中規模の<em>ショウジョウバエ</em>プロテオーム実験のための胚抽出物
Summary
このプロトコールの目標は、中程度の規模（0.5〜1g）でショウジョウバエ胚を採取し、アフィニティー精製 – 質量分析法（AP-MS）のような下流のプロテオーム用途に使用できるタンパク質抽出物を調製するための、 ）。
Abstract
タンパク質 – タンパク質相互作用（PPI）の分析は、細胞シグナル伝達、生物発達、および疾患などの生物学的プロセスおよびメカニズムを研究するために欠かせないアプローチとなっている。相互作用ネットワークの最も自然で不偏なビューを得るために、生体内材料を用いて PPI情報を得ることがしばしば望ましい。ショウジョウバエDrosophila melanogasterは、 インビボで PPIを研究する優れたプラットフォームであり、生化学実験用の材料を単離するための直接的なアプローチに役立ちます。特に、ミバエの胚は、この発達段階で動物を集めるのが容易であり、タンパク質の大部分が胚発生において発現され、したがってほとんどのPPIを明らかにする関連する環境を提供するため、PPIを研究するのに便利なタイプの組織である。ここでは、 ショウジョウバエの胚を中規模（0.5〜1g）で採取するためのプロトコールを提示します。これは、アフィニティー精製 – 質量分析法（AP-MS）によるPPIの分析を含む、プロテオーム用途に適している。どの実験室でも簡単かつ安価に設置できる胚収集用の1Lおよび5Lケージの設計について説明します。我々は、AP-MSのような下流のアプリケーションで直接使用することができる溶解物を生成するための胚収集およびタンパク質抽出のための一般的なプロトコルも提供する。我々の目標は、すべての研究者がインビボで PPIの分析を実施するためのアクセス可能な手段を提供することである。
Introduction
遺伝学的スクリーニング、そして最近では、ゲノムアプローチが生物学的機能の研究に革命をもたらしている。しかしながら、重要な細胞情報は、タンパク質および相互作用するパートナーの集合体にコードされている。伝統的な遺伝子改変スクリーニングは、律速経路成分を同定し、間接的な相互作用を回復することができるが、プロテオームアプローチの強さは、目的のタンパク質の完全な即時相互作用ネットワークを同定する能力にある。したがって、プロテオミクスは生物学的システムを研究する貴重な直交方法であり、ゲノミクス、トランスクリプトミクス、伝統的な遺伝子スクリーニングを補完するものです。 Affinity purification-mass spectrometry（AP-MS）は、細胞および組織1,2の固有環境におけるタンパク質 – タンパク質相互作用（PPI）を研究する強力なアプローチであることが証明されています。この方法は、特定の開発における直接的または間接的な相互作用の同定を可能にする様々な発生経路における複数の新規PPIを同定するために首尾よく使用されている（参考文献1で概説されている）。 PPI研究の明白な成功にもかかわらず、それらの大部分は、目的の「餌」タンパク質が過剰発現された培養細胞で実施されている。細胞培養においてPPIを研究することには2つの問題がある：第1に、特定の細胞株は、特定のタンパク質の発現の欠如のために完全な相補性を提供しない可能性がある。第二に、このような分析に通常用いられる高い過剰発現は、タンパク質の誤った折り畳みまたは誤った陽性の相互作用の同定のような人工物につながる可能性がある。
インビボで PPI を分析することによって、これらの制限の両方を克服することができる。そのような実験における限定的な工程は、タンパク質複合体を精製するための出発物質の利用可能性である。 ショウジョウバエmelanogasterは、機能解析のモデルとして長く使用されてきた最近、インビボで PPIを研究するための優れたシステムであることも示されています。 ショウジョウバエの胚発生は、胚を大量に容易に採取することができ、また胚発生の過程で大部分の遺伝子（> 88％）が発現され、関連性の高いin vivo環境を提供するためPPIを研究するのに特に魅力的な組織型であるPPIs 3 。
伝統的に、ハエの生化学的研究は、機能的転写ライセートを精製するために必要なものなど、非常に大規模な胚コレクション（100〜150g）を利用している4,5。これまでのショウジョウバエの AP-MS研究では、タンデムアフィニティ精製（TAP）などの2ステップ精製手法に依存し、各ステップ6で材料が喪失したため、大量の胚が必要でした（5~10g）。大物高価な（商業的に購入された場合）および維持管理に時間がかかることがあり、7,8,9を清潔にすることができる、大きな集団ケージに胚コレクションを設置する必要があった。
シングルステップ親和性精製アプローチの開発における最近の進歩、ならびに質量分析計の高感度化は、出発物質の必要量を一桁減少させた。ストレプトアビジン結合ペプチド（SBP）または緑色蛍光タンパク質（GFP）などのタグを使用し、1g未満の胚から開始することにより、餌タンパク質および相互作用する成分の量を、質量分析10,11 。
ここに提示された議定書の目標は、研究者が過度に私はインビボでのPPIの生化学分析に対する認識された障壁となった。そのためには、 ショウジョウバエの胚を中程度（0.5〜1g）で採取するための簡単で安価な手順を提供し、続いてAP-MSまたは他のアプローチによる後の分析に適した全細胞タンパク質抽出物の一段階調製を行う。私たちの方法は、どの実験室でも簡単に作成できるカスタムメイドの1Lまたは5L集団ケージの使用に依存しています。さらに、ここに提示された抽出条件は、培養細胞およびインビボの両方において、10,12,13,14,15,16,17のいくつかの研究で検証されている。
Protocol
Representative Results
Discussion
ここに提示されたプロトコールは、 ショウジョウバエの集団ケージを中規模に設定し、胚から全細胞タンパク質抽出物を作製するための単純で一般的な手順である。得られた抽出物は、アフィニティー樹脂上のタンパク質複合体の精製など、様々な下流の用途に使用することができる。タンパク質分解を最小限に抑えるために、抽出工程を氷上で行い、強力なプロテアーゼ阻害を用い…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者らは、Veraksaラボのメンバーに、原稿に関する有益なコメントとプロトコル改善の提案を感謝します。 AVは、NIHグラントGM105813およびNS096402によって支持された。 LYは、マサチューセッツ大学ボストンSanofi Genzyme博士号取得フェローシップの支援を受けました。
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. |
Referências
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