Protein Consenso Brain-derived, estrazione protocollo per lo studio dei diritti dell'uomo e murini Cervello Proteome Uso Sia 2D-DIGE e Mini 2DE Immunoblotting
Summary
Un protocollo di estrazione proteina comune con tampone di urea / tiourea / SDS per il tessuto cerebrale umano e topi permette indentification delle proteine da 2D-DIGE e la loro successiva caratterizzazione mediante mini 2DE immunoblotting. Questo metodo permette di ottenere risultati più riproducibili e affidabili da biopsie umane e modelli sperimentali.
Abstract
Gel elettroforesi bidimensionale (2DE) è un potente strumento per scoprire le modifiche del proteoma potenzialmente correlati alle diverse condizioni fisiologiche o patologiche. Fondamentalmente, questa tecnica si basa sulla separazione delle proteine in base al loro punto isoelettrico in una prima fase, e in secondo luogo in base al loro peso molecolare mediante SDS elettroforesi su gel di poliacrilammide (SDS-PAGE). In questo rapporto viene descritto un protocollo di preparazione del campione ottimizzato per la piccola quantità di tessuto post mortem e di cervello di topo umano. Questo metodo consente di eseguire sia l'elettroforesi bidimensionale differenza di fluorescenza gel (2D-DIGE) e mini 2DE immunoblotting. La combinazione di questi approcci permette non solo di trovare nuove proteine e / o modifiche proteine nella loro espressione grazie alla compatibilità con rilevazione spettrometria di massa, ma anche una nuova comprensione convalida marcatori. Quindi, mini-2DE accoppiato ai permessi di Western blotting per identificare e convalidare postale-Traduzionali modifiche, proteine catabolismo e fornisce un confronto qualitativo tra condizioni e / o trattamenti diversi. Qui, forniamo un metodo per studiare i componenti di aggregati proteici presenti in AD e demenza Lewy, come il peptide beta-amiloide e l'alfa-sinucleina. Il nostro metodo può quindi essere adattato per l'analisi del proteoma e proteine insolubili estrarre dai modelli di tessuto cerebrale e topi umani. Parallelamente, essa può fornire informazioni utili per lo studio dei meccanismi molecolari e cellulari coinvolti nelle malattie neurodegenerative, nonché i potenziali nuovi biomarcatori e bersagli terapeutici.
Introduction
Disturbi mentali e neurologici rappresentano il 13% del carico globale di malattia, nuove sfide come meccanismi fisiopatologici, fattori di rischio e biomarcatori prodromici devono essere esplorate 1. In linea con questo obiettivo, proteomica studi del cervello umano diventano indispensabili per scoprire i meccanismi molecolari coinvolti nei processi come la memoria, il comportamento, le emozioni e la plasticità neuronale per esempio, non solo per motivi fisiologici, ma anche per le condizioni patologiche. Pertanto, l'uso di modelli animali e più specificamente i topi transgenici, porta una vasta gamma di possibilità di imitare l'eziologia delle malattie neurodegenerative umane 2.
Proteomica approcci sono oggi disponibili per realizzare queste nuove prospettive nel campo delle neuroscienze. Gel elettroforesi bidimensionale (2DE) è un metodo semplice e potente probabile che permette di confrontare il proteoma di una vasta gamma di campioni. Inoltre, è anche unpotente metodo per isolare una proteina da una miscela complessa al fine di identificare e analizzare ulteriormente mediante spettrometria di massa. Questa tecnica consiste essenzialmente in due fasi successive: 1) la separazione delle proteine in base al loro punto isoelettrico (pI) da isoelettrofocalizzazione (IEF). Più precisamente, un potenziale elettrico viene applicato attraverso le strisce di acrilammide Immobiline tra un gradiente di pH e quindi proteine migreranno e concentrarsi su un pI determinata in funzione della loro carica netta globale. 2) proteine Isoelectrically focalizzati sono denaturati e caricati negativamente con l'aggiunta di sodio dodecil solfato (SDS), in tal modo le proteine nella loro prima struttura sono separati in funzione del loro peso molecolare apparente (MW) mediante SDS-PAGE 3. Queste due proprietà distinte ci permettono di affrontare un valore doppio di andare oltre nello studio del proteoma. Da un lato questo approccio offre la possibilità di effettuare una analisi quantitativa utilizzando coloranti minime metodo 2D-DIGE, e dall'altro un qualitative analisi mini-2DE accoppiato al western blotting.
Analisi quantitativa da 2D-DIGE conferisce espressione della proteina cambia tutto il proteoma del campione. In breve, i campioni vengono etichettati con tre cianine (CY2, Cy3 e Cy5) che emettono a tre lunghezze d'onda distinte (blu, verde e rosso). Questi coloranti minime fluor contenenti N-idrossi gruppo estere succinimidyl reagiscono con il gruppo ε-amminico lysines residui di proteine conseguente covalenti legami ammidici 4. Residui di lisina sono etichettati solo tra 1-3% e impedendo così più etichette, oltre a proteine e importanti modifiche di carica al netto 5, 6. Cy3 e Cy5 sono spesso utilizzati per etichettare due campioni indipendenti mentre Cy2 tag un mix di uguale percentuale dei campioni da confrontare. I due vantaggi principali sono che tutti i campioni etichettati sono miscelati e IEF e SDS-PAGE sono svolte in un gel in una sola volta per ogni passo, evitando l'inter variabilità tra esperimenti a causa di gel confronto. Inoltre, presenta una soglia alta rilevamento di circa 1 femtomole di proteine 7. Gel vengono analizzati e software 2D a confronto le immagini 2D fluorescenza gel, dove Cy2 serve come standard interno consentendo l'identificazione delle differenze statistiche tra i punti per la loro identificazione posteriore mediante spettrometria di massa. Il software di analisi 2D utilizzando lo standard interno raggiunge un rilevamento rapido di meno del 10% delle differenze tra i campioni con più del 95% di confidenza statistica 8.
