פרוטוקול זה מתאר כיצד לחלץ את החלבון 1 המכיל הידרולאז 1 (FAHD1) מכליות החזירים ומכבד העכברים. השיטות המפורטות עשויות להיות מותאמות לחלבונים אחרים בעלי עניין ולשנות אותן עבור רקמות אחרות.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר כיצד לחלץ את החלבון 1 המכיל הידרולאז 1 (FAHD1) מכליות החזירים ומכבד העכברים. השיטות המפורטות עשויות להיות מותאמות לחלבונים אחרים בעלי עניין ולשנות אותן עבור רקמות אחרות.
פומארילאצטואצטט הידרולאז המכיל חלבון 1 (FAHD1) הוא החבר המזוהה הראשון במשפחת העל FAH באאוקריוטים, הפועל כאוקסלואצטט דקרבוקסילאז במיטוכונדריה. מאמר זה מציג סדרה של שיטות למיצוי וטיהור של FAHD1 מכליות חזירים וכבד עכברים. השיטות המכוסות הן כרומטוגרפיית חילופי יונית עם כרומטוגרפיה נוזלית של חלבונים מהירים (FPLC), סינון ג'ל הכנה ואנליטי עם FPLC, וגישות פרוטאומיות. לאחר מיצוי החלבון הכולל, נחקרו משקעי אמוניום סולפט וכרומטוגרפיית חילופים יונית, ו-FAHD1 הופק באמצעות אסטרטגיה רציפה באמצעות חילופי יונים וכרומטוגרפיית אי הכללת גודל. גישה מייצגת זו עשויה להיות מותאמת לחלבונים אחרים בעלי עניין (המתבטאים ברמות משמעותיות) ומשתנה עבור רקמות אחרות. חלבון מטוהר מרקמה עשוי לתמוך בפיתוח נוגדנים איכותיים, ו/או מעכבים פרמקולוגיים חזקים וספציפיים.
החלבון האאוקריוטי המכיל את תחום FAH 1 (FAHD1) פועל כאוקסלואצטט דו-תפקודי (OAA) דקרבוקסילאז (ODx)1 ואצילפירובט הידרולאז (ApH)2. הוא מקומי במיטוכונדריה2 ושייך למשפחת העל הרחבה FAH של אנזימים 1,2,3,4,5,6. בעוד שפעילות ה-ApH שלה רלוונטית רק באופן מינורי, פעילות ה-ODx של FAHD1 מעורבת בוויסות של שטף מחזור TCA 1,7,8,9. OAA נדרש לא רק לתגובת הסינתאז המרכזית של ציטראט ציטראט במחזור החומצה הטריקרבוקסילית, אלא גם פועל כמעכב תחרותי של סוקסינט דהידרוגנאז כחלק ממערכת הובלת האלקטרונים וכמטבוליט קטפלרוטי. הפחתה של ביטוי הגנים FAHD1 בתאי אנדותל של ורידים טבוריים אנושיים (HUVEC) הביאה לירידה משמעותית בקצב התפשטות התא10, ולעיכוב משמעותי של פוטנציאל הממברנה המיטוכונדרית, הקשורה למעבר מקביל לגליקוליזה. מודל העבודה מתייחס לתפקוד לקוי של מיטוכונדריאלי הקשורלפנוטיפ דמוי 11 (MiDAS)11, שבו רמות OAA מיטוכונדריאליות מווסתות באופן הדוק על ידי פעילות FAHD1 1,8,9.
קל יותר להשיג חלבון רקומביננטי באמצעות ביטוי וטיהור מחיידקים12 ולא מרקמה. עם זאת, חלבון המתבטא בחיידקים עשוי להיות מוטה על ידי היעדר אפשרי של שינויים לאחר התרגום, או פשוט עשוי להיות בעייתי (כלומר, עקב אובדן פלסמיד, תגובות עקה חיידקיות, קשרים דיסולפידיים מעוותים/לא מעוצבים, הפרשה ללא או הפרשה לקויה, צבירת חלבונים, ביקוע פרוטאוליטי וכו '). עבור יישומים מסוימים, יש לקבל חלבון מליסאט תאי או מרקמה, על מנת לכלול שינויים כאלה ו/או להחריג ממצאים אפשריים. חלבון מטוהר מרקמה תומך בפיתוח נוגדנים באיכות גבוהה, ו/או מעכבים פרמקולוגיים חזקים וספציפיים עבור אנזימים נבחרים, כגון עבור FAHD113.
כתב יד זה מציג סדרה של שיטות למיצוי וטיהור של FAHD1 מכליות חזירים וכבד עכברים. השיטות המתוארות דורשות כרומטוגרפיה נוזלית מהירה של חלבון (FPLC) אך משתמשות בציוד מעבדה נפוץ. שיטות חלופיות ניתן למצוא במקומות אחרים 14,15,16,17. לאחר מיצוי חלבונים כולל, הפרוטוקול המוצע כולל שלב בדיקה, שבו נדונים תת-פרוטוקולים עבור משקעי אמוניום גופרתיים וכרומטוגרפיית חילופי יונית (איור 1). לאחר הגדרת תת-פרוטוקולים אלה, החלבון המעניין מופק באמצעות אסטרטגיה רציפה באמצעות חילופי יונית וכרומטוגרפיית אי הכללת גודל עם FPLC. בהתבסס על הנחיות אלה, הפרוטוקול הסופי עשוי להיות מותאם בנפרד לחלבונים אחרים בעלי עניין.

איור 1: האסטרטגיה הכוללת של פרוטוקול זה. מלמעלה למטה: חלבון מופק מרקמות. רקמות הומוגנטיות מוכנות, צנטריפוגות ותנוססות. עבור כל זוג של דגימות סופרנטנט ודגימות שמקורן בכדור, יש לבצע בדיקות לאיתור משקעי אמוניום סולפט וכרומטוגרפיית חילופי יונית (FPLC) כדי לחקור תנאים אופטימליים. לאחר קביעת תת-פרוטוקולים אלה, ניתן לחלץ את החלבון באמצעות הליך רציף של משקעי אמוניום סולפט, כרומטוגרפיית חילופי יונית וכרומטוגרפיה חוזרת ונשנית של הרחקת גודל (FPLC) בריכוזי pH ומלח משתנים. כל הצעדים צריכים להיות נשלטים על ידי כתם מערבי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הניסויים בוצעו בהתאם להנחיות המוסדיות. כליה חזירית הושגה טרייה מהסופרמרקט המקומי. רקמות כבד נקטפו מעכברים מסוג בר C57BL6 שנשמרו במכון לחקר ההזדקנות הביו-רפואית באוניברסיטת אינסברוק, Rennweg 10, 6020 אינסברוק, אוסטריה תחת פיקוחה של אוניברסיטת דוז. ד"ר פידר יאנסן-דור, מכוסה על ידי אישור אתי כמוביל הפרויקט שהונפק בשנת 2013 (BMWF-66.008/0007-II/3b/2013). תחזוקה ושימוש בעכברים לפרויקט מכוסים תחת אישור אתי מס '2020-0.242.978 מיום 5 במאי 2020, שהונפק על ידי משרד החינוך, המדע והמחקר האוסטרי (BMBWF).
1. הכנות
הערה: לפני שהפרוטוקול מתחיל, יש להכין מספר דברים, כלומר את מאגר החלבון ליזה, דגימת הרקמה הגולמית ונוגדן ספציפי, מלבד כימיקלים וחומרים כלליים.
2. מיצוי חלבון כולל
הערה לאחר הכנת הדגימה במאגר ליזה של חלבון קר (ראה שלב 1.3), הומוגניזציה של הרקמה בצורה הטובה ביותר האפשרית באמצעות סוניזציה על ידי בדיקה קולית, או באמצעות הומוגנייזר חשמלי כדלקמן.
