September 3rd, 2014
이 문서에서는 불연속 자당 기울기에 초 원심 분리에 의해 시냅스 세포막과 관련된 단백질의 농축을 자세히 설명합니다. 시냅스 밀도 단백질의 준비 과정도 설명한다. 단백질 제제는 서쪽 블로 팅 또는 2D DIGE 분석에 적합하다.
이 절차의 전반적인 목표는 불연속 자당 구배를 사용하여 시냅스 막과 시냅스 밀도 후 단백질을 농축하는 뇌 조직의 세포 내 분획을 입증하는 것입니다. 이것은 먼저 동력이 공급되는 균질화기로 뇌 조직을 균질화함으로써 달성됩니다. 다음은 조막 단백질 추출물을 준비하기 위한 일련의 원심분리 단계입니다.
그런 다음 멤브레인 추출물을 초원심분리를 위해 불연속적인 자당 구배에 층을 이룹니다. 마지막 단계는 그래디언트에서 단백질을 수집하는 것입니다. 궁극적으로 결과는 웨스턴 블롯 분석을 통해 시냅스 단백질 수준의 변화를 보여줄 수 있습니다.
이것은 40년 이상 신경과학자들이 사용해 온 잘 정립된 기술입니다. 우리는 다른 신경 전달 물질 시스템을 교란할 때 시냅스의 단백질 구성이 어떻게 변하는지 이해하기 위해 실험실에서 이를 사용합니다. 호출별 그래디언트 또는 연속 자당 그래디언트와 같은 다른 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 불연속 슈크로스 그래디언트를 수동으로 구축하기가 더 쉽다는 것입니다.
이 프로토콜은 모터 구동 유리, 테플론 균질화기를 사용하여 항상 샘플 사이의 유봉을 교체하고 헹구고 건조시킵니다. 균질화기는 먼저 절개된 조직을 4밀리리터의 0.32몰 HEPA 완충 자당 용액이 있는 13밀리리터 튜브에 로드합니다. 그런 다음 조직을 깨끗한 유리 균질화기로 옮깁니다.
모터를 900RPM으로 설정하고 4g 미만의 조직을 사용하여 30초 동안 12번의 스트로크로 샘플을 균질화하고, 우수한 분획을 보장하고, 샘플을 튜브로 다시 옮기고, 단백질 분석을 위해 섭씨 영하 80도에서 100마이크로리터 분취량을 보관합니다. 다음으로, 균질산염을 900G에서 10분 동안 회전시켜 핵 물질을 분리합니다. 섭씨 4도에서 상등액을 새 15ml 튜브로 옮깁니다.
상등액에는 조잡한 막 분획이 포함되어 있습니다. 지금 조잡한 synaptosome 분리기를 위해 풍성하게 하기 위하여는, 10에 상등액, 4 섭씨 온도에 15 분 동안 000 G는, 상등액을 제거한다. 펠릿에는 조잡한 시냅토솜 분획 Resus가 포함되어 있습니다.
1 밀리리터의 0.32 몰 자당 용액에 현탁시킵니다. 다음 현탁액 분리기에 해결책의 또 다른 3 밀리리터에 10에 15 분 동안 조잡한 조각, 4 섭씨 온도에 000 G는, 상등액을 제거한다. 이제 펠릿을 빠르게 이가 만들고 펠릿을 순수한 물 밀리리터에 다시 현탁시킵니다.
그런 다음 3ml의 물을 빠르게 더 넣으십시오. 이것을 균질기로 옮깁니다. 손으로 세 번 스트로크하고 13mm 튜브로 다시 옮깁니다.
16마이크로리터의 1몰 HEA를 추가하여 샘플을 다시 4밀리몰 HEA로 빠르게 조정하고 반전으로 혼합합니다. 이제 샘플을 섭씨 4도의 회전기에 30분 동안 놓습니다. 샘플 용해를 보장하려면 Lysed P two prime fraction을 펠릿화하여 분별을 마무리합니다.
25, 000 G에서 섭씨 4도에서 20 분 동안 스핀 다운하고, 상등액을 제거하고, 펠릿을 자당 용액 밀리리터에 재현탁시킵니다. 여기에는 풍부한 시냅스 상피막(synap episomal membranes)이 포함되어 있습니다. 먼저, 버퍼를 미리 측정하여 불연속적인 자당 구배를 만듭니다.
다음과 같이 3개의 튜브를 로드하는데, 하나는 정확히 3.5ml의 1.2몰 힙 완충 자당 용액이 있습니다. 다른 하나는 정확히 3 밀리리터의 1.0 몰 용액으로, 세 번째는 3 밀리리터의 0.8 몰 용액으로. 다음으로, 유리 페스터 피펫을 사용하여 1.2 몰 자당 용액을 12 밀리리터 폴리머 초 원심 분리 튜브로 옮깁니다.
새 피펫을 사용하여 1.0 몰 용액을 1.2 몰 용액에 조심스럽게 겹쳐 놓습니다. 1.2 몰 용액을 방해하거나 피펫에 기포를 주입하지 마십시오. 동일한 기술을 사용하여 0.8 몰 용액을 맨 위에 겹쳐 놓습니다.
조심하세요. 벤치 와류 또는 마이크로 원심 분리기의 작은 진동은 기울기의 무결성을 방해하기에 충분합니다. 그라디언트를 신중하고 효율적으로 빌드하는 것이 중요합니다.
시간이 너무 오래 걸리거나 구배가 진동에 노출되면 이후 단계에서 시냅스막을 복구할 수 없습니다. 이제 다른 목사 피펫 층을 사용하여 준비된 구배(gradient) 위에 농축된 시냅 상피막 분획을 만듭니다. 스윙 버킷 로터의 초원심분리기에서 기울기의 균형을 정확하게 맞춥니다.
그런 다음 섭씨 4도에서 2시간 동안 150, 000G에서 스핀다운합니다. 원심분리 후 버킷에서 구배를 제거할 때 매우 조심해야 하며, 자당 용액의 명확한 띠가 있어야 합니다. 각 계면과 펠릿에 단백질 분획이 있으면 분획이 확산되어서는 안 됩니다.
18 게이지 바늘과 1 밀리리터 주사기를 사용하여 1.2 어금니 계면의 가장 낮은 부분에 구멍을 뚫고 시냅스 원형질막을 포함하는 단백질의 흰색 띠를 빼냅니다. 이 레이어의 볼륨을 기록합니다. 층을 3.5ml 두께의 벽으로 된 초원심분리기 튜브로 옮깁니다.
정확히 2.5 부피의 4 밀리몰 HEA를 첨가하십시오. 그런 다음 고정각 로터에 0.32몰 HEA 완충 자당 용액이 포함된 밸런서 튜브를 준비하고 섭씨 4도에서 30분 동안 200, 000G에서 샘플을 초원심분리합니다. 그런 다음 Senna를 버리고 시냅스 원형질막 펠릿을 다시 현탁시킵니다.
300 마이크로 리터의 50 밀리 몰 HEA 2 밀리 몰 EDTA 용액. 시냅스후 밀도 분획 또는 PSD 분획은 이제 동일한 기술을 추가로 사용하여 수집할 수 있습니다. 단계는 텍스트 프로토콜에 명확하게 설명되어 있습니다.
웨스턴 블롯(western blot)은 총 단백질(total protein), 시냅스 원형질막(synaptic plasma membrane), 그리고 첫 번째 시냅스 후 밀도 단백질 분획(post-synaptic density protein fractions)으로 실행되었습니다. PSD 분획은 단 한 번의 세제 처리를 받았으며 조직은 마우스 선조체에서 추출했습니다. 도파민 수송체와 같은 시냅스전 단백질은 SPM 분획에서 농축되지만 PSD 농축을 위한 후속 세제 단계에서 제거됩니다.
이 절차를 시도하는 동안 모든 샘플을 얼음 위에 보관하고 프로테아제 및 인산가수분해효소 억제제를 포함하는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 서양 혈액 분석 또는 2차원 겔 전기영동과 같은 다른 방법을 수행할 수 있습니다. 그런 다음 약물 치료가 시냅스의 수용체 수준에 어떤 영향을 미치는지와 같은 질문에 답할 수 있습니다.
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이 기사는 불연속 자당 경사지에 의한 초원심분리법을 사용하여 시냅스 플라스마막과 관련된 단백질의 농축에 대해 설명합니다. 이 절차는 뇌 조직의 세포하 분획을 시냅스 막 및 시냅스 후 밀도의 단백질을 농축하기 위해 시연합니다.
Synaptic protein quantification enables mechanistic de-risking in CNS target validation by linking molecular changes to functional phenotypes. This subcellular fractionation method supports predictive confidence in early discovery by isolating disease-relevant synaptic compartments. It provides a disease-relevant system for assessing target engagement and pathway modulation in preclinical models.
This method integrates into the discovery continuum from target hypothesis testing through lead identification to preclinical validation by providing quantitative synaptic protein data.