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La figure 1 résume le flux de travail complet de quantitative synaptique protéome profilage des régions du cerveau de la souris après auditive apprentissage discrimination. Il commence avec la formation de l'animal dans une boîte de navette. Dans l'exemple illustré à la figure 2, les souris ont commencé à montrer significative la discrimination sonore FM à la session de formation de 4 ème, ce qui indique un apprentissage efficace. Les animaux sont sacrifiés à des moments sélectionnés pour la zone de dissection du cerveau. L'enrichissement requis de synapses peut soit être réalisé par la préparation de synaptosomes , ou encore par la préparation d'une fraction de densité PSD enrichi, tous deux décrits en détail dans la figure 3. Le procédé PSD d' enrichissement a été développé pour des quantités de tissus faible, par exemple 1 - 2 tranches hippocampiques de cerveau de rat 12, 18. Elle exige de petits tubes, des pilons de PTFE raccord à ces tubes, et un laboratoire de forage d'entraînement pour alimenter le pilon.
En raison de la composition de protéine particulière de synaptosomes, il est fortement recommandé d'effectuer la préparation des échantillons de deux manières différentes mais complémentaires. Scellants des PSD sont souvent des protéines de très haut poids moléculaire se produisant en haute stoechiométrie. En solution de digestion est la meilleure façon de les extraire efficacement, mais peut conduire à un suréchantillonnage du mélange de peptide généré. Le gel dans digest réalisée du même échantillon en parallèle peut exclure ces protéines de poids moléculaire élevé et de favoriser l'analyse de protéines avec du milieu et de bas poids moléculaire. Pour une analyse complète des deux types de digestions protéolytiques sont recommandés.
Les différentes quantités de tissus des régions cérébrales étudiées nécessitent un ajustement du matériau appliqué pour une meilleure comparaison. Dans les quatre régions du cerveau étudiées le cortex auditif est généralement le fait de limiterou. Le matériau de toutes les autres régions du cerveau doit être soigneusement ajustée à la quantité du cortex auditif après la préparation de synaptosomes ou de fractions enrichies en PSD (voir 3.1.1.). poids typiques des zones du cerveau fraîchement préparées à partir de souris sont les suivantes: cortex auditif (AC): ~ 50 mg; hippocampe (HIP): ~ 90 mg; striatum (STR): ~ 120 mg et le cortex frontal (FC): ~ 100 mg.
La méthode PSD enrichissement décrite dans la section 2.3 a permis d'identifier environ 1500 différentes protéines et environ 250 différentes phospho-peptides par région du cerveau au niveau d'un seul animal (tableau 1). L' analyse protéomique 24 h après la première session de formation a révélé que 7,3% des protéines identifiées et 5,8% des phospho-peptides ont montré significative (p <0,05) des changements quantitatifs dans leur expression synaptique par rapport aux témoins naïfs (tableau 1). Une tendance remarquable pour regula vers le bastion des échafauds synaptiques peut pointer vers un réarrangement prononcé de l'architecture synaptique au cours des premières étapes de l'apprentissage FMTD. La grande majorité des protéines régulées ont été modifiés d'une manière spécifique à la région du cerveau, alors que seulement 22% ont été trouvés être réglementées dans deux ou plusieurs zones du cerveau. Six exemples choisis sont représentés sur la figure 4.
La méta-analyse des résultats complexes par l'IPA fournit la preuve pour notamment la participation / manipulation des voies canoniques suivantes: "clathrine endocytose Signaling", "axonale Guidance Signaling", "Signalisation de calcium", "RhoA Signaling", "Notch Signaling "," Le remodelage de épithéliale jonctions adhérentes "," glutamate Receptor Signaling "," GABA Receptor Signaling "," dopamine Receptor Signaling »et« Synaptic à long terme Potentialisation ".
(Figure 5). Dans les processus biologiques du cortex auditif, y compris le transport des ions, la traduction, le transport de l'ARNm, le transport et l'apprentissage des protéines sont perceptibles. L'analyse de la fraction protéique de l'hippocampe détecte de façon significative les processus enrichis liés au transport d'ions, cycle cellulaire, la traduction, la phosphorylation et le développement du système nerveux. Dans le striatum, surreprésentés processus biologiques, y compris le transport de l'ARNm, le transport vésiculaire à médiation axonogenesis, la protéolyse, le transport de la protéine et ont été trouvés endocytose.

Figure 1: Systematic WorkFlow de l'approche méthodologique. Ce chiffre résume schématiquement le flux de travail de haute résolution profilage quantitative de la composition des protéines synaptiques spécifiques de la zone du cerveau. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 2: Exemple de la performance des souris dans le Tone FM Discrimination Task. Les animaux montrent une augmentation du taux de succès (courbe bleue) et un taux décroissant de fausses alarmes (courbe noire) dans le cadre de sessions de formation. discrimination significative se produit à partir de la quatrième session. Les barres d'erreur sont fournis à titre SEM. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une larger version de ce chiffre.

