פרוטוקול זה מתאר נהלים לאיתור שינויים בשינויי זרחון של חלבוני מטרה באמצעות אלקטרופורזה של ג'ל Phos-tag בדגימות קליניות ובבדיקות קינאז במבחנה .
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר נהלים לאיתור שינויים בשינויי זרחון של חלבוני מטרה באמצעות אלקטרופורזה של ג'ל Phos-tag בדגימות קליניות ובבדיקות קינאז במבחנה .
זרחון הוא שינוי קלאסי לאחר תרגום המווסת את תפקוד החלבון. חלבונים מכילים בדרך כלל מספר אתרי זרחון פוטנציאליים, הניתנים לשינוי על ידי קינאזות שונות במקומות שונים. חקר שינויי זרחון של חלבוני מטרה במחלה דורש לעתים קרובות נוגדנים ספציפיים לפוספו. עם זאת, אפשרויות מסחריות עשויות להיות מוגבלות לאתר יחיד או לא זמינות לחלוטין. כאן, מתוארת שיטה לאיתור שינויים בשינויי זרחון של חלבוני מטרה בדגימות קליניות באמצעות אלקטרופורזה של ג'ל Phos-tag ולזיהוי אתרי זרחון מפורטים באמצעות מבחני קינאז במבחנה . חלבונים זרחניים הקשורים ל-Phos-tag מציגים שיעורי נדידה איטיים יותר באלקטרופורזה של ג'ל SDS-PAGE, מה שמאפשר ניתוח כמותי למחצה של שינויי זרחון ברקמות מחלה בהתבסס על עוצמת הפיקסלים הממוצעת של הרצועות הנודדות לאט. על ידי שילוב של Phos-tag SDS-PAGE עם אימונובלוטינג באמצעות נוגדנים ספציפיים לפאן כנגד מספר חלבונים מועמדים, חוקרים יכולים לזהות ביעילות חלבוני מטרה עם שינויי זרחון. לאחר סינון קינאזות מועמדים, מבוצעות בדיקות קינאז במבחנה עם חלבון המטרה, והתוצרים הזרחניים המתקבלים נתונים לספקטרומטריית מסה לזיהוי מדויק של האתר. שיטה זו אינה דורשת נוגדנים ספציפיים לחלבון זרחני, המאפשרים סריקה בקנה מידה גדול של דגימות רקמה כדי לזהות מצבי זרחון משתנים במחלה. יתר על כן, ניתן להשתמש באתרי הזרחן שזוהו לפיתוח נוגדנים ספציפיים לניתוח כמותי ולוקליזציה ברקמות המחלה, ולספק תובנות עמוקות יותר לגבי תפקידיהם התפקודיים.
זרחון הוא שינוי מפתח לאחר תרגום לווסת את הלוקליזציה התת-תאית, פעילות הקינאז ופעילות השעתוק של חלבונים. יותר מ-500 גנים של חלבון קינאז נמצאו בגנום האנושי, המעורבים בהעברת אותות, ביטוי גנים ואינטראקציה בין חלבוןלחלבון 1. זרחון ודפוספורילציה נמצאים בשליטת קינאזות שונות, הניתנות להפיכה במהירות כדי לווסת את הידבקות התאים, התפשטות התאים והתמיינות התאים2. עם זאת, שינויים חריגים בזרחון חלבונים אחראים למחלות אנושיות רבות, כולל גידולים, הפרעות אוטואימוניות, ניוון עצבי ותת-פוריות 3,4,5.
פרופיל פוספו-פרוטאומי של דגימות קליניות מניב חלבונים זרחניים מועמדים מרובים6. כדי לחשוף את שינויי הזרחן העיקריים במחלות אנושיות, יש צורך בשיטה קלה ויעילה לאיתור מצב הזרחן של חלבוני מטרה ספציפיים. זרחון באתרים שונים יכול להוביל לשינויים תפקודיים מובהקים בחלבון. לפיכך, שימוש בנוגדנים ספציפיים לזרחון המכוונים לאתרים מסוימים של חומצות אמינו הוא ללא ספק השיטה הטובה ביותר לאיתור שינויים בזרחון חלבון. עם זאת, נוגדנים ספציפיים לפוספו מאופיינים היטב נעדרים עבור חלבונים רבים. בנוסף, נדרשת גישה מתאימה יותר לזיהוי אתרי זרחון פוטנציאליים חדשים. זרחון בשאריות חומצות אמינו ספציפיות משנה לעתים קרובות את קצב הנדידה של חלבון באלקטרופורזה של ג'ל, ורצועות נודדות איטיות יותר יכולות לשקף שינויים במצב זרחון7. עם זאת, שינויי הניידות הללו הם בדרך כלל עדינים, מה שמקשה על ההבחנה ביניהם. Phos-tag הוא תרכובת כימית מסונתזת שתוכננה מתחום קטליטי של פוספטאז אלקליין כמודל, שיכול ללכוד שאריות Ser/Thr/Tyr ו-His/Asp/Lys זרחניות. לכן, צימוד תג זרחן מגביר ביעילות את הבדלי קצב הנדידה בין חלבונים זרחניים ולא זרחניים, תוך הבחנה בין וריאציות במספר אתרי הזרחן8.
