1. Zellkultur und HIV-1-Infektion
HINWEIS: Bevor Experimente starten, wird empfohlen , 12 der Zellen Lebensfähigkeit durch Trypan - Blau - Färbung 11 und deren Proliferation durch einen MTT - Test zu überprüfen. Es ist auch wichtig neu vorbereitet SILAC Medium zu verwenden. Verschiedene Zelllinien können verwendet werden, solange sie in einem aktiv proliferative Phase, und sind anfällig gegenüber HIV-1-Infektion, oder die Testbedingung der Wahl. In diesem Protokoll verwenden H9-Zelllinie als Beispiel.
- Seed 2 x 10 & sup6 ; H9 - Zellen in jeder Zellkulturflasche. Wachsen eine Gruppe in 10 ml RPMI 1640 - markiertem Medium , enthaltend 10% dialysiertes fötales Rinderserum (FBS), 100 mg / L 13 C 6 L-lysin und 100 mg / L 13 C 6 15 N 4 L-Arginin. Wachsen die andere Gruppe in 10 ml unmarkierten RPMI 1640-Medium, das mit 10% dialysiertem FBS, 100 mg / l L-Lysin und 100 mg / l L-Arginin.
- Wachsen die Zellen für sechs Verdopplungen an welchem Punkt der Proteine der Zellen in dem markierten Medium praktisch vollständig markiert (> 99%) mit schweren Aminosäuren. Fügen Sie frische Medien oder Medien regelmäßig zu ändern (alle 1-3 Tage, je nach der Art der Zelle. Für H9 Zelle ändern Medium alle 3 Tage). Am Ende der Markierung erhöhen Kulturvolumen (zB ~ 30 ml) das Wachstum von Zellen unterzubringen.
HINWEIS: Bestimmen genaue Zellenzeit am Beginn des Experiments über den Trypan-Blau-Färbung und Zellzählung zu verdoppeln. - Infect die markierten Zellen mit HIV-1 NL4-3 mit Standard - HIV-1 - Infektion Protokoll 13 für 48 Stunden. Inkubieren der Zellen mit geeigneten Mengen an Virus mit einer Multiplizität der Infektion (MOI) etwa 0,3. Überprüfen, HIV-1-Infektion durch p24 Quantifizierung der Kulturüberstände unter Verwendung eines HIV-1 p24-Antigen-ELISA-Kit. Führen Sie eine Immunfluoreszenztest 14 erfolgreiche Infektion von Zellen zu bestätigen. Keep wächst die unmarkierten Zellen in unmarkierten Medium ohne HIV-1-Infektion.
- Ernte der Überstände beider Gruppen am Ende der Infektion (Schritt 2.1).
2. exosome Isolation
Hinweis: Durch eine Reihe von Schritten Ultrazentrifugation, exosomalen Fraktionen aus Kulturüberstände werden 15 angereichert. Führen alle folgenden Schritte wurden bei 4 ° C mit einer Ultrazentrifuge Rotor, der eine Geschwindigkeit von mindestens 100.000 x g erreichen kann.
- Sammle den Überständen der Kulturen in 50 ml konischen Röhrchen, die Vermeidung Zellen. Zentrifugieren für 10 min bei 300 xg, um die verbleibenden Zellen zu entfernen.
- Sammeln Sie die Überstände in neue 50 ml konische Röhrchen und zentrifugieren 10 min bei 2000 × g tote Zellen zu entfernen. Übertragungsüberstände auf kommerzielle Rotor-kompatiblen Röhren führt, die fähig sind Ultrazentrifugation zu widerstehen.
- Achten Sie darauf, die Ultrazentrifugenröhrchen zu balancieren. Zentrifugieren der Röhrchen für 30 min bei 10.000 × g zu entfernenZelltrümmer.
- Sammeln Sie die Überstände in Ultraröhrchen und Zentrifuge für 70 min bei 100.000 x g. Die Überstände verwerfen.
- Resuspendieren der exosome reichen Pellets in 5 ml frischem PBS. Übertragen Sie die Lösungen an die frische Ultrazentrifuge Rohre und Zentrifuge wieder für 70 min bei 100.000 x g.
