פרוטוקול זה מתאר כיצד להכין ולבצע אלקטרופורזה של לכידת שבר נוזלי מקורי ברור (CN-GELFrEE), טכניקת הפרדה מקורית עבור מכלולים ביומולקולריים לא קוולנטיים וחלבונים מדגימות הטרוגניות התואמת לטכניקות ניתוח חלבונים שונות במורד הזרם.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
פרוטוקול זה מתאר כיצד להכין ולבצע אלקטרופורזה של לכידת שבר נוזלי מקורי ברור (CN-GELFrEE), טכניקת הפרדה מקורית עבור מכלולים ביומולקולריים לא קוולנטיים וחלבונים מדגימות הטרוגניות התואמת לטכניקות ניתוח חלבונים שונות במורד הזרם.
קומפלקסי חלבונים לבצע המערה של תפקודים תאיים קריטיים. הבהרת הקישור לא קוולנטי שלהם ודינמיקה היא בעל חשיבות עליונה להבנת תפקידו של מתחמים במערכות ביולוגיות. בעוד האפיון הישיר של מכלולים וביומולקולרית הפך חשוב יותר ויותר בשנים האחרונות, טכניקות חלוקת יליד התואמות טכניקות ניתוח במורד זרם, כוללים ספקטרומטריית מסה, נחוצות כדי להרחיב עוד יותר את המחקרים הללו. עם זאת, השדה חסר שיטת הפרדת תפוקה גבוהה, רחבת היקף גבוהה התאוששות עבור מכלולי חלבון ילידים. כאן, אנו מציגים אלקטרופורזה מלכודת חלק נוזלי eluted ג'ל יליד ברורה (CN-GELFrEE), אשר היא שיטת הפרדת רומן אסיפות חלבון שאינו קוולנטיים. CN-GELFrEE ביצועי הפרדה הודגמו על ידי מתחמי פיצוח שחולצו מן לב עכבר. שברים נאספו מעל 2 hr ומוצגים להקות דיסקרטיות החל ~ 30 כדי 500 kDa. קוןדפוס עולה בקנה אחד של הגדלה רוחבי פס משקל מולקולרי נצפה, כל ~ 100 kDa מנעימים. יתר על כן, הניתוח מחדש הבא של שברי ילידים באמצעות SDS-PAGE הראה-משקל מולקולרי משמר בקנה אחד עם denaturation של קומפלקסי חלבונים. לכן, CN-GELFrEE הוכח להציע את היכולת לבצע הפרדות יליד ברזולוציה גבוהה גבוהה התאוששות על קומפלקסים חלבונים ממגוון משקל מולקולרי גדול, מתן שברים התואמות חלבון במורד הזרם מנתח.
רוב התהליכים הביולוגיים קורה בתוך תא נחשבים להתבצע על ידי אסיפות חלבון ולא יחיד חלבונים 1. כתוצאה מכך, על מנת להבהיר את התפקיד ביולוגי הספציפי של למקטע חלבון בתא יש צורך להבין את יחסי הגומלין המבניים שלה עם חלבונים אחרים או הליגנדים מתחמים 2. עם זאת, לומדים חלבונים באופן מקורי, שמירת הקישור לא קוולנטי שלהם ופעילות, נותר מאתגר. אחד החסרונות של מחקרי חלבון יליד הוא טכניקת הפרדת יליד מתאימה התואמת טכניקות ניתוח חלבון במורד שונות. לכן, הריבית האחרונה טכניקות הפרדה מסוגלות מאפיינת מכלולים שאינם קוולנטיים של ביומולקולות גדלה 3 בחדות.
