תיוג מבשר איזוטופים בשילוב ותיוג isobaric (cPILOT) הוא אסטרטגית פרוטאומיקה כמותית המשפר יכול ריבוב מדגם של תגי isobaric. פרוטוקול זה מתאר את היישום של cPILOT לרקמות מתוך שולטת מודל עכבר מחלת אלצהיימר ו wild-type.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
תיוג מבשר איזוטופים בשילוב ותיוג isobaric (cPILOT) הוא אסטרטגית פרוטאומיקה כמותית המשפר יכול ריבוב מדגם של תגי isobaric. פרוטוקול זה מתאר את היישום של cPILOT לרקמות מתוך שולטת מודל עכבר מחלת אלצהיימר ו wild-type.
ישנה דרישה גוברת לנתח דגימות ביולוגיות רבות להבנת מחלות גילוי סמן ביולוגי. אסטרטגיות פרוטאומיקה כמותיות המאפשרות מדידה בו זמנית של מספר דגימות הפכה נפוצה לצמצם במידה ניכרת את עלויות וזמניות ניסיוני. המעבדה שלנו פיתחה טכניקה הנקראת מבשר בשילוב תיוג איזוטופי ותיוג isobaric (cPILOT), אשר משפר מדגם ריבוב של תיוג איזוטופי מסורתיים או גישות תיוג isobaric. cPILOT העולמי ניתן ליישם דגימות שמקורם בתאים, ברקמות, נוזלי גוף, או אורגניזמים שלמים נותן מידע על שכיחותם יחסית חלבון על פני תנאים מדגמים שונים. cPILOT עובד ע"י 1) באמצעות תנאי חיץ pH נמוכים כדי פפטיד dimethylate סלקטיבי N-טרמיני 2) באמצעות תנאי חיץ pH הגבוה לתייג אמינים ראשוניים של שאריות ליזין עם ריאגנטים isobaric-זמינים מסחרי (ראה טבלה של חומרים / ריאגנטים). המידהריבוב המדגם זמין תלוי מספר ההתוויות מבשרות משומשות מגיב תיוג isobaric. כאן, אנו מציגים ניתוח 12-Plex באמצעות קל וכבד dimethylation בשילוב עם שש-Plex ריאגנטים isobaric לנתח 12 דגימות מרקמות עכבר בניתוח יחיד. ריבוב משופר מועיל להקטנת זמן ניסיוני ועלות וחשובה יותר, מה שמאפשר השוואה על פני תנאים מדגמים רבים (ביולוגי משכפלות, שלב מחלה, טיפולים תרופתיים, גנוטיפים, או בזמן נקודות אורכות) עם הטיה וטעייה ניסיוניות פחות. בעבודה זו, גישת cPILOT הגלובלית משמשת כדי לנתח מוח, לב, כבד ורקמות ברחבי ביולוגי משכפל ממודל עכבר מחלת אלצהיימר בקרות מסוג פרא. ניתן ליישם גלובל cPILOT ללמוד תהליכים ביולוגיים אחרים ומותאם להגדיל ריבוב מדגם גדול מ 20 דגימות.
פרוטאומיקה קרובות כרוך הניתוח של דגימות רבות השתמשו כדי להבין טוב יותר תהליכי מחלה, קינטיקה אנזימטית, ופוסט translational שינויים, בתגובה לגירויים סביבתיים, בתגובת טיפולים רפואיים, גילוי סמן ביולוגי, או מנגנוני סמים. יכול להיות מועסק שיטות כמותיות למדוד הבדלים ביחס ברמות החלבון ברחבי דגימות וניתן ללא תווית או לערב תיוג איזוטופי (מטבולית, כימיים, או אנזימטי). שיטות תיוג איזוטופ יציבות גדלו ב פופולרי כי הם מאפשרים דגימות רבות להיות מנותחות בו זמנית ומתאימים דגימות מתאים שונים, רקמות, נוזלי גוף, או אורגניזמים שלמים. תיוג איזוטופ שיטות 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 תפוקה ניסיון עלייה,תוך צמצום זמן רכישה, עלויות, וטעייה ניסיונית. שיטות אלה להשתמש ספקטרה המונית מבשר למדוד שכיחותם היחסית של חלבונים מן הפסגות פפטיד. לעומת זאת, ריאגנטים תיוג isobaric 8, 9, 10 יוצרים יונים כתב כי מזוהים או ב MS / MS או MS 3 11 ספקטרום ופסגות אלה משמשים לדווח על שכיחותם היחסית של חלבונים.
הזרם המדינה- of-the-art ריבוב פרוטאומיקה הוא או ניתוח תג isobaric 10-Plex 12 או 12-Plex 13. ריבוב מדגם משופר (כלומר> 10 דגימות) שיטות פותחו על ידי המעבדה שלנו עבור רקמות 14, 15, 16, 17, ועל ידי אחרים לניתוח תאים 18 sup>, 19, 20, רקמות 21, או פפטידים ממוקדים 22. פתחנו טכניקת ריבוב משופרת שנקראת תיוג איזוטופי מבשרים בשילוב עם תיוג isobaric (cPILOT). CPILOT גלובל שימושי להשגת מידע על הריכוזים היחסיים של כל החלבונים על פני תנאים מדגמים שונים (≥12) 14. איור 1 מציג את זרימת העבודה cPILOT בכלל. פפטידים tryptic או ליס-C מסומנים באופן סלקטיבי על הסופית- N עם dimethylation באמצעות נמוך pH 2 ובבית שאריות ליזין עם ריאגנטים 6-Plex באמצעות pH גבוה. אסטרטגיה זו מכפילה את מספר הדגימות כי ניתן לנתח עם ריאגנטים isobaric שעוזרים להפחית עלויות ניסוי ובנוסף, מפחית צעדים וזמן הניסיונות.
cPILOT היא גמישה כמו פיתחנו שיטות אחרות כדי ללמוד חמצוני ופוסט translational מודיfications, כולל חלבונים 3-modified-nitrotyrosine 14 ופפטידים המכילים ציסטאין עם S-nitrosylation (oxcyscPILOT) 23. גם פיתחנו חומצת אמינו גישה סלקטיבית, cPILOT ציסטאין (cyscPILOT) 17. רכישת MS 3 עם שיטת 11-יון עליון או סלקטיבית-y 1 -ion 15 יכול לעזור להפחית פרעות כתב יון ולשפר את דיוק כמותית של cPILOT. שימוש MS 3 בשיטת הרכישה דורש מכשיר ברזולוציה גבוהה עם נתח מונית orbitrap למרות מכשירי מלכודת יונים ברזולוציה נמוכה עשויים גם לעבוד 24.
בעבר, cPILOT נוצל בעבר ללמוד חלבונים בכבד 16 ממודל העכבר מחלת האלצהיימר. כאן, אנו מתארים כיצד לבצע ניתוח cPILOT הגלובלית באמצעות המוח, הלב, ואת homogenates הכבד כדי ללמוד את התפקיד של peripheר"י במחלת האלצהיימר. ניסוי זה משלב שכפול ביולוגית. בגלל הרבגוניות של cPILOT, משתמשים מעוניינים יכולים להשתמש בטכניקה זו כדי ללמוד ברקמות אחרות עבור מגוון של בעיות ומערכות ביולוגיות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
משפט ואתיקה: עכברים נרכשו ממוסד מחקר ביו עצמאי, ללא כוונת רווח ו שוכנו אגף משאבי חיות מעבדה באוניברסיטת פיטסבורג. כל הפרוטוקולים חיה אושרו על ידי ועדת טיפול בבעלי חיים מוסדיים השתמש באוניברסיטת פיטסבורג.
