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Biochemistry

가용성과 불용 성 Huntingtin의 해상도 대 한 분류

Published: February 27, 2018 doi: 10.3791/57082

Summary

메서드는 마우스 두뇌와 셀 문화에서 불용 해 성과 녹는 돌연변이 huntingtin 종의 분류에 대 한 설명 되어 있습니다. 설명 하는 메서드는 특성화 및 정량화 huntingtin 단백질 플럭스와 단백질 항상성 질병 병 인에 고 섭의 존재를 분석 에이즈의

Abstract

Misfolded 단백질의 축적 중심 Huntington의 질병 (HD)에 병 리 그리고 많은 다른 신경 퇴행 성 질환입니다. 특히, HD의 주요 병 적인 특징은 높은 분자량 복합물으로 돌연변이 체 HTT (mHTT) 단백질의 탈 선 축적 하 고 세포내 포함 시체 조각 및 다른 단백질으로 구성. 기존의 방법 측정 하 고 이해 하는 다양 한 형태의 mHTT 포함 된 집계의 기여 등 형광 현미경 검사 법, 서쪽 오 점 분석, 필터 트랩 분석 실험.

그러나, 이러한 방법의 대부분 특정, 구조 이며 따라서 mHTT 단백질 유량 집계 용 해도 및 해상도의 복잡 한 특성의 전체 상태를 확인 하지 않을 수 있습니다.

집계 mHTT 및 다양 한 수정된 양식 및 단지의 식별, 분리 및 세포 집계 및 파편의 가용 화는 필수입니다. 여기 우리 녹는 mHTT, 단위체, 올리고, 조각, 시각화를 격리 하는 방법을 설명 하 고 있는 불용 성 고 분자량 (HMW) 축적 mHTT 종. HMW mHTT 추적 질병 진행, 마우스 동작 표시기와 해당 하며 특정 치료 개입1군인이 변조 되었습니다. 이 방법은 마우스 뇌, 주변 조직 및 세포 배양 함께 사용할 수 있지만 다른 모델 시스템 또는 질병 상황에 적용할 수 있습니다.

Introduction

적절 한 접는 보장 하는 단백질 품질 관리 네트워크 장애 및 세포 단백질의 저하는 가능성이 Alzheimer의 질병 (광고), 파 킨 슨 병 (PD), 헌팅턴의 질병 (HD), 병 리 및 다른 "단백질 misfolding" 2,3장애. Proteostasis 네트워크 구성 요소와 병 리에 그들의 공헌에 대 한 자세한 이해는 그러므로 향상 된 치료 내정간섭을 개발 하는 중요 한. HD는 HD 유전자 huntingtin (HTT) 단백질4에서 polyglutamines (polyQ)의 확장 된 스트레칭 결과 내에서 CAG 반복의 비정상적인 확장에 의해 발생 합니다. HD pathogenesis의 일관 된 병 적인 기능이 이다는 결과 misfolding, 축적, 그리고 정상적인 세포 항상성 그리고 기능을 여러 가지 방법으로 방해를 표시 되었습니다 HTT 두뇌의 영역에서와 주변 조직에의 5 , 6. 동안 HTT 표현 편, 고가에 중간 가시 뉴런 선택적으로 취약 하 고 가장 명백 하 게 영향을 받는 주목할 만한 대뇌 피 질의 위축 또한 HD pathogenesis 연관.

HD 환자 및 동물 모델의 두뇌에 HTT의 집계의 형성 일반적으로 질병의 진행 및 지배적인 부정 이득의 mHTT7기능에 대 한 프록시 표식으로 봉사 했다. 비록 정확한 기계 장치는 단백질에 의해 misfolding와 집계 mHTT 유발 독성에 기여할 수 있습니다, 불분명 남아 있다 HD 환자와 다양 한 동물 모델의 뇌에서 이러한 흠도의 형성은 고정 하 고 피할 수 없는 기능입니다. 포함 표시 대부분의 N 맨끝을 포함 하는 누적된 HTT 조각 구성 확대 polyQ, 그 베이스를 나타내는 전장 HTT의 대안 접합8,처리9 할 수는 HD. N-터미널 HTT 파편의 병 인에 중요 한 역할 수 빠르게 집계, nucleate, 고 가속 또는 집계 프로세스10전파 HTT의 pathologic 형태를 구성 수 있습니다.

