細胞培養液からの細胞内、細胞質の全長DISC1タンパク質のアグレソームのとで標識し、多量換えDISC1タンパク質断片の生成、精製および細胞浸潤 E大腸菌の記載されています。細胞の浸潤は、細胞培養とニューロンの受容細胞のために示されて stereotactical脳接種後。
細胞培養液からの細胞内、細胞質の全長DISC1タンパク質のアグレソームのとで標識し、多量換えDISC1タンパク質断片の生成、精製および細胞浸潤 E大腸菌の記載されています。細胞の浸潤は、細胞培養とニューロンの受容細胞のために示されて stereotactical脳接種後。
タンパク質凝集は、アルツハイマー病(Aβ、タウ)、パーキンソン病(α-シヌクレイン)、ハンチントン病(ポリグルタミン、チンチン)、および他の神経変性疾患、例えば、変性脳の条件が好きで、慢性の一般的特質として見られている。タンパク質の凝集が妨げproteostasisが原因で発生すると考えられ、発生したと誤って折り畳まれたタンパク質の分解との間の不均衡、 すなわち 。注目すべきは、同じタンパク質が家族性の稀少変異の変異であるこれらの疾患の散発型に集約発見されています。
統合失調症は、多くの場合、永久的で不可逆的な認知障害と一緒に行くの慢性進行性の脳の状態です。候補遺伝子アプローチでは、混乱·イン·統合失調症1(DISC1)、慢性の精神疾患1、2へのリンケージとスコットランドの家族の中でクローニングされた遺伝子が、BRAIに不溶性の凝集体として見つけることができるかどうかを検討nは統合失調症3の散発例。 SMRI CCを使用して、我々はCMDで例約20%で同定が、生化学的分画後の神経変性疾患ではない通常のコントロールや患者がサルコシル不溶性DISC1の免疫反応。 in vitroでのその後の研究は、DISC1の凝集傾向を疾患関連多型S704C 4の影響を受けていたことを明らかにし、in vitro で生成されたDISC1アグレソームはAβ6に示されていたものと同様の5、タウ7-9、α細胞侵襲的であったこと-シヌクレイン10、ポリグルタミン11、SOD1凝集体12。これらの知見は、私たちは、CMDを持つケースの少なくとも一部、集約されたDISC1とのそれらは、タンパク質立体配座の疾患かもしれないことを提案するように求められます。
ここで我々は、哺乳動物細胞におけるDISC1アグレソームを生成する方法を説明し、ショ糖密度勾配上でそれらを浄化し、細胞浸潤のストゥディのためにそれらを使用するES。同様に、我々は我々が独占的に多量のC末端フラグメントDISC1、ラベルを生成し、細胞浸潤の研究のためにそれを浄化する方法を説明します。 DISC1の組換え多量体を用いて、我々は同様に標識合成α-シヌクレインフラグメントの場合と同様の細胞浸潤能を実現しています。我々はまた、定位レシピエント動物の脳に注入する場合は、このフラグメントを in vivo で取り上げられていることを示している。
1。 Aggresomeドナー細胞の調製モノマー赤色蛍光タンパク質(MRFP)または強化緑色蛍光タンパク質(EGFP)タグ付きヒト完全長(FL)のDISC1のトランスフェクション
2。 Aggresomeトランスフェクトされたドナー細胞からの精製
ここで説明されたプロトコルは、脳組織13と大きな凝集体とアグレソーム14を単離するためのプロトコルからレヴィー·ボディを浄化するための方法を組み合わせたものです。すでに既存の方法は、洗剤の使用量に基づいているので、細胞浸潤アッセイのアプリケーションのための界面活性剤を含まないタンパク質の分離は非常に重要です。
3。 mRFP/eGFP-DISC1アグレソームと受信者のSH-SY5Y細胞の治療
まだ、外因性タンパク質の取り込み/侵入は基本的に宿主細胞タンパク質の募集と並行して検出されないことがあります。私たちの例では、mRFPをタグ付きDISC1アグレソームリクルート可溶性GFPタグDISC1(598から854)は、宿主細胞( 図3を参照)によって発現されたタンパク質を。写真はツァイスLSM 510共焦点またはツァイスAxioVisionのApotome2顕微鏡で撮影した。
4。組換えDISC1の世代(598から785)
前の刊行物では、自己会合ドメインの存在に基づいて、自己の対話への様々なDISC1タンパク質断片の能力を分析した。最強多量性向4( 図4)表示されているすべてのタンパク質の中でテストした人間のDISC1(598から785)を断片化します。従って、ヒトDISC1(598から785)は、(いいえpET15bにクローニングした大腸菌で発現し、N末端6 -ヒスチジンタグを含むvagen、マディソン、ウィスコンシン州)、 大腸菌 BL21-(lDE3)はロゼッタ(Novagen社製、米国)、および4に記載されているように 8モル/ l尿素で変性条件下で精製した。要するに、プロトコルは以下の通りです。
1リットルの細菌培養液から始まるそれは、組換えDISC1(598から785)protの50 mgまで単離することが可能であるEIN。
α-シヌクレインのリフォールディング
α-シヌクレインを用いた実験のために、組換えタンパク質500μgの(Sigma-Aldrich社製、米国)を1 mg / mlの濃度でPBSに溶解した。オリゴマーを得るためには、フォールディング℃で、前の出版物10で説明した37℃で一晩行った。
