Analyse der Translation Initiation Während Stress-Bedingungen durch Polysomprofile Profiling
Summary
Hier beschreiben wir ein Verfahren, um Veränderungen in der mRNA-Translationsinitiation eukaryontischer Zellen in Reaktion auf Stress-Bedingungen zu untersuchen. Dieses Verfahren basiert auf der Geschwindigkeit Trennung auf Saccharosegradienten übersetzen Ribosomen nicht übersetzen Ribosomen basiert.
Abstract
Präzise Steuerung der mRNA-Translation ist von grundlegender Bedeutung für die eukaryotische Zelle Homöostase, insbesondere in Antwort auf physiologische und pathologische Stress. Änderungen dieses Programms können das Wachstum von geschädigten Zellen, ein Markenzeichen der Krebsentwicklung oder zu vorzeitigem Zelltod wie bei neurodegenerativen Erkrankungen gesehen führen. Vieles von dem, was bekannt ist über die molekulare Grundlage für die Translationskontrolle ist von Polysomen-Analyse unter Verwendung eines Dichtegradienten Fraktionierung System erhalten. Diese Technik beruht auf der cytoplasmatischen Extrakte Ultrazentrifugation auf einem linearen Sucrose-Gradienten. Sobald der Spinn abgeschlossen ist, kann das System Fraktionierung und Quantifizierung zentrifugiert Zonen entsprechend unterschiedlichen Übersetzungs Ribosomen Populationen, wodurch eine Polysomen-Profil. Änderungen in der Polysomen-Profil sind, die Änderungen oder Fehler in Translationsinitiation, die in Reaktion auf verschiedene Arten von Stress auftreten. Diese Technik ermöglicht auch bewerten, the Rolle von spezifischen Proteinen auf Translations-Initiations-und translationale Aktivität bestimmter mRNAs zu messen. Hier beschreiben wir unser Protokoll zu Polysomprofile zur Translationsinitiation von eukaryotischen Zellen und Geweben, entweder unter normalen oder Stresswachstumsbedingungen durchführen zu beurteilen.
Introduction
Eukaryotischen Zellen ständig stoßen eine Reihe von physiologischen und schädlichen Umweltstressbedingungen, die eine schnelle Reaktion erfordern adaptive Zelle. Zellstressantwort beinhaltet eine präzise Balance zwischen anti-und pro-Überleben Überleben wirkende Faktoren. Die Störung dieses Gleichgewichts kann irreversible Folgen führend in der Entwicklung der menschlichen Krankheiten wie Krebs und neurodegenerativen Krankheiten. Während der ersten Stufe der Reaktion auf Stress, Zellen zu aktivieren Proüberleben Wege, die die koordinierte Steuerung von Änderungen in der Genexpression auf der Ebene der mRNA-Translation beinhalten.
mRNA-Translation in Eukaryonten ist ein komplexer Prozess, der koordinierte zelluläre Wechselwirkungen zwischen Translationsinitiationsfaktoren (eIFs), spezifische RNA-bindende Proteine (FGE) und RNA-Moleküle 1 beinhaltet. Initiation, Elongation und Termination: mRNA-Translation ist in drei verschiedene Phasen unterteilt. Obwohl alle drei Phasen unterliegen regelRegelungsmechanismen, Mechanismen der Translationskontrolle zielen meist die Anfangsphase der Übersetzung, die auf diese Weise bildet die geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Proteinsynthese 2.
Translation Initiation ist eine hochgeordnete Prozess, der mit der Bildung der eIF2a.GTP.Met-tRNA i Met ternären Komplex und die anschließende Bindung an die 40S-Untereinheit Ribosomen, die zur Bildung des Präinitiationskomplexes beginnt. Der nächste Schritt ist die Einstellung der Präinitiationskomplexes an mRNA, die die Aktivität des Translationsinitiationsfaktoren wie eIF4F und eIF3 beinhaltet. Der so gebildete 48S Präinitiationskomplexes erfährt spezifische Konformationsänderungen, die diese Maschinen ermöglichen, scannen, die 5'-untranslatierte Bereich der mRNA, bis er erkennt die Start-Codon August Die meisten der Translationsinitiationsfaktoren werden dann veröffentlicht und 60S-Untereinheiten werden rekrutiert, um eine 80S Ribosomen-Komplex bilden, der Übersetzung, eine kompetentet welchem Punkt beginnt die Proteinsynthese (Abbildung 1). Mehr als ein 80S monosome kann die Übersetzung der mRNA in einer gleichen Zeit produziert so genannte Polysomen (oder Polyribosomen). Die Dichte der Polysomen auf einer mRNA spiegelt die Initiation, Elongation und Terminierungsentgelte und ist somit ein Maß für die Übersetzbarkeit einer bestimmten Transkript. Allerdings ist Polysom Profil hauptsächlich verwendet, um Veränderungen in der mRNA-Translation bei der Einleitung Schritt zu beurteilen. Hier haben wir ein Proteasom-Inhibitor als Translationsinitiationsinhibitor verwendet. Die Behandlung von Krebszellen mit dieser Droge bewirkt eine Stressreaktion, gekennzeichnet durch die Aktivierung der Stresskinase HRI benannt, der die Translationsinitiationsfaktor eIF2a 3 phosphoryliert. Phosphorylierung von eIF2a ist eine der wichtigsten Ereignisse, die zur Inhibition der Translationsinitiation in Säugerzellen 4.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die Polysomen-Profilanalyse auf Sucrosegradienten ermöglicht die Messung der Translationsinitiation durch Analysieren der Dichte von Polysomen aus Zellen oder Geweben isoliert 9,11-14. Diese Technik ist die besten (wenn nicht der einzige) Ansatz zur Initiation der Translation in vivo zu messen. Es wird verwendet, um den Status der Translations wachsenden Zellen während des Zellzyklus 15 zu überwachen, und um die Effekte von verschiedenen Arten von Stress, einschließlich viraler Infekti…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
PA ist ein Empfänger eines Stipendiums "Pierre Durand" von der Fakultät für Medizin der Universität Laval. Diese Arbeit wurde von der Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (MOP-CG095386) gestützt auf RM Die Polysom Fraktionators wurde durch einen kanadischen Stiftung für Innovation Zuschuss (MOP-GF091050) bis RMR M hat einen neuen Ermittler CIHR Gehalts Auszeichnung erworben.
