부착 세포 배양에서 시간 경과 형광 현미경 검사 법에 의해 단백질 저하의 단일 셀 정량화
Summary
이 프로토콜에서는 단백질 반감기 하나의 살아있는 부착 세포, 펄스 라벨 및 스냅인 태그 융해 단백질의 형광 시간 경과 이미징 사용 하 여 결정 하는 방법을 설명 합니다.
Abstract
단백질 합성의 동적 상태에 있고 저하 및 그들의 반감기는 다양 한 상황에서 조정 될 수 있다. 그러나, 가장 일반적으로 사용 되 접근 단백질 반감기는 결정 하기 위해 인구 평균 lysed 세포에서 제한 하거나 단백질 합성 억제제의 사용을 필요로. 이 프로토콜 단백질 반감기 하나의 살아있는 부착 세포에 형광 현미경 검사 시간 경과 함께에서 스냅인 태그 융해 단백질을 사용 하 여 측정 하는 방법을 설명 합니다. 스냅인 태그를 융합 하는 관심사의 어떤 단백질 covalently에 바인딩될 수 있는 결합 된 형광, 세포 투과성 염료에 의해 benzylguanine 파생, 그리고 잔여 염료의 세척 후 레이블이 단백질 인구의 감퇴를 모니터링할 수 있습니다. 이후 셀 추적 그리고 통합된 형광 강도 곡선 기준으로 단일 세포에서 단백질 저하 속도 결정 하기 위한 수 있도록 추적 된 각 셀에 대 한 지 수 감퇴 곡선에서 시간 결과 정량화. 이 메서드는 다른 방법으로 쉽게 평가 될 수 없는 경작된 한 세포의 인구에 반감기의이 대 한 견적을 제공 합니다. 여기에 제시 된 접근 스냅인 태그를 융합 하는 관심사의 단백질을 표현 하는 교양된 부착 세포의 모든 종류에 적용 됩니다. 여기 전자 cadherin 코팅 세포 배양 배지에서 자란 마우스 배아 줄기 (ES) 세포 사용 하 여 단백질의 반감기의 광범위 한 범위와 속도 확인할 수 있습니다 어떻게 단일 셀 저하를 설명 하기 위해.
Introduction
그것은 잘 알려진 세포질 단백질 합성 및 분해 속도 특정 각 단백질에 대 한 및 생리 적 규정이 적용 되 고 광범위 한 회전율, 받 다. 전통적으로, 단백질 저하 속도 측정 된 방사성 펄스 체이스 분석 같은 대량 방법을 사용 하 여 또는 cycloheximide1단백질 합성 억제제와 관련 된 되었습니다. 더 최근에, 안정 동위 원소 질량 분석 함께에서 세포 배양 (SILAC) 아미노산으로 세계적인 규모2단백질 회전율 계량에 설립 되었습니다. 그러나, 이러한 방법은 인구 평균에 의해 제한 되 고 셀 다양성에 대 한 정보 손실 따라서 됩니다. 또한, 세포 인구에서 동기화 되는 단백질 저하의 과도 변화를 확인할 수 수 없습니다.
또는, 단백질 반감기 또한 종종 단일 셀 해상도 제공 하는 이점을 있는 형광-기반 접근에 의해 결정 수 있습니다. 예를 들어 photoactivatable 녹색 형광 단백질 (paGFP) 초기 포유류 배아3Oct4 반감기를 결정 하기 위해 사용 되었습니다. 살아있는 세포에서 단백질 부패를 감시 하는 또 다른 방법은 형광 시간 경과 영상에와 함께 스냅인 태그의 사용 이다. 스냅-태그는 DNA 수리 효소 O6-alkylguanine를 DNA-alkyltransferase (AGT) 특별히 benzylguanine와 반응 분자 프로브4,5, 로 결합 될 수 있다 (BG) 파생 하의 돌연변이 체 버전 6. 따라서, 모든 스냅인 태그 융해 단백질 수 irreversibly 표시 형광, 세포 투과성 염료와. 펄스 잔여 염료의 희미하게 다음 스냅인 태그에 융합 하는 관심사의 단백질의 라벨 표시 단백질 인구의 저하를 모니터링 및 따라서 단백질 반감기를 결정 수 있습니다. 스냅-태그 펄스 체이스 단백질의 라벨에 대 한 성공적으로 사용 된 고 단백질을 결정 하기 위한 점착에 반감기 셀 문화 그리고 vivo에서5,7,,89. 일반적으로 사용 되 포함 하는 스냅인 태그 기판의 큰 다양 한 형광 스펙트럼 상업적으로, 각 특정 응용 프로그램에 대 한 최적의 염료의 선택 사용 사용할 수 있습니다. 따라서, 스냅-태그 다른 형광 성 융해 단백질 또는 염료와 함께 멀티 컬러 이미징에 대 한 또한 사용할 수 있습니다. 셀 스며들 지 않는 염료는 세포 투과성 염료는 세포내, 막 바인딩 단백질을 모니터링에 적용 하는 반면 단백질 막 곁의 라벨 적합 합니다. 또한, 일부 이러한 프로브 거의 없는 기저 형광을 전시 하 고만 스냅인 태그10바인딩 시 강한 형광 신호를 방출 시작 합니다.
