Hefe

Protein misfolding is associated with many human diseases, particularly neurodegenerative diseases, such as Alzheimer&#x2019;s disease, Parkinson's ...

Identification of Protein Interacting Partners Using Tandem Affinity Purification

Identifizierung von Protein Interaktionspartner mittels Tandem Affinity Purification

A critical and often limiting step in understanding the function of host and viral proteins is the identification of interacting cellular or viral protein ...

Analysis of SNARE-mediated Membrane Fusion Using an Enzymatic Cell Fusion Assay

Analyse der SNARE-vermittelte Membranfusion Verwendung eines enzymatischen Cell Fusion Assay

The interactions of SNARE (soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor)  proteins on vesicles (v-SNAREs) and on target membranes ...

Investigating the Spreading and Toxicity of Prion-like Proteins Using the Metazoan Model Organism C. elegans

Investigating the Spreading and Toxicity of Prion-like Proteins Using the Metazoan Model Organism C. elegans

Untersuchung der Verbreitung und Toxizität von Prion-ähnlichen Proteine ​​Mit dem Metazoan Modellorganismus<em&gt; C. elegans</em

Prions are unconventional self-propagating proteinaceous particles, devoid of any coding nucleic acid. These proteinaceous seeds serve as templates for ...

Comparing the Affinity of GTPase-binding Proteins using Competition Assays

Vergleicht man die Affinität der GTPase-bindende Proteine ​​mit Competition-Assays

In this protocol we demonstrate a method for comparing the competition between GTPase-binding proteins. Such an approach is important for determining the ...