1. Celkweek en HIV-1 infectie
LET OP: Voordat u begint met experimenten, is het raadzaam om de levensvatbaarheid van de cellen door middel van trypan blauwe vlekken 11 en de verspreiding daarvan te controleren door middel van een MTT-test 12. Het is ook van cruciaal belang voor nieuw bereide SILAC medium te gebruiken. Verschillende cellijnen kunnen worden gebruikt, mits ze in een actief proliferatieve fase en zijn gevoelig voor HIV-1 infectie, of de test toestand naar keuze. In dit protocol gebruiken H9-cellijn als voorbeeld.
- Seed 2 x 10 6 H9 cellen in elke cel cultuur kolf. Groeien één groep in 10 ml gelabelde RPMI 1640 medium dat 10% gedialyseerd foetaal runderserum (FBS), 100 mg / l 13 C 6 L-lysine en 100 mg / l 13 C 6 15 N 4 L-arginine. Groeien de andere groep in 10 ml ongelabeld RPMI 1640 medium met 10% gedialyseerd FBS, 100 mg / L L-Lysine en 100 mg / L L-Arginine.
- Kweken van de cellen gedurende zes verdubbelingen waarna de eiwitten van de cellen in het gemerkte medium praktisch volledig gemerkt (> 99%) met zware aminozuren. Voeg vers medium of medium veranderen regelmatig (om de 1-3 dagen, afhankelijk van het type cel. Voor H9 cel veranderen medium elke 3 dagen). Eind etikettering verhogen kweekvolume (bijvoorbeeld ~ 30 ml) om de groei van meer cellen tegemoet.
OPMERKING: Exact cel verdubbelingstijd aan het begin van het experiment via de Trypan Blue kleuring en celtellingen. - Infecteren de gemerkte cellen met HIV-1 NL4-3 met standaard HIV-1 infectie protocol 13 voor 48 uur. Incubeer de cellen met geschikte hoeveelheden van het virus met een multipliciteit van infectie (MOI) ongeveer 0,3. Check HIV-1 infectie door p24 kwantificering van de bovenstaande kweekvloeistoffen met behulp van een HIV-1 p24 antigeen ELISA kit. Voer een immunofluorescentietest 14 succesvolle infectie van cellen te bevestigen. keep kweken van de ongelabelde cellen in ongemerkte medium zonder HIV-1 infectie.
- Oogst de supernatanten van beide groepen aan het einde van infectie (stap 2,1).
2. exosome Isolation
LET OP: Door middel van een reeks van ultracentrifugatie stappen, worden exosomaal fracties uit kweeksupernatanten verrijkt 15. Voer alle volgende stappen bij 4 ° C, met een ultracentrifuge rotor met een snelheid van ten minste 100.000 x g te bereiken.
- Verzamel de bovenstaande vloeistof van de kweken in 50 ml conische buizen vermijden cellen. Centrifugeer ze gedurende 10 minuten bij 300 xg om de resterende cellen te verwijderen.
- Verzamel de bovenstaande vloeistof in nieuwe 50 ml conische buizen en centrifugeer ze gedurende 10 minuten bij 2000 xg om dode cellen te verwijderen. Overdracht resulterende supernatanten commerciële rotor-compatibele buizen die kunnen ultracentrifugatie weerstaan.
- Zorg ervoor dat u de ultracentrifuge buizen in evenwicht te brengen. Centrifugeer de buisjes gedurende 30 min bij 10.000 xg te verwijderencelresten.
- Verzamel de bovenstaande vloeistof in ultracentrifuge buizen en centrifugeer gedurende 70 minuten bij 100.000 x g. Gooi de supernatanten.
- Resuspendeer de exosoom-rijke korrels in 5 ml vers PBS. Breng de oplossing frisse ultracentrifuge en centrifugeer gedurende nogmaals 70 min bij 100.000 x g.
- Discard supernatanten. De exosomes langdurige opslag, resuspendeer de pellets in 50 ul PBS en bewaar bij -80 ° C. Alternatief verrichten meteen eiwitextractie zoals hieronder getoond.
3. Protein Extraction en Voorbereiding
- Ontbinden geïsoleerde exosomaal pellets in 100-200 ui RIPA lysis en extractie buffer met toegevoegde proteaseremmer cocktails. De buffer bestaat uit 25 mM Tris-hydrochloride, 150 mM natriumchloride, 1% NP-40, 1% natriumdeoxycholaat en 0,1% SDS (natriumdodecylsulfaat) bij pH 7,6. De proteaseremmer cocktail moet verschillende proteaseremmers, zoals aprotinine, bestatine, l bevatteneupeptin, pepstatine A en EDTA (ethyleendiaminetetraazijnzuur), die een volledige waaier van proteasen te remmen.
- Centrifugeer de opgeloste oplossingen gedurende 10 minuten bij 13.000 xg (4 ° C) en breng de supernatanten geklaard nieuwe 1,5 ml microcentrifugebuizen.
