Opisany jest skrócony protokół frakcjonowania do wzbogacania nierozpuszczalnych w detergentach agregatów białkowych z ludzkiego mózgu pośmiertnego.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Opisany jest skrócony protokół frakcjonowania do wzbogacania nierozpuszczalnych w detergentach agregatów białkowych z ludzkiego mózgu pośmiertnego.
W tym badaniu opisujemy skrócony protokół frakcjonowania jednoetapowego do wzbogacania nierozpuszczalnych w detergentach agregatów białkowych z ludzkiego mózgu pośmiertnego. Jonowy detergent N-laurylo-sarkozyna (sarkozyl) skutecznie rozpuszcza natywnie pofałdowane białka w tkance mózgowej, umożliwiając wzbogacenie nierozpuszczalnych w detergentach agregatów białkowych z szerokiego zakresu neurodegeneracyjnych proteinopatii, takich jak choroba Alzheimera (AD), choroba Parkinsona i stwardnienie zanikowe boczne oraz choroby prionowe. Ludzka kontrola i pośmiertne tkanki mózgowe AD zostały zhomogenizowane i sedymentowane przez ultrawirowanie w obecności sarkozylu w celu wzbogacenia nierozpuszczalnych w detergentach agregatów białkowych, w tym patologicznego fosforylowanego tau, podstawowego składnika splątków neurofibrylarnych w AD. Western blot wykazał różnicową rozpuszczalność zagregowanego fosforylowanego tau i rozpuszczalnego w detergentach białka, wczesnego antygenu endosomowego 1 (EEA1) w grupie kontrolnej i mózgu AD. Analiza proteomiczna wykazała również wzbogacenie β-amyloidu (Aβ), tau, snRNP70 (U1-70K) i apolipoproteiny E (APOE) w nierozpuszczalne w sarkozylu frakcje mózgu AD w porównaniu z frakcjami kontrolnymi, zgodnie z wcześniejszymi strategiami frakcjonowania tkanek. W związku z tym ten prosty protokół wzbogacania jest idealny do szerokiego zakresu zastosowań eksperymentalnych, począwszy od testów Western blotting i funkcjonalnej koagregacji białek, a skończywszy na proteomice opartej na spektrometrii mas.
Choroby neurodegeneracyjne, takie jak choroba Alzheimera (AD), choroba Parkinsona (PD), choroba Huntingtona (HD), stwardnienie zanikowe boczne (ALS) i blisko związane choroby prionowe to proteinopatie charakteryzujące się stopniowym gromadzeniem się nierozpuszczalnych w detergentach agregatów białkowych w mózgu z towarzyszącym spadkiem funkcji poznawczych. 1,2 Uważa się, że ta wspólna cecha patologiczna odgrywa kluczową rolę w etiologii i patofizjologii tych chorób neurodegeneracyjnych. 2 Te agregaty zazwyczaj składają się z polimerowych włókien amyloidowych, które składają się z powtarzających się jednostek nieprawidłowo sfałdowanego białka wykazującego krzyżową strukturę β. 1,2,3,4 Biochemicznie, agregaty amyloidowe są wysoce odporne na chemiczną lub termiczną denaturację i solubilizację,3, co stanowi wyjątkowe wyzwanie dla ich oczyszczania, analizy i badania za pomocą tradycyjnych technik biochemicznych. 2,5,6,7,8,9,10,11 Nic dziwnego, że frakcja białkowa nierozpuszczalna w detergentach była przedmiotem wielu badań nad patofizjologią chorób neurodegeneracyjnych obejmujących akumulację nieprawidłowo sfałdowane białka. 6,12,13,14