- Verwerfen Stände. Zum Speichern der Exosomen langfristig Resuspendieren der Pellets in 50 ul PBS und bei -80 ° C. Alternativ gehen Sie direkt zur Proteinextraktion, wie unten gezeigt.
3. Proteinextraktion und Vorbereitung
- Löse isoliert exosomalen Pellets in 100-200 ul RIPA-Lyse und Extraktionspuffer mit zusätzlichen Protease-Inhibitor-Cocktails. Der Puffer besteht aus 25 mM Tris-Hydrochlorid, 150 mM Natriumchlorid, 1% NP-40, 1% Natriumdesoxycholat und 0,1% SDS (Natriumdodecylsulfat) bei pH 7,6. Die Protease-Inhibitor-Cocktails sollte eine Vielzahl von Protease-Inhibitoren enthalten, wie Aprotinin, Bestatin, leupeptin, Pepstatin A und EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure), das kann eine vollständige Palette von Proteasen hemmen.
- Zentrifugieren Sie die gelösten Lösungen für 10 Minuten bei 13.000 × g (4 ° C), und übertragen Sie die gelöscht Stände auf neue 1,5 ml Mikrozentrifugenröhrchen.
- Quantifizieren Proteinkonzentration jeder Probe von Exosomen mit Bicinchoninsäure (BCA) oder Bradford - Test 16.
- Mischen Sie eine gleiche Menge an Proteinen (2 ug) von markierten und unmarkierten Proben und führen Sie die gleiche Mischung auf einem 4-20% SDS-PAGE-Gel bei 120 mA / 200 V für 30 min.
- Stain Gel mit Coomassie - Blau , gefolgt von 17 Entfärben.
- Mit einer Rasierklinge, schneiden Sie die Probenspur aus dem Gel. Dann schneiden Sie das Gel Spur in 10-15 gleich große Stücke. Legen Sie jedes Stück in ein frisches 1,5 ml Mikrozentrifugenröhrchen für insgesamt 10-15 Rohre.
- Tauchen Sie Würfel in 25 mM NH 4 HCO 3 in 50% Acetonitril, Wirbel, und -Überstände verwerfen. Zweimal wiederholen. TrockenWürfel in einem Vakuum - Konzentrator 18, 19.
- Rehydrate Würfel mit 10 mM Dithiothreitol (DTT), Wirbel und Zentrifuge kurz. Inkubieren bei 56 ° C für 1 Stunde. Überstand verwerfen.
- Tauchen Gelwürfel in 55 mM Iodacetamid, Wirbel, und Spin. Inkubieren bei Raumtemperatur im Dunkeln für 45 min. Überstand verwerfen.
- Tauchen Sie Würfel in 25 mM NH 4 HCO 3, Wirbel, Spin und Überstand verwerfen.
- Tauchen Sie Würfel in 25 mM NH 4 HCO 3 in 50% Acetonitril, Wirbel, und Spin. Wiederholen 3.9 und 3.10.
- Trocknen Sie die Würfel in einem Vakuum-Konzentrator. In 25 ul Sequenziergrad modifizierte Trypsin in 25 mM NH 4 HCO 3, Inkubation bei 4 ° C für 30 min, und entsorgen Sie die überschüssige Lösung. Tauchen Sie Würfel in 25 mM NH 4 HCO 3 ohne Trypsin und Inkubation über Nacht bei 37 ° C.
- Spin Kurz Würfel nach unten und übertragen die resultierenden Peptid Extract in ein neues Röhrchen. In 30 ul 5% Ameisensäure in 50% Acetonitril zu den Kuben, Wirbel für 30 Minuten, und Spin. Kombinieren Sie den Überstand mit dem Extrakt. Trocknen Sie die Peptidextrakte mit einem Vakuumkonzentrator auf weniger als 5 & mgr; l.
- Senden Proben Massenspektrometrie Core Facility für die LC-MS / MS-Analyse. Die MS-Analysedaten, die von Open Source Software erzeugt werden kann, enthält typischerweise eine Zugangsnummer für jedes identifizierte Protein, gekennzeichnet / nicht-markiertem Verhältnisse und die Anzahl der einzelnen Peptide identifiziert.
