이 프로토콜의 히스톤 포스트 번역 상 수정 (PTM) ALS와 파 킨 슨 병에 관련 된 단백질의 overexpression 관련 하 여 발생 하는 수준에서 게놈 넓은 변화 하는 실험 절차 설명 Saccharomyces cerevisiae 모델입니다. SDS 페이지 분리 후 개별 히스톤 PTM 수준은 통해 서 부 럽 수정-특정 항 체와 검색 됩니다.
이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.
이 프로토콜의 히스톤 포스트 번역 상 수정 (PTM) ALS와 파 킨 슨 병에 관련 된 단백질의 overexpression 관련 하 여 발생 하는 수준에서 게놈 넓은 변화 하는 실험 절차 설명 Saccharomyces cerevisiae 모델입니다. SDS 페이지 분리 후 개별 히스톤 PTM 수준은 통해 서 부 럽 수정-특정 항 체와 검색 됩니다.
신경 퇴행 성 질환, 파 킨 슨 병 (PD), 루 경화 증 (ALS) 등 생활 매년 수천의 수백의 손실. 효과적인 치료 옵션 수 질병의 진행을 중단 하는 부족. 대형 환자 집단에서 광범위 한 시퀀싱 노력에도 불구 하 고 대부분의 ALS 및 PD 경우 혼자 유전자 변이 의해 설명할 수 없는 남아 있습니다. Epigenetics 메커니즘, 히스톤 단백질의 포스트 번역 상 수정 같은 신경 퇴행 성 질환 병 인 및 진행에 관련 되어있을 수 있습니다 고 제약 개입에 대 한 새로운 목표. ALS와 PD의 포유류 vivo에서 그리고 생체 외에서 모델은 비용이 많이 드는 연장과 힘 드는 실험 프로토콜 요구. 여기, 우리는 게놈 넓은 변경 Saccharomyces cerevisiae 를 사용 하 여 모델 시스템으로 하는 히스톤 수정 레벨을 결정 하는, 빠르고, 실용적이 고 비용 효율적인 접근을 개설 한다. 크게의 우리의 지식을 확대 하는 동안 다른 모델 시스템에서 이전 연구 결과 확증 신경 proteinopathies에 연결 하는 epigenetic 변화에 포괄적인 수사를 위해이 프로토콜을 사용 하는 신경 퇴행 성 질병 epigenome입니다.
신경 퇴행 성 질환 거의 아무 치료 옵션을 사용할 수 있는 치명적인 질병이 있습니다. 이러한 가운데, 루 경화 증 (ALS) 및 파 킨 슨 병 (PD)는 특히 무서운. ALS와 PD의 경우의 약 90% 산발적, 나머지 경우 가족에서 실행 하 고 일반적으로 특정 유전자 돌연변이1,2에 연결 하는 동안, 질병의 가족 력이 없이 발생으로 간주 됩니다. 흥미롭게도,이 질병의 두 단백질 mislocalization 및 집계3,4,,56와 연결 됩니다. 예를 들어, 육 (FUS)에 융합 및 타르 DNA 묶는 단백질 43 (TDP-43)는 세포질에 mislocalize ALS7,,89,10에서 집계 하는 RNA 의무적인 단백질 11,12, α-synuclein는 배치할 PD5,13,,1415Lewy 몸 불리의 원리 구성 요소.
