Surface cellulaire Biotinylation Assay

Cell Biology

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Summary

Une cellule peut réguler la quantité de protéines particulières sur la membrane de la cellule par endocytose, suivant quelles protéines de surface de cellules sont effectivement séquestrés dans le cytoplasme. Une fois dans une cellule, ces protéines de surface peuvent être détruits ou « recyclés » vers la membrane. L’analyse de surface biotinylation de cellules fournit aux chercheurs un moyen d’étudier ces phénomènes. La technique utilise un dérivé de la biotine de petites molécules, qui peut marquer des protéines de surface et ensuite être clivé chimiquement. Toutefois, si la protéine de surface est mégacaryocyte, la dérivée de la biotine est protégée du clivage. Ainsi, en analysant l’étiquette de biotine mégacaryocyte clivés, les chercheurs peuvent évaluer les quantités de protéines de surface intériorisées.

Dans cette vidéo, nous passons en revue les concepts qui sous-tendent l’analyse biotinylation, plonger dans la structure chimique de la dérivée de la biotine et le mécanisme de son décolleté. Il est suivi par un protocole généralisé de la technique et enfin, une description de comment les chercheurs utilisent actuellement il pour étudier la dynamique des protéines de surface de cellules différentes.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Notions essentielles de biologie cellulaire. Surface cellulaire Biotinylation Assay. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Marquage des protéines de surface de cellules avec de la biotine présente un outil puissant pour étudier les voies de transport cellulaire impliqués dans la régulation des protéines membranaires. Une cellule tient étroitement réglementé des protéines à la surface, afin qu’il peut recevoir et répondre aux informations extracellulaires via plusieurs voies de signalisation. Endocytose, un processus d’engloutissement, est suggérée pour être impliqués dans la régulation de ces protéines de surface de cellules en provoquant leur internalisation. Par conséquent, l’étiquetage ces protéines avant qu’ils soient mégacaryocyte avec des agents comme la biotine aide les scientifiques à quantifier leur internalisation et d’étudier leur rôle dans les voies cellulaires.

Dans cette vidéo, nous discuterons les principes et la méthodologie des tests de surface cellulaire biotinylation et explorer d’une certaine manière dans laquelle les scientifiques adaptent cette méthode aujourd'hui.

Revoyons tout d’abord les principes qui sous-tendent l’analyse de surface cellulaire biotinylation.

Comme mentionné précédemment, les cellules utilisent voies endocytose pour réguler la densité spatio-temporelle et la distribution de protéines de surface. Intériorisé les protéines sont transportées par voies cellulaires spécifiques, après quoi ils peuvent être shuntés pour le lysosome pour dégradation, ou recyclés remontent vers la surface de la cellule d’activité continue. Surface cellulaire biotinylation est conçue pour mesurer ces processus.

La balise utilisée dans ce test, biotine, également connu sous le nom de vitamine H — est une petite molécule soluble dans l’eau. Un dérivé couramment utilisé de biotine pour des expériences de marquage de la surface est la sulfo-NHS-SS-biotine, qui se compose du groupe sulfo, groupe ester N-hydroxy succinimide, le pont disulfure et bien sûr de biotine. Nous allons simplifier cette énorme structure en remplaçant la biotine avec la lettre « b ».

Le groupe sulfo dans cette structure confère une charge forte qui rend cette forme de membrane de biotine imperméants. Marquage des protéines de surface de cellule s’effectue en ajoutant des sulfo-NHS-SS-biotine aux cellules maintenues à une température qui est restrictive d’endocytose. Le groupe NHS réagit avec les amines primaires sur les protéines de surface, formant des liaisons covalentes.

Ensuite, les cellules marquées sont déplacés à une température qui est permissive à l’endocytose, au cours de laquelle certaines des protéines marquées vont être internalisés. Enfin, les cellules sont ramena à la température restrictive pour arrêter l’endocytose. Afin de quantifier précisément les protéines intériorisées, un agent réducteur hydrophile, membrane-imperméants — comme le L-glutathion — est ajouté. Ceci réagissent avec les ponts disulfures sur biotine sulfo-NHS-SS unendocytosed et cleave groupes de biotine au large. À ce stade, autres protéines biotinylées sont ceux dont les étiquettes ont été protégés contre l’agent réducteur parce qu’ils étaient auparavant internalisées.

Les cellules sont ensuite lysées et protéines biotinylées mégacaryocyte sont isolés pour être quantifié. Isolement est généralement réalisée en ajoutant des lysats cellulaires à perles synthétiques recouvertes de streptavidine. Streptavidine ayant une affinité extrêmement élevée pour la biotine, les protéines biotinylées se fixent aux talons enrobés. Une série de mesures pour éliminer les protéines contaminantes et enfin une étape d’élution, de lavage est effectuée pour libérer des protéines liées. Les protéines cibles peuvent ensuite être analysés par techniques comme le Western Blot.

