Name: 途上胚性マウス心臓弁地域からのタンパク質の単離 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-09-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 55 s
Description: 学ぶマウス胚心臓弁からのタンパク質単離法。限られた組織からウエスタンブロット解析に適したサンプルを調製し、心臓発生におけるタンパク質発現を正確に評価する技術を習得できます。

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原稿を批判的に読んでくださったAndrea PortburyさんとDavin Townley-Tilsonさん、そして資金援助をくださったNIH（助成金#R01HL061656）に感謝いたします。

注：全ての実験は、ノースカロライナ大学チャペルヒル校で施設内動物管理使用委員会によって承認された。 1消費税大動脈弁<ol><li>興味のある胚の段階のために承認された安楽死の技術を使用して、開発の目的の胚日（E）で子犬を妊娠マウスを安楽死させる。 </li><li>妊娠中の女性の腹部を滅菌する70％エタノールを使用してください。下腹部の皮膚と筋肉を持ち上げ、離れて内臓から、および子宮角へのアクセスを許可するように、女性の下腹部キャビティを開い解剖。 </li><li>子宮角を取得するには、鉗子の鉗子で子宮頸部、慎重にカット尾を開催しています。所定の位置にホーンを保持し、任意の結合組織を切断、子宮角を持ち上げ、卵管と子宮角の接合部を切断して削除を完了。 </li><li>コルを含むペトリ皿に解剖子宮角を置きdは、0.1Mトリス緩衝液（pH7.6）で、必要に応じてすすぎます。その後、胚嚢を露出するために子宮角開放長さ方向をカット。 </li><li>胚を公開するには、胎盤や胚の接合部での胚嚢を開いてカットし、胚を解放するために臍帯血管を切った。冷たい0.1Mトリス緩衝液で二ペトリ皿に解剖した胚を置きます。次の胚の準備ができるまで氷に残りundissected胚を持つ最初のペトリ皿を返します。 </li><li>胚内の胸壁へのアクセスを改善するために、胚を首を切る。遺伝子型決定が必要な場合は、削除し、氷上に置いエッペンドルフチュー​​ブに余分な組織片を保存する。 </li><li>その背中に胚を置き、前肢の近くで、胸郭の側面に沿って垂直に胸壁をカットし、水平方向に振動板の上に心を視覚化する。その後、心臓を露出させ、胸壁を開きます。 </li><li>大血管に沿って高く保持するために鉗子を使用して、鉗子を用いて心臓を持ち上げ、下の血管を切る。ザ·nは、心を解放するために鉗子の上にカット。肺血管が切断されていない残っている場合、肺は心で除去してもよいし、続行する前に削除する必要があります。 </li><li>カットし、バルブのレベル以上の肺動脈を取り除く。明細書に記載の胚の段階で、肺動脈弁領域からその区別に役立つ、これわずかに不透明である。肉柱心室筋を避け、単に肺動脈弁の下にカットし、ステップ1.10で説明したように、この領域に関心がある場合にも収集しています。ここで、次のステップで、離れて溶解緩衝液中に収集する前に、関心領域からの過剰のトリス緩衝液を描画するために毛管作用を使用。 </li><li>慎重にちょうどバルブのレベルを超えて、大動脈弁に大動脈遠位を削除。肺動脈のように、大動脈はその除去を助ける、これらの胚の段階でわずかに不透明のまま。再び肉柱心室筋を避け、ちょうど大動脈弁の下にカットして、転送する氷上でプロテアーゼおよびホスファターゼ阻害剤を含む（材料表に記載）を2μlの溶解緩衝液をエッペンドルフチュー​​ブに鉗子を使用してバルブ。 </li><li>バルブは別個のエッペンドルフチュー​​ブに各バルブを集め、すべての胚から切除されるまで繰り返します1.6から1.10を繰り返します。すべての胚が同じ遺伝子型を持っている場合は、すべてのバルブは、単一のエッペンドルフチュー​​ブに収集することができる。 </li><li>遺伝子型決定は、一緒にプールするバルブかを決定するために実行される場合には、直ちにさらなる使用まで-80℃で溶解緩衝液中に試料を置く。次に、試料を（ステップ2.1.1）を遺伝子型決定した後にプールすることができる。 </li></ol> 2タンパク質抽出<ol><li>チューブの底に溶解緩衝液中で組織を収集するために1分間13,100×gで遠心し、氷上に採取した組織を解凍する。 <ol><li>胚を遺伝子型決定した場合は、ゆっくりと類似の遺伝子型を持つ胚からバルブ領域を含有する溶解緩衝液を収集し、プールするために、ピペットを使用しています。強いBを確実にするために、そして、サンプルあたりE13.5胚から3-​​4バルブ領域をプールすることをお勧めします。 </li><li>すべての胚が同じ遺伝子型のものであり、すべてのバルブ領域がステップ1.10で一緒に収集された場合は、ステップ2.2で説明したように、サンプル全体を溶解。 </li></ol></li><li>結果としてプールされた試料の体積をチェックして、40μlの全量を溶解バッファーを追加します。次に、エッペンドルフチュー​​ブ5mmのステンレススチールビーズを用いて試料を破壊し、均質化する。メーカーの指示に従って、50 Hzで2〜4分間Lyser装置を操作します。不溶性の残骸を残す新しいチューブに短時間スピンチューブ、（1分間〜13,100×g）で、転写サンプル。 </li><li>そのようなEslami ら 9などのプロトコルに従って、その後のウエスタンブロット分析のために準備し、SDS-PAGEおよび転送のための独立したサンプル。ローディング対照タンパク質をブロッティングするタンパク質定量のために必須である。 </li></ol>