Techniki frakcjonowania biochemicznego były często wykorzystywane do wzbogacania frakcji nierozpuszczalnej w detergentach z pośmiertnych homogenatów mózgu. 6,12,13,14 Jedną z najpowszechniejszych metod jest sekwencyjna ekstrakcja homogenatów tkankowych za pomocą i detergentów o rosnącym stopniu rygorystyczności, a następnie ultrawirowanie w celu podzielenia frakcji rozpuszczalnych i nierozpuszczalnych. Powszechnie stosowany protokół frakcjonowania sekwencyjnego6,14 polega na homogenizacji zamrożonych próbek tkanek w bezdetergentowym buforze o niskiej zawartości soli (LS), a powstałe w ten sposób nierozpuszczalne granulki są następnie sekwencyjnie ekstrahowane zawierającymi detergenty o wysokiej zawartości soli, detergenty niejonowe, sacharozę, detergenty jonowe i wreszcie chaotropy, takie jak mocznik. 6,14 Oczywistą wadą takich protokołów sekwencyjnego frakcjonowania jest znaczne zaangażowanie czasu i pracy wymagane do ich wykonania. Łącznie z homogenizacją i ultrawirowaniem, typowy pięcioetapowy protokół frakcjonowania może zająć kilka godzin, a nawet dni. 4,6,7,10,15,16,17,18 Dodatkowo, tyle samo patologicznych agregatów białkowych pozostaje nierozpuszczalnych we wszystkich warunkach, z wyjątkiem najtrudniejszych19,20 Większość generowanych frakcji ma ograniczoną wartość. W związku z tym mniej rygorystyczne etapy frakcjonowania wykorzystujące wysokie stężenia soli i niejonowe detergenty są w dużej mierze zbędne.
Poprzednie badania wykazały, że jonowy detergent N-lauryl-sarkozyna (sarkozyl) jest doskonałym kandydatem do uproszczonego jednoetapowego protokołu frakcjonowania detergentu. 5,6,12,13,14,21,22,23 Jako detergent denaturujący, sarkozyl jest wystarczająco rygorystyczny, aby rozpuścić zdecydowaną większość natywnie pofałdowanych białek w mózgu bez rozpuszczania nieprawidłowo sfałdowanych agregatów białkowych beta-amyloidu (Aβ),6,11 fosforylowane tau (pTau),6 TAR DNA-binding protein 43 (TDP-43),14 alfa-synukleina,12,13 trzęsawka,23 lub U1 małe jądrowe rybonukleoproteiny (U1 snRNPs), takie jak U1-70K. 5,21,22Ponieważ sarkozyl jest mniej rygorystyczny niż wszechobecny anionowy detergent dodecylosiarczan sodu (SDS), zachowuje mniej wytrzymałe oligomeryczne formy nieprawidłowo sfałdowanych agregatów białkowych, które nie są w stanie wytrzymać obróbki SDS. 9
Poprzednio opisaliśmy skrócony protokół frakcjonowania detergentem, który osiągnął wyniki porównywalne z bardziej pracochłonnymi metodologiami frakcjonowania sekwencyjnego. 5 Pomijając mniej rygorystyczne etapy frakcjonowania, byliśmy w stanie opracować łatwy jednoetapowy protokół frakcjonowania do wzbogacania nierozpuszczalnych w detergentach agregatów białkowych z pośmiertnego ludzkiego mózgu. 5 Ten szczegółowy protokół opisany tutaj doskonale nadaje się do szerokiego zakresu zastosowań eksperymentalnych, począwszy od Western blotting i proteomiki opartej na spektrometrii mas, a skończywszy na funkcjonalnych testach błędnego fałdowania białek i agregacji. 5,6,21
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenie etyczne: Wszystkie tkanki mózgowe zostały pozyskane z Banku Mózgu Centrum Badań nad Chorobą Alzheimera (ADRC) Emory. Ludzkie tkanki pośmiertne zostały pozyskane zgodnie z odpowiednimi protokołami Instytucjonalnej Komisji Rewizyjnej (IRB).
