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A Figura 1 resume o fluxo de trabalho completa do quantitativo de perfis proteoma sináptica de regiões do cérebro do rato depois de saber discriminação auditiva. Ele começa com o treinamento de animais em uma caixa de transporte. No exemplo mostrado na Figura 2, os murganhos começaram a mostrar significativa discriminação de tom de FM na sessão de treino 4 th, indicando aprendizagem eficiente. Os animais são sacrificados em momentos seleccionados para dissecção área do cérebro. O enriquecimento requerido de sinapses pode ser conseguido por a preparação de sinaptossomas ou, alternativamente, através da preparação de uma fracção enriquecida em PSD, ambos descritos em pormenor na Figura 3. O método PSD-enriquecimento foi desenvolvido para baixas quantidades de tecido, por exemplo, 1 - 2 fatias de hipocampo de cérebro de rato 12, 18. Ela exige pequenos tubos, pilões PTFE de montagem para estes tubos, e uma unidade de perfuração de laboratório para alimentar o pilão.
Devido à composição de proteína particular de sinaptossomas, é altamente recomendável para realizar a preparação da amostra de duas maneiras diferentes mas complementares. Os andaimes de os PSDs são muitas vezes as proteínas de peso molecular muito elevado que ocorrem em alta estequiometria. Em resumo-solução é a melhor maneira de extrair de forma eficiente, mas pode levar a uma sobre-amostragem da mistura de péptidos gerada. A digest em gel realizada da mesma amostra em paralelo pode excluir essas proteínas de elevado peso molecular e favorecer a análise de proteínas com peso molecular médio e inferior. Para uma análise abrangente são recomendados os dois tipos de digestões proteolíticas.
Os diferentes quantidades de tecidos de as áreas do cérebro investigadas requerem um ajustamento do material aplicado para uma melhor comparação. Dentro das quatro áreas do cérebro investigaram o córtex auditivo é geralmente o fato limitanteou. O material de todas as outras áreas do cérebro deve ser cuidadosamente ajustada com a quantidade de córtex auditivo após a preparação de sinaptossomas ou fracções enriquecidas-PSD (ver 3.1.1.). pesos típicos de áreas cerebrais recentemente preparadas a partir de ratinhos são como se segue: córtex auditivo (AC): ~ 50 mg; hipocampo (HIP): ~ 90 mg; striatum (STR): ~ 120 mg e córtex frontal (FC): ~ 100 mg.
O método PSD-enriquecimento descrito na seção 2.3 permitiram a identificação de cerca de 1500 proteínas diferentes e cerca de 250 diferentes fosfo-péptidos por região do cérebro sobre o nível de um único animal (Tabela 1). Análise proteomic 24 h depois da primeira sessão de treino revelou que 7,3% das proteínas identificadas e 5,8% dos fosfo-péptidos mostraram aumentos significativos (p <0,05) alterações quantitativas da sua expressão sináptica em comparação com controlos sem tratamento prévio (tabela 1). Uma tendência evidente para regula para baixoção de andaimes sinápticas podem apontar para um rearranjo pronunciada da arquitetura sináptica durante as fases iniciais da aprendizagem FMTD. A vasta maioria das proteínas reguladas foram alteradas de uma maneira específica para uma região do cérebro, ao passo que apenas 22% foram encontrados para ser regulada em duas ou mais áreas do cérebro. Seis exemplos seleccionados são mostrados na Figura 4.
Meta-análise dos resultados complexos por IPA fornece evidência para a especial, a participação / manipulação das seguintes vias canônicas: "mediada por Clathrin Endocytosis sinalização", "axonal Orientação de sinalização", "Sinalização de Cálcio", "RhoA sinalização", "Sinalização Notch "," Reforma de epitelial junções aderentes "," O glutamato Receptor Signaling "," GABA Receptor Signaling "," receptor de dopamina sinalização "e" Synaptic potenciação de longa duração ".
(Figura 5). Nos processos biológicos córtex auditivo, incluindo o transporte de íons, tradução, transporte mRNA, transporte de proteínas e aprendizagem eram perceptíveis. A análise da fracção de proteína do hipocampo detecta significativamente enriquecidos processos relacionados com o transporte de iões, do ciclo celular, a tradução, a fosforilação e desenvolvimento do sistema nervoso. No estriado, sobre-representados foram encontrados processos biológicos, incluindo o transporte de mRNA, transporte mediado por vesícula, axonogenesis, proteólise, transporte de proteínas e endocitose.

Figura 1: Systematic Workflow da abordagem metodológica. Esta figura resume esquematicamente o fluxo de trabalho de alta resolução profiling quantitativa da composição de proteína sináptica área específica do cérebro. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Exemplo do desempenho de ratos no tom FM Discriminação de tarefas. Animais mostram uma taxa crescente de visitas (curva azul) e uma taxa decrescente de falsos alarmes (curva preta) no decurso das sessões de treinamento. discriminação significativa ocorre a partir da quarta sessão. As barras de erro são fornecidos como SEM. Por favor clique aqui para ver um larversão ger desta figura.

Figura 3: Preparação da Fracção de sinaptosoma e o PSD-enriquecida. A: preparação de sinaptossomas. B: Preparação fracção enriquecida em PSD. Ambas as figuras explicar o fluxo de trabalho detalhado de preparação de sinaptossomas ou frações alternativamente PSD-enriquecido a partir de tecidos cerebrais. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: Selecionado resultados quantitativos proteômica. As abundâncias sinápticas relativas de proteínas selecionadas são comparados entre tra ratosinada na tarefa FMTD (AV, n = 6) e ratinhos de controlo sem tratamento prévio (NV, n = 6) 24 h após a primeira sessão de treino. Os valores de abundância foram calculados como média das áreas dos picos dos três mais intensos péptidos de uma proteína. Proteínas com alterações significativas abundância (AV / NV; t-teste) são marcadas dentro dos lotes: * p <0,05, ** p <0,01, *** p <0,005. As barras de erro são fornecidos como SD. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5: Visualização de vias biológicas para córtex frontal por GeneCodis / Gephi. Somente os termos significativos do banco de dados Gene Ontology (GO) (http://geneontology.org) relacionadas com "Processo biológico" com um número de proteínas mínimo de três são mostradas aqui. Nós representam termos GO, o tamanho do nó, a largura de linha e o número de ligações de um determinado nó representam o número de proteínas, que partilham este termo GO com outros nós. Devido ao método de "Força Atlas" de Gephi, nós relacionados se aglomeram em conjunto. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| região do cérebro | CA | FC | QUADRIL | 000 "face =" Calibri "size =" 3 "> STR | Σ |
| proteínas identificadas | 1435 | 1758 | 1572 | 1507 | 6272 |
| proteínas reguladas (p <0,05) | 59 | 130 | 162 | 108 | face = "Calibri" size = "3"> 459 |
| ↑ AV / NV | 8 | 4 | 76 | 35 | 123 |
| ↓ AV / NV | 51 | 126 | 86 | 73 | 336 |
| phosphomoti identificados fs | 197 | 361 | 273 | 278 | 1109 |
| phosphomotifs regulamentados (p <0,05) | 8 | 22 | 21 | 14 | 65 |
| ↑ AV / NV | 4 | 00000 "face =" Calibri "size =" 3 "> 17 | 5 | 9 | 35 |
| ↓ AV / NV | 4 | 5 | 16 | 5 | 30 |
Tabela 1: Resumo de um resultado Proteomic. Esta tabela resume uma experiência representativa de proteómica ratos treinados (AV, n = 6) 24 h após a primeira sessão de treino em relação aos seus controlos naive (NV, n = 6). osoma de 459 proteínas reguladas inclui regulamentos que se sobrepõem. 283 regulamentos diferentes foram determinadas como específica do cérebro. Em detalhe, 57 proteínas são regulados em duas regiões cerebrais, 18 regulamentos proteínas foram detectadas em três regiões do cérebro e apenas 2 proteínas são regulados em todas as quatro áreas do cérebro investigadas.
| tolerâncias de erro |
| massa precursor (Fourier massa transformação espectrometria) | 10 ppm |
| massa fragmento de íons (ion trap linear) | 0.6 Da |
| Clivagens máximas perdidas por peptídeo | 3 |
| modificações fixos |
| no digerido-gel amostras | Carbamidomethylation de cisteína |
| para as amostras em solução digerido | MethylthiolatioN de cisteína |
| modificações variáveis | A oxidação de metionina |
| Deamidations de asparagina e / ou glutamina |
| Banco de dados | UniProt / Sprot |
| Taxonomia | rato |
| Ajustes estatísticos de identificação de aceitação |
| de novo médio de confiança local (ALC) | > 50% |
| Peptide-falsa taxa de detecção (FDR, com base na est. Chamariz-fusion) | <1% |
| A proteína de significância (-10logP, baseado em t-teste modificado) | > 20 |
| péptidos únicos / proteína | 1 ≥ |
| Configurações de quantificação: |
| Os péptidos utilizados para a quantificação se: |
| Peptide significância (-10logP) | > 30 |
| identificação péptido em | ≥ 50% das amostras |
| qualidade de sinal Péptido | > 1 |
| área média Peptide | > 1E5 |
| tolerância tempo de retenção Péptido | <5 min |
| Normalização | pela corrente de íons total (TIC) |
Tabela 2: Definições para a identificação de proteínas (passo 4.2.2).