Nous présentons un protocole visant à obtenir les signatures de protéomique des macrophages humains et cela s’applique à la détermination de l’impact d’un environnement pauvre en oxygène sur la polarisation de macrophages.
Article de méthode
Nous présentons un protocole visant à obtenir les signatures de protéomique des macrophages humains et cela s’applique à la détermination de l’impact d’un environnement pauvre en oxygène sur la polarisation de macrophages.
Les macrophages sont des cellules immunitaires innées impliqués dans un certain nombre de fonctions physiologiques allant de réactions aux agents pathogènes infectieux à l’homéostasie tissulaire. Les différentes fonctions de ces cellules sont liées à leurs États d’activation, qui est aussi appelé polarisation. La description moléculaire précise de ces polarisations différentes est une priorité dans le domaine de la biologie du macrophage. Il est actuellement reconnu qu’une approche multidimensionnelle est nécessaire pour décrire comment la polarisation est contrôlée par des signaux environnementaux. Dans ce rapport, nous décrivons un protocole visant à obtenir la signature de la protéomique des polarisations différentes dans les macrophages humains. Ce protocole est basé sur une quantification exempte d’étiquette d’expression de protéine macrophage provenant de fractionnés en gel et le contenu de lyse cellulaire Lys C/trypsine-digéré. Nous fournissons également un protocole basé sur la solution en digestion et isoélectrique mise au point de fractionnement à utiliser comme solution de rechange. Parce que la concentration en oxygène est un paramètre environnemental pertinent dans les tissus, nous permet de découvrir la composition de l’atmosphère comment ce protocole ou un environnement pauvre en oxygène influe sur la classification de la polarisation du macrophage.
Les macrophages sont des cellules immunitaires innées impliqués dans un certain nombre de fonctions physiologiques allant de réactions aux agents pathogènes infectieux à l’homéostasie tissulaire, y compris l’enlèvement de cellules apoptotiques et remodelage de la matrice extracellulaire1. Ces cellules sont caractérisées par une forte plasticité phénotypique2 qui se traduit par un nombreux États d’activation possible, qui sont aussi appelés les polarisations. La description moléculaire précise de ces polarisations différentes est une priorité dans le domaine des macrophages biologie3. Il a été proposé de classer ces polarisations à l’aide de la dichotomie de M1/M2 ce qu’on appelle, dans laquelle M1 représente pro-inflammatoires et M2 macrophages anti-inflammatoires. Ce modèle s’intègre bien dans diverses situations pathologiques comme les infections aiguës, allergies et obésité4. Toutefois, dans les tissus chroniquement enflammés et le cancer, il a été démontré que cette classification est incapable de comprendre le large répertoire phénotypique que macrophages présent dans certains environnements cellulaires5,,6, 7. le consensus actuel est que polarisation macrophage est mieux décrit en utilisant un modèle multidimensionnel pour intégrer des signaux micro-environnementales spécifiques8. Cette conclusion a été confirmée par analyse transcriptomique des macrophages humains montrant que le modèle M1/M2 est inefficace en décrivant les polarisations obtenu9.
L’étude présentée a pour but de fournir un protocole afin d’obtenir les signatures de protéomique de polarisations différentes dans les macrophages humains. Nous décrivons comment différencier les macrophages humains dans des environnements de divers niveaux d’oxygène et d’obtenir des peptides du protéome macrophage ensemble pour effectuer une quantification exempte d’étiquette. Cette quantification permet la comparaison des niveaux d’expression de diverses protéines. Recherche sur les cellules souches a révélé l’importance de l’oxygène comme un paramètre key environmental10, nous cherchons à comprendre comment ce paramètre tissu peut influencer polarisation macrophages chez les humains. La pression partielle d’oxygène a été trouvée à intervalle de 3 à 20 % (de la pression atmosphérique totale) dans le corps humain, où 20 % correspond à peu près à ce qui est couramment utilisé dans un incubateur de culture cellulaire (la valeur exacte est d’environ 18,6 % tout en prenant la présence d’eau en compte).
