근접 결찰 분석법은 변형된 아르기닌 잔류물을 알 수 없거나 특정 항체를 사용할 수 없는 경우 주어진 단백질의 아르기닌 메틸화를 국소화하고 정량화하는 데 매우 유용한 기술입니다.
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방법 논문
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근접 결찰 분석법은 변형된 아르기닌 잔류물을 알 수 없거나 특정 항체를 사용할 수 없는 경우 주어진 단백질의 아르기닌 메틸화를 국소화하고 정량화하는 데 매우 유용한 기술입니다.
아르기닌 메틸화(arginine methylation)는 광범위한 생물학적 과정과 관련된 중요한 번역 후 변형(post-translational modification)으로 부상하고 있습니다. 조직에 대한 연구는 표적 아르기닌 잔류물을 인식하는 특정 항체가 없기 때문에 종종 제한됩니다. 근접 결찰 분석법(PLA)은 원래 단백질/단백질 상호 작용을 연구하기 위해 개발되었습니다. 여기에서는 글루코코르티코이드 수용체(GR)에 적용한 아르기닌 메틸화 검출 전용 PLA 프로토콜에 대해 자세히 설명합니다. 이전에 PRMT5가 세포의 GR을 디메틸화한다는 것을 보여준 후, 우리는 PLA를 팬 대칭 디메틸 항체 및 항-GR 항체와 함께 사용하여 유방 종양의 GR 메틸화를 측정했습니다. 우리는 PLA가 메틸화 부위가 확인되지 않은 경우에도 표적 단백질의 아르기닌 메틸화를 측정하는 고유한 접근 방식을 제공한다는 것을 보여줍니다. 이 기술은 효과적인 pan 항체를 사용할 수 있는 다른 post-translational modification으로 확장될 수 있습니다. 따라서 GR을 예로 들어 고정 조직에서 아르기닌 메틸화를 감지하는 데 사용되는 PLA 기술에 대해 자세히 설명합니다.
단백질 아르기닌 메틸전이효소(PRMT)에 의한 아르기닌 메틸화는 수많은 생물학적 과정에 관여하는 풍부한 번역 후 변형(PTM)입니다. PRMT는 S-아데노실 메티오닌에서 아르기닌 잔기로 메틸기의 전달을 촉매합니다. PRMT 제품군은 수행하는 메틸화 유형에 따라 분류된 9개의 구성원으로 구성됩니다. 모든 구성원은 모노메틸화(MMA)를 수행합니다. 유형 1(PRMT1, 2, 3, 4, 6 및 8) PRMT는 비대칭 디메틸화(ADMA)를 촉매하는 반면, 유형 2(PRMT5 및 9)는 대칭 디메틸화(SDMA)를 촉매하고 유형 3(PRMT7)은 MMA1만 생성합니다. 수많은 기질을 메틸화함으로써 다양한 PRMT는 DNA 복구, 전사 조절, 면역 반응, RNA 처리 및 신호 전달과 같은 다양한 중요한 세포 과정을 조절합니다 2,3. 이것은 PRMT가 수용체 자체뿐만 아니라 조절자 또는 히스톤을 메틸화하여 스테로이드 수용체의 활성을 수정하는 스테로이드 호르몬 신호전달에 특히 해당됩니다2.
아르기닌 메틸화는 주로 암에서 연구되고 있는데, PRMT의 대다수가 정상 조직과 비교하여 암에서 과발현되는 것으로 나타났으며, 이들의 발현은 종종 나쁜 예후와 관련이 있습니다 4,5. 생체 내에서 아르기닌 메틸화를 검출하는 것은 이러한 변형과 관련된 세포 기능을 이해하는 데 필수적입니다. 이는 일반적으로 메틸화된 아르기닌 잔류물을 인식하는 특정 항체로 면역조직화학(IHC)을 수행하여 달성됩니다. 그러나 이 방법은 변형된 아르기닌 잔류물의 식별을 기반으로 하고 사용된 항체의 효능에 의존하기 때문에 매우 제한적입니다. 현장 근접 결찰 분석법(In situ proximity ligation assay, PLA)은 처음에 고정된 세포 또는 조직에서 단백질/단백질 상호 작용을 연구하기 위해 개발되었습니다6. 흥미롭게도, 이 기술은 관심 변형에 대한 팬 항체와 표적 단백질을 인식하는 항체를 사용하여 PTM을 검출하는 데에도 사용할 수 있습니다. 우리 팀은 이전에 항-ERα 항체와 아르기닌 2607의 메틸화 부위를 특이적으로 인식하는 항체를 사용하여 에스트로겐 수용체 알파(ERα) 메틸화를 연구하기 위해 이 기술을 적용했습니다. 주목할 점은 이 기술은 메틸화된 잔류물을 알 수 없는 경우에도 특별한 유형의 메틸화를 인식하는 항체로 확장될 수 있다는 것입니다. 실제로, 몇몇 회사들은 in vivo에서 단백질 메틸화를 연구하는 데 성공적으로 사용될 수 있는 MMA, ADMA 또는 SDMA를 특별히 인식하는 pan 항체를 공급하고 있습니다.
여기에서는 개념 증명으로 실험 설계에서 데이터 분석에 이르기까지 인간 유방 종양에서 SDMA 항체를 사용한 GR 메틸화에 대한 자세한 분석을 제시합니다.