그러나, 이러한 포함의 존재 HTT 유발 독성 또는 세포 죽음11와 반드시 연결 되지 않습니다. HTT 불용 성 집계를 포함12성 oligomeric 종 및 β-시트 소 통해 녹는 단위체에서 집계 과정을 제안 하고있다. 이러한 다양 한 단백질 종 표준 생 화 확 적인 분석 실험을 통해 해결 낮은 세제 세포의 용 해 버퍼에서 그들의 안정성과 표준 생 화 확 적인 분석 실험을 사용 하 여 시각화에 어려움으로 인해 필드에 도전이 되었습니다. 따라서, 방법론 고려 사항 학위 및 누적 및 집계 mHTT의 패턴 감지에 중요 하다.

여기에 제시 된 프로토콜 제공 HTT, 특히 HD pathogenesis 및 질병 진행1,13 와 밀접 하 게 추적에 표시 되는 불용 성 HMW HTT 종 형성의 여러 중간체를 시각화 하는 방법 14. 해결 하 고 추적 mHTT의 여러 종 수 연구원은 질병 병 인을 연구 하 고 그들의 변조 및 질병 병 인에 미치는 영향을 통해 잠재적인 치료 내정간섭을 평가 생화학 도구를 제공 합니다.

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Protocol

동물 윤리 문-실험 실시 했다 관심과 건강의 국가 학회 및 기관 동물 관리 및 사용 위원회 (에 의해 승인 된 동물 연구 프로토콜의 사용의 실험실 동물에 대 한 가이드와 함께 따라 IACUC), 어바인가 주 대학에는 AAALAC 공인 기관. 모든 노력 동물 고통 최소화 되었다.

1입니다. 세포의 용 해 버퍼의 준비

  1. 세포의 용 해 버퍼 "수용 성" 준비 (10 mM Tris pH 7.4, 1% 트리톤 X 100, 150 mM NaCl, 10% 글리세롤)와 0.22 μ m 필터를 통해 살 균 필터.
    1. 작업 "수용 성" 세포의 용 해 버퍼, N-Ethylmaleimide (NEM)를 측정 하 고 철저 하 게 100mm phenylmethysulfonyl flouride (PMSF)에 100% 녹아 분해 EtOH.
      참고: 세포의 용 해 버퍼 억제제: (i) 20 m m N-ethylmaleimide (NEM); (ii) 0.2 밀리미터 PMSF; (iii) 1 m m 나트륨 orthovanadate (나34); (iv) 1 µ g/mL leupeptin; (v) 1 µ g/mL aprotinin; (vi) 20 m m 나트륨 불 화물 (NaF).
      주의: 프로토콜에 걸쳐 NEM 작업할 때 얼굴에 마스크를 착용 하십시오. 세포의 용 해 버퍼 작업 해야 할 활성 저 해제 되도록 신선한.
    2. 다음과 같은 순서로 protease 억제제와 수용 성 세포의 용 해 버퍼를 추가 억제제: 나트륨 불 화물 (NaF), 찬 세포의 용 해 버퍼, 나트륨 orthovanadate (나34), Aprotinin와 Leupeptin 볼륨까지.
  2. "불용 성" 세포의 용 해 버퍼에 대 한 "성" 세포의 용 해 버퍼의 2 개 mL를 20 %SDS 500 µ L을 추가 하 여 4 %SDS 보충. 실 온에 둡니다.
    참고: SDS 4 ° C에서 보관 하는 때 밖으로 침전 한다 이 온도 실 온에서 보관 하십시오. 최종 세포의 용 해 버퍼 구성: 10 mM Tris (pH 7.4); 1% 트라이 톤 X-100. 150 mM NaCl; 10% 글리세롤; 4 %SDS (불용 성만)

2. 수용 성/불용 성 분류 프로토콜

참고: 회로도 대 한 그림 1 을 참조 하십시오.