Travaux antérieurs ont montré qu’alvéolaire diffèrent des macrophages interstitielles de fonctionnelles et morphologique point de vues11 et que ces différences sont probablement partiellement en raison des niveaux d’oxygène différents auxquels ils sont exposés12. En outre, les dérivés de la moelle osseuse montrent une capacité accrue de phagocyter les bactéries lorsqu’ils sont exposés à un environnement de faible teneur en oxygène12. L’effet inverse a été trouvé pour les macrophages humains dissociés THP113, mais ces résultats appuient l’idée que l’oxygène est un organisme de réglementation de la biologie du macrophage et qu’il est nécessaire de préciser ce rôle au niveau moléculaire dans les macrophages humains. Dans une étude précédente, nous avons appliqué une approche protéomique pour résoudre ces problèmes. En mesurant les niveaux d’expression pour des milliers de protéines en même temps, nous avons mis en évidence l’impact de l’oxygène sur la polarisation ainsi qu’une liste de nouveaux marqueurs moléculaires. Nous avons également pu faire le lien entre ces résultats à certaines fonctions de macrophages. Notamment, nous avons constaté que le taux de la phagocytose des cellules apoptotiques a augmenté dans les macrophages IL4/IL13-polarisé, qui était liée à la stimulation de l’expression de ALOX15 tel que révélé par l' analyse de protéomique14. Dans la présente étude, nous décrivons comment effectuer une telle analyse.
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Des échantillons de sang humain (LRSC) provenant de donneurs sains, dépersonnalisées proviennent de l’EFS (Français National Blood Service) dans le cadre d’un protocole autorisé (CODECOH DC-2018-3114). Donateurs ont donné le consentement signé pour l’utilisation du sang.
1. médias et préparation du tampon
2. isolement des cellules mononucléaires de sang périphérique (PBMC) de déleucocytation système chambre (LRSC)
3. magnétique d’étiquetage et de l’isolement de CD14+ cellules (Monocytes)
4. électrodéposition de Monocytes
5. polarisation des Macrophages au jour 6
6. cellule Culture dans des Conditions de faible teneur en oxygène
7. lyse et Digestion de dans-Gel (protocole 1)
Remarque : En cela et les sections qui suivent, deux protocoles utilisés pour obtenir des peptides et effectuer des analyses LC-MS/MS sont décrites. Protocole 1 décrit la lyse cellulaire et le fractionnement en gel et la digestion, et protocole 2 la lyse des cellules en solution suivie de la digestion en solution et de fractionnement à l’aide d’une méthode mise au point isoélectrique.
8. protein Extraction et Digestion en Solution (protocole 2)
9. en-Solution Digestion (protocole 2)
10. nettoyage cartouche (protocole 2)
11. fractionnement par focalisation isoélectrique (protocole 2)
Remarque : Les Peptides sont séparés selon leurs points isoélectriques utilisant un fractionnateur hors-gel sur une bande de 13 cm couvrant une plage de pH de 3 à 10. Nous avons utilisé le protocole suivant fourni par le fournisseur (résumé ci-dessous) :
12. nettoyage Harvard appareil colonne inverse C18 Post-IEF (protocole 2)
13. l’analyse des données protéomiques et bioinformatique18
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À partir de cellules mononucléaires du sang périphérique (PBMC) obtenus par centrifugation différentielle, le protocole permet l’obtention d’une population de CD14+ monocytes avec une pureté mises en recouvrement de plus de 98 % par cytométrie en flux (Figure 1). Ces monocytes sont différencient secondairement vers diverses polarisations (Figure 2). Quand un fractionnement sur gel est choisi, la migration sur gel SDS-p...
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Parce que la protéomique est un outil puissant pour étudier l’expression des différentes protéines d’une cellule entière ou compartiments subcellulaires, optimisation du protocole de la lyse cellulaire et la digestion des protéines a été traitées par un certain nombre d’études. Il y a trois grandes classes de méthodes, qui incluent la digestion en gel (digestion des protéines en gel de polyacrylamide matrice)17, digestion en solution18 et filtre assistée par exemple prépara...
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Les auteurs ne déclarent aucun conflit d’intérêt.