1. Homogenizacja i frakcjonowanie
2. Immunoblotting
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Skrócony jednoetapowy protokół frakcjonowania sarkozylowego został wykorzystany do wzbogacenia agregatów białkowych nierozpuszczalnych w detergencie z mózgów postmortem osób z grupy kontrolnej i chorych na AD (Rycina 1). Białka z frakcji TH-S, S1, S2 i P2 rozdzielono metodą SDS-PAGE, utrwalono przez 15 min w buforze utrwalającym z błękitem Coomassie, a następnie delikatnie zabarwiono buforem barwiącym Coomassie Brilliant Blue G-250. Etap resuspensji jest opcj...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W niniejszym artykule przedstawiamy i omawiamy skrócony jednoetapowy protokół frakcjonowania detergentem, który ma zastosowanie w szerokiej gamie zastosowań eksperymentalnych, począwszy od analizy proteomicznej opartej na spektrometrii mas, a skończywszy na funkcjonalnych testach błędnego fałdowania białek i western blot. 5,6,7,10 Ta metodologia jest prawdopodobnie najbardziej skuteczna, gdy jest stosowana do badania neurodegeneracyjnych proteinopatii, takich jak choroba Alzheimera, AL...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Autorzy dziękują doktorom Jimowi Lahowi i Allanowi Leveyowi, Emory Department of Neurology, za pomocne komentarze i sugestie. Praca ta została częściowo sfinansowana z grantu Accelerating Medicine Partnership (U01AG046161-02), Emory Alzheimer's Disease Research Center (P50AG025688) oraz grantu National Institute on Aging (R01AG053960-01) dla NTS. Badania te były również częściowo wspierane przez Neuropathology Core w ramach grantu Emory Neuroscience NINDS Core Facilities, P30NS055077.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Koktajl inhibitorów proteaz i fosfataz, bez EDTA (100X) | Thermo Fisher | 78441 | inhibitorów proteazy i fosfataz |
| Sonic Dismembrator System (ultradźwięki) | Ultrasonograf Fisher Scientific | FB505110 | mikrokońcówką Ultrawirówka |
| Optimax TLX Ultrawirówka | Beckman Coulter | 361545 | z chłodzeniem |
| Wirnik TLA120.1 | Wirnik ultrawirówkowy | Beckman Coulter | 362224 |
| 500 ul (8 x 34 mm) probówki poliwęglanowe, grubościenne | Probówki do ultrawirówek Beckman Coulter | 343776 | do wirnika TLA120.1 |
| Bufor do próbek 4X SDS Domowy | N/A | SDS-PAGE | |
| TCEP, neutralne pH | Thermo Fisher | 77720 | środek redukujący |
| (TBS) bufor blokujący | Thermo Fisher | 37542 | bufor blokujący |
| (TBS) bufor blokujący + 0,05% Tween 20 Thermo | Fisher | 37543 | bufor blokujący i rozcieńczalnik przeciwciał |
| 4-12% Żele Bolt Bis-Tris Plus, 10-dołkowe żele | Thermo Fisher | NW04120BOX | prefabrykowane żele SDS-PAGE |
| Bufor do biegania MES SDS (20X) | Bufor do biegania Thermo Fisher | B0002 | SDS-PAGE Bufor do biegania |
| Sól sodowa N-lauroilosarkozyny (sarkozyl) | Sigma Detergent Aldrich | L5777-50G | |
| Przeciwciało anty-Tau-2 (pan tau) | Przeciwciała Chemicon | MAB375 | |
| Przeciwciało antyfosfo-treoniny 231 Przeciwciało Tau | Przeciwciała Millipore | MAB5450 | Przeciwciała |
| anty-fosfo-seroiny 202 i treoniny 205 Przeciwciało Tau (AT8) | Przeciwciała Thermo Fisher | MN1020 | |
| Przeciwciało anty-wczesnego antygenu endosomów 1 (EEA1) | abcam | Przeciwciała ab2900 | |
| Alexa Fluor 680 kozie przeciwciało anty-mysie IgG (H+L) Przeciwciała drugorzędowe | Thermo Fisher | A21058 | |
| Alexa Fluor 790 przeciwciało drugorzędowe anty-królicze IgG (H+L) osła | Przeciwciała Thermo Fisher | A11374 | |
| iBlot2 Dry Blotting System | Thermo Fisher | IB21001 | Transfer żelu |
| iBlot2 Stacki transferowe, nitroceluloza, mini | Thermo Fisher | IB23002 | Transfer żelu |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.