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Artículo de método

Cuantificación de la actividad ubiquitina-proteosoma subcelular en el cerebro de los roedores

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DOI:

10.3791/59695

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21 de mayo de 2019

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En este artículo

Resumen

Este protocolo está diseñado para cuantificar eficientemente la actividad del sistema de ubiquitina-proteasoma (UPS) en diferentes compartimentos celulares del cerebro de roedores. Los usuarios pueden examinar el funcionamiento de UPS en fracciones nucleares, citoplasmáticas y sinápticas en el mismo animal, reduciendo la cantidad de tiempo y número de animales necesarios para realizar estos análisis complejos.

Resumen

El sistema de ubiquitina-proteasoma es un regulador clave de la degradación de proteínas y una variedad de otros procesos celulares en eucariotas. En el cerebro, los aumentos en la actividad ubiquitina-proteasoma son críticos para la plasticidad sináptica y la formación de la memoria y los cambios aberrantes en este sistema se asocian con una variedad de trastornos neurológicos, neurodegenerativos y psiquiátricos. Uno de los problemas en el estudio de la ubiquitina-proteosoma funcionamiento en el cerebro es que está presente en todos los compartimentos celulares, en el que las dianas de la proteína, el papel funcional y los mecanismos de regulación pueden variar ampliamente. Como resultado, la capacidad de comparar directamente la orientación a la proteína ubiquitina cerebral y la actividad catalítica proteasoma en diferentes compartimentos subcelulares dentro del mismo animal es fundamental para comprender completamente cómo el SAI contribuye a la plasticidad sináptica, memoria y enfermedades. El método descrito aquí permite la recolección de fracciones sinápticas nucleares, citoflásmáticas y brutas del mismo cerebro de roedor (rata), seguida de la cuantificación simultánea de la actividad catalítica proteasome (indirectamente, proporcionando actividad del núcleo de proteasoma únicamente) y el etiquetado de proteína de ubiquitina específica para varillajes. Por lo tanto, el método se puede utilizar para comparar directamente los cambios subcelulares en la actividad ubiquitina-proteosoma en diferentes regiones cerebrales en el mismo animal durante la plasticidad sináptica, la formación de la memoria y diferentes estados de enfermedad. Este método también se puede utilizar para evaluar la distribución subcelular y la función de otras proteínas dentro del mismo animal.

Introducción

El sistema de ubiquitina-proteasoma (UPS) es una compleja red de estructuras y ligasas de proteínas interconectadas que controla la degradación de la mayoría de las proteínas de corta duración en las células1. En este sistema, las proteínas se marcan para la degradación u otros procesos/fates celulares por el pequeño modificador ubiquitina. Una proteína diana puede adquirir 1-7 modificaciones de ubiquitina, que pueden unirse en uno de los siete sitios de lisina (K) (K6, K11, K27, K29, K33, K48y K63) o la N-terminal metionina (M1; como se conoce como lineal) en la ubiquitina 2 anterior. Algunas de estas etiquetas de poliu....

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Protocolo

Todos los procedimientos, incluidos los sujetos animales, han sido aprobados por el Instituto Politécnico de Virginia y el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad Estatal (IACUC).

1. Recolección y disección de tejido cerebral de roedores

NOTA: Este protocolo se puede aplicar a una variedad de regiones cerebrales y se utiliza con varios procedimientos de recolección de tejido. A continuación se muestra el procedimiento utilizado en nuestro laboratorio para subcelulares de tejido cerebral de rata, utilizando 8-9 semanas de edad macho Ratas Sprague Dawley. Para procesar tod....

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Resultados

Utilizando el procedimiento descrito aquí, se recogieron fracciones nucleares, citoflásmáticas y sinápticas de la amígdala lateral del cerebro de la rata (Figura1). La pureza de las fracciones individuales se confirmó a través de la hincha occidental, sondeando con anticuerpos contra proteínas que deben ser enriquecidas o agotadas en el lisado. En el primer hemisferio donde se recogió una fracción sináptica bruta, la proteína de densidad postsináptica 95 (PSD.......

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Discusión

Aquí, demostramos un método eficiente para cuantificar los cambios en la actividad ubiquitina-proteosoma en diferentes compartimentos subcelulares en el mismo animal. Actualmente, la mayoría de los intentos de medir los cambios subcelulares en la actividad del sistema de ubiquitina-proteosoma se han limitado a un solo compartimento por muestra, lo que resulta en la necesidad de repetir los experimentos. Esto conduce a costos significativos y pérdida de vida animal. Nuestro protocolo alivia este problema dividiendo hemisf.......

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Divulgaciones

Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

Este trabajo fue apoyado por fondos de startups de la Facultad de Ciencias Agrícolas y de la Vida y la Facultad de Ciencias de Virginia Tech. T.M. cuenta con el apoyo del Programa George Washington Carver en Virginia Tech.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
0.5 M EDTAFisher15575020Varios otros proveedores
20S Proteasome Activity KitMillipore SigmaAPT280Otros proveedores tienen diferentes versiones
ATPFisherFERR1441Varios otros proveedores
Anticuerpo beta-actinaSeñalización celular4967SVarios otros proveedores
Anticuerpo beta-tubulinaCélula señalización2128TOtros proveedores Lector
placas BioTek Synergy H1BioTekVATECHH1MT3Otros proveedores ofrecen diferentes versiones
B-mercaptoetanolFisherICN19024280 Otros proveedores
Clasto lactacistina b-lactonaMillipore SigmaL7035Varios otros proveedores
Vaso criogénicoFisher033377BOtros proveedores
DMSO DMSOD8418Varios otros proveedores
DTTMillipore SigmaD0632Varios otros proveedores
GlycerolMillipore SigmaG5516Varios otros proveedores
Anticuerpo H3Abcamab1791Varios otros proveedores
HEPESMillipore SigmaH3375Varios otros proveedores
Ácido clorhídricoFisherSA48Varios otros proveedores
IGEPAL (NP-40)Millipore SigmaI3021Varios otros proveedores
K48 Ubiquitin AntibodyAbcamab140601Varios otros proveedores
K63 Ubiquitin AntibodyAbcamab179434Varios otros proveedores
KClMillipore SigmaP9541Varios otros proveedores
KONTES trituradora de tejidosVWRKT885300-0002Varios otros proveedores
Tampón de muestras LaemmliBio-rad161-0737Varios otros proveedores
Sensores de vidade anticuerpos de ubiquitina linealAB-0130-0100Solo anticuerpo M1
MgClMillipore Sigma442611Varios otros proveedores
MicrocentrífugaEppendorf2231000213Varios otros fabricantes/modelos
myr-AIPEnzo Life SciencesBML-P212-0500Llevado por Millipore-Sigma
NaClMillipore SigmaS3014Varios otros proveedores
Odyssey Fc Imaging SystemLiCor2800-02Otros proveedores tienen diferentes versiones
Inhibidor de fosfatasaMillipore Sigma524625Otros proveedores
Precision Plus Protein StandardBio-rad161-0373Otros proveedores
Inhibidor de la proteasaMillipore SigmaP8340Otros proveedores
PSD95Anticuerpo Señalización celular3450TVarios otros proveedores
SDSMillipore SigmaL3771Varios otros proveedores
Hidróxido de sodioFisherSS255Varios otros proveedores
SacarosaMillipore SigmaS0389Varios otros proveedores
TBSAlfa AesarJ62938Varios otros proveedores
TrisMillipore SigmaT1503Varios otros proveedores
Tween-20FisherBP337-100Varios otros proveedores
Ubiquitin AntibodyEnzo Ciencias de la VidaBML-PW8810Varios otros proveedores
de

Referencias

  1. Hershko, A., Ciechanover, A. The ubiquitin system. Annu Rev Biochem. 67, 425-479 (1998).
  2. Akutsu, M., Dikic, I., Bremm, A. Ubiquitin chain diversity at a glance. Journal of Cell Science. 129 (5), 875-880 (2016).
  3. Ravid, T., Hochstrasser, M.

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Reimpresiones y permisos

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