RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Proteinlerin in vivo hızlı fotokimyasal oksidasyonu (IV-FPOP) kendi doğal ortamında protein yapısının haritalanması için izin veren bir hidroksil radikal protein ayak izi tekniğidir. Bu protokol, IV-FPOP mikroakışkan akış sisteminin montajını ve kurulumünü açıklar.
Proteinlerin hızlı oksidasyonu (FPOP), protein yapısı, protein-ligand etkileşimleri ve protein-protein etkileşimlerini incelemek için kullanılan hidroksil radikal protein ayak izi (HRPF) yöntemidir. FPOP, hidrojen peroksit fotolizi için 248 nm'de krf excimer lazer kullanır ve hidroksil radikalleri oluşturur ve bu lazerler oksidatif olarak çözücü olarak erişilebilen amino asit yan zincirleri değiştirir. Son zamanlarda, Biz Caenorhabditis elegans in vivo oksidatif etiketleme FPOP kullanımını genişletti(C. elegans),IV-FPOP başlıklı. Şeffaf nematodlar birçok insan hastalığı için model sistemler olarak kullanılmıştır. IV-FPOP tarafından C. elegans yapısal çalışmalar hidrojen peroksit alımı için hayvan Yeteneğini nedeniyle uygulanabilir, lazer ışınlama şeffaflık 248 nm, ve modifikasyon geri dönüşü olmayan doğası. IV-FPOP etiketleme, IV-FPOP parametreleri, protein ekstraksiyonu ve LC-MS/MS optimize edilmiş parametreler için mikroakışkan akış sisteminin montajı burada açıklanmıştır.
Protein ayak izi kütle spektrometresi (MS) ile birleştiğinde son yıllarda protein etkileşimleri ve konformasyonel değişiklikleri incelemek için kullanılmıştır. Hidroksil radikal protein ayak izi (HRPF) yöntemleri protein amino asit yan zincirleri değiştirerek protein çözücü erişilebilirliğini araştırmak. HRPF yöntemi, proteinlerin hızlı fotokimyasal oksidasyonu (FPOP)1, in vitro protein yapısını araştırmak için kullanılmıştır2, hücre içi (IC-FPOP)3, ve en son in vivo (IV-FPOP)4. FPOP hızla hidroksil radikalleri oluşturmak için hidrojen peroksit fotolizi ile hidroksil radikalleri oluşturmak için bir 248 nm dalga boyu excimer lazer kullanır1. Buna karşılık, bu radikaller 20 amino asitten 19'unu mikrosaniye ölçeğinde etiketleyebilirler, proteinlerin ortaya çıkabileceğinden daha hızlı. Her amino asitin hidroksil radikallerle olan reaktivitesi 1000 kat uzamasına rağmen, bir koruma faktörü (PF)5hesaplanarak yan zincir oksidasyonunu normalleştirmek mümkündür.
FPOP proteinleri büyüklüklerine veya primer sekanslarına bakılmaksızın oksidatif olarak değiştirebildiği için, hücre içi ve in vivo protein çalışmaları için avantajlı olduğunu kanıtlamaktadır. IV-FPOP, C. elegans'taki protein yapısını in vitro ve hücre içi çalışmalara benzer şekilde inceler4. C. elegans nematod ailesinin bir parçasıdır ve yaygın insan hastalıkları çalışma için bir model olarak kullanılır. Solucanın hem pasif hem de aktif difüzyon ile hidrojen peroksit alabilme yeteneği farklı vücut sistemlerinde protein yapısının incelenmesine olanak sağlar. Buna ek olarak, C. elegans FPOP6için gerekli 248 nm lazer dalga boyu kendi şeffaflık nedeniyle IV-FPOP için uygundur. Bu yöntemin kütle spektrometresi ile birleşmesi, geleneksel aşağıdan yukarıya proteomik yaklaşımlar kullanarak birden fazla modifiye proteinin belirlenmesine olanak sağlar.
Bu protokolde, C. elegansprotein yapısının analizi için IV-FPOP nasıl gerçekleştirilin ilerler. Deneysel protokol, Konermann ve ark7'denuyarlanan IV-FPOP için mikroakışkan akış sisteminin kurulmasını ve kurulmasını gerektirir. IV-FPOP'tan sonra proteinler protein ekstraksiyonu için homojenize edilir. Protein örnekleri proteozize edilir ve peptidler sıvı kromatograf (LC) tandem MS ile analiz edilir ve ardından nicelleştirme yapılır.