  1. 각 샘플에 대 한 튜브의 두 세트를 라벨: "성"과 "불용 성"
  2. 얼음 처럼 차가운 작업 성 세포의 용 해 버퍼 protease 억제제 (1.1.1 참조) 조직에 보충의 X-µ L를 추가 합니다.
    참고: X = 볼륨에 따라 조직 금액; 표 1을 참조 하십시오.
  3. 마우스 뇌 조직 (,가)에 대 한 dounce 유리 1 mL douncer에 "불용 성"에 피펫으로 천천히 30 번 표시 튜브 (얼음에 계속).
    참고: 조심 하지 거품 양식을 것입니다 하 고 불완전 한 균질을 얻을 수 있습니다 douncing, 시작 후 액체의 표면에 휴식 한다.
  4. 셀 (, 헬러, HEK293T), 한 번 감기, 1 x PBS로 세포를 씻어. PBS를 제거 하 고 세포 세포의 용 해 버퍼의 최소 볼륨 적용할 셀 스 크레이 퍼와 리프트.
    참고: 셀 라인, 위에 셀 했다 6 잘 플레이트 당 5 x 105 셀에 도금 및 confluency의 가까이에 성장. 하나는 잘 비교 마우스가 사용 된 볼륨입니다.
  5. 전송 homogenate 또는 세포 lysate에 레이블이 "불용 성" 튜브와 얼음 1 시간 (시작 시간 마지막 관 처리 후)에 lyse.
    참고: 세포 lysates 위해 헤어 셀 덩어리 부 화를 시작 하기 전에 여러 번 triturate. 거품의 형성을 하지 마십시오. 짧게 소용돌이 펄스 1 각 샘플 lysing 반쯤 s.
  6. 샘플 20 분 15000 x g에서 4 ° C에서 원심
  7. "성" 분수 상쾌한을 복구 합니다.
    1. 피펫으로와 제거,이 분수 오염으로 펠 릿/흐림 레이어를 방해 하지 않도록 주의 하십시오. "성"에 피펫으로 녹는 분수 표시 관. 얼음에 계속.
  8. 각 세척; 후 5 분 동안 15000 x g에서 4 ° C에서 500 µ L의 세포의 용 해 버퍼 (x2) 및 원심 분리기로 펠 릿을 세척 그것은 흐린 레이어 중 일부에서 pipetted는 경우 괜 찮 아 요입니다.
  9. 최종 세척 후 조직 펠 릿만을 떠나 모든 나머지 워시 버퍼를 제거 합니다.
    참고:이 시점에서 불용 성 샘플 지금 지켜져야 한다 실내 온도에.
  10. X-µ L 세포의 용 해 버퍼 4 %SDS 보충 resuspend 펠 릿 (볼륨 펠 릿 크기에 따라 조정할 수 있습니다; 표 1참조).
  11. 30 각 샘플을 sonicate 프로브 sonicator 실내 온도에서 s (125 와트, 20 kHz 펄스, 진폭 40%, 재료의 표참조).
  12. 30 분;에 대 한 샘플 (압 연 종)를 삶아 짧게 원심 (15 s) 어떤 샘플을 잃지으로 6000 x g에서.
  13. DC (세제 호환) 단백질 분석 실험을 수행 ( 재료의 표참조) 또는 (샘플 세포 배양에 대 한 각각의 세포의 용 해 버퍼의 1/5 및 1/10 조직 lysates의 시작된 희석 권장) 단백질 농도 측정에 Lowry 단백질 분석 결과.
    참고: 단백질 농도 높은 세제 농도 때문 DC 또는 리 분석 결과 사용 하 여 읽을 해야 합니다.
  14. Aliquot 샘플을 동결-해 동 문제를 피하기 위해 50 µ L 배치로.
    참고: 프로토콜 일시 중지할 수 있습니다 여기 추가 생 화 확 적인 분석 이전 두 분수-20 ° c.에 저장 하 여

