Name: biochemical purification and proteomic characterization of amyloid fibril cores from the brain
Uploaded: 2022-04-28T13:50:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Biochemical Purification and Proteomic Characterization of Amyloid Fibril Cores from the Brain at JoVE.com

Bu çalışma, R.J.V. ve J.N.S.'ye NIH hibesi R01AG061865 tarafından desteklenmiştir. Yazarlar, Northwestern Üniversitesi'ndeki Vassar ve Savas araştırma grubu üyelerine düşünceli tartışmaları için teşekkür ediyor. Ayrıca Dr. (ler) e içtenlikle teşekkür ederiz. Güney Kaliforniya Üniversitesi'nden Ansgar Seimer ve Ralf Langen, önemli girdileri için. Northwestern Üniversitesi İleri Mikroskopi Merkezi'nde numune hazırlama ve negatif boyama elektron mikroskobu görüntülemesi için Dr. Farida Korabova'ya teşekkür ederiz.

Bu protokol, insan veya omurgalı beyin dokularının kullanımını içerir. Tüm araştırmalar, Northwestern Üniversitesi'nin onaylanmış kurumsal kılavuzlarına uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Mevcut iş akışı, APP-knock in (UygulamaNL-G-F / NL-G-F) fare beyni kortikal ve hipokampal beyin bölgesi özleri11 kullanılarak standartlaştırılmıştır. Bu protokol, 6-9 aylıkken farelerden elde edilen beyin ekstraktları için optimize edilmiştir ve amiloidleri h...