- Kwantificeren eiwitconcentratie van elk monster exosomes gebruik bicinchoninezuur (BCA) of Bradford assay 16.
- Meng een gelijke hoeveelheid eiwitten (2 ug) van gemerkte en niet-gemerkte monsters en de werking gelijk mengsel op een 4-20% SDS-PAGE gel bij 120 mA / 200 V gedurende 30 minuten.
- Vlek gel met Coomassie Blue gevolgd door ontkleuren 17.
- Met behulp van een scheermesje, snijd het monster rijstrook uit de gel. Knip dan de gel laan in 10-15 gelijke stukken. Leg elk stuk in een schoon 1,5 ml microcentrifuge buis voor een totaal van 10-15 buizen.
- Dompel kubussen in 25 mM NH 4 HCO 3 in 50% acetonitril, vortex, en gooi supernatanten. Herhaal dit twee keer. Droogblokjes in een vacuümconcentrator 18, 19.
- Hydrateren kubussen met 10 mM dithiothreitol (DTT), vortex en centrifuge kort. Incubeer bij 56 ° C gedurende 1 uur. Teruggooi supernatant.
- Dompel gel kubussen in 55 mm joodaceetamide, vortex en spin. Incubeer bij kamertemperatuur in het donker gedurende 45 min. Teruggooi supernatant.
- Dompel kubussen in 25 mM NH 4 HCO 3, draaikolk, rotatie, en gooi supernatant.
- Dompel kubussen in 25 mM NH 4 HCO 3 in 50% acetonitril, vortex en spin. Herhaal 3.9 en 3.10.
- Droog de blokjes in een vacuümconcentrator. Voeg 25 ul sequencing rang gemodificeerd trypsine in 25 mM NH 4 HCO 3, incuberen bij 4 ° C gedurende 30 min en gooi de overmaat oplossing. Dompelen blokjes in 25 mM NH 4 HCO 3 zonder trypsine en incubeer overnacht bij 37 ° C.
- Kort draaien blokjes naar beneden en de overdracht van de resulterende peptide extract naar een nieuwe buis. Voeg 30 ul van 5% mierenzuur in 50% acetonitril blokjes, vortex gedurende 30 minuten en centrifugeren. Combineer de supernatant met het extract. Droog de peptide fragmenten met een vacuümconcentrator tot minder dan 5 pl.
- Dienen monsters massaspectrometrie kernfaciliteit voor LC-MS / MS analyse. De MS analyse, die kan worden gegenereerd uit open source, omvat typisch een volgnummer voor elk eiwit geïdentificeerd label / ongelabelde verhoudingen en het aantal unieke peptiden geïdentificeerd.
4. Western Blotting Verification
LET OP: Western blotting wordt aanbevolen om massaspectrometrie resultaten te controleren.
- Volg standaard Western blotting protocollen en waarborgen dat gelijke hoeveelheden eiwit van elke groep worden geladen. Gebruik antilichamen tegen eiwitten van belang (bijvoorbeeld annexine A5, lactaatdehydrogenase B keten) geïdentificeerd door MS. Western blotting detectie, samen met densitometrie analysis, kan bevestigen dat MS eiwit identificatie en kwantificatie correct zijn.
5. Proteomic Data Analysis
LET OP: De gegevens kwaliteitsbeoordeling, data voorbehandeling, berekening en vaststelling van belangrijke eiwitten kandidaten worden afzonderlijk voor elke MS te repliceren. Zodra bovenstaande analyses zijn afgerond, worden de geanalyseerde gegevens van duplo vergeleken en gecombineerd 6, 20, 21.
- Beoordelen van de kwaliteit van de MS-gegevens.
- Ten eerste, log2 transformeren de SILAC-MS gelabelde / ongelabelde verhoudingen van gekwantificeerd eiwitten in een spreadsheet-programma.
- In wetenschappelijke grafieken en statistische software, de groep van de verhoudingen in 40-100 verhouding bakken en plot het aantal ratio's per bin om een histogram te genereren. Een normale verdeling van histogram geeft een goede kwaliteit van de MS-gegevens 6. Doe deze stap voor alle MS repliceert.
- Om het vertrouwen en de nauwkeurigheid van de MS peptide ratio te verhogen, kunt u overwegen het verwijderen van eiwitten die minder dan twee gekwantificeerde peptiden.
- Aanzienlijk up- en down-gereguleerd eiwit kandidaten bepalen, gebruikt u de volgende stappen om te berekenen betekenis drempels 22.
- Wetenschappelijke grafieken en statistische software, genereert een niet-lineaire regressie en curve-fit aan de gegevens frequentieverdeling. Deze stap levert waarden die kunnen worden gebruikt om de cutoff berekenen. Bereken de cut-off-waarden als mediaan ± 1,96 σ voor 95% -betrouwbaarheidsgrenzen of 2,56 σ voor 99% betrouwbaarheidsgrenzen.
