細胞および組織中のタンパク質レベルは、多くの場合、緊密にタンパク質産生及びクリアランスのバランスによって調節される。光変換した後、蛍光減衰(FDAP)を使用して、タンパク質のクリアランス速度は、実験的にin vivoで測定することができる。
このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。
細胞および組織中のタンパク質レベルは、多くの場合、緊密にタンパク質産生及びクリアランスのバランスによって調節される。光変換した後、蛍光減衰(FDAP)を使用して、タンパク質のクリアランス速度は、実験的にin vivoで測定することができる。
タンパク質の安定性は、生物学の多くの側面に影響を与える、タンパク質のクリアランス速度を測定することは、生物学的システムへの重要な洞察を提供することができる。 FDAP実験では、生物内のタンパク質のクリアランスを測定することができる。目的のタンパク質は、photoconvertible蛍光タンパク質でタグ付けされ、インビボで発現され、photoconverted、経時photoconvertedシグナルの減少がモニターされる。データは、その後、タンパク質の半減期を決定するための適切なクリアランスモデルが取り付けられている。重要なのは、生物の異なる区画におけるタンパク質の集団のクリアランス動態コンパートメントマスクを適用することによって、別々に検査することができる。このアプローチは、ゼブラフィッシュの開発中に分泌されたシグナル伝達タンパク質の細胞内および細胞外の半減期を決定するために使用されてきた。ここでは、ゼブラフィッシュ胚におけるFDAP実験のためのプロトコルについて説明します。それのクリアランス速度を決定するFDAPを使用することが可能であるべきであるすべての光学的にアクセス可能な生物内の任意のタグ付けタンパク質。
細胞および生物中のタンパク質のレベルは、製造及びクリアランス形成速度によって決定される。タンパク質半減期は数分から数日1-4の範囲とすることができる。多くの生物学的システムでは、重要なタンパク質の安定化またはクリアランスは、細胞活性に重要な影響を有している。細胞内のタンパク質の安定性の調節は、細胞周期の進行5,6、発達シグナリング7-9、アポトーシス10、および正常な機能およびニューロン11,12の維持に必要である。細胞外タンパク質の安定性は、組織内のモルフォゲン13,14、などの分泌タンパク質の分布と可用性に影響を与えます。
過去数十年にわたって、タンパク質の安定性は、主に放射パルス標識またはシクロヘキシミドチェイス実験15を使用して、細胞培養において評価されている。このようなパルスチェイス実験において、細胞を一過放射性アミノ酸の「パルス」に露出されている新たに合成されたタンパク質に組み込まれているか、又はそれらは、タンパク質合成を阻害するシクロヘキシミド、にさらされている酸前駆体。培養された細胞は、その後の異なる時点で、そしていずれかの免疫沈降は、(放射パルスチェイス実験において)、続いてオートラジオグラフィーまたはウェスタンブロッティング(シクロヘキシミド実験で)収集され、経時的タンパク質のクリアランスを定量化するために使用される。
従来のタンパク質安定性アッセイは、いくつかの欠点を有する。まず、これらのアッセイにおけるタンパク質は、しばしば、それらの内因性の環境において発現されるのではなく、異なる種由来の細胞組織培養において、時には。その安定性はコンテキスト依存であるタンパク質については、このアプローチには問題がある。第二に、時間をかけて、個々の細胞または生物におけるタンパク質のクリアランスに追従することができず、これらのアッセイからのデータは、異なる時点で細胞の異なる集団の平均を反映している。個々の細胞が開始している可能性があるのでタンパク質の異なる量、異なる時間に放射性標識またはシクロヘキシミドを取り上げてもよいし、異なるクリアランス速度を有していてもよく、そのような集計データは誤解を招く可能性がある。最後に、シクロヘキシミドチェイス実験の場合、タンパク質合成阻害剤の添加は、人為的にタンパク質の安定性16-18を変えることができ、意図しない生理学的効果を有することができる。これらの欠点は、光変換(FDAP)後に蛍光減衰を使用して(FDAP技術の限界のための説明を参照)、生物19-25で動的にタンパク質クリアランスを測定するためにphotoconvertibleタンパク質を利用して技術を避けることができる。
