Здесь представлен протокол метаболической маркировки дрожжей 14С-уксусной кислотой, которая сочетается с тонкослойной хроматографией для разделения нейтральных липидов.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Здесь представлен протокол метаболической маркировки дрожжей 14С-уксусной кислотой, которая сочетается с тонкослойной хроматографией для разделения нейтральных липидов.
Нейтральные липиды (DL) представляют собой класс гидрофобных, незарядующих биомолекул, которые играют ключевую роль в энергетическом и липидном гомеостазе. DL синтезируются de novo из ацетил-КоА и в основном присутствуют у эукариот в виде триглицеридов (ТГ) и стерол-эфиров (ЭС). Ферменты, ответственные за синтез DL, высоко сохраняются от Saccharomyces cerevisiae (дрожжей) до человека, что делает дрожжи полезным модельным организмом для препарирования функции и регуляции ферментов метаболизма NL. Хотя многое известно о том, как ацетил-КоА превращается в разнообразный набор видов NL, механизмы регулирования ферментов метаболизма NL и как неправильная регуляция может способствовать клеточным патологиям, все еще обнаруживаются. Многочисленные методы выделения и характеристики видов NL были разработаны и использованы в течение десятилетий исследований; однако количественный и простой протокол для всеобъемлющей характеристики основных видов НЛ не обсуждался. Здесь представлен простой и адаптируемый метод количественной оценки de novo синтеза основных видов NL в дрожжах. Мы применяем метаболическую маркировку 14С-уксусной кислоты в сочетании с тонкослойной хроматографией для разделения и количественной оценки разнообразного диапазона физиологически важных DL. Кроме того, этот метод может быть легко применен для изучения скорости реакции in vivo ферментов NL или деградации видов NL с течением времени.
Ацетил-КоА является фундаментальным строительным блоком различных биомолекул, включая нейтральные липиды (DL), которые служат универсальной биомолекулярной валютой для построения мембран, генерации АТФ и регулирования клеточной сигнализации1,2. Доступность НГ для шунтации в любой из этих соответствующих путей частично регулируется их хранением. Липидные капли (ЛД), цитоплазматические органеллы, состоящие из гидрофобных ядер триглицеридов (ТГ) и эфиров стеролов (ЭС), являются основными хранилищами большинства клеточных НГ. Таким образом, ЛД изолируют и регулируют DL, которые могут быть деградированы и впоследствии использованы для биохимических и метаболических процессов3,4. Известно, что неправильная регуляция NL и LD-ассоциированных белков коррелирует с возникновением патологий, включая липодистрофию и метаболические синдромы5,6. Из-за этого текущие исследования LD интенсивно сосредоточены на том, как синтез NL регулируется пространственно, временно и через различные ткани многоклеточных организмов. Из-за вездесущих клеточных ролей для DL многие ферменты, ответственные за синтез и регуляцию DL, сохраняются во всех эукариотах7. Действительно, даже некоторые прокариоты хранят DL в ЛД8. Поэтому генетически податливые модельные организмы, такие как Saccharomyces cerevisiae (почковые дрожжи), были полезны для изучения синтеза и регуляции NL.
Отделение и количественная оценка DL от клеточных экстрактов могут быть выполнены множеством способов, включая газовую хроматографию-масс-спектрометрию (GC-MS), высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ) и сверхэффективную жидкостную хроматографию-масс-спектрометрию (UPLC-MS)9,10,11. Возможно, самым простым методом разделения DL является тонкослойная хроматография (TLC), которая позволяет проводить последующую денситометрическую количественную оценку из стандартной кривой12,13. Хотя TLC обеспечивает только последовательное разделение DL, он остается мощным методом, поскольку он недорог и позволяет быстро отделить DL от нескольких образцов одновременно. Двумя наиболее значительными проблемами, стоящими перед изучением НЯ с помощью TLC, являются: 1) широкий диапазон клеточных обилий видов NL и их промежуточных продуктов и 2) диапазон гидрофильности/гидрофобности липидных промежуточных продуктов в путях синтеза NL. Следовательно, количественная оценка видов NL с помощью TLC обычно ограничивается наиболее распространенными видами; однако введение радиомарки 14С-уксусной кислоты может значительно улучшить обнаружение промежуточных продуктов с низкой плотностью в путях NL. Уксусная кислота быстро превращается в ацетил-КоА с помощью ацетил-КоА-синтетазы ACS214,что делает 14С-уксусную кислоту подходящим субстратом для радиомаркировки в дрожжах15. Кроме того, разделение как гидрофобных НЯ, так и гидрофильных промежуточных продуктов ЛЛ может быть достигнуто С помощью TLC путем использования нескольких систем растворителей16. Здесь представлен метод разделения НГ с использованием метаболической маркировки 14С-уксусной кислоты в дрожжах. Липиды, меченные в течение импульсного периода, впоследствии выделяются хорошо заядлым протоколом17полной выделения липидов с последующим разделением видов NL по TLC. Разработка пластин TLC с помощью как авторедиографии для визуализации меченых липидов, так и химического спрея для визуализации общего количества липидов позволяет использовать несколько методов количественной оценки. Отдельные липидные полосы также могут быть легко извлечены из пластины TLC с помощью лезвия бритвы, а сцинтилляционный подсчет может быть использован для количественной оценки количества радиомаркированного материала в полосе.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Рост и маркировка дрожжевых клеток 14С-уксусной кислотой
2. Выделение общих липидов из дрожжей
ПРИМЕЧАНИЕ: Следующий протокол выделения липидов основан на хорошо заявленный и часто используемый метод, который эффективно извлекает большинство нейтральных липидных видов17,18.
ВНИМАНИЕ: При использовании органического растворителя всегда носите соответствующие СИЗ и работайте внутри вытяжки, когда это возможно. Во время экстракции липидов избегайте использования пластмасс, несовместимых с органическими растворителями. Полипропиленовые трубки подходят для следующего протокола.
3. Разделение и количественная оценка радиоизотопных меченых НГ с помощью тонкослойной хроматографии
4. Визуализация и количественная оценка разделенных TLC липидов
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В этом протоколе мы продемонстрировали, что маркировка, обнаружение и количественная оценка видов NL могут быть выполнены путем метаболической маркировки 14С-уксусной кислоты. Основные виды NL могут быть разделены в системе растворителей 50:40:10:1 (v/v/v/v%) Гексан:Нефтяной эфир:Диэтиловый эфир:Уксусная кислота(Рисунок 1A,B). Люминофорная визуализация позволяет визуализировать меченые свободные жирные кислоты (FFA), триацилглицерин (TG), диацилглицерин (DG), холе...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Здесь представлен универсальный протокол радиомаркировки для количественного мониторинга синтеза видов NL в дрожжах. Этот протокол очень модульный, что позволяет закончить процедуру в течение 3-6 дней. Кроме того, существует множество литературы по использованию TLC для разделения липидных видов и метаболитов, что должно позволить пользователю обнаружить несколько липидных видов, представляющих интерес, с простым изменением систем растворителей TLC16,19. Этот про...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов при подготовке данной рукописи.
Авторы хотели бы поблагодарить членов лаборатории Хенне за помощь и концептуальные советы в завершении этого исследования. W.M.H. поддерживается фондами Фонда Уэлча (I-1873), NIH NIGMS (GM119768), Фонда медицинских исследований Ара Паресгиана и Программы стипендиатов Юго-Западного университета Юты. S.R была поддержана грантом программы T32 (5T32GM008297).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| [1-C14] Удельная активность натриевой соли уксусной кислоты: 45-60mCi | PerkinElmer | NEC084H001MC | |
| 18:1 1,2 диолеол-sn-глицерин | Avanti | 800811O | |
| 200 proof абсолютный этанол | Sigma | 459836 | |
| Кислота мытые стеклянные шарики 425-600 мкм | Sigma | G8772 | |
| Янтарные луковицы для пипеток Pastuer | Fisher | 03-448-24 | |
| Сульфат аммония >99% | Sigma | A4418 | |
| Beckman LS6500 сцинтилляционный счетчик | PerkinElmer | A481000 | |
| хлороформ (класс ВЭЖХ) | Fisher | C607SK | |
| Холестерин >99% | Sigma | C8667 | |
| Холестериллинолеат >98% | Sigma | C0289 | |
| Концентрированная серная кислота | Sigma | 339741 | |
| Corning 50мл конические пробирки, полипропилен с центристарным колпачком | Sigma | CLS430829 | |
| Декстроза, безводный сорт | Sigma | D9434 | |
| Диэтиловый эфир безводный сорт | Sigma | 296082 | |
| Сушильный шкаф | Fisher | 11-475-155 | |
| EcoLume сцинтилляционная жидкость | VWR | IC88247001 | |
| Eppendorf 5424R центрифуга | Fisher | 05-401-205 | |
| GE Накопительный люминофорный экран | Sigma | GE28-9564-75 | |
| GE Typhoon FLA9500 тепловизор | |||
| Ледяная уксусная кислота, ACS марки | Sigma | 695092 | |
| Стекло 6мл сцинтилляционные флаконы | Sigma | M1901 | |
| Стеклянные колпачки центрифужных пробирок | Fisher | 14-595-36A | |
| Стеклянные центрифужные пробирки | Fisher | 14-595-35A | |
| Стеклянная пипетка Пастера | Fisher | 13-678-20C | |
| Гексан, безводный сорт | Sigma | 296090 | |
| L-аденин >99% | Sigma | A8626 | |
| L-аланин >98% | Sigma | A7627 | |
| L-аргинин >99% | Sigma | A1270000 | |
| L-аспарагин >98% | Sigma | A0884 | |
| L-аспартат >98% | Sigma | A9256 | |
| L-цистеин >97% | Sigma | W326305 | |
| L-глутаминовая кислота моногидрат соли натрия >98% | Sigma | 49621 | |
| L-глутамин >99% | Sigma | G3126 | |
| L-глицин >99% | Sigma | G8898 | |
| L-гистидин >99% | Sigma | H8000 | |
| L-изолейцин >98% | Sigma | I2752 | |
| L-лейцин >98% | Sigma | L8000 | |
| L-лизин >98% | Sigma | L5501 | |
| L-метионин, ВЭЖХ класса | Sigma | M9625 | |
| L-фенилаланин, реагент класса | Sigma | P2126 | |
| L-пролин >99% | Sigma | P0380 | |
| L-серин >99% | Sigma | S4500 | |
| L-теронин, реагент класса | Sigma | T8625 | |
| L-триптофан >98% | Sigma | T0254 | |
| L-тирозин >98% | Sigma | T3754 | |
| L-урацил >99% | Sigma | U0750 | |
| L-валин >98% | Sigma | V0500 | |
| Метанол, ACS класс Fisher | A412 | ||
| Олеиновая кислота >99% | Sigma | O1008 | |
| -анизальдегид | Sigma | A88107 | |
| Петролейный эфир, ACS класс | Sigma | 184519 | |
| Фосфатидилхолин, дипальмитоил >99% | пипетки Sigma | P1652 | |
| Eppendorf | 2231000713 | ||
| хлорид калия, | Sigma | P3911 | |
| , сертифицированный ACS | Fisher | S318-100 | |
| сквален >98% | Sigma | S3626 | |
| янтарная кислота кристаллический/сертифицированный | Fisher | 110-15-6 | |
| TLC прокладка для насыщения | Sigma | Z265225 | |
| TLC Силикагель 60G стеклянная каналчатая пластина | Fisher | NC9825743 | Без флуоресцентных индикаторов |
| Прозрачная пластиковая пленка | Apollo | 829903 | |
| Tricine | Sigma | T0377 | |
| Триолеин >99% | Sigma | T7140 | |
| Вихревой смеситель | Fisher | 02-215-414 | |
| Ватман экспозиционный кассетный | Sigma | WHA29175523 | |
| Дрожжевая азотная основа без сульфата аммония и аминокислот | Sigma | Y1251 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.