Analisi qualitativa da mini-2DE è un passo cruciale per la caratterizzazione delle proteine. Il principio è lo stesso come precedentemente descritto per pI e separazione MW, ma in questo caso le proteine vengono trasferite da una piccola gel di poliacrilammide ad una membrana e immunoblotting viene eseguita dopo. Mentre una elettroforesi su gel di dimensione fornisce cambiamenti nell'espressione di proteine per uno o più epitopi proteici in funzione della anticorpo, il information di mini-2DE dota di due parametri aggiuntivi. In primo luogo, le isovariants proteine cambiano in funzione del pI, indicando che modificazioni post-traduzionali potrebbero aver luogo. In secondo luogo, l'identificazione spettrometria di massa può essere indicativo di zimogeni plausibili e prodotti catabolici di proteine. Pertanto, le modifiche osservate da 2D-DIGE sono probabilmente indicativi dei meccanismi alla base cambiamenti nel profilo proteoma globale. Allineamenti di immunoblots tra i diversi campioni per la stessa proteina epitopo / s in mini-2DE possono riflettere i cambiamenti di acidità che faccia luce sulle variazioni post-traslazionali leggermente osservate o addirittura non da immunoblotting monodimensionale 9, 10. Inoltre, questa analisi informa circa i potenziali siti di taglio dovuti alla conoscenza del pI e MW dei residui metabolici 11,12.
La combinazione di queste due tecniche fornisce un complementare analisi proteomica. Da un lato 2D-DIGE offre un tipicoe di differenze che permettono un isolamento precisa di polipeptidi la cui espressione è diversa. Queste differenze consistono essenzialmente nella comparsa o scomparsa di un punto o di aumento / diminuzione dell'intensità di un dato da una analisi software dei gel fluorescenti. Tuttavia, queste osservazioni da soli sono difficilmente spiegare la natura della modifica osservato. Per queste ragioni, una volta che il polipeptide è isolato e identificato mediante spettrometria di massa, l'uso di mini-2DE permette di confermare precisamente 1) l'identità della proteina isolata e 2) la natura della differenza: variazione del livello isovariant / isoforma espressione, modificazioni post-traslazionali e processi di scissione per esempio. Tuttavia, è necessario sviluppare un tampone di lisi a partire sia compatibile con 2D-DIGE e mini-2DE per limitare i potenziali dispersioni derivanti dall'uso di protocolli di estrazione che sono molto dissimili.
Nel presente articolo, DEdescritto un protocollo adattato per la preparazione, estrazione e prestazioni delle tecniche mini-2DE per proteine cerebrali provenienti da tessuti umani e mouse 2D-DIGE e.
Protocol
Representative Results
Discussion
Scoprire cambiamenti di espressione di proteine patologiche, la ricerca dei biomarcatori e la modulazione dei potenziali percorsi di bersagli farmacologici sono tra gli obiettivi delle neuroproteomics avvicina 30. Tra gli strumenti emergenti, il campo 2DE aggiunge un expectative promettente. Tuttavia, un consenso dovrebbe essere raggiunto per minimizzare la variabilità e aumentare la riproducibilità negli esperimenti. In linea di questa idea un protocollo standardizzato effettuare 2D-DIGE (Fig…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto da Inserm, dell'Università di Lille 2, MEDIALZ, LABEX (laboratorio di eccellenza, programma di investire per il futuro) e DISTALZ (sviluppo di strategie innovative per un approccio transdisciplinare alla malattia di Alzheimer). FJ.FG è attualmente una borsa destinatario di ANR (francese Agenzia Nazionale di Ricerca / NeuroSplice de Tau Projet ANR-2010-BLAN-1114 01), ma questo lavoro è stato anche sotto il supporto di una sovvenzione da parte del JCCM (Spagna).
Materials
| CyDye DIGE FLUOR MIN KIT 5nmol 1 * 5 Nmo | GE Healtcare | 25-8010-65 | |
| Immobiline DryStrip | GE Healtcare | Reference in function of the pH interval/size | |
| IPG Buffer, pH X-X | GE Healtcare | Reference in function of the pH interval desired | |
| AMBERLITE IRN-150L MIXED BED RESIN 1 | GE Healtcare | 551797N | |
| DRYSTRIP COVER FLUID IMMOBILINE 1 * 1 l | GE Healtcare | 17-1335-01 | |
| KIT BOX IPG 1 * 1 KIT | GE Healtcare | 28-9334-92 | Plastic box to make the passive rehydration |
| MILLEX GS Filter | Millipore | SLGS033SB | |
| Criterion XT Precast Gels 13.3 x 8.7 cm (W x L) | Bio-Rad | Reference in function of the MW to separate | |
| IPGphor III Isoelectric Focusing Unit | GE Healtcare | 11-0033-64 | |
| Ettan DALTsix Large Electrophoresis System | GE Healtcare | 80-6485-08 | |
| OneTouch 2D Gel SpotPicker 1.5 mm | Gel Company | P2D1.5 |
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