<ol><li>Wirrig, E. E., Hinton, R. B., Yutzey, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+expression+of+cartilage+and+bone-related+proteins+in+pediatric+and+adult+diseased+aortic+valves%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mol+Cell+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Differential expression of cartilage and bone-related proteins in pediatric and adult diseased aortic valves.</a> J Mol Cell Cardiol. 50, 561-569 (2011).</li>
<li>Chakraborty, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Twist1+promotes+heart+valve+cell+proliferation+and+extracellular+matrix+gene+expression+during+development+in+vivo+and+is+expressed+in+human+diseased+aortic+valves%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Biol%22%5BJournal%5D)">Twist1 promotes heart valve cell proliferation and extracellular matrix gene expression during development in vivo and is expressed in human diseased aortic valves.</a> Dev Biol. 347, 167-179 (2010).</li>
<li>Lee, M. P., Yutzey, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Twist1+directly+regulates+genes+that+promote+cell+proliferation+and+migration+in+developing+heart+valves%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Twist1 directly regulates genes that promote cell proliferation and migration in developing heart valves.</a> PLoS One. 6 (e29758), (2011).</li>
<li>Peacock, J. D., Huk, D. J., Ediriweera, H. N., Lincoln, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sox9+transcriptionally+represses+Spp1+to+prevent+matrix+mineralization+in+maturing+heart+valves+and+chondrocytes%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Sox9 transcriptionally represses Spp1 to prevent matrix mineralization in maturing heart valves and chondrocytes.</a> PLoS One. 6 (e26769), (2011).</li>
<li>Chakraborty, S., Cheek, J., Sakthivel, B., Aronow, B. J., Yutzey, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shared+gene+expression+profiles+in+developing+heart+valves+and+osteoblast+progenitor+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Genomics%22%5BJournal%5D)">Shared gene expression profiles in developing heart valves and osteoblast progenitor cells.</a> Physiol Genomics. 35, 75-85 (2008).</li>
<li>Vogel, C., Marcotte, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Insights+into+the+regulation+of+protein+abundance+from+proteomic+and+transcriptomic+analyses%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Genet%22%5BJournal%5D)">Insights into the regulation of protein abundance from proteomic and transcriptomic analyses.</a> Nat Rev Genet. 13, 227-232 (2012).</li>
<li>Meng, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expression+of+functional+Toll-like+receptors+2+and+4+in+human+aortic+valve+interstitial+cells%3A+potential+roles+in+aortic+valve+inflammation+and+stenosis%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Cell+Physiol%22%5BJournal%5D)">Expression of functional Toll-like receptors 2 and 4 in human aortic valve interstitial cells: potential roles in aortic valve inflammation and stenosis.</a> Am J Physiol Cell Physiol. 294, 29-35 (2008).</li>
<li>Dyer, L. A., Wu, Y., Moser, M., Patterson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BMPER-induced+BMP+signaling+promotes+coronary+artery+remodeling%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">BMPER-induced BMP signaling promotes coronary artery remodeling.</a> Developmental Biology. 386, 385-394 (2014).</li>
<li>Eslami, A., Lujan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Western+blotting%3A+sample+preparation+to+detection%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Western blotting: sample preparation to detection.</a> J Vis Exp. (44), (2010).</li>
<li>Garside, V. C., Chang, A. C., Karsan, A., Hoodless, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Co-ordinating+Notch%2C+BMP%2C+and+TGF-beta+signaling+during+heart+valve+development%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Mol+Life+Sci%22%5BJournal%5D)">Co-ordinating Notch, BMP, and TGF-beta signaling during heart valve development.</a> Cell Mol Life Sci. 70, 2899-2917 (2013).</li>
<li>Jiang, X., Rowitch, D. H., Soriano, P., McMahon, A. P., Sucov, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fate+of+the+mammalian+cardiac+neural%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Fate of the mammalian cardiac neural.</a> Development. 127, 1607-1616 (2000).</li>
<li>Scherptong, R. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphogenesis+of+outflow+tract+rotation+during+cardiac+development%3A+the+pulmonary+push+concept%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Dyn%22%5BJournal%5D)">Morphogenesis of outflow tract rotation during cardiac development: the pulmonary push concept.</a> Dev Dyn. 241, 1413-1422 (2012).</li>
<li>Mohler, E. R., Adam 3rd, L. P., McClelland, P., Graham, L., Hathaway, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+osteopontin+in+calcified+human+aortic+valves%5BTitle%5D)+AND+%22Arterioscler+Thromb+Vasc+Biol%22%5BJournal%5D)">Detection of osteopontin in calcified human aortic valves.</a> Arterioscler Thromb Vasc Biol. 17, 547-552 (1997).</li>
</ol>