5。 DyLight594有する組換えDISC1(598から785)のラベリング
実行されたNi-NTAカラムでアフィニティー精製のHis 6 -タグベースの標識タンパク質の純度を一層高めるために。
オプションconcentrationステップ
α-シヌクレインのラベリング
組換えα-シヌクレインのラベリングと精製は、ニッケル(Ni-NTAカラム)DISC1(598から785)に平行して行われました。合計出発材料は、500μgの代わりにDISC1(598から785)は1 mgであった。
6。ラベル付けされた組換えDISC1(598から785)タンパク質と受信者のSH-SY5Y細胞の治療
私たちの例のRECに。 DISC1(598から785)*少なくとも一部の新兵に可溶性DISC1(598から854)は、宿主細胞( 図5Aを参照)によって発現されたタンパク質をGFPタグ付き。組換えα-シヌクレインの侵略が、ノー募集のため( 図5B)が示されている。写真を撮ったツァイスLSM 510共焦点上またはツァイスAxioVisionのApotome2顕微鏡。
濃縮の注射でさえ動物の灌流後に検出することができる注射部位の周りにタンパク質の拡散でMPFC結果にDISC1(598から785)*を標識した(2.5μg/μLのの約4μl)を、ローダミンのfiltersetを含むPBS pH7.4中4%PFA。今回の例ではDISC1(598から785)はニューロンの異なる数によって巻き取られると、Zスタック画像( 図6)を使って監視できます。
一般的には、他のタンパク質の注射は、次にここで使用されているものは、必ずしも細胞浸潤につながらない。侵入イベントがタンパク質の性質上基本的に依存している、それにもかかわらず、きれいな精製は、さらなる分析のための前提条件です。
7。代表的な結果
NLFの細胞から精製された組換えフロリダDISC1-EGFPから成るアグレソームは、受取人、SH-SY5Y CEを侵略共焦点顕微鏡( 図3)との共局在化によって見られるように、低効率でLLS(約0.3%5)。既報の通り、DISC1(598から785)が発現し、 大腸菌から精製4多量に形成された大腸菌は、ポジティブコントロール( 図5B)のように並列で使用されていたα-シヌクレインと同様の約20%5( 図5A)の効率で均等に細胞侵襲的であった。標識された組換えDISC1(598から785)、Eから発現させ、精製し多量体タンパク質は、定位的にラットの内側前頭前野(; PUM、ベイダー、ヒューストン、Korth、未発表の図6)に注入したときに大腸菌は in vivo においてもニューロンに細胞侵襲的であった。

図1のNLF神経芽細胞は一過性のFP-DISC1(赤色)を発現する。赤色蛍光アグレソームはdeteすることができます細胞内CTED。

ショ糖勾配で精製後2。精製mRFPをタグ付きDISC1アグレソーム図 。

図3に侵攻アグレソームの蛍光画像。 mRFPをタグ付きflDISC1アグレソームはDISC1には、(598から854)を過剰発現する可溶性のGFPタグSH-SY5Y神経芽腫細胞を用いて精製し、インキュベートした。ラベル付きアグレソームの取り込みはレーザースキャン顕微鏡(Zeiss LSM 510)上のZ-スタックイメージングによって監視されています。

図4 recのSEC-プロファイル。 S704とC704の一塩基多型(SNP)を含むDISC1(598から785)。両方の変異体は、順序付けられたオリゴマーの中断および高分子量MULTの形成を示すimers(赤矢印)。この写真はLeliveld らの出版物。、生化学、2009年から変更されています。

図5。侵襲DyLight標識組換えDISC1(598から785)の蛍光Zスタック画像。水溶性のGFP-DISC1を(598から854)を発現するSH-SY5Y神経芽細胞は、5μg/ mlの濃度で標識された組換えタンパク質とともにインキュベートした。 (A)は赤の集計はRECの侵略を示しています。 DISC1(598から785)タンパク質と黄色のドットの集合体に水溶性のGFP-DISC1(598から854)の動員を示す。 (b)組換えα-シヌクレイン(赤)が約20%の頻度で募集せずに細胞に侵入する。 拡大図を表示するには、ここをクリックしてください 。

図6の免疫蛍光画像注入されたラベルが付いた組換えDISC1(598から785)タンパク質。 Z-スタックイメージングはRECの存在を確認する。 DISC1(598から785)の神経核(NeuN、緑)に対する抗体で染色したラット皮質ニューロンにおけるタンパク質。
本研究では、トランスフェクトされた神経芽腫細胞株、組換えDISC1タンパク質種の準備とラベリングし、in vitro および in vivo での受容細胞の細胞侵入実験でそれぞれのアプリケーションからmRFP/eGFP-DISC1アグレソームの精製について説明します。
ネイティブmRFP/eGFP-DISC1アグレソームの精製は、レビー小体のような構造と大きな凝集体13,14を分離するためのプロトコルから開発されたが、洗剤の使用を回避し、発生する可能性の細胞浸潤、偽陽性のリスクを最小限にするように変更されました洗剤促進性膜浸透に起因する。
一つの可能な将来の改善がさらに完全にアグレソームから残っている膜と細胞骨格を分離するために、超音波処理によってアグレソームの純度を高めるためにあるかもしれない。 、大アグレソームミリアンペアのために記録合計侵攻イベントの数を全体の純度を高めることによりyは5を増加させること。私たちが提案した3相スクロースの限られた定義は、他のタンパク質種のアグレソームために十分であるかどうかをテストする必要があり、この意味では、プロトコルがここに概説さは、個々の最適化のための出発点として考慮されるべきである。精製アグレソームは、スクロースの痕跡が著しく全体の収率を低下させなかった排除するために、追加の洗浄工程(洗剤なしで)、私たちの手の中に非常に堅牢であることが判明した。
前の刊行物では、DISC1のオリゴマーアセンブリはC末端4( 図4)に明確な多量体化ドメインに依存していることを説明した。我々は、 大腸菌での組換え可溶性発現のために、この断片を選択しました大腸菌および後続とNi-NTA精製。その多量体化を監視するには、α-シヌクレインのように記載される細胞侵襲性のタンパク質とその細胞の浸潤を比較するために、我々は、蛍光色素DyLight594とDISC1(598から785)を標識し、比較してその均等に標識したα-シヌクレインのそれと細胞浸潤。組換えDISC1断片の細胞浸潤は劇的ネイティブ、全長DISC1アグレソームを、おそらくそれより小さいサイズとはるかに高い純度のためのそれに比べて増加した。繰り返しになりますが、純度は細胞浸潤に決定的な役割を果たしているように見える。
今回の例では侵襲アグレソームは、組換え可溶性、 すなわち細胞分散された形態で発現させた標的細胞株の可溶性ホモログタンパク質を募集した。それがZ-スタックイメージング経由受容細胞の制限内に侵襲アグレソームと組換えタンパク質の共局在化を可能にするので、レシピエント細胞ラインの蛍光タンパク質( 例えば、GFPまたはRFP)の発現が利点です。
大腸菌から発現および精製された細胞侵襲性DISC1のアグレソームおよび多量の断片大腸菌は、DISC1、DIに関連するタンパク質コンフォメーション病の決定的な特徴かもしれませんSC1opathies 15。
トラブルシューティング:
ショ糖勾配精製後の低aggresome収率:
このプロトコルで導入されたショ糖勾配はeGFP/mRFP-DISC1(フロリダ州)アグレソームでうまく動作します。他のタンパク質からなるアグレソームは変数の次元があるかもしれない従ってスクロース濃度は、他のユーザによって最適化されるべきである。
組換えタンパク質の精製が不十分:
組換えタンパク質の精製プロセスの任意の細菌汚染は、プロトコルの後の手順でラベル付けされます。汚染を避けるために、SDS-PAGEでタンパク質を実行し、組換えタンパク質は、クーマシーブルーで染色することにより、純粋な少なくとも95%であることを確認します。最高の品質と収量を確保するために、プロトコルは、個々の蛋白質のために最適化する必要があります。
低ラベリングEF組換えタンパク質のFICIENCY:
遊離SH基を含む任意の汚染は、タンパク質の効率的な標識を減少させるであろう。したがって、大規模な透析とNi-NTAベースの浄化は必須です。
特別な利害関係は宣言されません。
デュッセルドルフ大学医学部のForschungskommissionの助成金によってサポートされていますCKVBに、この作品は、CKとJPH、DFG(GRK1033コ1679/3-1)にニューロンERANET DISCOVER(BMBF 01EW1003)によって賄われていた。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント | |||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 試薬名 | 会社 | カタログ番号 | 注釈 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| RPMI 1640 | インビトロジェン | 11875-093 | 培地は、宿主細胞系に依存しています。最適なレシピエント細胞株は、ユーザによって決定されるべきである。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| DMEM/F-12 | インビトロジェン | 11320-033 | 培地は、レシピエント細胞株に依存しています。最適なレシピエント細胞株は、ユーザによって決定されるべきである。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| PBS | インビトロジェン | 14190-250 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Metafectene | Biontex | T020-1.0 | 他のトランスフェクション試薬は、同様に動作するかもしれないが、我々のプロトコルでテストしていません。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ni-NTAアガロース | キアゲン | 30210 | 実験はQiagenからNi_NTAアガロースを用いて行われた、他のサプライヤーも同様に動作するはずです。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| DNase Iを | ロッシュ | 04716728001 | アグレソーム精製の過程でRNaseフリーのDNaseの必要は全くありません。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| スクロース | シグマアルドリッチ | S0389 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| のOpti-MEM | インビトロジェン | 31985-062 | 無血清培地は、同様に動作します | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| ペニシリン/ストレプトマイシン | インビトロジェン | 15140122 | SH-SY5YとNLFの媒体のためのサプリメント | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 非必須アミノ酸(NEAA) | シグマアルドリッチ | M7145 | SH-SY5Y媒体のためのサプリメント | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| トリパンブルー0.4パーセント | シグマアルドリッチ | T8154 | 有毒な試薬 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| DyLight 594マleimide | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 46608 | 安定なチオエーテル結合を形成するシステイン反応性染料を削減しました。また、他の色で利用できる。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| DAPIで金を延ばす | インビトロジェン | P36935 | この退色液体封入は我々の手で最高の結果をもたらしてくれた。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| プロテアーゼ阻害剤カクテル | ロッシュ | 11873580001 | 100Xソリューションの500μlのH 2 Oに1テーブルを溶かす。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 合成α-シヌクレイン | シグマ | S7820 | フォールディングなどのテキストで説明しています。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 特定の試薬 のテーブル。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Precellys 24 | ベルタンテクノロジーズ | 03119.200.RD000 | 我々は、他の機械的な均質をテストしていませんこれ以外nizers。他の洗剤フリー均質化法は、同様に動作するかもしれないが、このプロトコルのためにテストされていません。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5301コンセントレータ(speedvac) | エッペンドルフ | 5301 000.210 | タンパク質を濃縮する必要がある場合にのみ必要。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| LSM 510とAxioVisionのApotome2 | ツァイス | メーカーカタログを参照してください。 | 両方の顕微鏡は、Z-スタックイメージングを実行する能力を抱く。これは、侵入イベントの固体と深刻な評価をするための前提条件です。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 細胞培養用プラスチック材料 | ヌンク | 10cmの皿#172958、24ウェルプレート#142475 | 異なるプラスチック材料の使用は、組換えタンパク質またはアグレソームおよびプラスチック表面との相互作用に影響を及ぼす可能性がある。我々は、ここで説明されたもの以外の材料をテストしていません。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 特定の材料および装置のテーブル。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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