3. 서쪽 오 점 및 정량화

  1. 수행 보고 서쪽 오 점 다른1,13 30 µ g의 샘플 버퍼 (염료, 감소 x 1 로드 x 1.6) 로드에 1:1 희석 합니다.
    참고: 분수 당 단백질의 30 µ g 충분 하지만 최적 해상도 대 한 조정 될 수 있다. 3-8% 트리 아세테이트 폴 리 아크릴 아 미드 젤은 불용 성 부분을 위해 사용 되어야 한다. 4-12% 두번째-트리 스 젤은 수용 성 부분을 위해 권장 됩니다.
  2. 짧게 5 분 원심 분리기에 대 한 샘플 (압 연 종)을 종 기 (15 s) 6000 x g 샘플 수집에서.
  3. 감소 된 샘플에 대 한 제조 업체의 프로토콜에 따라 분수 SDS 페이지와 서쪽 오 점 분석.
    참고: 불용 성 분수 0.45 μ M 니트로 막에 전송 하는 경우 가장 좋은 해결 합니다. 관심사의 단백질의 크기에 따라 수용 성 부분을 위해 0.45 또는 0.2 µ M 니트로 사용할 수 있습니다. 일부 최적화 HMW 재료의 최고의 전송 하기 위해 필요할 수 있습니다.
  4. 단백질 효율 로드를 시각화 하기 위해 전체 단백질 얼룩 (예를 들어, MEMcode, 참조 테이블의 재료)와 막 얼룩.
    참고: 서쪽 오 점 평균 픽셀 강도 의해 분석할 수 있습니다. 녹는 분수 실험 시스템에 적합 한 최고의 집 유지 단백질에 정규화 될 수 있습니다. 상대 단백질 풍부도 불용 성 분수 가역 단백질 얼룩 또는 별도 오 점에 히스톤 3 정규화 하 여 확인 했습니다.

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Representative Results

분류에 따라 가용성과 불용 성 세포 lysates의 해상도 서양 분석 및 필터 지체 분석 (그림 2)를 사용 하 여 검색할 수 있습니다. 예를 들어, HEK293T 세포 transfection 시 약 (예를 들어, lipofectamine 2000)를 사용 하 여 페 했다, HTT exon과 97 글루타민을 포함의 인코딩 cDNA 1 개15 폴 리 프롤린 풍부한 지역 이어서 반복 하 고 이러한 셀 수 있었습니다. 44 h. 세포 치료에 대 한 표현 중 5 µ M와 MG132는 프로테아좀 차단 또는 수확 전에 h 18로 lysed 컨트롤 DMSO 위에서 설명한. 분별 법 프로토콜, 다음 돌연변이 체 HTT exon 1 녹는 단위체로 약 45 kDa 4-12% 두번째-트리 페이지 젤에 고 3-8% 트리 아세테이트 페이지 젤 (그림 2A)에 HMW 불용 성 축적 된 종족으로 해결 합니다. 녹는 단위체 계량 및 집 유지 단백질 표준화 될 수 (표시 GAPDH 여기). HMW, 불용 성 mHTT는 평균 픽셀 강도 의해 상대 단백질 풍부한으로 측정할. MG132 억제제로 치료 하면 HMW, 불용 성 mHTT 증가 함께 mHTT의 녹는 단위체에서 눈에 띄는 감소가입니다.

불용 성, 원 mHTT16 (그림 2B)를 해결 하기 위해 필터 지체 분석 결과 같은 추가 기술에 의해 불용 성 분수를 분석할 수 있습니다. 헬러 세포 97Q-HTT exon 1, 및 그의 스모 1 또는 그의 스모 2 위의 페 비슷하게 했다. 세포 분별 이전 18 h에 대 한 MG132 또는 DMSO로 치료 했다 고 서쪽 오 점 및 필터 지체 분석 실험을 사용 하 여 분석. 데이터는 HMW와 fibrillary 불용 성 mHTT overexpressed 스모 isoform의 존재 증가 함을 보여줍니다. MG132의 추가 악화 불용 성 mHTT 종에서 증가. HWM mHTT 종 overexpression 또는 HD 질병 대상, PIAS1 두 HeLa 세포13 와 마우스 풀1 (그림 2C-D)의 감소에 의해 변조 또한 수 있습니다. HD, r 6/2, PIAS1에 대 한 siRNA의 바이러스 배달 사용 하 여 빠르게 진행 마우스 모델에서 PIAS1의 최저 HMW 불용 성 mHTT의 축적을 감소 시킨다. R6/2 쥐에서 PIAS1의 바이러스 overexpression HMW 불용 성 mHTT (그림 2D)1에 주목할 만한 증가 이끌어 낸다. 분수 사이의 용 해도 변화 정량 이며이 프로토콜 병원 성 돌연변이 단백질 종, 질병 개입의 전 임상 생화학 평가 대 한 적합 한 기술 만들기의 변조를 추적할 수 있습니다 나타냅니다. 불용 성 변경, mHTT의 원 종 치료 MG132 또는 PIAS11등 잠재적인 치료 대상의 규정에 의해 변조 단백질 종 사이 플럭스 캡처할.

Figure 1
그림 1: 수용 성/불용 성 분류 프로토콜 및 단백질 확인. (A) 분별 프로토콜에 대 한 시각적 파이프라인. 여기에 설명 된 프로토콜 마우스 조직 또는 세포 문화 샘플에 적용 될 수 있지만 다른 샘플 형식에 적응에 적합. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오. 

Figure 2
그림 2: 담당자 성 및 불용 성 fractionations 및 분석에 대 한 결과. 4-12% 두번째-트리 스에 3-8% 트리 아세테이트 페이지 젤, 정중 하 게 해결 하는 HEK293T 세포 lysates에서 (A) 성 및 불용 성 분수 GAPDH 제어 로드를 정규화 하는 수용 성 부분 mHTT exon 1 녹는 단위체 MG132에 노출에 따라 변동을 표시 됩니다. 불용 성 부분 mHTT의 HMW 축적 된 종 MG132 치료에 의해 변조 또한 표시 됩니다. 헬러 세포 lysates 서쪽 오 점 및 필터 지체 분석을 사용 하 여에서 가용성과 불용 성 분수의 (B) 분석: HeLa 세포와 그의 스모 1 또는 스모-2 97Q-HTT exon 1 페 되었고 5 µ M로 치료 18 hr.* (C)에 대 한 MG132 Overexpressing 97Q-HTT exon 1 고 HeLa 세포에서 가용성과 불용 성 분류 PIAS1 overexpressed 또는 잠재적인 치료 target.* (D)를 변조 후 HMW mHTT 축적의 PIAS1 표시 규정에 대 한 siRNA로 치료 마우스 풀에서 불용 성 분수 PIAS1에 대 한 예측에 관한 치료 하 고 3-8%의 HWM 불용 성 mHTT * * 트리 아세테이트 페이지 젤 쇼 변조에 해결. 패널 (B-C) 허가13수정 되었습니다. 패널 (D) 허가1수정 되었습니다. * 오 러키 에서 증 쇄. 13 허가. * * Ochaba 외. 에서 증 쇄 하는 Elsevier 허가 1 . 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

(반구) 당 조직 대략적인 무게 (mg) 볼륨 성 (µ L) 볼륨 불용 성 (µ L)
마우스가 30 250 150
마우스 피 100 500 250
마우스 마 30 250 150
마우스 소 뇌 40 250 150
마우스 골격 근육 * 100 300 150
마우스 간 (엽) 100 400 200
* 결합 조직 형성 밀키 인터페이스; 오염 방지를 제거합니다

표 1: 모두 가용성과 불용 성 세포의 용 해 버퍼에 대 한 조직의 특정 분류에 대 한 볼륨 (X)를 제안 했다. 불용 성 세포의 용 해 버퍼 볼륨 조정 될 수 있는 물질의 양을 시작에 따라 따라 불용 성 펠 릿 크기 기반으로 합니다.

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Discussion

일관 되 고 양적 결과 보장 하기 위해 위의 프로토콜에 대 한 몇 가지 예방 조치 필요 합니다. 첫째, 두 분수에서 mHTT 저절로 형성 집계 여러 동결 해 동 주기, 시 시간이 지남에 특히 높은 농도에. 그것은 따라서 단백질 preps의 aliquots 고정만 위의 프로토콜에 설명 된 대로 시험을 실행 하기 전에 필요한 볼륨을 해 동 하는 중요 한. 또한, 불용 성 분수 녹고 시 흰색 비례적 수율, 경우 재구성 추가 5 s 쥡니다 펄스, 5 분 종, 및 생 화 확 적인 분석 실험을 통해 분석 전에 다시 정량 필요할 수 있습니다.

이 분석 결과 대 한 양적 해상도 로드 컨트롤 또는 각 샘플 내 집 유지 유전자의 녹는 분수의 평균 픽셀 강도 정상화 하 여 달성입니다. 다음과 같이, GAPDH 사용 했다 집 유지 유전자로 수용 성 부분을 위해 그것은 cytosol (그림 1)에 주로 localizes. 다른 일반적으로 사용 되 집 유지 단백질은 말라, α-tubulin와 Erk 1/2. 그러나, 적합 한 정규화 단백질 정확 하 고 불법적 정규화에 대 한 정상 상태 식을 위해 공부 되 고 시스템에 대 한 최적화 되어야 합니다. 불용 성 부분에서는 원유 핵 부분으로 히스톤 3의 존재와 GAPDH1의 부족에 의해 보이는 것과 같이, 페이지 젤 제한 하 여 일반적으로 3-8%에 해상도 핵 마커를 사용 합니다. 따라서, 불용 성 분수는 단백질 풍부의 상대적인 표현으로 원시 신호 강도 값을 사용 하 여 정량화에 적합 합니다. 그러나, 가역 단백질 얼룩 등 전체 단백질 마커 단백질 로드 변화에 대 한 제어에 사용 되 고 불용 성 부분에 대 한 정상화 요인으로 적용할 수 있습니다.

또한, 분류는 불용 해 성과 녹는 mHTT 종을 해결 하는 수단을 제공 한다, mHTT 질병 병 인, 일부는 불용 성 부분에 구별할 수 없습니다 통해 수많은 구조적 변화를 겪 습. 또한, 일부 conformations 군인이 질병 결과 기여 하 고 안정 되어 있는 허가 중간 역할 수 있습니다. 그것은 그러므로 병 인에 대 한 결과와 다른 mHTT conformers 상관을 식별 하는 것이 중요입니다. 일부 최적화 다른 mHTT 중간체를 시각화 하는 데 필요한 수 있습니다. 집계는 낮은 농도에 저항 하는 경우이 해결 하기 위해 SDS 비율 20%로 증가 수 있다.

이 프로토콜 단백질 분류 조건 및 결과 분석 감지 다양 한 conformations mHTT 축적 및 집계의 파편 세포 배양에 HD의 유전자 변형 마우스 모델을 보여 줍니다. 이 생화학 단백질 격리의 다른 HD 모델에서 질병 진행의 평가 대 한 구상 유형과 mHTT 역학 셀 및 질병 병 리에 미치는 영향의 성장 이해에 기여할 수 있습니다.

분류, 후 샘플은 여러 가지 방법으로 처리할 수 있습니다. SDS 페이지 뒤에 서쪽 오 점 분석 mHTT 종1의 수준에서 상대 평가 제공 하는 가용성과 불용 성 mHTT 종을 해결 됩니다. 그것은 또한 더 mHTT 종 평가 추가 생 화 확 적인 분석 실험에서 분수를 평가 가능입니다. 예를 들어, agarose 젤 전기 이동 법 (세)를 해결 하 고 필터 지체 (FR) 분석 결과 불용 성, fibrillary mHTT 종16,17를 검출 하는 강력한 도구 수용 성, oligomeric mHTT 감지 수 있습니다.

이 분석 결과 선물 추가 이점을 pathogenesis 연관 단백질 mislocalization의 평가입니다. 우리가 18에서 같이,이 분별 프로토콜 시각화 및 큰 불용 성 집계에 의해 압수를 나타나고 표준 페이지 젤에 해결 되지 않을 수 있습니다 Rangap1, 같은 단백질의 추적을 허용 한다. 또한이 분석 결과 또한 원유 핵/세포질 분리 역할을로 단백질, 예를 들면, p65, HD 마우스 모델1에서 mislocalization 또한 게이지 수 있습니다 하나.

MHTT 집계 및 축적의 분석에 대 한 저명한 동기 부여 소설 HD 진단 및 치료제의 개발 이다. 억제 하거나 mHTT 집계를 리버스 화합물 높은 처리량 스크린 타겟된 테스트1,,1219,20,21에서 확인 되었습니다. 그러나, mHTT의 형태의 많은 해결에 어려움을 감안할 때, 집계 변조의 평가 하지 언제나 가능. 전통적인 세포의 용 해 방법 수 있습니다 잠재적으로 집계 불용 성 단백질을 포함 하는 수송과 세포질 파편의 처분 또는 세포의 용 해 버퍼 가용 화에 대 한 충분 한 세제를 사용할 수 없습니다. 여기 설명 하는 방법을 분리 하 고 셀 기반 또는 평가 전 임상 생체 내에서 생 화 학적 표식으로 사용할 수 있는 mHTT의 집계 형태를 감지 하기 위한 플랫폼을 제공 합니다.