<ol>
	<li>Willbold, D., Strodel, B., Schr&#246;der, G. F., Hoyer, W., Heise, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amyloid-type+protein+aggregation+and+prion-like+properties+of+amyloids.">Amyloid-type protein aggregation and prion-like properties of amyloids.</a> Chemical Reviews. 121 (13), 8285-8307 (2021).</li><li>Rambaran, R. N., Serpell, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amyloid+fibrils:+abnormal+protein+assembly.">Amyloid fibrils: abnormal protein assembly.</a> Prion. 2 (3), 112-117 (2008).</li><li>Upadhyay, 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=Complex+inclusion+bodies+and+defective+proteome+hubs+in+neurodegenerative+disease:+New+clues,+new+challenges.">Complex inclusion bodies and defective proteome hubs in neurodegenerative disease: New clues, new challenges.</a> The Neuroscientist. , (2021).</li><li>Greiner, E. R., Kelly, J. W., Palhano, F. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immunoprecipitation+of+amyloid+fibrils+by+the+use+of+an+antibody+that+recognizes+a+generic+epitope+common+to+amyloid+fibrils.">Immunoprecipitation of amyloid fibrils by the use of an antibody that recognizes a generic epitope common to amyloid fibrils.</a> PLOS ONE. 9 (8), 105433 (2014).</li><li>Kourelis, T. V., 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+proteomic+atlas+of+cardiac+amyloid+plaques.">A proteomic atlas of cardiac amyloid plaques.</a> JACC: CardioOncology. 2 (4), 632-643 (2020).</li><li>Mangione, P. P., 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=Increasing+the+accuracy+of+proteomic+typing+by+decellularisation+of+amyloid+tissue+biopsies.">Increasing the accuracy of proteomic typing by decellularisation of amyloid tissue biopsies.</a> Journal of Proteomics. 165, 113-118 (2017).</li><li>Rostagno, A., Neubert, T. A., Ghiso, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unveiling+brain+A&#946;+heterogeneity+through+targeted+proteomic+analysis.">Unveiling brain A&#946; heterogeneity through targeted proteomic analysis.</a> Methods in Molecular Biology. 1779, 23-43 (2018).</li><li>Roher, A. E., 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=Morphology+and+toxicity+of+A&#946;-(1-42)+dimer+derived+from+neuritic+and+vascular+amyloid+deposits+of+Alzheimer's+disease.">Morphology and toxicity of A&#946;-(1-42) dimer derived from neuritic and vascular amyloid deposits of Alzheimer's disease.</a> Journal of Biological Chemistry. 271 (34), 20631-20635 (1996).</li><li>Lu, J. -. X., 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=Molecular+structure+of+&#946;-amyloid+fibrils+in+Alzheimer's+disease+brain+tissue.">Molecular structure of &#946;-amyloid fibrils in Alzheimer's disease brain tissue.</a> Cell. 154 (6), 1257-1268 (2013).</li><li>Tycko, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid-state+NMR+studies+of+amyloid+fibril+structure.">Solid-state NMR studies of amyloid fibril structure.</a> Annual Review of Physical Chemistry. 62, 279-299 (2011).</li><li>Saito, T., 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=Single+App+knock-in+mouse+models+of+Alzheimer's+disease.">Single App knock-in mouse models of Alzheimer's disease.</a> Nature Neuroscience. 17 (5), 661-663 (2014).</li><li>Meyerhoff, 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=Microdissection+of+mouse+brain+into+functionally+and+anatomically+different+regions.">Microdissection of mouse brain into functionally and anatomically different regions.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (168), e61941 (2021).</li><li>Spijker, S., Li, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissection+of+Rodent+Brain+Regions.">Dissection of Rodent Brain Regions.</a> Neuroproteomics. Neuromethods. 57, (2011).</li><li>Hark, T. 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=Pulse-chase+proteomics+of+the+App+knockin+mouse+models+of+Alzheimer's+disease+reveals+that+synaptic+dysfunction+originates+in+presynaptic+terminals.">Pulse-chase proteomics of the App knockin mouse models of Alzheimer's disease reveals that synaptic dysfunction originates in presynaptic terminals.</a> Cell Systems. 12 (2), 141-158 (2021).</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=Highly+efficient+intercellular+spreading+of+protein+misfolding+mediated+by+viral+ligand-receptor+interactions.">Highly efficient intercellular spreading of protein misfolding mediated by viral ligand-receptor interactions.</a> Nature Communications. 12 (1), 5739 (2021).</li><li>Toyama, B. H., Weissman, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amyloid+structure:+conformational+diversity+and+consequences.">Amyloid structure: conformational diversity and consequences.</a> Annual Review of Biochemistry. 80, 557-585 (2011).</li><li>Sundaria, N., 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=Neurodegeneration+&amp;+imperfect+ageing:+Technological+limitations+and+challenges.">Neurodegeneration &amp; imperfect ageing: Technological limitations and challenges.</a> Mechanisms of Ageing and Development. 200, 111574 (2021).</li><li>Cendrowska, U., 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=Unraveling+the+complexity+of+amyloid+polymorphism+using+gold+nanoparticles+and+cryo-EM.">Unraveling the complexity of amyloid polymorphism using gold nanoparticles and cryo-EM.