4. Western Blotting Verification
HINWEIS: Western-Blot wird empfohlen Massenspektrometrie Ergebnisse zu überprüfen.
- Folgen Standard-Western-Blotting Protokollen und sicherzustellen, dass gleiche Mengen an Protein aus jeder Gruppe geladen werden. Verwenden Antikörper gegen Proteine von Interesse (zB Annexin A5, Laktat - Dehydrogenase - B - Kette) identifiziert durch MS. Western-Blot-Detektion, zusammen mit Densitometrie analysis, kann bestätigen, dass MS Protein Identifizierung und Quantifizierung korrekt sind.
5. Proteomik Datenanalyse
HINWEIS: Die Bewertung der Datenqualität, Datenvorbehandlung, Berechnung und Bestimmung der signifikanten Proteinkandidaten werden separat erfolgen für jede MS replizieren. Sobald obigen Analysen abgeschlossen sind, werden die analysierten Daten von Replikaten verglichen und 6 kombiniert, 20, 21.
- Bewerten Sie die Qualität der MS-Daten.
- Zunächst log2 die SILAC-MS in einem Tabellenkalkulationsprogramm markierten / nicht markierten Verhältnisse von quantifizierten Proteine verwandeln.
- In der wissenschaftlichen Grafiken und statistische Software, Gruppe die Verhältnisse in 40-100 Verhältnis Bins und zeichnen Sie die Anzahl der Verhältnisse pro Fach ein Histogramm zu erzeugen. Eine normale Verteilung von Histogramm zeigt eine gute Qualität der MS - Daten 6. Führen Sie diesen Schritt für alle MS repliziert.
- Um das Vertrauen und die Genauigkeit der MS Peptidverhältnisse erhöhen, sollten Proteine zu entfernen, die weniger als zwei quantifizierten Peptide haben.
- Um zu bestimmen , deutlich nach oben und nach unten reguliert Protein Kandidaten, verwenden Sie die folgenden Schritte zur Berechnung Bedeutung 22 Schwellen.
- In der wissenschaftlichen Grafiken und statistische Software erzeugen, die den Frequenzverteilungsdaten eine nichtlineare Regression oder Kurvenanpassung. Dieser Schritt ergibt Werte, die verwendet werden können, die Cutoff-Werte zu berechnen. Berechnen Sie die Cut-off-Werte als Median ± 1,96 σ für 95% Vertrauensgrenzen oder 2,56 σ für 99% Vertrauensgrenzen.
HINWEIS: Nähere Einzelheiten des Cutoffs Berechnung kann bei Emmott et al. 22. - Wählen Sie die Proteinkandidaten, deren Verhältnisse sind entweder größer als 1,96 (oder 2,56) Standardabweichungen über dem Mittelwert (signifikant überexprimiert) oder niedriger als 1,96 (oder 2,56) Standardabweichungen unter dem Mittelwert (deutlich unter ausgedrückt).
- Vergleichen die Replikate der oben identifizierten signifikanten Kandidaten Konsistenz zu erreichen. Stellen Sie sicher, dass sie die folgenden Kriterien erfüllen diese letzte Auswahlschritt weitergeben müssen: Kandidaten müssen konsequent in allen Replikaten identifiziert werden; und Replikate eines Kandidaten müssen in der Richtung der Regulierung im Einklang stehen (vorzugsweise mindestens 2 von 3 Wiederholungen eines Kandidaten sollte entweder hochreguliert oder herunterreguliert).
- Finalisieren Daten für die Kandidaten, die die oben genannten Kriterien durch ihre Replikate "Zusammenführen von Daten erfüllen.
6. Bioinformatics Verifikation und Charakterisierung
HINWEIS: Die bestehenden genomischen und bioinformatischen Informationen bietet eine Fülle von Informationen für fast jedes Protein. Data Mining und bioinformatische Analyse dieser Informationen können gewinnen viel Einblick in das Eigentum und die Funktionen der bedeutenden Kandidaten helfen. Diese process ist in der Regel notwendig, die richtige nachgeschalteten Nasslaborexperimenten zu entwerfen.
