Mucinsは高分子量の複合糖質で、サイズは0.2から200メガダルトン(MDa)の範囲です。そのサイズの結果として、ムチンは従来のポリアクリルアミドゲルに浸透せず、分離のためにより大きな細孔を必要とします。ムチンアガロースゲル電気泳動の詳細なプロトコールを提供し、相対定量を評価し、ポリマーアセンブリを研究します。
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Mucinsは高分子量の複合糖質で、サイズは0.2から200メガダルトン(MDa)の範囲です。そのサイズの結果として、ムチンは従来のポリアクリルアミドゲルに浸透せず、分離のためにより大きな細孔を必要とします。ムチンアガロースゲル電気泳動の詳細なプロトコールを提供し、相対定量を評価し、ポリマーアセンブリを研究します。
ムチン、粘膜表面を裏打ち重くグリコシル化タンパク質は、侵入する病原体に対する上皮を保護することにより先天的防御の重要なコンポーネントとして発展してきました。これらの高分子の主な役割は、粘膜の潤滑を促進しながら粒子捕獲およびクリアランスを容易にすることです。タンパク質合成の間に、ムチンは劇的にこれらの分子の質量と大きさを増加させる強烈なO-グリコシル化および多量体を受けます。これらの翻訳後修飾は、粘液の粘弾性特性のために重要です。これらの分子の複雑な生化学的および生物物理学的性質の結果として、ムチンでの作業は従来のタンパク質分析方法によって克服することができない多くの課題を提供します。例えば、それらの高分子量は、通常のポリアクリルアミドゲルを介して電気泳動を防止し、その粘着性の性質は、実験チューブへの接着を引き起こします。しかし、健康でムチンの役割を調査( 例えば 、粘膜の整合性を維持する)および疾患( 例えば 、hyperconcentration、mucostasis、癌)は、最近関心を集めているし、ムチンは、治療標的として研究されています。高分子をムチンの産生および機能のより良い理解は、ムチン顆粒エキソサイトーシスの新規な医薬の手法、 例えば 、阻害剤および/ または粘液溶解薬につながる可能性があります。したがって、一貫性と信頼性の高いプロトコルは、ムチン生物学は科学の進歩のために重要で調査しました。ここでは、アガロースゲルを用いた電気泳動によってムチン高分子を分離し、ニトロセルロース膜にタンパク質を転写し、ムチン特異的抗体を用いた信号ならびに赤外蛍光ゲルリーダーを検出するための従来の方法を説明します。これらの技術はムチン定量、多量体化を決定し、ムチンの薬理学的化合物の効果を試験するために広く適用されています。
ムチンは、通常、外部環境にさらされた空洞を裏打ちする粘膜表面によって製造されている( 例えば 、呼吸器、消化器、生殖器、眼表面)だけでなく、内臓( 例えば 、膵臓、胆嚢、乳腺)。これらの糖タンパク質の存在は、表面水和を維持し、病原体に対する物理的障壁を形成します。ムチン生産は不可逆的な組織損傷を引き起こす可能性管閉塞、細菌定着および慢性炎症につながることができ、ムチンhyperconcentrationおよび/または異常な粘液の特性を健康粘膜することが不可欠ですが。イベントの同様のカスケードは、 例えば 、いくつかの疾患で観察される。、嚢胞性線維症1、慢性中耳炎2と頸膣感染3。従って、健康および疾患におけるムチンの役割を理解し、タンパク質同定のためのルーチンのプロトコルを確立することが重要です。
現在まで、19ムチン遺伝子が同定され、1200至るまで大きなポリペプチド鎖のためにエンコードされている( 例えば 、MUC1)22,000( 例えば 、MUC16)アミノ酸に。細胞シグナル伝達及び表面遮蔽に関与する膜関連ムチン、およびゲル形成ムチン、粘液ゲルの粘弾性特性を担う:ムチン遺伝子ファミリーは、2つのサブタイプに分類することができます。膜結合型ムチンは主に単量体であり、疎水性の膜貫通ドメインを介して細胞表面に付着します。対照的に、ゲル形成ムチンダイナミックポリマーネットワークの形成に必須であるいくつかのフォンビルブラント因子(vWF)様システインリッチドメインを有します。大グリカンはアポムチン全体に分散セリンおよびトレオニン残基に結合しています。これらの高密度のO結合型オリゴ糖は、分子量4の80%にまで寄与し得ます。ムチンモノマーを接続する分子内および分子間ジスルフィド結合は、ムチンゲルnetworの完全性を確保しますK。重いグリコシル化および多量体の結果として、ムチンは、動物の世界でも最大規模の分子の間であり、従来のSDS-PAGEポリアクリルアミドゲルと標準タンパク質ラダーを使用して、標準的なゲル電気泳動により分析することができません。ムチンモノマーはMUC16の場合は2 MDAに達することができますが、これらの方法は、250キロダルトンより低い分子量を有する/別々のタンパク質を解決します。しかしながら、高分子量のタンパク質ラダーは、小さなムチン単量体を研究するために使用することができる( すなわち 、MUC1)。
種々の技術は、ムチンのサイズ、コンホメーションと相互作用を研究するために適用することができます。伝統的に、ムチンの生化学的特徴は、サイズ排除クロマトグラフィーおよび免疫検出に続いて、変性バッファに等密度密度勾配遠心分離を介して分離ムチンによって達成される( 例えば 、スロットブロット法)5。動的および/または多角度光散乱は、ムチンが豊富なサンプルのオリゴマー状態に関する情報を提供します 1。加えて、免疫および透過型電子顕微鏡を用いて結合されたレートゾーン遠心分離は、一般的にムチン6の巨大分子のコンホメーションを決定するために使用されます。質量分析はまた、ムチンを定量化するタンパク質分解的切断を検出し、オリゴ糖組成物1,7,8を分析するために使用されます。このような技術は、時間がかかり、多くの場合は、大容量および/または試料の高濃度を必要とする、高価です。本明細書に記載された方法、 すなわち 、電気泳動による分離ムチン、再現可能な、低コストであり、相対的なムチンの定量化を提供し、ポリマーのアセンブリを調査するためにハイスループット試験に使用することができます。しかし、このアッセイは、( 例えば 、ブタ、フェレット)希少ムチン( 例えば 、MUC19)、または特定の種のために利用できない場合があり、高親和性、高特異性ムチン抗体を必要とします。
アガロースウェスタンブロッティングはconcentraとムチン豊富なサンプルの多種多様を解決するのに適しています50μg/ mlの( 例えば 、細胞洗浄液)から5ミリグラム/ mlの範囲ン( 例えば 、痰)。このアッセイは、1990年代に導入され、わずか数の専門研究室9,10で行いました。最初は、この技術は、ヒトの気道分泌物11,12にムチン単量体の亜集団を識別助け、ゴルジ装置13における二量体の多量に続いて小胞体内の二量体の形成で構成杯細胞におけるオリゴマー化プロセスを、確認しました。さらに最近では、マウスムチンに対するポリクローナル抗体の生成から粘液を除去することを目的とした試験薬理学的化合物を小動物モデルの研究( 例えば 、欠損、βENaC、OVAチャレンジマウスモデルをムチン)を促進し、前臨床試験のための研究の新たな分野を開きました肺14-17。生物学や小説、より具体的なムチン抗体の生成をムチン関心の高まりの結果として、我々はhereiを記述しますアガロースゲル電気泳動、ニトロセルロースに真空移送及び二色赤外蛍光検出によりムチンを分離するn個の方法。
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1.ムチンジェルウェスタンブロッティングのためにバッファを準備
2. TAE-SDSアガロースゲルの準備
3.サンプルのロードと電気泳動分離
注:当研究室では、我々は一般的に気管支肺胞洗浄液(BALF;両種)を含む、マウスおよびヒトの両方からのサンプル、使用、ヒト気管支上皮細胞(HBE)からの細胞洗浄液、およびヒト唾液や痰のサンプルを。サンプルは、収集時に6 M尿素で変性またはプロテイナーゼカクテル阻害剤を添加することによって、時間(6時間)の短い期間のために保存することができます。
4.効率的なムチン転送のためのアガロースゲルを削減
6.メンブレンのブロッキングと検出
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我々は、マウスの肺からのBALFにおけるアガロースゲル電気泳動( 図1)は、次式ムチンの代表的な結果を示します。この例では、Tgは、MUC5ACのマウスモデルのIL-13処置後のムチン産生のアップレギュレーションを示すために、アガロースゲルを使用しました。ウェスタンブロットは、多量体または単量体バンドシグナル強度の定量分析( 図2)のために使用することができるムチンの発現の視覚的表現を示しています。この方法はまた、ヒト気管支上皮(HBE)細胞の洗浄およびヒト喀痰サンプル中のムチンの発現を示すために使用することができます。この方法は、還元剤で処理した後ムチンの減少を示すために使用することができます。私たちは、DTTの濃度を増加させた ( 図3)で処理されたHBE洗浄液から代表的な結果を示しています。私たちは、還元年齢による治療とムチン還元後の多量の信号強度の損失を定量化NT( 図4)。
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このビデオで説明したウェスタンブロッティングをムチンのプロトコルは、タンパク質検出のための定期的な技術、 すなわち 、免疫ブロット法で、分離し、DNAなどの巨大分子を、転送するために分子生物学で使用される従来の技術を兼ね備えています。同技術は、高分子量ヒアルロン酸18の破壊のような複雑なグリコサミノグリカンの生物学を研究するために適用することができます。この技術は、アッセイの広い範囲で使用することができるが、成功したアガロースウェスタンブロッティング細心および時間依存の操作を必要とする手順の多くに依存します。成功を最大にするために、いくつかの重要なステップは、見直されるべきです。
サンプル調製とゲルローディングは、正確な結果を得るための重要なステップです。ムチン豊富なサンプル、 すなわち 。、痰、本質的に、実験チューブに付着し、 すなわち 、ある。、ピペットチップ、遠心分離管、フィルター。正の変位ピペットと事前の使用ピペットチップを-wettingするウェルに粘弾性材料の充填を容易にすることができます。...
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著者らは、開示することは矛盾がありません。
著者は、この作業の完了において中心的な役割を果たした彼らの指導と指導に対して、ジョン・シーハン博士とルブナ・アブドラ博士に感謝したいと思います。この研究は、国立衛生研究所(National Institutes of Health)(P01HL108808年、UH2HL123645年)およびCystic Fibrosis Foundation Therapeutics, Inc.(EHRE07XX0)からの資金提供を受けて行われました。キャサリン・ラムゼイは、NHMRCアーリーキャリアリサーチフェローシップによってサポートされています。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| トリスベース | シグマ | T6060-1kg | 1 kg |
| 氷酢酸 | シグマ | ARK2183-1L | 1 L |
| EDTA | シグマ | EDS-100g | 100g |
| グリセロール | フィッシャー | BP229-1 | 1 L |
| ブロモフェノールブルー | シグマ | 114391-5g | 5 g |
| SDS (ドデシル硫酸ナトリウム) | Σ | L6026-50g | 50 g |
| 20x SSC (クエン酸生理食塩水) バッファー | Promega | V4261 | 1 L |
| NaCl | Fisher | S271-1 | 1 kg |
| クエン酸三ナトリウム (Na3C6H5O7) | Sigma | W302600-1kg | 1 kg |
| 10 mM DTT (ジチオスレイトール) | Sigma | D0632 | 25 g |
| 粉乳 | Saco | インスタント無脂肪粉乳 | |
| ダルベッコリン酸緩衝生理食塩水 (D-PBS) | Gibco lifetechnologies | 14200-025 | 500 ml |
| 抗 GFP ヤギ一次抗体 (マウスサンプル) | Rockland 抗体およびアッセイ | 600-101-215 | 1 mg |
| UNC 222 抗 Muc5b ウサギ一次抗体 (マウスサンプル) | UNC | ||
| H300 抗MUC5B一次抗体(ヒト検体) | Santa Cruz | sc-20119 | 200 μg |
| 45M1 Anti-MUC5AC Primary Antibodies (ヒト検体) | Abcam | ab3649 | 100 μg |
| ロバ アンチウサギ 800CW IR 染料 | LI-COR Biosciences | 926-32213 | 0.5 mg |
| ロバ アンチマウス 680LT IR 染料 | LI-COR バイオサイエンス | 926-68022 | 0.5 mg |
| 電気泳動 ゲル ボックスとキャスティング トレイ | フクロウ 分離システム | ||
| 電源ボックス | Biorad | モデル 200/20 | |
| 膜ブロッティング ペーパー | アマシャム | 10600016 | |
| Whatman Paper and Nitrocellulose membrane | ジェ | 10 439 196 | |
| Boekel/Appligene Vacuum Blotter 230 V | Expotech USA | 230600-2 | |
| Odyssey 赤外線蛍光システム | LI-COR Biosciences |
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