대형 환자 집단에서 광범위 한 게놈 넓은 협회 노력에도 불구 하 고 압도적인 대부분의 ALS 및 PD 경우 남아 설명할 수 없는 유전자. Epigenetics는 신경 질환에 역할을 할 수 있습니다.? Epigenetics는 원본 DNA 시퀀스16변경 없이 발생 하는 유전자 발현에서 변화 구성 되어 있습니다. 주요 epigenetic 메커니즘 히스톤 단백질16의 포스트 번역 상 수정을 (PTMs)를 포함 한다. 진 핵 세포에서 유전 물질 염색 질으로 단단히 싸여 있다. Chromatin의 기본 단위는 DNA는 히스톤 octamer 감싸의 146의 기본적인 쌍의 구성 된 nucleosome 히스톤 (2 부 각 히스톤 H2A, H2B, H3, H4)17의 4 쌍의 구성입니다. 각 히스톤이 있다 N 맨끝 꼬리는 nucleosome 중 돌출 하 리 신과 아르기닌 잔류물18에 일반적으로 다양 한 화학 moieties의 추가 의해 수정할 수 있습니다. 이러한 PTMs 이므로 동적, 그들은 쉽게 추가 될 수 있습니다 및 제거, 그룹 acetylation, 메 틸 화, 인 산화 등을 포함. PTMs transcriptional 기계, DNA의 접근을 제어 하 고 따라서 제어 유전자 식18도움. 예를 들어 histone acetylation 매우 기본적인 히스톤 단백질 및 유전자 더 액세스할 수 acetylated 히스톤에 의해 포장 수 있도록 부정 청구 DNA 등뼈 사이 정전기 상호 작용의 힘을 감소 따라서 매우 19를표현 했다. 최근에, 특정 히스톤 PTMs 및 그들의 조합의 놀라운 생물 특이성 히스톤 코드 가설20,21 어떤 단백질에서을 작성, 삭제, 및 읽기 히스톤 PTMs 모든 콘서트에서 행동을 주도하 고 있다 유전자 발현 조절
효 모 neurodegeneration 공부에 매우 유용한 모델 이다. 중요 한 것은, 많은 신경 세포 통로 인간22,,2324누 룩에서 보존 됩니다. 효 모 세포 독성 고기 및 FUS, TDP-43, 또는 α-synuclein22,,2324,,2526의 overexpression에 단백질 포함 정리. 사실, ALS의 Saccharomyces cerevisiae 모델 인간27에서 유전 위험 요소를 식별 하기 위해 사용 되었습니다. 또한, 인간의 α-synuclein ameliorate α-synuclein 독성 신경28,29druggable 대상으로 Rsp5 네트워크의 특성에 대 한 허용 overexpressing 효 모.
여기, 우리가 Saccharomyces cerevisiae 신경 proteinopathies (그림 1)과 관련 된 게놈 넓은 히스톤 PTM 변화를 감지를 악용 하는 프로토콜을 설명 합니다. S. cerevisiae 의 사용 때문에 그것의 사용의 용이성, 저렴 한 비용과 속도 neurodegeneration의 다른 시험관 및 동물 모델에 비해 매우 매력적 이다. ALS와 PD 모델22,23,,2526개발 이전 활용, 우리 인간의 FUS, TDP-43, 및 효 모에 발견된 고유 히스톤 PTM 변화에서 발생 하는 α-synuclein overexpressed 있다 각 proteinopathy30와 연결입니다. 우리가 여기에 설명 하는 프로토콜은 데이터 분석에 변환에서 2 주 미만에 완료할 수 있습니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
1. 신경 proteinopathy 관련 단백질 구조와 S. cerevisiae 변형
2. 측량 식민지 성장 억제 및 글리세롤 주식에 저장
3. 신경 proteinopathy의 overexpression S. cerevisiae 에서 단백질 관련
4. 세포 세포의 용 해 및 히스톤 포스트 번역 상 수정을 검출 하 부 럽
5. 데이터 분석 및 통계
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
이 방법을 설명 하기 위해 우리는 최근에 출판 된 결과30의 활용 것입니다. 동안 WT α-synuclein는 8 h overexpressed WT 인간의 FUS 및 TDP-43 5 h overexpressed 했다. CcdB 구문 벡터 부정적인 제어로 사용 되었다. 그림 2 는 고체와 액체 문화에서 성장 억제를 보여준다. 효 모는 설명 된 대로 수확 했다 하 고 수행한 수정-특정 항 체로 서 부 럽. 반대로 총 H3 로드 제어로 사용 되었다. H3S10ph와 H3K14ac의 수준에서 크게 감소 FUS overexpression 모델 (그림 3ab)에서 분명 하다. 나타나지 않으면에 FUS TDP-43 overexpression 모델 또는 α-synuclein overexpression 모델 ...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
여기에 설명 된 프로토콜의 게놈 넓은 히스톤 PTM 변화 신경 proteinopathies 연관 분류, 편법, 간단 하 고 비용 효율적인 방법을 제공 합니다. 그러나 거기에 다른 모델의 ALS 및 PD, 등 생체 외에서 인간 세포 선 및 murine 모델32, S. cerevisiae 남아 사용의 용이성 때문에 매력적인. 예를 들어, 효 모 모델 살 균 후드의 사용을 요구 하지 않습니다 없으며 그들은 필요로 할 교육 집중 셀 문화 작업 함께 간다. 또한, 효 모 배양에 대 한 시 약 포유류 세포 배양 공급 보다 훨씬 더 저렴 한 있습니다. 효 모 모델 공개 도메인 결정 단백질 집계22,23,,2425,
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
저자는 공개 없다.
우리 기술 Royena Tanaz, Huda 유세 프 및 Sadiqa Taasen 감사합니다. 우리는 시 약 및 자당 튜닝 실험의 디자인에서 지적 도움의 관대 한 제공에 대 한 교수 제임스 짧은에 매우 감사. 효 모 플라스 미드 교수 아론 Gitler (303 Gal FUS;를 포함 하 여에서 관대 한 선물을 했다 Addgene 플라스 미드 # 29614)입니다. NIH NINDS 고급 박사 전환 수상 (K22NS09131401) 뿐 아니라 고급 과학 연구 센터 (CUNY)와 브루클린 대학 지원 M.P.T.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| -His DO 보충제 | 클론텍 | 630415 | |
| 10x 러닝 버퍼 | 믹스: 글리신 141.65g(ThermoFisher BP381-1), 티즈마 염기(시그마-알드리치 T6066) 30.3g, 황산나트륨(시그마-알드리치 L3771) 10g, 탈이온수 1L, pH 8.8. | ||
| 12% 폴리아크릴아미드 겔 | BIO-RAD | 456-1041 | |
| 2-메르캅토에탄올 | 시그마-알드리치 | M3148 | |
| 항아세틸-히스톤 H3(Lys14) 1차 항체 | MilliporeSigma | 07-353(로트 번호 2762291) | 희석: 1/1000 |
| 항아세틸-히스톤 H4(Lys 16) 1차 항체 | Abcam | ab109463(로트 번호. GR187780) | 희석 : 1/2000 |
| 안티 아세틸 히스톤 H4 (Lys12) 1 차 항체 | Abcam | ab46983 (로트 번호. GR71882) | 희석 : 1/5000 |
| 안티 디메틸 히스톤 H3 (Lys36) 1 차 항체 | Abcam | ab9049 (로트 번호. GR266894, GR3236147) | 희석: 1/1000 |
| Anti-Histone H3 Primary Antibody | Abcam | ab24834 (Lot No. GR236539, GR174196, GR3194335) | 핵 적재 제어; 희석 : 1/2000 |
| Anti-phospho-Histone H2B (Thr129) 1 차 항체 | Abcam | ab188292 (Lot No. GR211874) | 희석 : 1/1000 |
| 안티 포스포 - 히스톤 H3 (Ser10) 1 차 항체 | Abcam | ab5176 (로트 번호. GR264582, GR192662, GR3217296) | 희석액: 1/1000 |
| BioPhotometer D30 | Eppendorf | 6133000010 | |
| Cell Culture Dish (100 x 20 mm) | Eppendorf | 30702118 | |
| Cell Culture Plate, 96 well | Eppendorf | 30730011 | |
| Centrifuge 5804/5804 R/5810/5810 R | Eppendorf | 22625501 | |
| Donkey Anti-Mouse IRDye 800 CW | LI-COR | 926-32212 (로트 번호 C60301-05, C61116-02, C80108-05) | 희석액: 1/5000 |
| 당나귀 안티-래빗 IRDye 860 RD | LI-COR | 926-68073 (로트 번호 C60217-06, C70323-06, C70601-05, C80116-07) | 희석액: 1/2500 |
| 에탄올 | 시그마-알드리치 | E7023 | |
| 매우 두꺼운 오점지(여과지) | BIO-RAD | 1703968 | |
| 갈락토오스 | 시그마-알드리치 | G0750 | 20% w/v 원액을 준비합니다. |
| 포도당 | Sigma-Aldrich | G8270 | 20% w/v 원액을 준비합니다. |
| 글리세롤 | 시그마-알드리치 | G5516 | 50% w/v 용액을 준비합니다. |
| Immobilon-FL 전사막 | MilliporeSigma | IPFL00010 | |
| 리튬 아세테이트 이수화물(LiAc) | Sigma-Aldrich | L4158 | 1m 용액을 준비합니다. |
