Name: Purificazione e identificazione di proteine specifiche per tipo cellulare da tessuti complessi utilizzando una linea murina di topo di metionina tRNA sintetasi mutante (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-04-13T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 39 s
Description: Scopri la marcatura specifica per tipo cellulare di proteine utilizzando azidonorleucina con un modello murino MetRS*. Questo metodo consente purificazione, identificazione e visualizzazione in vitro e in vivo.

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B.A-C è finanziato dal Ministero spagnolo della Scienza e dell'Innovazione (Ramón y Cajal-RYC2018-024435-I), dalla Comunità autonoma di Madrid (Atracción de Talento-2019T1 / BMD-14057) e dalle sovvenzioni MICINN (PID2020-113270RA-I00). R. A-P è finanziato dalla Comunità autonoma di Madrid (Atracción de Talento-2019T1/BMD-14057). E.M.S. è finanziato dalla Max Planck Society, un premio Advanced Investigator del Consiglio europeo della ricerca (grant 743216), DFG CRC 1080: Molecular and Cellular Mechanisms of Neural Homeostasis, e DFG CRC 902: Molecular Principles of RNA-based Regulation. Ringraziamo D.C Dieterich e P. Landgraf per la loro consulenza tecnica e la sintesi del DST-Alchine. Ringraziamo E. Northrup, S. Zeissler, S. Gil Mast e la struttura animale dell'MPI for Brain Research per il loro eccellente supporto. Ringraziamo Sandra Goebbels per aver condiviso la linea di mouse Nex-Cre. Ringraziamo Antonio G. Carroggio per il suo aiuto con l'editing in inglese. B.A-C. progettato, condotto e analizzato esperimenti. B.N-A, D.O.C, R.A-P, C. E. e S. t. D. ha condotto e analizzato esperimenti. B.A-C e E.M.S. progettarono esperimenti e supervisionarono il progetto, B.A-C scrisse il documento. Tutti gli autori hanno curato l'articolo.

