14. März 2014
Viele mRNAs mitochondriale Proteine kodieren, sind mit der äußeren Mitochondrien-Membran verbunden. Wir beschreiben eine subzellulärer Fraktionierung Verfahren auf Isolierung von Hefe-Mitochondrien mit den zugehörigen mRNAs und Ribosomen ab. Dieses Protokoll kann auf Zellen unter verschiedenen Bedingungen gezüchtet, um die Mechanismen der mRNA-Lokalisierung und Übersetzung lokalisiert in der Nähe der Mitochondrien zeigen angewendet werden.
Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, Mitochondrien zu isolieren, die mit der Translation von mRNAs assoziiert sind. Dies wird erreicht, indem zunächst Hefezellen geerntet werden, die unter Mitochondrien-Anreicherungsbedingungen gezüchtet wurden. Der zweite Schritt besteht darin, die Zellen in Gegenwart von Cycloheide sanft zu läusieren.
Anschließend werden die Mitochondrien durch Differenzialzentrifugation von den löslichen Bestandteilen getrennt. Der letzte Schritt ist die Extraktion von RNA aus Mitochondrien und Kontrollproben. Letztendlich wird die nördliche Analyse verwendet, um die Reinheit und Qualität der mitochondrienassoziierten RNA zu zeigen.
Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass viele Arten von RNA in einem einzigen Präparat isoliert werden können. Daher kann eine vergleichende Analyse vorgenommen werden. Diese Methode kann helfen, Schlüsselfragen in der Zellbiologie zu beantworten, wie z. B. intrazelluläres Targeting und organale Funktion.
Bei diesem Verfahren werden die Mitochondrien von 100 auf 150 gereinigt. Milliliter Hefezellen, die bei 30 Grad Celsius auf einem nicht fermentierbaren Wachstum zu einem OD 600 von eins bis 1,5 gezüchtet wurden. Mittel. Zentrifugieren Sie die Zellen bei 3000-facher Schwerkraft für fünf Minuten bei Raumtemperatur, entsorgen Sie den Überstand und waschen Sie das Pellet erneut mit einer Zentrifuge aus doppelt destilliertem Wasser.
Nach dem Entsorgen des Überstands wird das Zellpellet gewogen. Typischerweise werden etwa 0,6 Gramm aus 100 Millilitern Zellen gewonnen. Reanimation: Suspendieren Sie das Pellet in einem Milliliter DTT-Puffer pro 0,5 Gramm Zellen.
Es ist wichtig, die Zellen mit einem Reduktionsmittel zu behandeln, um die Dissulfidbindungen in der Zellwand aufzubrechen und so die Hydrolyse zu verbessern. Inkubieren Sie die Zellen 10 Minuten lang bei 30 Grad Celsius unter leichtem Schütteln. Anschließend zentrifugieren Sie die Zellen bei 3000-facher Schwerkraft für fünf Minuten bei Raumtemperatur. Entsorgen Sie den Überstand und suspendieren Sie das Pellet wieder.
In einem Milliliter Röntgenpuffer pro 0,15 Gramm wirbeln die Zellen nicht. Messen Sie den OD 600 eines 10-Mikroliter-Aliquots der Zellen in 990 Mikrolitern Wasser und notieren Sie diesen Wert. Geben Sie den Zellen frisch zubereitete Röntgenliase hinzu, um Glukosepolymere an den Beta-Eins-Drei-Glucan-Bindungen zu hydrolysieren und Spheroplast zu erzeugen.
Von hier an sollte Sphero plast in einer isotonischen Lösung aufbewahrt werden, um eine Lyse zu vermeiden, die Zellen 15 Minuten lang bei 30 Grad Celsius unter leichtem Schütteln inkubieren. Um die Hydrolyse der Zellwand und der Sphäre der plastischen Erzeugung zu überprüfen, mischen Sie 10 Mikroliter der Zellen mit 990 Mikrolitern Wasser und messen Sie die OD 600 Sphero-Plats. Es ist zu erwarten, dass die Sphero-Schichten aufgrund der osmotischen Differenz läusen, und der OD 600 sollte mindestens zehnmal niedriger sein als der vor der Zugabe der xmalen Liase ermittelte Wert. Ist dies nicht der Fall, setzen Sie die Inkubation mit xmal-Liase für weitere 15 Minuten fort.
Die PHE von Plast wird mit 100 Millilitern Rückgewinnungsmedium wieder suspendiert und die Kugel aus Plast in einen Helen-Meyer-Kolben überführt. Eine Stunde lang bei 30 Grad Celsius unter Schütteln inkubieren. Dieser Wiederherstellungsschritt ist notwendig, da die Translation gestoppt wird und die mRNA-Lokalisierung während der Behandlung mit XYs gestört ist.
Nach einer Stunde fügen Sie 0,1 Milligramm pro Milliliter, Cycloheide, hinzu und geben Sie den Sphero plast in vorgekühlte konische 50-Milliliter-Röhrchen. Die Cyclo Heide Edition ist wichtig, um die Assoziation von Ribosomen mit mRNAs einzufrieren. Somit bleibt die Ribosomen-abhängige mRNA-Assoziation mit den Mitochondrien erhalten.
Zentrifuge, die Kugel aus Plass bei 3000-facher Schwerkraft für fünf Minuten bei vier Grad Celsius. Entsorgen Sie den Überstand und waschen Sie ihn zweimal mit kaltem Mannitol. Buffer reus.
Die Kugel aus Plesse wird mit vier Millilitern kaltem Manitolpuffer suspendiert und die Suspension in einen Homogenisator mit einem Fassungsvermögen von 15 Millilitern überführt, der mit einem dicht schließenden Stößel ausgestattet ist. Brechen Sie die Kugel vorsichtig mit 15 Hüben auf und geben Sie das Lysat in ein 13-Milliliter-Röhrchen. Zentrifugieren Sie das Lysat bei der 1.500-fachen Schwerkraft für sechs Minuten bei vier Grad Celsius.
Zum Pelletieren der Zellkerne und ungebrochenen Zellen. Füllen Sie das Super Natin vorsichtig in eine neue Tube um. Legen Sie einen Milliliter oder 25 % der Probe als unfraktionierte oder Gesamtprobe beiseite.
Übertragen Sie 50 Mikroliter dieser Probe in ein neues Röhrchen und fügen Sie 15 Mikroliter von vier XLSB hinzu. Für die westliche Blutanalyse wird die RNA aus dem Rest der Gesamtprobe für die nördliche und Microarray-Analyse gefällt. Zentrifugieren Sie das Super Natin 10.000 Mal.
Schwerkraft für 10 Minuten bei vier Grad Celsius. Um die Mitochondrien zu pelletieren, geben Sie das Super Natin in ein neues Röhrchen und halten Sie es auf Eis. Dies ist die zytosolische Fraktion.
Übertragen Sie 50 Mikroliter dieser Probe in ein neues Röhrchen und fügen Sie 15 Mikroliter von vier XLSB hinzu. Für die Western-Blot-Analyse wird die RNA aus dem Rest der zytosolischen Probe für Nord- und Microarray-Analysen gefällt. Das Pellet mit drei Millilitern Mannitol waschen, puffern und erneut 10.000 Mal zentrifugieren.
Schwerkraft für 10 Minuten bei vier Grad Celsius. Reus suspendiert das Pellet mit drei Millilitern Mannitol-Puffer. Diese Probe enthält die Mitochondrien und wird als Mitochondrienfraktion bezeichnet.
Übertragen Sie 50 Mikroliter dieser Probe in ein neues Röhrchen und fügen Sie 15 Mikroliter von vier XLSB für die Western-Blot-Analyse hinzu. Zu Beginn dieses Verfahrens wird jeder Probe ein Volumen mit acht molaren Guaddium, HCEL und zwei Volumen 100%iger Ethanol-Wirbel zugegeben und mindestens zwei Stunden lang bei minus 20 Grad Celsius inkubiert. Zentrifugieren Sie die Proben bei 10.000-facher Schwerkraft für 20 Minuten bei vier Grad Celsius.
Entsorgen Sie den Überstand. Seien Sie vorsichtig, da das Pellet instabil sein könnte. Nachdem Sie das Pellet mit 70 % Ethanol reus gewaschen haben, suspendieren Sie das Pellet mit 400 Mikrolitern freiem RNA-Wasser und geben Sie die Probe in ein neues Einor-Röhrchen.
Die RNA wird erneut gefällt, indem man 0,1 Volumen von drei molaren Natriumacetat mit einem pH-Wert von 5,2 und zwei Volumen von 100 % Ethanol hinzufügt und mindestens zwei Stunden bei minus 20 Grad Celsius inkubiert. Zentrifugieren Sie Proben mit 20.000 Mal. Schwerkraft für 20 Minuten bei vier Grad Celsius.
