$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
1. Preparação de células doadoras Aggresome: transfecção de proteína monomérica Vermelho Fluorescente (MRFP) ou proteína verde fluorescente melhorada (EGFP)-marcado Comprimento Humanos completa (FL) DISC1
- Semente de 1,5 x 10 6/10 cm prato neuroblastoma humano NLF (NLF; Hospital Infantil da Filadélfia, Philadelphia, PA) células em 10 placas de 10 cm e crescer durante a noite. Células NLF são cultivadas em RPMI-1640 suplementado com FBS 10%, penicilina / Strepomycin, L-Glutamina. No dia seguinte, as células devem estar a 70-80% de confluência.
- Transfectar transitoriamente cada prato de 10 cm com 15 ug de DNA de plasmídeo e o reagente de transfecção Metafectene (Biontex, Martinsried, Alemanha). Em resumo, para um prato de 10 cm, 15 ug de ADN plasmídico e 30 Metafectene ul foram adicionados a 750 ul de Opti-MEM, misturadas e incubadas à temperatura ambiente durante 20 min. 5 pratos foram transfectadas com pcDNA3.1 MRFP / eGFP-tagged humanos (FL) Disc1 e 5 pratos com a sós eGFP-plasmídeo.
2. AggresomeA purificação a partir de células do doador Transfectadas
O protocolo aqui descrito é uma combinação de um método para purificar-Lewy Bodies a partir de tecido cerebral 13 e um protocolo para isolar grandes agregados e aggresomes 14. Uma vez que os métodos já existentes baseiam-se no uso de detergentes, o isolamento de detergente livre de proteínas para a aplicação em ensaios de células-invasividade é crítica.
- 48 h após a transfecção, monitorizar a expressão de eGFP e mRFP/eGFP-DISC1 e confirme a formação de aggresomes sob um microscópio de fluorescência (Figura 1).
- Lavar as células com PBS, pH 7,4, com 400 scrape ul de PBS cada, adicionar cocktail inibidor 1X Protease (Roche, Indianapolis, IN) e romper as células utilizando um homogeneizador Precellys24 (Bertin tecnologias, França). Resumidamente, adicionar 1 ml de suspensão de células para um tubo de lise 2 ml e adicionar 10 contas de cerâmica. Lisar as células com 3 x 60 pulsos seg. A força mecânica do processo podeaumentar a temperatura no interior da amostra acima de 37 ° C de modo deve ser tomado cuidado para refrigerar a amostra em gelo, após o procedimento de lise.
- Arrefecer as células sobre gelo e adicionam-se 10 mM de MgCl 2, 40 U / ml de ADNase A e incubar durante 60 min a 37 ° C
- Preparam-se soluções de 80%, 50%, sacarose a 20% (w / v) em PBS pH 7,4 (10 ml cada).
- Preparar o gradiente de sacarose em 15 ml de tubo falcon, começando com 2 ml de sacarose a 80%, seguido de 50% e 20%. Despeje o gradiente devagar e ter cuidado para não perturbar as camadas já derramadas. Camada do ligado digerido no topo do gradiente e centrifugar durante 15 minutos a 1000 xg, a 4 ° C.
- Recolher cuidadosamente a interfase entre a camada de sacarose a 50-80% com uma pipeta e misture com 5 volumes de PBS, pH 7,4. Centrifugar durante 15 minutos a 1000 xg, a 4 ° C. Repetir a lavagem duas vezes. Neste interfase, aggresomes são fluorescentes e podem ser visualizadas ao microscópio sob luz UV.
- Descartar o sobrenadante eressuspender o sedimento em 250-500 ul de PBS pH 7,4. Este pellet contém o aggresomes purificado (Figura 2).
3. Tratamento de destinatário SH-Sy5y Células com mRFP/eGFP-DISC1 Aggresomes
- Semente de 5 x 10 4 receptoras SH-Sy5y células de neuroblastoma humano constitutivamente expressando GFP-DISC1 (598-854), em lamelas de vidro estéreis em cada poço de uma placa de 24 poços. SH-Sy5y células são cultivadas em meio suplementado com DMEM/F-12 de penicilina / estreptomicina e não-aminoácidos essenciais (NEAA) e FBS a 10%.