1. מיצוי חלבון ואת הדור של פפטידים עבור תיוג-כימי
Desalting לדוגמא 3.
4. תיוג Dimethylation (N-Termini)
5. Isobaric תיוג (שאריות ליס)
6. קטיוני סטרונג
7. נוזלי כרומטוגרפיה-טנדם ספקטרומטריית מסה (LC-MS / MS) ו- MS 3
8. ניתוח נתונים 16
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
cPILOT משתמשת כימיה מבוססת אמינה כדי כימי פפטידים תווית על יכולות ריבוב N- הסופי ואת השאריות ליזין ושפר מדגם. איור 2 מציג נתוני MS נציג כי מתקבל ניתוח cPILOT 12-Plex של מוח, לב, כבד ורקמות ממודל עכבר מחלת אלצהיימר בקרות מסוג פרא. כפי שניתן לראות בטבלה 1, שני משכפל ביולוגי עבור מחלת אלצהיימר ו עכברי-בר כלול בניתוח 12-Plex זה. איור 2 א מראה זוג שיא-טעון כפליים כי הוא מופרד על ידי ריווח m / z...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
cPILOT מאפשרת מדידה בו זמנית של יותר מ 12 דגימות ייחודי. על מנת להבטיח תיוג מוצלח בשני שאריות N- הסופית וליזין של פפטידים, זה הכרחי כדי לקבל את ה- pH הנכון עבור כל קבוצה של תגובות ולבצע את התגובה dimethylation הראשון עבור תיוג פפטיד. dimethylation סלקטיבי על הסופית- N מבוצע על ידי בעל pH ב ~ 2.5 (± 0.2). זו מושגת על ידי ניצול ההבדלים של PKA של קבוצות אמינו על ליזין ואת N- הסופית. בשעה 2.5 pH, ליזין אינו פעיל (pKa ~ 10.5); עם זאת, אם ה- pH הוא חומצי מעט (כלומר pH 5-7) או ב...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
יש המחברים שום אינטרסים מתחרים.
המחברים מודים מאוניברסיטת פיטסבורג קרנות הזנק NIH, מענק R01 NIGMS (GM 117,191-01) כדי RASR.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מים - MS Grade | Fisher Scientific | W6-4 | 4 L כמות אינה הכרחית |
| אצטוניטריל - MS Grade | Fisher | Scientific A955-4 | 4 L כמות אינה הכרחית |
| חומצה אצטית | J.T. Baker | 9508-01 | |
| תמיסת אמוניום הידרוקסיד (28 - 30%) | Sigma Aldrich | 320145-500ML | |
| אמוניום פורמט | Acros Organics | 208-753-9 | |
| חומצה פורמית | פלוקה אנליטית | 94318-250ML-F | |
| BCA ערכת בדיקת חלבון | פירס תרמו פישר סיינטיפיק | 23227 | |
| אוריאה | ביורד | 161-0731 | |
| טריס | ביורד | 161-0716 | |
| דיתיותרייוטול (DTT) | פישר סיינטיפיק | BP172-5 | |
| יודואצטמיד (IAM) | Acros Organics | 144-48-9 | |
| L-ציסטאין | סיגמא אולדריץ', כימיה | 168149-25G | |
| L-1-tosylamido-2 פנילאתיל כולורמתיל קטון (TPCK) שטופל בלבלב בקר | סיגמא אולדריץ', | T1426-100MG | |
| CH2O); 36.5 - 38% ב-H2O | סיגמא אולדריץ', מדעי | החייםF8775-25ML | |
| תמיסת פורמלדהיד (13CD2O); 20 wt % ב-D2O, 98 אטום % D, 99 אטום % 13C | סיגמא אולדריץ', כימיה | 596388-1G | |
| נתרן ציאנובורוהידריד; דרגת ריאגנט, 95% | סיגמא אולדריץ' | 156159-10גרם | |
| נתרן ציאנובורורודוטריד; 96 אטום % D, 98% CP | סיגמא אולדריץ', כימיה | 190020-1G | |
| קצות סיבוב חזקים (SCX) ערכת הכנה לדוגמא | Protea BioSciences | SP-155-24kit | |
| מאגר טריאתיל אמוניום ביקרבונט (TEAB) | סיגמא אולדריץ', ערכת | T7408-100ML | |
| (TMT 6 plex) - 6 תגובות (1 x 0.8 מ"ג) | Thermo Fisher Scientific | 90061 | |
| הידרוקסילאמין הידרוכלוריד | סיגמא אולדריץ', כימיה | 255580-100G | |
| מערבל מערבולת סטנדרטי | פישר סיינטיפיק | 2215365 | ניתן להשתמש בכל מיקסר |
| אואזיס HLB 1 סמ"ק (10 מ"ג) מחסניות מיצוי | מים | 186000383 | אלו הן מחסניות C18 |
| סעפת ואקום Visiprep SPE, DL (תוחם חד פעמי), דגם 24 יציאות | סיגמא אולדריץ' | 57265 | דגם 12 יציאות מספיק גם |
| Speed-vac | Thermo Scientific | SPD1010 | כל מותג של שואב מהירות מספיק |
| תא אמבט מים | Thermo Scientific | 2825/2826 | כל מותג של תא אמבט מים עם טמפרטורות מבוקרות מספיק. |
| הומוגנייזר מכני (כלומר FastPrep-24 5G) | MP Biomedicals | 116005500 | |
| Eksigent Nano LC - Ultra 2D עם דגימה אוטומטית של Nano LC AS-2 | Sciex-דגם | זה אינו זמין עוד. כל ננו LC עם דגימה אוטומטית מספיק. | |
| LTQ Orbitrap Velos Mass Spectrometer | Thermo | Scientific-דגם | זה אינו זמין עוד. ניתן להשתמש במכשירים אחרים ברזולוציה גבוהה (למשל Orbitrap Elite, Orbitrap Fusion או Orbitrap Fusion Lumos). |
| תוכנת חלבונים (למשל Proteome Discoverer) | Thermo Scientific | IQLAAEGABSFAKJMAUH | |
| איזון אנליטי | מטלר טולדו | AL54 | |
| צלחת ערבוב | VWR | 12365-382 | כל מותג של צלחות ערבוב מספיקות |
| מד pH (תואם Tris) | פישר סיינטיפיק (Accumet) | 13-620-183 | כל מותג של מד pH מספיק |
| pH 10 מאגר | פישר סיינטיפיק | 06-664-261 | כל מותג של מאגר pH 10 מספיק |
| pH 7 מאגר | פישר סיינטיפיק | 06-664-260 | כל מותג מאגר pH 7 מספיק |
| 1.5 מ"ל צינורות אפנדורף, 500 pk | פישר סיינטיפיק | 05-408-129 | כל מותג של צינורות אפנדורף 1.5 מ"ל מספיקים |
| 0.6 מ"ל צינורות אפנדורף, 500 pk | פישר סיינטיפיק | 04-408-120 | כל מותג של צינורות אפנדורף 0.6 מ"ל מספיקים |
| 0.65 ומיקרו; m יחידות סינון צנטריפוגלי Ultrafree MC DV | EMD Millipore | UFC30DV00 | |
| 2 מ"ל צינורות מיקרוצנטריפוגה, 72 יחידות | Thermo Scientific | 69720 | |
| C18 חומר אריזה (5 ומיקרו; מ', 100 וארינג;) | Bruker | PM5/61100/000 | פריט זה אינו זמין עוד מ-Bruker. חומר אריזה חלופי עם המפרט המפורט יספיק |
| לחומר אריזה C18 (5 ומיקרו; מ', 200 וארינג;) | Bruker | PM5/61200/000 | פריט זה אינו זמין עוד מ-Bruker. חומר אריזה חלופי עם מפרט רשום יספיק |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.