Tutti gli esperimenti con gli animali sono stati eseguiti con il permesso degli uffici governativi locali in Germania (RP Darmstadt; protocolli: V54-19c20/15-F122/14, V54-19c20/15-F126/1012) o Spagna (Comitato di esperimenti sugli animali presso l'UCM e consulenza ambientale della Comunidad de Madrid, numero di protocollo: PROEX 005.0/21) e sono conformi alle regole della Max Planck Society e ai regolamenti spagnoli e seguono le linee guida dell'UE per il benessere degli animali.
1. Marcatura metabolica in vivo con ANL
<ol><li>Acqua potabile:<ol><li>Sciogliere ANL e maltosio nella normale acqua potabile dei topi. La concentrazione di maltosio raccomandata è dello 0,7% (wt/vol). La quantità massima di ANL aggiunta all'acqua potabile è dell'1% (wt/vol). Una volta che la miscela è pronta, sterilizzarla mediante filtrazione e conservarla a 4 °C.</li>
		<li>Fornire la miscela preparata nel passaggio 1.1 ai topi. Cambiare frequentemente le bottiglie (ad esempio, ogni 3 giorni) per evitare contaminazioni e controllarle ogni giorno per cercare possibili contaminazioni o intasamenti. Monitorare la quantità di acqua bevuta ogni giorno pesandola, per conoscere l'assunzione di ANL dei topi. NOTA: Il periodo massimo di etichettatura valutato qui è di 3 settimane utilizzando una concentrazione di ANL dell'1% nell'acqua potabile, che ha portato a un'etichettatura ben rilevabile nel cervello. Una buona etichettatura può anche essere raggiunta in 2 settimane. Né tempi di etichettatura più brevi, né punti temporali più lunghi, né altre quantità di ANL sono stati studiati da noi utilizzando questo metodo di somministrazione, il che non implica che quanto sopra non funzionerebbe. I tassi di incorporazione di ANL possono variare a seconda del tessuto studiato o del tipo di cellula. Il tempo di etichettatura può variare a seconda della domanda scientifica; Ad esempio, se i proteomi dovessero essere etichettati, il tempo di marcatura dovrebbe essere calcolato in funzione dell'emivita media delle proteine nel tessuto studiato. Se l'interesse è solo quello di identificare le proteine appena sintetizzate, i tempi possono essere abbreviati. I periodi di etichettatura e i dosaggi di ANL devono essere testati empiricamente per ogni condizione sperimentale e tipo di cellula di interesse.</li>
	</ol></li>
	<li>Somministrazione intraperitoneale:<ol><li>Sciogliere l'ANL in soluzione fisiologica di NaCl a 400 mM, tampone salino fosfato (PBS) o acqua.</li>
		<li>Assicurarsi che l'osmolarità della soluzione rientri nell'intervallo fisiologico. Qui, 10 ml / kg di peso corporeo di soluzione ANL vengono somministrati ai topi. NOTA: Una buona etichettatura nei neuroni eccitatori del cervello è ottenuta con successo da un'iniezione intraperitoneale giornaliera (IP) con 400 mM ANL per 1 settimana. Né concentrazioni di ANL più basse né altri periodi di etichettatura mediante iniezioni IP sono stati testati in questo studio, il che non implica che non funzionerebbero. ANL è fornito come cloridrato da alcune aziende. In questo caso, il pH delle soluzioni deve essere regolato al pH adeguato (a seconda della via di somministrazione). L'ANL può anche essere sintetizzato seguendo il metodo pubblicato da Link et al.11 con alcune modifiche5. L'etichettatura ANL può essere eseguita utilizzando altre concentrazioni ANL, intervalli di tempo e vie di somministrazione. Per i tessuti/tipi cellulari con bassi tassi metabolici, può essere utilizzata una dieta a basso contenuto di metionina, iniziando sempre 1 settimana prima della somministrazione di ANL. Quando si utilizza 400 mM ANL, può precipitare mentre è conservato a 4 °C; il riscaldamento fino a 37 °C riporta ANL nella soluzione. Lasciare raggiungere la temperatura ambiente prima dell'iniezione. Nella maggior parte delle regioni del mondo, la somministrazione di ANL ai topi è un esperimento animale e deve essere approvata dalle autorità competenti.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Raccolta dei tessuti, lisi ed estrazione di proteine
<ol><li>Dissezione tissutale: sezionare l'area di tessuto contenente il tipo di cellula di interesse e annotare il peso del pezzo di tessuto raccolto. NOTA: I campioni possono essere conservati a -80 °C per diversi mesi (punto di arresto). Nel presente protocollo, la corteccia dei topi e l'ippocampo sono stati sezionati.</li>
	<li>Lisi tissutale: omogeneizzare il tessuto a temperatura ambiente aggiungendo un volume 12-15 volte il peso umido del tessuto del tampone di lisi (PBS pH 7,4, 1% wt/vol SDS, 1% (vol/vol) Triton X-100, Benzonase (1:1000 vol/vol), un inibitore della proteasi (PI) (EDTA free 1:4000)). Ad esempio, per un pezzo di tessuto da 20 mg, aggiungere 240-300 μL di tampone di lisi. Triturare il tessuto fino a quando non è omogeneizzato. NOTA: I campioni possono essere conservati a -80 °C per diversi mesi (punto di arresto). Per l'omogeneizzazione diretta in provette da 1,5 ml, si consiglia l'uso di un omogeneizzatore portatile a batteria, soprattutto quando vengono lavorati piccoli pezzi di tessuto. Per pezzi più grandi, è possibile utilizzare un omogeneizzatore Dounce. Ad ogni tampone in cui sono inclusi inibitori della proteasi (PI), questi devono essere aggiunti immediatamente prima dell'uso e non prima.</li>
	<li>Denaturazione delle proteine: riscaldare l'omogenato a 75 °C per 15 minuti e centrifugare a 17.000 x g per 15 minuti a 10 °C. Trasferire il surnatante in un nuovo tubo.</li>
	<li>Misurazione del contenuto proteico: misurare la concentrazione proteica di ciascun campione e regolare tutti i campioni per essere confrontati con la stessa concentrazione proteica; Regolare la concentrazione aggiungendo tampone di lisi. Un intervallo di concentrazione ottimale è compreso tra 2-4 μg/μL. NOTA: I campioni possono essere conservati a -80 °C per diversi mesi (punto di arresto).</li>
	<li>Alchilazione<ol><li>Diluire i campioni omogeneizzati di 2-3 volte in PBS (pH 7,8) + PI (EDTA free 1:4000).</li>
		<li>Aggiungere iodoacetamide (IAA) ad una concentrazione finale di 20 mM (soluzione madre 500 mM).</li>