1. C. elegans bakım ve kültür
2. Mikroakışkan akış sistemi montajı

3. In vivo FPOP için mikroakışkan akış sistemi
4. In vivo FPOP
5. Protein ekstraksiyonu, saflaştırma ve proteozis
6. Yüksek performanslı sıvı kromatografi-tandem kütle spektrometresi (LC-MS/MS)

IV-FPOP için kullanılan mikroakışkan akış sisteminde, H2O2 ve solucanlar lazer ışınlamadan hemen öncesine kadar ayrı tutulur. Bu ayrım endojen katalaz ve diğer hücresel mekanizmalar12tarafından H2O2 dökümünü ortadan kaldırır. 250 μm i.d. kapiller in kullanımı iki biyolojik kopyada c-89 arasında toplam numune geri kazanımı gösterirken, 150 μm i.d. kapiller sadece !-31 iyileşme gösterir(Şekil 3A). Daha büyük bir i.d. kılcal (250 μm) kullanımı, IV-FPOP ve tek solucan akışı sırasında daha iyi solucan akışına(Şekil 3B)daha küçük bir i.d. kılcal damar (150 μm)(Şekil 3C)ile karşılaştırıldığında yol açar. 150 μm i.d. kılcal damar tek bir solucan akışına izin vermez(Şekil 3C)ve birden fazla solucanın tek bir solucan başına lazer maruziyet miktarını azaltan lazer ışınlama penceresinde birlikte aktığı görülür.
IV-FPOP, C. elegans'tasolvent erişilebilirliğini araştıran kovalent bir etiketleme tekniğidir. Şekil 4A, fpop modifiye edilmiş ve değiştirilmemiş bir peptitin temsili çıkarılan iyon kromatogramlarını (EIC) gösterir. Hidroksil radikal etiket oksidatif modifiye peptidlerin kimyasını değiştirir, böylece FPOP modifiye peptidler daha polar hale. Ters faz kromatografisinde IV-FPOP modifiye peptidler, değiştirilmemiş peptidlere göre daha erken retansiyon sürelerine sahiptir. İzole peptidlerin MS/MS parçalanması oksidatif olarak modifiye edilmiş kalıntıların tanımlanmasını sağlar(Şekil 4B).
IV-FPOP, C. elegans içinde iki biyolojik kopyada toplam 545 proteinin oksidatif olarak modifiye edilmiş olduğunu göstermiştir(Şekil 5A,B). Protein ayak izi yöntemi olarak IV-FPOP'un bir avantajı, tekniğin solucanlar içindeki çeşitli vücut sistemlerinde proteinleri değiştirme yeteneğine dayanır(Şekil 5C). Bu yöntem, solucan ın içindeki vücut dokusu veya organıne bakılmaksızın protein yapısını ve protein etkileşimini araştırmaya olanak sağlar. Ayrıca, tandem MS analizi iv-FPOP probları solvent erişilebilirlik in vivo doğrular. Miyozin şaperon proteini UNC-45 ile kompleks olan ısı şok proteini 90 'ın (Hsp90) oksidasyon paterni analiz edilmiştir(Şekil 6). Hsp90 için MS/MS analizi dört oksidatif modifiye kalıntı(Şekil 6C,D),FPOP modifikasyonunun normalleştirilmiş kapsamını (ln(PF))5 gösterir Hsp90'ın kalıntısı M698'in UNC-45'e(Şekil 6C)bağlı yken R697, E699 ve E700 artıklarından daha az çözücü olarak erişilebilir olduğunu göstermektedir. Oksidasyondaki bu farklılıklar literatür solvent erişilebilir yüzey alanı (SASA) hesaplamaları (PDB 4I2Z13)ile doğrulanır. Kalıntı M698, r697, E699 ve E700 kalıntıları ile karşılaştırıldığında gömülü bir kalıntı olarak kabul edilir 0.03 sasa değerine sahiptir(Şekil 6C). 14.000

Şekil 1. In vivo FPOP mikroakışkan akış sistemi şeması. (A) IV-FPOP akış sisteminin iki infüzyon çizgisi (turuncu) FEP borusu içinde gösterilir (sarı), epoksi reçinenin doğru bağlanma pozisyonu açık mavi daire ile gösterilir. (B) Üç 250 μm i.d. kılcal damardan oluşan komple birleştirilmiş karıştırma-T. Priz kılcal damarının FEP borusundaki doğru rezorin bağlama pozisyonu açık mavi daire ile temsil edilir. (C) C. elegansin vivo kovalent etiketleme için komple monte akış sistemi . FPOP'tan önce solucanlar H2O2'den etiketlemeden hemen öncesine kadar ayrı tutulur; lazer ışınlama