- Mit ihren GenBank Zugangsnummern oder UniProt IDs, die Kandidaten gegen aktuelle exosome Datenbanken zu suchen (Exocarta 23, Evpedia 24) , um zu überprüfen , dass die Kandidatenproteine zuvor in exosome gefunden wurden. Dieser Schritt fügt eine Schicht von Vertrauen, dass die Kandidaten sind in der Tat in Exosomen.
- Zugang http://www.exocarta.org/, klicken Sie auf "Abfrage" und geben Sie entweder das Gen oder Protein Name / Zugangsnummer. Eine Zusammenfassung Seite wird angezeigt und die Beweise in exosome wird gezeigt, zur Verfügung gestellt werden, wenn es irgendein.
- Suche die Kandidaten gegen die HIV-1 und dem Human Protein - Interaktion Datenbank 25. Alternativ können Sie die spezifischen Datenbanken, die Informationen über die Interaktion der Kandidatenproteine und die Testbedingungen zur Verfügung stellen kann.
- Zugriff auf die Datenbank bei www.ncbi.nlm.nih.gov/RefSeq/HIVWechselwirkungen. Auf dem Eintrag 'Protein Domain-Namen ", geben Sie die Namen der Kandidaten oder Zugangsnummern, und klicken Sie auf Suche. Die Suchergebnisse können Einblick in die Wechselwirkungen zwischen HIV-1 zur Verfügung stellen und die Protein-Kandidaten, und welche der Kandidaten vorschlagen könnte wirklich HIV-1 in Verbindung gebracht werden.
- Import GenBank Zugangsnummern oder UniProt IDs der Kandidaten in GO - Analyse - Software (wie FunRich, Functional Enrichment - Analyse - Tool 26) und die Software ausführen.
- Laden Sie die Software auf http://www.funrich.org/. Nach der Installation öffnen Sie die Software unter Anreicherung Analyse, klicken Sie auf "Add Data Set", und die Liste der Protein / Gene hochladen. Als nächstes wählen Sie den Diagrammtyp die GO-Analyse zu visualisieren.
HINWEIS: GO Analyseergebnisse werden in Form von Tortendiagrammen visualisiert werden. Dieser Schritt hilft uns, mit den Kandidaten in den Bereichen biologische Verfahren (BP), Cellular Komponente (C assoziiert globalen Einblick zu gewinnenC) und Molecular Funktion (MF).
- Zugang DAVID bei http://david.ncifcrf.gov/ 27, klicken Sie auf das "Functional Annotation Tool" auf ihrer Website. Geben Sie die Kandidatenliste, wählen Sie die "Identifier" des Gens wie die "UniProt ID", wählen Sie "Gene List" und suchen. Die angereicherten GO Begriffe, p-Werte und weitere Parameter können durch Klicken auf die "Annotation Zusammenfassung Ergebnisse" unter der "Gene_Ontology" Kategorie zu finden.
- Um mögliche Wechselwirkungen der Kandidaten mit anderen Proteinen zu untersuchen, verwenden offen zugängliche STRING - Datenbank 28 potentielle Protein-Protein - Wechselwirkungen und mögliche biochemische Wege aufzuklären.
HINWEIS: GO Analysis and Functional Annotation (Abschnitt 6,3-6,4) können hier auch die neuesten STRING-Software durchgeführt werden. - Zugriff auf die Datenbank bei http://string-db.org/. Geben Sie die Protein-ID oder eine Sequenz in die vorgesehenen search Feld und wählen Sie die richtigen Spezies für die Analyse. Klicken Sie auf "Suchen". Die Ergebnisse werden Informationen zu den beiden direkten (physischen) geben und indirekte (funktionelle) Verbände. Die Top-Ten bekannte Spiele für die exosomalen Kandidat wird angezeigt und sollte für eine signifikante Kandidatenauswahl berücksichtigt werden.
ANMERKUNG: Eine große Menge an Informationen mit den Kandidaten im Zusammenhang analysiert werden können, die Schritte oben. Die wichtigsten Kandidaten zur weiteren nachgelagerten molekularen und biochemischen Analyse ausgewählt werden.