Figure 3: Préparation des synaptosomes et la fraction enrichie en PSD. A: préparation synaptosomes. B: préparation de la fraction PSD enrichi. Les deux chiffres expliquent le flux de travail détaillé de préparation de synaptosomes ou fractions alternativement PSD enrichies de tissus cérébraux. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 4: Résultats choisis protéomique quantitative. Les abondances synaptiques relatifs des protéines sélectionnées sont comparées entre tra sourisiné sur la tâche FMTD (AV, n = 6) et les souris témoins naïfs (NV, n = 6) 24 heures après la première session de formation. Les valeurs d'abondance ont été calculés comme médiane des surfaces de pic des trois peptides les plus intenses d'une protéine. Les protéines avec des modifications importantes de l'abondance (AV / NV; t-test) sont marqués dans les parcelles: * p <0,05, ** p <0,01, *** p <0,005. Les barres d'erreur sont fournis à titre SD. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 5: Visualisation des voies biologiques pour Cortex Frontal par GeneCodis / Gephi. Seuls les termes importants de la base de données (http://geneontology.org) liée à "processus biologique" avec un certain nombre de protéines minimum de trois Gene Ontology (GO) sont présentés ici. Les nœuds représentent des termes GO, la taille du noeud, la largeur de la ligne et le nombre de connexions d'un certain noeud représentent le nombre de protéines, qui partagent ce terme GO avec d'autres nœuds. En raison de la méthode "Atlas Force" de Gephi, nœuds associés se regroupent en étroite collaboration. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
| Région du cerveau | AC | FC | HANCHE | 000 "face =" "size =" Calibri 3 "> STR | Σ |
| protéines identifiées | 1435 | 1758 | 1572 | 1507 | 6272 |
| des protéines régulées (p <0,05) | 59 | 130 | 162 | 108 | face = "Calibri" size = "3"> 459 |
| ↑ AV / NV | 8 | 4 | 76 | 35 | 123 |
| ↓ AV / NV | 51 | 126 | 86 | 73 | 336 |
| phosphomoti identifié fs | 197 | 361 | 273 | 278 | 1109 |
| phosphomotifs régulés (p <0,05) | 8 | 22 | 21 | 14 | 65 |
| ↑ AV / NV | 4 | 00000 "face =" "size =" Calibri 3 "> 17 | 5 | 9 | 35 |
| ↓ AV / NV | 4 | 5 | 16 | 5 | 30 |
Tableau 1: Résumé d'un Résultat protéomique. Ce tableau résume une expérience protéomique représentant de souris formés (AV, n = 6) 24 heures après la première session de formation par rapport à leurs contrôles naïfs (NV, n = 6). lesomme de 459 protéines réglementées comprend des règlements qui se chevauchent. 283 règlements différents ont été déterminés comme spécifique du cerveau. Dans le détail, 57 protéines sont réglementées dans deux régions du cerveau, 18 règlements de protéines ont été détectées dans trois régions du cerveau et seulement 2 protéines sont réglementées dans les quatre régions du cerveau étudiées.
| Tolérances d'erreur |
| masse précurseur (transformation de Fourier spectrométrie de masse) | 10 ppm |
| masse fragment d'ions (piège à ions linéaire) | 0,6 Da |
| Maximum manqués par clivages peptide | 3 |
| modifications fixes |
| pour en gel digéré des échantillons | Carbamidomethylation de Cystéine |
| pour les échantillons dans la solution digérée | MethylthiolatioN Cystéine |
| modifications variables | L'oxydation de la methionine |
| Déamidations de l'asparagine et / ou Glutamine |
| Base de données | Uniprot / Sprot |
| Taxonomie | Souris |
| Paramètres statistiques identification-acceptation |
| de novo confiance moyenne locale (ALC) | > 50% |
| Peptide-faux taux de découverte (FDR, sur la base est. Leurre-fusion) | <1% |
| Protein importance (-10logP, basée sur T-test modifié) | > 20 |
| peptides uniques / protéines | ≥ 1 |
| Paramètres de quantification: |
| Peptides utilisés pour la quantification si: |
| Peptide signification (-10logP) | > 30 |
| l'identification des peptides dans | ≥ 50% des échantillons |
| Peptide qualité du signal | > 1 |
| superficie moyenne Peptide | > 1E5 |
| Peptide tolérance au temps de rétention | <5 min |
| Normalisation | par le courant ionique total (CIT) |
Tableau 2: Réglages pour la protéine d' identification (étape 4.2.2).