		<li>Lasciare i campioni per 1-2 ore a 20 °C al buio. Eseguire due volte i passaggi 2.5.2-2.5.3. NOTA: Per alcuni tessuti, se il clic non specifico nel controllo negativo rimane elevato, potrebbe essere necessario eseguire una fase di riduzione prima dell'alchilazione12. Preparare il brodo IAA appena prima di aggiungerlo ai campioni. I campioni possono essere conservati a -80 °C per diversi mesi (punto di arresto).</li>
	</ol></li>
	<li>Scambio buffer: equilibrare le colonne di scambio del buffer utilizzando il buffer di scambio della chimica a clic (PBS pH 7,8, 0,04% (wt/vol) SDS, 0,08% (vol/vol) Triton X-100 e PI (1:4000)). Seguire le istruzioni del produttore. Sostituire tutti i campioni alchilati. NOTA: I campioni eluiti possono essere conservati a -80 °C per diversi mesi (punto di arresto). In questo passaggio, l'IAA viene eliminato e il buffer viene scambiato dal buffer chimico click. Le proteine possono essere nuovamente misurate dopo la fase di scambio tampone per assicurarsi che le proteine non siano state perse durante il processo di scambio tampone. A seconda del tipo di colonne utilizzate per lo scambio tampone, le proteine possono essere perse in modo massiccio. Utilizzare le colonne consigliate per evitare la perdita di proteine. Per la conservazione dei campioni si raccomanda la preparazione di aliquote.</li>
	<li>Fare clic sulla reazione per valutare l'incorporazione di ANL nell'esperimento<ol><li>Prelevare 40 μL dei campioni eluiti nella fase 2.6 e aggiungere PBS (pH 7,8) a un volume finale di 120 μL.</li>
		<li>Per impostare la reazione chimica a clic, aggiungere i seguenti reagenti nell'ordine e nel vortice dati per 20 s dopo ogni aggiunta: 1,5 μL di ligando triazolico (stock 40 mM), 1,5 μL di biotina alchina (stock 5 mM) e 1 μL di Cu(I) bromuro (stock 10 mg/ml, sciolto in DMSO mediante un attento pipettaggio su e giù, non vortice). Aggiungere i reagenti il più velocemente possibile.</li>
		<li>Incubare i campioni durante la notte al buio a 4 °C con rotazione continua.</li>
		<li>Centrifugare i campioni a 4 °C per 5 minuti a 17.000 x g. Sarà visibile un pellet leggermente turchese. Trasferire il surnatante in un nuovo tubo. NOTA: Preparare il bromuro di Cu (I) immediatamente prima dell'uso per evitare l'ossidazione del rame. Mantenere costante il rapporto di volumi tra il campione lisato e PBS tra i campioni è essenziale per garantire la stessa concentrazione finale di detergente in ciascuna provetta. Per accelerare l'assemblaggio della reazione chimica del clic, si consiglia un vortice da tavolo con rack per tubi. Conservare i campioni cliccati a -80 °C per diversi mesi o a -20 °C per un paio di settimane fino a ulteriore elaborazione (punto di arresto).</li>
	</ol></li>
	<li>Analisi Western blot per valutare l'incorporazione di ANL nell'esperimento<ol><li>Eseguire una SDS-PAGE con 20-40 μL di surnatante dalla reazione chimica a scatto (passo 2.7). Utilizzare gel acrilammidici al 12%, eseguire in SDS all'1%, Tris-HCl da 250 mM, glicina da 2 mM. Eseguire fino a quando la parte anteriore è fuori dal gel.</li>
		<li>Trasferire le proteine in una membrana nitrocellulosa o PVDF13.</li>
		<li>Incubare la membrana per una notte a 4 °C con l'anticorpo GFP (1:500, la proteina GFP è co-tradotta con MetRS*5) e l'anticorpo della biotina (1:1000) per il rilevamento dell'alchino cliccato, che è coniugato alla biotina.</li>
		<li>Lavare l'anticorpo primario 2 volte per 10 minuti e aggiungere l'anticorpo secondario per 1,5 ore.</li>
		<li>Lavare l'anticorpo secondario 2 volte per 10 minuti ed eseguire la scansione (se si utilizzano anticorpi coniugati con fluorofori) o esporre a film (se si utilizzano anticorpi coniugati con perossidasi di rafano).</li>
		<li>Quantificare il segnale della biotina utilizzando ImageJ o software simili, valutare l'etichettatura generale di ciascun campione dell'esperimento e rilevare possibili valori anomali. Valutare il rapporto segnale-rumore (etichettatura del campione ANL allo sfondo dei controlli negativi) dell'esperimento e rilevare possibili animali che non sono riusciti a prendere / incorporare ANL. NOTA: Per campioni con elevata incorporazione di ANL, la purificazione delle proteine è teoricamente possibile utilizzando alchini non scissabili come quello utilizzato in questa sezione per la valutazione dell'incorporazione di ANL. Utilizzando campioni cerebrali, lo sfondo ottenuto nei controlli negativi dalla SM dopo purificazione proteica utilizzando alchini non scissabili è troppo alto14. Pertanto, solo gli alchini più facili da maneggiare e non scissabili sono stati utilizzati per un primo campione generale e una valutazione dell'esperimento. Indipendentemente dal tipo di alchino destinato alla purificazione delle proteine, è consigliabile eseguire i passaggi per l'ottimizzazione del dosaggio di alchine descritti nella sezione seguente (passo 2.9).</li>
	</ol></li>
	<li>Reazione a clic per l'ottimizzazione del dosaggio di alchini divisibili<ol><li>Preparare quattro provette con 40 μL di un campione rappresentativo (ottenuto nella fase 2.6 e valutato nella fase 2.8) e aggiungere PBS (pH 7,8) ad un volume finale di 120 μL.</li>
		<li>Impostare la reazione chimica del clic come spiegato nel passaggio 2.7, ma questa volta, aggiungere quattro diverse quantità di DST-alchino. Per detto alchino, si raccomanda di testare 5 μM, 15 μM, 30 μM e 60 μM.</li>