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각 환자로부터 서면 동의서를 받았습니다. 이 연구 프로토콜은 리옹 암 연구 센터(Cancer Research Center of Lyon)의 기관 윤리 위원회(institutional ethics committee)의 승인을 받았습니다.
1. 항체의 선택
2. 파라핀 함유 세포주 펠렛 준비
참고: 샘플은 겔에 내장된 다음 샘플 탈수 및 파라핀 포매를 위해 자동화된 조직 처리기에 배치됩니다.
3. 조직 정착과 활주 준비
4. IHC 실험
참고: IHC 실험은 자동화 및 재현성을 위해 Discovery XT 연구 기기(재료 표)를 사용하여 수행됩니다.
5. 근접 결찰 분석 반응
참고: 사용된 모든 시약은 PLA 키트(Table of Materials)에 포함되어 있습니다. 1cm2 의 조직에 대해 40μL의 시약을 사용하는 것이 좋습니다. 모든 배양은 과도한 증발을 방지하기 위해 습한 환경에서 수행되어야 합니다. s를 허용하지 마십시오amp건조되면 배경 소음이 발생할 수 있습니다. 항아리의 세척을 위해 1x 버퍼 A(현장 세척 버퍼, 재료 표)를 사용하는 것이 좋습니다. 교반 상태에서 샘플을 배양할 때 항아리에 최소 70mL의 부피가 있어야 합니다. 샘플은 사용하기 전에 RT에 보관해야 합니다.
6. 위치 파악을 위한 이미징
7. 정량화를 위한 분석
참고: 샘플의 정량화는 ImageJ 소프트웨어8을 사용하여 수행되었습니다. ImageJ 및 기타 사전 설치된 플러그인을 포함하는 ImageJ 배포판인 FIJI가 후속 분석에 사용되었습니다 9,10.
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위에서 설명한 절차를 사용하여 관심 단백질의 메틸화를 검출하고 정량화할 수 있습니다. 여기에서는 PRMT5에 의한 GR의 메틸화의 예를 보여줍니다. PLA에 대한 항체 및 실험 조건은 이전에 세포10에 적용되었습니다. 간단히 말해서, GR 및 SDMA를 표적으로 하는 1차 항체는 상보적 올리고뉴클레오티드와 접합된 근접 프로브에 의해 인식됩니다. 그런 다음, 원형 DNA 프로브의 혼성화는 단백질이 매우 근접할 때 발생합니다. 이 DNA의 후속 증폭은 명시야 현미경 검사에서 HRP에 의해 시각화됩니다(그림 1). IHC에 의한 GR 및 PRMT5를 검출하기 위한 이상적인 조건은 먼저 여러 유방 종양에서 분석되었습니다(그림 2). GR 메틸화를 검출하기 위해 GR(마우스)과 pan SDMA(토끼)를 인식하는 다른 동물 종에서 사육된 1차 항체를 사용했습니다. 앞서 설명한 대로 후속 PL...
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아르기닌 메틸화는 다른 PTM과 마찬가지로 단백질 기능의 미세한 조절에 기여합니다. 그러나 이러한 수정 사항을 평가하기가 어렵기 때문에 그 영향이 과소 평가되고 있으며, 주로 도구가 부족하기 때문입니다. 이는 생체 내에서 메틸화를 연구할 때 특히 그러한데, 아르기닌 메틸화를 측정하는 유일한 방법은 관심 단백질의 메틸화된 잔류물을 인식하는 특정 항체를 보유하는 것입니다. 이는 메틸화된 아르기닌 잔기를 알려야 하고, 변형에 대한 특이적이고 효과적인 항체가 IHC 적용을 위해 이용 가능해야 하기 때문에 명백히 한계를 구성하며, 이는 드문 경우입니다.
여기에서는 다양한 유형의 메틸화(MMA, SDMA 및 ADMA)에 대해 제기된 팬 메틸 항체를 사용하여 이러한 장애물을 우회하는 방법을 제시합니다. 우리는 이전에 관심 단백질을 인식하는 항체에 팬 메틸 항체를 결합하는 것이 고정 세포
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저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다
원고를 교정해 주신 B. Manship에게 감사드립니다. 기술적 도움을 주신 Laura Francols, Clémentine Le Nevé, 연구 병리학 플랫폼(CRCL)에 감사드립니다. 그림 1은 Servier Medical Art를 사용하여 제작되었습니다. 이 연구는 Ligue Inter-régionale contre le Cancer와 협회 'Le Cancer du sein, parlons-en'의 지원을 받았습니다.
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| anti-SDMA 항체 (rabbit) | CST | 13222 | |
| Automate d'포함물 | Leica | ASP 6025 | 파라핀 침투 및 블록 준비 |
| Autostainer XL | Leica | ST5010 | Autostainer |
| 카세트 Q path macrostar III x1500 | VWR | 720-2233 | |
| CC1 | Roche | 5279801001 | |
| Citrate Buffer pH 6 10x, 100 mL | MMF | F/T0050 | |
| Dako 항체 희석제 | Dako Agilent | S202230-2 | 항체 희석제 |
| Discovery ChromoMap Diaminobenzidine (DAB) 키트 | Roche | 760-159 | Diaminobenzidine (DAB) 키트 |
| Discovery Wash | Roche | 7311079001 | |
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