التكاثر الشبيه بالبريون لمجاميع البروتين على أنه متورط في العديد من الأمراض التنكسية العصبية. الهدف من هذا البروتوكول هو وصف كيفية استخدام الديدان الخيطية C. ايليجانس كنظام نموذجي لمراقبة انتشار البروتين والتحقيق في الظواهر الشبيهة بالبريون.
مقالة منهجية
التكاثر الشبيه بالبريون لمجاميع البروتين على أنه متورط في العديد من الأمراض التنكسية العصبية. الهدف من هذا البروتوكول هو وصف كيفية استخدام الديدان الخيطية C. ايليجانس كنظام نموذجي لمراقبة انتشار البروتين والتحقيق في الظواهر الشبيهة بالبريون.
Prions هي جزيئات بروتينية غير تقليدية ذاتية الانتشار ، خالية من أي حمض نووي مشفر. تعمل هذه البذور البروتينية كقوالب لتحويل وتكرار شكلها الإسوي الخلوي الحميد. تشير الأدلة المتراكمة إلى أن العديد من مجاميع البروتين يمكن أن تعمل كقوالب ذاتية التكاثر وتفسد طي البروتينات المتشابهة. على الرغم من أن المجاميع يمكن أن تكون وظيفية في ظل ظروف معينة ، إلا أن هذه العملية غالبا ما تؤدي إلى تعطيل توازن البروتين الخلوي (البروتين) ، مما يؤدي في النهاية إلى أمراض مدمرة مثل مرض الزهايمر (AD) أو مرض باركنسون (PD) أو التصلب الجانبي الضموري (ALS) أو اعتلال الدماغ الإسفنجي المعدي (TSEs). لا تزال الآليات الدقيقة لتكاثر البريون وانتشار مجاميع البروتين من خلية إلى خلية تخضع لبحث مكثف. لتعزيز هذه المعرفة ، تم مؤخرا إنشاء نموذج ميتازوان جديد في Caenorhabditis elegans ، للتعبير عن مجال البريون لبروتين بريون الخميرة العصارية الخلوية Sup35. يوفر نموذج البريون هذا العديد من المزايا ، حيث يسمح بالمراقبة المباشرة لمجال البريون الموسوم بالفلورسنت في الحية وسهولة الأساليب الجينية. موصوفة هنا هي طرق لدراسة السلوك الشبيه بالبريون لمجاميع البروتين وتحديد معدلات السمية التي يسببها البريون باستخدام C. ايليجانس.
وترتبط العديد من الأمراض العصبية، بما في ذلك مرض الزهايمر (AD)، ومرض باركنسون (PD)، الضموري العضلي التصلب الجانبي (ALS)، والاعتلال الإسفنجي المعدية (TSEs)، مع البروتينات المعرضة للتجميع، وبالتالي تعرف باسم البروتين misfolding اضطرابات (تطوير إدارة الأداء ). TSEs أو أمراض بريون تشكل فئة فريدة من تطوير إدارة الأداء في أنها يمكن أن تكون معدية في كل من البشر والحيوانات 1. على المستوى الجزيئي، والبريونات تكرار من خلال تجنيد وتحويل أحادى α-الحلزون الغنية المشفرة المضيف بي ار بي الخلوي (بي ار بي C) في المرضية ورقة β الغنية بي ار بي الشوري التشكل 2،3. وقد تم تحديد المجاميع البروتين نشر النفس أيضا في الفطريات، التي تشترك في الخصائص المهمة مع البريونات الثدييات 4،5. بالإضافة إلى ذلك، والبريونات الثدييات قادرة على الانتقال من خلية الى خلية وتصيب خلايا ساذجة 6،7.
