Articolo metodologico

Valutazione dello stato di palmitoilazione delle proteine della membrana cellulare dal tessuto cerebrale del topo

8 luglio 2025

In questo articolo

Abstract

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Fonte: Speca, D. J., et al. Saggio di spostamento su gel a scambio acil-PEGile per la determinazione quantitativa della palmitoilazione delle proteine della membrana cerebrale. J. Vis. Exp. (2020).

Il video mostra l'analisi dello stato di palmitoilazione delle proteine della membrana cellulare isolate dal tessuto cerebrale di topo. Il processo prevede l'esposizione delle cisteine non palmitoilate e il loro blocco, quindi l'utilizzo di un polimero che si lega alle cisteine palmitoilate, aiutando a valutare lo stato di palmitoilazione delle proteine isolate.

Protocollo

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Tutte le procedure che coinvolgono campioni di animali sono state esaminate e approvate dal comitato di revisione etica degli animali appropriato.

1. Preparazione delle membrane cerebrali del topo

  1. Decapitare il topo utilizzando un apparecchio a ghigliottina e sezionare rapidamente il cervello (in <1 minuto, se possibile, per ridurre al minimo i cambiamenti di palmitoilazione che possono verificarsi durante la procedura di dissezione). Omogeneizzare immediatamente in 10 mL di tampone di omogeneizzazione ( Tabella 1) in un omogeneizzatore di vetro (~12 colpi) su ghiaccio.
  2. Centrifugare i lisati per 15 minuti a 1.400 x g a 4 °C. Trasferire il surnatante in una nuova provetta con ghiaccio. Risospendere il pellet (~6 colpi) in un volume uguale di tampone di omogeneizzazione e centrifugare a 710 x g per 10 minuti a 4 °C.
  3. Combinare i surnatanti del passaggio 1.2 e centrifugare a 40.000 x g per 20 minuti a 4 °C.
  4. Scartare il surnatante (frazione citosolica) e risospendere la frazione di membrana pellettata (P2) nel tampone di omogeneizzazione.
    NOTA: I campioni possono essere congelati e conservati a -80 °C per un uso successivo.
  5. Eseguire un test dell'acido bicinchoninico (BCA) per quantificare i livelli proteici. Per il test Acil-PEGyl exchange gel-shift (APEGS), iniziare con ~100-200 mg di proteina (massimo 250 mg) in un volume di 470 μL di tampone A (Tabella 1) in una provetta da 1,5 mL. Sonicare e centrifugare a >13.000 x g per 10 minuti a 25 °C per rimuovere le proteine insolubili. Trasferire la proteina solubilizzata in una nuova provetta da 1,5 mL.

2. Saggio di acil-PEGyl exchange gel-shift (APEGS)

  1. Interrompe i legami disolfuro e blocca le cisteine libere.
    1. Rompere i legami disolfuro incubando in 25 mM di tris(2-carbossietil)fosfina (TCEP; 25 μL, aggiunta da una soluzione madre); Tabella 1) per 60 min a 55 °C.
    2. Bloccare le cisteine libere con 50 mM di N-etilmaleimmide (NEM; 12,5 μL, aggiunte da una soluzione madre; Tabella 1) a temperatura ambiente per 3 ore.
      NOTA: La reazione può essere prolungata durante la notte.
  2. Eseguire la precipitazione del metanolo cloroformio (CM).
    1. Trasferire la soluzione proteica da una provetta da 1,5 mL a una provetta in polipropilene o vetro che può essere centrifugata in un rotore a secchiello oscillante a velocità modesta. Una provetta da 5 ml è l'ideale. Aggiungere quattro volumi (2 mL) di metanolo (MeOH) e agitare brevemente.
    2. Aggiungere due volumi (1 mL) di cloroformio e agitare brevemente.
    3. Aggiungere tre volumi (1,5 mL) di acqua deionizzata (dH2O) e agitare brevemente.
    4. Centrifugare i campioni a 3.000 x g per 30 minuti a 25 °C in un rotore a secchiello oscillante.
    5. Rimuovere con cautela e gettare la fase superiore.
    6. Aggiungere 3 volumi (1,5 mL) di MeOH e mescolare delicatamente ma accuratamente, facendo attenzione a non frammentare il pancake proteico opaco.
    7. Centrifugare a 3.000 x g per 10 minuti a 25 °C in un rotore a secchiello oscillante.
    8. Utilizzando una pipetta sierologica di vetro, rimuovere la maggior parte possibile della fase superiore senza disturbare il pancake proteico.
    9. Sciacquare accuratamente il pellet con 1 ml di MeOH.
    10. Asciugare il pellet all'aria per almeno 10 minuti.
      NOTA: Il pellet essiccato può essere conservato a -20 °C.
  3. Eseguire la scissione dei legami palmitoil-tioestere con idrossilammina (NH2OH, HAM).
    1. Risospendere il precipitato proteico in 125 μL di tampone A e sonicare brevemente. Centrifugare a >13.000 x g per 10 minuti a 25 °C per rimuovere il materiale insolubile. Trasferire la proteina solubilizzata in una nuova provetta da 1,5 mL.
    2. Aggiungere 375 μl di tampone H (HAM+; Tabella 1) o buffer T (HAM-; Tabella 1) e incubare i campioni per 60 minuti a 25 °C.
  4. Ripetere la precipitazione CM descritta al punto 2.2.
    NOTA: Il pellet essiccato può essere conservato a -20 °C.
  5. Aggiungere mPEG alle cisteine non protette.
    1. Risospendere il pellet in 100 μL di tampone A contenente 10 mM di TCEP. Trasferire in una provetta da 1,5 mL.
      NOTA: È normale che si sia verificata una significativa perdita di proteine durante le fasi di precipitazione del CM. Tutti i passaggi successivi verranno eseguiti in una provetta da 1,5 mL, limitando il volume delle proteine a un massimo di ~120-130 μL. Ciò ridurrà la perdita di proteine durante la precipitazione finale del CM.
    2. Aggiungere 20 mM di mPEG-5k (25 μL, aggiunti da una soluzione madre; Tabella 1) al campione di proteine e miscelare mediante pipettaggio. Incubare per 60 minuti a 25 °C con rotazione end-over-end.
    3. Per rimuovere mPEG-5k non incorporato, eseguire la precipitazione CM come descritto al punto 2.2 utilizzando questi volumi aggiustati: 4 volumi di MeOH (500 μL), 2 volumi di cloroformio (250 μL) e 3 volumi di dH2O (375 μL). Centrifugare a >13.000 x g per 10 minuti a 25 °C.
    4. Rimuovere con cura la fase superiore come prima, evitando la frittella densa e flocculante. Aggiungere 1 ml di MeOH e mescolare delicatamente ma accuratamente. Centrifugare a >13.000 x g per 10 minuti a 25 °C.
    5. Rimuovere con cautela il surnatante e sciacquare il pellet con 1 mL di MeOH. Centrifugare a >13.000 x g per 10 minuti a 25 °C. Pellet essiccato all'aria.
      NOTA: Il pellet essiccato può essere conservato a -20 °C.
    6. Risospendere il pellet essiccato in 50 μL di tampone A (senza TCEP o altri agenti riducenti).

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Risultati

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Tabella 1: Soluzioni utilizzate per il saggio APEGS. Il tampone di omogeneizzazione e il tampone A possono essere preparati in anticipo; tuttavia, aggiungere inibitori della proteasi e fenilmetilsulfonilfluoruro (PMSF) immediatamente prima dell'uso. Tutte le altre soluzioni devono essere preparate fresche.

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Dichiarazioni

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Nessun conflitto di interessi dichiarato.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Idrossilammina (HAM) ThermoFisher 26103
Metossi-PEG-(CH2)3NHCO(CH2)2-MAL (mPEG)NOFME-050MAMW ~5000 kDa
MicrofugaEppendorf5415R o attrezzatura equivalente
N-etilmalemide (NEM)Calbiochem34115Altamente tossico
Imager ottico per densitometriaAzure BiosystemsImager biomolecolare in zaffiro o attrezzatura equivalente
Tubi in polipropilene con tappoFisher Scientific14-956-1D
Pipette sierologiche (vetro)Fisher Scientific13-678-27D
Centrifuga da tavoloBeckmanAllegra X-15R o equipaggiamento equivalente
Tris(2-carbossietil)fosfina cloridrato (TCEP)EMD Millipore580560

Ristampe e permessi

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Tag

Precipitazione con cloroformio metanoloModifica della cisteinaSaggio di legame polimericoIsolamento proteicoScissione del tioestereModifica post traduzionaleAnalisi biochimica

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