여기서 설명 하는 분석 실험은 다른 misfolded 단백질에 적용할 수 있습니다. Misfolded 단백질의 동적 기능 때문이 분석 실험 단백질 항상성 및 집계의 깊이 있는 메커니즘을 밝히기 위해서 다른 분석 효과적으로 결합 될 수 있습니다. 이러한 분석 집계와 파티션을 다른 세포 조각 (그림 1)에서 정상 상태 수준 또는 단백질 폴딩/집계 사용 하 여 순화 된 재조합 단백질의 분석 측정 포함 됩니다. 이 분석 실험 단백질 저하 또는 집계에 유전 또는 pharmacologic 변조의 직접 또는 간접 효과 구별 하는 데 도움이 됩니다. 이전 체 외에 는-synuclein 분류 한 집계 평가22건물, 우리는 이후 적용이 작품-synuclein23의 다양 한 conformations를 해결 하기 위해 파 킨 슨 병 마우스 모델. 따라서,이 작품에서 설명 하는 프로토콜 단백질 misfolding 및 집계의 다른 모델에 적용 될 수 있습니다 하 고 검색 및 집계 된 단백질을 대상으로 하는 새로운 치료제의 개발에 기여할 수 있습니다.

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Disclosures

저자는 공개 없다.

Acknowledgments

이 작품은 NIH (RO1-NS090390)에 의해 지원 되었다. 우리는 또한 박사 조 안 Steffanfor 기술 지원 및이 분석 결과의 개발 하는 동안 토론을 감사 하 고 싶습니다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Sterile Filter Millipore SCGP505RE Screw cap, sterile vaccum filter
1 mL Tissue Grinder, Dounce Wheaton 357538
Sonicator Qsonica Model Q125
DC Protein Assay Biorad 5000111 Comparable to Lowry assay
Tris 1M buffer solution Alfa Aesar J60636
Triton X-100 Fisher BP151-100
NaCl 5M solution Teknova S0251
Glycerol Fisher BP229-1
20% SDS solution Teknova S0295
N-ethylmaleimide Sigma E1271
Phenylmethylsulfony flouride Sigma P7626 create 100mM stock solution in 100%EtOH, store at 4°C
Sodium orthovanadate Sigma S6508 Create 0.5M stock solution in water
Leupeptin Sigma L2884 Create 10mg/ml stock solution in water
Aprotinin Sigma A1153 Create 10mg/ml stock solution in water
Sodium Fluoride Sigma S4504 Create 500mM stock solution in water
Anti-HTT Millipore MAB5492 Use 1:1000 for western blot, 1:500 for filter retardation assay
Anti-GAPDH Novus Biologicals NB100-56875 Use 1:1000 for soluble western blot