Wir sind dankbar, dass DRS. E. Khandjian, I. Gallouzi, S. Di-Marco und A. Cammas für hilfreiche Ratschläge.
Materials
| Cells | ||||
| HeLa cervical cancer cells | American Type Culture Collection (Manassas, VA; ATCC) | CCL-2 | ||
| Schneider Drosophila embryonic cells | American Type Culture Collection (Manassas, VA; ATCC) | CRL-1963 | ||
| Culture medium and Supplements | ||||
| Schneider’s Drosophila Medium | Sigma-Aldrich | SO146-500ml | ||
| DMEM | Life technologies | 11995-073 | ||
| FBS | Fisher Scientist Scientist | SH30396-03 | ||
| penicillin/streptomycin | Life technologies | 15140122 | ||
| Sucrose solutions | ||||
| D-Sucrose | Fisher Scientist | BP220-212 | ||
| Glycerol | Sigma-Aldrich | 49767 | ||
| Blue Bromophenol | Fisher Scientist | B3925 | ||
| Lysis buffer | ||||
| Tris Hydrochloride | Fisher Scientist | BP153-500 | ||
| MgCl2 | Sigma-Aldrich | M2670-100G | ||
| NaCl | Tekniscience | 3624-05 | ||
| DTT | Sigma-Aldrich | D 9779 | ||
| Nonidet P40 (Igepal CA-630 ) | MJS Biolynx | 19628 | ||
| SDS | Tekniscience | 4095-02 | ||
| RNase inhibitor (RnaseOUT Recombinant Ribonuclease Inhibitor) | Life technologies | 10777-019 | ||
| Antiproteases (complete, mini, EDTA free) | Roche | 11,836,170,001 | ||
| RNA Extraction | ||||
| Proteinase K | Life technologies | AM2542 | ||
| Phenol: Chloroforme | Fisher Scientist | BP1754I-400 | ||
| Chloroforme | Fisher Scientist | C298-500 | ||
| Glycogen | Life technologies | 10814-010 | ||
| Isopropanol | Acros organics | 327270010 | ||
| Antibodies | ||||
| anti-FMRP antibody | Fournier et al., Cancer Cell International, 2010 | |||
| anti-Ribosomal Protein L28 antibody | Santa Cruz Biotechnology, Inc. | SC-50362 | ||
| Others | ||||
| Proteasome inhibitor : Bortezomib | LC Laboratories | B-1408 | ||
| DEPC (Diethylpyrocarbonate) | Sigma-Aldrich | D5758-25ml | ||
| RNaseZAP Solution | Life technologies | AM9780 | ||
| Materials | ||||
| T25 cell culture flask | Corning | 430639 | ||
| 1cc U100 Insulin Syringe 28 G1/2 | Fisher Scientist | 148291B | ||
| Tube ultra-centrifugation, PA, 12ml | Fisher Scientist | FSSP9763205 | ||
| Isco Model 160 gradient former | Teledyne Isco, Lincoln, NE, USA | |||
| Ultracentrifuge Sorvall OTD Combi | ||||
| Thermo Scientific Sorvall Rotor TH-641 | Thermo scientific | 54295 | ||
| Automated Density Fractionation System | Teledyne Isco, Lincoln, NE, USA | 67-9000-177 | ||
| Isco UA-6 UV-vis detector | Teledyne Isco, Lincoln, NE, USA | |||
| NanoDrop 2000 UV-Vis Spectrophotometer | Thermo scientific | |||
| Ultracentrifuge C 5415 | Eppendorf | |||
| Optical Microscope | Olympus CK2 | |||
Riferimenti
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