מתודולוגיה זו מבוססת Phos-tag לאיתור שינויים בזרחון חלבון מטרה בדגימות רקמה מציעה יתרונות מובהקים על פני גישות קונבנציונליות. באופן מכריע, הוא מבטל את הדרישה לנוגדנים ספציפיים לפוספו, ובמקום זאת משתמש בנוגדנים סטנדרטיים ספציפיים לחלבון בדרגת WB לזיהוי. הצורות הזרחניות והלא זרחניות של חלבוני המטרה נפתרות כרצועות נפרדות במהלך תג הזרחן SDS-PAGE, מה שמאפשר הערכה כמותית למחצה של שינויים ברמת הזרחן במצבי מחלה באמצעות ניתוח השוואתי של עוצמת הלהקה. זרימת העבודה בפרוטוקול זה כוללת: (1) הפרדת SDS-PAGE של דגימות חלבון, (2) בדיקת אימונו-בלוט למטרות זרחניות, (3) בדיקות קינאז במבחנה עם קינאזות מועמדות שאומתו על ידי נוגדנים פוספו-Ser/Thr. ניתוח ספקטרומטריית מסה עוקב (שנערך על ידי פלטפורמת שירות חיצונית) מזהה אתרי זרחון כדי לאפשר פיתוח נוגדנים ספציפיים לאתר; המתודולוגיה המפורטת אינה כלולה בפרוטוקול הנוכחי. יש לציין כי גישה זו יושמה בהצלחה לאיתור שינויים בזרחון Nur77 בדגימות קליניות, זיהוי Mst1 קינאז כמווסת במעלה הזרם של זרחון Nur77 ופיתוח נוגדן פוספו-ספציפי לאתר לזיהוי קליני של זרחון בתראונין 366 של Nur779. לכן, גישה זו מוכיחה את עצמה כבעלת ערך מיוחד בשלבי מחקר ראשוניים בעת חקירת חלבונים מועמדים מרובים, מכיוון שהיא מאפשרת סינון בקנה מידה גדול של שינויים בסטטוס הזרחן על פני מטרות רבות באמצעות נוגדנים זמינים מסחרית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ועדות הביקורת המוסדיות בבית החולים נאנג'ינג מגדל תוף אישרו את המחקר בבני אדם (2013-408081-01). הפרוטוקול הנוכחי נקבע באמצעות רקמת רירית הרחם כמודל מייצג. עם אופטימיזציה מתאימה, ניתן להרחיב מתודולוגיה זו לדגימות קליניות אחרות, כולל אך לא רק רקמות גידול למיצוי חלבון וניתוחים עוקבים. ביופסיית רירית הרחם מבוצעת בשלב אמצע ההפרשה מנשים פוריות (קבוצת ביקורת) ונשים עם כישלון חוזר של השתלת עוברים העוברות הפריהחוץ גופית-העברת עוברים (קבוצת מחלה). כל המטופלים נתנו הסכמה מדעת לפני הליך הדגימה. הריאגנטים והציוד המשמש מפורטים בטבלת החומרים.
1. הכנת דוגמאות
2. הכנת ג'ל של ג'ל Phos-tag SDS-PAGE
3. אלקטרופורזה של תג Phos SDS-PAGE
4. אימונובלוטינג ואנליזה
5. משקעים חיסוניים של חלבון המטרה
6. בדיקת קינאז במבחנה לזיהוי חומצות אמינו זרחניות
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הפרופיל הפוספו-פרוטאומי הראשוני של דגימות אנושיות מקבוצת הביקורת וקבוצת המחלה זיהה את Nur77 כמועמד לחלבון זרחני דיפרנציאלי. כדי להעריך את היעילות של Phos-tag SDS-PAGE בזיהוי זרחון חלבון Nur77, בוצע ניסוי Mn2+-Phos-tag SDS-PAGE. לאחר מיצוי חלבון כולל מדגימות רקמה, 30 מיקרוגרם של חלבון נטען והופרד על ידי אלקטרופורזה של ג'ל Mn2+-Phos-tag, ואחריו העברה לקרום PVDF. אימונובלוטינג בוצע באמצעות נוגדן ראשוני Nur77 ואחריו נוגדן משני נגד ארנב מצומד HRP, עם זיהוי על ידי כימילומינסנציה ECL. נצפו שתי רצועות נפרדו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הגישה המבוססת על Phos-tag לאיתור שינויים בזרחון של חלבוני מטרה ברקמות קליניות מציעה יתרונות משמעותיים למחקר זרחון חלבונים. חלבונים זרחניים מציגים ניידות אלקטרופורטית מופחתת עקב קשירת Phos-tag, המאפשרת סינון תפוקה גבוהה של מצב הזרחן של חלבונים מועמדים ללא צורך בנוגדנים ספציפיים לפוספו. זה חשוב במיוחד עבור פרופיל ראשוני בקנה מידה גדול של חלבונים מועמדים מרובים. ניתן לתעדף חלבונים עם שינויים בזרחון לבדיקת קינאז במבחנה הבאה כדי לזהות אתרי זרחון ספציפיים.
...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין ניגודי אינטרסים פוטנציאליים.
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (82271698) והקרן למדעי הטבע של מחוז ג'יאנגסו (BK20231117).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 10% תמיסת SDS | Sangon Biotech | B548118 | |
| 10x Tris/Glycine/SDS | BIO-RAD | ||
| 1610732 4 פעמים; מאגר דגימת חלבון Laemmli | BIO-RAD | 1610747 | |
| אקרילאמיד | סנגון ביוטק | A601032 | |
| אמוניום פרסולפט | סנגון ביוטק | A100486 | |
| אנטי-FLAG M2 ג'ל זיקה | Millipore | A2220 | |
| ערכת כימילומינסנציה משופרת | ThermoFisher | 32106 | |
| נוגדן | FLAG CST | 14793 | |
| דגל פפטיד | Millipore | F3290 | |
| נוגדן משני מצומד HRP | Bioworld Technology | BS13278 | |
| Lipofectamine 3000 | ThermoFisher | L3000015 | |
| Mini Trans-Blot Cell | BIO-RAD | 1703930 | |
| Mini-PROTEAN Tetra תא אלקטרופורזה אנכית | BIO-RAD | 1658005 | |
| Mst1 נוגדן | CST | 3682 | |
| N, N'-methylene-bisacrylamide | Sangon Biotech | A600025 | |
| N,N,N',N'-Tetramethylethylenediamine(TEMED) | Sangon Biotech | A610508 | |
| נוגדן Nur77 | 3960 | ||
| Sigma | P5726 | לעיכוב פוספטאזות חלבון טירוזין, חומצה ו פוספטאזות אלקליין | |
| קוקטייל מעכב פוספטאז 3 | Sigma | P0044 | לעיכוב חלבון פוספטאז 2A, פוספטאזות אלקליין, חלבון פוספטאזות 1 ו-2A |
| נוגדן פוספו-סרין | Sigma | P5747 | |
| נוגדן פוספו-תראונין | Sigma | P6623 | |
| פוס-טאג אקרילאמיד | Wako | 304-93526 | להכנת Phos-tag SDS PAGE ג'ל |
| Pierce BCA ערכת בדיקת חלבון | Thermo | 23227 | |
| קוקטייל מעכב פרוטאז | Sigma | S8830 | EDTA-Free, טבליות, לעיכוב סרין, ציסטאין, אספרטי ומטאלופרוטיזות |
| ממברנת PVDF | Roche | 3010040001 | |
| ThermoMixer | Eppendorf | 2231001127 | |
| מפזר רקמות | IKA | T 10 | כדי להשיג רקמה הומוגנית |
| Tris-HCl Buffer (0.5M, pH 6.8) | Sangon Biotech | B546020 | |
| Tris-HCl Buffer (1.5M, pH 8.8) | Sangon Biotech | B546019 | |
| Vacuum Desiccator | ThermoFisher | 5311-0250 | להסרת תמיסת הג'ל |
| ובטא;-Mercaptoethanol | Sigma | M3148 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה