يصف هذا البروتوكول كيفية استخراج البروتين 1 (FAHD1) المحتوي على مجال هيدرولاز fumarylacetoacetate من كبد الخنازير والفئران. يمكن تكييف الطرق المذكورة مع البروتينات الأخرى ذات الأهمية وتعديلها للأنسجة الأخرى.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يصف هذا البروتوكول كيفية استخراج البروتين 1 (FAHD1) المحتوي على مجال هيدرولاز fumarylacetoacetate من كبد الخنازير والفئران. يمكن تكييف الطرق المذكورة مع البروتينات الأخرى ذات الأهمية وتعديلها للأنسجة الأخرى.
فوماريلاسيتواتواتات هيدرولاز يحتوي على البروتين 1 (FAHD1) هو أول عضو محدد في عائلة FAH الفائقة في حقيقيات النوى ، حيث يعمل كأوكسالواسيتات ديكاربوكسيلاز في الميتوكوندريا. تقدم هذه المقالة سلسلة من الطرق لاستخراج وتنقية FAHD1 من كبد الخنازير والفئران. الطرق المغطاة هي كروماتوغرافيا التبادل الأيوني مع كروماتوغرافيا سائلة سريعة البروتين (FPLC) ، وترشيح هلام تحضيري وتحليلي مع FPLC ، ونهج بروتينية. بعد استخراج البروتين الكلي ، تم استكشاف هطول الأمطار كبريتات الأمونيوم وكروماتوغرافيا التبادل الأيوني ، وتم استخراج FAHD1 عبر استراتيجية متسلسلة باستخدام التبادل الأيوني وكروماتوغرافيا استبعاد الحجم. يمكن تكييف هذا النهج التمثيلي مع البروتينات الأخرى ذات الأهمية (التي يتم التعبير عنها بمستويات كبيرة) وتعديلها للأنسجة الأخرى. قد يدعم البروتين النقي من الأنسجة تطوير أجسام مضادة عالية الجودة ، و / أو مثبطات دوائية قوية ومحددة.
يعمل البروتين 1 (FAHD1) المحتوي على مجال FAH حقيقيات النواة كثنائي الوظيفة من أوكسالواسيتات (OAA) ديكاربوكسيلاز (ODx)1 وهيدرولاز أسيلبيروفات (ApH)2. وهي مترجمة في الميتوكوندريا 2 وتنتمي إلى عائلة FAH الفائقة الواسعة من الإنزيمات1،2،3،4،5،6. في حين أن نشاط ApH الخاص به ليس له أهمية تذكر فقط ، فإن نشاط ODx الخاص ب FAHD1 يشارك في تنظيم تدفق دورة TCA1،7،8،9. OAA ليس مطلوبا فقط لتفاعل سينثاز السترات المركزي في دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل ولكنه يعمل أيضا كمثبط تنافسي لنازعة هيدروجيناز السكسينات كجزء من نظام نقل الإلكترون وكمستقلب كاتابليروتي. أدى انخفاض تنظيم التعبير الجيني FAHD1 في الخلايا البطانية الوريدية السرية البشرية (HUVEC) إلى انخفاض كبير في معدل تكاثر الخلايا10 ، وتثبيط كبير لإمكانات غشاء الميتوكوندريا ، المرتبط بالتحول المصاحب إلى تحلل السكر. يشير نموذج العمل إلى خلل الميتوكوندريا المرتبط بالشيخوخة (MiDAS) 11 الشبيه بالنمط الظاهري 8 ، حيث يتم تنظيم مستويات OAA الميتوكوندريا بإحكام بواسطة نشاط FAHD1 1,8,9.
من الأسهل الحصول على البروتين المؤتلف عن طريق التعبير والتنقية من البكتيريا12 بدلا من الأنسجة. ومع ذلك ، قد يكون البروتين المعبر عنه في البكتيريا متحيزا بسبب احتمال عدم وجود تعديلات ما بعد الترجمة ، أو قد يكون ببساطة مشكلة (أي بسبب فقدان البلازميد ، واستجابات الإجهاد البكتيري ، وروابط ثاني كبريتيد المشوهة / غير المشوهة ، وعدم وجود إفراز أو سوء إفراز ، وتجميع البروتين ، والانقسام البروتيني ، وما إلى ذلك). بالنسبة لبعض التطبيقات ، يجب الحصول على البروتين من تحلل الخلايا أو الأنسجة ، من أجل تضمين مثل هذه التعديلات و / أو استبعاد القطع الأثرية المحتملة. يدعم البروتين النقي من الأنسجة تطوير أجسام مضادة عالية الجودة ، و / أو مثبطات دوائية قوية ومحددة لإنزيمات مختارة ، مثل FAHD113.
تقدم هذه المخطوطة سلسلة من الطرق لاستخراج وتنقية FAHD1 من كبد الخنازير والفئران. تتطلب الطرق الموصوفة كروماتوغرافيا سائلة سريعة البروتين (FPLC) ولكنها تستخدم معدات مختبرية شائعة. يمكن العثور على طرق بديلة في أماكن أخرى14،15،16،17. بعد الاستخراج الكلي للبروتين ، يتضمن البروتوكول المقترح مرحلة اختبار ، حيث تتم مناقشة البروتوكولات الفرعية لهطول الأمطار بكبريتات الأمونيوم وكروماتوغرافيا التبادل الأيوني (الشكل 1). بعد تحديد هذه البروتوكولات الفرعية ، يتم استخراج البروتين محل الاهتمام عبر استراتيجية متسلسلة باستخدام التبادل الأيوني وكروماتوغرافيا استبعاد الحجم مع FPLC. وبناء على هذه المبادئ التوجيهية، يمكن تكييف البروتوكول النهائي بشكل فردي مع البروتينات الأخرى ذات الأهمية.

الشكل 1: الاستراتيجية العامة لهذا البروتوكول. من أعلى إلى أسفل: يتم استخراج البروتين من الأنسجة. يتم إعداد تجانس الأنسجة وطردها مركزيا وترشيحها. لكل زوج من العينات الفائقة والمستمدة من الكريات ، يجب إجراء اختبارات لهطول الأمطار كبريتات الأمونيوم وكروماتوغرافيا التبادل الأيوني (FPLC) للتحقيق في الظروف المثلى. بعد إنشاء هذه البروتوكولات الفرعية ، يمكن استخراج البروتين عن طريق إجراء متسلسل لهطول الأمطار بكبريتات الأمونيوم ، وكروماتوغرافيا التبادل الأيوني ، وكروماتوغرافيا استبعاد الحجم المتكرر (FPLC) عند تركيزات متفاوتة من الأس الهيدروجيني والملح. يجب التحكم في جميع الخطوات بواسطة اللطخة الغربية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وأجريت جميع التجارب وفقا للمبادئ التوجيهية المؤسسية. تم الحصول على كلية الخنازير طازجة من السوبر ماركت المحلي. تم حصاد أنسجة الكبد من الفئران من النوع البري C57BL6 التي تم الاحتفاظ بها في معهد أبحاث الشيخوخة الطبية الحيوية في جامعة إنسبروك ، Rennweg 10 ، 6020 Innsbruck ، النمسا تحت إشراف Uniiv.-Doz. الدكتور بيدر يانسن دور، مشمول بإذن أخلاقي كقائد للمشروع صدر في عام 2013 (BMWF-66.008/0007-II/3b/2013). يتم تغطية صيانة واستخدام الفئران للمشروع بموجب الإذن الأخلاقي رقم 2020-0.242.978 من 5 مايو 2020 ، الصادر عن وزارة التعليم والعلوم والبحوث النمساوية (BMBWF).
1. التحضيرات
ملاحظة: قبل بدء البروتوكول ، يجب إعداد العديد من الأشياء ، أي المخزن المؤقت لتحلل البروتين ، وعينة الأنسجة الخام ، وجسم مضاد محدد ، إلى جانب المواد الكيميائية والمواد العامة.
2. استخراج البروتين الكلي
ملاحظة بعد تحضير العينة في مخزن مؤقت لتحلل البروتين البارد (انظر الخطوة 1.3) ، قم بتجانس الأنسجة بأفضل شكل ممكن عن طريق الصوتنة بواسطة مسبار بالموجات فوق الصوتية ، أو باستخدام مجانس كهربائي على النحو التالي.
3. SDS-PAGE وتحليل اللطخة الغربية
ملاحظة: يلزم تحليل اللطخة الغربية للتحقق من قابلية ذوبان البروتين. فيما يلي وصف لبروتوكول النشاف الكهربائي ، باستخدام نظام النشاف الرطب / الخزان (انظر جدول المواد). ويمكن العثور على بروتوكول بديل ل SDS-PAGE في مكان آخر19.
4. اختبار: هطول الأمطار كبريتات الأمونيوم
ملاحظة: هطول الأمطار كبريتات الأمونيوم هو وسيلة لتنقية البروتين عن طريق تغيير ذوبان البروتين. في تجربة أولية ، يتم زيادة تركيز كبريتات الأمونيوم بالتتابع إلى قيمة ترسب أكبر قدر ممكن من ملوثات البروتين ، مع ترك FAHD1 في المحلول. يتم فحص قابلية ذوبان البروتين مرة أخرى عن طريق تحليل اللطخة الغربية.
5. اختبار: كروماتوغرافيا التبادل الأيوني مع FPLC
ملاحظة: ترتبط الجزيئات ذات المجموعات الوظيفية المشحونة بعمود جسيمات السيليكا ل FPLC ، مما يتيح تمايز البروتينات وفقا لشحنة سطحها. نفذ هذه الخطوة مرتين، باستخدام عمود التبادل الكاتيوني وعمود التبادل الأنيوني (انظر جدول المواد). وخطوات البروتوكول هي نفسها بالنسبة لكروماتوغرافيا التبادل الكاتيونية أو الأنيونية، ولكن المخازن المؤقتة التي ستستخدم مختلفة (انظر الجدول 1)؛ كلاهما مع ظروف "الملح المنخفض" 15 mM NaCl و "الملح العالي" 1 M NaCl. بالنسبة للأعمدة المستخدمة ، يوصى بمعدل تدفق يبلغ 1 مل / دقيقة.
6. استخراج البروتين باستخدام بروتوكولات فرعية محددة لهطول الأمطار كبريتات الأمونيوم و FPLC
ملاحظة: الجسيمات المسامية في عمود هلام السيليكا ل FPLC (انظر جدول المواد) تمكن من تمييز البروتينات وفقا لنصف قطرها الهيدروديناميكي. يجب تنفيذ الخطوات الموضحة باستخدام نظام FPLC ، باستخدام كروماتوغرافيا استبعاد الحجم (SEC). بالنسبة لعمود SEC المستخدم (انظر جدول المواد) ، يوصى بمعدل تدفق يبلغ 0.3 مل / دقيقة.
7. تلطيخ الفضة
ملاحظة: يلزم تحليل تلطيخ الفضة للمواد الهلامية SDS-PAGE للتحقق من وجود ملوثات البروتين التي قد لا تظهر مع تلطيخ Coomassie. البروتوكول التالي هو واحد من بين العديد من الإصدارات التي يمكن العثور عليها في الأدبيات21. قم بتنفيذ جميع خطوات الحضانة عن طريق الاهتزاز في صينية زجاجية نظيفة. جمع جميع السوائل المحتوية على الفضة والفورمالديهايد في حاوية نفايات خاصة والتخلص منها بشكل صحيح.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم استخراج بروتين FAHD1 من كبد الخنازير والفئران باستخدام البروتوكول المعروض. بالنسبة لأنسجة الفأر ، يلزم وجود أعضاء متعددة للحصول على عدة ميكروغرام بعد خطوة التنقية النهائية. لهذا السبب ، تركز هذه المقالة على استخراج FAHD1 من كلى الخنازير ، وهي تجربة أكثر مثالية. يتم استخراج FAHD1 من كبد الفأر لعرض الصعوبات والمزالق المحتملة لهذا البروتوكول. يوصى عموما باستخدام الأعضاء التي تظهر مستوى تعبيرا عاليا عن البروتين الذي يريد المرء تنقيته. قد يساعد أطلس البروتين البشري22 في تقدير التعبير في النظام النمو...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الخطوات الحاسمة في البروتوكول
يعد اتباع الإرشادات الشائعة للتعامل مع البروتينات أمرا ضروريا ، مثل العمل على الجليد وفي ظروف معتدلة من الأس الهيدروجيني والملح. استخدام مثبطات الأنزيم البروتيني مفيد لهذه الطريقة ، في حين يوصى بشدة باستخدام مثبطات البروتيازوم. قد يؤدي تجميد العينة وإذابتها دائما إلى هطول الأمطار البروتينية (جزئيا على الأقل) ، لذلك يجب معالجة أي أليكوت مذاب من محللات البروتين الأولية (الخطوة 2) بشكل مستمر دون انقطاع. يوصى عموما بالطرد المركزي والترشيح بعد الذوبان لإزالة هطول الأمطار الدقي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين مصالح مالية متنافسة.
والمؤلفان ممتنان جدا للمساعدة التقنية التي قدمتها آيسي أوزتورك وإيفا ألبرتيني. تم الحفاظ على الفئران المستخدمة لتوليد أنسجة الكبد تحت إشراف Uniiv.-Doz. الدكتور بيدر يانسن دور (معهد أبحاث الشيخوخة الطبية الحيوية في جامعة إنسبروك ، Rennweg 10 ، 6020 Innsbruck ، النمسا).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 0.22 وميكرو ؛ وحدات تصفية م | MERCK | SLGP033RS | Millex-HP ، 0.22 & micro ؛ م ، PES 33 مم ، وليس معقمة |
| 0.45 & مايكرو ؛ وحدات التصفية م | MERCK | SLHP033NS | Millex-HP ، 0.45 & micro ؛ م ، PES 33 مم ، غير معقمة |
| 15 مل أنابيب الصقر VWR | 734-0451 | أنابيب الطرد المركزي | |
| 50 مل أنابيب الصقر | VWR | 734-0448 | أنابيب الطرد المركزي |
| 96 بئر الأشعة فوق البنفسجية Microplate | Thermo-Fischer | 8404 | UV / VIS شفافة مسطحة القاع 96 لوحة بئر محلول |
| أكريلاميد / مكرر (40٪ ، نسبة 29: 1) | BIO-RAD | # 1610147 | 40٪ أكريلاميد / ثنائي أكريلاميد ، محلول 29: 1 (3.3٪ متشابك) لصب المواد الهلامية بولي أكريلاميد |
| Ä ؛ نظام KTA FPLC | GE Healthcare Life Sciences / Cytiva | - | باستخدام نظام FPLC من قبل GE Healthcare ؛ توجد إصدارات مخصصة مختلفة ؛ يستخدم هذا العمل "Ä نظام KTA النقي |
| "Amicon Ultra-15 ، PLGC Ultracel-PL Membran ، 10 كيلو دالتون | MERCK | UFC901024 | مرشحات مركزية لتخصيب البروتين ؛ 10 كيلو دالتون مرشح الكتلة الجزيئية ؛ 15 مل |
| Amicon Ultra-4 ، PLGC Ultracel-PL Membran ، 10 كيلو دالتون | MERCK | UFC801024 | مرشحات مركزية لتخصيب البروتين ؛ 10 كيلو دالتون مرشح الكتلة الجزيئية ؛ 4 مل |
| مسحوق كبريتات الأمونيوم | MERCK | A4418 | كبريتات الأمونيوم للبيولوجيا الجزيئية ، & 99.0٪ |
| درجة كاشف الأمونيوم بيرسلفات ، 98٪ | 215589 | MERCK | لبلمرة هلام الأكريلاميد. |
| Coomassie Brilliant blue R 250 | MERCK | 1125530025 | Coomassie Brilliant blue R 250 (C.I. 42660) للرحلان الكهربائي العلامة التجارية لشركة Imperial Chemical Industries PLC. CAS 6104-59-2 ، درجة الحموضة 6.2 (10 جم / لتر ، H2< / sub>O ، 25 درجة ؛ ج) |
| أنابيب غسيل الكلى غشاء السليلوز | MERCK | D9277 | أغشية السليلوز لتبادل المخازن المؤقتة عن طريق غسيل الكلى. |
| أنابيب Eppendof 1.5 مل | VWR | 525-1042 | أنابيب الطرد المركزي الدقيقة. تعقيم |
| HiLoad 26/600 Superdex 75 pg | GE Healthcare Life Sciences / Cytiva | 28989334 | HiLoad Superdex 75 pg الأعمدة المعبأة مسبقا مخصصة لحجم عالي الدقة لاستبعاد البروتينات المؤتلفة |
| Immun-Blot PVDF Membrane | BIO-RAD | #1620177 | أغشية PVDF عبارة عن أغشية نشاف البروتين محسنة لتطبيقات الفلورسنت والفلورسنت المتعددة. |
| خلية النقل الكهربائي المصغرة عبر اللطخة | BIO-RAD | # 1703930 | استخدم خلية اللطخة السريعة للنشاف السريع للمواد الهلامية مسبقة الصب والصب يدويا من Mini-PROTEAN. |
| خلية الرحلان الكهربائي العمودي Mini-PROTEAN Tetra للمواد الهلامية الصغيرة مسبقة الصب | BIO-RAD | # 1658004 | نظام الرحلان الكهربائي العمودي 4 هلام ، يتضمن مجموعة القطب الكهربائي ، وحدة التشغيل المصاحبة ، الخزان ، الغطاء مع كابلات الطاقة ، سد عازلة الخلية الصغيرة. |
| أحادي Q 10/100 GL | GE Healthcare Life Sciences / Cytiva | 17516701 | أعمدة Mono Q هي أعمدة كروماتوغرافيا قوية لتبادل الأنيون لتحليل البروتين أو تلميع البروتينات على نطاق صغير وعالي الدقة. |
| أعمدة Mono S 10/100 GL | GE Healthcare Life Sciences / Cytiva | 17516901 | Mono S هي أعمدة كروماتوغرافيا قوية للتبادل الكاتيوني لتحليل البروتين أو تلميع البروتينات عالي الدقة على نطاق صغير. |
| البروتين الملون من PageRuler ، من 10 إلى 180 كيلو دالتون | Thermo-Fischer | 26616 | مزيج من 10 بروتينات ملطخة باللون الأزرق والبرتقالي والأخضر (10 إلى 180 كيلو دالتون) لاستخدامها كمعايير للحجم في الرحلان الكهربائي للبروتين (SDS-PAGE) والنشاف الغربي. |
| مجموعة فحص البروتين Pierce BCA | Thermo-Fischer | 23225 | اختبار بروتين مكون من عنصرين وعالي الدقة ومتوافق مع المنظفات لتحديد تركيز البروتين. |
| سونيفايير 250 ؛ محول الخلية بالموجات فوق الصوتية مع محول | برانسون | - نماذج جديدة في https://www.emerson.com/documents/automation/brochure-sonifier-sfx250-sfx550-cell-disruptors-homogenizers-branson-en-us-168180.pdf | |
| الغلوبولين المناعي المضاد للأرانب / HRP (تقارب معزول) | Agilent Dako | P0399 | يتفاعل الجسم المضاد المستخدم في اقتران بيروكسيداز الفجل مع الغلوبولين المناعي للأرانب من جميع الفئات. |
| TEMED ، 1،2-Bis (ثنائي ميثيل أمينو) إيثان ، TMEDA | MERCK | T9281 | TEMED (N ، N ، N &prime ؛ ، N & Prime ؛ -Tetramethylethylenediamine) هو جزيء يسمح بالبلمرة السريعة للمواد الهلامية بولي أكريلاميد. |
| أسطوانة الأنبوب | - | أسطوانة دوار الأنبوب العام ؛ على سبيل المثال نموذج جديد في https://labstac.com/de/Mixer/Roller/c/71 | |
| Tube Rotator | - | عجلة دوار الأنبوب العام ؛ على سبيل المثال نموذج جديد في https://labstac.com/de/Tube-Roller/p/MT123 | |
| ULTRA-TURRAX ؛ T 25 IKA | الرقمية 0003725000 | الموديلات الجديدة في https://www.ika.com/de/Produkte-Lab-Eq/Dispergierer-Dipergiergeraet-Homogenisierer-Homogenisator-csp-177/T-25-digital-ULTRA-TURRAX-cpdt-3725000/ |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.