3. SDS-PAGE וניתוח כתמים מערביים
הערה: נדרש ניתוח כתם מערבי כדי לבדוק אם יש מסיסות חלבונים. להלן תיאור פרוטוקול להדבקת חשמל, תוך שימוש במערכת כתם רטובה/מיכלית (ראו טבלת חומרים). פרוטוקול חלופי עבור SDS-PAGE ניתן למצוא במקום אחר19.
4. בדיקה: משקעי אמוניום סולפט
הערה: משקעי אמוניום סולפט הם שיטה לטיהור חלבונים על ידי שינוי המסיסות של החלבון. בניסוי ראשוני, ריכוז האמוניום גופרתי גדל ברצף לערך המזרז כמות מקסימלית של מזהמי חלבון, תוך השארת FAHD1 בתמיסה. המסיסות של החלבון נבדקת שוב באמצעות ניתוח כתמים מערבי.
5. בדיקה: כרומטוגרפיית החלפה יונית עם FPLC
הערה: מולקולות עם קבוצות פונקציונליות טעונות קשורות לעמודת חלקיקי סיליקה עבור FPLC, מה שמאפשר התמיינות של חלבונים בהתאם למטען פני השטח שלהם. בצע שלב זה פעמיים, באמצעות עמודת ההחלפה הקטיונית ועמודת ההחלפה האניונית (ראה טבלת חומרים). שלבי הפרוטוקול זהים עבור כרומטוגרפיית החלפה קטיונית או אניונית, אך המאגרים שיש להשתמש בהם שונים (ראו טבלה 1); שניהם עם "מלח נמוך" 15 mM NaCl ו "מלח גבוה" 1 M NaCl תנאים. עבור העמודות שבהן נעשה שימוש, מומלץ קצב זרימה של 1 מ"ל/דקה.
6. מיצוי חלבונים באמצעות תת-פרוטוקולים מוגדרים עבור אמוניום סולפט-משקעים ו-FPLC
הערה: חלקיקים נקבוביים בעמודת ג'ל סיליקה עבור FPLC (ראה טבלת חומרים) מאפשרים הבחנה של חלבונים בהתאם לרדיוס ההידרודינמי שלהם. השלבים המתוארים יבוצעו באמצעות מערכת FPLC, באמצעות כרומטוגרפיית אי הכללת גודל (SEC). עבור העמודה SEC שבה נעשה שימוש (ראה טבלת חומרים), מומלץ קצב זרימה של 0.3 מ"ל/דקה.
7. צביעת כסף
הערה: ניתוח צביעת כסף של ג'לים SDS-PAGE נדרש כדי לבדוק אם יש זיהומים חלבוניים שייתכן שלא ניתן לראות עם צביעת Coomassie. הפרוטוקול הבא הוא אחד מבין גרסאות רבות שניתן למצוא בספרות21. בצע את כל שלבי הדגירה על ידי רעד במגש זכוכית נקי. אספו את כל הנוזלים המכילים כסף ופורמלדהיד במיכל פסולת מיוחד והשליכו אותם כראוי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חלבון FAHD1 הופק מתוך כבד הכליה והעכבר של חזירים באמצעות הפרוטוקול שהוצג. עבור רקמת עכבר, נדרשים מספר איברים כדי להשיג מספר מיקרוגרם לאחר שלב הטיהור הסופי. מסיבה זו, מאמר זה מתמקד במיצוי של FAHD1 מכליות חזירים, שהוא ניסוי הרבה יותר למופת. הפקת FAHD1 מכבד העכבר מבוצעת כדי להציג את הקשיים ואת המלכודות האפשריות של פרוטוקול זה. מומלץ בדרך כלל להשתמש באיברים המראים רמת ביטוי גבוהה של החלבון שרוצים לטהר. אטלס החלבון האנושי22 עשוי להועיל בהערכת הביטוי במערכת המודל, או לבצע ניסויים ראשוניים של כתם מערבי ע...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שלבים קריטיים בפרוטוקול
הקפדה על הנחיות נפוצות לטיפול בחלבונים היא חיונית, כגון עבודה על קרח ובתנאים מתונים של pH ומלח. השימוש במעכבי פרוטאזות מועיל לשיטה, בעוד שהשימוש במעכבי פרוטאזום מומלץ מאוד. הקפאה והפשרה של הדגימה עלולות תמיד לגרום למשקעי חלבון (לפחות באופן חלקי), ולכן כל אליקוט מופשר של חלבון ליזאט ראשוני (שלב 2) צריך להיות מעובד באופן רציף ללא הפסקה. צנטריפוגה וסינון לאחר הפשרה מומלץ בדרך כלל כדי להסיר microprecipitation.