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ochaba, J., et al. PIAS1 Regulates Mutant Huntingtin Accumulation and Huntington's Disease-Associated Phenotypes In Vivo. Neuron. 90 (3), 507-520 (2016).
  2. La Spada, A. R., Taylor, J. P. Repeat expansion disease: progress and puzzles in disease pathogenesis. Nat Rev Genet. 11 (4), 247-258 (2010).
  3. Reiner, A., Dragatsis, I., Dietrich, P. Genetics and neuropathology of Huntington's disease. Int Rev Neurobiol. 98, 325-372 (2011).
  4. The Huntington's Disease Collaborative Research Group. A novel gene containing a trinucleotide repeat that is expanded and unstable on Huntington's disease chromosomes. Cell. 72 (6), 971-983 (1993).
  5. Sassone, J., Colciago, C., Cislaghi, G., Silani, V., Ciammola, A. Huntington's disease: the current state of research with peripheral tissues. Exp Neurol. 219 (2), 385-397 (2009).
  6. Weydt, P., et al. Thermoregulatory and metabolic defects in Huntington's disease transgenic mice implicate PGC-1alpha in Huntington's disease neurodegeneration. Cell Metab. 4 (5), 349-362 (2006).
  7. Schulte, J., Littleton, J. T. The biological function of the Huntingtin protein and its relevance to Huntington's Disease pathology. Curr Trends Neurol. 5, 65-78 (2011).
  8. Gipson, T. A., Neueder, A., Wexler, N. S., Bates, G. P., Housman, D. Aberrantly spliced HTT, a new player in Huntington's disease pathogenesis. RNA Biol. 10 (11), 1647-1652 (2013).
  9. Neueder, A., et al. The pathogenic exon 1 HTT protein is produced by incomplete splicing in Huntington's disease patients. Sci Rep. 7 (1), 1307 (2017).
  10. Arndt, J. R., Chaibva, M., Legleiter, J. The emerging role of the first 17 amino acids of huntingtin in Huntington's disease. Biomol Concepts. 6 (1), 33-46 (2015).
  11. Saudou, F., Finkbeiner, S., Devys, D., Greenberg, M. E. Huntingtin acts in the nucleus to induce apoptosis but death does not correlate with the formation of intranuclear inclusions. Cell. 95 (1), 55-66 (1998).
  12. Kim, S., Kim, K. T. Therapeutic Approaches for Inhibition of Protein Aggregation in Huntington's Disease. Exp Neurobiol. 23 (1), 36-44 (2014).
  13. O'Rourke, J. G., et al. SUMO-2 and PIAS1 modulate insoluble mutant huntingtin protein accumulation. Cell Rep. 4 (2), 362-375 (2013).
  14. Shibata, M., et al. Regulation of intracellular accumulation of mutant Huntingtin by Beclin 1. J Biol Chem. 281 (20), 14474-14485 (2006).
  15. Apostol, B. L., et al. A cell-based assay for aggregation inhibitors as therapeutics of polyglutamine-repeat disease and validation in Drosophila. Proc Natl Acad Sci U S A. 100 (10), 5950-5955 (2003).
  16. Wanker, E. E., et al. Membrane filter assay for detection of amyloid-like polyglutamine-containing protein aggregates. Methods Enzymol. 309, 375-386 (1999).
  17. Sontag, E. M., et al. Detection of Mutant Huntingtin Aggregation Conformers and Modulation of SDS-Soluble Fibrillar Oligomers by Small Molecules. J Huntingtons Dis. 1 (1), 119-132 (2012).
  18. Grima, J. C., et al. Mutant Huntingtin Disrupts the Nuclear Pore Complex. Neuron. 94 (1), 93-107 (2017).
  19. Sontag, E. M., et al. Methylene blue modulates huntingtin aggregation intermediates and is protective in Huntington's disease models. J Neurosci. 32 (32), 11109-11119 (2012).
  20. Trushina, E., Rana, S., McMurray, C. T., Hua, D. H. Tricyclic pyrone compounds prevent aggregation and reverse cellular phenotypes caused by expression of mutant huntingtin protein in striatal neurons. BMC Neurosci. 10, 73 (2009).
  21. Shahmoradian, S. H., et al. TRiC's tricks inhibit huntingtin aggregation. Elife. 2, e00710 (2013).
  22. Kim, Y. M., et al. Proteasome inhibition induces alpha-synuclein SUMOylation and aggregate formation. J Neurol Sci. 307 (1-2), 157-161 (2011).
  23. Goldberg, N. R. S., et al. Human Neural Progenitor Transplantation Rescues Behavior and Reduces alpha-Synuclein in a Transgenic Model of Dementia with Lewy Bodies. Stem Cells Transl Med. 6 (6), 1477-1490 (2017).

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생화학 문제점 132 Huntington의 질병 집계 huntingtin 단백질 분 취 불용 성 proteostasis
가용성과 불용 성 Huntingtin의 해상도 대 한 분류
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Ochaba, J., Morozko, E. L.,More

Ochaba, J., Morozko, E. L., O’Rourke, J. G., Thompson, L. M. Fractionation for Resolution of Soluble and Insoluble Huntingtin Species. J. Vis. Exp. (132), e57082, doi:10.3791/57082 (2018).

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