Membros do género Burkholderia são patógenos de importância clínica. Nós descrevemos um método para extração de proteínas bacterianas, usando ruptura mecânica, e eletroforese em gel 2-D para a análise proteômica subseqüente.
Artigo de método
Membros do género Burkholderia são patógenos de importância clínica. Nós descrevemos um método para extração de proteínas bacterianas, usando ruptura mecânica, e eletroforese em gel 2-D para a análise proteômica subseqüente.
A investigação dos níveis de proteínas intracelulares de espécies de bactérias é de grande importância para a compreensão dos mecanismos patogênicos de doenças causadas por estes organismos. Aqui, descrevemos um processo para a extracção de proteínas a partir de espécies de Burkholderia baseado em lise mecânica com esferas de vidro na presença de ácido tetra-acético de etilenodiamina e de fluoreto de fenilmetilsulfonilo em tampão fosfato salino. Este método pode ser usado para diferentes espécies de Burkholderia, para diferentes condições de crescimento, e é provavelmente apropriada para a utilização em estudos de proteomas de outras bactérias. Após a extracção de proteínas, uma (2-D) técnica de eletroforese em gel de proteômica bidimensional é descrito para estudar mudanças globais nos proteomas desses organismos. Este método consiste na separação de proteínas de acordo com o seu ponto isoeléctrico, por focagem isoeléctrica na primeira dimensão, seguido de separação com base no peso molecularpor electroforese em gel de acrilamida na segunda dimensão. A visualização das proteínas separadas é realizada por coloração com prata.
A Burkholderia gênero compreende mais de 62 espécies, Gram-negativos isolados de uma ampla variedade de nichos, e é dividido em dois blocos principais 1,2. O primeiro grupo inclui humana, animal e organismos phytotrophic, ea maioria dos estudos têm-se centrado nas espécies patogênicas deste grupo devido à sua importância clínica. Os membros mais patogênicas são B. pseudomallei e B. mallei (que causa melioidosis e mormo respectivamente) 3,4 e patógenos oportunistas (17 espécies definidas do complexo Burkholderia cepacia, BCC) 5, que causam doença na fibrose cística (FC) e doença granulomatosa crônica (CGD) 1. O segundo grupo, com mais de 30 espécies não patogênicas, incluindo bactérias associadas a plantas ou com o meio ambiente, e são consideradas como potencialmente benéfica para o host 2.
Numerosos complicações surgem frinfecção bacteriana om com os membros patogénicos do género Burkholderia, tais como a transmissão do agente patogénico entre pacientes, a propagação da doença e tratamento de falha, devido à resistência intrínseca ou adquirida aos antibióticos tornando difícil de eliminar, na maioria dos casos 6-9. Por conseguinte, obter uma compreensão mais clara da base para o estabelecimento de infecção bacteriana é vital para o tratamento de doenças causadas por estes organismos. A fim de obter informações sobre o estabelecimento da infecção, são necessárias amplas investigações sobre os componentes bacterianos associados à patogênese. Os estudos sobre a análise proteômica de organismos Burkholderia usando abordagens proteômicas descrito proteínas que têm sido implicados na patogênese bacteriana, bem como mudanças em seu proteoma perfis 10-16.
Métodos de extração de proteínas utilizando sonicação e ciclos de congelamento e descongelamento em tampão de lise contendo alta concentration de ureia, tio-ureia em combinação com um detergente e anfólitos foi aplicado em Burkholderia estudos proteomic 10-13. Embora a ureia é bastante eficaz para a desnaturação da proteína, que pode estabelecer um equilíbrio em solução aquosa, com isocianato de amónio, que podem reagir com os grupos de aminoácidos, formando assim artefactos (reacção de carbamilação) 17. Portanto, recomenda-se a incluir anfólitos transportadores, que actuam como agentes de limpeza de cianato e evitar temperaturas superiores a 37 ° C 17. Além disso, para evitar qualquer interferência química de tampão de lise com a quantificação de proteínas, o mesmo tampão de lise pode ser usado para gerar a curva padrão, de modo que as amostras e os padrões têm a mesma base 10. Outras metodologias envolvem o uso de buffers alcalinas e detergentes com períodos de incubação de calor 17,18, no entanto estas condições podem induzir alterações no proteoma e alguns detergentes não são compatíveis com o proteomics aplicação a menos que medidas de remoção de detergente subsequentes são incluídos 17,18.
