RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ar
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
نقدم هنا، بروتوكولا لتقييم تجانس وضع العلامات لكل أنواع البروتين في عينة بروتين معقدة على مستوى جزيء واحد.
غالباً ما تتصف بروتيوميس الخلية باستخدام فحوصات التفريد، حيث جميع الأنواع من البروتينات في الخلايا المسماة غير تحديداً مع صبغة فلورسنت ورصدت قبل فوتوديتيكتور بعد انفصالهما. تصوير fluorescence جزيء واحد يمكن أن توفر البروتين أولتراسينسيتيفي الكشف عن قدرته على تصور الأفراد الفلورسنت الجزيئات. ومع ذلك، تطبيق هذا الأسلوب التصوير قوية لفحوصات التفريد يعوقها الافتقار إلى سبل لتوصيف تجانس الفلورسنت وسم كل أنواع البروتين عبر البروتين. هنا، قمنا بتطوير أسلوب لتقييم تجانس وضع العلامات عبر البروتين استناداً مقايسة تصوير fluorescence جزيء واحد. لدينا قياس استخدام عينة خلية هيلا، نسبة البروتينات المسماة بصبغ واحد على الأقل، مما يمكننا وصف 'وسم شغل' (لو)، مصممة على مجموعة من 50% إلى 90%، إمكانات عالية لتطبيق تصوير جزيء واحد لدعم تحليل البروتين حساسة ودقيقة.
تحليل البروتين، الذي يهدف إلى تحديد المجموعة من الجزيئات البروتينية التي أعرب عنها في الخلية بأكملها، ونهج قيمة في الدراسات البيولوجية والطبية الحالية. عادة يعتمد هذا التحليل على الكتلي، الذي يحدد أنواع البروتين استناداً إلى الأطياف التي تم إنشاؤها عن طريق البروتين التأين1،،من23. هو أسلوب بديل لتحليل البروتين الكهربي، بما في ذلك جل polyacrylamide التفريد (صفحة)، والتفريد الشعرية والتفريد هلام ثنائي الأبعاد (2D). يعتمد هذا الأسلوب على وضع العلامات الفلورية غير محددة من جميع جزيئات البروتين في خلايا تم تحليلها، يليها فصل الغرواني الكهربي والكشف والتحديد الكمي لكل أنواع البروتين. لتحقيق العلامات المطلوبة غير محددة البروتين، هو استراتيجية واحدة لاستخدام الأصباغ الفلورية الذي يمكن ربطه بالبروتينات عن طريق التفاعلات الكهرباء والماء، مثل أخذ الأزرق وسيبرو-روبي4،5،6 . هو استراتيجية بديلة لاستخدام التساهمي وسم مع الأصباغ التي تحتوي على إستر N-هيدروكسيسوكسينيميدي (NHS) أو ماليميدي، الذي يمكن ربط تساهمي البروتينات عن طريق المخلفات الشائعة مثل الأمينات الأولية وثيولس، على التوالي7، 8.
ومن ناحية أخرى، حساسية الكشف عن الأسفار مثالي لتحليل البروتينات المنخفضة-وفرة وعدد قليل من الخلايا. تصوير fluorescence جزيء واحد هو واحد من الأساليب الأكثر حساسية التي تتيح الكشف عن الأصباغ الفلورية الفردية والبروتينات المسمى في المختبر و المجراة في9،10،،من1112، 13،،من1415. ومن المتوقع تطبيق هذا الأسلوب التصوير للتحليل القائم على التفريد البروتين لتمكين فحوصات حساسة للغاية والكمية عن طريق العد الفردي البروتينات المسماة فلوريسسينتلي. ومع ذلك، فإنه لا يزال غير واضح ما إذا كان وضع العلامات مع الأصباغ الفلورية متجانسة ما يكفي عبر جميع جزيئات البروتين، وكيف يتأثر هذا التجانس في الأنواع المختلفة من البروتين (الشكل 1). قياسات حل غالبية بسيطة يمكن استخدامها للحصول على نسبة مولى من الأصباغ الفلورية للبروتينات التي تسمى 'اقتران الكفاءة'8 أو 'وسم الكفاءة'، ولكن هذه الخاصية لا توفر المعلومات على التجانس بين العلامات جزيئات البروتين.
هنا، يمكننا وصف البروتوكول المتعلق فحص للتحقيق في تجانس وضع العلامات لجميع أنواع البروتين في الخلية (الشكل 2)16. الخطوات الرئيسية اثنين من هذا التحليل هي تنقية البروتين والتصوير. في الخطوة الأولى، جميع البروتينات في الخلايا المسماة فلوريسسينتلي وبيوتينيلاتيد، ثم استخراج كل على حدة باستخدام هلام التفريد متبوعاً اليكترويلوشن. في الخطوة الثانية، يتم تقييم خصائص الأسفار من الجزيئات البروتينية الفردية في العينات المستخرجة استناداً إلى تصوير جزيء واحد. صبغ معالم هامة لتحليل عد الأصوات، مثل النسبة المئوية للبروتين المسمى مع واحد على أقل من هذه البيانات،، الذي نسميه التوسيم شغل (لو)16، ومتوسط عدد من الأصباغ الفلورية ملزمة لجزيء بروتين واحد (n̄ صبغ)، يمكن أن توصف. في البروتوكول، إجراء أمثل لوسم البروتين هيلا الخلية مع دائرة الصحة الوطنية المستندة إلى إستر صبغ Cyanine 3 (Cy3) يرد على سبيل مثال، ويمكن تعديلها مع الإجراءات الأخرى وضع العلامات وفقا للأهداف المرجوة من البحث.
1-إعداد الخلية
2-خلية تفسخ ووسم نيون
3-الفصل البروتين والانتعاش
4-المجهر إعداد ساترة
5-المراقبة مع جزيء واحد fluorescence مجهرية
6-صورة التحليل واستخراج المعلومات
ويمثل الرقم 4 بيانات الصورة الخام لكسور مختلفة الوزن الجزيئي للبروتينات من الخلية هيلا ليساتي، فضلا عن عنصر التحكم الإيجابي والسلبي. بينما عينة البروتين والإيجابية على السواء مراقبة البقع المعرض 100 – 500 كل صورة، يعرض عنصر التحكم السلبي لا شيء أو بقع قليلة، تبين أن البروتوكول بما فيه الكفاية يحول دون ربط غير محددة من الأصباغ إلى السطح ساترة. مدرجات تكرارية كثافة بقعة لعينات البروتين وعنصر التحكم الإيجابي الحالي قمم متعددة، يمثل الربط العشوائية من الأصباغ إلى الأمينات الأولية في البروتينات وهياكل avidin تيترامير22، على التوالي. وأظهرت جميع البقع فوتوبليتشينج وامض وتدريجي مع الإثارة الليزر المستمر، تسليط الضوء على المراقبة على مستوى جزيء واحد (الشكل 5 أ، ب).
لو يحسب من نسبة عدد النقاط في كل عينة البروتين لأن في مراقبة إيجابية. لو يقاس من العينة ليستي خلية هيلا تتراوح من 50% للكسر (كاتشين 16) الوزن الجزيئي الأصغر إلى 90% للكسر (120 كاتشين) الوزن الجزيئي أعلى وكان 72% للعينة البروتين كله دون فصل (الشكل 6). وفي المقابل، n̄صبغة تميل إلى زيادة مع زيادة الوزن الجزيئي. وتعتبر هذه زيادة النزعات أن تحدث نتيجة لأرقام أعلى من بقايا يسين، مما يؤدي إلى زيادة دائرة الصحة الوطنية--إستر صبغ ملزمة. على سبيل المثال، قد الكسر كاتشين 23 قيمة لو عالية بسبب الإعداد الكبيرة من مخلفات يسين في البروتينات هستون الوارد في هذا الكسر.

رقم 1: تأثير البروتين وسم التجانس في العد رقم البروتين. عدد العد البروتين يعتمد اعتماداً كبيرا على مدى قوة والبلوتينيوم المسمى الجزيئات البروتينية، بدلاً من نسبة عدد من البروتينات للأصباغ. يمكن سجل التجانس استخدام معلمة يسمى شغل وضع العلامات (لو)، الذي يحدد احتمال جزيئات البروتين المسمى ضد جزيئات البروتين الكلي. هذه القيمة ويوفر كفاءة البروتين العد (أي، عد لو غلات أعلى الأرقام (يسار) ونائب (يمين) بالعكس). بينما لو قيمة 100% يعد أمرا مثاليا، لو من < 100% يمكن أن توفر عامل توهين لتقدير إعداد البروتين المطلق. لقد تم تعديل هذا الرقم من لوكلير et al.16 الجمعية الكيميائية الأمريكية 2018 حقوق التأليف والنشر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

رقم 2: تحليل سير العمل. أولاً، كوفيرسليبس () و (ب) تعامل مع عبدين لتحقيق كثافة ثابتة. بروتينات العينة الثانية، والمسمى فلوريسسينتلي بيوتينيلاتيد ويعلق على ساترة () عن طريق تفاعل البيوتين عبدين. في موازاة ذلك، هو معطلة البيوتين المنقي المسمى فلوريسسينتلي 100% تقريبا في ساترة (ب). الثالث، يتم تصويرها في كوفيرسليبس قبل مجهرية fluorescence جزيء واحد للحصول على توزيع عدد وسطوع البقع الأسفار. وأخيراً، يحسب المعلمة التجانس، لو، من نسبة أرقام بقعة في () إلى أن في (ب). لقد تم تعديل هذا الرقم من لوكلير et al.16 الجمعية الكيميائية الأمريكية 2018 حقوق التأليف والنشر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 3: الفصل بين عينة البروتين هيلا الخلية باستخدام مخزونات النشر الاستراتيجي-صفحة- المسمى فلوريسسينتلي وخلية بيوتينيلاتيد ليساتي تم ترحيلها في اثنين مختلفة المواد الهلامية (الاكريلاميد 20%)، والبروتينات التي تصور استخدام عارض هلام، مع وقت تعرض دقيقة 5 و 10 دقيقة لجل 1 وجل 2، على التوالي. مربعات حمراء تمثل جل المناطق التي تم قطع واستخراجها. لقد تم تعديل هذا الرقم من لوكلير et al.16 الجمعية الكيميائية الأمريكية 2018 حقوق التأليف والنشر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 4: واحد الصور جزيء من عينات البروتين. بقعة fluorescence الصور (يسار) ورسوم بيانية من شدة بقعة (يمين) التي تم الحصول عليها من مختلف الوزن الجزيئي البروتين الكسور. شريط مقياس من 10 ميكرومتر. تشير الأسهم في مراقبة إيجابية إلى خطوة وصفها مختلفة من أفيدين. لقد تم تعديل هذا الرقم من لوكلير et al.16 الجمعية الكيميائية الأمريكية 2018 حقوق التأليف والنشر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الرقم 5: فوتوبليتشينج بقع الفلورسنت. (أ) الوقت الفاصل بين الصور البقع الفلورسنت تحت الإثارة الليزر المستمر. (ب) الوقت يتتبع من شدة الأسفار في مواقع مختلفة. وتظهر الآثار أما فوتوبليتشينج خطوة واحدة أو اثنين، تشير الأرقام الخاصة بكل منها من الأصباغ اقترنت بالبروتين في بقعة عينة جيش صرب البوسنة المنقي. لقد تم تعديل هذا الرقم من لوكلير et al.16 الجمعية الكيميائية الأمريكية 2018 حقوق التأليف والنشر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

رقم 6: وسم تجانس عينات البروتين. لو (أزرق) و n̄صبغ (أحمر داكن) تم الحصول عليها من كسور مختلفة الوزن الجزيئي. يتم التعبير عن البيانات يعني ± الصور المطران 98، 46، 27، 77، 44، 39، 62 و 101، 65، 62، 82، 61 و 70 حللت لخلية كله، 16، 23، 55، 120، 19 – 25، 25 – 32، 32 – 42، 42 – 54، 54 – 69، 69-97، 97-136 و 136-226 من الكسور كاتشين ، على التوالي. لقد تم تعديل هذا الرقم من لوكلير et al.16 الجمعية الكيميائية الأمريكية 2018 حقوق التأليف والنشر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الكتاب يعلن interest(s) المالية المتنافسة التالية: بتبريد قدم طلب براءة على هذه النتائج مع س. ل. و Y.T. واسمه المخترعين المشاركين.
