כאן, פרוטוקול מוצג עבור תיוג מטבולי של שמרים עם 14C-חומצה אצטית, אשר יחד עם כרומטוגרפיה שכבה דקה להפרדה של שומנים ניטרליים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
כאן, פרוטוקול מוצג עבור תיוג מטבולי של שמרים עם 14C-חומצה אצטית, אשר יחד עם כרומטוגרפיה שכבה דקה להפרדה של שומנים ניטרליים.
שומנים ניטרליים (NLs) הם סוג של ביומולקולים הידרופוביים ללא תשלום הממלאים תפקידי מפתח באנרגיה והומאוסטזיס שומנים בדם. NLs הם מסונתז דה נובו מאצטיל-CoA והם נוכחים בעיקר אאוקריוטים בצורה של טריגליצרידים (TGs) ו אסטרים סטרול (SEs). האנזימים האחראים על הסינתזה של NLs נשמרים מאוד מ Saccharomyces cerevisiae (שמרים) לבני אדם, מה שהופך שמרים אורגניזם מודל שימושי לנתח את הפונקציה ואת הרגולציה של אנזימי חילוף החומרים NL. בעוד הרבה ידוע על איך אצטיל-CoA מומר קבוצה מגוונת של מינים NL, מנגנונים לוויסות אנזימי חילוף החומרים NL, וכיצד ויסות שגוי יכול לתרום פתולוגיות הסלולר, עדיין מתגלים. שיטות רבות לבידוד ואפיון של מינים NL פותחו ושימשו במשך עשרות שנים של מחקר; עם זאת, פרוטוקול כמותי ופשוט לאפיון מקיף של מינים NL גדולים לא נדון. כאן, שיטה פשוטה ומסתגלת לכמת את סינתזת דה נובו של מינים NL גדולים בשמרים מוצגת. אנו מיישמים 14C-חומצה אצטית תיוג מטבולי בשילוב עם כרומטוגרפיה שכבה דקה כדי להפריד ולכומת מגוון רחב של NLs חשוב מבחינה פיזיולוגית. בנוסף, שיטה זו ניתן ליישם בקלות ללמוד בשיעורי התגובה vivo של אנזימי NL או השפלה של מינים NL לאורך זמן.
אצטיל-CoA הוא אבן הבניין הבסיסית של ביומולקולות מגוונות כולל שומנים ניטרליים (NLs), המשמשים מטבע ביומולקולרי רב-תכליתי לבניית ממברנות, יצירת ATP, ויסות איתות תאים1,2. הזמינות של NLs להיות מנודה לתוך כל אחד מהמסלולים האלה בהתאמה הוא, בחלקו, מוסדר על ידי האחסון שלהם. טיפות שומנים בדם (LDs), אברונים ציטופלסמיים המורכבים מלטיבות הידרופוביות של טריגליצרידים (TGs) ואסטרים סטרול (SEs), הם תאי האחסון העיקריים של רוב ה- NLs הסלולריים. ככזה, LDs לבודד ולווסת NLs, אשר ניתן להשפיל ולאחר מכן מנוצל לתהליכים ביוכימיים ומטבוליים3,4. זה ידוע כי הרגולציה השגויה של חלבונים הקשורים NL ו- LD מתואמת עם תחילת פתולוגיות כולל lipodystrophy ותסמונות מטבוליות5,6. בגלל זה, מחקר LD הנוכחי מתמקד מאוד על איך סינתזה NL מוסדר מרחבי, זמני, ועל פני רקמות נפרדות של אורגניזמים רב תאיים. בשל התפקידים התאיים בכל מקום עבור NLs, אנזימים רבים האחראים על סינתזה ורגולציה של NLs נשמרים ברחבי eukaryotes7. ואכן, אפילו כמה פרוקריוטים מאחסנים NLs ב- LDs8. לכן, אורגניזמים מודל מתיחה גנטית כגון Saccharomyces cerevisiae (שמרים ניצנים) היו שימושיים לחקר סינתזה ורגולציה NL.
ההפרדה וכימות של NLs מתמציות תאים ניתן לבצע במספר עצום של דרכים, כולל ספקטרומטריית כרומטוגרפיה-מסה גז (GC-MS), כרומטוגרפיה נוזלית ביצועים גבוהים (HPLC), וספקטרומטריה כרומטוגרפיה-מסה נוזלית אולטרה ביצועים (UPLC-MS)9,10,11. אולי השיטה הפשוטה ביותר להפרדת NLs היא באמצעות כרומטוגרפיה של שכבה דקה (TLC), המאפשרת כימות צפיפות לאחר מכן מעקומה סטנדרטית12,13. למרות TLC מספק רק הפרדה מגורענת כמובן של NLs, זה נשאר טכניקה חזקה כי זה זול, וזה מאפשר הפרדה מהירה של NLs מכמה דגימות בו זמנית. שניים מהאתגרים הבולטים ביותר העומדים בפני המחקר של NLs באמצעות TLC הם: 1) המגוון הרחב של שפע תאי של מינים NL והמתווכים שלהם, ו -2) מגוון ההידרופיליות / הידרופוביה של מתווכים שומנים בתוך מסלולי סינתזה NL. כתוצאה מכך, הכימות של מינים NL באמצעות TLC מוגבל בדרך כלל למינים הנפוצים ביותר; עם זאת, הקדמה של 14C-חומצה אצטית radiolabel יכול לשפר באופן משמעותי את הזיהוי של מתווכים שפע נמוך בתוך מסלולי NL. חומצה אצטית מומרת במהירות לאצטיל-CoA על ידי אצטיל-CoA סינתטאז ACS214, מה שהופך 14חומצה C-אצטית מצע רדיובליבלי מתאים בשמרים15. בנוסף, הפרדה של NLs הידרופובית ומתווכים הידרופיליים של NLs ניתן להשיג על ידי TLC באמצעות מערכות ממס מרובות16. כאן, שיטה מוצגת להפרדה של NLs באמצעות 14C-חומצה אצטית תיוג מטבולי בשמרים. שומנים המסומנים במהלך תקופת הדופק מבודדים לאחר מכן על ידי פרוטוקול בידוד שומנים מוחלט מבוסס היטב17, ואחריו ההפרדה של מינים NL על ידי TLC. פיתוח לוחות TLC על ידי אוטורדיוגרפיה כדי לדמיין שומנים מסומנים, ותרסיס כימי כדי לדמיין שומנים מוחלטים, מאפשר שיטות מרובות של כימות. רצועות שומנים בודדות ניתן גם לחלץ בקלות מצלחת TLC באמצעות סכין גילוח, וספירת נוצץ יכול לשמש כדי לכמת את כמות החומר radiolabeled בתוך הלהקה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. צמיחה ותיוג של תאי שמרים עם 14חומצה אצטית C
2. בידוד של שומנים מוחלטים מן שמרים
הערה: הפרוטוקול הבא לבידוד שומנים מבוסס על שיטה מבוססת היטב בשימוש תכוף כי ביעילות מחלץ את רוב מיני השומניםנייטרלי 17,18.
אזהרה: בעת שימוש בממס אורגני, תמיד ללבוש PPE מתאים ולעבוד בתוך מכסה המנוע אדים במידת האפשר. במהלך מיצוי שומנים בדם, להימנע משימוש בפלסטיק שאינם תואמים ממסים אורגניים. צינורות פוליפרופילן מתאימים לפרוטוקול הבא.
3. הפרדה וכימות של NLs עם תווית רדיואיזוטופ על ידי כרומטוגרפיה של שכבה דקה
4. הדמיה וכימות של שומנים מופרדים TLC
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בפרוטוקול זה, הוכחנו כי תיוג, זיהוי וכימות של מינים NL יכול להתבצע על ידי 14C-חומצה אצטית תיוג מטבולי. מינים NL העיקריים ניתן להפריד במערכת ממס של 50:40:10:1 (v /v/v/v%) Hexane:אתר נפט:אתר Diethyl:חומצה אצטית (איור 1A, B). הדמיית זרחן מאפשרת הדמיה חזותית של חומצת שומן חופשית מסומנת (FFA), טריאציליגליצרול (TG), דיאקיליגליצרול (DG), כולסטרול (Chol) וסקוואלן (SQ)(איור 1A). למרות SEs ניתן להפריד ממיני NL אחרים בממס זה, אף אחד לא מזוהה aut...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כאן, פרוטוקול radiolabeling תכליתי תכליתי כדי לפקח כמותית על הסינתזה של מינים NL בשמרים מוצג. פרוטוקול זה הוא מודולרי מאוד, המאפשר לסיים את ההליך בתוך 3-6 ימים. בנוסף, שפע של ספרות קיים על השימוש TLC להפריד מינים שומנים ומטבוליטים, אשר אמור לאפשר למשתמש לזהות כמה מינים שומנים של עניין עם שינוי פשוט של מערכות ממס TLC16,19. פרוטוקול זה תורם להפרדה, איתור וכימות של שומנים עם כיתוב רדיו. זה יכול גם להיות יחד עם תקופת מרדף במדיה לא מתויגת כדי לזהות את זמן המחזור של NL...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין אינטרסים מתחרים בהכנת כתב יד זה.
המחברים מבקשים להודות לחברי מעבדת חן על עזרה וייעוץ רעיוני בסיום מחקר זה. W.M.H. נתמך על ידי כספים מקרן וולש (I-1873), NIH NIGMS (GM119768), קרן המחקר הרפואי Ara Paresghian, ותוכנית המלומדים UT Southwestern ניחן. S.R נתמך על ידי מענק תוכנית T32 (5T32GM008297).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| [1-C14] חומצה אצטית פעילות ספציפית למלח נתרן: 45-60mCi | PerkinElmer | NEC084H001MC | |
| 18:1 1,2 dioleoyl-sn-glycerol | Avanti | 800811O | |
| 200 הוכחה אתנול מוחלט | Sigma | 459836 | |
| חרוזי זכוכית שטופים בחומצה 425-600um | Sigma | G8772 | |
| נורות ענבר לפיפטות פסטור | פישר | 03-448-24 | |
| אמוניום גופרתי >99% | סיגמא | A4418 | |
| בקמן LS6500 מונה נצנוץ | PerkinElmer | A481000 | |
| כלורופורם (דרגת HPLC) | פישר | C607SK | |
| כולסטרול >99% | סיגמא | C8667 | |
| כולסטריל-לינולאט >98% | סיגמא | C0289 | |
| חומצה גופרתית מרוכזת | Sigma | 339741 | |
| Corning צינורות חרוטיים 50 מ"ל, פוליפרופילן עם כובע צנטריסטאר | Sigma | CLS430829 | |
| דקסטרוז, כיתה נטולת מים | Sigma | D9434 | |
| Diethyl אתר נטול מים כיתה | Sigma | 296082 | |
| תנור ייבוש | פישר | 11-475-155 | |
| נוזל נצנוץ EcoLume | VWR | ||
| Eppendorf 5424R | פישר | 05-401-205 | |
| GE מסך זרחן אחסון | סיגמא | GE28-9564-75 | |
| GE טייפון FLA9500 הדמיה | |||
| חומצה אצטית קרחונית בדרגת ACS | סיגמא | 695092 | |
| זכוכית 6 מ"ל בקבוקוני נצנוץ | Sigma | M1901 | |
| מכסי צינור צנטריפוגה זכוכית | פישר | 14-595-36A | |
| צינורות צנטריפוגה מזכוכית | פישר | 14-595-35A | |
| פיפטה מזכוכית פסטר | פישר | 13-678-20C | |
| הקסאן, סיגמא נטול מים | 296090 | ||
| L-אדנין >99% | סיגמא | A8626 | |
| L-אלנין >98% | סיגמא | A7627 | |
| ל-ארגינין >99% | סיגמא | A1270000 | |
| ל-אספרגין >98% | סיגמא | A0884 | |
| ל-אספרטט >98% | סיגמא | A9256 | |
| ל-ציסטאין >97% | סיגמא | W326305 | |
| ל-גלוטמית, מלח מונוסודיום מונוהידרט >98% | סיגמא | 49621 | |
| ל-גלוטמין >99% | סיגמא | G3126 | |
| L-גליצין >99% | סיגמא | G8898 | |
| L-היסטידין >99% | סיגמא | H8000 | |
| L-איזולאוצין >98% | סיגמא | I2752 | |
| L-לאוצין >98% | סיגמא | L8000 | |
| ל-ליזין >98% | סיגמא | L5501 | |
| ל-מתיונין, | סיגמא | בדרגת HPLCM9625 | |
| L-פנילאלנין, בדרגת ריאגנט | , Sigma | P2126 | |
| L-פרולין >99% | Sigma | P0380 | |
| L-סרין >99% | Sigma | S4500 | |
| L-תרונין, בדרגת ריאגנט | , Sigma | T8625 | |
| L-טריפטופן >98% | Sigma | T0254 | |
| L-טירוזין >98% | Sigma | T3754 | |
| L-Uracil >99% | Sigma | U0750 | |
| L-Valine >98% | Sigma | V0500 | |
| בדרגת ACS | Fisher | A412 | |
| >99% | Sigma | O1008 | |
| p-anisaldehyde | Sigma | A88107 | |
| אתר נפט, סיגמא בדרגת ACS | 184519 | ||
| פוספטידילכולין, דיפלמיטואיל >99% | סיגמא | P1652 | |
| פיפטות | אפנדורף | 2231000713 | |
| אשלגן כלורי, | Sigma | P3911 | |
| מאושרת, ACS | Fisher | S318-100 | |
| סקוואלן >98% | Sigma | S3626 | |
| גבישי / מוסמך | פישר | 110-15-6 | |
| כרית רוויה TLC | סיגמא | Z265225 | |
| TLC סיליקה ג'ל 60 גרם צלחת מתעלות זכוכית | פישר | NC9825743 | ללא מחוונים פלואורסצנטיים |
| שקיפות סרט פלסטיק | אפולו | 829903 | |
| טריצ'ין | סיגמא | T0377 | |
| טריאולאין >99% | סיגמא | מערבל מערבולת T7140 | |
| פישר | 02-215-414 | ||
| קלטת חשיפה של ווטמן | סיגמא | WHA29175523 | |
| בסיס חנקן שמרים ללא אמוניום גופרתי וחומצות אמינו | סיגמא | Y1251 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.