Ten protokół opisuje, jak stymulować komórki peptydami pochodzącymi z mitochondriów i oceniać kaskadę sygnałową oraz lokalizację fosfobiałek.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół opisuje, jak stymulować komórki peptydami pochodzącymi z mitochondriów i oceniać kaskadę sygnałową oraz lokalizację fosfobiałek.
Pojawiające się badania pokazują, że peptydy pochodzenia mitochondrialnego (MDP) odgrywają ważną rolę w cytoprotekcji i metabolizmie1,2,3. Zrozumienie szlaku transdukcji sygnału w obecności MDP daje nam wgląd w mechanizm, za pomocą którego MDP modulują różne funkcje. Wykazano, że pierwszy zidentyfikowany MDP, humanina, zwiększa fosforylację kinazy 1/2 regulowanej sygnałem zewnątrzkomórkowym (ERK1/2) poprzez wiązanie z receptorem4,5. Jednak dalszy efekt aktywacji ERK1/2 jest nadal niedostatecznie zbadany.
Kaskada ERK1/2 służy jako niezbędny mediator w różnych procesach komórkowych, w tym proliferacji, migracji komórek, metabolizmu komórkowego, przeżycia i apoptozy6,7,8. Aby zaaranżować wszystkie te odrębne procesy komórkowe, aktywność i subkomórkowa lokalizacja ERK1/2 są ściśle regulowane przez fosfatazy i białka rusztowania9,10. Oprócz modyfikacji potranslacyjnej, dynamiczne przenoszenie ERK1/2 reguluje również jego funkcję sygnalizacyjną, aktywność i swoistość11,12. ERK1/2 jest przede wszystkim zlokalizowany w klasie cytozol13. Zestaw białek kotwiczących i rusztujących pomaga zatrzymać ERK1/2 w elementach cytoszkieletu, na powierzchni organelli lub rozproszonych w cytoplazmie13. Po stymulacji ERK1/2 ulega fosforylacji i zostaje odłączony od białek kotwiczących, umożliwiając translokację ERK1/2 do innych przedziałów subkomórkowych, w tym jądra, mitochondriów, Golgiego i lizosomów14,15,16.
Chociaż wiadomo, że humanina aktywuje szlak sygnałowy ERK1/2, aktywacja ERK1/2 jest obserwowana tylko w całkowitych lizatach komórkowych. Jak opisano wcześniej, ponieważ lokalizacja subkomórkowa ERK1 / 2 odgrywa kluczową rolę w jego dalszym efekcie, analiza zarówno lokalizacji subkomórkowej, jak i całkowitych poziomów fosforylowanego ERK1 / 2 jest konieczna, aby zapewnić kompleksowe zrozumienie indukowanej przez człowieka aktywacji ERK1 / 2 i aktywacji dalszych celów.
Aby zrozumieć docelowe organelle aktywowanego ERK1/2, przeprowadzono subkomórkowe frakcjonowanie, a następnie western blot dla fosforylowanego ERK1/2. Ta metoda może być łatwo wdrożona, ponieważ wykorzystuje standardowy sprzęt laboratoryjny i odczynniki. Izolowane przedziały subkomórkowe mają wysoką czystość, co pozwala na bezpośrednią interpretację wyników. Barwienie immunologiczne ERK1/2 może dać podobne wyniki. Jednak niektóre przedziały subkomórkowe są stosunkowo trudne do uwidocznienia i wymagają specjalnych metod utrwalania i przepuszczalności. Poziomy ERK1/2 różnią się w przedziałach subkomórkowych, a ta zmienność może powodować fałszywie dodatnie i fałszywie ujemne sygnały, gdy patrzy się na lizaty całych komórek. Dlatego immunoblot wykorzystujący izolowane przedziały subkomórkowe daje nam lepsze zrozumienie lokalizacji ERK1/2.
