Vi presentiamo un protocollo per ottenere le firme di proteomica dei macrofagi umani e da applicare per determinare l'impatto di un ambiente di ossigeno basso sulla polarizzazione del macrofago.
Articolo metodologico
Vi presentiamo un protocollo per ottenere le firme di proteomica dei macrofagi umani e da applicare per determinare l'impatto di un ambiente di ossigeno basso sulla polarizzazione del macrofago.
I macrofagi sono cellule dell'immunità innata coinvolti in una serie di funzioni fisiologiche che vanno dalle risposte agli agenti patogeni infettivi all'omeostasi del tessuto. Le varie funzioni di queste cellule sono legate alla loro Stati di attivazione, che è anche chiamato polarizzazione. La precisa descrizione molecolare di queste varie polarizzazioni è una priorità nel campo della biologia del macrofago. È attualmente riconosciuto che un approccio multidimensionale è necessario descrivere come polarizzazione è controllata da segnali ambientali. In questo rapporto, descriviamo un protocollo progettato per ottenere la firma di proteomica di varie polarizzazioni in macrofagi umani. Questo protocollo è basato su una quantificazione dell'espressione della proteina del macrofago ottenuto da Lys C/tripsina-digerito lisi cellulare contenuti e frazionati in gel privo di etichetta. Forniamo anche un protocollo basato sulla soluzione in digestione e frazionamento da utilizzare come alternativa di messa a fuoco isoelettrico. Perché la concentrazione di ossigeno è un parametro ambientale rilevante nei tessuti, utilizziamo questo protocollo per esplorare composizione come atmosferica o un ambiente di ossigeno basso colpisce la classificazione di polarizzazione del macrofago.
I macrofagi sono cellule dell'immunità innata coinvolti in una serie di funzioni fisiologiche che vanno dalle risposte agli agenti patogeni infettivi all'omeostasi del tessuto, compresa la rimozione delle cellule apoptotiche e rimodellamento della matrice extracellulare1. Queste cellule sono caratterizzate da una forte plasticità fenotipica2 che si traduce in un molti Stati di attivazione possibili, che sono anche chiamati polarizzazioni. La precisa descrizione molecolare di queste varie polarizzazioni è una priorità nel campo della biologia di macrofago3. È stato proposto di classificare queste polarizzazioni utilizzando la cosiddetta dicotomia M1/M2, in cui M1 rappresenta pro-infiammatorie e M2 rappresenta i macrofagi infiammatori. Questo modello si adatta bene in varie situazioni patologiche, come le infezioni acute, l'allergia e l'obesità4. Tuttavia, in tessuti cronicamente infiammati e cancro, è stato dimostrato che questa classificazione è in grado di cogliere il vasto repertorio fenotipico che i macrofagi presentano in determinati ambienti cellulari5,6, 7. il consenso corrente è che la polarizzazione del macrofago è meglio descritto utilizzando un modello multidimensionale di integrare segnali specifici microambientali8. Questa conclusione è stata confermata attraverso l'analisi trascrittomica dei macrofagi umani, mostrando che il modello M1/M2 è inefficiente nel descrivere le polarizzazioni ottenuti9.
Lo studio presentato si propone di fornire un protocollo per ottenere le firme di proteomica di varie polarizzazioni in macrofagi umani. Descriviamo come differenziare i macrofagi umani negli ambienti dei vari livelli di ossigeno e ottenere peptidi dal macrofago intero proteoma per eseguire una quantificazione privo di etichetta. Questa quantificazione permette il confronto dei livelli di espressione di varie proteine. Come la ricerca sulle cellule staminali ha rivelato l'importanza di ossigeno come un parametro chiave ambientale10, cerchiamo di capire come questo parametro di tessuto può influenzare la polarizzazione del macrofago in esseri umani. La pressione parziale di ossigeno è stata trovata per gamma da 3 a 20% (del totale pressione atmosferica) nel corpo umano, dove il 20% corrisponde approssimativamente a quello comunemente usato in un'incubatrice di coltura cellulare (il valore esatto è di circa 18,6% durante l'assunzione di presenza di acqua in considerazione).
