Dinâmica proteómica e miRNA análise de polissomos de coração de rato isolado após Langendorff perfusão
Summary
Aqui nós apresentamos um protocolo para realizar polysome de criação de perfil em coração isolado de rato perfundido. Nós descrevemos os métodos para análise das frações no que diz respeito a mRNAs, miRNAs e o proteome polysome polysome, polysome de criação de perfil e perfusão do coração.
Abstract
Estudos em mudanças dinâmicas na tradução de proteínas requerem métodos especializados. Aqui, examinamos as alterações em proteínas recém sintetizadas em resposta à isquemia e reperfusão, usando o coração isolado de rato perfundido juntamente com polysome de criação de perfil. Para se perceber as mudanças dinâmicas na tradução de proteína, caracteriza-se os mRNAs que foram carregados com ribossomas citosólico (poliribosomami ou polissomos) e também recuperou polissomos mitocondriais e comparado a distribuição do mRNA e proteína na frações de alta eficiência (numerosos ribossomos mRNA), baixo-eficiência (menos ribossomos), que também incluiu polissomos mitocondriais e as frações não-traduzindo. os miRNAs pode também associar mRNAs que estão sendo traduzidos, reduzindo assim a eficiência da tradução, examinamos a distribuição dos miRNAs em frações. A distribuição de mRNAs miRNAs e proteínas foi examinada sob condições perfundidas basais, no final de 30 min de isquemia global de não-fluxo e após 30 min de reperfusão. Aqui apresentamos os métodos usados para realizar esta análise — em particular, a abordagem de otimização de extração da proteína do gradiente de sacarose, como este não tem sido descrita antes — e fornecer alguns resultados representativos.
Introduction
O coração responde para a lesão de reperfusão (R) de forma dinâmica e de isquemia (I). No entanto, há um pequeno insight agudas alterações na síntese de proteínas durante a resposta. Para resolver isso, aproveitamos o método bem estabelecido de polysome1 para identificar alterações na abundância de proteína que refletem a redistribuição dos ribossomas e translacionais fatores regulatórios do citosol para polissomos, de criação de perfil e o aumento de proteínas recém sintetizadas (PTS). Na configuração de I / R, o aumento da síntese de novas proteínas ocorre em um período de tempo que é inconsistente com a transcrição de mRNAs de novo2; Além disso, a discordância entre os níveis de expressão de mRNA e abundância de proteína tem sido relatados3. Por estas razões, nós escolhemos analisar as mudanças na proteome dinâmico como refletido pela tradução da proteína. Para fazer isso, podemos quantificar o mRNA nas fracções polysome e analisar a composição de proteína nas fracções polysome. Finalmente, porque microRNAs (miRs) regular a disponibilidade dos mRNAs para tradução e pode interferir com a eficácia da proteína tradução4,5, examinamos a distribuição de miRs nas fracções polysome, enfocando a resposta a I / r.
Optamos por usar o modelo de perfusão de Langendorff de rato isolado e tecidos colhidos em condições basais de perfusão contínua, após 30 min isquemia global de não-fluxo e após 30 min de isquemia seguida por 30 min de reperfusão. Em seguida, solubilizado no tecido do coração e separados polissomos ao longo de um gradiente de sacarose, seguido de análise proteômica e detecção seletiva de mRNAs e miRNAs por PCR e microarray, respectivamente. Esta combinação de métodos representa uma poderosa abordagem para a compreensão do proteome dinâmico, permitindo a detecção simultânea de mRNA, miRNA e pts, bem como a redistribuição de proteínas reguladoras, miRNA e mRNA entre frações nontranslating, polissomos de baixa eficiência e alta eficiência polissomos (ver Figura 1). Insights sobre o Regulamento dinâmico deste processo serão estendidas por uma análise mais aprofundada da fosforilação de fatores-chave reguladoras como eIF2α ou mTOR. Agora, estas etapas individuais são descritas em detalhes.