| 로딩 염료 | 혼합물: 도데실황산나트륨 1.2g, 브로모페놀 블루(시그마-알드리치 B8026) 6mg, 글리세롤 4.7mL, pH 6.8 0.5M 트리즈마 염기 1.2mL, DL-디티오트레이톨(시그마-알드리치 D0632) 0.93g 및 탈이온수 2.1mL. | ||
| Methanol | ThermoFisher | A412-4 | |
| Mini-PROTEAN Tetra 수직 전기영동 셀 | BIO-RAD | 1658004 | |
| 다채널 피펫 | Eppendorf | 2231300045 | |
| NEB Restriction Enzyme Buffer 2.1, 10x | New England Bio Labs | 102855-152 | |
| Nhe I Restriction Enzyme | New England Bio Labs | 101228-710 | |
| Nuclease Free Water | Qiagen | 129114 | |
| Odyssey Fc 이미징 시스템 | LI-COR Biosciences | 2800-03 | |
| OmniTray 세포 배양 처리 w/뚜껑 멸균, PS (86 x 128 mm) | ThermoFisher | 165218 | |
| pAG303GAL-a-synuclein-GFP | A. Gitler | ||
| pAG303GAL-ccdB | Addgene | 14133 | |
| pAG303Gal-FUS | Addgene | 29614 | |
| pAG303GAL-TDP-43 | A. Gitler | ||
| Poly(ethylene glycol) (PEG) | Sigma-Aldrich | P4338 | 50% w/v 용액을 준비합니다. |
| Ponceau S Stain | Sigma-Aldrich | P3504 | Mix: 0.5 g 0.1% w/w Ponceau S 염료, 5 mL 1% v/v 아세트산(Sigma-Aldrich 320099) 및 500 mL 탈이온수. |
| PowerPac 기본 전원 공급 장치 | BIO-RAD | 164-5050 | |
| 라피노스 펜타하이드레이트 | 시그마-알드리치 | R7630 | 10% w/v 스톡 용액을 준비합니다. |
| 연어 정자 DNA | 애질런트 테크 | 201190 | |
| SD-His 플레이트 | 믹스: 한천 20g(Sigma-Aldrich A1296), 0.77g -His DO 보충제, 아미노산 없는 효모 질소 염기 6.7g(ThermoFisher 291920) 및 900mL 탈이온수. | ||
| SGal-His 플레이트 | 믹스 : 한천 20g, His DO 보충제 0.77g, 효모 질소 염기 (아미노산 제외), 갈락토오스 용액 100mL 및 탈이온수 900mL | ||
| 나트륨 도데 실 설페이트 로딩 버퍼 | -20 oC에서 보관하십시오. 6X, 혼합 : 1.2g 나트륨 도데 실 설페이트, 6mg 브로 모페놀 블루, 0.93g DL- 디티 오 트레이톨, 2.1 mL 탈 이온수, 4.7 mL 글리세롤 및 1.2 mL 0.5 M 트리즈마 염기, pH 6.8. | ||
| 수산화나트륨 | 시그마-알드리치 | 221465 | 0.2m 용액을 준비합니다. |
| 설탕 | Sigma-Aldrich | 84097 | 20% w/v 원액을 준비합니다. |
| TBS + 0.1% 트윈 20(TBST) | 혼합: 100mL 10X TBS, 1mL 트윈 20(Sigma-Aldrich P7949) 및 900mL 탈이온수. | ||
| TBS 차단 버퍼 | LI-COR | 927-5000 | |
| Trans-Blot SD 반건조 전기영동 전달 셀 | BIO-RAD | 170-3940 | |
| 전달 버퍼 | 혼합물: 글리신 22.5g, 티즈마 염기 4.84g, 메탄올 400mL, 도데실황산나트륨 1g 및 탈이온수 1.6L. | ||
| 트리스 완충 식염수(TBS) | 10X, 7.6 pH, 용액: 트리즈마 염기 24g과 염화나트륨 88g(Sigma-Aldrich S7653)을 혼합합니다. 탈이온수를 1L까지 채웁니다. | ||
| WT 303 S. cerevisiae 효모 | J. 쇼터 | ||
| 효모 추출물 펩톤 포도당(YPD) | 의 선물Sigma-Aldrich | Y1375 |
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.