Photoconvertibleタンパク質は、その励起および発光特性は、光26の特定の波長に暴露された後に変更蛍光タンパク質である。 1つの一般的に使用される変形はDendra2、最初にEXを持つ「グリーン·ツー·赤」photoconvertibleタンパク質である緑色蛍光タンパク質と同様の引用及び発光特性が、UV光- 「光変換」 -そのへの曝露後に、励起/発光特性は、赤色蛍光タンパク質23,27と同様になる。重要なことは、光変換後に生成新しいタンパク質はphotoconvertedタンパク質の唯一のプールの光変換時の生産とクリアランスのデカップリングと観察を可能にphotoconvertedタンパク質と同じ励起/発光特性を持っていません。 photoconvertibleタンパク質と目的のタンパク質にタグを付けるため、そのまま、光学的にアクセス可能な生物中のタンパク質ラベルのパルスに便利な方法を提供します。
FDAPアッセイ( 図1A)において、目的タンパク質はphotoconvertibleタンパク質でタグ付けされ、生体( 図1B)で表さ。融合タンパク質はphotoconvertedされ、経時photoconvertedシグナルの減少はfluorescenによって監視されているCE顕微鏡( 図1C)。データは、その後、融合タンパク質( 図1D)の半減期を決定するために適切なモデルが取り付けられている。
ここで説明FDAPアッセイは、初期胚発生19時のゼブラフィッシュ胚における分泌されたシグナル伝達タンパク質の細胞外半減期を決定するために設計されました。しかし、このアプローチは、ライブイメージングを許容し、かつ任意のタグ付け、細胞内または細胞外タンパク質のクリアランスを監視するために使用することができる任意の透明なモデル生物に適合させることができる。ここに記載の技術の変形は、培養細胞20,23およびショウジョウバエ 22及びマウス21胚で行われている。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
1. Photoconvertible融合構築し、ジェクトする絨毛膜を除去ゼブラフィッシュ胚の生成
P 2.取付ゼブラフィッシュ胚倒立共焦点顕微鏡上hotoconversionとイメージング
3. PhotoconvertingとPhotoconverted信号の減少を測定する
25Xまたは40X水客観Iゼブラフィッシュ胚の大きさ及び屈折率の適切な秒。水は5時間の実験中に蒸発するので、それは、水ではなく、実際の水と同じ屈折率液浸油を使用するのが最適です。イマージョンオイルを水(しない油)目的で使用するように設計されていることを確認。
4. PyFDAPを使用したデータの分析

退色、不注意による光変換、および光変換均一性を評価するために5.制御実験
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
FDAPはゼブラフィッシュ胚19における細胞外シグナル伝達タンパク質の半減期を決定するために使用されてきた。これらのタンパク質のいずれか、スクイントは、胚形成34中胚葉遺伝子の発現を誘導する。目を細め-Dendra2は定量RT-PCRによっておよびin situハイブリダイゼーションアッセイ19 で示したように 、タグの付いていない目を細め同様のレベルで中内の遺伝子の発現を活性化する。胚のAlexa488デキストランおよびmRNAはスクイント-Dendra2をコードするとFDAPアッセイに供と共に同時注入した。経時的な細胞外photoconvertedシグナル強度の減少が明らかである( 図4A)。 23の胚からの細胞外強度プロファイルはPyFDAPを使用して生成された。得られたデータは、一次クリアランス動態をPyFDAPに装着し、そして116分間の平均半減期τに 対応する1.00×10 -4 /秒の平均クリアランス速度定数kは 、決定された...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
FDAP実験の成功は、機能的なphotoconvertible融合タンパク質の生成に依存している。タンパク質をタグ付けすると、その局在性、溶解性、および安定性36-41を含む、その生物学的活性および/ または生物物理学的特性に影響を与えることができる。アクティブなものを見つけるために、いくつかの異なる融合構築物の活性を試験するために調製すること。本発明者らは、目的のタンパク質にphotoconvertibleタンパク質の位置を変更したり、より長いリンカーを用いて( 例えば 、アミノ酸配列LGDPPVAT 19を使用して)融合タンパク質の活性を増強することができる。シグナル伝達タンパク質の場合には、融合タンパク質の活性は、標的遺伝子の19の発現を誘導する能力を試験することにより決定することができる。定量RT-PCR、またはin situハイブリダイゼーションは、標的遺伝子の発現19の良好な読み出しを提供する。ここで説明するプロトコルは、タンパク質の安定性を決定するために設計されていることに注意...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
