Name: Metabolische Markierung und Membran Fraktionierung für Vergleichende Proteomanalyse von Arabidopsis thaliana Fahrwerk Zellkulturen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-09-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 44 s
Description: Erfahren Sie die metabolische Markierung und Membranfraktionierung für vergleichende Proteomanalysen von Arabidopsis thaliana-Zellkulturen. Diese Methode ermöglicht die quantitative Untersuchung von Signalprozessen in Pflanzenzellen.

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Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessen konkurrieren. Der Autor, Witold Szymanski ist ein Mitarbeiter des Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie. Der Autor, ist Waltraud Schulze Mitarbeiter an der Universität Hohenheim, Deutschland.

Die in diesem Papier Protokoll enthält viele Schritte und alle von ihnen entscheidend für reine und Vertreter Fraktionierung der Plasmamembran Anlage in Waschmittel beständig Membranen und Reinigungsmittel lösliche Fraktionen zu erhalten sind. Daher ist es wichtig, jeden Schritt zu folgen, wie angewiesen. Behandlung der Plasmamembranfraktion mit nicht-ionischen Detergens (Schritt 3.2) den stärksten Einfluss auf die Qualität der Membran Mikrodomänen Fraktionierung. Um reproduzierbare Ergebnis...

Im Jahr 1972, Jonathan Singer und Garth Nicolson schlug die Flüssig-Mosaik-Modell ein Strukturmodell von Zellmembranen, anstelle der Protein-Lipid-Protein-Sandwich-Modell, das in der Regel in den frühen 1960er Jahren angenommen wurde. Singer und Nicolson postuliert, dass die biologische Membran kann als eine zweidimensionale Flüssigkeit in dem alle Lipid-und Protein-Moleküle frei und leicht diffundieren 5 betrachtet werden. Seit dieser Zeit Strukturmodell der Plasmamembran und der Kenntnis der Membranzusammensetzung wurde noch komplexer. Insbesondere in der Plasmamembran-Strukturen, wie Protein-und Lipidkomplexe / Sterol basierend strukturell ungeordnete Mikrodomänen beobachtet werden. In künstlichen Modellmembranen 6,7 kann Sterole und Sphingolipide seitlich von anderen Lipidarten zu trennen, um Bereiche mit veränderten physikalischen Eigenschaften bilden. Diese Trennung innerhalb der Zellmembran wird hauptsächlich durch die Eigen Zuordnen Eigenschaften zwischen Sterole und einen hoch verursachtturated Kohlenwasserstoffketten phopsho-und Sphingolipide 8. Insbesondere die starren Sterin Ringe begünstigen Wechselwirkungen mit steifer und gerader gesättigten Lipidspezies und diese Wechselwirkungen zwingen benachbarten Kohlenwasserstoffketten in mehr verlängert Konformationen, die Erhöhung der Membrandicke und Härte. Eine der häufigsten beobachteten Merkmale Terinmembrandomänen war ihrer Unlöslichkeit bei Behandlung mit nicht-ionischen Detergenzien, wie Triton X-100 und Brij 35. Diese Fraktionen wurden vermutlich identisch mit Membran-Mikrodomänen und wurden Reinigungsmittel resistente Membranen (DRM) genannt auf der Grundlage ihrer biochemischen Herstellungsverfahren 2. Die Verwendung von nichtionischen Reinigungsmitteln während der DRM-Extraktion erhielt einige Kritik als die biochemische DRM Zubereitung kann nicht direkt an spezifische Membranraum innerhalb der lebenden Zelle 9 entsprechen. Insbesondere scheint das Detergens zu Protein-Verhältnis von entscheidender Bedeutung in solchen Zubereitungen eins verschiedene Reinigungsmittel, sowie verschiedene Reinigungs Mengen können unterschiedliche Zusammensetzung der Reinigungsmittel beständig Membranfraktion 10 ergeben. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass bestimmte Proteinspezies spezifisch zu assoziieren mit diesen zellulären sterolreichen Membrandomänen, und daß diese Proteine ​​auch in der biochemischen Präparaten von Detergenz-resistenten Membranfraktionen 11 angereichert. Der Kern von Proteinen, die in Pflanzen DRM-Fraktion gefunden wurden, und bei denen die Anwesenheit in DRM war Sterol abhängig waren besonders GPI-verankerte Proteine, wie Fasciclin artigen Arabinogalactan-Proteine ​​(FLA) und Mitglieder der SKU-Proteinfamilie. Auch einige Signalproteine, wie Rezeptor-like Kinasen oder Phospholipasen gefunden 11. Diese Ergebnisse sind konsistent mit vielen proteomischen Untersuchungen an Säugermembrandomänen 12,13. Auch bei Pflanzen gibt es immer mehr Hinweise auf die Rolle von Membran-Mikrodomänen in Zusammenhang mit Stress-Reaktion 14 -16. Das hier beschriebene Protokoll bietet ein robustes Verfahren zur Fraktionierung von Plasmamembran-Mikrodomänen und insbesondere ein Protein verwendet, um Reinigungsmittelkonzentration, die uns Stress induzierte Veränderungen des sterolreichen Membrankompartiment 4,11,14 darstellen kann.

<table><tbody><tr><td colspan="4">REAGENTS </td></tr><tr><td>Chemikalien wurden bei Sigma-Aldrich bestellt, sofern nicht anders</td><td></td><td></td><td></td>angegeben</tr>: <tr><td>Ammoniak (Lager 25 % Lösung)</td><td>WAKO</td><td>010-03166</td><td></td></tr><tr><td>TiO2 10 &mu; m </td><td>GL-Science</td><td>5020-75010</td><td></td></tr><tr><td>Empore Disk C18</td><td>Varian</td><td>12145004</td><td></td></tr><tr><td>Polyethylene glycol(PEG 3350)</td><td>Sigma</td><td>88276</td><td></td></tr><tr><td>Dextran T500</td><td>Roth</td><td>9219.2</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin</td><td>Promega</td><td>V5113</td><td></td></tr><tr><td>Proteaseinhibitor Cocktail (PIC)</td><td>Sigma</td><td>P9599</td><td></td></tr><tr><td>K15NO3</td><td>Cambridge Isotope Laboratories</td><td>NLM-765-PK</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">EQUIPMENT </td></tr><tr><td>Optima L-80 XP Ultrazentrifuge </td><td>Beckman</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Plate Reader</td><td>BioTek</td><td></td><td></td></tr><tr><td>EASY-nLC II Nano-Flüssigchromatograph</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>LTQ-Orbitrap Massenspektrometer</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge 5810R</td><td>Eppendorf</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge 5417R</td><td>Eppendorf</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Thermomixer</td><td>Eppendorf</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Speed Vac RVC 2-25</td><td>Christ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Shaker Unimax 2010</td><td>Heidolph</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

metabolische markierung und membran fraktionierung für vergleichende proteomanalyse von<em&gt; arabidopsis thaliana</em&gt; fahrwerk zellkulturen

Metabolic Labeling and Membrane Fractionation for Comparative Proteomic Analysis of Arabidopsis thaliana Suspension Cell Cultures

Plasmamembran-Mikrodomänen sind Funktionen, basierend auf den physikalischen Eigenschaften der Lipid-Sterol-und Umwelt und haben bestimmte Rollen in Signalprozessen. Extrahieren Sterol angereicherte Membrandomänen von Pflanzenzellen zur Proteom-Analyse ist eine schwierige Aufgabe, vor allem aufgrund von mehreren Vorbereitungsschritte und Quellen für Verunreinigungen von anderen zellulären Kompartimenten. Die Plasmamembran bildet nur etwa 5-20% aller Membranen in einer Pflanzenzelle, und daher Trennung von hoch gereinigten Plasmamembranfraktion ist eine Herausforderung. Ein häufig verwendetes Verfahren beinhaltet wässrigen Zweiphasentrennung in Polyethylenglykol und Dextran, das Plasmamembran-Vesikel mit einer Reinheit von 95% 1 ergibt. Sterol-reichen Membranmikrodomänen in der Plasmamembran unlöslich sind bei der Behandlung mit kaltem nichtionische Detergentien bei alkalischen pH-Wert. Dieser Detergenz-resistenten Membranfraktion aus dem Großplasmamembran durch Ultrazentrifugation getrennt werden, wie inucrose Steigung 2. Anschließend kann Proteine ​​aus der geringen Dichte Band des Saccharose-Gradienten von Methanol / Chloroform Fällung extrahiert werden. Extrahierte Protein wird dann Trypsin gespalten werden, entsalzt und schließlich durch LC-MS/MS analysiert. Unsere Extraktionsprotokoll für Sterol-reiche Mikrodomänen wird zur Herstellung von sauberen Detergenz-resistenten Membranfraktionen aus Arabidopsis thaliana Zellkulturen optimiert. Wir verwenden vollständige metabolische Markierung von Arabidopsis thaliana Suspensionszellkulturen, die mit K 15 NO 3 als einzige Stickstoffquelle für die quantitative Proteomik vergleichende Studien nach der biologischen Behandlung von Zins 3. Durch Mischen gleicher Verhältnisse von markierten und unmarkierten Zellkulturen für die gemeinsame Proteinextraktion der Einfluss der Herstellungsschritte auf die endgültige quantitative Ergebnis wird auf einem Minimum gehalten. Auch Materialverlust während der Extraktion werden die beiden Kontroll-und Behandlungs Proben in der gleichen Weise einen Einflussd daher das Verhältnis von Licht und heben Peptid konstant. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren entweder markiert oder unmarkiert Zellkultur erfährt eine biologische Behandlung, die andere dient als Steuer 4.

Mit der vorgestellten Protokoll mit metabolisch markierten Arabidopsis-Zellkulturen ist es möglich, die Plasmamembranen aus Pflanzengewebe (Schritt 2, Fig. 2 und 4) zu isolieren und anzureichern Waschmittel beständig Membranfraktionen innerhalb der Plasmamembran (Schritt 3, Fig. 3 und 5). Anschließend kann das Protokoll Extraktion von Proteinen aus diesen Waschmittel beständig Membranfraktionen (Schritt 4) und die Verdauung des Proteins für die vergleichende Proteomik-Analyse (...

Hier beschreiben wir ein robustes Verfahren für die Fraktionierung von pflanzlichen Plasmamembranen in Waschmittel-und Reinigungsmittel beständig löslichen Membranen auf der Basis einer Mischung von unmarkierten und in vivo vollständig 15 N markierten Arabidopsis thaliana Zellkulturen. Das Verfahren ist für die vergleichende Proteom-Studien angewendet, um Signalprozesse zu verstehen.

Metabolische Markierung und Membran Fraktionierung für Vergleichende Proteomanalyse von<em&gt; Arabidopsis thaliana</em&gt; Fahrwerk Zellkulturen

Plasma membrane microdomains are features based on the physical properties of the lipid and sterol environment and have particular roles in signaling ...

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments besteht darin, verschiedene membranäre Subkompartimente zu trennen und ihre unterschiedliche Proteinzusammensetzung zu untersuchen. Dies wird durch stabile Isotopenmarkierung von Zellen unter verschiedenen Bedingungen erreicht, um eine Unterscheidung der Behandlungen zu ermöglichen. Bei der massenspektrometrischen Analyse im zweiten Schritt werden Zellmaterialien aus den beiden Behandlungen gemischt, was eine gemeinsame Verarbeitung sicherstellt und die Variation von Probe zu Probe verringert. Anschließend werden Unterkompartimente der Plasmamembran mithilfe einer Saccharose-Dichtegradientenzentrifugation gereinigt und in sterile, reichhaltige sowie sterildeaktivierte Unterkompartimente getrennt. Die Zentrifugationsergebnisse zeigen unterschiedliche Proteinmengen in den Unterkompartimenten unter verschiedenen Behandlungsbedingungen, basierend auf Daten der quantitativen Massenspektrometrie. Der Hauptvorteil dieses Protokolls gegenüber etablierten Methoden wie der Western-Blot-Analyse liegt darin, dass wir die Verteilung von Tausenden von Proteinen auf die Unterkompartimente quantitativ erfassen und dadurch neue Kandidaten für Signalp

metabolic-labeling-membrane-fractionation-for-comparative-proteomic

Research

Forschung

JoVE Journal

Biology

Biologie

Ein Verfahren zur Isolierung von spezifischen Zelltypen aus pflanzlichem Material nachgewiesen ist. Diese Technik bedient sich transgene Marker exprimieren fluoreszierenden Proteinen in bestimmten Zelltypen, Zell-Dissoziation und Fluorescence Activated Cell Sorting. Zusätzlich wird ein Wachstum Setup hier erleichtert Behandlung von...

Fluorescence Activated Cell Sorting von Pflanzenprotoplasten

Die molekulare Basis der räumlich-spezifische Phytochrom Reaktionen wird untersucht mit Hilfe von transgenen Pflanzen, die Gewebe-und Organ-spezifische Phytochrom Mängel aufweisen. Die Isolierung von spezifischen Zellen mit induzierter Phytochrom-Chromophor Abreicherung durch Fluorescence-Activated Cell Sorting gefolgt von Microarray-Analysen wird genutzt, um Gene in räumlich-spezifische Phytochrom Reaktionen beteiligt sind.

Untersuchung Tissue-und Organ-spezifische Phytochrom Antworten mit FACS-gestützte zelltypspezifisch Expression Profiling in Arabidopsis thaliana</em

Zellspezifische Analyse<em&gt; Arabidopsis</em&gt; Blätter mit Fluorescence Activated Cell Sorting

Die beschriebenen Vergleichs, quantitative Proteomik-Ansatz zielt auf die Erlangung Einblicke in die Zusammensetzung von Multiproteinkomplexen unter verschiedenen Bedingungen und wird durch den Vergleich genetisch verschiedenen Stämmen nachgewiesen. Für die quantitative Analyse gleichen Volumina verschiedener Fraktionen aus einem Saccharose-Dichtegradienten durch Massenspektrometrie vermischt und analysiert.

Ein neuer Ansatz für die vergleichende Analyse von Multiproteinkomplexen Basierend auf<sup&gt; 15</sup&gt; N Metabolische Markierung und quantitative Massenspektrometrie

Ein Protokoll zur umfassenden Extraktion von Lipiden, Metaboliten und Proteinen aus biologischen Geweben mit einer Probe wird vorgestellt.

Eine einfache Fraktionierte Extraktionsmethode für die umfassende Analyse von Metaboliten, Lipiden und Proteinen aus einer einzigen Probe

Hier präsentieren wir ein Interaktom-Capture-Protokoll, das auf Arabidopsis thaliana Blatt-Mesophyll-Protoplasten angewendet wird. Diese Methode beruht kritisch auf in vivo UV-Vernetzung und ermöglicht die Isolierung und Identifizierung von p-mRNA-bindenden Proteinen aus einer physiologischen Umgebung.

MRNA Interactome Capture aus Pflanzenprotoplasten

Protein-Protein und Protein-Metabolit Interaktionen sind entscheidend für alle Zellfunktionen. Hier beschreiben wir ein Protokoll, das parallele Analyse dieser Interaktionen mit einem Protein der Wahl ermöglicht. Unser Protokoll wurde optimiert für die Anlage Zellkulturen und verbindet Affinitätsreinigung mit Massenspektrometrie-basierte Protein und Metabolit Erkennung.

2 in 1: Affinitätsreinigung für die parallele Analyse von Protein-Protein und Protein-Metabolit komplexe in einem Schritt

Hier beschreiben wir eine Methode, um intakte Chloroplasten aus Arabidopsis Blättern und ihre drei Sub-Hauptfächer (Umschlag, Stroma und Thylakoids), reinigen mit einer Kombination von differenziellen Centrifugations, kontinuierliche Percoll Gradienten und diskontinuierliche Saccharose Steigungen. Die Methode ist wertvoll für Subplastidial und subzelluläre Lokalisierung der Proteine durch Immunoblotting und Proteomik.

Vorbereitung der Chloroplasten Sub Fächer von Arabidopsis für die Analyse von Protein-Lokalisierung durch Immunoblotting oder Proteomics

Die systemweite Analyse mehrerer Biomoleküle ist entscheidend, um funktionelle und mechanistische Einblicke in biologische Prozesse zu gewinnen. Dabei wird ein umfangreiches Protokoll zur Hochdurchsatzextraktion von Lipiden, Metaboliten, Proteinen und Stärke aus einer einzigen Probe beschrieben, die aus synchronisierter Chlamydomonas-Kultur geerntet wird.

Eine Multi-Omics Extraktionsmethode für die In-Depth-Analyse synchronisierter Kulturen der Grünen Alga Chlamydomonas reinhardtii

Die Machbarkeit und Effektivität von Hochdurchsatz-scRNA-seq-Methoden läutet eine Einzelzell-Ära in der Pflanzenforschung ein. Hier wird ein robustes und vollständiges Verfahren zur Isolierung spezifischer Arabidopsis thaliana-Wurzelzelltypen und zum anschließenden Aufbau und zur Analyse von Transkriptombibliotheken vorgestellt.

Isolierung und Transkriptomanalyse pflanzlicher Zelltypen

Erfahren Sie die metabolische Markierung und Membranfraktionierung für vergleichende Proteomanalysen von Arabidopsis thaliana-Zellkulturen. Diese Methode ermöglicht die quantitative Untersuchung von Signalprozessen in Pflanzenzellen.

Metabolische Markierung und Membran Fraktionierung für Vergleichende Proteomanalyse von Arabidopsis thaliana Fahrwerk Zellkulturen (Video) | JoVE Journal

Metabolische Markierung und Membran Fraktionierung für Vergleichende Proteomanalyse von

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