Artigo de método

Ensaio redobrando intracelular

DOI:

10.3791/3540

24 de janeiro de 2012

Neste artigo

Resumo

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Neste protocolo um método para medir refolding proteína intracelular após choque térmico é descrito. Este método pode ser usado para estudar foldases como chaperonas moleculares e seus co-fatores ou compostos capazes de influenciar a sua actividade. Firefly luciferase atividade é utilizado como repórter para medir a atividade refolding acompanhante.

Resumo

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Este protocolo descreve um método para medir a atividade enzimática de chaperones moleculares em um sistema baseado em células e os possíveis efeitos de compostos com atividade inibitória / estimulante. Chaperones moleculares são proteínas envolvidas na regulação do enovelamento de proteínas 1 e têm um papel crucial na promoção da sobrevivência celular após insultos estresse, como choque térmico 2, a fome de nutrientes e exposição a produtos químicos / venenos 3. Por esta razão chaperones são encontrados para ser envolvido em eventos como o desenvolvimento do tumor, chemioresistance das células cancerosas 4, bem como neurodegeneração 5. Desenho de pequenas moléculas capazes de inibir ou estimular a atividade destas enzimas é, portanto, uma das estratégias mais estudadas para terapia de câncer e doenças neurodegenerativas 7 9. O ensaio aqui descrito oferece a possibilidade de medir a atividade refolding de um chaperone molecular particular e para estudar o efeito da compounds sobre a sua actividade. Neste método o gene da chaperone molecular investigado é transfectadas com uma codificação de vetor de expressão para o gene luciferase vaga-lumes. Já foi descrito que a luciferase firefly desnaturado podem ser reabertos por chaperones moleculares 10,11. Como normalizar o controle de transfecção, uma codificação de vetor para o gene luciferase é renilla transfectadas. Todos os transfections descritos neste protocolo são realizadas com X-treme Gene 11 (Roche) em células HEK-293. Na primeira etapa, a síntese protéica é inibida pelo tratamento das células com cicloheximida. Posteriormente proteína desdobramento é induzida por choque térmico a 45 ° C por 30 minutos. Após a recuperação, a 37 ° C, as proteínas são re-dobrada em sua conformação ativa e da atividade da luciferase firefly é usado como ler-out: quanto mais luz será produzido, o mais proteína terá re-ganhou a conformação original. Não-calor células chocado são definidos como referência (100% de refoldedluciferase).

Protocolo

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1. Semeadura das células

  1. Antes de começar, aqueça o meio de cultura, a PBS 1X e da tripsina em banho-maria a 37 ˚ C
  2. Tome as células fora da incubadora e aspirar o médio.
  3. Aplicar suavemente 5 mL de PBS 1X sobre as células de lavá-las.
  4. Aspirar o PBS 1X e aplicar 1 mL de tripsina contendo 0,025% EDTA.
  5. Gire gentilmente a placa para ter uma distribuição uniforme da tripsina.
  6. Coloque as células na incubadora a 37 ˚ C por 5-10 minutos (dependendo do tipo de célula). De tempos para verificar o tempo se as células são separadas por agitação da placa.
  7. Ressuspender as células em 10-20 mL de meio e recolhê-las em um tubo falcon 50 mL.
  8. Contar as células utilizando um contador Beckman. O número de células deve ser suficiente para garantir uma confluência de aproximadamente 60-70%.
  9. Placa das células e permitir-lhes sementes de 6-8 horas.