טכניקות הפרדת חלבון הם הכרח ביוכימיה, ביופיזיקה ומחקרים אחרים שונים. יש טכניקות הפרדת יליד נוכחיות intrinsiג ליקויים המפחיתים תאימות עם ניתוחים במורד זרם, כגון ברזולוציה נמוכה, תפוקה נמוכה, אובדן משקע, ואת הדרישה של כמויות גדולות של מדגם ראשוני. טיהור זיקת טנדם היא נפוצה ללימודי אינטראקצית חלבון, אבל זה חייבת להתבצע בנפרד לכל יעד חלבון, גורם לו להיות עולה בקנה אחד עם ניתוח תפוקה גבוהה 4. גודל דרה כרומטוגרפיה 5, ממטרים סלקטיבית עם זיקת יון כרומטוגרפיה 5 וצפיפות-שיפוע הפרדה 6 כל ספקו פרדות ילידים, אבל מטבעם טכניקות ברזולוציה נמוכה ודורשות כמויות מדגם ראשוניות גבוהות.
לחלופין, טכניקות מבוססות ג'ל, כגון כחול שפת אם (BN) ונקה שפת אם (CN) עמוד (או 1-D או 2-D), להציג ההפרדה ברזולוציה גבוהה. יתר על כן, בניגוד טכניקות אחרות כאמור, הן הפרדות עמוד הילידים לשמור מסיסות קונפורמציה הילידים של r רחבange של מינים מקרומולקולה, כולל חלבונים הידרופובי. יכולת זו עוד מרחיב את הכיסוי proteome הגיע בשיטות אלה 7,8 ו מושגת באמצעות כימיה שונה בין CN ו-PAGE BN. CN-העמוד מסתמך בדרך כלל על חומרי ניקוי רך טעונים כמולקולות מובילות, החלפת צבע Coomassie הכחול-עמוד BN. BN-PAGE, למרות הקשורים ברזולוציה גבוהה יותר, יש אזהרות כגון פעילות האנזימטית מופחתת של חלבונים המופרדים 8 והיווצרות adduct Coomassie מולקולה, שהאחרון קדום רב במורד MS מנתח 9. שתי השיטות הללו, עם זאת, קשורות באופן מסורתי עם התאוששות נמוכה וכיסוי proteome צר עקב מכתים ומגבלות מיצוי ג'ל 7.
לצורך המחקר של חלבונים מפוגלים, ישנן טכניקות כמה מקיימות מסיסות מקרומולקולה בעת ביצוע חלוק ברזולוציה גבוהה עם התאוששות חלבון גבוה התואמות דiverse טכניקות ניתוח חלבון שלאחר ההפרדה. ג'ל eluted נוזלי הפרקציה מילכוד אלקטרופורזה (GELFrEE) היא אחת הטכניקות החלוקות שמתאימות לכל המאפיינים הללו. שיטה זו מיושמת בעיקר במחקרים פרוטאומיקה תפוקה גבוהה מלמעלה למטה, המציין שזה מהיר צדדי. בשנת GELFrEE, חלבונים הם מפוגלים והפרידו מבוססים על משקל מולקולרי באמצעות מטריצת ג'ל צינורי, הנקבובי של אשר ניתן לשנות על פי דרישות מדגם והתוצאות החלוקות הרצויות. שברים הם eluted בשלב נוזל, ובכך להקטין את המגבלות לשחזור משויכות SDS-PAGE, תוך שמירה ברזולוציה גבוהה. Aliquots שבר לאחר מכן ניתן לנתח על ידי עמוד 1-D לבחירת רוחב פס בעל משקל מולקולרי 11. קיים ביקוש גבוה עבור היתרונות הקשורים GELFrEE בטכניקות הפרדה הילידים. השיטה המתוארת במסמך זה, נקה Native GELFrEE (CN-GELFrEE), הוא עיבוד יליד GELFrEE. כדי להיות תואם עם ים רחבpectrum של מקרומולקולות במצב הטבעי שלהם, שיטה זו נשענת לא רק על כימית CN-העמוד הרך, אלא גם על פרדת שיפוע נקבובי, אשר מפחיתה משקעי חלבון על ידי ביטול המעבר הקשה בין porosities הנוכחי במערכות ג'ל רציפות 9. כאשר מוחלים fractionate קומפלקסי חלבונים המופקים לב עכבר, שברי eluted מוצגים התאוששות גבוהה הפרדה גבוהה ברזולוציה של מגוון רחב של משקלות מולקולריים הושגה. יתר על כן, שברים הנובעים תואמים ביותר חלבון ביוכימיות biophysical במורד הזרם מנתח.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: פרוטוקול וידאו זה מבוסס על פרסום הקשורים 9. ריאגנטים ספציפיים, חומרים וציוד דרוש כדי לבצע את כל השלבים המתוארים בפרוטוקול זה מפורטים בסעיף החומרים. המתכונים ומידע להכנת כל הפתרונות הנדרשים מפורטים בטבלה 1.