Depuis maintenant, vous savez les concepts qui sous-tendent le dosage biotinylation, regardons un protocole généralisé montrant la façon d’effectuer cette procédure pour mesurer l’endocytose des protéines de surface.

Commencez par des cellules cultivées refroidis à 4° C. Placez-les sur la glace pour maintenir la température qui est restrictive d’endocytose. Ensuite, la membrane imperméable sulfo-NHS-SS-biotine réactif est ajouté, et les cellules sont incubées dans l’obscurité pendant environ 30 minutes. Cela laisse suffisamment de temps pour les étiquettes de la biotine fixer par liaison covalente à des protéines de surface. Les cellules sont ensuite retirés de glace et incubés à 37° C pendant environ 30 minutes. À cette température, les protéines de surface biotinylés sont mégacaryocyte. Après l’incubation, les cellules sont refroidis à 4° C, et un agent réducteur hydrophile comme L-glutathion est ajouté. Il réagit avec liaisons disulfide et libère les groupes de biotine de marqué, unendocytosed protéines.

Ensuite, les cellules sont lysées par centrifugation, donc rompre les membranes cellulaires et en exposant les protéines biotinylées. Suite à cela, lysats sont ajoutés à la Streptavidine perles et protéines biotinylées sont autorisés à lier. Perles sont lavés avec froid tamponnée au phosphate salin et éluée avec un tampon contenant des détergents et agents réducteurs. Ces réactifs dénaturent les protéines liées hors perles et permettent leur récupération dans l’éluat. Protéines dans l’éluat sont séparées sur la base de leur masse moléculaire par électrophorèse sur gel. Enfin, Western Blot et sondant de la tache avec des protéines spécifiques anticorps permettre la visualisation de la protéine cible. Pourcentage mégacaryocyte protéine peut être quantifié à partir des masses volumiques la bande qui en résulte.

Maintenant que vous comprenez la méthodologie de cellule biotinylation, regardons comment il est utilisé dans des expériences spécifiques.

L’application la plus courante de ce protocole biotinylation est de mesurer le taux d’endocytose des protéines de surface de cellules spécifiques. Ici, les scientifiques ont été intéressés par l’évaluation de l’internalisation du transporteur de la dopamine ou DAT. En suivant le protocole standard, les scientifiques ont pu mesurer le pourcentage du mégacaryocyte DATs. Il s’agit d’une voie représentant immunoblot montrant T, correspondant au montant « total » des protéines avant l’internalisation, lane S est pour les échantillons « stripped » où les cellules sont jamais autorisés à procéder par endocytose mais traités avec l’agent réducteur et lane je représente les résultats des protéines « intériorisées ».

En plus de tout mesurer endocytose des protéines de surface, scientifiques examinent aussi les effets des médicaments sur ce processus. Dans cette étude, les chercheurs ont évalué la masse surfacique des fichiers DAT dans la réponse au traitement avec un activateur de la protéine kinase C (PKC), dont l’action a été suggérée pour induire l’internalisation de la DAT. Les scientifiques l’ont confirmé en adaptant le protocole biotinylation in vitro pour utilisation dans un test ex vivo sur des tissus cérébraux de souris. Les données ont révélé une perte de quelque 30 % de DAT de la membrane cellulaire, en réponse à l’activation de la PKC.

Enfin, en ajustant le dosage biotinylation, les scientifiques peuvent également mesurer recyclage des protéines membranaires. Ici, les chercheurs enquêtaient sur la protéine de surface canal, CFTR, chargé des ions chlorure. Pour évaluer le recyclage, chercheurs effectué un protocole standard biotinylation dans un groupe de cellules et modifié le protocole pour le deuxième groupe de cellules en ajoutant des étapes après clivage biotine hors les protéines de surface unendocytosed. Ces étapes supplémentaires inclus l’élévation de la température à 37° C pour permettre le recyclage de certains de l’intériorisation, biotine tag protéines réceptrices. En calculant la différence entre les protéines intériorisées avant et après le recyclage a lieu, ces scientifiques ont été en mesure de quantifier le pourcentage CFTR recyclé vers la membrane.

Vous avez regardé juste introduction de JoVE à la surface cellulaire biotinylation dosage. Cette vidéo décrit les étapes de la procédure de ce test et a expliqué la réaction se produisant à chaque étape. Enfin, nous avons exploré quelques expériences exemple démontrant l’applicabilité de cette méthode. Comme toujours, Merci pour regarder !

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