2. Transfection

  1. Antes de transfecção, aquecer uma alíquota de soro livre médio em banho-maria a 37 ˚ C.
  2. Trazer o Gene X-treme 9 a temperatura ambiente.
  3. Pipeta o meio isento de soro em dois tubos de eppendorf (1 tubo de transfecção = 1).
  4. Pipeta o Gene X-treme 9 na atenção meio isento de soro pagar que a ponta não toca a parede de plástico do eppendorf e incubar por 5 minutos. Nesse meio tempo preparar duas mixagens DNA: em um tubo de misturar os plasmídeos para renilla, vagalume e um controle do vetor vazio, em outro renilla tubo, firefly ea acompanhante molecular.
  5. Adicione a mistura de DNA de cada eppendorf contendo meio livre de soro + X-treme Gene 9, vortex e incubar à temperatura ambiente por 20 minutos.
  6. Adicionar gota a gota cada mistura em cada placa e incubar por 24 horas a 37 ° C e CO 2 5%

3. Divisão das células

  1. 24 horas após a transfecção, trypsinize as células como descrito em 1,4-1,6 e diluí-los a uma confluência final de 60-70% em uma placa de 6 poços.
  2. Prepare um prato para o controle não-chocado e como muitos pratos como os pontos de tempo de recuperação que têm de ser analisados, como mostrado na figura. 2.

4. Choque térmico

  1. Para choque de calor, pré-aquecido soro contendo meio em banho-maria a 37 ˚ C.
  2. 'Buffer de choque térmico "preparar diluindo em meio cicloheximida soro contendo uma concentração final de 20 mcg / ml e MOPS a 20 mM.
  3. Agora tire as placas da incubadora e aspire o meio.
  4. Adicionar a cada 1 mL de bem 'buffer de choque de calor ", e incubar por 30 minutos a 37 ˚ C e 5% de CO 2 (incluem também a placa de referência neste tratamento). Isto irá parar de novo a síntese de proteínas.
  5. Enquanto isso no interruptor em um banho de água e definir o temperatura de 45 ˚ C.
  6. Após a incubação, a tampa de vedação das placas com Parafilm previamente cortados em tiras. A placa de referência (100% de refolfed vagalume) fica na incubadora.
  7. Incubar as placas a 45 ˚ C durante 30 minutos.
  8. Remova as placas do banho-maria, retire o parafilme e colocar as placas de volta para a incubadora para permitir a recuperação.
  9. Em cada ponto de colheita o tempo as células e lavá-los em PBS 1X por centrifugação em 2000Xg por 1 minuto a 4 ˚ C.

5. Lise celular e ensaio de luciferase

  1. Para uma lise celular eficiente, snap congelar o pellet celular em nitrogênio líquido.
  2. Adicionar 200 mL de tampão de lise passiva diluído 1:5 em água destilada duas vezes em um tubo de vidro.
  3. Adicionar 30 mL do lisado de células em uma placa de 96 também. Cada amostra é pipetados em triplicata.
  4. Apenas o "não chocado" amostras de referência será utilizado paraler a atividade renilla luciferase, uma vez que esta etapa é utilizado para verificar a eficiência de transfecção iguais.
  5. Preparar as soluções para o ensaio. Para a solução de luciferina luciferina diluir para uma concentração final de 0,2 mM em Gly-Gly buffer. Para o tampão de reação diluir TDT e ATP a concentração final 1mM em Gly-Gly buffer. Para tampão de reação celenterazina, diluir celenterazina para uma concentração final de 0,2 mM em tampão celenterazina. Mantenha solução luciferina e celenterazina luz tampão de reação protegida.
  6. Agora coloque a placa de 96 poços na luminómetro e iniciar o programa 'Wallac 1420 Workstation.
  7. Introduzir o Pump1 no tubo falcon contendo a solução celenterazina. Feche a tampa para que a luz não pode entrar em contato com o tubo.
  8. Escolha no menu 'manutenção Dispenser' a opção e marque Pump1.
  9. Selecione a opção "Fill".
  10. Para editar o layout da placa escolha a opção "Explorar protocolo e resultados" no menu. Selecione o protocolo e clique duas vezes sobre ele. Agora selecione os poços a serem lidos.
  11. Voltar ao 'Wallac Manager' e clique em "Iniciar". A reação entre o luciferase renilla e seu substrato celenterazina emite luz com um comprimento de onda de 482 nm.
  12. Após a leitura, vá em "manutenção Dispenser 'e selecione' Vazio 'e Pump1 para liberar toda a solução residual de volta para o tubo.
  13. Agora mova o tubo para um tubo falcon contendo água e marque a opção 'flush'.
  14. Após a etapa de lavagem, esvaziar o tubo por selecionar 'vazio'.
  15. Colocar o tubo de Pump1 no tubo do tampão de reação falcon e um da Pump2 no tubo falcon luciferina.
  16. Alterar o layout da placa.
  17. Selecione 'Preencher' para Pump1 e Pump2 da Di 'menu de Spenser Manutenção '.
  18. Selecione o protocolo e iniciar a leitura. A reação entre o Firefly luciferase e luciferina seu substrato emite luz com um comprimento de onda de 560 nm.
  19. No final da leitura repita o procedimento Vazio-Flush-vazio para Pump1 e Pump2.
  20. Resultados já estão disponíveis no 'Wallac 1420 Explorer'.
  21. Cada experimento é associado a um número ensaio, nome de usuário, data de início e fim.
  22. Resultados podem ser exportados como um arquivo de Excel.
  23. Para os cálculos, as células são divididas em três grupos: 1. não chocou amostras de referência (definido como 100% de refolded firefly luciferase), 2. células sem chaperone molecular e calor chocado; 3. células com chaperone molecular e calor chocado.

6. Resultados representante

Refolding proteína está diretamente relacionada ao tempo de recuperação, portanto, para testar se o sistema está funcionando pro Perly, um ensaio deve ser realizada coleta de células em diferentes momentos. A correlação direta tempo / percentual de refolding indica que o experimento foi devidamente realizado e, portanto, representa um fator limitante. No entanto, deve ser sempre considerado que refolding após choque térmico é um evento saturando e, portanto, uma análise adequada do tempo é claro deve ser realizada antes de iniciar qualquer experimento.

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Figura 1. Visão geral do experimento. Ensaio in vivo de refolding exige 3 a 4 dias para ser concluída. No dia 1 células são semeadas e transfectadas. As células são parceladas dia seguinte em um formato menor e no dia 3 de calor são chocados. Neste ponto é possível realizar o ensaio de luciferase logo após a colheita as células ou para salvar o pellet celular a -80 ° C e realizar o teste em outro momento

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Figura 2. Divisão celular. No dia 2 células dividem-se em uma placa de seis poços. Cada transfecção será diluído em um poço, a fim de ter todos os transfecção no mesmo prato. Cada placa irá corresponder a um tempo de recuperação especial além de uma placa de referência não chocado.

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Figura 3. Bom resultado Representante. A. Porcentagem de refolding medido diretamente pela atividade firefly luciferase. Cada gráfico de barras representa a porcentagem de refolding na ausência (barras pretas) e na presença (barras vermelhas) de uma chaperone molecular em diferentes momentos de recuperação. B. Correlação entre tempo e redobrando na ausência (linha preta) e na presença (linha vermelha) de acompanhante. Os valores de r ao quadrado indicam boa correlação.

Em Fig.3A é mostrado um resultado representativo onde as células foram coletadas 15, 30, 45, 60 e 120 após choque térmico na ausência (barras pretas) e na presença (barras vermelhas) de chaperone molecular. Percentual de refolded aumenta luciferase com o tempo de recuperação prolongado e com a transfecção do chaperone molecular. A correlação entre refolding e tempo para o controle (Fig. 3B, linha preta) e do chaperone molecular células transfectadas (Fig. 3B, linha vermelha) é mostrado.

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Figura 4. Representante mau resultado. A. Porcentagem de refolding medido diretamente pela atividade luciferase. Cada gráfico de barras representa a porcentagem de refolding na ausência (barras pretas) e na presença (barras vermelhas) de uma chaperone molecular em diferentes momentos de recuperação. B. Correlação entre tempo e redobrando na ausência e na presença (vermelho line) de acompanhante. Os valores de r ao quadrado indicam correlação ruim.