Após extracção e quantificação adequada, a expressão da proteína global de cada proteína individual pode ser estudada usando abordagens tais como a proteómica bidimensional (2-D) de electroforese em gel. Esta técnica foi descrita pela primeira vez por O'Farell 19 e consiste na separação de proteínas de acordo com o seu ponto isoeléctrico, por focagem isoeléctrica na primeira dimensão, e em seguida, de acordo com o seu peso molecular por electroforese em gel de acrilamida na segunda dimensão. Devido à sua resolução e sensibilidade, esta técnica é uma ferramenta poderosa para a análise e detecção de proteínas de fontes biológicas complexas 19,20. Esta técnica de separação está atualmente disponível em abordagens de proteína-centric com a grande vantagem de resolver isoformas da proteína causadas por modificações pós-transcricional ou processamento proteolítico. Alterações quantitativaspode ser detectada através da comparação da intensidade da mancha correspondente após a coloração do gel 20. No entanto, esta técnica não é adequada para a identificação de proteínas muito grandes, as proteínas de membrana, proteínas extremamente ácidas ou básicas e hidrofóbicos, e é uma técnica um tanto laboriosa e demorada 20. Novas abordagens peptídicos centrada (com base em gel não) que são mais robustas e objectivo tornar-se disponíveis e podem ser utilizados para a comparação quantitativa por diferenciais métodos de marcação de isótopos estáveis, tais como etiquetagem de cisteína por afinidade codificados por isótopos de marcação (ICAT) 21, e um grupo amino rotulagem por isótopo marcação de quantificação relativa e absoluta (iTRAQ) 22. A utilização de uma única técnica proteômica pode dar informações insuficientes, portanto é necessário o uso de duas abordagens proteômicas complementares para a maioria das alterações que avaliam totalmente em proteoma. Contudo, a electroforese em gel 2-D é amplamente utilizado e pode ser aplicado como rotina quantitativo expressão de várias proteínas em organismos diferentes.
Aqui nós descrevemos um extração de proteínas de células inteiras e 2-D procedimentos de eletroforese em gel de espécies de Burkholderia que foram adaptados e aperfeiçoados a partir das GE Healthcare 2-D Eletroforese princípios e métodos Handbook 80-6429-60AC 2004 ( www.amershambiosciences.com ). A extracção da proteína foi realizada utilizando um batedor de talão com contas de vidro na presença de PBS contendo EDTA 5 mM (ácido etilenodiaminotetracético) e 1 mM de PMSF (fluoreto de fenilmetilsulfonilo). Este procedimento permite a quantificação de proteínas com degradação mínima e pode ser alterada por abordagens proteômicas como relatado anteriormente 15,23,24. Electroforese em gel de 2-D foi realizada utilizando 24 centímetros de comprimento imobilizadas pH 4-7 gradiente e as proteínas foram separadas de acordo com o seu ponto isoeléctrico. Em seguida, as proteínas foram separadas segundo a sua Molecular peso por gel de SDS-poliacrilamida. Além disso, foi descrito um método de coloração com prata para visualização de proteínas no local, e um método de coloração de prata, que é compatível com a análise de espectrometria de massa. Juntos, estes procedimentos podem permitir a identificação de proteínas importantes de espécies de Burkholderia que poderiam estar envolvidos na patogénese.
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1. Crescimento Cultura (dias 1 +2)
2. Extração de proteínas (dia 3)
3. Preparação de Amostras (dia 4)
4. PrimeiroDimensão Isoelectric focagem (IEF) (Dia 4)
Todas as etapas desta seção estão usando o IEF Sistema Ettan IGPhor.
5. Segunda-dimensão SDS-poliacrilamida Eletroforese em Gel (dia 5)
Todas as etapas desta seção estão utilizando o aparelho de eletroforese Ettan DALTsix.
6. Prata coloração dos géis para Gel Visualization (dia 5-6)
7. Gel Prata Coloração para Análise Espectrometria de Massa
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Análise comparativa dos perfis de proteínas extraídas da mesma cultura bacteriana em duas ocasiões diferentes mostraram padrões semelhantes de bandas indicando extração de proteínas de sucesso. Proteínas de peso molecular extraídos variou 10-150 kDa. Figura 1 mostra representativa coloração com Coomassie azul do gel as extracções de proteínas de células inteiras a partir de multivorans Burkholderia (um membro da BCC) isolados clínicos crescidos em LB ou levedura / Manitol (YEM) e caldo colhido ...
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Um método para a preparação de proteínas tem sido descrito que pode extrair a maioria das proteínas de Burkholderia com boa reprodutibilidade. Isto é demonstrado pela obtenção do mesmo perfil de proteína a partir de duas preparações independentes realizadas em dias diferentes, utilizando a mesma cultura bacteriana cresceu em LB ou caldo YEM como mostrado na Figura 1. Extração foi eficiente para as bactérias cultivadas em meio líquido, no entanto, não testei este método para as bactérias cultiva...
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Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.
Este trabalho foi apoiado por uma bolsa de estudo da Universidade de British Columbia (a BV) e doações de Fibrose Cística Canadá e Institutos Canadenses de Pesquisa em Saúde (DPS) para. Agradecemos Jacqueline Chung para a preparação inicial dos protocolos.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Reagents | |||
| Fluoreto de fenilmetanossulfonil (PMSF) | Sigma | P7626 | Acetona tóxica e corrosiva |
| Fisher | A18-1 | Inflamável | |
| PBS Buffer | Bioscience | R028 | |
| Ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) | Fisher | BP118-500 | tóxico |
| Contas de vidro (0.1 mm) | Produtos BioSpec | 11079101 | |
| Nalgene Oak Ridge Tubos de centrífuga, policarbonato (50 ml) | VWR | 21009-342 | |
| Kit de extração de proteínas MicroBCA | Pierce | 23235 | |
| Tubos de microcentrífuga 2.0 ml cónicos Tubos com tampa de rosca e anel de vedação | Fisher | 02-681-375 | |
| Kit de limpeza 2-D | GE Healthcare | 80-6484-51 | |
| Ureia | Invitrogen | 15505-050 | Irritante |
| CHAPS | Amersham Biosciences | 17-1314-01 | |
| Ditiotreitol (DTT) | MPBiomedical, LCC | 856126 | Irritant |
| Immobiline DryStrips pH 4-7 24 cm | Amersham Biosciences | 176002-46 | |
| Duracryl | Proteomic Solutions | 80-0148 | Muito tóxico, cancerígeno |
| Persulfato de amônio | Fisher | BP179-100 | Inflamável, tóxico, corrosivo |
| N, N, N', N'-tetrametiletilenodiamina (TEMED) | Invitrogen | 15524-010 | |
| Dodecil sulfato de sódio inflamável (SDS) | Fisher | BP166-500 | Toxicidade aguda, inflamável |
| Agarose | Invitrogen | 15510-027 | |
| Etanol | Fisher | HC1100-1GL | Inflamável, tóxico |
| Ácido acético | Fisher | A491-212 | Inflamável, corrosivo |
| Glutaraldeído | Fisher | G151-1 | Muito tóxico, corrosivo, perigoso para o meio ambiente |
| Tetrationato de potássio | Sigma | P2926 | |
| Acetato de sódio | EM Science | 7510 | |
| Nitrato de prata | Sigma | 209139 | Corrosivo, perigoso para o meio ambiente |
| Formaldeído | Sigma | 252549 | Tóxico |
| Tiossulfato de sódio | Sigma | S7026 | |
| Tris Base | EMD | 9230 | |
| Glicina | MPBiomedical, LCC | 808831 | |
| Glicerol | MPBiomedical, LCC | 800688 | |
| Metanol | Fisher | A412-4 | Inflamável, tóxico, perigoso para a saúde |
| Carbonato de sódio anidro | EMD | SX0400-3 | |
| Óleo mineral | ACROS | 415080010 | |
| Equipment | |||
| Rotor de ultracentrífuga JA-20 | Beckman Coulter | 334831 | |
| Mini Beadbeater | Biospec Products | 3110BX | |
| Sistema de focagem isoelétrica Ettan IPGphor II e acessórios | GE Healthcare | 80-6505-03 | www.amershambiosciences.com |
| Ettan DALT Sistema de eletroforese vertical grande | GE Healthcare | 80-6485-27 | www.amershambiosciences.com |
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