중간 규모의<em> Drosophila</em> 프로테옴 실험을위한 배아 추출물
Summary
이 프로토콜의 목표는 중형 규모 (0.5-1g)에서 초파리 ( Drosophila) 배아를 수집하고 친화도 정화 – 질량 분광 분석 (AP-MS)과 같은 하류의 단백질 응용 분야에서 사용할 수있는 단백질 추출물을 제조하는 간단하고 저렴한 접근법을 제공하는 것입니다 ).
Abstract
단백질 – 단백질 상호 작용 (PPIs)의 분석은 세포 신호, 생물 발달 및 질병과 같은 생물학적 과정과 기전을 연구하는 데 없어서는 안될 접근법이되었습니다. 상호 작용 네트워크에 대해 가장 자연스럽고 편향된 시각을 얻기 위해 생체 내 물질을 사용하여 PPI 정보를 얻는 것이 종종 바람직합니다. 초파리 Drosophila melanogaster 는 생체 내 에서 PPI를 연구 할 수있는 훌륭한 플랫폼이며 생화학 실험을위한 물질 분리에 대한 직접적인 접근법을 제공합니다. 특히, 초파리 배아는이 발달 단계에서 동물을 수집하는 용이함과 대부분의 단백질이 배아 발생에서 발현되므로 대부분의 PPI를 밝힐 수있는 관련 환경을 제공하기 때문에 PPI를 연구하기위한 편리한 유형의 조직을 대표한다. 여기에 중간 규모 (0.5-1 g)의 Drosophila 배아를 수집하기위한 프로토콜을 제시합니다.이 배지는 광범위한 범위의친화도 정제 – 질량 분석법 (AP-MS)에 의한 PPI 분석을 포함한 프로테옴 응용 분야에 사용됩니다. 우리는 모든 실험실에서 쉽고 저렴하게 설치 될 수있는 배아 컬렉션을위한 1L 및 5L 케이지에 대한 설계를 설명합니다. 우리는 AP-MS와 같은 다운 스트림 응용 분야에서 직접 사용할 수있는 lysate를 생성하기위한 배아 채집 및 단백질 추출을위한 일반적인 프로토콜을 제공합니다. 우리의 목표는 모든 연구자들이 생체 내 PPI 분석을 수행 할 수있는 접근 방법을 제공하는 것입니다.
Introduction
유전 적 스크린과 최근에 게놈 접근법은 생물학적 기능에 대한 연구에 혁명을 일으켰습니다. 그러나 중요한 세포 정보는 단백질 및 상호 작용하는 파트너의 앙상블로 인코딩됩니다. 기존의 유전체 개질제 스크린은 속도 제한 경로 구성 요소를 식별하고 간접적 인 상호 작용을 회복 할 수 있지만 proteomic 접근법의 강점은 관심 단백질의 완전한 즉각적인 상호 작용 네트워크를 확인하는 능력에 있습니다. 따라서, Proteomics는 생물 시스템을 연구하고, 유전체학, 전 사체 공학 및 전통적인 유전자 스크린을 보완하는 귀중한 직각 방법입니다. Affinity purification-mass spectrometry (AP-MS)는 세포와 조직의 고유 환경에서 단백질 – 단백질 상호 작용 (PPIs)을 연구하는 강력한 접근법으로 입증되었습니다. 이 방법은 특정 개발 단계에서 직접 또는 간접 상호 작용을 식별 할 수있게합니다여러 단계의 발달 과정에서 다수의 새로운 PPI를 확인하는데 성공적으로 사용되어왔다 (참고 문헌 1 에서 검토 됨). PPI 연구의 확실한 성공에도 불구하고, 대부분이 배양 세포에서 수행되어 관심있는 "미끼"단백질이 과발현되었다. 세포 배양에서 PPI를 연구하는 데는 두 가지 문제가 있습니다. 첫째, 특정 세포주는 특정 단백질의 발현 부족으로 인해 상호 작용을 완전히 제공하지 못할 수 있습니다. 둘째, 이러한 분석에서 일반적으로 사용되는 높은 과발현은 단백질 오 폴딩 또는 위양성 상호 작용의 동정과 같은 인위적인 결과를 초래할 수있다.
이러한 두 가지 한계 는 생체 내 PPI를 분석함으로써 극복 될 수 있습니다. 그러한 실험에서의 제한 단계는 단백질 복합체를 정제하기위한 출발 물질의 이용 가능성이다. Drosophila melanogaster 는 오랫동안 기능 분석을위한 모델로 사용되어 왔습니다또한 최근에는 생체 내에서 PPI를 연구하기위한 우수한 시스템으로 나타났습니다. Drosophila embryogenesis는 배아가 대량으로 쉽게 채취 될 수 있고 또한 대부분의 유전자 (> 88 %)가 배아 발생 과정에서 발현되므로 관련 성을 감지하기위한 풍부한 생체 내 환경을 제공하기 때문에 PPI를 연구하기에 특히 매력적인 조직 유형을 나타낸다 PPIs 3 .
전통적으로 파리에서의 생화학 적 연구는 기능적 전사 물을 정제하는 데 필요한 것과 같이 매우 큰 규모의 배아 컬렉션 (100-150 g)을 이용했다. Drosophila의 이전 AP-MS 연구는 각 단계에서 물질의 관련 손실과 함께 tandem affinity purification (TAP)과 같은 2 단계 정제 방법에 의존했기 때문에 5-10 g의 많은 배아가 필요했습니다. 대 형제시작 물질의 ts은 많은 인구 케이지에 배아 컬렉션을 설치하는 것을 필요로했는데, 이는 상업적으로 구매할 때 비싸고 유지 보수 및 청소에 많은 시간이 소요될 수있다.
