Proteómico de perfiles de los macrófagos por electroforesis 2D
Summary
Macrophages are the key cells involved in host pathogenicity. Macrophages display phenotypic and functional diversity that can be analysed and detected by proteomic analysis. This article describes how to perform 2D electrophoresis of primary cultures of human macrophages differentiated into M1 or M2 phenotype.
Abstract
The goal of the two-dimensional (2D) electrophoresis protocol described here is to show how to analyse the phenotype of human cultured macrophages. The key role of macrophages has been shown in various pathological disorders such as inflammatory, immunological, and infectious diseases. In this protocol, we use primary cultures of human monocyte-derived macrophages that can be differentiated into the M1 (pro-inflammatory) or the M2 (anti-inflammatory) phenotype. This in vitro model is reliable for studying the biological activities of M1 and M2 macrophages and also for a proteomic approach. Proteomic techniques are useful for comparing the phenotype and behaviour of M1 and M2 macrophages during host pathogenicity. 2D gel electrophoresis is a powerful proteomic technique for mapping large numbers of proteins or polypeptides simultaneously. We describe the protocol of 2D electrophoresis using fluorescent dyes, named 2D Differential Gel Electrophoresis (DIGE). The M1 and M2 macrophages proteins are labelled with cyanine dyes before separation by isoelectric focusing, according to their isoelectric point in the first dimension, and their molecular mass, in the second dimension. Separated protein or polypeptidic spots are then used to detect differences in protein or polypeptide expression levels. The proteomic approaches described here allows the investigation of the macrophage protein changes associated with various disorders like host pathogenicity or microbial toxins.
Introduction
Los macrófagos son células heterogéneas y de plástico que son capaces de adquirir fenotipos funcionales distintos. In vivo, estas células responden a una gran variedad de signalssuch ambiental micro como productos microbianos, citoquinas, etc. 1. In vitro, el fenotipo pro-inflamatoria (M1) de macrófagos puede ser inducida por lipopolisacárido (LPS) y el fenotipo anti-inflamatoria (M2) por algunas citoquinas tales como la interleuquina-4 (IL-4). Además, los macrófagos pueden cambiar de un M1 a M2 fenotipo activado, y por el contrario, de las señales específicas 2.
Dependiendo del fenotipo, macrófagos tendrán diferentes funciones. Macrófagos M1 son células que producen citoquinas pro-inflamatorias, como el factor de necrosis tumoral α (TNF-α), para matar microorganismos o células tumorales 3. En contraste, los macrófagos M2 prevenir estas respuesta inflamatoria como en la curación de heridas y la fibrosis mediante la producción de anti-inflammatorY factores tales como TGF-β 3,4.
Células mononucleares de sangre periférica humanos de donantes sanos se aislaron por centrifugación en gradiente de densidad Ficoll como se describió anteriormente 5 utilizando una técnica adaptada de Boyum 6. Los macrófagos en cultivo pueden diferenciarse en M1 o M2 fenotipo después de 6 días de cultivo primaria 7.
Análisis de la expresión de proteínas o cambios en las proteínas entre los dos subtipos de macrófagos en virtud de diversos estímulos controlados, tales como la patogenicidad de host o toxinas microbianas, será útil para descifrar la funcionalidad de la pro- y anti-macrófagos inflamatorios.
Proteómica son herramientas únicas para la supervisión directa de las proteínas que son específicamente altura o hacia abajo-regulada en los macrófagos humanos cultivados bajo diferentes estímulos. Los tintes fluorescentes han resuelto algunas de las limitaciones de la electroforesis en gel de 2D, tales como una baja sensibilidad y análisis de imagen 8 < / Sup>. Los colorantes que reaccionan con residuos de cisteína han aumentado la sensibilidad de detección en comparación con los reaccionar con residuos de lisina 9. En un estudio anterior, hemos demostrado la utilidad del etiquetado saturación DIGE para el análisis de los escasos 10 muestras en comparación con el teñido de plata clásica electroforesis 2D 11. Esta tecnología es útil para analizar rápidamente modificaciones de la proteína entre los dos subtipos de macrófagos o entre los macrófagos no tratados y tratados del mismo subtipo.
Las ventajas de esta técnica proteómica están teniendo acceso a la información de tamaño de la proteína y las modificaciones posteriores a la traducción mediante el análisis del gel 2D 12. Debe tenerse en cuenta que esta no es una técnica de alto rendimiento, lo que limita el número de muestras que se pueden analizar. El desarrollo de ensayos de alto rendimiento basados en espectrometría de masas como revisado recientemente 13 puede mejorar esto.
_content "> Aquí presentamos cómo realizar análisis DIGE 2D a partir de la extracción de proteínas de los macrófagos en cultivo a través de los procesos de electroforesis, isoelectroenfoque y SDS-PAGE, así como información sobre la utilidad de software 2D adecuada.Protocol
Representative Results
Discussion
El protocolo se describe en el presente documento detalla un método para analizar el impacto de diversos estímulos de los dos subtipos de macrófagos, M1 (pro-inflamatoria) y M2 (anti-inflamatorio). Los cultivos primarios de macrófagos M1 y M2 se obtuvieron de la diferenciación de los monocitos según lo publicado previamente 7.