著者らは、開示する競合がない。
著者は、原稿上のコメントジェフリー·ファレル、ジェームズガニオン、そしてジェニファーバーグマンに感謝したいと思います。 KWRはFDAPアッセイの開発中に国立科学財団大学院研究フェローシッププログラムによってサポートされていました。この作品は、AFSへとPMにドイツ研究財団(エミー·ネータープログラム)、マックス·プランク協会、とヒューマン·フロンティア·サイエンス·プログラム(キャリア開発賞)からの補助金によってNIHからの助成金によってサポートされていました。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| PyFDAP(次のサイトからダウンロードします webサイト:http://people.tuebingen.mpg.de/mueller-lab) | PyFDAPのWebサイトに記載されている指示を使用してインストールおよび操作します。PyFDAPは、Linux、Mac、およびWindowsオペレーティングシステムと互換性があります。 | ||
| mMessage mMachine Sp6 転写キット | Life Technologies | AM1340 | 胚への注入用キャップ付きmRNAの生成 |
| Alexa488-デキストランコンジュゲート、3 kDa | Life Technologies | D34682 | mRNAとの共注入により、細胞内および細胞外マスクを作成 |
| 6ウェルプラスチックディッシュ | BD Falcon | ガロースコーティングされたウェルで胚をインキュベート 胚培地のマウント準備が整うまで | |
| 250 mg / Lインスタントオーシャンソルト、1 NaHCO3ProteaseでpH 7に調整した逆浸透水中のmg / Lメチレンブルー | |||
| Streptomyces griseus | Sigma | P5147 | mg / mlストックを作成し、1 で使用します。mg/ml 1細胞期の胚をデコリオネートする |
| 直径5cmのガラス製ペトリ皿 | 胚のデコレーション用 | ||
| 200ml ガラスビーカー | 胚のデコレーション用 | ||
| マイクロインジェクション装置 | 1細胞期の胚にmRNAと色素を注入するため | ||
| ステレオマイクロスコープ | 胚 | ||
| の注入とマウント用1x Danieau's medium | 低融点アガロースを希釈し、この培地でイメージングを行います。レシピ: 58 mM NaCl、0.7 mM KCl、0.4 mM MgSO4、0.3 mM CaCl2、5 mM HEPES pH 7.2 | ||
| UltraPure 低融点アガロース | Invitrogen | 16520-100 | 胚のマウント用; ダニオー培地で 1% の濃度で使用: 200 mg を 20 ml ダニオー培地に加え、マイクロ波で溶解するまで加熱し、1 mlを微量遠心チューブに入れます。アリコートは4°Cで保存できます。C、70°Cで再溶解。°C、および40–に冷却。42度;C 使用する準備ができたとき |
| ガラスパスツールピペット | キンブルチェイス (フィッシャー経由) | 63A53WT | 胚の取り付け用; ギザギザのエッジが胚を傷つけるのを防ぐために先端を炎で覆ってください |
| 金属プローブ | 取り付け中に胚を位置決めするため | ||
| ガラス底皿 | MatTek | P35G-1.5-14-C | 目的に適したカバーガラスの厚さを使用してください。ここに記載されている部品番号はカバーガラスNo.1.5用です |
| ~5 mlの胚培地 | BDファルコン | パスツールピペットからの残留アガロースをすすぐため | |
| 倒立レーザー走査型共焦点顕微鏡 | 水銀アークランプ、488 nmレーザー、543nmレーザー、および適切なフィルターセットが必要です | ||
| 加熱ステージ | 胚を28°Cの最適温度に維持するには;実験中のC | ||
| タイムラプスイメージング | 複数の位置を定義し、定義された間隔で自動的に画像化できる必要があります | ||
| 25Xまたは40X水対物レンズ | イメージング用対物レンズ | ||
| 10X空気対物レンズ | 光変換用対物レンズ | ||
| 浸漬油 | 水と同じ屈折率の浸漬油 |
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。