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 117 (12), 6866-6874 (2020).</li><li>Seuring, C., 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=Amyloid+fibril+polymorphism:+almost+identical+on+the+atomic+level,+mesoscopically+very+different.">Amyloid fibril polymorphism: almost identical on the atomic level, mesoscopically very different.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 121 (8), 1783-1792 (2017).</li><li>Close, W., 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=Physical+basis+of+amyloid+fibril+polymorphism.">Physical basis of amyloid fibril polymorphism.</a> Nature Communications. 9 (1), 699 (2018).</li><li>Tycko, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amyloid+polymorphism:+Structural+basis+and+neurobiological+relevance.">Amyloid polymorphism: Structural basis and neurobiological relevance.</a> Neuron. 86 (3), 632-645 (2015).</li><li>Konstantoulea, K., 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=Heterotypic+Amyloid+&#946;+interactions+facilitate+amyloid+assembly+and+modify+amyloid+structure.">Heterotypic Amyloid &#946; interactions facilitate amyloid assembly and modify amyloid structure.</a> The EMBO Journal. 41, 108591 (2022).</li><li>Hondius, D. C., 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=Proteomics+analysis+identifies+new+markers+associated+with+capillary+cerebral+amyloid+angiopathy+in+Alzheimer's+disease.">Proteomics analysis identifies new markers associated with capillary cerebral amyloid angiopathy in Alzheimer's disease.</a> Acta Neuropathologica Communications. 6 (1), 1-19 (2018).</li><li>Luo, J., W&#228;rml&#228;nder, S. K., Gr&#228;slund, A., Abrahams, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cross-interactions+between+the+Alzheimer+disease+amyloid-&#946;+peptide+and+other+amyloid+proteins:+a+further+aspect+of+the+amyloid+cascade+hypothesis.">Cross-interactions between the Alzheimer disease amyloid-&#946; peptide and other amyloid proteins: a further aspect of the amyloid cascade hypothesis.</a> Journal of Biological Chemistry. 291 (32), 16485-16493 (2016).</li><li>Hosp, 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=Spatiotemporal+proteomic+profiling+of+Huntington's+disease+inclusions+reveals+widespread+loss+of+protein+function.">Spatiotemporal proteomic profiling of Huntington's disease inclusions reveals widespread loss of protein function.</a> Cell Reports. 21 (8), 2291-2303 (2017).</li><li>Wallace, E. W. 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=Reversible,+specific,+active+aggregates+of+endogenous+proteins+assemble+upon+heat+stress.">Reversible, specific, active aggregates of endogenous proteins assemble upon heat stress.</a> Cell. 162 (6), 1286-1298 (2015).</li><li>Darling, A. L., Liu, Y., Oldfield, C. J., Uversky, V. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intrinsically+disordered+proteome+of+human+membrane-less+organelles.">Intrinsically disordered proteome of human membrane-less organelles.</a> Proteomics. 18 (5-6), 1700193 (2018).</li><li>Kepchia, 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=Diverse+proteins+aggregate+in+mild+cognitive+impairment+and+Alzheimer's+disease+brain.">Diverse proteins aggregate in mild cognitive impairment and Alzheimer's disease brain.</a> Alzheimer's Research &amp; Therapy. 12 (1), 1-20 (2020).</li><li>Espay, A. 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=Revisiting+protein+aggregation+as+pathogenic+in+sporadic+Parkinson+and+Alzheimer+diseases.">Revisiting protein aggregation as pathogenic in sporadic Parkinson and Alzheimer diseases.</a> Neurology. 92 (7), 329-337 (2019).</li><li>F&#228;ndrich, M., Schmidt, M., Grigorieff, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+progress+in+understanding+Alzheimer's+&#946;-amyloid+structures.">Recent progress in understanding Alzheimer's &#946;-amyloid structures.</a> Trends in Biochemical Sciences. 36 (6), 338-345 (2011).</li><li>Bonnin, E. A., Fornasiero, E. F., Lange, F., Turck, C. W., Rizzoli, S. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NanoSIMS+observations+of+mouse+retinal+cells+reveal+strict+metabolic+controls+on+nitrogen+turnover.">NanoSIMS observations of mouse retinal cells reveal strict metabolic controls on nitrogen turnover.</a> BMC Molecular and Cell Biology. 22 (1), 1-10 (2021).</li><li>Michno, W., 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=Following+spatial+A&#946;+aggregation+dynamics+in+evolving+Alzheimer's+disease+pathology+by+imaging+stable+isotope+labeling+kinetics.">Following spatial A&#946; aggregation dynamics in evolving Alzheimer's disease pathology by imaging stable isotope labeling kinetics.</a> Science Advances. 7 (25), (2021).</li><li>Toyama, B. H., 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=Identification+of+long-lived+proteins+reveals+exceptional+stability+of+essential+cellular+structures.">Identification of long-lived proteins reveals exceptional stability of essential cellular structures.</a> Cell. 154 (5), 971-982 (2013).</li><li>Bomba-Warczak, E., Edassery, S. L., Hark, T. J., Savas, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-lived+mitochondrial+cristae+proteins+in+mouse+heart+and+brain.">Long-lived mitochondrial cristae proteins in mouse heart and brain.</a> Journal of Cell Biology. 220 (9), 202005193 (2021).</li></ol>