1. מילוי מוצרי ג'לי Tube Gradient
לדוגמא כנה 2.
3. התקן CN-GELFrEE

איור 1:. CN-GELFrEE מכשיר (א) GELFrEE חלקים מכשיר רישומים (ב) תצלום של חלקים המיוצרים; (C) CN-GELFrEE הרכבת מכשיר ערכה: (1) תא חיץ, (2) spacer, (3) O-Ring, (4) ג'ל צינור, (5) תא מורכב, ו (6) קרום דיאליזה.

טבלה 1: טבלת פתרונות.

טבלה 2: טבלה של חלקי המכשיר GELFrEE.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
200 מיקרוגרם של חלבונים המופקים לבבות עכבר קרקע בהקפאה היו מופרדים באופן מקורי ל -14 שברים של 150 μl כל, בשיטת CN-GELFrEE בתוך שפופרת ג'ל 1-12% T. Aliquot של 10 μl של כל חלק היה לרוץ על ג'ל לוח CN-עמוד וכסף מוכתם. תיאור ברור של החלוקה והרזולוציה שהושגה עם חלוקת CN-GELFrEE מוצג איור 2 א. שברים נאספו למעלה משעתיים ואת assay ג'ל מציג דפוס עקבי של הגדלת משקל מולקולרי החל ~ 30 כדי 500 kDa. חלק מכיל מינים הנעים במסה מעל ~ 100...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
CN-GELFrEE נגזר יליד ברור (CN) מערכת חיץ עמוד המשתמשת תערובת של anionic ודטרגנטים ניטראלי כמולקולות מובילות 9 עבור חלוקת חלבון בעל משקל מולקולרי מבוססת באמצעות מטריקס ג'ל. היישום של CN-GELFrEE כדי לחלץ חלבון לב עכבר יליד שנוצר שברים מורכבים נמוכים עם רוחבי פס דיסקרטי תוך שמירת קישור לא קוולנטי של מכלולי biomolecular. השוואת שברים בין CN-PAGE ג'לים לוח SDS-PAGE צמצום הראתה משמרות מונית הממחישים אובדן הקישור לא קוולנטי בין מקרומולקולות את השברים ושבירים של אג"...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
קק קרן סיפקה מימון בנדיבות עבור עבודה זו. חומר זה מבוסס על העבודה הנתמכת על ידי מענק מחקר FAPERJ 100.039 / 2014 מהממשלה של ריו דה ז'נרו מדינה - ברזיל עבור RDM, מדע בלי מלגת גבולות 88888.075416 / 2013-00 מן לתיאום לשיפור כוח האדם להשכלה גבוהה, תחת הממשלה של ברזיל, עבור HSS, את מלגת מחקר לתארים מתקדמים הקרן הלאומית למדע תחת מספר המילגה 2014171659 עבור OSS, ועל ידי מענק מחקר CNPq 202,011 / 2012-7 מממשלת ברזיל עבור LHFDVPCH הוא הנמען של כימיה של החיים של אוניברסיטת Northwestern תהליכים מכון דוקטורים אחוות פרס.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| <חזק>ריאגנטים | |||
| 30% אקרילאמיד/תמיסת BIS, 37.5:1 | Bio-Rad | 161-0158 | תמיסה זו היא נוירוטוקסית. |
| חומצה 6-אמינוהקסנואית (&אפסילון;-חומצה אמינוקפרואית) | סיגמא-אולדריץ' | A2504 | כימיקל זה הוא גורם מגרה. |