Den Überstand entsorgen und mit 70 % Ethanol waschen. Trocknen Sie das Pellet an der Luft und reaktivieren Sie die Suspension mit RNAs, freiem Wasser, speichern Sie RNA. Proben bei minus 80 Grad Celsius.
Die Proben können anschließend für Norden- oder Microarray-Analysen verwendet werden. Um die RNA für die Microarray-Analyse vorzubereiten, wird zunächst jedes MRNA-Pellet, das aus Guin-HCL- und Ethanolfällung gewonnen wurde, mit 650 Mikrolitern RNAs freiem Wasser aufgehängt und in ein Orph-Röhrchen mit Schraubverschluss überführt. Dann 650 Mikroliter saures Phenolchloroform hinzufügen und zwei Minuten lang bei maximaler Geschwindigkeit kräftig zentrifugieren.
Übertragen Sie 500 Mikroliter der oberen wässrigen Phase in ein neues Röhrchen. Vermeiden Sie die Einnahme der Interphase, da sie DNA enthält. Achten Sie auch darauf, die Einnahme von Phenol zu vermeiden, da dies die reverse Transkriptionsreaktion hemmen kann.
Entfernen Sie Heparin aus der RNA-Probe durch Lithiumchlorid-Fällung. Geben Sie Lithiumchlorid bis zu einer Endkonzentration von zwei molaren hinzu und inkubieren Sie die Proben über Nacht bei minus 20 Grad Celsius am folgenden Tag. Tauen Sie die Proben bei vier Grad Celsius auf und zentrifugieren Sie sie bei 20.000 Mal.
Schwerkraft für 20 Minuten bei vier Grad Celsius. Entsorgen Sie den Überstand vorsichtig und waschen Sie das Pellet mit 80%iger Ethanolzentrifuge. Entsorgen Sie den Überstand wieder lufttrocken und resuspendieren Sie das Pellet In 150 Mikrolitern RNAs, freiem Wasser, um alle verbleibenden Lithiumchlorid-Ausfällungen zu entfernen, fallen Sie erneut mit 0,1 Volumen von drei molaren Natriumacetat pH 5,3 und drei Volumen von 100 % Ethanol mindestens zwei Stunden lang bei minus 20 Grad Celsius inkubieren.
Zentrifugieren Sie 20 Minuten lang bei Höchstgeschwindigkeit bei vier Grad Celsius. Waschen Sie das transparente Pellet vorsichtig mit 80% Ethanol und trocknen Sie es an der Luft. Zum Schluss resuspendieren Sie das Pellet mit 25 Mikrolitern RNAs, freiem Wasser und halten Sie die Proben bei minus 80 Grad Celsius.
Der Erfolg dieses Protokolls bei der Trennung einer mitochondrienhaltigen Fraktion von zytosolischen Komponenten wird am besten durch die Durchführung einer nördlichen und einer westlichen Analyse an Proben aus den verschiedenen Isolationsschritten getestet. In diesem Beispiel stammten die Proben aus der Zeit vor der Fraktionierung oder die Gesamtfraktion, die zytosolische Fraktion und die mitochondriale Fraktion. Die Nordanalyse wurde für die folgenden mRNAs, COB und RNA, durchgeführt.
Das wird in den Mitochondrien transkribiert, A CO on und MRNA, das ein Protein kodiert, das in die Mitochondrien importiert wird. Ein CT-Protein, ein Mr.Nna, das für das zytosolische Aktinprotein kodiert, und SEC 61, ein M-nna, das für ein ER-residentes Protein kodiert. Die untere Tafel ist eine Methylenblau-Färbung der nördlichen Membran, bei der zwei markante Banden der RNAs 25 s und 18 s nachgewiesen wurden.
Da COB innerhalb der Mitochondrien transkribiert wird, sollte sein Signal ausschließlich in den Mitochondrien erfolgen. Wie in dieser Studie beobachtet wurde. Das Auftreten von COB in der zytosolischen Fraktion deutet auf eine Mitochondrienlyse während der Präparation hin.
ACO one kodiert für ein Protein, das in die Mitochondrien importiert wird und hauptsächlich in der mitochondrialen Fraktion vorkommt. Eine CT kodiert für ein zytosolisches Protein und kommt daher hauptsächlich in der zytosolischen Fraktion vor. Das Vorhandensein von SEC 61 in der mitochondrialen Fraktion weist auf das Vorhandensein von ER-Komponenten in dieser Fraktion hin.
Die Signale der RNAs erscheinen in beiden Fraktionen, was auf das Vorhandensein von Ribosomen hinweist. Die westliche Analyse wurde für die folgenden Proteine durchgeführt: POR one A-Mitochondrien, äußeres Membranprotein hx, K one A, zytosolisches Protein CUE one und ER-Protein und RPL 39. Ein ribosomales Protein wurde wie erwartet POR 1-Signal nur in der mitochondrialen Fraktion nachgewiesen.
Wenn POR eins-Signal in der zytosolischen Fraktion nachgewiesen würde, würde dies auf eine Dissoziation der mitochondrialen Komponenten während der Präparation hindeuten. Auch wurde hx K one erwartungsgemäß nur in der zytosolischen Fraktion nachgewiesen. Das starke CUE-1-Signal in der mitochondrialen Fraktion deutet darauf hin, dass signifikante Mengen an ER-bezogenem Material in der mitochondrialen Fraktion co-isoliert sind.
Dies könnte ein Ergebnis der bekannten physischen Kontakte zwischen dem ER und den Mitochondrien sein. Das RPL 39-Signal tritt in beiden Fraktionen auf, was wiederum das Vorhandensein von Ribosomen in beiden Fraktionen bestätigt, wobei der Ausschluss des Wiederherstellungsschritts aus dem Verfahren zum Verschwinden der Ribosomen aus der M-Fraktion führt, was die mRNA-Assoziation mit den Mitochondrien beeinflusst. Neben der Überprüfung der Trennungsqualität zwischen mitochondrialen und zytosolischen Komponenten ist es wichtig zu bestätigen, dass die RNA oder Proteine in den Proben intakt sind und es während der Probenvorbereitung zu keinen schwerwiegenden Verlusten von RNA oder Proteinen kommt.
Intakt sollten RNA und Proteine in den Analysen als unterschiedliche Banden nachgewiesen werden, wie hier gezeigt. Bei c CCP one mRNA, die für ein Protein kodiert, das in Mitochondrien importiert wird, deutet das Auftreten zusätzlicher kürzerer Banden oder Abstriche auf eine Degradation hin. Schwere Verluste führen zu einer signifikanten Differenz zwischen der Gesamt- und der relativen Signalmenge, die zusammengenommen nicht beobachtet wurde.
Diese Ergebnisse bestätigen dieses Protokoll als effektive Methode zur Isolierung von mRNAs, Ribosomen und Proteinen in einem einzigen Verfahren. Im Anschluss an dieses Verfahren können genomweite Methoden wie RNA-Seq oder Proteomanalysen durchgeführt werden, um Schlüssel- und Alleinstellungsmerkmale organischer Funktionen zu identifizieren. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie RNA isoliert wird, die mit Mitochondrien assoziiert ist.
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In diesem Artikel wird ein Verfahren zur Isolierung von Mitochondrien, die mit translationalen mRNAs in Hefe assoziiert sind, beschrieben. Die Methode umfasst das Sammeln von Hefezellen, deren Lyse und die Trennung von Mitochondrien von löslichen Komponenten durch differentielle Zentrifugation.
Dieses Protokoll ermöglicht es Forschern in der Biopharmazeutik, an Mitochondrien assoziierte mRNAs und Ribosomen in Hefe zu isolieren und unterstützt damit mechanistische Untersuchungen zur lokalisierten Translation, die für den mitochondrialen Proteinimport relevant ist. Durch die Erhaltung nativer RNA-Protein-Interaktionen mittels Cycloheximid-Behandlung und differentieller Zentrifugation bietet die Methode ein zuverlässiges System zur Risikominimierung von Hypothesen über organellespezifische Genexpression. Der Ansatz liefert aussagekräftige Hinweise für die Validierung von Zielstrukturen in der Mitochondrienbiologie und ermöglicht eine skalierbare transkriptomische oder proteomische Profilierung zur Identifizierung regulatorischer Elemente, die die Produktion therapeutischer Proteine beeinflussen.
Die Methode fügt sich in den frühen Entdeckungsprozess ein, unterstützt die Hypothesenprüfung bei der Target-Validierung und ermöglicht skalierbare Omics-Auswertungen, die die Identifizierung von Leitstrukturen und entscheidungsrelevante präklinische Überlegungen unterstützen.