著者らは開示するものは何もない。

初期胚のマウスとニワトリの心臓弁領域中のタンパク質レベルを定量化する能力は、バルブの開発のための重要な細胞シグナル伝達事象を理解するための追加のツールを提供しています。明細書に記載の当社のプロトコルは、標準的なタンパク質単離手順から大きく異なるものではない。しかし、いくつかの重要な手順を変更することによって、私たちは非常に小さなサンプルサイズからリン酸化タンパク質を得ることに成功しました。この結果を達成するために、以下の手順が特に重要である。その品質のタンパク質が得られることを確認するためには、氷の上またはプロテアーゼの存在と、必要に応じて、ホスファターゼ阻害剤で、氷のように冷たいバッファを使っているかどうか、チルドサンプルを維持することが重要です。さらに、少量の試料を処理するように設計されたデバイスとの均質化が十分に細胞膜を破壊するために不可欠である。でも、これらの注意事項、タンパク質の得られた収率は、分光光度計で、ブラッドフォードアッセイによって検出できないほど低いことがあるまたは静止タンパク質定量キットとは、その後の分析のために利用可能なサンプルを持っている。私たちは、それぞれの大動脈弁領域は7大動脈弁領域をプールし、定量化のため...

タンパク質発現レベルを同定および定量化することができることは、動物 - 、および細胞ベースの実験のための標準的な技術である。しかし、開発中にこの特定の組織におけるタンパク質発現を評価し、初期胚心臓弁の開発における長年の関心にもかかわらず、現在、ヒヨコとマウス1,2の両方で免疫組織に限定されている。ほとんどのモデル生物（ 例えば 、ニワトリおよびマウス）の現像バルブにおけるタンパク質発現を定量化することの難しさの一部を得ることができるタンパク質の量を制限するバルブのサイズが小さいことである。このように、定量分析のために、研究者は、一般的に、その後の定量的PCRやマイクロアレイ解析2-5 RNA抽出と増幅に依存しています。しかし、RNAおよびタンパク質発現レベルが6完全相関ではないため、RNA発現に焦点を当てたことは、任意のシグナル伝達に発生する多数の変更を厳密にアカウントを提供することはできません開発中のさまざまな時間での経路。現在利用可能な方法でこの制限に基づいて、この手順の目的は、確実に重要であるさまざまなシグナル伝達経路に発生する変化の定量分析のための現像マウス胎児心臓弁領域からのタンパク質の十分な量を得るためのプロトコルを開発することであったこの組織の成熟。 胚弁はすでに一般的にRNAの単離およびその後の遺伝子発現解析2-5マウスから解剖されています。しかし、これらの研究は、下流のシグナル伝達に影響を与える可能性が翻訳後タンパク質修飾を検出する検出を許可していない経路の活性化をシグナル伝達の読み出しなどの遺伝子発現を使用することに限定されている。出発点として、RNA単離技術を用いて、関心領域を解剖始まった。私たちの関心は、パットのシグナルを示していたリン酸化タンパク質を検出したため大動脈弁の開発（E13.5-14.5）の特定の期間にhway活性は、私たちはリン酸塩を含まないトリス緩衝液内のすべての解剖を実施し、ホスファターゼおよびプロテアーゼ阻害剤を用いたトリスベースの溶解緩衝液中でバルブを集めた。私たちの特定の場合において、唯一の大動脈弁領域は、収集されたが、肺動脈弁領域を容易に同時に得ることができた。弁領域は、その後、現在成人の心臓弁7におけるタンパク質発現を研究するために使用されるサンプル緩衝液でホモジナイズした後、混合した。少量の試料（ 例えば 、2μl）を使用し、同じ遺伝子型を持つ胚からバルブ領域をプールすることで、私たちは胎生13.5 8でリン酸化および非リン酸化タンパク質を検出することができた。弁領域が凍結し、溶解緩衝液中で保存することができるので、プールする前に、必要に応じて、胚を遺伝子型を決定することができる。 この技術は、細胞signalinを評価するための利用可能なツールのセットを広げるグラム開発中の経路とは、具体的には発展途上心臓弁のために、免疫組織化学への定量的な賛辞を提供しています。この技術は発達心臓専門医にも限定された組織が含まれていた領域に興味を持っている初期段階の胚を扱うすべての発達生物学者のみならず有益である必要があります。

