2017年4月17日
脂肪滴は、C型肝炎ウイルス(HCV)を含むいくつかの病原体の複製のための重要な器官です。我々は、関連するタンパク質の定量的な質量分析のための脂質滴を単離する方法を記載します。そのようなウイルス感染、環境ストレス、または薬物治療などの条件の様々な環境下で使用することができます。
定量的質量分析のために脂肪滴を単離する全体的な目標は、C型肝炎ウイルスなどの病原体の複製など、これらの細胞小器官の機能を理解することです。この方法は、病原体がなぜ飛沫に結びついて複製するのかなど、感染症分野の重要な疑問に答えることができます。脂肪滴の分離は6〜7時間で行うことができます。
そして、この手順では、ケラチンの汚染を避けることが重要です。まず、DMEM培地の各ボトルから50ミリリットルを取り出し、透析したウシ胎児血清を50ミリリットル加えます。次に、リジンと標識された炭素13の50ミリグラムとアルギニンと標識された炭素13の炭素13を1ミリリットルの培地に溶解します。
よく混ぜ合わせ、アミノ酸をDMEMとFCS培地に加えます。次に、ペンストレップとグルタミン代替品を追加します。0.45ミクロンのフィルターを使用して培地を滅菌ろ過し、ボトルに重いSILAC培地としてラベルを付けます。
軽質培地を調製するには、50ミリグラムのアルギニンと50ミリグラムのリジンを使用してこれらの手順を繰り返します。ボトルに軽いSILACミディアムのラベルを付けます。細胞をトリプシン化し、6ウェル培養プレートの2つのウェルに分割します。
1つのウェルには2ミリリットルの重いSILAC培地が含まれ、もう1つのウェルには2ミリリットルの軽いSILAC培地が含まれている必要があります。細胞を少なくとも6継代培養します。6継代後、重アミノ酸の取り込みは95%以上である必要があります取り込み効果を分析するために、重く標識された細胞集団と軽い標識細胞集団の100万個の細胞を収穫します。
細胞を1X PBSで洗浄した後、160倍g、摂氏4度で5分間遠心分離してペレット化します。細胞ペレットを150マイクロリットルのMSバッファーに再懸濁します。次に、細胞を氷上で30分間インキュベートします。
次に、摂氏4度で超音波処理することにより細胞を溶解します。細胞の破片を11,000倍のgおよび摂氏4度で10分間遠心分離することにより、細胞の破片を除去する。上清を新しいチューブに移し、界面活性剤適合タンパク質アッセイでタンパク質濃度を測定します。
次に、75 μgのタンパク質を6 x サンプルバッファーと混合します。95°Cで5分間煮沸した後、180ボルトのSDSランニングバッファーで約1時間、SDS-PAGEでタンパク質を分離します。クマシー染色後、同じタンパク質バンドを切除し、MS分析により取り込み効果を解析します。
C型肝炎レポーターウイルスを線維性ストックと37°Cで4時間インキュベートすることにより、細胞の軽い集団に感染させます。HCVに感染した軽細胞および非感染の重細胞を、テキストプロトコルに記載されているように増殖させます。ブラストサイジン耐性遺伝子を持つHCV株を使用する場合は、1ミリリットルあたり10マイクログラムのブラストサイジンSを軽質培地に追加して、HCV陽性細胞を選択します。
脂肪滴単離の1日前に、細胞をPBSで洗浄し、トライスピニングし、対応する軽質または重質培地に再懸濁します。ノイバウアーカウンティングチャンバーを使用して細胞をカウントします。次に、150平方センチメートルの細胞培養皿に各集団の700万個の細胞を播種します。
軽細胞集団と重細胞集団ごとに少なくとも5つの皿を準備します。細胞を皿ごとに30ミリリットルの培地で一晩培養します。翌日、培地を取り出し、1X PBSで細胞を洗浄します。
セルスクレーパーを使用して、1X PBSでセルを剥離します。前と同じように両方の細胞集団をカウントした後、50ミリリットルの遠心分離チューブに等しい細胞数を引き出します。細胞を160倍g、摂氏4度で5分間遠心分離することによりペレット
化します。PBSを取り出し、細胞ペレットを1ミリリットルのショ糖緩衝液に再懸濁します。細胞懸濁液をぴったりとフィットするOunceホモジナイザーに移してから、氷上で200ストロークで細胞を溶解します。次に、ライセートを1.5ミリリットルのマイクロフュージチューブに移し、核と細胞の破片を1,000倍のgと摂氏4度で10分間スピンダウンします。
遠心分離後、25マイクロリットルの核後画分(PNS)のアリコートを摂氏マイナス20度で入力制御として保存します。残りのPNSフラクションを遠心チューブの底に置き、約3ミリリットルの脂質液滴洗浄バッファーで覆います。100, 000倍のgおよび摂氏4度で2時間遠心分離機にかけます。
遠心分離後、曲がった鈍いカニューレを使用して、チューブの上部から浮遊脂肪滴画分を回収します。次に、脂肪滴画分を遠心チューブに入れ、脂肪滴洗浄バッファーで覆い、遠心分離ステップを繰り返します。グラディエントの上から脂肪滴を採取するには、経験が必要です。