في حين تطوير إدارة الأداء الغيرإيه من TSEs ليست معدية، إلا أنهما يشتركان مبدأ المسببة للأمراض مشتركة مع الأمراض بريون 8،9. على الرغم من أن البروتينات ترتبط كل من تطوير إدارة الأداء لا ترتبط في هيكل أو وظيفة، وأنهم جميعا المجاميع شكل من خلال عملية تشبه بلورة تسمى منوى أو المصنفة البلمرة. وعلاوة على ذلك البذور البروتينية تنمو من خلال تجنيد الإسوية القابلة للذوبان على 2،10،11. كفاءة لنشر الذاتي تختلف في الجسم الحي، وهذا يتوقف على الخصائص الجوهرية للبروتين، والتي جنبا إلى جنب مع العوامل الخلوية إضافية مثل المحرمين الجزيئي تحدد في نهاية المطاف معدلات التنوي الكلي، البذر، والتجزؤ ونشر 12-15. وبالتالي، يجب ان يكون هناك توازن دقيق بين هذه العوامل التي تسمح نشر كفاءة من البروتين التجميع. قد يفسر هذا أيضا لماذا فقط بعض المجاميع amyloidogenic تؤوي خصائص بريون، وبالتالي ليس كل تطوير إدارة الأداء والمعدية. ويبدو أن البريونات لتمثيل س 'أعلى فناني الأداءاتحاد كرة القدم طيف واسع من المجاميع البروتينية الذاتي تكرار، مما يجعلها أداة قوية لدراسة تطوير إدارة الأداء 8،13.
يثير الاهتمام والفضول، وسمية المرتبطة المجاميع المرتبطة المرض غالبا ما يكون غير خلية عنصر مستقل 16،17. وهذا يعني أنها تؤثر على الخلايا المجاورة التي لا تعبر عن الجين المقابل، على النقيض من تأثير مستقل الخلية بدقة، مما يعني أن فقط الخلايا معربا عن المعرض الجين النمط الظاهري محدد. وقد تجلى ذلك بشكل مقنع عن طريق التعبير الأنسجة محددة أو هدم البروتينات منها في نماذج عديدة من أمراض الاعصاب 18-26. وقد اقترحت آليات مختلفة كأساس لهذه الخلايا غير سمية الحكم الذاتي في تطوير إدارة الأداء، بما في ذلك إمدادات تقلص المواد الغذائية، وخلل في الإشارات العصبية، الغلوتامات التحفيز الزائدة، وneuroinflammation 16،27،28. وبالإضافة إلى ذلك، migh حركة تشبه بريون من المجاميع المرتبطة المرض بين الخلايار المساهمة في هذا الجانب 29،30. وتشير أدلة متزايدة على أن الادراج البروتين أخرى من البريونات يمكن أن تنقل من خلية الى خلية، وهو ما قد يفسر نشر سمة من الأمراض التي لوحظت في العديد تطوير إدارة الأداء 30-36. ومع ذلك، لم يتم بعد تحديد ما إذا كانت هناك علاقة سببية واضحة بين الحركة بين الخلايا البروتينات المرض وتأثير سام على الخلايا المجاورة. ولذلك، فهم أفضل للمسارات الخلوية التي تكمن وراء انتقال خلية الى خلية خلية وغير سمية الحكم الذاتي أمر ضروري وأساسي لتطوير علاجات جديدة. ومع ذلك، لا يفهم كثير من جوانب بريون مثل نشر والخلوية العوامل التي تؤثر على انتقال الخلية الى خلية من البروتينات تتجمع في metazoans جيدا، ولا سيما على مستوى العضوي.
الديدان الخيطية ايليجانس انواع معينة لديها العديد من المزايا التي توفر إمكانات ل اكتشاف جوانب جديدة من تشبه بريون SPREADIنانوغرام في metazoans 17. انها شفافة، والسماح لفي الجسم الحي تتبع البروتينات من الموسومة fluorescently في الكائن الحي. وعلاوة على ذلك، يتم الحفاظ العديد من العمليات الخلوية والفسيولوجية المتضررين من المرض من الديدان إلى الإنسان، وC. ايليجانس هي أيضا قابلة للطائفة واسعة من التلاعب الجيني والتحليلات الجزيئية والكيمياء الحيوية 37-39. بالضبط 959 الخلايا الجسدية تشكل خنثى الكبار مع خطة الهيئة البسيطة التي لا يزال لديها العديد من أنواع الأنسجة متميزة، بما في ذلك العضلات، والخلايا العصبية والأمعاء.