이 프로토콜 스냅인 태그를 사용 하 여 단일 셀에 대 한 관심의 다른 단백질의 저하 속도 측정 하는 방법을 설명 합니다. 여기 우리가 마우스 배아 줄기 (ES) 세포 E cadherin에 교양된이 방법 적용 하지만 모든 부착 교양된 셀 종류 사용 가능 해야 한다. 우리 표시 펄스 라벨 형광 시간 경과 영상 다음 스냅인 태그 융해 단백질의 관심의 다양 한 단백질의 단일 셀 반감기를 결정 하기 위한 허용에 반감기의 셀 다양성에 대 한 견적을 제공 한다는 경작된 한 세포의 인구입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
가장 중요 한 단계는 아니 잔여 언바운드 염료 남아 매체 또는 셀으로 세척 후 그것을 보장 하기 위해 수도 바인딩할 새로 단백질 부패 모니터링 스냅인 태그를 사용 하 여 생산 실험 및 거기 동안 나중 스냅인 태그 분자 eby 타협 감퇴 곡선입니다. 이것은 한 손으로 모든 설명된 세척 단계를 신중 하 게 수행 하 여 달성 에입니다. 다른 한편으로, 염료 농도 유지 되어야 한다, 가능한 한 낮은 여전히 ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
시간 경과 현미경 실험에는 바이오 검사 시설 (BSF), EPFL을 수행 했다. 우리는 videography 및 영화 편집을 위한 마크 Delachaux (서비스 Audiovisuel, EPFL) 감사 합니다.
Materials
| Equipment | |||
| ES cell line expressing a SNAP-tag fusion protein of interest | – | – | |
| Falcon 100 mm TC-Treated Cell Culture Dish | Corning | 353003 | |
| 96 Well, Black/Clear, Tissue Culture Treated Plate | Corning | 353219 | |
| Neubauer-improved counting chamber, 0.1 mm | Marienfeld-superior | 640030 | |
| CO2 Incubator | Panasonic | MCO-170AICUV-PE | |
| Centrifuge 5804 R | Eppendorf | 5804000528 | |
| InCell Analyzer 2200 Cell Imaging System | GE Healthcare Life Sciences | 29027886 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Reagents | |||
| Glasgow Minimum Essential Medium | Sigma-Aldrich | G5154 | |
| Fetal Bovine Serum, embyonic stem cell-qualified | ThermoFisher | 16141-079 | |
| Sodium pyruvate solution | Sigma-Aldrich | 113-24-6 | |
| Minimum Essential Medium Non-Essential Amino Acids | ThermoFisher | 11140-035 | |
| Penicillin-Streptomycin | BioConcept | 4-01F00H | |
| L-Glutamine 200mM | ThermoFisher | 25030-024 | |
| 2-Mercaptoethanol | Sigma-Aldrich | 63689-25ML-F | |
| Leukemia Inhibitory factor | – | – | Produced in the lab by transient transfection of HEK-293T cells, followed by collection and filtering of the supernatant. |
| CHIR99021 (GSK-3 Inhibitor XVI) | Merck Millipore | 361559 | |
| PD 0325901 | Sigma-Aldrich | 391210-10-9 | |
| Gelatin from bovine skin | Sigma-Aldrich | 9000-70-8 | |
| Dulbecco's PBS 10x concentrated | BioConcept | 3-05K00-I | |
| Dulbecco's PBS Without Ca++/Mg++ | BioConcept | 3-05F29-I | |
| Trypsin-EDTA-Solution 0.25% | Sigma-Aldrich | T4049 | |
| Recombinant Mouse E-Cadherin Fc Chimera protein | R&D systems | 748-EC-050 | |
| Doxycycline hyclate | Sigma-Aldrich | D9891 | |
| SNAP-Cell 647-SiR | New England BioLabs | S9102S | |
| FluoroBrite DMEM | ThermoFisher | A18967-01 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Software | |||
| FIJI | – | – | Open-source image analysis software |
| MATLAB R2014a | Mathworks | – | |
| Microsoft Excel | Microsoft | – |
Referências
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