penceresi açık mavi gösterilir ve lazer ışını mor yıldırım ile temsil edilir. Rakamlar ölçeklendirilmeyecek. Bu rakam Espino ve ark.4'tendeğiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2. IV-FPOP sırasında mikroakışkan sistem. (A) 5 mL şırınga içinde C. elegans temsili resim. Karıştırmadan, solucanlar şırınganın altına yerleşirler (solda). Manyetik karıştırıcılar ve karıştırıcı bloğu IV-FPOP deneyleri sırasında solucanları süspansiyonda tutar (sağda). (B) 5 mL şırınganın, kılcal damar alamının ve 3-2 valile bağlı kılcal damarların çekilmesinin temsili resmi. 3-2 valf kolu geri çekme pozisyonunda gösterilir. (C) IV-FPOP sırasında mikroakışkan akış sistemi, manyetik karıştırıcı bloğu solucanların 5 mL şırınga üzerinde konumdur. (D) Çıkış kılcal damarı yayılan evreye sabitlenmiş. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3. C. elegans akışı ve kurtarma iki i.d. kılcal damarlar kullanılarak karşılaştırılması. (A) 250 (gri) ve 150 (siyah) μm i.d. kılcal damarlı iki biyolojik çoğaltma (BR) için IV-FPOP sonrası solucanların yüzde geri kazanımı. Hata çubukları, teknik triplicates arasında standart sapma hesaplanır. C. elganlar lazer ışınlama penceresinden 250 μm(B) ve 150 μm(C)yani kılcal damarlardan akar. Solucanlar daha sıkı küçük kılcal sıkıştırılmış. 150 μm i.d. kılcal damar solucanların kümelenme gösterir. Bu rakam Espino ve ark.4'tendeğiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4. IV-FPOP sonrası Temsilci LC-MS/MS sonuçları. (A) Bir FPOP modifiye peptid (kırmızı) ve değiştirilmemiş (mavi) EIC. Seçilen peptid aktin-1 proteinine aittir. (B) MS/MS spektrumu iki katı olarak yüklenmemiş aktin-1 peptid 317-327. (C) MS/MS spektrumu iki katı olarak yüklü FPOP modifiye aktin-1 peptid 317-327, bu örnekte P323 oksidatif olarak modifiye edildi (y5+ iyon, kırmızı). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5. IV-FPOP oksidatif C. elegans içindeki proteinleri değiştirir. (A) Oksidatif modifiye proteinlerin Venn diyagramı oksidatif modifiye proteinlerin iki biyolojik çoğaltma (BR) arasında 50 Hz 200 mM hidrojen peroksit varlığında, BR1 mavi ve BR2 sarı. (B) Işınlanmış numunelerde tanımlanan oksidatif modifiye proteinlerin Venn diyagramı, teknik trilikatlar arasında BR2'de hidrojen peroksit kontrolü ve yalnızca solucan kontrolü. (C) Farklı C. elegans vücut sistemleri içinde oksidatif modifiye proteinlerin Pasta grafik. Bu rakam Espino ve ark.4'tendeğiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6. Çözücü erişilebilirliği için IV-FPOP modifikasyonları korelasyon. (A)Myosin şaperon proteini UNC-45 (gri) (PDB ID 4I2Z13) LC/MS/MS analizi, 669−680 ve 698−706 (yeşil, sol inset) tarafından tanımlanan iki modifiye peptidi vurgular. UNC-45 Hsp90 peptit parçası (mavi) bağlıdır. Bu parçanın içindeki oksidatif modifiye kalıntılar çubuklarla (kırmızı) ve UNC-45 bir yüzey (sağ inset) olarak işlenir. (B) UNC-45 peptid 669−680 (üst) ve 698−706 (alt) co2kaybı için b ve y-iyonları gösteren Tandem MS spektrumları , bir FPOP modifikasyonu. (C) Hsp90 oksidatif modifiye kalıntılar, R697, M698, E699 ve E700 için hesaplanan ln(PF). Hsp90 için hesaplanan SASA değerleri her kalıntının üzerinde gösterilir. (D) R697, M698, E699 ve E700 için +16 FPOP modifikasyonu gösteren Tandem MS spektrumları. Bu rakam Espino ve ark.4'tendeğiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Bu yayın JAE Doktora tezinin kısmen yerine getirilmesi ile yazılmıştır. Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan etmezler.