لوضع نموذج جديد في بريون C. ايليجانس، اخترنا للتعبير عن خارجيا وتتميز كذلك الجلوتامين / الأسباراجين (Q / N) الغنية بريون NM المجال من عصاري خلوي بروتين بريون Sup35 الخميرة، حيث لا توجد بروتينات بريون الذاتية المعروفة في الديدان 4،40. وقد البريونات الخميرة لا تقدر بثمن في توضيح الآليات الأساسية لتكرار بريون 41-44. وعلاوة على ذلك، NM هو التنوبالحادي وعصاري خلوي البروتين مثل بريون التي قد تظهر لتلخيص دورة الحياة الكاملة للبريون في الثقافة خلايا الثدييات 45،46. وبالمثل، عندما أعرب في C. ايليجانس، المجال بريون Sup35 اعتمدت بشكل جيد لمتطلبات مختلفة للنشر في الخلايا metazoan بالمقارنة مع خلايا الخميرة والملامح الرئيسية عرضت من بريون البيولوجيا ارتبط 40. NM التجميع مع النمط الظاهري السامة العميق، بما في ذلك تعطيل سلامة الميتوكوندريا ومظهر من مختلف الحويصلات الالتهام الذاتي ذات الصلة على المستوى الخلوي، فضلا عن اعتقال الجنينية واليرقات، تأخر في النمو، واضطراب واسع النطاق للبيئة طي البروتين على المستوى العضوي. لافت للنظر، يسلك المجال بريون خلية مستقلة وغير خلية سمية مستقلة، مما يؤثر على الأنسجة المجاورة التي لم أعرب التحوير. وعلاوة على ذلك، يتم مراقبة النقل حويصلي في مجال بريون داخل وبين خلايا في الوقت الحقيقي في الجسم الحي 40.
نحن هنا وصف كيفية فحص نشر مثل بريون في C. ايليجانس. سوف نشرح كيفية مراقبة النقل داخل الأقاليم وفيما بين الخلايا من الحويصلات التي تحتوي على المجال بريون باستخدام الوقت الفاصل بين مضان المجهري. سوف نؤكد على أن استخدام أجهزة الاستشعار الأنسجة محددة قابلة للطي وأعرب بتواجد مطلق للصحفيين الإجهاد لتقييم آثار خلية خلية مستقلة تتمتع بالحكم الذاتي وغير على اللياقة البدنية الخلوية. وأخيرا، فإننا سوف تصف الإجراء من الجينوم واسعة تدخل الحمض النووي الريبي (رني) شاشة أجريت مؤخرا لتحديد معدلات جديدة من سمية التي يسببها بريون. في الجمع، ويمكن لهذه الأساليب تساعد على ندف بصرف النظر مسارات الجينية التي تساهم في الحركة بين الخلايا البروتينات وغير خلية سميتها مستقلة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. رصد العابر للنشر من البروتينات مثل بريون بواسطة فيفو في الوقت الفاصل بين التصوير
ملاحظة: تنمو C. ايليجانس البرية من نوع (WT) (N2) وخطوط المعدلة وراثيا وفقا للأساليب القياسية ومراقبة بعناية درجة حرارة زراعة 47.
2. عن طريق الطي مجسات ومراسلون الإجهاد المعنية بالتحقيق في خلية مستقلة وغير خلية ذاتية الحكم يؤثر على استتباب بروتيني وسمية
3. شاشة الجينوم على نطاق لقمع سمية التي يسببها بريون في C. ايليجانس

الرقم 4. تمثيل تخطيطي للبروتوكول فحص رني. انظر القسم بروتوكول 3 للحصول على وصف مفصل للخطوات الفردية.
4. تأكيد الأوليةالشاشة الزيارات
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
مراقبة بيخلوي نشر من البروتينات مثل بريون من قبل في الجسم الحي الوقت الفاصل بين التصوير
المعدلة وراثيا C. خطوط ايليجانس معربا عن المجال بريون بشكل خاص مناسبة تماما لتحليل جوانب معينة من مثل بريون البروتينات، على سبيل المثال، نقل خلية الى خلية خلية وغير سمية مستقلة. شفافية الحيوانات تمكن من تتبع الموسومة fluorescently البروتينات من داخل الكائن الحي في كل مرحلة م...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الأساليب المذكورة هنا تساعد على توضيح نشر والخلية معقدة المستقلة وغير المستقلة سمية الخلايا من البروتينات مثل بريون. اكتشفنا مؤخرا أن يؤخذ على عصاري خلوي مجال بريون المعرضة للتجميع ما يصل إلى الحويصلات بغشاء في عملية الالتهام الذاتي ذات الصلة. مجموعة فرعية معينة من هذه الحويصلات تنقل المجال بريون داخل وبين الخلايا والأنسجة 40. المفتاح لمراقبة حركتهم في الحيوان يعيش هو أن البروتين يجب أن يكون ذات الكلمات الدلالية مع mRFP، فقط لأن البروتينات mRFP الموسومة كانت واضحة في هذ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون عدم وجود مصالح مالية متنافسة.
نشكر سيندي فوازين ويوكو شيباتا على المناقشة المفيدة والتعليقات النقدية على المخطوطة. نحن نقدر مختبر تحليل الإنتاجية العالية (HTAL) ومرفق التصوير البيولوجي (BIF) في جامعة نورث وسترن لمساعدتهم. تم تمويل هذا العمل من خلال منح من المعاهد الوطنية للصحة (NIGMS ، NIA ، NINDS) ، مؤسسة إليسون الطبية ، ومؤسسة Daniel F. و Ada L. Rice (إلى R.I.M.). C.I.N.-K. بدعم من Deutsche Forschungsgemeinschaft (KR 3726 / 1-1).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| معايير حجم الكرة النانوية 100 نانومتر | ThermoScientific | 3100A | |
| Levamisole | Sigma | L-9756 | |
| IPTG | Sigma | 15502-10G | |
| Ahringer RNAi | مكتبة المصدر BioScience LifeSciences | http://www.lifesciences.sourcebioscience .com / clone-products / non-mammalian / c-elegans / c-elegans-rnai-library / | |
| معدات | |||
| Sorvall Legend XTR جهاز طرد مركزي مبرد ، 120VAC | ThermoScientific 75004521 | http://www.coleparmer.com/Product/Thermo_Scientific_Sorvall_Legend_ XTR_Refrigerated_Centrifuge_120 VAC / EW-17707-60 | |
| 96 دبوس النسخ المتماثل | Scionomix | http://www.scinomix.com/all-products/96-pin-replicator/ | |
| HiGro عالية السعة ، احتضان شاكر | موزع كاشف ديجيلاب | http://www.digilabglobal.com/higro | |
| Multidrop Combi | محطة العمل الآلية Titertrek | http://groups.molbiosci.northwestern.edu/hta/titertek.htm | |
| Biomek FX AP96 | بيكمان كولتر | http://groups.molbiosci.northwestern.edu/hta/biomek_multi.htm | |
| Innova44 شاكر | نيو برونزويك | http://www.eppendorf.com/int///index.php?sitemap=2.3&pb=d78efbc05310ec 04 & الإجراء = المنتجات و contentid = 1 & catalognode=83389 | |
| M205 FA | Leica | http://www.leica-microsystems.com/de/produkte/stereomikroskope-makroskope/fluoreszenz/details/product/leica-m205-fa/ | |
| ORCA-R2 C10600-10BDigital CCD | Hamamatsu | http://www.hamamatsu.com/jp/en/community/life_science_camera/product/search/C10600-10B/index.html | |
| الغزل AF مجهر متحد البؤر | كاميرا Leica | http://www.leica-microsystems.com/products/light-microscopes/life-science-research/fluorescence-microscopes/details/product/leica-sd-af/ | |
| Falcon 4M60 | Teledyne Dalsa | http://www.teledynedalsa.com/imaging/products/cameras/area-scan/falcon/PT-41-04M60/ | |
| MetaMorph للبرامج | |||
| & برامج تحليل الصور | الجزيئية | http://www.moleculardevices.com/products/software/meta-imaging-series/metamorph.html | |
| Hamamatsu SimplePCI برنامج تحليل الصور | Meyer Instruments | http://meyerinst.com/imaging-software/hamamatsu/index.htm | |
| ImageJ | NIH | http://rsbweb.nih.gov/ij/download.html | |
| المكون الإضافي wrMTrck ل ImageJ | http://www.phage.dk/plugins/wrmtrck.html | ||
| C. elegans< / em> سلالات | |||
| N2 (WT) | مركز Caenorhabditis Genetics Center (CGC) | http://www.cgc.cbs.umn.edu/strain.php?id=10570 | |
| AM815 rmIs323 [myo-3p :: sup35 (r2e2) :: rfp] | Morimoto | متاح من مختبرنا ؛ | |
| انظر الجدول 1 للحصول على مصدر لأجهزة الاستشعار القابلة للطي وسلالات |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن