يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

فحص تعديل الهستون باستخدام اللوني السائل ، ومطياف حركة الأيونات المحاصرة ، وقياس الطيف الكتلي لوقت الرحلة

2.2K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/65589

⸱

يناير 12, 2024

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 

في هذه المقالة

ملخص

سير عمل تحليلي يعتمد على الكروماتوغرافيا السائلة ، ومطياف حركة الأيونات المحاصرة ، وقياس الطيف الكتلي لوقت الرحلة (LC-TIMS-ToF MS / MS) للحصول على ثقة عالية وتحليل "من أسفل إلى أعلى" قابل للتكرار للغاية لتعديلات الهستون وتحديد الهوية بناء على المعلمات الرئيسية (وقت الاحتفاظ [RT] ، المقطع العرضي للتصادم [CCS] ، ونسبة الكتلة إلى الشحنة الدقيقة [m / z]).

الملخص

بروتينات هيستون وفيرة للغاية ومحفوظة بين حقيقيات النوى وتلعب دورا كبيرا في تنظيم الجينات نتيجة للهياكل المعروفة باسم تعديلات ما بعد الترجمة (PTMs). إن تحديد موضع وطبيعة كل PTM أو نمط من PTMs بالإشارة إلى العوامل الخارجية أو الوراثية يسمح بربط هذه المعلومات إحصائيا بالاستجابات البيولوجية مثل نسخ الحمض النووي أو التكرار أو الإصلاح. في العمل الحالي ، تم وصف بروتوكول تحليلي عالي الإنتاجية للكشف عن PTMs هيستون من العينات البيولوجية. يتيح استخدام الكروماتوغرافيا السائلة التكميلية ، ومطياف الحركة الأيونية المحاصرة ، وقياس الطيف الكتلي لوقت الرحلة (LC-TIMS-ToF MS / MS) فصل وتعيين PTM للتعديلات الأكثر صلة بيولوجيا في تحليل واحد. يستفيد النهج الموصوف من التطورات الأخيرة في الحصول على البيانات التابعة (DDA) باستخدام التراكم المتوازي في فخ التنقل ، يليه التجزئة المتسلسلة والتفكك الناجم عن الاصطدام. يتم تعيين Histone PTMs بثقة بناء على وقت الاحتفاظ والتنقل ونمط التجزئة.

المقدمة

في الخلايا الحقيقية النوى، يحزم الحمض النووي (DNA) في صورة كروماتين في صورة كروماتين في وحدات وظيفية تسمى النيوكليوسومات. تتكون هذه الوحدات من ثماني من أربعة هيستون أساسية (اثنان من كل من H2A و H2B و H3 و H4) 1،2،3،4. تعد الهستونات من بين البروتينات الأكثر وفرة وحفظا في حقيقيات النوى ، والتي تكون مسؤولة إلى حد كبير عن تنظيم الجينات5. تلعب تعديلات هيستون بعد الترجمة (PTMs) دورا كبيرا في تنظيم ديناميكيات الكروماتين وتلاعب العمليات البيولوجية المختلفة مثل نسخ الحمض النووي والنسخ المتماثل والإصلاح6....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

ملاحظة: تم استخراج عينات هيستون باستخدام طريقة مقتبسة من Bhanu et al. (2020) 12.

1. إعداد العينة

  1. حصاد الخلايا المستزرعة
    1. عندما تكون الخلايا متقاربة بنسبة 80٪ ، تأكد من أنها قابلة للحياة باستخدام استبعاد التريبان الأزرق.
      ملاحظة: تم استخدام خط خلايا HeLa S3 لهذه التجارب ، ولكن يمكن تطبيق هذه الطريقة على أي خلايا مستزرعة.
    2. نضح الوسائط ، ثم ضع 5 مل من 1x محلول ملحي مخزن بالفوسفات (PBS) على كل لوحة.
    3. قم بتدوير اللوحة (اللوحات) لشطف جميع الوسائط المتبقية ، ثم قم بشفط PBS وتطبيق 5 مل من 1x PBS.
    4. افصل الخلايا برفق عن اللوحة عن طريق كشطها باستخدام رافع خلية يمك....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

عادة ما يتضمن سير العمل البروتيني من أسفل إلى أعلى (الشكل 7) ما يلي: استخراج البروتين (البروتينات) المستهدف من عينة خام ، متبوعا بتحديد تركيز البروتين (البروتينات) ، ثم التجزئة ، عادة عن طريق الرحلان الكهربائي الهلامي أو اللوني السائل. بعد التجزئة ، يتم هضم البروتينات باستخدام إنزيم محلل للبروتين (غالبا التربسين) ، وأخيرا ، التحليل الطيفي الكتلي للببتيدات الناتجة وتحديد البروتين باستخدام قاعدة بيانات ثابتة18. تستمد معلومات التسلسل من أيونات السلائف ضمن نطاق الكتلة إلى.......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

الهستونات هي بروتينات أساسية تنظم بنية الكروماتين من خلال التفاعل مع الحمض النووي في شكل أوكتامرات تتكون من أربعة هيستون أساسية (اثنان من كل من H2A و H2B و H3 و H4)20. تحتوي الهستونات على العديد من بقايا اللايسين والأرجينين ، والتي يتم تعديلها بسهولة ، مما يؤدي إلى PTMs واسعة النطاق التي تغير كيمياء الكروماتين عن طريق التأثير على وظيفة الهستون أو عن طريق الارتباط بالبروتينات الخلوية الأخرى21. يمكن أن تثير PTMs استجابات بيولوجية من خلال العمل جنبا إلى جنب ، مع مجموعات محددة .......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

ملفين أ. بارك وماثيو ويليتس موظفان في شركة Bruker Daltonics Inc. ، الشركة المصنعة لأداة timsTOF.

شكر وتقدير

تستند هذه المواد إلى العمل الذي تدعمه المؤسسة الوطنية للعلوم بموجب المنحة رقم. HRD-1547798 والمنحة رقم. HRD-2111661. تم منح منح NSF هذه إلى جامعة فلوريدا الدولية كجزء من برنامج مراكز التميز البحثي في العلوم والتكنولوجيا (CREST). هذه هي المساهمة رقم 1672 من معهد البيئة ، وهو برنامج بارز في جامعة فلوريدا الدولية. وقدم المعهد الوطني للصحة دعما إضافيا في إطار المنحة رقم. R21AI135469 إلى فرانسيسكو فرنانديز ليما وغرانت لا. R01HD106051 إلى بنيامين أ. غارسيا ، وكذلك من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم بموجب المنحة رقم. CHE-2127882 إلى بنيامين أ. جارسيا. يود المؤلفون أن يشكروا الدعم الأولي للدكتور ماريو غوميز هيرنانديز خلال تطورات الطريقة الأولية.

....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
-80 درجة ؛ C فريزر
1x محلول ملحي مخزن بالفوسفات (PBS) ، درجة الحموضة 7.4Thermo Fisher Scientific10010023Animal Origin
Free 1 مل أطراف ماصةThermo Fisher Scientific94060710Finntip Flex 1000 & L ، غير معقمة ، غير مفلترة ، أطراف أرفف
1.5 مل أنابيب الطرد المركزيThermo Fisher Scientific14-282-300استخدم هذه الأنابيب للمعالجة البسيطة والآمنة لأحجام العينات حتى 1.5 مل
10 & L ماصة نصائحثيرمو فيشر 94060100الفينيتيب فليكس ، 10 & L ، غير معقم ، غير مفلتر ، مغطى بأرفف
10٪ NP-40Thermo Fisher Scientific28324NP-40 محلول منظف Surfact-Amps
10x Dulbecco ' s PBS بدون Ca2 + / Mg2 +(Mediatech)MT21031CM
15 مل أنابيب مخروطيةCorning352196Falcon مخروطي أنابيب الطرد المركزي
200 & micro ؛ L هلام تحميل أطراف الماصةالحرارية فيشر العلمية02-707-138Fisherbrand  نصائح تحميل الهلام ، 1 & ndash ؛ 200 مو ؛ L
200 & micro; L نصائح الماصةثيرمو فيشر العلمي94060310Finntip Flex 200 & L ، غير معقمة ، غير مفلترة ، أطراف أرفف
2x Laemmli عينة عازلةBio-Rad1610737عازلة عينة بروتين مخلوطة مسبقا ل SDS-PAGE
50 مل أنابيب مخروطيةCorning352070Falcon مخروطية أنابيب الطرد المركزي
96 بئر صفيحة مسطحةThermo Fisher Scientific12565501
96 بئر ، V-Bottom 600 & LAxygenP-DW-500-C-S
الأسيتونسيجما ألدريتش179124كاشف ACS, & ge; 99.5٪
أسيتونيتريل (ACN) ثيرموفيشر ScientificA998HPLC ، فيشر كيميكال
أسيتونيتريل مع 0.1٪ حمض الفورميك (v / v) ، LC / MS GradeThermo Fisher ScientificLS120Optima LC / MS Grade ، Thermo Scientific
AEBSFThermo Fisher Scientific328110500AEBSF هيدروكلوريد ، 98٪
بيكربونات الأمونيوم ، NH 4< / sub>HCO3سيجما ألدريتش09830BioUltra ، & ge 99.5٪ (T)
محلول هيدروكسيد الأمونيوم ، NH4< / sub>OHSigma AldrichAX1303يلبي مواصفات ACS ، ويلبي مواصفات الكاشف لاختبار دراسات USP / NF GR ACS
Argon (Ar)AirgasAR HP 300
BEH C18< / sub> عمود HPLCWaters186003625XBridge Peptide BEH C18 العمود ، 300 & Aring ؛ 5 وميكرو ؛ م ، 4.6 مم × 250 مم ، 1K & ndash ؛
ألبومين مصل الأبقار 15K (BSA)Sigma AldrichA7906جزء الصدمة الحرارية ، درجة الحموضة 7 ، & ge ؛ 98٪
كلوريد الكالسيوم ، CaCl 2< / sub>Sigma AldrichC4901اللامائية ، مسحوق ، & ge ؛ 97٪
عازلة تفكك الخليةThermo Fisher Scientific13151014
رقاقة تسجيل السيراميكRestek20116
تحليل بيانات البوصلة 6.0Bruker Datonics
Compass HyStar 6.2Bruker Daltonics
Compass IsotopePatternBruker Daltonics
Compass timsControl 4.1Bruker Daltonics
Coomassie Brilliant Blue R-250Bio-Rad1610436
Deep Well ، 96 Well Microplate ، 2.0 ملThermo Fisher Scientific89237526
رافعات الخلايا القابل للتصرفThermo Fisher Scientificnbsp ؛ 08100240رافعات خلية فيشربراند ؛ الرافعات التي تستخدم لمرة واحدة تزيل طبقات الخلايا
بسرعة بيدات بيليه يمكن التخلصمنها Thermo Fisher Scientific12-141-363Fisherbrand  بيليه بيستلز. إعادة تعليق كريات البروتين والحمض النووي أو طحن الأنسجة الرخوة في أنابيب الطرد المركزي
Dithiothreitol (DTT) ThermoFisher ScientificP23251 M
حمض الفورميك (FA) SigmaAldrich695076كاشف ACS ، & ge ؛ 96٪
السيليكا الشعرية المنصهرة 75 مو ؛ م معرف × 363 & م OD(موليكس (بولي ميكرو)TSP075375
حمض الخليك الجليديثيرمو فيشر العلميA38Sحمض الخليك ، الجليدي (ACS المعتمد) ، ماصات فيشر الكيماوية
الزجاجية باستورسيجما ألدريتشBR747725-1000EA
كروماتوجراف سائل عالي الأداء  ؛ ShimadzuShimadzu Prominence 20 نظام HPLC UFLC
حمض الهيدروكلوريك ، هيدروكلوريكسيجما ألدريتش258148كاشف ACS ، 37٪
هايبركربوريب 30-40 مو ؛ م الكربون 150 &ndash ؛ 300 & أرينج;خرطوشة Thermo Fisher Scientific60106-402
HypersepThermo Fisher Scientific60109-404
LC / MS Calibration Standard ، ل ESI-ToFAgilentG1969-85000TuningMix
كلوريد المغنيسيوم ، MgCl 2< / sub>Sigma AldrichM8266اللامائية ، & ge ؛ 98٪
ميثانول ، ل HPLCThermo Fisher ScientificA454Optima ل HPLC ، Fisher Chemical   ؛  
محولات أنبوب الطرد المركزي الدقيقةGL Sciences501021514
MicrocystinThermo Fisher Scientific50-200-8727Enzo Life Sciences  قارورة عينة Microcystin-LA
MS ، LaPhaPack ، Snap ، 12 مم × 32 ممأجزاء LEAP PALLAP.11190933
NanodropThermo Fisherالنموذج العلمي: ND3300
النيتروجين (N2< / sub>) AirgasNI UHP300
PEAKS Studio X +Bioinformatic Solutions
شرائط مؤشر الأس الهيدروجيني ، InstachekMicro Essential مختبرJR-113نموذج: هيدريون
كلوريد البوتاسيوم ، كاشف KClSigma AldrichP3911ACS ، 99.0٪ & ndash ؛ 100.5٪
خلية حقن الضغطNext Advance  الموديل: PC77
Propionic أنهيدريدSigma Aldrich8.00608لجهاز الطرد
المركزي المبرد للتخليق (700 & ndash; 18,000 × ز)NuAire ، الموديل: NuwindNU-C200V
Reprosil-Pur 120 C18-AQ 3 & mu ؛ م ، 3 جمESI Source Solutionsr13.aq.0003
SDS-PAGE GelsBio-Rad4569035أي هلام بولي أكريلاميد مسبقة الصب kD ، 8.6 سم & مرات ؛ 6.7 سم (W & Times; L) ، للاستخدام مع خلايا الرحلان الكهربائي Mini-PROTEAN
زبدات الصوديومThermo Fisher ScientificA11079.0698 + ٪
كلوريد الصوديوم ، كاشف NaClSigma AldrichS9888ACS ، & ge ؛ 99.0٪
قرص SPE ، قرص C18VWR76333-134Empore SPE ، C18 ، CDS تحليلي ، 90 مم × 0.5 مم ، 12 وميكرو ؛ m
SpeedVac + مضخة فراغ ودوار لوحةنموذج سافانت: SC210A
السكروزMillipore1.07651مناسب لعلم الأحياء
الدقيقة حمض الكبريتيك ، H2< / sub>SO4< / sub>  ؛سيجما ألدريتش33974199.999٪
TIMS-ToF مطياف الكتلةنموذج بروكر دالتونيكستيمس توف ms
محلول حمض ثلاثي كلورو أسيتيك ، TCASigma AldrichT06996.1   ؛ N
حمض ثلاثي فلورو أسيتيك (TFA)سيجما ألدريتش302031مناسب ل HPLC ، & ge ؛ 99.0٪
Triversa NanomateAdvionالموديل: TR263
TrypsinProtease ، MS GradeThermo Fisher Scientific90057
أنبوب دوارThermo Fisher Scientific88881001
VortexMixer Thermo Fisher Scientific88880017
Water مع 0.1٪ حمض الفورميك (v / v) ، LC / MS GradeThermo Fisher ScientificLS118Optima LC / MS الصف ، Thermo Scientific   ؛
الدقيقة & الدقيقة

المراجع

  1. Zhao, Z., Shilatifard, A. Epigenetic modifications of histones in cancer. Genome Biology. 20, 245(2019).
  2. Luger, K., Mader, A. W., Richmond, R. K., Sargen, D. F., Richmond, T. J. Crystal structure of the nucleosome core particle at 2.8 Å resolution. Nature. 389 (6648), 25....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

استكشف المزيد من المقالات

تعديلات ما بعد الترجمةفصل متصاوغات الببتيدالتأين بالرذاذ الكهربائي النانويبرنامج Protein Prospectorالتفكك المستحث بالتصادمتحليل التباين فوق الجيني