Proteinlerin in vivo hızlı fotokimyasal oksidasyonu (IV-FPOP) kendi doğal ortamında protein yapısının haritalanması için izin veren bir hidroksil radikal protein ayak izi tekniğidir. Bu protokol, IV-FPOP mikroakışkan akış sisteminin montajını ve kurulumünü açıklar.
Bu çalışma Maryland Üniversitesi, Baltimore ve LMJ'ye verilen NIH 1R01 GM 127595 başlangıç fonları tarafından desteklenmiştir. Yazarlar, dr. Daniel Deredge'e el yazmasının düzenlenmesindeki yardımları için teşekkür eder.
| 15 mL Konik Santrifüj Tüpleri | Fisher Scientific | 14-959-53A | herhangi bir marka yeterlidir |
| 5 mL Gaz Geçirmez Şırınga, Çıkarılabilir Luer Kilidi | SGE Analitik Bilim | 008760 | 2 minimum |
| 60 Sonik Ayırıcı | Fisher Scientific | FM3279 | Bu ürün artık kullanılamıyor. Herhangi bir düşük hacimli sonikatör yeterli olacaktır |
| Aseton, HPLC Sınıfı | Fisher Scientific | A929-4 | 4 L miktar gerekli değildir |
| % 0.1 Formik Asit (v / v), LC / MS Sınıfı Asetonitril, | Fisher Scientific | LS120-500 | |
| ACQUITY UPLC M-Sınıfı Simetri C18 Tuzak Sütunu, 100 & Aring;, 5 & mikro; m, 180 ve mikro; m x 20 mm, 2G, V/M, 1/pkg | Sular | 186007496 | |
| AKLIYAT UPLC M-Sınıfı Sistem | Suları | ||
| Alüminyum Folyo | Fisher Scientific | 01-213-100 | her marka yeterlidir |
| Aqua 5 µ m C18 125 & Aring; ambalaj malzemesi | Phenomenex | ||
| Santrifüj | Eppendorf | 022625501 | |
| Hassas Görev Silecekleri | Fisher Scientific | 06-666A | |
| Diseksiyon İğnesi | Fisher Scientific | 50-822-525 | sadece bir çifte ihtiyaç var |
| Dithiothreiotol (DTT) | AmericanBio | AB00490-00005 | |
| DMSO, Susuz | Invitrogen | D12345 | |
| Epoksi anında karışım 5 dakika | Loctite | 1365868 | |
| Etilendiamintetraasetik asit (EDTA) | Fisher Scientific | S311-100 | |
| EX350 excimer lazer (248 nm dalga boyu) | GAM Lazer | ||
| FEP Boru 1/16 "OD x 0.020" ID | IDEX Sağlık ve Sciene | 1548L | |
| Formik Asit, LC / MS Sınıfı | Fisher Scientific | A117-50 | |
| HEPES | Fisher Scientific | BP310-500 | |
| HV3-2 VANA | Hamilton | 86728 | 2 minimum |
| Hidroklorik Asit | Fisher Scientific | A144S-500 | |
| Hidrojen Peroksit | Fisher Scientific | H325-100 | herhangi bir %30 hidrojen peroksit yeterlidir |
| İyodoasetamid (IAA) | ACROS Organics | 122270050 | |
| Legato 101 şırınga pompası | KD Scientific | 788101 | |
| Luer Adaptörü Dişi Luer 1/4-28 Erkek Polipropilen | IDEX Sağlık & Sciene | P-618L | 2 minimum |
| Magnezyum Sülfat | Fisher Scientific | M65-500 | |
| Metanol, LC / MS Sınıfı | Fisher Scientific | A454SK-4 | 4 L miktar gerekli değildir |
| Mikrosantrifüj Thermo Scientific | 75002436 | ||
| N, N ve asal; -Dimetiltiyoüre (DMTU) | ACROS Organics | 116891000 | |
| NanoTight Kılıf Yeşil 1/16" ID x .0155" ID x1.6"'IDEX | Sağlık & Sciene | F-242X | |
| NanoTight Kılıf Sarı 1/16" OD x 0.027" ID x 1.6" | IDEX Sağlık & Sciene | F-246 | |