החלבון הראשוני lysate המתקבל מרקמה עדיין מכי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין אינטרסים כלכליים מתחרים.
המחברים מודים מאוד על הסיוע הטכני של אייסה אוזטורק ואווה אלברטיני. עכברים ששימשו ליצירת רקמת כבד נשמרו תחת פיקוחה של אוניברסיטת דוז. ד"ר פידר יאנסן-דור (המכון לחקר ההזדקנות הביו-רפואית באוניברסיטת אינסברוק, Rennweg 10, 6020 אינסברוק, אוסטריה).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.22 ומיקרו; יחידות סינון m | MERCK | SLGP033RS | Millex-HP, 0.22 ומיקרו; m, PES 33 מ"מ, לא סטרילי |
| 0.45 ומיקרו; יחידות סינון m | MERCK | SLHP033NS | Millex-HP, 0.45 ומיקרו; m, PES 33 מ"מ, לא סטרילי |
| 15 מ"ל צינורות בז | VWR | 734-0451 | צינורות צנטריפוגליים |
| 50 מ"ל צינורות פלקון | VWR | 734-0448 | צינורות צנטריפוגליים |
| 96 בארות UV Microplate | Thermo-Fischer | 8404 | UV / VIS שקוף שטוח תחתון 96 צלחות באר |
| תמיסת אקרילאמיד / ביס (יחס 40%, 29: 1) | BIO-RAD | #1610147 | 40% אקרילאמיד/ביס-אקרילאמיד, תמיסת 29:1 (3.3% קרוסלינקר ) ליציקת ג'ל פוליאקרילאמיד |
| ואומל; מערכת KTA FPLC | GE Healthcare Life Sciences / Cytiva | - | תוך שימוש במערכת FPLC של GE Healthcare; קיימות גרסאות מותאמות אישית שונות; עבודה זו השתמשה ב- "Ä מערכת |
| KTA Ultra-15, PLGC Ultracel-PL Membran, 10 kDa | MERCK | UFC901024 | מסננים צנטריפיגליים להעשרת חלבונים, מסנן מסה מולקולרי 10 kDa, 15 מ"ל |
| Amicon Ultra-4, PLGC Ultracel-PL Membran, 10 kDa | MERCK | UFC801024 | מסננים צנטריפיגליים להעשרת חלבונים; מסנן מסה מולקולרית 10 kDa; |
| אבקת אמוניום גופרתי | MERCK | A4418 | אמוניום סולפט לביולוגיה מולקולרית, ≥ 99.0% |
| אמוניום-פרסולפט בדרגת ריאגנט, 98% | MERCK | 215589 | זרז לפילמור ג'ל אקרילאמיד. |
| Coomassie Brilliant blue R 250 | MERCK | 1125530025 | Coomassie Brilliant blue R 250 (C.I. 42660) לאלקטרופורזה סימן מסחרי של Imperial Chemical Industries PLC. CAS 6104-59-2, pH 6.2 (10 גרם/ליטר, H2O, 25 ° ג) |
| צינורות דיאליזה קרום תאית | MERCK | D9277 | ממברנות תאית להחלפת חוצצים באמצעות דיאליזה. |
| צינורות Eppendof 1.5 מ"ל | VWR | 525-1042 | צינורות מיקרוצנטריפוגליים; Autoclaved |
| HiLoad 26/600 Superdex 75 pg | GE Healthcare Life Sciences / Cytiva | 28989334 | HiLoad Superdex 75 עמודות ארוזות מראש מיועדות לכרומטוגרפיה של אי הכללה בגודל ברזולוציה גבוהה של חלבונים רקומביננטיים |
| Immun-Blot PVDF Membrane | BIO-RAD | #1620177 | ממברנות PVDF הן ממברנות ספיגת חלבונים המותאמות ליישומי פלואורסצנט ומולטיפלקס. |
| תא העברה אלקטרופורטי Mini Trans-Blot | BIO-RAD | #1703930 | השתמש בתא Mini Trans-Blot לספיגה מהירה של ג'לים יצוקים ויצוק ידני של Mini-PROTEAN. |
| תא אלקטרופורזה אנכי Mini-PROTEAN Tetra עבור מיני ג'לים טרומיים | BIO-RAD | #1658004 | מערכת אלקטרופורזה אנכית 4 ג'ל, כולל מכלול אלקטרודות, מודול ריצה נלווה, מיכל, מכסה עם כבלי חשמל, סכר חיץ מיני תאים. |
| עמודות Mono Q 10/100 GL | GE Healthcare Life Sciences / Cytiva | 17516701 | Mono Q הן עמודות כרומטוגרפיה חזקות של חילופי אניונים לניתוח חלבונים או ליטוש חלבונים ברזולוציה גבוהה בקנה מידה קטן. |
| עמודות Mono S 10/100 GL | GE Healthcare Life Sciences / Cytiva | 17516901 | Mono S הן עמודות כרומטוגרפיה חזקות של חילופי קטיונים לניתוח חלבונים או ליטוש ברזולוציה גבוהה בקנה מידה קטן של חלבונים. |
| סולם חלבון צבוע מראש של PageRuler, 10 עד 180 kDa | Thermo-Fischer | 26616 | תערובת של 10 חלבונים מוכתמים בכחול, כתום וירוק (10 עד 180 kDa) לשימוש כתקני גודל באלקטרופורזה של חלבונים (SDS-PAGE) ובכתמים מערביים. |
| ערכת בדיקת חלבון Pierce BCA | Thermo-Fischer | 23225 | בדיקת חלבון דו-רכיבית, דיוק גבוה ותואמת לחומרי ניקוי לקביעת ריכוז החלבון. |
| סוניפייר 250; משבש תאים אולטרסאונד עם ממיר | ברנסון-דגמים | חדשים | |
| באימונוגלובולינים נגד ארנב חזירים https://www.emerson.com/documents/automation/brochure-sonifier-sfx250-sfx550-cell-disruptors-homogenizers-branson-en-us-168180.pdf / HRP (מבודד זיקה) | Agilent Dako | P0399 | הנוגדן המשמש לצמידות פרוקסידאז חזרת מגיב עם אימונוגלובולינים של ארנב מכל המחלקות. |
| TEMED, 1,2-Bis(dimethylamino)ethane, TMEDA | MERCK | T9281 | TEMED (N,N,N′,N′-Tetramethylethylenediamine) היא מולקולה המאפשרת פילמור מהיר של ג'ל פוליאקרילאמיד. |
| רולר צינור | - | רולר מסובב צינור כללי; למשל דגם חדש ב-https://labstac.com/de/Mixer/Roller/c/71 | |
| Tube Rotator | - | גלגל מסובב צינור כללי; למשל דגם חדש ב-https://labstac.com/de/Tube-Roller/p/MT123 | |
| ULTRA-TURRAX; T 25 Digital | IKA | 0003725000 | דגמים חדשים ב-https://www.ika.com/de/Produkte-Lab-Eq/Dispergierer-Dipergiergeraet-Homogenisierer-Homogenisator-csp-177/T-25-digital-ULTRA-TURRAX-cpdt-3725000/ |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.