Amiloid yapısı ve bileşimi hakkında net bir anlayış geliştirmek, AD beyin dokularından saflaştırılmış fibrillerin çıkarılmasındaki biyolojik karmaşıklıklar ve deneysel sınırlamalar nedeniyle yapısal biyologlar ve biyokimyacılar için zordur16,17. Amiloid fibriller moleküler düzeyde polimorfiktir ve farklı uzunluklarda ve karmaşıklıklarda heterojen bir popülasyon gösterir18,19</su...

Amiloid, bazıları patolojik değişikliklere yol açan çeşitli protein panellerinde bulunan son derece kararlı bir supramoleküler düzenlemedir1. Hücre içi veya hücre dışı amiloid agregaların birikmesi çeşitli nörodejeneratif hastalıklarda gözlenir2. Amiloid agregaları heterojendir ve çok sayıda protein ve lipit ile zenginleştirilmiştir3. Son yıllarda, amiloid proteomuna olan ilgi, temel ve translasyonel sinirbilimciler arasında önemli bir ilgi yaratmıştır. Amiloid agregalarını fare ve ölüm sonrası insan beyin dokularından çıkarmak ve saflaştırmak için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Lazer yakalama mikrodiseksiyonu, immünopresipitasyon, desellülarizasyon ve amiloid agregaların biyokimyasal izolasyonu, amiloid plakları, fibriller ve oligomerleri çıkarmak ve saflaştırmak için yaygın olarak kullanılan yöntemlerdir 4,5,6,7. Bu çalışmaların çoğu, yarı kantitatif MS kullanarak sıkıca paketlenmiş bu fibriller birikintilerin protein bileşimini belirlemeye odaklanmıştır. Bununla birlikte, mevcut sonuçlar tutarsızdır ve daha önce bildirilen şaşırtıcı derecede çok sayıda ortak saflaştırıcı proteinin yorumlanması zordur.
AD ve AD fare modeli beyinlerde amiloid çekirdek proteomunu tanımlayan mevcut literatürün birincil sınırlaması, saflaştırılmış materyalin yönetilemeyen sayıda birlikte saflaştırıcı protein içermesidir. Bu yöntemin genel amacı, bu sınırlamanın üstesinden gelmek ve amiloid fibril çekirdeklerini izole etmek için sağlam bir biyokimyasal saflaştırma geliştirmektir. Bu strateji, SDS'nin çözünmez zenginleştirilmiş amiloid fraksiyonlarının ölüm sonrası AD insan ve fare beyin dokularından izolasyonu için daha önce tanımlanmış bir sakkaroz yoğunluk gradyanı ultrasantrifüjleme bazlı biyokimyasal yöntem kullanmaktadır 8,9. Bu yöntem mevcut literatüre dayanmaktadır, ancak ultrasonikasyon ve SDS ile daha da ileri giderek, gevşek bağlı amiloid ile ilişkili proteinlerin çoğunu çıkarmak için yıkanır ve yüksek oranda saflaştırılmış amiloid fibrillerin izolasyonuna yol açar (Şekil 1). Bu protokol ile saflaştırılan fibriller, beyin ekstraktlarından izole edilen amiloid fibrillerin yapısal çalışmalarında sıklıkla karşılaşılan çeşitli mevcut zorlukların üstesinden gelir. Bu fibrillerin transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ile görselleştirilmesi, saflaştırılmış malzemenin bütünlüğünü ve saflığını doğrular (Şekil 2). Bu çalışmada, izole fibriller çözülür ve tripsin ile peptitlere sindirilir ve etiketsiz MS analizi, fibril çekirdeğini oluşturan proteinlerin kimliğini kolayca ortaya çıkarabilir. Özellikle, bu proteinlerin bazıları, zara bağlı olmayan organellerde supramoleküler gruplar oluşturma eğilimindedir. Ek olarak, amiloid-beta (Aβ) fibrillerinin analizinde tanımlanan proteinlerin çoğu, diğer nörodejeneratif hastalıklarla da ilişkilidir, bu da bu proteinlerin çoklu proteinopatilerde önemli bir rol oynayabileceğini düşündürmektedir.
Bu SDS / ultrasonikasyon yönteminin fibril çekirdeklerin yapısını değiştirmesi veya bozması muhtemel değildir. Saflaştırılmış malzeme ayrıca çok çeşitli yukarıdan aşağıya ve aşağıdan yukarıya proteomik analiz yaklaşımları ve kimyasal çapraz bağlama veya hidrojen-döteryum değişimi gibi ek MS tabanlı yapısal analiz stratejileri için de uygundur. Bu yöntemi kullanarak genel iyileşme nispeten yüksektir ve bu nedenle, saflaştırılmış malzemenin miligramlarına mikrogram gerektiren ayrıntılı yapısal çalışmalar için uygundur. Saflaştırılmış malzeme ayrıca kriyoEM ve atomik kuvvet mikroskobu kullanan yapısal çalışmalar için de uygundur. Bu protokol, memelilerin kararlı izotopik etiketlemesi ile birlikte, amiloid yapısı10'un katı hal nükleer manyetik rezonans (NMR) çalışmalarını kolaylaştırabilir.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acclaim PepMap 100 C18 HPLC column 0.075 mm x 20&#160;mm</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>164535</td>
			<td rowspan="35">Alternative instruments, chemicals and antibodies from other manufacturers can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium bicarbonate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>9830</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>anti-amyloid beta (1-16) 6E10 antibody</td>
			<td>Biolegend</td>
			<td>803001</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>anti-amyloid beta (17-24) 4G8 antibody</td>
			<td>Biolegend</td>
			<td>800701</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>anti-amyloid beta (N terminus 82E1) antibody</td>
			<td>IBL America</td>
			<td>10323</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>anti-amyloid fibril LOC antibody</td>
			<td>&#160;EMD Millipore</td>
			<td>AB2287</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BCA kit</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>23225</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bioruptor Pico Plus</td>
			<td>Diagenode</td>
			<td>B01020001</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium Chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>&#160;C1016</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collagenase</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C0130</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Complete&#160; Protease Inhibitor Cocktail</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>11697498001</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dnase I</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>EN0521</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDTA</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>EDS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Guanidine hydrochloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G4505</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HyperSep C18 Cartridges</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>60108-302</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Integrated Proteomics Pipeline - IP2&#160;</td>
			<td>http://www.integratedproteomics.com/</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iodoacetamide (IAA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>I1149</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>K54 Tissue Homogenizing System Motor</td>
			<td>Cole Parmer</td>
			<td>Glas-Col 099C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MaxQuant</td>
			<td>https://www.maxquant.org/</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro BCA kit</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>23235</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nanoviper 75 &#956;m x 50&#160;cm</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>164942</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optima L-90K Ultracentrifuge</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>BR-8101P-E</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Orbitrap Fusion TribridMass Spectrometer</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>IQLAAEGAAPFADBMBCX</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pierce C18 Spin Columns</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>89870</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precellys 24 tissue homogenizer</td>
			<td>Bertin Instruments</td>
			<td>P000062-PEVO0-A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ProteaseMAX(TM) Surfactant Trypsin Enhancer</td>
			<td>Promega</td>
			<td>V2072</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RawConverter</td>
			<td>http://www.fields.scripps.edu/rawconv/</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium azide</td>
			<td>VWR</td>
			<td>97064-646</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium dodecyl sulfate (SDS)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>74255</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sorvall Legend Micro 21R Microcentrifuge</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>75002446</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Speed Vaccum Concentrator</td>
			<td>Labconco</td>
			<td>7315021</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris-2-carboxyethylphosphine (TCEP)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C4706-2G</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris-HCl</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>15568025</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin Gold-Mass spec grade</td>
			<td>Promega</td>
			<td>V5280</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UltiMate 3000 RSLCnano System</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>ULTIM3000RSLCNANO</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

biochemical purification and proteomic characterization of amyloid fibril cores from the brain

Proteinli fibriller inklüzyonlar çoklu nörodejeneratif hastalıkların anahtar patolojik özellikleridir. Alzheimer hastalığının (AD) erken evrelerinde, amiloid-beta peptitleri, hücre dışı boşlukta, yavaş yavaş büyüyen ve büyük amiloid plaklara olgunlaşan tohumlar gibi davranan protofibriller oluşturur. Bu temel anlayışa rağmen, beyindeki amiloid fibril yapısı, bileşimi ve biriktirme kalıpları hakkındaki mevcut bilgiler sınırlıdır. En büyük engellerden biri, yüksek oranda saflaştırılmış amiloid fibrillerinin beyin ekstraktlarından izole edilememesi olmuştur. Afinite saflaştırma ve lazer yakalama mikrodiseksiyon tabanlı yaklaşımlar daha önce amiloidleri izole etmek için kullanılmıştır, ancak geri kazanılabilecek az miktarda malzeme ile sınırlıdır. Bu yeni, sağlam protokol, sodyum dodesil sülfat (SDS) çözünürlüğü kullanılarak sodyum dodesil sülfat (SDS) çözünürlüğü kullanılarak amiloid plak çekirdeklerinin biyokimyasal saflaştırılmasını açıklar ve sakkaroz yoğunluk gradyanı ultrasantrifüjleme ve ultrasonikasyon ile AD hastalarından ve AD model beyin dokularından oldukça saf fibriller verir. Saflaştırılmış malzemenin kütle spektrometresi (MS) tabanlı aşağıdan yukarıya proteomik analizi, amiloid fibrillerin neredeyse tüm birincil protein bileşenlerini tanımlamak için sağlam bir stratejiyi temsil eder. Amiloid koronadaki proteinlerin önceki proteomik çalışmaları, beklenmedik derecede büyük ve işlevsel olarak çeşitli protein koleksiyonunu ortaya çıkarmıştır. Özellikle, saflaştırma stratejisini rafine ettikten sonra, birlikte saflaştırıcı proteinlerin sayısı, izole SDS çözünmeyen malzemenin yüksek saflığını gösteren 10 kattan fazla azaltılmıştır. Negatif boyama ve immüno-altın elektron mikroskopisi, bu preparatların saflığının doğrulanmasına izin verdi. Bu proteinlerin amiloid kapanımlarına birikmesine katkıda bulunan mekansal ve biyolojik özellikleri anlamak için daha ileri çalışmalara ihtiyaç vardır. Birlikte ele alındığında, bu analitik strateji amiloid biyolojisinin anlaşılmasını arttırmak için iyi konumlandırılmıştır.

Burada, modifiye edilmiş bir sakkaroz yoğunluk gradyanı ultrasantrifüjleme saflaştırma yöntemi kullanılarak amiloid fibrillerin izolasyonu ve saflaştırılması için ayrıntılı bir yöntem özetlenmiştir (bkz. Şekil 1). Bu yöntemdeki yenilik, bir su banyosu sonikasyon sistemi kullanılarak ultrasonikasyon tabanlı yıkama adımlarının dahil edilmesinin ardından SDS çözündürücü, bu da gevşek ilişkili proteinlerin çoğunu son derece yoğun ve temiz fibriller ile birl...

Watch this Scientific Journal Video about Biochemical Purification and Proteomic Characterization of Amyloid Fibril Cores from the Brain at JoVE.com

Biochemical Purification and Proteomic Characterization of Amyloid Fibril Cores from the Brain

Kütle spektrometrisine dayalı proteomik analiz ile bu biyokimyasal saflaştırma yöntemi, Alzheimer hastalığını önleme hedeflerinin belirlenmesini hızlandırabilecek amiloid fibril çekirdeklerinin sağlam karakterizasyonunu kolaylaştırır.

Beyinden Amiloid Fibril Çekirdeklerinin Biyokimyasal Saflaştırılması ve Proteomik Karakterizasyonu

Proteinaceous fibrillar inclusions are key pathological hallmarks of multiple neurodegenerative diseases. In the early stages of Alzheimer&#39;s disease ...

Alzheimer hastalığının teşhisi için amiloid plaklar gereklidir. Ancak, bunlar yeterli değildir. Bu gerçeğe rağmen, kısmen içeriklerini karakterize etmedeki zorluklar nedeniyle esrarengiz kalırlar.Protokolümüz, amiloid fibrilleri yüksek saflıkta izole etmede oldukça etkilidir ve yapı ve bileşimin ince ayrıntılarını anlamak için çok uygundur. Amiloid plakların protein içeriğini bilmek, birikimlerini geciktirebilecek, engelleyebilecek veya önleyebilecek terapötik müdahalenin hedeflerini belirlemeye yardımcı olabilir. Bu nedenle, hastalığın başlangıcını geciktirmek.Bu yöntem, dejenere olmuş beyin dokularından protein birikintilerini ve diğer farklı protein yolaklarındaki protein agregalarını çıkarmak için çok uygundur. Yeni hazırlanmış buz gibi soğuk homojenizasyon tamponunda altı ila sekiz seramik boncuk içeren iki mililitrelik bir tüpe taze disseke edilmiş veya çırpılmış dondurulmuş bir beyin dokusu bölgesi yerleştirerek başlayın. Daha sonra 30 saniyelik iki döngü açma ve kapama darbesi ile 4.000 rpm'de bir boncuk değirmeni homojenizatörü kullanarak dokuyu öğütün.Şimdi bir mililitre beyin dokusu homojenatına ve 15 mililitrelik bir tüpe dokuz mililitre buz gibi soğuk homojenizasyon tamponu ekleyin ve laboratuvar balmumu film şeritleriyle kapatın. Sağlam çözünürlük sağlamak için, tüpün gece boyunca dört santigrat derecede dönmesini sağlayın. Ertesi gün, doku ekstresi süspansiyonuna 1.2 mol'lük son konsantrasyona katı sakkaroz ekleyin.İyice karıştırın ve santrifüj, dört santigrat derecede 45 dakika boyunca 250.000 x g'ye sahipti. Süpernatanı attıktan sonra, peleti 1.9 molar sakkaroz içeren iki mililitre homojenizasyon tamponunda, dört santigrat derecede 45 dakika boyunca 125.000 x g'de tritürasyon ve santrifüj yaparak yeniden askıya alın. Santrifüjlemeden sonra, üst beyaz katı tabakayı taze bir tüpe aktarın ve birkaç kez yukarı ve aşağı okşayarak bir mililitre buz gibi soğuk yıkama tamponunu çözün.Pelet ayrıca amiloid fibrilleri ile zenginleştirildiğinden, sulu orta tabakayı atın ve daha yüksek bir verim için peleti üst tabaka ile birleştirin. Kombine fraksiyonları 8.000 x g'de dört santigrat derecede 20 dakika boyunca santrifüj yapın. Süper natantı attıktan sonra, peleti bir mililitre buz gibi soğuk sindirim tamponunda yeniden askıya alın ve bir girdap üzerinde üç saat boyunca oda sıcaklığında inkübe edin.Numuneyi tekrar santrifüj edin, ardından peleti bir mililitre buz gibi soğuk Tris tamponunda iki kez yıkayın ve tekrar santrifüj yapın. İkinci yıkamadan sonra, peleti yukarı ve aşağı pipetleyerek bir mililitre çözünürizasyon tamponunda yeniden askıya alın ve tüpü dört santigrat derecede 60 dakika boyunca 200.000 x g'de hızlı bir şekilde santrifüj edin. Peletten tasarruf edin, ardından süpernatana 50 milimolar Tris tamponu ekleyerek sakkaroz konsantrasyonunu 1.3'ten bir azı dişine düşürün.Süpernatantı tekrar santrifüj edin, ardından hem peletleri hem de %0,5 SDS içeren 100 mikrolitre Tris tamponunu çözün. Amiloid saflaştırması için, 20 döngü boyunca bir banyo sonikasyon cihazında ultrason dalgaları kullanarak amiloid bakımından zengin peletleri çözün, ardından malzemeyi dört santigrat derecede 30 dakika boyunca 20.000 x g'de hemen santrifüj edin. Peleti 500 mikrolitre% 0.5 SDS Tris tamponunda yeniden askıya alın ve yıkamayı dört kez daha tekrarlayın, Son santrifüjleme adımından sonra, peleti 200 mikrolitre ultra saf suda yıkayın ve kalan deterjanı çıkarmak için dört santigrat derecede 30 dakika boyunca 20.000 x g santrifüj yapın.Arıtılmış amiloid fibriller içeren son peleti 100 mikrolitre ultra saf suda çözün. Saflaştırılmış 100 mikrolitre amiloid fibrilini 400 mikrolitre metanol ve vorteks içinde iyice çözün. Daha sonra 100 mikrolitre kloroform ve vorteks ile tekrar karıştırın.Ardından, 300 mikrolitre ultra saf su ve vorteksi iyice ekleyin. Oda sıcaklığında iki dakika boyunca 12.000 x g'da santrifüjlemeden sonra, protein pulunu içeren arayüz tabakasını bozmadan üst sulu tabakayı dikkatlice çıkarın ve aynı miktarda metanolü tekrar ekleyin. Santrifüjlemeyi tekrarlayın, süpernatantı atın ve peleti hava ile kurutun.Sindirim için, peleti 50 mikrolitre guanidin hidroklorür tamponunda çözün ve buz gibi soğuk su banyosunda sonikat yapın. Daha sonra oda sıcaklığında 45 dakika ila bir saat boyunca iyice vorteks, 50 mikrolitre% 0.2 yüzey aktif madde çözeltisi ekleyin ve 60 dakika daha tekrar vorteks yapın. Daha sonra, bir mikrolitre 500 milimolar TCEP ekleyin ve 60 dakika boyunca inkübe edin.Daha sonra iki mikrolitre 500 milimolar iyodoasetamid ekleyin ve karanlıkta 20 dakika inkübe edin. Kuluçkadan sonra, iyodoasetamid'i 15 dakika boyunca beş mikrolitre TCEP çözeltisi ile söndürün. Daha sonra, guanidin konsantrasyonunu 1.5 mol'e düşürmek için tüpe gerekli hacimde 50 milimolar amonyum bikarbonat çözeltisi ekleyin.Ayrıca, tüpe % 1 yüzey aktif madde çözeltisi ekleyin. Daha sonra tripsin ekleyin ve tüp karışımını gece boyunca 37 santigrat derecede bırakın. Ertesi gün, pH'ı 2.0'a düşürmek için sindirilmiş peptit çözeltisine formik asit ekleyin, ardından 200 mikrolitre% 50 metanol çözeltisi ekleyerek ve oda sıcaklığında iki dakika boyunca 1500 x g'de eğirerek C18 spin kolonunu aktive edin.Daha sonra, C18 kolon reçine yataklarını 200 mikrolitre denge tamponu ekleyerek ve iki dakika boyunca tekrar döndürerek dengeleyin. Dengelemeden sonra, asitleştirilmiş peptit çözeltisini C18 kolonuna yükleyin ve oda sıcaklığında iki dakika boyunca 1500 x g'de santrifüj yapın. Akışı yeniden yükleyin, sütunu döndürün ve ikinci akışı atın.Daha sonra C18 reçinesine bağlı peptitleri yıkama tamponu ile iki kez yıkayın. 40 mikrolitre elüsyon tamponu ekleyerek ve kolonu santrifüj ederek peptidi üç kez süzün. Peptitleri, sulu çözeltiyi buharlaştırarak hızlı bir vakum yoğunlaştırıcısında kurutun.Kuru peletler, MS analizinden önce birkaç hafta boyunca 20 santigrat derecede saklanabilir. Saflaştırılmış amiloidlerin Kongo kırmızısı boyaması, SDS'de çözünür fraksiyona kıyasla amiloid fibrillerinin zenginleşmesini belgeliyor. SDS'de çözünür fraksiyon amiloidlerin varlığını göstermedi.Saflaştırılmış fibrillerin yapısı, neredeyse saf amiloid fibrillerinin varlığını doğruladı. Ayrıca, immünogold etiketleme amiloid beta-42 peptitlerinin varlığını doğruladı. Anti-amiloid beta-42 ve anti-fibril antikorlar kullanılarak yapılan boyama, fibrillerde göreceli olarak amiloid beta-42 peptidlerinin bolluğunu göstermiştir.Saflaştırılmış amiloid fraksiyonları yaklaşık 250 proteinin varlığını gösterirken, ultrasonikasyon ve SDS yıkamadan önce toplanan fraksiyon 2.500'den fazla protein içeriyordu. Fibril çekirdekleri, membrana bağlı olmayan organel ve supramoleküler komplekslerle ilişkili proteinlerin zenginleştiğini gösterdi. Amiloidler düşük bolluk türleridir, belki de birkaç pikogram ila birkaç mikrogram beyin dokusu başına birkaç mikrogramdır.Bu yüzden katmanları, paletleri toplarken veya süpernatanı atarken çok dikkatli olmanız gerekir. Bu tekniğin geliştirilmesiyle, artık ilk amiloid tohumlarıyla ilişkili proteinleri daha güvenle tanımlayabilir, yapılarını karakterize edebilir ve terapötik müdahale için onları hedefleyebilirsiniz. Bu nedenle, bu ölümcül hastalığın başlangıcını önlemek.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Selection of Aptamers for Amyloid &beta;-Protein, the Causative Agent of Alzheimer&#39;s Disease