Il lavoro precedente ha indicato che alveolare differiscono dai macrofagi interstiziali da funzionale e morfologica punto di vista11 e che queste differenze sono probabilmente parzialmente dovuto i livelli di ossigeno differente a cui sono esposte12. Inoltre, derivate da midollo osseo macrofagi mostrano una maggiore capacità di phagocytize batteri quando esposti ad un ambiente di ossigeno basso12. L'effetto opposto è stato trovato per macrofagi umani differenziati THP113, ma questi risultati sostengono l'idea che l'ossigeno è un regolatore della biologia del macrofago e che è necessario chiarire questo ruolo a livello molecolare in macrofagi umani. In uno studio precedente, abbiamo applicato un approccio di proteomica per risolvere questi problemi. Misurando i livelli di espressione di migliaia di proteine contemporaneamente, abbiamo messo in evidenza l'impatto di ossigeno sulla polarizzazione e fornito un elenco di nuovi marcatori molecolari. Siamo stati anche in grado di correlare questi risultati per alcune funzioni di macrofagi. In particolare, abbiamo trovato che il tasso di fagocitosi delle cellule apoptotiche aumentava nei macrofagi IL4/IL13-polarizzato, che era legato al upregulation di ALOX15, come rivela l' analisi proteomica14. Nello studio presente, descriviamo come effettuare tale analisi.
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Campioni di sangue umano (LRSC) da donatori sani, de-identificati sono stati ottenuti da EFS (servizio nazionale di sangue francese) come parte di un protocollo autorizzato (CODECOH DC-2018 – 3114). I donatori hanno dato il consenso firmato per l'uso di sangue.
1. Media e preparazione di Buffer
2. isolamento di cellule mononucleari del sangue periferico (PBMCs) dalla camera di Leukoreduction System (LRSC)
3. magnetico etichettatura e isolamento di CD14+ cellule (monociti)
4. placcatura dei monociti
5. polarizzazione dei macrofagi al giorno 6
6. cella cultura in condizioni di ossigeno basso
7. Lisi e digestione In-Gel (protocollo 1)
Nota: In questa e nelle sezioni seguenti, sono descritti due protocolli utilizzati per ottenere peptidi ed eseguire analisi LC-MS/MS. Protocollo n. 1 vengono descritti lisi cellulare e frazionamento in gel e digestione e protocollo 2 lisi delle cellule in soluzione, seguita da digestione in soluzione e frazionamento utilizzando un metodo di messa a fuoco isoelettrico.
8. proteine estrazione e digestione In soluzione (protocollo n. 2)
9. in-soluzione digestione (protocollo n. 2)
10. pulizia cartuccia (protocollo n. 2)
11. frazionamento mediante focalizzazione isoelettrica (protocollo n. 2)
Nota: I peptidi sono separati secondo loro punti isoelettrici utilizzando un frazionatore di gel off su una striscia di 13 cm che copre un range di pH da 3 a 10. Abbiamo usato il seguente protocollo fornito dal fornitore (riassunto di seguito):
12. pulizia Harvard Apparatus colonna inversa C18 Post-IEF (protocollo n. 2)
13. analisi dei dati di proteomica e bioinformatica18
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A partire da cellule mononucleari di sangue periferico (PBMCs) ottenute per centrifugazione differenziale, il protocollo consente l'ottenimento di una popolazione di CD14+ monociti con un valutati purezza superiore al 98% da citometria a flusso (Figura 1). Questi monociti sono secondariamente differenziati verso varie polarizzazioni (Figura 2). Quando viene scelto un frazionamento su gel, la migrazione su gel di SDS-pa...
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Perché la proteomica è un potente strumento per studiare l'espressione di proteine differenti da una cellula intera o compartimenti subcellulari, ottimizzazione del protocollo lisi cellulare e digestione delle proteine è stati affrontati da una serie di studi. Ci sono tre classi principali di metodi, che includono la digestione in-gel (digestione delle proteine nella matrice del gel di poliacrilammide)17, digestione in soluzione18 e filtro-aided campione preparazione
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Gli autori non dichiarano conflitti di interesse.
AM è finanziato dal programma Leader di gruppo di giovani (ATIP/Avenir Inserm-CNRS), la Ligue Nationale contre le Cancer e la ARC Fondation pour la recherche sur le Cancer. Ringraziamo Mariette Matondo dalla spettrometria di massa per la piattaforma di biologia (UTECHS MSBIO, Istituto Pasteur, Parigi). Ringraziamo Lauren Anderson per la sua lettura del manoscritto.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Stazione di lavoro per ipossia | Oxford Optronix | Hypoxylab | |
| C6 Citometro a flusso | BD | Accuri C6 | |
| Urea | Agilent Technologies | 5188-6435 | |
| Acido formico (FA) | ARISTAR | 450122M | |
| R-250 Coomassie blue | Biorad | 1.610.436 | |
| Lipopolisaccaride, E.Coli (LPS) | Kit di pulizia 2D Calbiochem | 437627 | |
| GE Healthcare | 80-6484-51 | ||
| RPMI 1640 medium, integratore di glutamax | Gibco | 61870044 | |
| HEPES 1 M | Gibco | 15630-080 | |
| MEM Soluzione di aminoacidi non essenziali (NEAA) 100X | Gibco | 11140-035 | |
| Soluzione salina tamponata con fosfato (PBS) 1X | Gibco | 14190-094 | |
| Colonna per apparecchi Harvard Colonna per micro spin C18 inversa | Apparecchio Harvard | 74-4601 | |
| EDTA 0,5 M, pH 8,0 | Invitrogen | AM9260G | |
| NuPAGE Bis-Tris 4-12% | Life Technologies SAS | NP0321 BOX | |
| CD14 Microsfere | Miltenyi umano Biotec | 130-050-201 | |
| Colonna di separazione MACS LS | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
| Fattore stimolante le colonie di macrofagi (M-CSF) | Miltenyi Biotec | 130-096-485 | |
| Interleuchina 4 (IL4) | Miltenyi Biotec | 130-093-917 | |
| Interleuchina 13 (IL13) | Miltenyi Biotec | 130-112-410 | |
| Interferone gamma (INFγ) | Miltenyi Biotec | 130-096-482 | |
| CD14-FITC (clone TÜ K4) | Miltenyi Biotec | 130-080-701 | |
| MACSmix Rotatore di provette | Miltenyi Biotec | 130-090-753 | |
| Acido trifluoroacetico (TFA) | Pierce | 28904 | |
| Trypsin/Lys-C Mix | PROMEGA | V5073 | |
| Mini completo cocktail di inibitori della proteasi senza EDTA | Roche | 11836170001 | |
| Soluzione a gradiente di densità ( Histopaque 1077) | Sigma Aldrich | 10771-100ML | |
| Accumax | Sigma Aldrich | A7089-100ML | |
| Siero umano da plasma AB maschile umano (SAB) | Sigma Aldrich | H4522-100ML | |
| Siero bovino Albumina (BSA) soluzione 30% | Sigma Aldrich | A9576-50ML | |
| Trisma-base | Sigma Aldrich | T1503 | |
| Glicerolo | Sigma Aldrich | 49767 | |
| β-Mercaptoetanolo | Sigma Aldrich | M3148 | |
| Blu di bromofenolo | Sigma Aldrich | 114405 | |
| Sodio Dodecil Solfato (SDS) 20% | Sigma Aldrich | 5030 | |
| Bicarbonato di ammonio | Sigma Aldrich | 9830 | |
| Acetonitrile | Sigma Aldrich | 34888 | |
| Ditiotreitolo | Sigma Aldrich | 43819 | |
| Iodoacetammide | Sigma Aldrich | 57670 | |
| Tiourea | Sigma Aldrich | T8656 | |
| CHAPS | Sigma Aldrich | C9426 | |
| Kit di dosaggio Micro BCA | ThermoFisher | 23235 | |
| Pipetta sterile in plastica da 5 ml | VWR | 612-1685 | |
| Thermomixer C Eppendorf | VWR | 460-0223 | |
| Sep-Pak tC18 cartucce di fase inversa, 100 mg | Waters | WAT036820 |
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