- 24 horas mais tarde, adicionam-se 10 ul a cada poço e incubar durante 48-72 horas.
- Lavar as células 3 x com PBS pH 7,4 e extinguir a fluorescência extracelular com 0,04% de azul de tripano durante 5 min.
- Fixar as células com PFA a 4% em PBS, pH 7,4, durante 10 min em gelo, lava-se uma vez com H2O estéril e montar as lamelas sobre lâminas de vidro com prolongar ouro com DAPI meio de montagem (Invitrogen, EUA).
- Confirme a captação /invasão de exogenamente aggresomes aplicadas pela co-localização com proteínas recrutados expressas por células receptoras no Z-stack imagens.
No entanto, a absorção / invasão de proteína exógena pode não ser detectada essencialmente em paralelo com o recrutamento de proteínas da célula hospedeira. No nosso exemplo MRFP-tagged DISC1 aggresomes recruta solúvel GFP-tagged DISC1 (598-854) da proteína expressa pela célula hospedeira (ver Figura 3). Fotos foram tiradas em um LSM Zeiss 510 a Zeiss confocal ou Axiovision Microscópio Apotome2.
4. Geração de DISC1 recombinante (598-785)
Numa publicação anterior, foi analisada a capacidade de vários fragmentos de proteína Disc1 a auto-interagir com base na presença de auto-associação de domínios. Entre todos os fragmentos de proteína testada humano DISC1 (598-785) mostrada a propensão mais forte multimerização 4 (Figura 4). Portanto, DISC1 humana (598-785) foi clonado em pET15b (nVagen, Madison, Wisconsin), contendo um grupo N-terminal 6 histidina-tag, expressa em E. coli BL21-(lDE3) Rosetta (Novagen, EUA), e purificada em condições desnaturantes em ureia 8 mol / l, como descrito 4. Em resumo, o protocolo é descrito a seguir.
- BL21-(ide3) Rosetta E. coli foram cultivadas em 2 x 500 ml, contendo 5 mM de 2YT-arginina-HCl, 5 mM de MgSO4, 100 mg / ml carbencillin, 35 ug / ml de cloranfenicol até uma OD 600: 0,6-0,8 e DISC1 (598-785) a expressão foi induzida com IPTG 1 mM.
- DISC1 (598-785) foi expresso durante 4 hr a 37 ° C, a expressão foi terminada pela colheita das bactérias por centrifugação.
- O sedimento bacteriano foi ressuspenso em 50 ml de tampão TE (50 mM de TRIS-HCl pH 8,0, EDTA 5 mM) mais 2 mM de PMSF, 1% de TX-100, 250 ug / ml de lisozima, 20 mM de MgCl2 e 400 ml U/50 DNase I. A fim de garantir uma lise completa, a mistura reaccional foi incubada durante 30 min à temperatura ambiente com agitação suave.
- Adicionar 10 mM β-mercaptoethanol (ME) e 500 mM de NaCl, e incubar durante mais 30 minutos.
- Girar corpos de inclusão bacterianos em 20,000 g durante 30 min a 4 ° C.
- Ressuspender o granulado em 50 ml de tampão de extracção contendo 50 mM de Tris pH 8,0, 5 mM de imidazole, 500 mM NaCl, ureia 8 M e 10 mM β-ME e remover detritos por centrifugação a 20,000 g durante 30 min a 4 ° C.
- Lava-se a Ni-NTA agarose matriz com tampão de extracção. Incubar o sedimento, o extracto de proteína precleared com matriz de Ni-NTA durante 2 h à RT.
- Lava-se a matriz de Ni-NTA, com tampão de extracção contendo 12 mM de imidazole.
- Eluir a proteína lentamente com 15 ml de tampão de eluição contendo 50 mM de Tris, 500 mM NaCl, 300 mM de imidazole, 8 M de ureia, 1 mM PMSF, 5 mM de EDTA e 10 mM β-ME.
- Dialisar a proteína de passo a passo para PBS pH 7,4 contendo 10 mM de β-ME.