LET OP: Specifieke details van de berekening van de cutoffs is te vinden op Emmott et al. 22. - Selecteer het eiwit kandidaten van wie de verhoudingen zijn ofwel groter dan 1,96 (of 2,56) standaarddeviaties boven de mediaan (significant over-uitgedrukt) of lager dan 1,96 (of 2,56) standaarddeviaties onder de mediaan (aanzienlijk onder-uitgedrukt).
- Vergelijk de herhalingen van de boven geïdentificeerde belangrijke kandidaten consistentie. Ervoor zorgen dat ze voldoen aan de volgende criteria om deze laatste selectie stap passeren: kandidaten moeten consequent worden geïdentificeerd in alle replica's; en replicaten van een kandidaat moet consistent in hun richting van regulering is (bij voorkeur ten minste 2 van 3 replicaten van een kandidaat moet ofwel opwaarts gereguleerd of neerwaarts gereguleerd).
- Finaliseren gegevens voor de kandidaten die voldoen aan de bovengenoemde criteria door het samenvoegen van de gegevens van hun replica '.
6. Bioinformatica Verificatie en karakterisering
OPMERKING: Bestaande genomische en bioinformatic informatie biedt een schat aan informatie voor bijna elk eiwit. Data mining en bioinformatica analyse van die informatie kan helpen bij het verkrijgen van een groot deel van inzicht in het pand en de functies van de belangrijke kandidaten. deze process is meestal nodig om een goede downstream wet-lab experimenten te ontwerpen.
- Met behulp van hun GenBank nummers toetreding of UniProt ID's, zoeken de kandidaten tegen de huidige exosome databases (Exocarta 23, Evpedia 24) om te controleren dat de kandidaat-eiwitten zijn eerder gevonden in exosome. Deze stap voegt een laag van het vertrouwen dat de kandidaten inderdaad in exosomes.
- Toegang http://www.exocarta.org/, klikt u op "Query" en voer ofwel het gen of eiwit naam / toegangsnummer. Een overzichtspagina zal verschijnen en het bewijsmateriaal in exosome zal worden getoond, mits als er een.
- Zoek de kandidaten tegen HIV-1 en het menselijke eiwit Interaction Database 25. Ook zoeken in het specifieke databanken met informatie over de interactie van de kandidaat eiwitten en testen voorwaarde kan leveren.
- Toegang tot de database op www.ncbi.nlm.nih.gov/RefSeq/HIVInteracties. Op de 'eiwit domeinnaam ", voert u eerst de namen van de kandidaten of toetreding nummers, en klik op zoeken. De zoekresultaten kunnen inzicht verschaffen in de interacties tussen HIV-1 en de proteïne kandidaten, en suggereren welke kandidaten zou waarlijk HIV-1 geassocieerde.
- Import GenBank nummers toetreding of UniProt ID's van de kandidaten in de GO analyse software (zoals FunRich, Functional Verrijking analyse-instrument 26) en start de software.
- Download de software op http://www.funrich.org/. Na de installatie, open de software, onder verrijking analyse, klik op "Add Data Set", en upload de lijst van eiwit / genen. Vervolgens selecteert u de grafiek type om de GO analyse te visualiseren.
LET OP: GO analyseresultaten worden gevisualiseerd in de vorm van cirkeldiagrammen. Deze stap helpt ons om globaal inzicht in verband met de kandidaten op het gebied van biologische processen (BP), Cellular Component krijgen (CC) en Molecular Function (MF).
- Toegang DAVID bij http://david.ncifcrf.gov/ 27, klikt u op de "Functional Annotation Tool" op haar website. Voer de kandidatenlijst, selecteer de "Identifier" van het gen zoals de "UniProt ID", selecteer "Gene List" en zoeken. De verrijkte GO termen, p-waarden, en andere parameters kan worden gevonden door te klikken op de "Annotation Summary Results" pagina onder de rubriek "Gene_Ontology".
- Om mogelijke interacties van de kandidaten met andere eiwitten te onderzoeken, gebruiken open toegankelijk STRING gegevensbank 28 mogelijke eiwit-eiwit interacties en eventuele biochemische pathways ophelderen.
LET OP: GO Analyse en functionele annotatie (Sectie 6,3-6,4) kan ook worden uitgevoerd met behulp van de nieuwste STRING software. - Toegang tot de database op http://string-db.org/. Voer de eiwit-ID of sequentie in de daarvoor bestemde search box en selecteer de juiste soort voor analyse. Klik op "Zoeken". De resultaten zullen informatie over zowel de directe (fysieke) en indirecte (functionele) verenigingen geven. De top tien bekende wedstrijden voor de exosomaal kandidaat zal worden weergegeven en moet worden overwogen voor belangrijke kandidaat selectie.
OPMERKING: Een groot deel van de informatie in verband met de kandidaten kunnen worden geanalyseerd met behulp van de bovenstaande stappen. De belangrijkste kandidaten kunnen worden gekozen voor verdere stroomafwaartse moleculaire en biochemische analyse.