Wszechstronność metody umożliwia modyfikacje protokołu w celu zbadania efektów innych stymulantów, w tym innych MDP, lub translokacji innych cząsteczek sygnałowych, takich jak STAT3. Niedawno odkryte małe peptydy podobne do humaniny (THLP) są kodowane z regionu 16S rRNA, w którym kodowana jest humanina, i mają podobne, ale odrębne właściwości w porównaniu do HN17. Na przykład SHLP2 i SHLP3 aktywują ERK1/2 po 8 godzinach, chociaż humanin aktywuje ERK1/2 w ciągu 5 minut. Badanie subkomórkowej lokalizacji ERK1/2 w odpowiedzi na różne peptydy pozwoli nam lepiej zrozumieć biologię tych peptydów. Pojawiające się dowody wykazały, że subkomórkowa lokalizacja cząsteczek sygnałowych odgrywa kluczową rolę w ich dalszych skutkach. Na przykład, tradycyjnie wiadomo, że STAT3 jest pierwotnie zlokalizowany w cytozolu w komórkach w stanie spoczynku, a następnie przemieszcza się do jądra, aby aktywować ekspresję genów w odpowiedzi na cytokiny18. STAT3 również translokuje się do mitochondriów i reguluje cykl TCA oraz produkcję ATP19. Jeśli chodzi o regulację autofagii, różna subkomórkowa lokalizacja STAT3 moduluje autofagię na różne sposoby20. Na przykład jądrowy STAT3 transkrypcyjnie reguluje geny związane z autofagią i działa jako modulator autofagii. Cytoplazmatyczny STAT3 konstytutywnie hamuje autofagię poprzez interakcję z cząsteczkami sygnalizacyjnymi autofagii. Mitochondrialny STAT3 hamuje i zapobiega mitofagii poprzez tłumienie autofagii wywołanej stresem oksydacyjnym. Dlatego ta metoda izolacji przedziałów subkomórkowych ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia roli innych cząsteczek sygnałowych, a także ERK1/2.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Leczenie komórek peptydami
2. Subkomórkowe frakcjonowanie cytozolu i jądra
3. Surowa frakcja mitochondrialna
4. Western Blotting dla białek fosfospecyficznych
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Korzystając z przedstawionej tutaj procedury, potraktowaliśmy komórki HEK293 i SH-SY5Y za pomocą 1 μM i 100 μM S14G-humanin, silnego analogu humaniny21, odpowiednio, w kompletnych mediach dla wskazanych okresów czasu (Rysunek 1A i Rysunek 1B). Następnie zbadaliśmy całkowitą i ufosforylowaną formę ERK1 / 2 w Thr202 / Tyr204 z całkowitych ekstraktów białkowych. L...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Tutaj wykazaliśmy, że aktywacja ERK1 / 2 za pośrednictwem peptydu humaniny zachodzi w dwóch różnych typach komórek, a subkomórkowa lokalizacja aktywowanego ERK1 / 2 może być różna w zależności od warunków (np. dawki peptydu, punktu czasowego i typu komórki). Wykazano, że humanina wysyła sygnały przez dwa różne receptory22,23, co może wyjaśniać różnice w sygnalizacji między dwiema liniami komórkowymi, a także zapotrzebowanie na różne dawki humaniny. Fizjo...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Pinchas Cohen jest udziałowcem i konsultantem w CohBar, Inc. Kelvin Yen pełnił funkcję konsultanta w CohBar, Inc.
Ta praca była wspierana przez Ellison/AFAR Postdoctoral Fellowship in Aging Research Program dla SJK, oraz Glenn Foundation Award i granty NIH dla PC (1P01AG034906, 1R01GM 090311, 1R01ES 020812). W filmie pojawiają się wszyscy autorzy.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| p44 / 42 MAPK (ERK1 / 2) | Sygnalizacja komórkowa | 9102 | Rozcieńczenie 1: 1,000 |
| phospho-p44 / 42 MAPK (ERK1 / 2) (Thr202 / Tyr204) | Sygnalizacja komórkowa | 4370 | Rozcieńczenie 1: 1,000 |
| Lamina B1 | Sygnalizacja komórkowa | 12586 | Marker jądrowy, Rozcieńczenie 1: 1,000 |
| GAPDH | Sygnalizacja komórkowa | 5174 | Marker cytoplazmatyczny, Rozcieńczenie 1: 2,000 |
| Tom20 | Santa cruz | SC-17764 | Marker mitochondriów, Rozcieńczenie 1:2,000 |
| Sprzężony anty-Rabbit-HRP | Sygnalizacja komórkowa | 7074 | Rozcieńczenie 1:30,000 |
| Bufor do lizy i ekstrakcji RIPA | ThermoFisher SCIENTIFIC | 89900 | |
| 100 mm Naczynie hodowlane | ThermoFisher SCIENTIFIC | 12556002 | |
| Peptyd HNG | Genescript | ||
| 25mm Filtr filtracyjny | ThermoFisher SCIENTIFIC | 09-719A | |
| HEPES | Sigma | H3375 | |
| MgCl2 | Sigma | M8266 | |
| KCl | Sigma | P9333 | |
| Glicerol | Sigma | G9012 | |
| Triton X-100 | ThermoFisher SCIENTIFIC | BP151-100 | |
| EDTA | Sigma | 3609 | |
| MOPS | Sigma | M1254 | |
| EGTA | Sigma | E3889 | |
| Sacharoza | Sigma | S7903 | |
| Tris-base | ThermoFisher SCIENTIFIC | BP152-1 | |
| HCL | Sigma | H1758 | |
| PBS | Lonza | 17-512F | |
| Skrobak do komórek | FALCON | 353085 | |
| Zatrzymaj się i handluj; Koktajl inhibitorów proteazy i fosfatazy (100X) | ThermoFisher SCIENTIFIC | 78440 | |
| Thomas Pulle Młynek do tkanek z gładkimi tłuczkami | Thomas Scientific | 3432S90 | |
| Tween-20 | ThermoFisher SCIENTIFIC | BP337-500 | |
| BSA | ThermoFisher SCIENTIFIC | BP1600-100 | |
| 8-16% prefabrykowane żele | białkowe Mini-PROTEAN TGXBIO RAD | 4561104 | |
| Mini moduł Trans-Blot | BIO RAD | 1658030 | |
| System Turbotransferu Trans-Blot | BIO RAD | 1704150 | |
| Zestaw transferowy Trans-Blot Turbo RTA Mini PVDF | BIO RAD | 1704272 | |
| Clarity Zachodnie podłoża do bibułowania ECL | RAD | 1705060 | |
| Restore Bufor | do usuwania plam Western blotThermoFisher SCIENTIFIC | 21059 | |
| Zmodyfikowany Dulbecco's Eagle Medium | ThermoFisher SCIENTIFIC | 11965-092 | |
| Sonikator, Nazwa: FB120 | ThermoFisher SCIENTIFIC | 695320-07-12 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie