Este protocolo descreve um procedimento para isolar pequenas vesículas extracelulares de macrófagos por ultracentrifugação diferencial e extrair o peptidoma para identificação por espectrometria de massas.
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Este protocolo descreve um procedimento para isolar pequenas vesículas extracelulares de macrófagos por ultracentrifugação diferencial e extrair o peptidoma para identificação por espectrometria de massas.
Pequenas vesículas extracelulares (EVs) são tipicamente secretadas pela exocitose de corpos multivesiculares (MVBs). Estas nanovesículas com um diâmetro de <200 nm estão presentes em vários fluidos corporais. Esses sEVs regulam vários processos biológicos, como transcrição e tradução de genes, proliferação e sobrevivência celular, imunidade e inflamação por meio de suas cargas, como proteínas, DNA, RNA e metabólitos. Atualmente, várias técnicas têm sido desenvolvidas para o isolamento de sEVs. Dentre eles, o método baseado em ultracentrifugação é considerado o padrão-ouro e é amplamente utilizado para o isolamento de sEVs. Os peptídeos são naturalmente biomacromoléculas com menos de 50 aminoácidos de comprimento. Esses peptídeos participam de uma variedade de processos biológicos com atividade biológica, como hormônios, neurotransmissores e fatores de crescimento celular. O peptidoma destina-se a analisar sistematicamente peptídeos endógenos em amostras biológicas específicas por cromatografia líquida-espectrometria de massas em tandem (LC-MS/MS). Aqui, introduzimos um protocolo para isolar sEVs por ultracentrifugação diferencial e extraímos peptidoma para identificação por LC-MS/MS. Este método identificou centenas de peptídeos derivados de sEVs de macrófagos derivados da medula óssea.
Pequenas vesículas extracelulares (EVs) com diâmetro inferior a 200 nm estão presentes em quase todos os tipos de fluidos corporais e são secretadas por todos os tipos de células, incluindo urina, suor, lágrimas, líquido cefalorraquidiano e líquido amniótico1. Inicialmente, os sEVs foram considerados como recipientes para disposição de resíduos celulares, o que levou a pesquisas mínimas na década subsequente2. Recentemente, evidências crescentes indicam que os sEVs contêm proteínas específicas, lipídios, ácidos nucléicos e outros metabólitos. Essas moléculas são transportadas para as células-alvo3, contribuindo para a comunicação intercelular, por meio da qual participam de vários processos biológicos, como reparo tecidual, angiogênese, imunidade4 einflamação5,6, desenvolvimento tumoral e metástase7,8,9, etc.
Para facilitar o estudo de sEVs, é imperativo isolar sEVs de amostras complexas. Diferentes métodos de isolamento de sEVs foram desenvolvidos com base nas propriedades físicas e químicas de sEVs, tais como sua densidade, tamanho de partícula e proteínas marcadores de superfície. Essas técnicas incluem métodos baseados em ultracentrifugação, métodos baseados em tamanho de partículas, métodos baseados em captura de imunoafinidade, métodos baseados em precipitação de sEVs e métodos baseados em microfluídica10,11,12. Dentre essas técnicas, o método baseado em ultracentrifugação é amplamente reconhecido como o padrão-ouro para o isolamento de EVs e é a técnica mais comumente utilizada13.
Uma quantidade crescente de evidências sugere a presença de uma infinidade de peptídeos biologicamente ativos não descobertos nos peptidomas de vários organismos. Esses peptídeos contribuem significativamente para inúmeros processos fisiológicos, regulando o crescimento, o desenvolvimento, a resposta ao estresse 14,15 e a transdução de sinal16. O objetivo do peptidoma dos sEVs é descobrir os peptídeos transportados por esses sEVs e fornecer pistas sobre suas funções biológicas. Aqui, apresentamos um protocolo de isolamento de sEVs através de ultracentrifugação diferencial, seguido de extração de peptídeos desses sEVs para análise posterior de seu peptidoma.
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1. Isolamento de pequenas vesículas extracelulares
NOTA: Efectuar toda a centrifugação nos passos 1.1-1.11 a 4 °C.
2. Observação da morfologia de sEVs por microscopia eletrônica de transmissão
3. Medidas de distribuição granulométrica e concentração de sEVs por análise de rastreamento de nanopartículas
4. Detecção de marcadores proteicos de sEVs por western blot
NOTA: De acordo com as diretrizes Minimal information for studies of extracellular vesicles (MISEV) 201817,18, 5 categorias de proteínas são recomendadas para a caracterização de sEVs. Avaliar pelo menos um marcador proteico de cada categoria 1 a 4 para a preparação de sEVs.
5. Extração de peptídeos de sEVs
6. Secagem dos peptídeos dessalgados
7. Análise por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas (LC-MS/MS)
NOTA: Analisar a amostra dos peptídeos por cromatografia líquida-espectrometria de massas em tandem (LC-MS/MS), especificamente o espectrômetro de massa Orbitrap Q Exactive HF-X conectado a um sistema LC de nano-alto desempenho EASY-nLC 1000 (consulte Tabela de Materiais).
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Para os sEVs isolados por ultracentrifugação diferencial (Figura 1), avaliamos sua morfologia, distribuição granulométrica e marcadores proteicos de acordo com a Sociedade Internacional de Vesículas Extracelulares (ISEV)17.
Primeiramente, a morfologia das EVs foi observada por MET, mostrando uma estrutura típica em forma de taça (Figura 2A). NTA mostrou que os sEVs isolados estavam concentrados principalmente e...
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Ao investigar a função de sEVs, é imperativo obter sEVs de alta pureza a partir de amostras biológicas complexas para evitar quaisquer contaminações potenciais. Uma variedade de métodos para o isolamento de sEVs tem sido desenvolvida13, e entre esses métodos, métodos baseados em ultracentrifugação diferencial têm mostrado pureza relativamente alta de sEVs. Neste estudo, 200 mL de sobrenadante celular foram coletados por 6 h, e cerca de 200-300 μg de sEVs foram obtidos por ultracentrifugação difere...
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Os autores declaram não ter interesses financeiros concorrentes.
Este estudo foi financiado por bolsas da Fundação de Ciências Naturais da China (3157270). Agradecemos ao Dr. Feng Shao (Instituto Nacional de Ciências Biológicas, China) por fornecer o iBMDM.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Kit de ensaio de proteína BCA | Beyotime Technology | P0012 | |
| CD9 | Beyotime Technology | AF1192 | |
| Tubo de filtro centrífugo | Millipore | UFC5010BK | |
| Frascos de centrífuga polipropileno | Beckman Coulter | 357003 | Centrífuga de alta velocidade |
| Substrato quimioluminescente | Thermo Fisher Scientific | 34580 | |
| Ditiotreitol | Solarbio | D8220 | 100 g |
| de meio de cultura DMEM | Cell World | N? A | |
| Tecnologia de Sinalização Celular | GRP94 | 20292 | |
| Centrífuga de alta velocidade | Beckman Coulter | Avanti JXN-26 | Rotor de centrífuga (JA-25.50) |
| Macrófagos derivados da medula óssea imortalizados (iBMDM) | Instituto Nacional de Ciências Biológicas, China | Fornecido pelo Dr. Feng Shao (Instituto Nacional de Ciências Biológicas, China) | |
| Iodoacetamida | Tubo | l1149 | 5 g |
| Beckman Coulter | 357448 | 1.5 mL, Ultracentrífuga de mesa | |
| sistema LC de alto desempenho | Thermo Fisher Scientific | EASY-nLC 1000 | |
| Análise de rastreamento de nanopartículas | Malvern Panalytical | NanoSight LM10 | NanoSight NTA3.4 |
| Orbitrap Q Espectrômetro de massa Exactive HF-X | Thermo Fisher Scientific | N/A | |
| Solução salina tamponada com fosfato | Solarbio | P1020 | |
| Tubos de centrífuga de polialômeros | Beckman Coulter | 326823 | Ultracentrífuga |
| Inibidor de protease | Bimake | B14002 | |
| Concentrador de vácuo | SpeedVac Eppendorf | Concentrator plus | |
| Ultracentrífuga de mesa | Beckman Coulter | Optima MAX-XP | Rotor de ultracentrífuga (TLA 55) |
| Microscópio eletrônico de transmissão | HITACHI | H-7650B | |
| TSG101 | Sigma | AF8258 | |
| Ultracentrífuga | Beckman Coulter | Optima XPN-100 | Rotor de ultracentrífuga (SW32 Ti) |
| Disruptor de célula ultrassônico | Scientz | SCIENTZ-IID | |
| Gerador de imagens Western Blot | Bio-Rad | ChemiDocXRs | Laboratório de imagens 4.0 (beta 7) |
| β-actina | Sigma | A3853 |
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