<table><tbody><tr><td>時限妊娠マウス</td><td></td><td></td><td>目的の胚期で解剖する</td></tr><tr><td>立体顕微鏡</td><td>ニコン</td><td>SMZ645</td><td></td></tr><tr><td>0.1 M トリス、pH 7.6</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>マイクロハサミ</td><td>ファインサイエンスツール</td><td>15003-08</td><td></td></tr><tr><td>ファイン フォーセプス、#5</td><td>ファイン サイエンス ツール</td><td>11251-30</td><td></td></tr><tr><td>解剖針ホルダー</td><td>:テッド・ペラ社</td><td>13560</td><td></td></tr><tr><td>解剖針</td><td>テッド・ペラ社</td><td>13561-10</td><td></td></tr><tr><td>マイクロピペット、20 &mu;l、チップ</td><td></td><td></td><td></td>付き</tr><tr><td>溶解バッファー</td><td></td><td></td><td>50 mM Tris-HCl、pH 7.5、150 mM NaCl、5 mM EDTA、1% Triton</td></tr><tr><td>PhosSTOP</td><td>Roche</td><td>4906845001</td><td>10 mL 溶解バッファーに1錠を追加</td></tr><tr><td>TissueLyser LT</td><td>Qiagen</td><td>85600</td><td></td></tr><tr><td>ステンレス鋼ビーズ</td><td>Qiagen</td><td>69989</td><td></td></tr><tr><td>微量遠心分離機</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

途上胚性マウス心臓弁地域からのタンパク質の単離

Protein Isolation from the Developing Embryonic Mouse Heart Valve Region

ウェスタンブロット分析は、タンパク質レベルを検出し定量するために一般的に使用される技術です。ただし、小さな組織サンプルの場合、この分析法では目的のタンパク質を検出するのに十分な感度が得られない可能性があります。これらの困難を克服するために、私たちは成体ヒトの心臓弁からタンパク質を得るためのプロトコルを検討し、これらのプロトコルを開発中の初期胚マウスの対応物に修正しました。簡単に言うと、マウス胚性大動脈弁領域(大動脈弁および周囲の大動脈壁を含む)は、プロテアーゼ阻害剤を含むトリスベースの溶解緩衝液の可能な限り最小限の体積で収集されます。育種戦略に基づいて必要な場合、胚は、均質化のために4つの胚性大動脈弁領域をプールする前に遺伝子型決定されます。ホモジナイズ後、SDSベースのサンプルバッファーを使用してサンプルを変性させ、SDS-PAGEゲル上でのランとその後のウェスタンブロット分析を行います。タンパク質濃度は、分光光度法タンパク質定量アッセイを使用して定量するには低すぎるままであり、その後の分析のためにサンプルが残っていますが、この手法を使用して、4つの胚性13.5マウス大動脈弁領域のプールサンプルからウェスタンブロットを介してリン酸化タンパク質を成功裏に検出し、半定量することができます。この手法は、初期胚性マウス弁発生中の細胞シグナル伝達経路の活性化とタンパク質発現レベルを研究するのに役立ちます。

この調製技術を用いて、E13.5胚からの単一の大動脈弁の領域にリン酸化されたSmad 1,5,8（pSmad）を検出することができた。 図1Aに示すように、単一の弁領域から単離されたタンパク質は、かすかなpSmadバンドを検出するのに十分である。信号強度は、プールされ、弁領域の数に比例して増加する。重要なことは、pSmad /βアクチン比率が異なるサンプルサイズ（ 図1C）間でほぼ一定のままである。 、利用可能なタンパク質の低レベルに、同じブロットを剥離することができず、合計のSmadのために再プローブ。しかし、独立した合計のSmad 1を示すブロットおよびβ-アクチンが同じ発現パターン（ 図1B）を示す。 これらの弁領域は、心室心筋の汚染ほぼ完全に欠いている。右心室のサンプルと組み合わせてこの調製技術を用いて、ventricを検出することができなかったウラル大動脈弁領域における心筋マーカーANP、このマーカーは容易に心室（ 図2）</stro...

若い胚性マウス弁におけるタンパク質発現の解析は、利用可能な組織が限られているために妨げられてきました。この原稿は、ウェスタンブロット解析のために、発生中の胚性マウス弁領域からタンパク質を調製するためのプロトコルを提供します。

Western blot analysis is a commonly employed technique for detecting and quantifying protein levels. However, for small tissue samples, this analysis ...

この手順の全体的な目標は、胚性心臓弁からタンパク質を分離して抽出することです。これは、まず妊娠したマウスから胚を単離することによって達成されます。2番目のステップでは、心臓を胚から解剖し、最後のステップで心臓弁を採取します。組織を溶解し、得られたタンパク質サンプルをその後の分析のために調製します。最終的には、ウェスタンBLO分析を使用してタンパク質発現レベルを評価できます。この方法の視覚的なデモンストレーションは、発達中の心臓の小さくてコンパクトな形状のために解剖手順を学ぶのが難しいため、非常に重要です。発生の望ましい胚の日に、妊娠中の女性の腹部を滅菌するために70%エタノールを使用してください。次に、下腹部の皮膚と筋肉を持ち上げて内臓から離し、下腹部の腔を解剖して開き、子宮角にアクセスできるようにします。次に、鉗子で子宮頸部を保持し、先端まで慎重にコドルをカットします。次に、子宮角を持ち上げて、角を所定の位置に保持する結合組織を切断し、子宮角とUCTの接合部を切断して除去を完了します。解剖した子宮角を冷たい0.1モルトリスバッファーを含むシャーレに入れ、必要に応じてすすぎます。.次に、子宮の角を切ります。縦に開いて胚の袋を露出させます。胚を露出させるには、胎盤と胚の接合部で胚嚢を切り開き、臍帯血管を切開して胚を解放します。解剖した胚を冷たい0.1モルトリス緩衝液を含む第2のシャーレに置き、残りの解剖した胚を含む最初のシャーレを次の胚解剖まで氷に戻します。斬首後、胚を仰向けに置き、胸壁を胸郭の側面に沿って垂直に切断し、リンプの場合はaの近くで、横隔膜の上で水平に切断します。心臓を視覚化するには、胸壁を開きます。次に、鉗子を大きな血管に沿って高く保持し、心臓を持ち上げて下の血管を切断します。次に、鉗子の上を切って心臓を解放します。肺血管が切断されないままである場合、本明細書に記載の胚期で継続する前に心臓で肺を切除すると、肺動脈はわずかに不透明である。動脈を特定した後、バルブのレベルより上で動脈を切断して取り外します。次に、ECD心室心筋を避けて肺動脈弁のすぐ下を切断し、関心領域から余分なトリスバッファーを取り除きます。肺動脈のように2マイクロリットルの溶解緩衝液を含むeinorチューブにバルブを配置する前に、大動脈はわずかに不透明に見えます。その識別後、大動脈弁のすぐ下を切断します。繰り返しになりますが、小柱状心室心筋を避けます。余分なトライ溶液をすべて取り除き、溶解、緩衝液、肺動脈組織を含むアイノアチューブにバルブを移します。すべての組織が収集されたら、すぐにサンプルを摂氏マイナス80度でさらに置きます。タンパク質抽出に使用し、収集した組織を氷上で解凍し、次いで4°Cで13,100Gで1分間サンプルをペレット化する。得られたサンプルの容量を確認し、溶解バッフ

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