Figura 4A. Mostra um resultado representativo de uma experiência não adequadamente realizada. Tanto o controle (barras pretas) eo chaperone molecular transfectadas células (barras vermelhas) não mostraram um aumento na proteína refolding com o tempo. Além disso, transfecção do chaperone molecular não resultou em um aumento de renaturação. Esta baixa correlação é confirmada na fig. 4B mostrando um valor de r quadrados de 0,6619 e 0,1882, respectivamente, para o controle (linha preta) e do chaperone molecular transfectadas células (linha vermelha).

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Discussão

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Neste trabalho um protocolo para medir a atividade refolding intracelular de chaperones moleculares é apresentado. O ensaio completo pode ser realizado em 3 a 4 dias como mostra a visão geral na fig. 1.

A robustez ea linearidade do sinal de luz produzida pelo vaga-lume ea luciferase renilla representam uma base sólida para a reprodutibilidade do protocolo.

A etapa crítica do ensaio é a escolha de um reagente de transfecção eficiente para garantir...

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Divulgações

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Os autores não têm nada a revelar.

Agradecimentos

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Danilo Maddalo é beneficiário de uma bolsa de pesquisa no Grupo de Jovem Pesquisador (YIG) do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe.

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Materiais

Para esta experiência "Luz Vector 'a Luminômetro forma Perkin Elmer Contador Luminescência '1420 foi usado

Programas para o Luminômetro:

Renilla: Bomba 1, 100 mL de injeção

Tampão de reação: Pump1, 70 mL de injeção

Luciferina: Pump2, a injeção de 30μl

Para os buffers preparar estas soluções estoque em água destilada duas vezes:

  • - 1M MgSO 4: 246,48 g MgSO 4 * 7H 2 O em 1 litro
  • - 0,5 M EGTA: 190,18 g EGTA em 1 litro
  • - 1M KH 2 PO 4: 136,09 g KH 2 PO 4 em 1 litro
  • - 1M K2 HPO 4: 228,23 g K 2 HPO 4 * 3H 2 O em 1 litro
  • - NaCl 5M: 292,2 g de NaCl em 1 litro
  • - 0,5 M EDTA: 186,12 g EDTA * 2H 2 O em 1 litro  

GLI-GLI-buffer:

  • - 25mM Glycylglycin
  • - 15mm MgSO 4
  • - 4 mM EGTA

Para 1 litro use 3,3 g de Glycylglycin, 15ml de uma solução de MgSO4 1M e 8ml de uma solução 0,5 M EGTA. Resolver em água, ajustar o pH para 7,8 e trazer para um volume total de 1 litro.

Tampão de reação para Renilla / celenterazina buffer:

  • - & Nbsp; 13,4 mM KH 2 PO 4
  • - 86,6 mM KH 2 PO 4
  • - 0,5 M NaCl
  • - 1mM EDTA

Para 1 litro ml usar 13,4 de um 1M KH 2 PO 4 solução, 86,6 ml de uma 1M K 2 HPO 4 solução, 100ml de uma solução de NaCl 5M e 2ml de uma solução de EDTA 0,5 M.

Companhia Catálogo / Produto Número:
DMEM (Dulbecco Modificado Eagle Medium 1X) GIBCO 41966029
Ouro de soro fetal bovino PAA A15-151
X-treme Gene 9
Reagente Transfection DNA
Roche 06365809001
PBS
Phosphate Buffered Saline Dulbecco 1X
GIBCO 14190-094
MOPS
3 - (N-Morfolino) Propanesulfonic ácido
SIGMA-ALDRICH M1254
Cicloheximida SIGMA-ALDRICH C7698
Tampão de Lise passiva 5X Promega E194A

Glycylglycin
EGTA
MgSO 4 (MgSO 4 * 7H 2 O)

SIGMA-ALDRICH
Roth
Roth
G7278
3054,2
P027.1

KH 2 PO 4
K 2 HPO 4 (K 2 HPO 4 * 3H 2 O)
NaCl
EDTA

Roth
Roth
Roth
Roth
3904,1
6878,2
3957,1
8043,1
Luciferina Firefly Biosynth L8200
Celenterazina Biosynth C7000
DTT (Ditiotreitol) Roth 6908,2
ATP (adenosina trifosfato) Roche 10519987001

Referências

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
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