		<li>Ripetere il passaggio 2.8 per decidere quale sia il dosaggio alchino più adatto per la specifica domanda sperimentale in studio, in base alla massima efficienza di etichettatura con il segnale di fondo più basso. NOTA: Prima di sottoporre i campioni rimanenti a una reazione di clic, è necessario determinare la quantità ottimale di qualsiasi alchino. Ci sono diverse opzioni di alchini disponibili in commercio che possono essere utilizzati. Differiscono nel modo di scissione (ad esempio, agenti leggeri o riducenti). È anche possibile una chimica a scatto senza rame utilizzando reagenti promossi dal ceppo (ad esempio, reagenti DBCO). Piccoli cambiamenti nella quantità di alchini o reagenti DBCO spesso aumentano significativamente il segnale nel controllo negativo (sfondo). Qui viene descritta la purificazione delle proteine utilizzando un alchino con un ponte disolfuro scissabile da agenti riducenti (disolfuro biotina alchina o DST-alchino15). Quando si utilizza l'alchine DST, per l'esecuzione di SDS-PAGE (passaggio 8.1), evitare di caricare tamponi con agenti riducenti forti come DTT o β-mercaptoetanolo per prevenire la scissione dell'alchino. In questo studio, il riscaldamento a 72 °C, per 5 minuti, utilizzando 5 mM di N-etilmaleimmide (NEM) nel tampone di carico non influisce sulla stabilità dell'alchina DST. Il passo 2.9.2 può essere ripetuto, testando dosaggi più fini nell'intervallo del migliore osservato.</li>
	</ol></li>
	<li>Reazione a scatto preparativa per la purificazione delle proteine<ol><li>Fare clic su tutti i campioni ottenuti al punto 2.6 con il dosaggio ottimale di alchine determinato nel punto 2.9 e analizzare una frazione mediante SDS-PAGE e Western blot (punto 2.8). NOTA: assicurarsi che le pipette siano calibrate correttamente per garantire l'accuratezza dell'upscaling del campione. I campioni cliccati possono essere conservati a -80 °C per diversi mesi (punto di arresto).</li>
	</ol></li>
</ol>3. Purificazione delle proteine
<ol><li>Scambio di buffer<ol><li>Sottoporre tutti i campioni cliccati a una procedura di scambio del buffer come descritto al punto 2.6, ma utilizzare il buffer di legame della neutravidina come buffer di equilibrio (PBS pH 7,4, 0,15% (wt/vol) SDS, 1% (vol/vol) Triton X-100 e PI (1:2000)). NOTA: I campioni eluiti possono essere conservati a -80 °C per diversi mesi (punto di arresto). In questa fase, l'alchino libero non cliccato viene eliminato e il buffer viene scambiato dal buffer di legame della neutravidina.</li>
	</ol></li>
	<li>Legame alle perle di neutravidina<ol><li>Lavare le sfere ad alta capacità di Neutravidina con il tampone legante Neutravidina (vedere punto 3.1); Mescolare le perle con il tampone e centrifugare il composto per 5 minuti a 3000 x g e scartare il surnatante. Ripeti tre volte.</li>
		<li>Preparare un impasto 1:1 di perle di Neutravidina aggiungendo lo stesso volume di perle secche e tampone legante Neutravidina.</li>
		<li>Mettere da parte 20-40 μL di ciascun campione come lisato prepurificato e conservarlo a -20 °C.</li>
		<li>Misurare la concentrazione proteica (cfr. punto 2.4) e mescolare 100 μg di proteine con 4 μL del liquame ottenuto al punto 3.2.2.</li>
		<li>Incubare la miscela per una notte a 4 °C con rotazione continua, consentendo alle proteine marcate di legarsi alle perle. NOTA: Per quanto riguarda la reazione chimica click, la reazione di purificazione di affinità di base descritta al punto 3.2.4 può essere potenziata. Ad esempio, per la purificazione delle proteine dai neuroni eccitatori dell'ippocampo, 1 mg di lisato proteico viene miscelato con 40 μL di perle di neutravidina (liquame 1:1). La quantità di sfere di Neutravidina può essere aumentata o ridotta in base alla quantità di proteine marcate per mg di proteina totale, che dipenderà dal tipo di cellula scelta e dal periodo di etichettatura e deve essere determinata empiricamente.</li>
	</ol></li>
	<li>Lavaggi delle perle di neutravidina ed eluizione delle proteine<ol><li>Raccogliere i surnatanti mediante centrifugazione (vedere punto 3.2.1). Mettere da parte un'aliquota di 20-40 μl di ciascun surnatante per un'analisi successiva e congelare il resto a -80 °C.</li>
		<li>Lavare le perle con tampone di lavaggio Neutravidin raffreddato 1 (PBS pH 7,4, 0,2% (wt/vol) SDS, 1% (vol/vol) Triton X-100 e PI (1:2000)) aggiungendo il tampone, sedimentando le perle ed eliminando il surnatante. Ripetere questo passaggio tre volte.</li>
		<li>Quindi, aggiungere lo stesso tampone e incubare le perle per 10 minuti in rotazione continua a 4 °C prima di scartare il surnatante. Ripetere questo passaggio tre volte.</li>
		<li>Lavare le perle come spiegato nei punti 3.3.2-3.3.3 ma utilizzando il tampone di lavaggio Neutravidin 2 (1x PBS, pH 7,4 e PI 1:2000).</li>
		<li>Lavare le perle come spiegato al punto 3.3.2-3.3.3 ma utilizzando il tampone di lavaggio Neutravidina 3 (50 mM di bicarbonato di ammonio e PI 1:2000).</li>
		<li>Eluire le proteine cliccate incubando le perle per 30 minuti a 20 °C con un volume di tampone di eluizione di neutravidina (5% (vol/vol) β-mercaptoetanolo e 0,03% (wt/vol) SDS) corrispondente ad un volume delle sfere secche utilizzate.</li>
		<li>Mantenere le perle in sospensione durante l'eluizione mediante agitazione continua (1000 giri / min) in uno shaker termoblocco. Eluire due volte e unire entrambi gli eluati. NOTA: La centrifugazione predisposta per la separazione della frazione solida del liquame (perline) e della fase acquosa (supernatante), come spiegato al punto 3.2.1, si applica alle fasi da 3.3.1 a 3.3.7. La quantità di SDS può essere aumentata se l'eluizione proteica non è completa. Tuttavia, con quantità superiori allo 0,08%-0,1% di SDS, le proteine non specificamente legate alle perle iniziano ad essere eluite. β-mercaptoetanolo è volatile e tossico; Si consiglia l'uso di una cappa per i punti 3.3.6-3.3.7. I campioni raccolti nelle fasi 3.2.3 e 3.3.1 devono essere eseguiti da SDS-PAGE e valutati mediante Western blot (vedere punto 2.8) per valutare l'efficienza della purificazione di affinità (fase 3.3).</li>
	</ol></li>
	<li>Valutazione delle proteine eluite<ol><li>Caricare 1/3 dei campioni eluiti in una SDS-PAGE (vedere il punto 2.8.1).</li>
		<li>Colorare il gel per visualizzare le proteine utilizzando un metodo ad alta sensibilità, come la colorazione dell'argento o un metodo fluorescente.</li>
		<li>Se i campioni hanno la qualità attesa, il che significa che c'è 3-4 volte più proteine nei campioni marcati con ANL rispetto al controllo negativo, le proteine eluite possono essere identificate con metodi di spettrometria di massa di routine come quello spiegato nel riferimento5.</li>
	</ol></li>
</ol>

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<li>Goebbels, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetic+targeting+of+principal+neurons+in+neocortex+and+hippocampus+of+NEX-Cre+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Genesis%22%5BJournal%5D)">Genetic targeting of principal neurons in neocortex and hippocampus of NEX-Cre mice.</a> Genesis. 44 (12), 611-621 (2006).</li>
<li>van Geel, R., Pruijn, G. J., van Delft, F. L., Boelens, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preventing+thiol-yne+addition+improves+the+specificity+of+strain-promoted+azide-alkyne+cycloaddition%5BTitle%5D)+AND+%22Bioconjugate+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Preventing thiol-yne addition improves the specificity of strain-promoted azide-alkyne cycloaddition.</a> Bioconjugate Chemistry. 23 (3), 392-398 (2012).</li>
<li>O'Fagain, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lyophilization+of+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Lyophilization of proteins.</a> Methods in Molecular Biology. 244, Clifton, N.J. 309-321 (2004).</li>
<li>Shevchenko, A., Tomas, H., Havlis, J., Olsen, J. V., Mann, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In-gel+digestion+for+mass+spectrometric+characterization+of+proteins+and+proteomes%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protocols%22%5BJournal%5D)">In-gel digestion for mass spectrometric characterization of proteins and proteomes.</a> Nature Protocols. 1 (6), 2856-2860 (2006).</li>
<li>Elinger, D., Gabashvili, A., Levin, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Suspension+trapping+%28S-Trap%29+is+compatible+with+typical+protein+extraction+buffers+and+detergents+for+bottom-up+proteomics%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Proteome+Research%22%5BJournal%5D)">Suspension trapping (S-Trap) is compatible with typical protein extraction buffers and detergents for bottom-up proteomics.</a> Journal of Proteome Research. 18 (3), 1441-1445 (2019).</li>
<li>tom Dieck, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+visualization+of+newly+synthesized+target+proteins+in+situ%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">Direct visualization of newly synthesized target proteins in situ.</a> Nature Methods. 12 (5), 411-414 (2015).</li>
<li>McShane, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetic+analysis+of+protein+stability+reveals+age-dependent+degradation%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Kinetic analysis of protein stability reveals age-dependent degradation.</a> Cell. 167 (3), 803-815 (2016).</li>
<li>Calve, S., Witten, A. J., Ocken, A. R., Kinzer-Ursem, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Incorporation+of+non-canonical+amino+acids+into+the+developing+murine+proteome%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Incorporation of non-canonical amino acids into the developing murine proteome.</a> Scientific Reports. 6, 32377(2016).</li>
<li>David, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nuclear+translation+visualized+by+ribosome-bound+nascent+chain+puromycylation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Nuclear translation visualized by ribosome-bound nascent chain puromycylation.</a> Journal of Cell Biology. 197 (1), 45-57 (2012).</li>
<li>Schmidt, E. K., Clavarino, G., Ceppi, M., Pierre, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SUnSET%2C+a+nonradioactive+method+to+monitor+protein+synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">SUnSET, a nonradioactive method to monitor protein synthesis.</a> Nature Methods. 6 (4), 275-277 (2009).</li>
<li>Roux, K. J., Kim, D. I., Burke, B., May, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BioID%3A+A+screen+for+protein-protein+interactions%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Protocols+in+Protein+Science%22%5BJournal%5D)">BioID: A screen for protein-protein interactions.</a> Current Protocols in Protein Science. 91, 11-15 (2018).</li>
</ol>

Gli autori non dichiarano interessi finanziari concorrenti.

Gli aspetti critici del protocollo sono; l'inclusione di controlli negativi, avere abbastanza repliche biologiche, via di somministrazione di ANL, quantità e durata, alchilazione dei campioni, concentrazione di alchine ed eliminazione del β-mercaptoetanolo quando si utilizza DST-alchini.
È fondamentale includere campioni di controllo negativi provenienti da animali marcati con ANL senza driver Cre e quindi senza espressione MetRS*. Questi campioni devono essere sottoposti a ogni fase descritta...

L'omeostasi delle proteine aberranti è causata da uno squilibrio nella sintesi e nella degradazione delle proteine. Diverse malattie sono correlate ad alterazioni nell'omeostasi proteica. Il segno distintivo di alcune malattie è la presenza di aggregati in diverse posizioni subcellulari e aree cerebrali. L'omeostasi proteica non è importante solo nella malattia, ma svolge anche un ruolo cruciale nella normale funzione degli organi e delle cellule1. Ad esempio, la sintesi proteica è necessaria per molte forme di plasticità neuronale2,3, come determinato dall'uso di inibitori chimici che bloccano la sintesi proteica4. Tuttavia, non è chiaro in quali tipi cellulari il proteoma sia alterato per supportare l'apprendimento e la memoria, né si capisce quali proteine specifiche in ciascun tipo di cellula aumentano o diminuiscono nella loro sintesi o degradazione. Pertanto, uno studio completo dell'omeostasi proteica richiede la capacità di differenziare i proteomi provenienti da specifici tipi di cellule. In effetti, l'identificazione di proteomi specifici del tipo di cellula per studiare i processi cellulari che si verificano in un ambiente multicellulare è stato un ostacolo importante nella proteomica. Per questo motivo, abbiamo sviluppato una tecnica che utilizza l'espressione di MetRS* combinata con metodi bio-ortogonali che si è dimostrata un modo efficace per identificare e purificare proteomi specifici del tipo cellulare, colmando questa lacuna 5,6,7.
L'espressione di un mutante MetRS* (MetRS L274G) permette il caricamento dell'analogo non canonico della metionina ANL nel corrispondente tRNA 8,9 e la sua successiva incorporazione nelle proteine. Quando l'espressione di MetRS* è regolata da un promotore specifico del tipo di cellula, l'amminoacido non canonico sarà incorporato nelle proteine in modo selettivo cellulare. Una volta che l'ANL è incorporato nelle proteine, può essere funzionalizzato selettivamente mediante click-chemistry e successivamente visualizzato mediante imaging (FUNCAT) o Western Immunoblot (BONCAT). In alternativa, le proteine possono essere purificate selettivamente e identificate mediante spettrometria di massa (MS). Utilizzando questa tecnologia, abbiamo creato una linea di topi che esprime la proteina MetRS* sotto il controllo della Cre ricombinasi. Considerando il crescente numero di linee Cre-mouse disponibili, il sistema MetRS* può essere utilizzato in qualsiasi campo per studiare qualsiasi tipo di cellula da qualsiasi tessuto per il quale esiste una linea Cre esistente. La marcatura delle proteine con ANL è possibile in vitro o in vivo e non altera il comportamento del topo o l'integrità delle proteine6. Il periodo di marcatura può essere adattato alla domanda scientifica di ciascun ricercatore, etichettando proteine di nuova sintesi (tempi di etichettatura più brevi) o interi proteomi (tempi di etichettatura più lunghi). L'uso di questa tecnica è limitato dal numero di cellule del tipo che il ricercatore è disposto a studiare; Quindi l'isolamento delle proteine da tipi cellulari con basso numero o bassi tassi metabolici non è possibile con questo metodo. L'obiettivo del metodo presentato è quello di identificare proteine/proteomi specifici del tipo di cellula marcati in vivo. In questo protocollo, descriviamo come etichettare i proteomi specifici del tipo di cellula con ANL nei topi vivi e purificare le proteine marcate. Dopo la purificazione, le proteine possono essere identificate mediante protocolli di spettrometria di massa di routine 5,10. La riduzione della complessità del campione ottenuta in questo metodo mediante la purificazione selettiva di proteine da specifiche popolazioni cellulari consente allo sperimentatore di rilevare sottili cambiamenti nei proteomi, ad esempio, in risposta a cambiamenti ambientali. La purificazione delle proteine marcate può essere ottenuta in ~ 10 giorni, esclusa l'analisi della SM o il periodo di etichettatura. Qui, descriviamo due metodi per la somministrazione di ANL ai topi che esprimono MetRS*, vale a dire (1) aggiunta dell'amminoacido nell'acqua potabile e (2) introduzione di ANL mediante iniezioni intraperitoneali. Indipendentemente dal metodo scelto per la somministrazione di ANL, le fasi di isolamento e purificazione sono le stesse (dalla fase 2 in poi).

<table><tbody><tr><td>12% Gel di acrilammide</td><td>GenScript</td><td>SurePAGE, Bis-Tris, 10 x 8, 12%</td><td></td></tr><tr><td>&beta;-Mercaptoetanolo</td><td>Sigma</td><td>M6250</td><td>Tossico; utilizzare un camice da laboratorio, guanti e una cappa aspirante.</td></tr><tr><td>Bicarbonato di ammonio</td><td>Sigma</td><td>9830</td><td>Tossico; utilizzare un camice da laboratorio, guanti e una cappa aspirante</td></tr><tr><td>ANL</td><td></td><td></td><td>Sintetizzato come descritto in precedenza per AHA (vedi riferimenti 5 e 11)</td></tr><tr><td>ANL-HCl</td><td>IrishBotech</td><td>HAA1625.0500</td><td></td></tr><tr><td>Benzonasi</td><td>Sigma</td><td>E1014</td><td></td></tr><tr><td>Biotina alchino</td> <td>Thermo,B10185</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Anticorpo di pollo anti-GFP</td><td>Aves</td><td>1020</td><td></td></tr><tr><td>Inibitore completo della proteasi senza EDTA</td><td>Roche</td><td>4693132001</td><td>Toxic; utilizzare un camice da laboratorio e guanti.</td></tr><tr><td>Bromuro di rame (I)</td><td>Sigma</td><td>254185</td><td>99,999% (wt/wt)</td></tr><tr><td>Etichetta disolfuro (DST)-alchino</td><td></td><td></td><td>Sintetizzato come riportato nel numero di riferimento 15, in cui è indicato come sonda 20</td></tr><tr><td>DMSO</td><td>Sigma</td><td>276855</td><td></td></tr><tr><td>Filtri</td><td>Merk</td><td>SCGP00525</td><td></td></tr><tr><td>Iodo acetamide (IAA)</td><td>Sigma</td><td>I1149</td><td></td></tr><tr><td>IR anti pollo 800</td><td>LI-COR</td><td>IRDye 800CW</td><td>Asino anti-Pollo Anticorpo Secondario</td></tr><tr><td>IR anti rabit 680</td><td>LI-COR</td><td>IRDye 680RD</td><td>Capra anti-Coniglio IgG Anticorpo Secondario</td></tr><tr><td>Maltosio</td><td>Sigma</td><td>M9171</td><td></td></tr><tr><td>Miscelatore Manuale</td><td>BioSpec Prodotti</td><td>1083</td><td></td></tr><tr><td>NaCl</td><td></td><td>Sigma S9888</td><td></td></tr><tr><td>N-etilmaleimmide</td><td>Sigma</td><td>4259</td><td>Tossico; Utilizzare un camice da laboratorio, guanti e una cappa aspirante.</td></tr><tr><td>Perle di NeutrAvidin</td><td>Pierce</td><td>29200</td><td></td></tr><tr><td>Membrana in nitrocellulosa</td><td>Bio-rad</td><td>1620112</td><td></td></tr><tr><td>PBS 1X</td><td>Thermo</td><td>J62036.K2</td><td></td></tr><tr><td>PBS 1X pH 7.8</td><td></td><td></td><td>Preparazione descritta nel numero di riferimento 5</td></tr><tr><td>colonne PD SpinTrap G-25</td><td>GE Healthcare</td><td></td><td>Scambio di tamponi</td></tr><tr><td>Pierce Kit di dosaggio delle proteine BCA</td><td>Thermo,</td><td>23225</td><td>I reagenti nel kit di analisi delle proteine Pierce BCA sono tossici per la vita acquatica.</td></tr><tr><td>Anticorpo anti-biotina policlonale di coniglio</td><td>Segnalazione cellulare</td><td>5597</td><td></td></tr><tr><td>Membrana PVDF</td><td>Millipore</td><td>IPVH00010</td><td></td></tr><tr><td>SDS 10%</td><td>Sigma</td><td>71736</td><td></td></tr><tr><td>SDS-PAGE&nbsp; Tampone in esecuzione MOPS</td><td>GenScript</td><td>M00138</td><td></td></tr><tr><td>SYPRO Colorazione rubino</td><td>Sigma</td><td>S4942</td><td></td></tr><tr><td>Tavolo automatico Vortexer</td><td>Eppendorf</td><td>Mixmate</td><td></td></tr><tr><td>Triazole ligando</td><td>Sigma</td><td>678937</td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Sigma</td><td>T9284</td><td></td></tr><tr><td>Acqua</td><td>Sigma</td><td>W4502</td><td>Grado di biologia molecolare</td></tr></tbody></table>

purificazione e identificazione di proteine specifiche per tipo cellulare da tessuti complessi utilizzando una linea murina di topo di metionina trna sintetasi mutante

Cell-Type Specific Protein Purification and Identification from Complex Tissues Using a Mutant Methionine tRNA Synthetase Mouse Line

Comprendere l'omeostasi proteica in vivo è la chiave per sapere come funzionano le cellule sia in condizioni fisiologiche che di malattia. Il presente protocollo descrive la marcatura in vivo e la successiva purificazione di proteine di nuova sintesi utilizzando una linea di topi ingegnerizzata per indirizzare l'etichettatura delle proteine a specifiche popolazioni cellulari. È una linea inducibile dall'espressione di Cre ricombinasi della L274G-Metionina tRNA sintetasi (MetRS*), che consente l'incorporazione dell'azidonorleucina (ANL) nelle proteine, che altrimenti non si verificherebbe. Utilizzando il metodo qui descritto, è possibile purificare proteomi specifici del tipo di cellula marcati in vivo e rilevare sottili cambiamenti nel contenuto proteico dovuti alla riduzione della complessità del campione.

Seguendo il protocollo descritto (riassunto nella Figura 1), l'ANL è stato somministrato ai topi mediante iniezioni intraperitoneali giornaliere (400 mM ANL 10 mL/kg, Nex-Cre::MetRS*) per 7 giorni, o tramite acqua potabile (0,7% Maltosio, 1% ANL, CamkII-Cre::MetRS*) per 21 giorni. Dopo l'etichettatura, le aree cerebrali corrispondenti sono state sezionate, lisate, alchilate e cliccate. Le reazioni di clic sono state analizzate da SDS-PAGE e Western Immunoblot. Le im...

Questo protocollo descrive come eseguire la marcatura proteica specifica del tipo di cellula con azidonorleucina (ANL) utilizzando una linea murina che esprime una sintetasi tRNA mutante L274G-Metionina (MetRS*) e i passaggi necessari per l'isolamento delle proteine marcate specifiche del tipo di cellula. Descriviamo due possibili vie di somministrazione di ANL in topi vivi mediante (1) acqua potabile e (2) iniezioni intraperitoneali.

Purificazione e identificazione di proteine specifiche per tipo cellulare da tessuti complessi utilizzando una linea murina di topo di metionina tRNA sintetasi mutante

Understanding protein homeostasis in vivo is key to knowing how the cells work in both physiological and disease conditions. The present protocol ...

Questo protocollo consente di marcare le proteine in modo specifico per un tipo di cellula. Questa è la prima tecnica che offre tale possibilità e può essere eseguita in vitro o in vivo. Il vantaggio principale della tecnica è che le proteine specifiche del tipo di cellula marcate possono essere purificate non identificate o visualizzate in situ mediante immunofluorescente.Per iniziare preparare il lisato tissutale aggiungendo tampone di lisi ad un volume da 12 a 15 volte il peso umido del tessuto e triturare il tessuto fino a quando non è omogeneizzato. Riscaldare questo omogenato per 15 minuti a 75 gradi Celsius per denaturare la proteina, quindi centrifugare il campione e trasferire il surnatante in una nuova provetta. Questo campione può essere memorizzato a meno 80 gradi Celsius.Successivamente, per l'alchilazione, diluire il campione omogeneizzato due o tre volte in tampone salino fosfato contenente un inibitore della proteasi privo di EDTA. Quindi aggiungere iodoacetamide appena preparato a una concentrazione finale di 20 millimoli. Lasciare il campione per una o due ore a 20 gradi Celsius al buio.Ripetere l'aggiunta di iodoacetamide e le fasi di incubazione due volte. Prepa

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Un metodo avanzato di immunoprecipitazione reticolante per l'identificazione efficiente dell'RNA legato alle proteine nei testicoli di topo

Qui si descrive in vivo mutagenesi saggio per un piccolo numero di cellule ematopoietiche purificate utilizzando il modello di topo transgenico LacI. Il gene LacI può essere isolato per determinare la frequenza, la posizione ed il tipo di mutanti DNA sorto spontaneamente o dopo l'esposizione a genotossine.

L&#39;identificazione del DNA Mutazioni in depurata ematopoietiche cellule staminali / progenitrici

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Scopri la marcatura specifica per tipo cellulare di proteine utilizzando azidonorleucina con un modello murino MetRS*. Questo metodo consente purificazione, identificazione e visualizzazione in vitro e in vivo.

Purificazione e identificazione di proteine specifiche per tipo cellulare da tessuti complessi utilizzando una linea murina di topo di metionina tRNA sintetasi mutante (Video) | JoVE Journal

Purificazione e identificazione di proteine specifiche per tipo cellulare da tessuti complessi utilizzando una linea murina di topo di metionina tRNA sintetasi mutante

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