يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
Mucins، البروتينات بشكل كبير الغليكوزيلاتي بطانة الأسطح المخاطية، وقد تطورت باعتبارها عنصرا أساسيا للدفاع الفطرية عن طريق حماية البشرة ضد مسببات الأمراض الغازية. الدور الرئيسي لهذه الجزيئات هو تسهيل محاصرة الجسيمات والتخليص مع تعزيز تزييت من الغشاء المخاطي. خلال تخليق البروتين، mucins الخضوع الشديد O-بالغليكوزيل وmultimerization، مما يزيد بشكل كبير من كتلة وحجم هذه الجزيئات. هذه التعديلات بعد متعدية بالغة الأهمية بالنسبة لخصائص اللزجة من المخاط. ونتيجة لطبيعة الكيمياء الحيوية والبيولوجية الفيزيائية المعقدة لهذه الجزيئات، والعمل مع mucins يوفر العديد من التحديات التي لا يمكن التغلب عليها عن طريق أساليب تحليل البروتين التقليدية. على سبيل المثال، من ارتفاع الوزن الجزيئي يمنع الهجرة الكهربي عن طريق المواد الهلامية بولي أكريلاميد العادية وطبيعتها لزجة تسبب التصاق لأنابيب التجريبية. ومع ذلك، والتحقيق في دور mucins في الصحة(على سبيل المثال، الحفاظ على سلامة الغشاء المخاطي) ومرض (على سبيل المثال، hyperconcentration، mucostasis، السرطان) ويجري التحقيق اكتسبت في الآونة الأخيرة اهتماما وmucins كهدف علاجي. فهم أفضل للإنتاج ووظيفة الجزيئات الميوسين قد يؤدي إلى نهج الأدوية الجديدة، على سبيل المثال، مثبطات الميوسين إيماس الحبيبية و / أو وكلاء حال للبلغم. لذلك، بروتوكولات متسقة وموثوق بها للتحقيق في علم الأحياء الميوسين حاسمة للتقدم العلمي. هنا، نحن تصف الأساليب التقليدية لفصل الجزيئات الميوسين قبل الكهربائي باستخدام هلام الاغاروز، ونقل البروتين إلى غشاء النيتروسليلوز، وكشف عن إشارة مع الأجسام المضادة الميوسين محدد وكذلك الأشعة تحت الحمراء القارئ هلام الفلورسنت. هذه التقنيات قابلة للتطبيق على نطاق واسع لتحديد الميوسين الكميات، multimerization ولاختبار آثار المركبات الدوائية على mucins.
ويتم إنتاج Mucins عادة الأسطح المخاطية التي تبطن التجاويف يتعرض للبيئة الخارجية (على سبيل المثال، الجهاز التنفسي، الجهاز الهضمي، ومساحات الإنجابية، سطح العين)، وكذلك الأعضاء الداخلية (على سبيل المثال، البنكرياس والمرارة والغدد الثديية). وجود هذه البروتينات السكرية يحافظ على ترطيب سطح ويشكل حاجز مادي ضد مسببات الأمراض. على الرغم من أن إنتاج الميوسين ضروري لالمخاطية الصحية، الميوسين hyperconcentration و / أو خصائص مخاط الشاذة يمكن أن يؤدي إلى انسداد القناة والاستعمار الجرثومي والتهاب مزمن، والذي يمكن أن يسبب تلف الأنسجة لا رجعة فيه. ويلاحظ وجود سلسلة مشابهة من الأحداث في العديد من الأمراض، على سبيل المثال.، والتليف الكيسي 1، التهاب الأذن الوسطى المزمن 2 وإصابة عنقي مهبلي 3. وبالتالي، فمن المهم أن نفهم دور mucins في الصحة والمرض ووضع بروتوكولات روتينية لتحديد البروتين.
ان يذهب في موعد، وقد تم تحديد 19 mucins الجينات وترميز لسلاسل ببتيد كبيرة تتراوح ما بين 1200 (على سبيل المثال، MUC1) إلى 22000 (على سبيل المثال، MUC16) الأحماض الأمينية. ويمكن تقسيم الأسرة الجينات الميوسين إلى نوعين: وmucins غشاء المرتبطة، والمشاركة في الخلايا مما يشير الى سطح التدريع، وmucins تشكيل هلام، المسؤولة عن الخصائص اللزجة من المواد الهلامية المخاط. mucins غشاء المرتبطة هي في معظمها أحادى ونعلق على سطوح الخلايا عبر النطاق الذي يمتد الغشاء مسعور. في المقابل، mucins تشكيل هلام تمتلك العديد من عامل فون ويلبراند (VWF) تشبه والسيستين الغنية المجالات التي لا غنى عنها لتشكيل شبكات البوليمرية ديناميكية. وتعلق glycans كبيرة لسيرين والمخلفات ثريونين توزع في جميع أنحاء apomucin. ويمكن لهذه يغوساكاريدس كثيفة المرتبطة يا تساهم بما يصل إلى 80٪ من الوزن الجزيئي (4). داخل وبين الجزيئية السندات ثاني كبريتيد ربط أحادية الميوسين ضمان سلامة الشبكه هلام الميوسينك. ونتيجة لبالغليكوزيل الثقيلة وmultimerization، mucins هي من بين أكبر الجزيئات في عالم الحيوان ولا يمكن تحليلها من قبل الكهربائي للهلام قياسي باستخدام هلام SDS-PAGE بولي أكريلاميد التقليدية وسلالم البروتين القياسية. هذه الأساليب حل / البروتينات منفصلة مع الأوزان الجزيئية أقل من 250 كيلو دالتون في حين أحادية الميوسين يمكن أن تصل إلى 2 نجمة داود الحمراء في حالة MUC16. ومع ذلك، وارتفاع الوزن الجزيئي بروتين سلالم يمكن استخدامها لدراسة أحادية الميوسين صغيرة (أي، MUC1).
مجموعة متنوعة من التقنيات يمكن تطبيقها على دراسة الميوسين الحجم والتشكل والتفاعل. تقليديا، يتم إنجاز توصيف البيوكيميائية mucins من الميوسين العزلة عبر الإيزوبيكنيكي الطرد المركزي الكثافة التدرج في المخزن تغيير طبيعة، تليها اللوني الحجم الإقصاء ومناعي (على سبيل المثال، فتحة النشاف) 5. ديناميكية و / أو متعددة زاوية تشتت الضوء توفير معلومات عن حالة بلازميدة قليلة القسيمات العينات الميوسين غنية <سوب> 1. وبالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام الطرد المركزي النطاقي المعدل جانب مناعي ونقل المجهر الإلكتروني عادة لتحديد التشكل لجزيئات mucins 6. يستخدم قياس الطيف الكتلي أيضا لتحديد mucins، كشف انشقاق بروتين وتحليل قليل السكاريد 1،7،8 التكوين. هذه التقنيات مكلفة ومستهلكة للوقت وغالبا ما تتطلب كميات كبيرة و / أو تركيزات عالية من العينة. منهجية وصفت هنا، أي، الميوسين الفاصل الكهربائي، غير قابلة للتكرار، منخفضة التكلفة، ويمكن استخدامها في دراسات الإنتاجية العالية لتوفير النسبية الكميات الميوسين والتحقيق التجمع البوليمر. ومع ذلك، هذا الاختبار يتطلب عالية تقارب وعالية الدقة-الميوسين الأجسام المضادة التي قد لا تكون متاحة للmucins نادرة (على سبيل المثال، MUC19) أو أنواع معينة (على سبيل المثال، خنزير، النمس).
النشاف الغربي الاغاروز مناسبة لحل مجموعة واسعة من عينات الميوسين غني مع concentraستعقد بدءا من 50 ميكروغرام / مل (على سبيل المثال، يغسل الخلية) إلى 5 ملغ / مل (على سبيل المثال، البلغم). وقدم هذا الاختبار في 1990s، وأجري إلا في عدد قليل من المختبرات المتخصصة 9،10. في البداية، وقد ساعدت هذه التقنية تحديد جزء من السكان أحادية الميوسين في إفرازات الجهاز التنفسي الإنسان 11،12 وأكدت عملية oligomerization في الخلايا الكأسية، والذي يتألف من تشكيل ديمر في الشبكة الإندوبلازمية تليها multimerization ديمر في جهاز جولجي 13. وفي الآونة الأخيرة، وتوليد الأجسام المضادة ضد mucins الفئران تسهيل دراسات على نماذج حيوانية صغيرة (على سبيل المثال، الميوسين ناقصة، نماذج الماوس βENaC، OVA تحدى) وفتح مجال جديد للبحث عن الدراسات قبل السريرية مركبات اختبار الدوائية تهدف إلى إزالة المخاط من الرئتين 14-17. ونتيجة لاهتمام متزايد في الميوسين البيولوجيا وتوليد رواية، والأجسام المضادة الميوسين أكثر تحديدا، وصفنا hereiن منهجية لفصل mucins بواسطة الكهربائي للهلام الاغاروز، ونقل فراغ لالنيتروسليلوز وهما لونا كشف الفلورسنت الأشعة تحت الحمراء.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. إعداد المخازن لالميوسين جل الغربية التنشيف
2. تاي-SDS إعداد جل الاغاروز
3. تحميل عينة والكهربائي الفصل
ملاحظة: في المختبر لدينا، ونحن عادة استخدام عينات من كل من الفأر والإنسان، بما في ذلك السائل قصبي سنخي غسيل (BALF، وكلاهما الأنواع)، الغسيل خلية من الخلايا البشرية القصبية الظهارية (HBE)، واللعاب والبلغم العينات البشرية. عينات يمكن التشويه والتحريف في 6 M اليوريا على جمع أو تخزينها لفترات قصيرة من الزمن (6 ساعات) وذلك بإضافة بروتين كوكتيل المانع.