A partir de 1 L de cultura bacteriana de partida, é possível isolar-se a 50 mg de DISC1 recombinante (598-785) protein.
α-sinucleína redobragem
Para experiências com α-sinucleína, 500 ug da proteína recombinante (Sigma-Aldrich, EUA) foi dissolvido em PBS a uma concentração de 1 mg / ml. Para obter oligómeros, a redobragem foi realizada durante a noite a 37 ° C, tal como descrito numa publicação anterior 10.
5. Rotulagem de DISC1 recombinante (598-785) com DyLight594
- Antes do processo de marcação posterior, DISC1 (598-785) proteína tem a ser libertado de β-ME. Portanto, a proteína é dialisada três vezes com PBS pH 7,4 a uma diluição de 1:2000.
- Etiqueta de 1 mg DISC1 (598-785) com maleimida DyLight 594 (Thermo Scientific, EUA), de acordo com as instruções do fabricante. Em suma, dissolver 1 mg / ml de proteína em PBS pH 7,4 e adicionam-se 5 mM TCEP para recuperar grupos tiol livres. Adicionar 20 ul de corante dissolvido DMF à mistura reaccional e incuba-se durante 2 h à RT.
- Dialisar a proteína de 3 x de PBS pH7,4 a uma razão de 1:2000, durante 2 horas cada.
Para aumentar ainda mais a pureza da proteína marcada a sua 6-tag de afinidade baseada purificação sobre uma coluna de Ni-NTA é executada.
- Lavar 1 ml de Ni-NTA de matriz (Qiagen, Alemanha) com 10 ml de PBS pH 7,4.
- Aplicar a proteína marcada, dialisado para a coluna e deixá-lo funcionar lentamente ao longo da coluna.
- Lava-se a proteína com 3 x 20 ml de PBS pH 7,4
- Eluir a proteína com PBS pH 7,4, 500 mM de imidazole, gota a gota enquanto se monitorizava a banda colorida na coluna de Ni-NTA para reduzir o volume de eluato.
- Dialisar o eluato a 3 x 10 mM NaPi pH 7,4 a uma diluição de 1:2000, durante 2 horas cada.
- Use uma seringa estéril 0,45 uM de filtro para filtrar o eluato, alíquota de 5 x 100 uL de amostras de encaixe e congelar em azoto líquido. A quantidade total de proteína deve ser 0,5-1 mg / ml, em cada alíquota de 100 ul.
Concentr opcionalção passo
- Para injecções de rato stereotactical, a proteína foi concentrada 10 vezes num speed-vac (Concentrador de Eppendorf 5301). A condição de tampão final foi de 100 mM de NaPi.
α-sinucleína Labeling
A rotulagem e purificação (coluna de Ni-NTA), do recombinante α-sinucleína foi realizada em paralelo com DISC1 (598-785). O total de material de partida foi 500 ug em vez de 1 mg por DISC1 (598-785).
6. Tratamento de destinatário SH-Sy5y Células com rotulada DISC1 recombinante (598-785) Proteína
- Semente 5x10 4 receptor SH-Sy5y células de neuroblastoma humano constitutivamente expressando GFP-DISC1 (598-854), em lamelas de vidro estéreis em cada poço de uma placa de 24 poços.
- Adicionar proteína marcada para o meio de cultura celular numa concentração de 5-10 ug / ml e incubar durante 48-72 horas.
- Lavar as células 3 x com PBS pH 7,4 e extinguir extracçãofluorescência ellular com 0,04% de azul de tripano durante 5 min.
- Fixar as células com PFA a 4% em PBS, pH 7,4, durante 10 min em gelo, lava-se uma vez com H2O estéril e montar as lamelas sobre lâminas de vidro com prolongar ouro com DAPI meio de montagem (Invitrogen, EUA).
- Confirme a captação / invasão de exógena aplicada proteína recombinante por co-localização com proteínas recrutados expressas por células receptoras no Z-stack imagens geradas por laser microscopia confocal. No entanto, o recrutamento de proteína endógena pode não ser detectada, essencialmente em paralelo com a invasão de proteína da célula hospedeira, Z-stack imagens pode ainda confirmar a natureza invasiva da proteína.
No nosso exemplo, rec. DISC1 (598-785) * pelo menos em parte solúvel recrutas GFP-tagged DISC1 (598-854) da proteína expressa pela célula hospedeira (ver Figura 5A). Para recombinante invasão α-sinucleína, mas não o recrutamento é mostrado (Figura 5B). Fotos foram tiradasnum Zeiss LSM 510 confocal ou um microscópio Zeiss Axiovision Apotome2.
A injecção do concentrado (ca. 4 ul de 2,5 ug / uL), rotulada DISC1 (598-785) * para os resultados CPFm na difusão da proteína em volta do local de injecção, que pode ser detectada mesmo após a perfusão dos animais com 4% PFA em PBS, pH 7,4, com uma filterset rodamina. No nosso exemplo DISC1 (598-785) é ocupada por um número diferente de neurónios e pode ser monitorizado com Z-stack de imagem (Figura 6).
Em geral, a injecção de outras proteínas, em seguida, os usados aqui não conduzem necessariamente a invasão celular. O evento de invasão é essencialmente dependente da natureza da proteína, não obstante uma purificação limpa é um pré-requisito para análise posterior.
7. Resultados representativos
Aggresomes recombinante consistindo de DISC1-eGFP FL purificada a partir de células invadidas NLF destinatário SH-Sy5y cells em baixa eficiência (cerca de 0,3 a 5%), como visto por co-localização com microscopia confocal (Figura 3). Como relatado anteriormente, DISC1 (598-785) expressa e purificada a partir de E. coli formadas multímeros 4 foram igualmente célula-invasiva com uma eficiência de aproximadamente 20% 5 (Figura 5A), semelhante ao de α-sinucleína, que foi utilizado em paralelo, como controlo positivo (Figura 5B). Rotulado DISC1 recombinante (598-785) expressa e purificada a partir de E. coli foi também célula-invasivo para neurónios in vivo, quando a proteína multimérica foi estereotaxicamente injectados no córtex pré-frontal de um rato (Figura 6; Pum, Bader, Huston, Korth, não publicado).

Figura 1. Células de neuroblastoma que expressam transitoriamente NLF FP-DISC1 (vermelho). Red aggresomes fluorescentes pode ser deteCTED dentro das células.

Figura 2. Purificada MRFP-tagged Disc1 aggresomes após a purificação em gradiente de sacarose.

Figura 3. Imagem fluorescente de aggresomes invadidas. MRFP-tagged flDISC1 aggresomes foram purificados e incubados com as células de neuroblastoma SH-Sy5y overexpressing solúvel GFP-tagged DISC1 (598-854). Uma absorção de aggresomes rotulados é monitorado por Z-pilha de imagens em um microscópio Laser-Scan (Zeiss LSM 510).

Figura 4. SEC-perfil de rec. DISC1 (598-785), contendo o S704 e os C704 polimorfismos de nucleotídeo único (SNP). Ambas as variantes apresentam uma ruptura de oligomerização e ordenou a formação de alto peso molecular multIMers (seta vermelha). Esta imagem é modificada a partir da publicação do Leliveld et al., Bioquímica 2009.

Figura 5. Imagem Z-stack Fluorescente de invasivo DISC1 DyLight marcado recombinante (598-785). As células de neuroblastoma SH-Sy5y expressando GFP-DISC1 solúvel (598-854) foram incubadas com etiquetado, a proteína recombinante a uma concentração de 5 ug / ml. (A) agregados vermelha mostra a invasão de rec. DISC1 proteína (598-785) e pontos amarelos indicam um recrutamento de GFP-DISC1 solúvel (598-854) em agregados. (B) recombinante α-sinucleína (vermelho) invade as células sem recrutamento, com uma frequência de cerca de 20%. Clique aqui para ver maior figura .

Figura figura 6. Imunofluorescência dea injectado rotulado DISC1, recombinante (598-785) da proteína. Z-stack de imagem confirma a presença de rec. DISC1 proteína (598-785), em neurónios corticais de rato coradas com um anticorpo contra núcleos neuronal (NeuN, verde).