また、分数が大きいほど簡単です。脂肪細胞を練習に使うことができます。または、細胞にオレイン酸を与えて、脂肪滴の量を増やすこともできます。
もう一度、チューブの上部から曲がった鈍いカニューレを使用して浮遊脂肪滴画分を採取します。脂肪滴を新しい1.5ミリリットルのマイクロチューブに移し、500マイクロリットルの脂肪滴洗浄バッファーを追加します。次に、サンプルを21,000倍g、摂氏4度で20分間回転させます。
ゲルローディングピペットチップを使用してサブジャセント洗浄バッファーを取り外し、洗浄手順を3回繰り返します。洗浄バッファーを最終的に除去した後、5マイクロリットルの脂肪滴画分と10マイクロリットルのNP 40溶解バッファーを混合して、タンパク質含有量を測定します。感染性物質を扱う場合は、サンプルを氷上で1時間インキュベートしてウイルスを不活化します。
この時点で、脂肪滴画分は摂氏マイナス20度で保存できます。次に、少なくとも35マイクログラムのタンパク質に対応する容量を4倍ローディング色素と混合します。混合物を氷上で1時間インキュベートして、感染性物質を扱う場合はウイルスを不活化します。
サンプルを摂氏95度で5分間煮沸します。次に、SDS-PAGEと続いてCoomassie染色を行い、テキストプロトコルに記載されている液体クロマトグロフィー結合からタンデム質量分析へのサンプルを調製します。脂肪滴の純度を分析するには、NP 40溶解バッファーで脂質液滴画分のアリコートを1〜2個希釈します。
インプット制御フラクション1〜10を同じバッファーで希釈します。感染性物質を扱う場合は、サンプルを氷上で1時間インキュベートしてウイルスを不活化します。次に、界面活性剤適合タンパク質アッセイでタンパク質レベルを測定します。
次に、同量のタンパク質を6倍サンプルバッファーと混合し、感染性物質を扱う場合は、サンプルを氷上で1時間インキュベートしてウイルスを不活性化します。最後に、SDS-PAGEに進み、80ボルトで90分間タンクブロッティングすることにより、タンパク質をニトロセルロースメンブレンに移します。ここに示されているのは、核後および脂質液滴画分の代表的なウェスタンブロット分析です。
ウェスタンブロットは、脂質液滴マーカータンパク質のペリリピン2およびペリリピン3の脂質液滴画分中の濃縮、および他の細胞コンパートメントのマーカーの枯渇を明確に示しています。核後および脂質液滴画分は、クーマシーブルーおよびシルバー染色によってさらに分析できます。このヒートマップは、分析した細胞の脂肪滴画分で同定されたタンパク質のペプチド数とタンパク質被覆率を示しています。
最終的なヒートマップは、HCV感染が日当で脂質飛沫をどのように変化させるかを示しています。濃縮された脂肪滴関連タンパク質は赤で示され、枯渇した脂肪滴関連タンパク質は青で示されています。この方法の主な利点は、単離前の細胞と以前の脂肪滴単離を混合するため、細胞溶解中および単離ステップ中に発生する可能性のあるエラーを最小限に抑えることができることです。
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この記事では、ヘパチーCウイルス(HCV)のような病原体の複製における役割を研究するために脂質ドロップレットを単離する方法について説明します。この単離プロセスは、様々な条件下での病原体と脂質ドロップレットの相互作用を理解するために重要です。
Understanding lipid droplet proteome dynamics enables target validation in infectious disease research by identifying host factors that pathogens exploit for replication. This method supports mechanistic de-risking through quantitative mass spectrometry, providing predictive confidence in target selection for antiviral strategies. The approach applies to early discovery stages where pathway clarification and biological validation inform portfolio triage.
The method integrates into the discovery continuum from hypothesis testing through lead identification by providing quantitative insights into organelle-specific proteome remodeling.