| N-tert-Butil-&alfa;-fenilnitron (PBN) | ACROS Organics | 177350250 | |
| OmniPur Fenilmetil Sülfonil Florür (PMSF) | Sigma-Aldrich | 7110-OP | herhangi bir proteaz inhibitörü yeterlidir |
| Orbitrap Fusion Lumos Tribrid Kütle Spektrometresi | Thermo Scientific | diğer yüksek çözünürlüklü cihazlar (örneğin Q exactive Orbitrap veya Orbitrap Fusion) kullanılabilir | |
| PE50-C piroelektrik enerji ölçer | Ophir Optronics | 7Z02936 | |
| Pierce Kantitatif Kolorimetrik Peptit Testi | Thermo Scientific | 23275 | |
| Pierce Rapid Gold BCA Protein Test Kiti | Thermo Scientific | A53225 | |
| Pierce Tripsin Proteaz, MS Sınıfı | Thermo Scientific | 90058 | |
| Polymicro Yarma Taşı, 1" x 1" x 1/32" | Molex | 1068680064 | herhangi bir kılcal boru kesici yeterlidir |
| Polimikro Esnek Sigortalı Silika Kılcal Boru, İç Çap 250 ve mikro; m, Dış Çap 350 ve mikro; m, TSP250350 | Polymicro Technologies | 1068150026 | |
| Polymicro Esnek Sigortalı Silika Kılcal Boru, İç Çap 450 ve mikro; m, Dış Çap 670 ve mikro; m, TSP450670 | Polymicro Technologies | 1068150625 | |
| Polymicro Esnek Sigortalı Silika Kılcal Boru, İç Çap 75 & m, Dış Çap 375 & mikro; m, TSP075375 | Polymicro Technologies | 1068150019 | |
| Potasyum Fosfat Monobazik | Fisher Scientific | P382-500 | |
| Proteome Discover (aşağıdan yukarıya proteomik yazılımı) | Thermo Scientific | OPTON-30799 | |
| Döner Manyetik Tamburlu Karıştırıcı | V& P Bilimsel A.Ş. | VP 710D3 | |
| Döner Manyetik Tamburlu Karıştırıcı, Şırınga Pompaları V & ile kullanım için aksesuar kiti | P Bilimsel A.Ş. | VP 710D3-4 | |
| Makas | Fisher Scientific | 50-111-1315 | herhangi bir makas yeterlidir |
| Kendinden Yapışkanlı Etiket Bandı | Fisher Scientific | 15937 | bir rulo yeterlidir |
| Snap-Cap Mikrosantrifüj Flex-Tüp Tüpleri | Fisher Scientific | 05-402 | herhangi bir marka yeterlidir |
| Sodyum Klorür | Fisher Scientific | S271-500 | |
| Sodyum Dodesil Sülfat (SDS) | Fisher Scientific | 15-525-017 | |
| Sodyum Fosfat Dibazik Heptahidrat | Fisher Scientific | S373-500 | |
| Stereo Zoom Mikroskop | Fisher Scientific | 03-000-014 | bir büyüteç yeterlidir |
| SST Halkalı Süper Flanşsız Yüksük, Tefzel (ETFE), 1/4-28 Düz Tabanlı, 1/16" OD | IDEX için Sağlık & Sciene | P-259X | |
| Süper Flanşsız Somun PEEK 1/4-28 Düz Tabanlı, 1/16" & 1/32" OD | IDEX Sağlık & Sciene | P-255X | |
| Süper Tamburlu Karıştırma Diski, 3,35 mm çap, 0,61 mm kalınlık | V& P Bilimsel A.Ş. | VP 722F | |
| Tris Taban | Fisher Scientific | BP152-500 | |
| Evrensel Taban Plakası, 2.5" x 2.5" x 3/8" | Thorlabs Inc. | 360 ve mikro içinUBP2 | |
| Üre | Fisher Scientific | U5378 | |
| VHP MicroTight Birliği; m OD | IDEX Sağlık & Sciene | UH-436 | % |
| 0,1 Formik Asit (h/h) içeren minimum 2 Su, LC/MS Sınıfı | Fisher Scientific | LS118-500 | |
| Su, LC/MS Sınıfı | Fisher Scientific | W6-4 |