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IFs sind eine Familie von Proteinen, die beim Menschen von 73 Genen kodiert und in sechs Haupttypen kategorisiert sind: Die Typen I-IV sind zytoplasmatisch ( zB Epithel- und Haarkeratine (K), Myozyten desmin, Neurofilamente, gliales fibrilläres saures Protein (GFAP), und andere); Typ V sind die nuklearen Lamine; Und Typ VI sind IFs in der Augenlinse 1 . In Bezug auf ihre molekulare organisation haben IF-Proteine drei gemeinsame Domänen: eine hochkonservierte Coiled-Coil-"Stab" -Domäne und globuläre "Head" und "tail" Domains. Wenn Protein-Tetramere zusammengesetzt werden, um kurze Filamentvorläufer zu bilden, die letztlich in reife Filamente eingebaut werden, die dynamische zytoskeletale und nukleoskeletale Strukturen, die an mechanischem Schutz 2 , Stress-Sensing 3 , 4 , Regulierung der Transkription 5 und Wachstum und anderen kritischen zellulären Funktionen beteiligt sind,"> 1 , 6 , 7 .
Die funktionelle Bedeutung des IF-Systems wird durch die Existenz vieler menschlicher Erkrankungen hervorgerufen, die durch Missense-Mutationen in IF-Genen verursacht werden, einschließlich Neuropathien, Myopathien, Hautzerstörungsstörungen, metabolische Dysfunktionen und vorzeitige Alterungssyndrome 8 . Einige IF-Gen-Mutationen verursachen nicht, sondern prädisponieren ihre Träger zur Krankheitsprogression, wie die einfachen epithelialen Keratine in der Lebererkrankung 9 . Letzteres ist auf die kritischen Stress-Schutzfunktionen von IFs in Epithelien zurückzuführen. IFs gehören im Allgemeinen zu den am häufigsten vorkommenden zellulären Proteinen unter basalen Bedingungen, sind aber bei verschiedenen Belastungsarten weiter stark induziert 10 . Zum Beispiel haben neuere Studien, die proteomweite Veränderungen im Nematoden C. elegans untersuchten, gezeigt, dass mehrere IFs hoch hochreguliert und anfällig für Aggregat sindWährend der organisatorischen Alterung 11 , 12 . Da die Aufrechterhaltung einer geeigneten IF-Struktur für die zelluläre Resistenz gegenüber verschiedenen Formen von Stress 10 wesentlich ist, kann die IF-Aggregation auch bei der Alterung zum funktionellen Rückgang beitragen. Allerdings fehlt es an organismalen Studien, die mehrere Säugetier-IF-Proteine über verschiedene Gewebe untersuchen, die sich einer Belastung unterziehen.
IFs sind hochdynamische Strukturen, die sich an zellulare Anforderungen anpassen. Keratine werden beispielsweise einem biosyntheseunabhängigen Zyklus zwischen löslichem (nicht filamentösem) und unlöslichem (filamentösen) Protein-Pool 13 unterzogen. Unter normalen physiologischen Bedingungen kann etwa 5% der gesamte K8 / K18-Pool in reinigungsmittelfreiem Puffer extrahiert werden, im Vergleich zu etwa 20%, der im nichtionischen Detergens Nonidet P-40 solubilisiert werden kann, das biochemisch mit Triton- X100 14 , 15 Während der Mitose gibt es eine bemerkenswerte Erhöhung der Löslichkeit von einfachem Epithel K8 und K18 14 , was bei epidermalen Keratinen weniger offensichtlich ist, aber deutlicher in Vimentin und anderen Typ III IF-Proteinen 15 , 16 ist . Die Löslichkeitseigenschaften von IF-Proteinen werden durch Phosphorylierung, eine Schlüssel-posttranslationale Modifikation (PTM) für die Fadenumlagerung und Löslichkeit 17 , 18 , 19 , 20 , geregelt. Die meisten IFs unterliegen einer umfangreichen Regulierung durch eine Reihe von PTMs an konservierten Standorten, was zu funktionalen Veränderungen führt.
Der Zweck dieser Methode ist es, Ermittler einzuführen, die neu im IF-Feld sind, um biochemische Extraktion und analytische Methoden für die Untersuchung von IF-Proteinen über mehrere Maus-Gewebe. SpezifischWir konzentrieren uns auf die Isolierung von IF-Proteinen unter Verwendung einer Hochsalz-Extraktionsmethode und Bewertung von Veränderungen in PTMs durch Massenspektrometrie und durch PTM-Targeting-Antikörper. Diese Methoden bauen auf den zuvor veröffentlichten Prozeduren 21 auf , umfassen jedoch Modifikationen zum Extrahieren verschiedener IF-Protein-Typen, um einen gemeinsamen Mechanismus für die Regulierung über die IF-Familie aufzudecken. Beispielsweise reguliert die K8-Acetylierung an einem spezifischen Lysinrest die Filamentorganisation, während die Hyperacetylierung die K8-Unlöslichkeit und die Aggregatbildung 22 fördert. Jüngste globale Proteom-Profiling-Studien haben zusätzlich gezeigt, dass die meisten gewebespezifischen IF-Proteine auch Ziele für die Acetylierung sind und dass die meisten IF-Acetylierungsstellen auf die hoch konservierte Stab-Domäne beschränkt sind. Dies unterstreicht die Notwendigkeit von Methoden, die für die globale Profilierung des IF-Systems geeignet sind. Wir führen auch eine schnelle Methode zur Isolierung von IF-Proteinen aus mehreren Geweben mit automatisierter Homogenisierung in opti einGemischte lysing matrix Die resultierenden Präparate eignen sich für die nachgeschaltete PTM-Analyse über Massenspektrometrie und andere Methoden.