Phosphoinositides는 상대적인 풍부 빠르게 다양한 자극에 대한 반응의 변화 지질 신호된다. 이 문서 추출 및 탈아 실화 다음 3 H-의 미오의 -inositol와 대사 라벨 세포에 의해 phosphoinositides의 풍부를 측정하는 방법을 설명합니다. 추출 글리세 inositides 후 고성능 액체 크로마토 그래피로 분리하고, 섬광 유동에 의해 정량화된다.
방법 논문
* These authors contributed equally
Phosphoinositides는 상대적인 풍부 빠르게 다양한 자극에 대한 반응의 변화 지질 신호된다. 이 문서 추출 및 탈아 실화 다음 3 H-의 미오의 -inositol와 대사 라벨 세포에 의해 phosphoinositides의 풍부를 측정하는 방법을 설명합니다. 추출 글리세 inositides 후 고성능 액체 크로마토 그래피로 분리하고, 섬광 유동에 의해 정량화된다.
Phosphoinositides (PtdInsPs)는 특정 effector를 모집하고 분자 정체성과 기능을 가진 소기관을 부여하는 필수 신호 지질입니다. 7개의 PtdInsP는 각각 분포와 풍부도가 다르며, 이는 특정 키나아제와 인산가수분해효소에 의해 엄격하게 조절됩니다. PtdInsP의 풍부함은 다양한 신호 전달 이벤트 또는 조절 메커니즘의 교란에 대응하여 갑자기 변할 수 있습니다. 이러한 이벤트가 PtdInsP의 양과 그에 따른 영향의 변화로 이어지는 방법을 이해하려면 신호 이벤트 전후 또는 제어 상태와 비정상 상태 사이의 PtdInsP 수준을 정량화하는 것이 중요합니다. 그러나 풍부도와 유사성이 낮기 때문에 각 PtdInsP의 상대적인 양을 정량화하는 것은 어려울 수 있습니다. 이 논문은 PtdInsPs에 통합된 3H-myo-inositol로 세포를 대사적으로 표지하여 PtdInsP 수준을 정량화하는 방법을 설명합니다. 그런 다음 인지질이 침전되고 탈아실화됩니다. 생성된 용해성 3H-글리세로 이노시티드를 추가로 추출하고 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)로 분리하고 유동 섬광으로 검출합니다. 효모 샘플의 라벨링 및 처리는 물론 HPLC 및 유동 신틸레이터의 기기 설정에 대해 자세히 설명되어 있습니다. 아실 사슬 함량에 대한 구조적 정보가 손실되었음에도 불구하고 이 방법은 민감하며 세포에서 7개의 PtdInsP를 모두 동시에 정량화하도록 최적화할 수 있습니다.
Phosphoinositides (PtdInsPs)는 신호 전달, 막 수송 및 유전자 발현을 포함한 다양한 세포 기능을 조절하는 데 도움이 되는 중요한 신호 인지질이며, 이는 세포 분열, 세포 기관 정체성 및 대사 활동과 같은 고차 세포 행동을 조절합니다1-3. PtdInsP에는 모 인지질인 포스파티딜이노시톨(PtdIns)의 이노시톨 머리 그룹의 3, 4 및/또는 5개 위치의 인산화에서 파생된 7가지 종류가 있습니다. 중요한 것은 7개의 PtdInsP가 불균등하게 분포되어 있고 각 PtdInsP 종의 국소 농도는 특정 세포 내 부위에서 증가하거나 감소할 수 있으며, 여기서 이들은 별개의 단백질 효과기 세트에 결합하여 각 PtdInsP가 숙주 막의 정체성과 기능을 제어할 수 있도록 합니다3,4. 또한 PtdInsP에 의해 생성된 신호 강도에 큰 영향을 줄 수 있으므로 각 PtdInsP의 수준을 엄격하게 제어해야 합니다. 각 PtdInsP의 국소화 및 수준은 각 PtdInsP의 합성 및 회전을 매개하는 수많은 지질 키나아제, 인산가수분해효소 및 인산리파제의 표적화 및 활성에 따라 달라집니다3,4. 따라서 PtdInsP 조절 기전의 잘못된 조절은 세포 기능을 교란시켜 암 및 퇴행성 질환과 같은 질병을 유발할 수 있습니다2,5,6. PtdInsP의 역할과 기능 및 조절 기계를 완전히 이해하기 위해 현미경 기반 및 생화학 기반 기술을 모두 개발하여 PtdInsPs를 추적하고 정량화했습니다.