Protocol
Representative Results
Discussion
Análise do perfil de polysome permite o estudo da tradução de proteínas, analisando o estado translacional de um mRNA específico ou o transcriptoma toda6,7. Também é de grande ajuda quando a tradução local precisa ser estudado como sinaptossomas8. Tradicionalmente, este método envolve a separação de mono e poliribosomami e os mRNAs associados em um gradiente de sacarose, que pode ser acoplado a genômica ou técnicas de proteô…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
HL112730 NIH P01 (pano, JVE), NIH R01 HL132075 (pano, JVE), centro do coração feminino-Barbra Streisand (pano, JVE), Dorothy e Lyon de Phillip E. cadeira em Cardiologia Molecular (RAG), Erika Glazer dotado cadeira na saúde do coração feminino (JVE) e a Academia de Ciências da República Checa Apoio institucional RVO: 68081715 (MS).
Materials
| Pentobarbital | Vortech Phamaceuticals | 9373 | for euthansia |
| Heparin | Sagent | 103424 | used in langendorff preparation |
| forceps | Fine Science Tools | 91110-10 | used to hang the heart |
| Langendorff system | Radnoti + home made | n/a | A 'four heart' system consisting of custom blown glass, tubing and water baths |
| NaCl | Sigma | S7653-5KG | Krebs buffer and Sucrose gradient |
| KCl | Sigma | P5405 | Krebs buffer and Lysis buffer |
| KH2PO4 | Sigma | P-5504 | Krebs buffer |
| MgSO4 | Sigma | M7774-500G | Krebs buffer |
| Glucose | Sigma | G5767 | Krebs buffer |
| CaCl2 | Sigma | C1016-500G | Krebs buffer |
| Sucrose powder | Sigma | S0389-1KG | Sucrose gradient |
| MgCl2 | Sigma | 208337 | Sucrose gradient and Lysis buffer |
| Tris-base | Sigma | T1503-1KG | Sucrose gradient and Lysis buffer |
| Xylene Cyanole | Sigma | X-4126 | Sucrose gradient |
| Cycloheximide | Sigma-aldrich | 239763 | Sucrose gradient and Lysis buffer |
| RNaseOUT | Life Technologies | C00019 | RNAse inhibitor for Lysis buffer |
| Igepal CA-360 (NP40) | Sigma | I3021 | Lysis buffer |
| Protease Inhibitor Cocktail tablets, EDTA free | Roche | 5056489001 | |
| Tube, Thinwall, Ultra-Clear, 13.2 mL, 14 x 89 mm | Beckman Coulter | 344059 | |
| Ultracentrifuge | Beckman | LE-80K | Ultracentrifugation of the gradients |
| Rotor | Beckman | SW41 | Ultracentrifugation of the gradients |
| Biologic LP (pump) | Biorad | 731-8300 | Fractionation of the gradients |
| BioFrac | Biorad | 741-0002 | Fractionation of the gradients |
| Eppendorf RNA/DNA LoBind microcentrifuge tubes, 2 mL tube | Sigma | Z666513-100EA | Gradient fraction and RNA extraction |
| TRIzol Reagent | Life technologies | AM9738 | RNA extraction |
| Luciferase Control RNA | Promega | L4561 | RNA extraction |
| Chloroform | Fisher Scientific | C606-4 | RNA extraction |
| Glycogen, RNA grade | Thermo Fisher Scientific | R0551 | RNA extraction |
| Isopropanol | Sigma | I9516 | RNA extraction |
| Ethanol | Sigma | E7023-1L | RNA extraction |
| iScript cDNA Synthesis Kit | BioRad | 170-8891 | Reverse transcription |
| iTaq Universal SYBR Green Supermix | BioRad | 175-5122 | Quantative PCR |
| miRNeasy Micro Kit (50) | Qiagen | 217084 | Kit for total RNA isolation |
| miScript II RT Kit (50) | Qiagen | 218161 | Kit for miRNA reverse transcription |
| miScript Sybr Green PCR Kit (200) | Qiagen | 218073 | Kit for real-time PCR expression analysis of miRNAs |
| Centrifuge 5424R | Eppendorf | For centrifugation of 1.5ml or 2.0ml tubes at different temperatures. Max speed – 21130g | |
| Centrifuge 5810R | Eppendorf | For real-time PCR plate centrifugation at different temperatures. Max speed – 2039g | |
| My Cycler Thermal Cycler | Bio-Rad | For reverse transcription | |
| CFX96 Real-Time System/C1000 Touch Thermal Cycler | Bio-Rad | For real-time PCR analysis | |
| miRNeasy Serum/Plasma Spike-in Control | Qiagen | 219610 | For quality control of RNA isolation |
| Hard-Shell 96-Well PCR Plates, low profile, thin wall, skirted, green/clear | Bio-Rad | HSP9641 | For real-time PCR analysis |
| Microseal 'B' PCR Plate Sealing Film, adhesive, optical | Bio-Rad | MSB1001 | For real-time PCR plate sealing |
| Research plus Single-Channel Pipette, Gray; 0.5-10 µL | Eppendorf | UX-24505-02 | For pipetting |
| PIPETMAN Classic Pipets, P20 | Gilson | F123600G | For pipetting |
| PIPETMAN Classic Pipets, P200 | Gilson | F144565 | For pipetting |
| Rainin L-1000XLS Pipet-Lite XLS LTS Pipette 100-1000 µL | Gilson | 17011782 | For pipetting |
| Glycogen, RNA grade | Thermo Fisher Scientific | R0551 | Improves total RNA isolation efficiency |
| Posi-Click 1.7 mL Tubes, natural color | Denville | C2170 | RNA isolation and storage; reagent mix |
| Thermal Cycling Tubes -0.2 mL Individual Caps, Standard 0.2 mL tubes with optically | Denville | C18098-4 (1000910) | Reverse transcription reaction |
| Sharp 10 Precision barrier Tips | Denville | P1096-FR | For pipetting |
| Sharp 20 Precision barrier Tips | Denville | P1121 | For pipetting |
| Sharp 200 Precision barrier Tips | Denville | P1122 | For pipetting |
| Tips LTS 1 mL Filter | Rainin | RT-L1000F | For pipetting |
| miScript Primer Assay (200) | Qiagen | (it changes according to the miRNA) | For real-time PCR analysis |
| Gradient Master ver 5.3 Model 108 | BioComp Instruments | For preparation of sucrose gradients | |
| trichloroacetic acid | Sigma Aldrich | T6399 | |
| acetone | Sigma Aldrich | 650501 | |
| Tris hydrochloride | Amresco | M108 | |
| dithiothreitol | Fisher Scientific | BP172 | |
| iodoacetamide | Gbiosciences | RC-150 | |
| sequencing grade modified trypsine, porcine | Promega | V5111 | |
| ammonium bicarbonate | BDH | BDH9206 | |
| formic acid, Optima LC/MS | Fisher Chemical | A117 | |
| methanol, Optima LC/MS | Fisher Chemical | A454 | |
| acetonitrile, Optima LC/MS | Fisher Chemical | A996 | |
| Protein LoBind tubes 0.5 mL | Eppendorf AG | 22431064 | |
| Protein LoBind tubes 1.5 mL | Eppendorf AG | 22431081 | |
| HLB µElution plate 30 µm | Oasis | 186001828BA | |
| SpeedVac concentrator | Thermo Scientific | Savant SPD2010 | |
| sonicator | Qsonica | Oasis180 | |
| centrifuge | Thermo Scientific | Sorvall Legend micro 21R | |
| LC trap column PepMap 100 C18 | Thermo Scientific | 160454 | |
| LC separation column PepMap RSLC C18 | Thermo Scientific | 164536 | |
| mass spectrometer | Thermo Scientific | Orbitrap Elite ion trap mass spectrometer | |
| MSConvert software | ProteoWizard Toolkit | ||
| Sorcerer-SEQUEST software | Sage-N Research, Inc. | ||
Referências
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