Selection of Aptamers for Amyloid ÃƒÅ½Ã‚Â²-Protein, the Causative Agent of Alzheimer's Disease

Amiloid beta-Protein, Alzheimer hastalığının etkeni Aptamers Seçimi

Alzheimer's disease (AD) is a progressive, age-dependent, neurodegenerative disorder with an insidious course that renders its presymptomatic diagnosis ...

Intact Histological Characterization of Brain-implanted Microdevices and Surrounding Tissue

Beyin-implante Microdevices ve Çevresi Doku Bozulmamış Histolojik Karakterizasyonu

Research  into the design and utilization of brain-implanted microdevices, such as  microelectrode arrays, aims to produce clinically relevant devices ...

Isolation and Culture of Endothelial Cells from the Embryonic Forebrain

Embriyonik ön beyin gelen Endotel Hücreleri İzolasyon ve Kültürü

Embryonic brain endothelial cells can serve as an important tool in the study of angiogenesis and neurovascular development and interactions. The two ...

Stereotaxic Infusion of Oligomeric Amyloid-beta into the Mouse Hippocampus

Fare Hippocampus içine Oligomerik Amiloid-beta Stereotaksik İnfüzyon

Alzheimer&#8217;s disease is a neurodegenerative disease affecting the aging population. A key neuropathological feature of the disease is the ...

Purification of Mouse Brain Vessels

Fare Beyin Gemiler saflaştırılması

In the brain, most of the vascular system consists of a selective barrier, the blood-brain barrier (BBB) that regulates the exchange of molecules and ...

Modeling Amyloid-&#946;42 Toxicity and Neurodegeneration in Adult Zebrafish Brain

Modeling Amyloid-ÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Â²42 Toxicity and Neurodegeneration in Adult Zebrafish Brain

Amiloid β42 toksisite ve ateş yetişkin Zebra balığı beyinde modelleme

Alzheimer's disease (AD) is a debilitating neurodegenerative disease in which accumulation of toxic amyloid-&#946;42 (A&#946;42) peptides leads to ...

Visualization of Amyloid &#946; Deposits in the Human Brain with Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization Imaging Mass Spectrometry

Visualization of Amyloid ÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Â² Deposits in the Human Brain with Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization Imaging Mass Spectrometry

Amiloid β mevduat matris yardımlı lazer desorpsiyon/iyonlaşma kütle spektrometresi Imaging ile insan beynindeki görselleştirme

The neuropathology of Alzheimer&#39;s disease (AD) is characterized by the accumulation and aggregation of amyloid &#946; (A&#946;) peptides into ...

Production, Purification, and Quality Control for Adeno-associated Virus-based Vectors

Üretim, arıtma ve kalite kontrol için virüs tabanlı vektörel çizimler Adeno ilişkili

Gene delivery tools based on adeno-associated viruses (AAVs) are a popular choice for the delivery of transgenes to the central nervous system (CNS), ...

Purification of the Dendritic Filopodia-rich Fraction

Dendritic Filopodia-zengin kesir arıtma

Dendritic filopodia are thin and long protrusions based on the actin filament, and they extend and retract as if searching for a target axon. When the ...

Labeling and Imaging of Amyloid Plaques in Brain Tissue Using the Natural Polyphenol Curcumin

Doğal Polifenol Curcumin Kullanarak Beyin Dokusunda Amiloid Plakların Etiketlenmesi ve Görüntülenmesi

Deposition of amyloid beta protein (A&#946;) in extra- and intracellular spaces is one of the hallmark pathologies of Alzheimer&#39;s disease (AD). ...