نقدم هنا، بروتوكولا لتقييم تجانس وضع العلامات لكل أنواع البروتين في عينة بروتين معقدة على مستوى جزيء واحد.
يشكر المؤلفون أونو تغلبت ونيشيمورا كازويا للمشورة والمساعدة التجريبية. تم دعم هذا العمل من المعزوفة (JPMJPR15F7)، واليابان وكالة العلوم والتكنولوجيا، معونة للشباب العلماء (A) (24687022)، وتحدي البحوث الاستكشافية (26650055)، والبحوث العلمية في "المجالات المبتكرة" (23115005)، جمعية اليابان تعزيز العلوم، ومن المنح المقدمة من المؤسسة وتاكيدا للعلوم ومؤسسة النصب التذكاري موشيدا للبحوث الصيدلانية والطبية. س. ل. وتسلم الدعم المقدم من البرنامج بتبريد الدولي البرنامج المعاون (IPA).
| 22x22x0.15 مم غطاء | VWR | 470019-004 | |
| 488 نانومتر ليزر الأرجون | متماسك | Innova 70C | |
| 488 نانومتر مرآة ثنائية اللون | Semrock | FF495-Di03 | |
| 488 نانومتر مرشح انبعاث | Semrock | FF02-520 / 28 | |
| 560 نانومتر مرشح ثنائي اللون | Semrock | Di02-R561 | |
| 560 نانومتر مرشح | انبعاثسيمروك | FF02-617 / 73 | |
| 560 نانومتر ألياف الليزر | MBP الاتصالات | F-04306-2 | |
| 60x عدسة غمر الزيت | أوليمبوس | بلابون 60x | |
| أفيدين | ناكالاي-تيسك | 03553-64 | |
| البيوتين-PEG-أمين | الحرارية العلمية | 21346 | |
| البيوتينيل أليكسا فلور 488 | نانوكس | ||
| بورات | Nacalai-tesque | ||
| BSA | Sigma-Aldrich | A9547 | |
| CHAPS | Dojindo | C008-10 | |
| Cy3 NHS-ester صبغ | GE Healthcare | PA13101 | |
| Dialyzer - D-tube, 6-8 kDa | Merck Millipore | 71507-M | |
| DMEM | Sigma-Aldrich | ||
| DTT | Nacalai-tesque | 14112-94 | |
| EDC | كاميرا Nacalai-tesque | ||
| EMCCD | Andor | IiXon 897 | |
| مجهر مضان | Epi Olympus | IX81 | |
| عارض جل | GE Healthcare | ImageQuant LAS 4000 | |
| مزيج البنسلين والستربتومايسين والأمفوتيريكين | جيبكو | ||
| منظف البلازما | Diener Electronic | ||
| SDS | Wako | NC0792960 | |
| حجم عمود تنقية 10K | Merck Millipore | UFC5010 | |
| Tween 20 | Sigma-Aldrich | P9416 |