El procedimiento de la electroforesis en gel 2D DIGE requiere materiales y equipos especializados, tales como células IEF para placas isoelectroenfoq…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by Inserm. Marion Bouvet is a fellow of the French Ministry for Research and Technology. Annie Turkieh is a fellow granted by European Union FP7 HOMAGE (305507).
Materials
| Name | Company | Catalog number |
| RPMI 1640 | Invitrogen | 31870-074 |
| PBX 10 X | Invitrogen | 14200-083 |
| L-glutamine-200mM-100X | Invitrogen | 25030-024 |
| gentamycin 10 mg/mL | Invitrogen | 15710-049 |
| human serum | Invitrogen | 34005100 |
| Ficoll d=1,077 | ATGC | L6115 |
| Leucosep | Dutscher | 16760 |
| 6-wells plate PRIMARIA | Becton Dickinson | 353846 |
| IL-4 | Promocell | B-61410 |
| lipopolysaccharide | Sigma-Aldrich | L-2654 |
| Giemsa | Fluka | 48900 |
| EDTA MM372,2 | Research Organics | 3.00E+01 |
| Filter 0,22µm | Millipore | SCGPTORE |
| 100 mL cylinder | Corning | 430182 |
| TCEP | Interchim | UP242214 |
| Bradford reagent | Bio-Rad | 5000006 |
| Cy3+Cy5-reactive dye | GE Healthcare | 25-8009-83 |
| IPG strip 3-10 24cm | GE Healthcare | 17-6002-44 |
| Protean IEF cell | Bio-Rad | 165-4000 |
| Low-melting agarose | Invitrogen | 15517-014 |
| Ettan-Daltsix system | GE Healthcare | 80-6485-08 |
| Ettan DIGE Imager scanner | GE Healthcare | |
| Progenesis Samespot | Non linear dynamics | |
| 50 ml tubes | any supplier | n/a |
| 15 ml tubes | any supplier | n/a |
| CHAPS | Sigma-Aldrich | C5070 |
| Urée | Merk | 108484-500 |
| Thiourée | Sigma-Aldrich | T7875 |
| DTT | Bio-Rad | 1610611 |
| APS | Sigma-Aldrich | A3678 |
| TEMED | Sigma-Aldrich | T9281 |
| Tris Base | Sigma-Aldrich | T1503 |
| Tris HCl | Sigma-Aldrich | T3253 |
| Pharmalytes 3-10 | GE Healthcare | 17-0456-01 |
| SDS | Sigma-Aldrich | L3773 |
| Bromophenol blue | Sigma-Aldrich | 114391 |
| Glycerol | Sigma-Aldrich | G6279 |
| Acrylamide 40% | Bio-Rad | 161-0148 |
| 2D clean Up | GE Healthcare | 80-6454-51 |
| Glycine | Sigma-Aldrich | G7126 |
| Diméthylformamide | Sigma-Aldrich | 22705-6 |
| electrode wicks | Bio-Rad | 165-4071 |
Riferimenti
- van Ginderachter, J. A., et al. Classical and alternative activation of mononuclear phagocytes: picking the best of both worlds for tumor promotion. Immunobiology. 211, (2006).
- Porcheray, F., et al. Macrophage activation switching: an asset for the resolution of inflammation. Clin. Exp. Immunol. 142, 481-489 (2005).
- Gordon, S. Alternative activation of macrophages. Nat. Rev. Immunol. 3, 23-35 (2003).
- Mantovani, A., Locati, M., Vecchi, A., Sozzani, S., Allavena, P. Decoy receptors: a strategy to regulate inflammatory cytokines and chemokines. Trends Immunol. 22, 328-336 (2001).
- Pinet, F., et al. Morphology, homogeneity and functionality of human monocytes-derived macrophages. Cell. Mol. Biol. 49, 899-905 (2003).
- Boyum, A. Isolation of mononuclear cells and granulocytes from human blood. Isolation of monuclear cells by one centrifugation, and of granulocytes by combining centrifugation and sedimentation at 1. 97, 77-89 (1968).
- Chinetti-Gbaguidi, G., et al. Human atherosclerotic plaque alternative macrophages display low cholesterol handling but high phagocytosis because of distinct activities of the PPARγ and LXRα pathways. Circ. Res. 108, 985-995 (2011).
- Tonge, R., et al. Validation and development of fluorescence two-dimensional differential gel electrophoresis proteomics technology. Proteomics. 1, 377-396 (2001).
- Shaw, J., et al. Evaluation of saturation labelling two-dimensional difference gel electrophoresis fluorescent dyes. Proteomics. 3, 1181-1195 (2003).
- Dupont, A., et al. Application of saturation dye 2D DIGE proteomics to characterize proteins modulated by oxidized low density lipoprotein treatment of human macrophages. J. Proteome Res. 7, 3572-3582 (2008).
- Dupont, A., et al. Two-dimensional maps and databases of the human macrophage proteome and secretome. Proteomics. 4, 1761-1778 (2004).
- Acosta-Martin, A. E., et al. Impact of incomplete DNase I treatment on human macrophage analysis. Proteomics Clin. Appl. 3, 1236-1246 (2009).
- Acosta-Martin, A. E., Lane, L. Combining bioinformatics and MS-based proteomics: clinical implications. Expert Rev Proteomics. , (2014).
- Boytard, L., et al. Role of proinflammatory CD68+MR- macrophages in peroxiredoxin-1 expression and in abdominal aortic aneurysms in humans. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 33, 431-438 (2013).
