Analisi della traduzione innesco durante condizioni di stress da polisoma Profiling
Summary
Qui, descriviamo un metodo per analizzare le modifiche l'apertura di traduzione dell'mRNA di cellule eucariotiche in risposta alle condizioni di stress. Questo metodo si basa sulla separazione velocità su gradienti di saccarosio di traduzione ribosomi da ribosomi non traslanti.
Abstract
Controllo preciso della traduzione dell'mRNA è fondamentale per l'omeostasi cellula eucariotica, in particolare in risposta allo stress fisiologico e patologico. Alterazioni di questo programma può portare alla crescita di cellule danneggiate, una caratteristica di sviluppo del cancro, o morte cellulare prematura come visto nelle malattie neurodegenerative. Molto di ciò che è noto riguardante la base molecolare per controllo traduzionale è stato ottenuto dall'analisi polisoma utilizzando un sistema di frazionamento gradiente di densità. Questa tecnica si basa sulla ultracentrifugazione di estratti citoplasmatici su un gradiente lineare di saccarosio. Una volta che lo spin è completato, il sistema consente di frazionamento e la quantificazione delle zone centrifugati corrispondenti a diverse popolazioni traduzione ribosomi, risultando così in un profilo polisoma. Cambiamenti nel profilo polisoma sono indicativi di modifiche o difetti di inizio della traduzione che si verificano in risposta a vari tipi di stress. Questa tecnica permette anche di valutare the ruolo di specifiche proteine sulla traduzione iniziazione, e per misurare l'attività traduzionale di specifici mRNA. Qui si descrive il protocollo di eseguire profili polisoma per valutare inizio della traduzione di cellule e tessuti eucariotiche in condizioni di crescita sia normali o di stress.
Introduction
Le cellule eucariotiche incontrano costantemente una serie di condizioni nocive di stress fisiologici e ambientali che richiedono una rapida risposta cellulare adattiva. Risposta allo stress cellulare comporta un preciso equilibrio tra anti-sopravvivenza e pro-sopravvivenza fattori che agiscono. Perturbare questo equilibrio può avere conseguenze irreversibili che portano allo sviluppo di patologie umane come il cancro e le malattie neurodegenerative. Durante la prima fase della risposta allo stress, cellule attivano percorsi pro-sopravvivenza che coinvolgono il controllo coordinato di cambiamenti nell'espressione genica a livello della traduzione dell'mRNA.
Traduzione mRNA negli eucarioti è un processo cellulare complesso che coinvolge le interazioni coordinate tra i fattori di inizio della traduzione (EIF), proteine leganti RNA specifico (RBDS) e molecole di RNA 1. Traduzione mRNA è diviso in tre distinte fasi: inizio, allungamento e terminazione. Anche se tutte e tre le fasi sono soggette a regoMeccanismi lamentazione, meccanismi di controllo traslazionale colpiscono soprattutto la fase di inizio della traduzione, che costituisce quindi il fattore limitante della sintesi proteica 2.
Inizio della traduzione è un processo altamente ordinato che inizia con la formazione della eIF2a.GTP.Met-tRNA I Met complesso ternario e il suo successivo legame alla subunità 40S ribosoma, che porta alla formazione del complesso di pre-apertura. Il passo successivo è l'assunzione del complesso preinitiation di mRNA, che comporta l'attività dei fattori di inizio della traduzione come eIF4F e eIF3. Il complesso preinitiation 48S così formato sottoposto a specifici cambiamenti conformazionali che consentono tale macchinari per avviare la scansione della regione 5'-non tradotta dell'mRNA fino a quando non riconosce il codone di inizio agosto La maggior parte dei fattori di inizio della traduzione vengono poi rilasciati e 60S subunità sono reclutati per formare un complesso 80S ribosoma competente per la traduzione, unt che proteina punto inizia sintesi (Figura 1). Più di un 80S monosome può essere traducendo lo stesso mRNA in un momento produrre cosiddetti polisomi (o poliribosomi). La densità di polisomi su un mRNA riflette l'inizio, allungamento e tariffe di terminazione e quindi è una misura della traducibilità di un particolare trascrizione. Tuttavia, polisoma profilo viene utilizzato principalmente per valutare i cambiamenti nella traduzione dell'mRNA nella fase di iniziazione. Qui abbiamo usato un inibitore del proteasoma, come inibitore di inizio della traduzione. Il trattamento delle cellule tumorali con questo farmaco induce una risposta allo stress caratterizzato dall'attivazione della chinasi sollecitazione denominato HRI che fosforila il fattore di inizio della traduzione eIF2a 3. La fosforilazione di eIF2a è uno dei maggiori eventi che portano alla inibizione di inizio della traduzione in cellule di mammifero 4.
Protocol
Representative Results
Discussion
L'analisi del profilo polisoma su gradienti di saccarosio consente la misurazione di inizio della traduzione analizzando la densità di polisomi isolati da cellule o tessuti 9,11-14. Questa tecnica è la migliore (se non l'unico) metodo per misurare inizio della traduzione in vivo. E 'utilizzato per monitorare lo stato traduzionale di crescita delle cellule durante il ciclo cellulare 15, e per valutare gli effetti di vari tipi di stress comprese le infezioni virali, ipossia <su…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
PA è un destinatario di una borsa di studio "Pierre Durand" presso la Facoltà di medicina di Laval University. Questo lavoro è stato supportato dalle scienze naturali e ingegneria Research Council del Canada (MOP-CG095386) a RM La colonna di frazionamento polisoma è stato acquisito attraverso una Fondazione canadese per l'innovazione concessione (MOP-GF091050) per RMR M in possesso di un nuovo premio di stipendio investigatore CIHR.
Siamo grati a Drs. E. Khandjian, I. Gallouzi, S. Di Marco e A. Cammas per consigli utili.
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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