많은 경우, PtdInsP는 특정 단백질 도메인7-9를 통해 단백질 효과기에 결합합니다. 이러한 단백질 모듈은 전체 단백질과 별도로 발현될 때 적절한 fold 및 lipid 인식 특성을 유지하는 경우가 많습니다. 이것은 현미경 검사에 의한 PtdInsP의 세포 내 검출을 위해 특정 PtdInsP 결합 단백질 도메인을 녹색 형광 단백질(GFP)과 같은 형광 단백질(FP)에 융합하여 PtdInsP 프로브를 생성했습니다. 실제로, 많은 연구에서 FP 융합 PtdInsP 결합 단백질 모듈을 사용하여 라이브 셀 이미징을 통해 특정 PtdInsP 종의 국소화 및 역학을 확인했습니다1,10. 예를 들어, GFP에 융합된 포스포리파제 C δ1(PLCδ1)의 Pleckstrin 상동성(PH) 도메인은 원형질막에서 포스파티딜이노시톨-4,5-비스포스페이트[PtdIns(4,5)P2]를 특이적으로 인식하는 반면, 초기 엔도솜 항원 1(EEA1)의 FYVE 도메인의 탠덤 사본은 엔도솜10-13에서 포스파티딜이노시톨-3-포스페이트(PtdIns3P)를 추적하는 데 사용되었습니다. 전반적으로 현미경 기반 기술은 PtdInsP 국소화 및 역학을 시각화하는 데 유용하지만, PtdInsP 결합 도메인이 표적 PtdInsP 종 이외의 추가 요인과도 상호 작용할 수 있으며 FP 프로브의 세포질 형광 미만의 변화를 감지할 수 없다는 등 몇 가지 주의 사항이 있습니다.
박층 크로마토그래피, 질량 분석법 및 방사성 동위원소 라벨링을 포함한 생화학 기술을 사용하여 각 PtdInsP14-16의 수준을 특성화하고 정량화할 수도 있습니다. 이러한 방법은 PtdInsPs의 세포 수준을 검출하기 위해 지질을 분리해야 합니다. 질량 분석법은 지질 추출물의 인지질을 특성화하는 데 사용할 수 있으며 PtdInsPs14,17의 아실 사슬 조성을 결정하는 데 매우 중요합니다. 그러나 질량 분석법은 대부분 반 정량적이며 동일한 분자량14,17의 PtdInsP 종을 분석하고 동시에 정량화하는 것은 여전히 어렵습니다. 이에 비해 PtdInsPs의 방사성 동위원소 표지 후 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC) 결합 유동 섬광은 PtdInsPs18의 7개 종 모두의 분리 및 동시 정량화에 유용합니다. 강력한 음이온 교환(SAX) 컬럼과 함께 HPLC를 사용하면 분자량, 전하 및 모양에 따라 분리가 가능하므로 동일한 분자량과 전하에서도 탈아실화된 PtdInsPs(Gro-InsPs)를 분별할 수 있습니다. 그런 다음 HPLC 용리액을 유동 신틸레이터에 연결하면 원래 모체인 글리세롤-이노시톨(Gro-Ins)을 기준으로 각 Gro-InsPs 종에 대한 방사성 기반 신호 피크가 생성됩니다(18). 이것은 궁극적으로 세포 내 PtdInsPs의 상대적 수준에 해당합니다.
PtdInsP 및 HPLC 결합 유동 섬광의 방사성 표지는 PtdIns16,19,20의 ~0.1-0.3%만 구성하는 PtdInsP인 포스파티딜이노시톨 3,5-비스포스페이트[PtdIns(3,5)P2]의 조절 및 기능을 조사하는 데 유용한 도구입니다. PtdIns(3,5)P2 의 합성은 효모에서 Fab1 및 포유류21에서 PIKfyve 라고 하는 PtdIns3P 5-kinase에 의해 수행됩니다. 이 반응은 효모의 Fig4 또는 포유류22-24의 mFig4/Sac3이라고 하는 PtdIns(3,5)P2 5-phosphatase에 의해 중화됩니다. 흥미롭게도, PIKfyve/Fab1 및 mFig4/Fig4/Sac3은 모두 단일 복합체에 존재하며 비계 어댑터 단백질, 효모의 Vac14 또는 포유류25,26의 mVac14/ArPIKfyve에 의해 조절됩니다. VAC14 결실 효모 세포에서 Fab1은 효율적으로 기능하지 않아 PtdIns(3,5)P2 수준27,28이 90% 감소합니다. 한편, Atg18은 액포 분열 29를 조절할 수 있는 PtdIns(3,5)P2 effector 단백질입니다. Atg18은 또한 유전자 ATG18의 결실로 인해 PtdIns(3,5)P2 수준29,30이 10-20배 증가하기 때문에 PtdIns(3,5)P2의 음성 조절자이기도 합니다. 전반적으로 PtdIns(3,5)P2 수준의 변화는 효모 액포와 포유류 리소좀의 기능에 심각한 영향을 미치며, 결과적으로 막 이동, 식체 성숙, 자가포식 및 이온 수송과 같은 과정에 영향을 미칩니다 6,19,21,31.
이 기사에서는 야생형, vac14Δ 및 atg18Δ 효모 균주에서 PtdIns(3,5)P2의 상대적 수준을 검출하기 위해 효모에서 3H-myo-inositol로 PtdInsPs의 방사성 동위원소 표지 과정을 설명합니다. 이를 예로 들면, 개별 PtdInsP의 분리를 위한 HPLC의 분해능과 미량의 3 H-myo-inositol을 검출하기 위한 유동 섬광의 민감도를 보여줍니다. 또한 포유류 세포에서 3개의 H-표지된 PtdInsP를 표지하고 분리하는 방법론을 최적화할 수 있는 방법에 대해 자세히 설명합니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
주 : 텍스트가 아래에서 상세히 효모 PtdInsPs을 측정하는 방법을 설명한다. 이 라벨 효모 3 H-의 미오의 -inositol와 세포 추출 및 deacylating 지질과 분별과 탈아 실화 PtdInsPs을 정량화 할 수있는 HPLC-용출 프로토콜에 대한 실험 세부 정보를 제공합니다. 최적화 및 이상 HPLC-용출 프로파일을 요구하는 포유 동물 세포에서 PtdInsPs의 라벨, 탈아 실화, 해상도 및 정량을 유의하시기 바랍니다. 우리가 토론에서 측면의 일부를 설명하지만이 정보는 다른 곳에서 찾아 볼 수있다. 전반적으로, 방법은 지질, deacylate를 추출 효모가 주어진 그림 1에 도시에서 수용성 촉진제-InsPs를 추출합니다.
효모의 레이블과을 분석 PtdInsPs 1. 프로토콜
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
이 방법을 사용, 효모 PtdInsPs는 대사 3 H-의 미오의 -inositol으로 표시했다. 표지 후, 인지질 및 인지질 탈아 실화 수용성 촉진제-InsPs (도 1)의 추출하여, 과염소산로 침전시켰다. 이 단계에서, 그것은 PtdIns 같은 매우 미량 PtdInsPs에 충분한 신호 대 잡음비를 보장하기 위해 액체 섬광에 의해 추출 촉진제-InsPs와 관련된 총 방사능 신호를 정량화하는 것이 중요하다 (3,5) P (2); 5-10000000 CPM이 총 분사한다. 효모 세포에만 네 PtdInsPs을 나타내고 있기 때문에 (도 2) 한 바와 같이, 해상도가 1 시간 용출 방법으로 달성 될 수있다.
Δ 및 vac14의 Δ 효모 ...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
이 문서에서는 효모에서 HPLC 결합 흐름 섬광에 의해 PtdnsPs의 세포 수준을 정량화하는 데 필요한 실험 프로토콜을 자세히 설명합니다. 방법론은 지질 처리 및 수용성 H-3-InsPs 촉진제, HPLC 분획의 추출 및 분석 하였다 3 H-의 미오의 -inositol와 PtdInsPs의 대사 라벨링을 가능하게한다. PtdIns (3,5) 야생형, vac14 D와 atg18의 D 효모 세포 (그림 4)에서 P 2 도시 된 바와 같이이 방법을 사용하여, 다양한 조건 하에서 세포에서 PtdInsPs의 상대적 수준은 정량화 할 수있다.
결과를 최적화 및 / 또는 문제를 해결하기 위해 수행 될 수있는 중요한 단계 및 변형들이있다. PtdInsPs 신뢰성 정량을 달성하기위한 가장 중요한 파라미터 중 하나는 총 방사능 신호 레벨이다. 일반적으로 HP...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
저자는 경쟁하는 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.
C.Y.H.는 온타리오 주 정부의 온타리오 대학원 장학금의 지원을 받았습니다. 이 기사는 R.J.B.가 Natural Sciences and Engineering Research Council, Canada Research Chairs Program 및 Ryerson University의 자금 지원을 받아 작성되었습니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 1-부탄올 | 바이오 베이직 | BC1800 | 시약 등급 |
| 인산 암모늄 이염 기성 | Bioshop | APD001 | ACS 등급 |
| 황산 암모늄 | 바이오 염기성 | ADB0060 | 울트라 퓨어 급 |
| 자동 샘플러 | 애질런트 | G1329B | 애질런트 1260 인피니티 시리즈 |
| 비오틴 | 시그마 | B4501 | |
| 붕산 | 생물 염기성 | BB0044 | 분자 생물학 학년 |
| 염화 칼슘 | 생물 염기성 | CT1330 | 무수, 산업 학년 |
| 판토텐산 칼슘 | 시그마 | C8731 | |
| 구리 (II) 황산염 | 시그마 | 451657 | 무수 |
| D-포도 | 생물 염기성 | GB0219 | 무수, 생명 공학 학년 |
| Dulbecco의 변형 Eagle's Medium | Life | 11995-065 | 4.5 g/L 포도당, 110 mg/L pyruate, L-글루타민 |
| Dulbecco의 Eagle's Medium | MP biomedicals | 변형 0916429 | 4.5 g/L 포도당으로, L-글루아트민 없이, 이노시톨 없이 |
| EDTA | Biobasic | EB0107 | 무산, 초순수 등급 |
| 에틸 에테르 | Caledon labs | 1/10/4700 | 무수, 시약 등급 |
| 포름산 에 | 틸 시그마 | 112682 | 시약 등급 |
| 소 태아 혈청 | Wisent | 080-450 | US 원산지, 프리미엄 품질, 열 비활성화 |
| 소 태아 혈청, 투석 | 생활 | 26400044 | 미국 원산지 |
| FlowLogic U | LabLogic Systems Ltd | SG-BXX-05 | 플로우 섬광용 섬광 유체 |
| 엽산 | 생물 염기성 | FB0466 | USP 등급 |
| HEPES 완충 용액 | Life | 15630080 1 M 용액 | |
| 이노시톨, Myo-[2-3H(N)] | Perkin Elmer | NET114005MC | 9:1 에탄올 to water |
| 인슐린-트랜스페린-셀레늄-에탄올아민 | Life | 51500056 | 100x 용액 |
| Iron(III) chloride | Sigma | 157740 | 시약 |
| grade Laura - 크로마토그래피 데이터 수집 및 분석 소프트웨어 | LabLogic Systems Ltd | 버전 4.2.1.18 | 플로우 신틸레이터 소프트웨어 |
| L-글루타민 | 시그마 | G7513 | 200 mM, 용액, 멸균 여과, BioXtra, 세포 배양에 적합 |
| 염화마그네슘 | 시그마 | M8266 | 무수 |
| 황산 망간 | 생물 염기성 | MB0334 | 일수화물, ACS 등급 |
| 메탄올 | Caledon labs | 6701-7-40 | HPLC 등급 |
| 메틸 아민 용액 | 시그마 | 426466 | 40 % (v / v) |
| 인산 | 일 칼륨바이오베이직 | PB0445 | 무수, ACS 등급 |
| 니코틴산 | 바이오베이직 | NB0660 | 시약 등급 |
| OpenLAB CSD ChemStation | 애질런트 | 개정판 C.01.03 | HPLC 소프트웨어 |
| p-aminobenzoic acid (PABA) | Bioshop | PAB001.100 | Free acid |
| Penicillin-Streptomycin | Sigma | P4333 | 100X, 액체, 안정화, 멸균 여과, 세포 배양 테스트 |
| 과염소산 | Sigma | 244252 | ACS 시약, 70 % |
| PhenoSpher SAX 컬럼 | Phenomenex | 00G-315-E0 | 5 µ m, 80 Å, 250 x 4.6 mm |
| 인산 | Caledon labs | 1/29/8425 | 시약 등급 |
| 염화칼 | 생물 염기성 | PB0440 | ACS 등급 |
| 요오드화 칼륨 | 생물 염기성 | PB0443 | ACS 등급 |
| 피리독신 염산염 | 시그마 | P9755 | |
| Quaternary 펌프 | 애질런트 | G1311C | 애질런트 1260 인피니티 시리즈 |
| 리보플라빈 | Bioshop | RIB333.100 | USP 등급 |
| 염화나트륨 | 생물 염기성 | DB0483 | 생명 공학 등급 |
| 몰리브덴산 나트륨 | 시그마 | 243655 | |
| 온도 조절 컬럼 구획 | 애질런트 | G1316A | 애질런트 1260 인피니티 시리즈 |
| 티아민 염산염 | 시그마 | T4625 | 시약 등급; 0.02%(W/V)의 용액을 만들고 현탁액을 형성합니다. 혼합 및 동결 분취 |
| Ultima Gold | Perkin Elmer | 6013321 | Scintillation coctail for liquid scintillation counting |
| Zinc sulfate | Biobasic | ZB2906 | Heptahydrate, 시약 grade |
| β-RAM 4 | IN/US 시스템 | 모델 4 | Flow scintillator - 500 µ l 플로우 셀; Perkin Elmer의 대체 방사선 흐름 신틸레이터 분석기 |
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
이 JoVE 논문의 텍스트 또는 그림 재사용 허가 요청
허가 요청