AM est financé par le programme Leader du groupe Young (ATIP/Avenir Inserm-CNRS), de la Ligue Nationale contre le Cancer et la Fondation ARC versez la recherche sur le Cancer. Nous remercions Mariette Matondo de la spectrométrie de masse pour plateforme de biologie (UTECHS MSBIO, Institut Pasteur, Paris). Nous remercions Lauren Anderson pour sa lecture du manuscrit.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Hypoxie Poste de travail | Oxford Optronix | Hypoxylab | |
| C6 Cytomètre en flux | BD | Accuri C6 | |
| Urée | Agilent Technologies | 5188-6435 | |
| Acide formique (FA) | ARISTAR | 450122M | |
| R-250 Bleu Coomassie | Biorad | 1 610 436 | |
| Lipopolysaccharide, E.Coli (LPS) | Calbiochem | 437627 | |
| 2D kit de nettoyage | GE Healthcare | 80-6484-51 | |
| RPMI 1640 moyen, supplément glutamax | Gibco | 61870044 | |
| HEPES 1 M | Gibco | 15630-080 | |
| MEM Solution d’acides aminés non essentiels (NEAA) 100X | Gibco | 11140-035 | |
| Saline tamponnée au phosphate (PBS) 1X | Gibco | 14190-094 | |
| Harvard Apparatus column Reverse C18 micro spin column | Harvard Apparatus | 74-4601 | |
| EDTA 0.5 M, pH 8.0 | Invitrogen | AM9260G | |
| NuPAGE Bis-Tris 4-12 % | Life Technologies SAS | NP0321 BOX | |
| CD14 Microbilles humaines | Miltenyi Biotec | 130-050-201 | |
| Colonne de séparation MACS LS | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
| Facteur de stimulation des colonies de macrophages (M-CSF) | Miltenyi Biotec | 130-096-485 | |
| Interleukine 4 (IL4) | Miltenyi Biotec | 130-093-917 | |
| Interleukine 13 (IL13) | Miltenyi Biotec | 130-112-410 | |
| Interféron gamma (INF&gamma ;) | Miltenyi Biotec | 130-096-482 | |
| CD14-FITC (clone TÜ ; K4) | Miltenyi Biotec | 130-080-701 | |
| Rotateur de tube MACSmix | Miltenyi Biotec | 130-090-753 | |
| Acide trifluoroacétique (TFA) | Pierce | 28904 | |
| Trypsine/Lys-C Mix | PROMEGA | V5073 | |
| Mini complet, sans EDTA Cocktail d’inhibiteurs de protéase | Roche | 11836170001 | |
| Density Gradient Solution ( Histopaque 1077) | Sigma Aldrich | 10771-100ML | |
| Accumax | Sigma Aldrich | A7089-100ML | |
| Sérum humain à partir de plasma AB humain mâle (SAB) | Sigma Aldrich | H4522-100ML | |
| Solution d’albumine sérique bovine (BSA) 30 % | Sigma Aldrich | A9576-50ML | |
| Trisma-base | Sigma Aldrich | T1503 | |
| Glycérol | Sigma Aldrich | 49767 | |
| &beta ;-Mercaptoethanol | Sigma Aldrich | M3148 | |
| Bleu de bromophénol | Sigma Aldrich | 114405 | |
| Dodécylsulfate de sodium (SDS) 20 % | Sigma Aldrich | 5030 | |
| Bicarbonate d’ammonium | Sigma Aldrich | 9830 | |
| Acétonitrile | Sigma Aldrich | 34888 | |
| Dithiothreitol | Sigma Aldrich | 43819 | |
| Iodoacétamide | Sigma Aldrich | 57670 | |
| Thiourée | Sigma Aldrich | T8656 | |
| CHAPS | Sigma Aldrich | C9426 | |
| Micro BCA Kit de dosage | ThermoFisher | 23235 | |
| Pipette en plastique stérile 5 mL | VWR | 612-1685 | |
| Thermomixeur C Eppendorf VWR | 460-0223 | ||
| Sep-Pak tC18 cartouches en phase inverse, 100 mg | Waters | WAT036820 |
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