| אמוניום פרסולפט (APS) | פישר סיינטיפיק | 7727-54-0 | כימיקל זה דליק, רעיל וקורוזיבי. |
| Coomassie blue G250 | Bio-Rad | 161-0406 | |
| Dodecylmaltoside | Sigma-Aldrich | D4641 | כימיקל זה הוא גורם מגרה. |
| אתילן גליקול חומצה טטראצטית (EGTA) | FLUKA | 3777 | כימיקל זה רעיל. |
| חומצה אתילנדיאמין טטראצטית (EDTA) | Fisher Scientific | BP120 | כימיקל זה רעיל. |
| גליצרול | פישר סיינטיפיק | 56-81-5 | |
| אימידזול | סיגמא-אולדריץ' | I2399 | |
| חנקן נוזלי | כל ספק | n/a | אחסן חנקן נוזלי במיכלים המיועד לנוזלים בטמפרטורה נמוכה |
| לב עכבר | Bioreclamation LLC | MSE-HEART | |
| n-בוטנול | פישר סיינטיפיק | 71-36-3 | כימיקל זה דליק ורעיל. |
| Ponceau S | Sigma-Aldrich | BP103 | |
| מעכב פרוטאז קוקטייל | תרמו פישר סיינטיפיק | 78430 | כימיקל זה רעיל. |
| נתרן דאוקסיכולט | סיגמא-אולדריץ' | 30970 | כימיקל זה הוא גורם מגרה. |
| סוכרוז | JTBaker | 4097 | |
| Tetramethylethylenediamine (TEMED) | Bio-Rad | 161-0800 | כימיקל דליק ומגרה. |
| Tris-HCl | Amresco | M151 | |
| Trycine | Bio-Rad | 161-071 | |
| <חזק>ציוד | |||
| מערבל שיפוע | Hoefer | SG15 | |
| ערבוב מגנטי | לכל ספק | מוטות | |
| מגנטיים | כל ספק | n/a | קטן מספיק כדי להיכנס לתאי המיקסר של gradiet. |
| ספק כוח | Bio-Rad | 164-5056 | מתח עד 1,500 וולט |
| צנטריפוגה מקוררת | אפנדורף | 022622552 | עד 15,000 x גרם |
| <חזק>חומרים | |||
| 15 מ"ל צינור חרוטי | כל ספק | n/a | |
| 30 kDa-MWCO מסנן אולטרה צנטריפוגלי | Millipore | UFC503096 | |
| צינורות גמישים | Saint-Gobain | B000FOV1J0 | באורך של כ -1 מ |
| ', כל ספק | n/a | ||
| שסתום נוזלי/אוויר, מתכתי או פלסטיק. (למשל שסתום ידית בקרת זרימת אוויר/מים באקווריום) | כל ספק | שסתומי | אקווריום n/a תואמים. |
| מרגמה ועלי | כל ספק | n/a | |
| Native PAGE 3-12% T ג'ל לוח | Invitrogen | BN1003 | |
| Parafilm | Bemis | PM-996 | |
| צלחת פטרי | Fisher Scientific | 08-757-13 | |
| חלבון צינור קישור נמוך 1.5 ml | Eppendorf | 022431081 | |
| סכין גילוח | IDL כלים | TE05-091C | |
| צינורות דיאליזה תאית מחודשת 3,500 MWCO | Fisher Scientific | 21-152-9 | |
| SDS-PAGE ג'ל לוח לכל kDa | Bio-Rad | 456-9036 | |
| פיפטות סרולוגיות (25 מ"ל) | VWR | 89130-900 | |
| (10 מ"ל) | כל ספק | לא ישים |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.