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Methodenartikel

Messung von diurnalen Rhythmen in autophagischen und proteasomalen Flux

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DOI:

10.3791/60133

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17. September 2019

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In diesem Artikel

Zusammenfassung

Wir beschreiben unser Protokoll zur Messung biologischer Rhythmen im Proteinkatabolismus über Autophagie und das Proteasom in der Mausleber.

Zusammenfassung

Zellen verwenden mehrere Methoden zum Recycling unerwünschter Proteine und anderer Materialien, einschließlich lysosomaler und nicht-lysosomaler Wege. Der Hauptlysosome-abhängige Weg wird Autophagie genannt, während die primäre nicht-lysosomale Methode für Proteinkatabolismus das Ubiquitin-Proteam-System ist. Jüngste Studien an Modellorganismen deuten darauf hin, dass die Aktivität sowohl der Autophagie als auch des Ubiquitin-Proteasom-Systems nicht täglich konstant ist, sondern je nach täglichem (zirkadianem) Rhythmus variiert. Die Fähigkeit, biologische Rhythmen im Proteinumsatz zu messen, ist wichtig, um zu verstehen, wie die zelluläre Qualitätskontrolle erreicht wird, und um die Dynamik bestimmter Proteine von Interesse zu verstehen. Hier präsentieren wir ein standardisiertes Protokoll zur Quantifizierung des autophagischen und proteasomalen Flusses in vivo, das die zirkadiane Komponente des Proteinumsatzes erfasst. Unser Protokoll enthält Details zur Maushandhabung, Gewebeverarbeitung, Fraktionierung und autophagischen Flussquantifizierung mit Mausleber als Ausgangsmaterial.

Einleitung

Zirkadische Rhythmen beziehen sich auf tägliche, vorhersehbare Variationen der biologischen Funktion, die in der ganzen Natur sichtbar sind. Sie existieren auf jeder biologischen Skala, von makroskopischen Verhaltensweisen wie Schlaf-Wach-Zyklen bis hin zu molekularen Phänomenen wie der rhythmischen Fülle von Biomolekülen. In den letzten Jahren hat sich die Erforschung zirkadianer Rhythmen durch die Entdeckung von "Uhrengenen" verändert, die für die zirkadiane Rhythmuserzeugung entscheidend sind. Studien an Clock-Gen-Knockout-Mäusen haben eine zentrale Rolle für zirkadiane Rhythmen bei der zeitlichen Organisation von kernzellulären Prozessen wie Stoffwechsel

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Protokoll

Das hier beschriebene Protokoll wurde von der Washington University in St. Louis Animal Care and Use Committee (IACUC) genehmigt.

1. Mausgehäuse und experimentelles Design

  1. Um tägliche Rhythmen im Proteinumsatz zu erkennen, hause Mäuse (männlich oder weiblich C57BL/6J, 4 x 8 Wochen alt, 20-25 g) unter Standard 12 h Licht/Dunkel-Zyklen mit Lebensmitteln ad libitumzur Verfügung gestellt. Um Stress zu vermeiden, können Sie Mäuse mindestens eine Woche lang in der Anlage vor der Anwendung anklimatisieren und einzelne Unterkünfte vermeiden. Um zu beweisen, dass Rhythmen im Proteinkatabolismus wirklich zirkadianer sind (d.h. ange....

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Ergebnisse

Repräsentative Daten sind in Abbildung 2A,Bdargestellt, und die Quantifizierung dieser Daten ist in Abbildung 2C,D enthalten (siehe auch Zusatzdatei "Beispieldaten"). Der Einfachheit halber haben wir die Ladesteuerungen in Abbildung 2 nicht dargestellt, aber diese sollten parallel erhalten werden. Typischerweise werden zu diesem Zweck westliche Flecken gegen das -Actin verwendet, ab.......

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Diskussion

Unser Protokoll beschreibt ein technisch unkompliziertes Mittel zur Messung biologischer Rhythmen im Proteinumsatz von Mäusen mit allgemein verfügbaren molekularbiologischen Geräten. Aufgrund der Länge der Zeitreihenexperimente und der Anzahl der beteiligten biologischen Proben ist es wichtig, während des gesamten Experiments konsistent zu sein, wie die Mäuse injiziert werden, den Zeitpunkt der Gewebeaufnahme und die biochemische Verarbeitung von Proben. Die Injektions-, Euthanasie- und Zervixdislokationsschritte können .......

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Offenlegungen

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Danksagungen

Diese Arbeit wurde durch RO1HL135846 und ein Stipendium des Children es Development Institute (PD-II-2016-529) finanziert.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
4x SDS PAGE ProbenpufferInvitrogenCat# NP0008
BortezomibEMD MilliporeCat# 5.04314.0001; CAS: 179324-69-7
Image StudioLICORN/A
Immobilon-FL PVDF-Membran 0,45 MikronMerck Millipore LtdCat# IPFL00010
K48-Kopplung spezifisches Polyubiquitin (D9D5) Kaninchen mAbZellsignaltechnologieCat#8081S; RRID:AB_10859893
LC3aBoston BiochemCat# UL-430
LC3b AntikörperNovusCat#NB100-2220; RRID:AB_10003146
LC3bAntikörper-ZellsignaltechnologieKat#2775; RRID:AB_915950
LeupeptinSigmaKat# L2884; CAS: 103476-89-7
NuPAGE 4-12% Bis-Tris Midi Protein GelsThermo Fisher ScientificCat# WG1403BOX
NuPAGE LDS Probenpuffer (4x)Thermo Fisher ScientificCat# NP0007
P62-hisNovusCat# NBP1-44490
Precision Plus Protein All Blue Prestained Protein StandardsBio-RadCat# 1610373
Kaninchen Anti-P62/SQSTM1Millipore-SigmaKat#P0067; RRID:AB_1841064
rhPoly-Ub WT (2-7) (K48)Boston BiochemCat# UC-230
SDS-PAGE Midi-Size GelsInvitrogenCat# WG1403
SIGMAFAST Proteasehemmer TablettenMillipore-SigmaCat# S8830

Referenzen

  1. Green, C. B., Takahashi, J. S., Bass, J. The meter of metabolism. Cell. 134 (5), 728-742 (2008).
  2. Ma, B. Y., et al. LPS suppresses expression of asialoglycoprotein-binding protein through TLR4 in thioglycolate-elicited peritoneal macrophages. Glycocon....

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Nachdrucke und Genehmigungen

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