4. تقليل الاغاروز جل لكفاءة نقل الميوسين
6. حجب غشاء وكشف
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وتبين لنا نتائج ممثل من الميوسين التعبير التالي الكهربائي للهلام الاغاروز في BALF من رئات الفئران (الشكل 1). في هذا المثال، استخدمنا هلام الاغاروز لإظهار upregulation من الميوسين إنتاج التالية IL-13 معاملة نموذج الفأر TG-Muc5ac. وتبين لطخة غربية تمثيل مرئي من الميوسين التعبير، والتي يمكن استخدامها لتحليل كمي متعدد القسيمات أو الفرقة مونومر شدة إشارة (الشكل 2). ويمكن أيضا أن تستخدم هذه الطريقة لإظهار تعبير عن mucins...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
بروتوكول الميوسين النشاف الغربي هو موضح في هذا الفيديو يجمع بين التقنيات التقليدية المستخدمة في البيولوجيا الجزيئية لفصل ونقل الجزيئات الكبيرة، مثل الحمض النووي، مع التقنيات العادية للكشف عن البروتين، أي، immunoblotting. ويمكن تطبيق نفس التقنية لدراسة بيولوجيا الجليكوسامينوجليكان المعقدة، مثل انهيار عالية الوزن الجزيئي حمض الهيالورونيك 18. على الرغم من أن هذه التقنية يمكن استخدامها في مجموعة واسعة من فحوصات، يعتمد نجاح الغرب النشاف الاغاروز على عدد وافر من الخط...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الكتاب ليس لديهم الصراع في الكشف عنها.
يود المؤلفون أن يشكروا الدكتور جون شيهان والدكتورة لبنى عبد الله على توجيههم وتوجيههم اللذين كان لهما دور محوري في إنجاز هذا العمل. تم دعم هذا العمل بأموال من المعاهد الوطنية للصحة (P01HL108808 ، UH2HL123645) ومؤسسة التليف الكيسي العلاجات، Inc. (EHRE07XX0). كاثرين رامزي مدعومة من قبل زمالة NHMRC Early Career Research.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| تريس بيس | سيجما | T6060-1 كجم | 1 كجم |
| حمض الخليك الجليدي | سيجما | ARK2183-1 لتر | 1 لتر |
| EDTA | Sigma | EDS-100 جم | 100 جم |
| جلسرين | فيشر | BP229-1 | 1 لتر |
| بروموفينول بلو | سيجما | 114391-5 جم | 5 جم |
| SDS (كبريتات دوديسيل الصوديوم) | سيجما | L6026-50 جم | 50 جم |
| 20x SSC (سترات الصوديوم المالحة) العازلة | Promega | V4261 | 1 لتر |
| كلوريد الصوديوم | فيشر | S271-1 | 1 كجم |
| سترات ثلاثي الصوديوم (Na3< / sub>C6H5O7) | Sigma | W302600-1kg | 1 kg |
| 10 mM DTT (dithiothreitol) | سيجما | D0632 | 25 جم |
| حليب مجفف | ساكو | حليب جاف فوري خالي الدسم | |
| دولبيكو فوسفات محلول ملحي مخزن (D-PBS) | جيبكو لايف تكنولوجيز | 14200-025 | 500 مل |
| الأجسام المضادة للماعز الأولية المضادة للجبن الكريم (عينات الفئران) | الأجسام المضادة والمقايسات من روكلاند | 600-101-215 | 1 مجم |
| UNC 222 الأجسام المضادة الأولية للأرانب المضادة للمخاط 5b (عينات الفئران) | UNC | ||
| H300 الأجسام المضادة الأولية المضادة ل MUC5B (عينات بشرية) سانتا | كروز | sc-20119 | 200 &# 956 ؛ ز |
| 45M1 الأجسام المضادة الأولية المضادة ل MUC5AC (عينات بشرية) | Abcam | ab3649 | 100 &# 956 ؛ ز |
| الحمار المضاد للأرانب 800CW صبغة الأشعة تحت الحمراء | LI-COR Biosciences | 926-32213 | 0.5 ملغ الحمار |
| المضاد للفأر 680LT صبغ الأشعة تحت الحمراء | LI-COR Biosciences | 926-68022 | 0.5 ملغ |
| جل الرحلان الكهربائي وصينية الصب | أنظمة | ||
| صندوق إمداد الطاقة | Biorad | نموذج 200/20 | |
| نشاف الغشاء | Amersham & nbsp ؛ | 10600016 | |
| ورق Whatman وغشاء النيتروسليلوز | جنرال إلكتريك | 10 439 196 | |
| Boekel / Appligene Vacuum Blotter 230 v | Expotech USA | 230600-2 | |
| نظام مضان الأشعة تحت الحمراء Odyssey | LI-COR Biosciences |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.