질량 분석기의 감도 증가뿐만 아니라 단일 단계 친 화성 정제 접근법의 발전에 대한 최근의 진보는 출발 물질의 필요한 양을 한 단계 줄였습니다. streptavidin 결합 펩타이드 (SBP) 또는 녹색 형광 단백질 (GFP)과 같은 태그를 사용하여 1g 미만의 배아에서 시작하여 미끼 단백질과 상호 작용하는 성분의 양을 분리하여 식별 할 수 있습니다. 질량 분석 10 , 11 .
여기에 제시된 의정서의 목표는 연구자들이나는 생체 내 에서 PPI의 생화학 적 분석에 대한 장벽이되었다. 이를 위해 중간 규모 (0.5 ~ 1g)의 초파리 배아를 수집하기위한 간단하고 저렴한 절차를 제공하고, AP-MS 또는 기타 접근법에 의한 후속 분석에 적합한 전체 세포 단백질 추출물을 한 단계 준비합니다 . 우리의 방법은 모든 실험실에서 쉽게 생산할 수있는 맞춤형 1L 또는 5L 인구 케이지의 사용에 의존합니다. 또한, 여기에 제시된 추출 조건은 배양 된 세포와 생체 내 10 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 두 가지 연구에서 검증되었습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기에 제시된 프로토콜은 중간 규모의 Drosophila 인구 케이지를 설정하고 배아에서 전체 세포 단백질 추출물을 만들기위한 간단하고 일반적인 절차입니다. 생성 된 추출물은 친 화성 수지상의 단백질 복합체의 정제와 같은 다양한 다운 스트림 적용에 사용될 수있다. 얼음에서 추출 단계를 수행하고 단백질 분해를 최소화하기 위해 강력한 프로 테아 제 억제제를 사용하는 것이 중요합니다. …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 원고에 대한 도움이되는 의견과 프로토콜 개선을위한 제안에 대해 Veraksa 연구소 구성원에게 감사드립니다. AV는 NIH 보조금 GM105813 및 NS096402에 의해 지원되었습니다. LY는 University of Massachusetts Boston Sanofi Genzyme 박사 과정 동우회 (Sanofi Genzyme Doctoral Fellowship)에서 후원했습니다.
Materials
| Leaktite 5-Qt. Natural Multi Mix Container (Pack of 3) | Home Depot | 209330 | For making 5-L cages. |
| Leaktite 5-Qt. Natural Multi Mix Lid (Pack of 3) | Home Depot | 209320 | Diameter 8.37 in. Lids for 5-L cages. |
| Fisherbrand Petri dishes with clear lid, 100 x 15 mm | Fisher Scientific | FB0875712 | Material: Polystyrene. To be used with 1-L cages. |
| Fisherbrand Petri dishes with clear lid, 150 x 15 mm | Fisher Scientific | FB0875714 | Material: Polystyrene. To be used with 5-L cages. |
| Fisherbrand Petri dishes with clear lid, 60 x 15 mm | Fisher Scientific | FB0875713A | Material: Polystyrene. Used during embryo dechorionation. |
| Sefar NITEX nylon mesh | Sefar | 03-180/44 | 180 micron, 44% open area, used for fly cages. |
| Milwaukee 3 in. Hole Dozer Hole Saw with Arbor | Home Depot | 49-56-9670 | 3 inch cutting tool for making 1-L cages. |
| Nalgene Wide-Mouth Straight-Sided PMP Jars with White Polypropylene Screw Closure | Fisher Scientific | 11-823-33 | For making 1-L cages. Thermo Scientific cat # 21171000. Alternative 1-L containers can be used. |
| Red Star Active Dry Yeast, 2 pound pouch | Red Star | can be purchased from Amazon.com or other suppliers. | |
| Frozen 100% Apple Juice Concentrate | can be purchased from a grocery store. Has to say "100% apple juice" on the can. | ||
| Methyl 4-hydroxybenzoate | Acros Organics | AC126965000 | also known as methylparaben or Tegosept. Used as a preservative in AJ plates. |
| IGEPAL CA-630 for molecular biology, 100 ml | Sigma | I8896 | used for preparing lysis buffer. |
| Nalgene Rapid-Flow Sterile Disposable Filter Units with CN Membrane | Fisher Scientific | 09-740-2A | 0.2 μm pore size. Used for filtering 5x lysis buffer. Thermo Scientific cat # 1260020. |
| CO-RO ROCHE cOmplete Protease Inhibitor Cocktail | Sigma | 11697498001 | Vial of 20 tablets. Used for protease inhibition in lysis buffer. |
| Corning SFCA syringe filters | Fisher Scientific | 09-754-21 | SFCA membrane, diameter 26 mm, pore size 0.45 μm. Used for filtering final extract samples. |
| BD Luer-Lok Disposable Syringes without Needles | Fisher Scientific | 14-823-2A | for filtering final extract samples. BD cat # 309604. |
| Bleach | Clorox | used for embryo dechorionation at 50% (vol/vol) in water, can be purchased at any supermarket. It is important to use the Clorox brand, as other brands may result in incomplete dechorionation or may be toxic for embryos. | |
| Corning Costar Netwell Plates | Fisher Scientific | 07-200-213 | mesh containers for embryo collections. 74 μm mesh size, 6-well. |
| Wheaton Dounce Tissue Grinders, capacity 15 ml | Fisher Scientific | 06-435B | homogenizer for embryos, with loose and tight pestles. Wheaton cat # 357544. |
References
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