Burada floresan korelasyon spektroskopisi kullanarak hücre lisat ve canlı hücrelerde protein oligomerlerini ve toplamayı ölçmek için bir prosedür sunuyoruz.
Method Article
Burada floresan korelasyon spektroskopisi kullanarak hücre lisat ve canlı hücrelerde protein oligomerlerini ve toplamayı ölçmek için bir prosedür sunuyoruz.
Protein toplama, amyotrofik lateral skleroz (ALS), Alzheimer hastalığı (AD), Parkinson hastalığı (PD), Huntington hastalığı (HD) vb. Çözünür veya yaygın protein oligomerlerini veya agregalarını tespit etmek ve analiz etmek için, tek bir molekül hassasiyetine sahip tek bir parçacığın difüzyon hızını ve parlaklığını tespit debilen floresan korelasyon spektroskopisi (FCS) kullanılmıştır. Bununla birlikte, protein toplama tespiti için uygun prosedür ve know-how yaygın olarak paylaşılamamıştır. Burada, hücre lysate ve canlı hücrelerde toplama eğilimli proteinlerin difüzyon özellikleri için fcs ölçümünün standart bir prosedürünü gösteriyoruz: TAR DNA/ RNA bağlayıcı protein 43 kDa (TDP25) ve süperoksit dismutaz 1'in (SOD1) ALS ilişkili 25 kDa karboksil terminal parçası. Temsili sonuçlar, yeşil floresan protein (GFP) etiketli TDP25 agregalarının bir kısmının murine nöroblastom Neuro2a hücre lisatının çözünür kısmına biraz dahil edildiğini göstermektedir. Ayrıca, ALS ile ilişkili mutasyon taşıyan GFP etiketli SOD1 canlı hücrelerde daha yavaş bir difüzyon göstermektedir. Buna göre, burada FCS kullanarak difüzyon özelliği aracılığıyla protein toplamayı tespit etmek için prosedürü tanıtıyoruz.
Amyotrofik lateral skleroz (ALS), Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı, Huntington hastalığı gibi nörodejeneratif bozuklukları içeren proteintoplamalarının toksik olduğu ve hücre ve organlarda protein homeostazını (proteostaz) rahatsız edeceği bilinmektedir, bu da yaşlanmaya yol açabilir2. Protein toplamanın temizlenmesi terapötik bir strateji olarak beklenmiştir; bununla birlikte, protein toplama oluşumunu engelleyen ve protein agregalarını bozan kimyasallar (örneğin, küçük moleküller veya ilaçlar) henüz tespit edilmiştir. Ayrıca, protein toplamanın toksisiteyi nasıl uyguladığı zor olmaya devam etmektedir. Bu nedenle, protein toplama ile ilgili araştırma projelerini teşvik etmek için, protein toplamayı basitçe tespit etmek için yüksek verim prosedürlerinin getirilmesi önemlidir. Protein toplama ve toplama spesifik floresan boyanın konformasyonunu tanıyan antikorlar kullanılarak protein toplama tespiti yaygın olarak kullanılmıştır3. Bununla birlikte, özellikle bu tür klasik prosedürleri kullanarak canlı hücrelerde toplamayı tespit etmek zordur.
Förster rezonans enerji transferi (FRET), protein toplama ve yapısal değişimi tespit etmek için yapılan bir prosedürdür. Bununla birlikte, FRET protein dinamiklerini analiz edemez (örneğin, canlı hücrelerde proteinin difüzyonu ve oligomerizasyonu)3. Bu nedenle, burada, tek molekül hassasiyetine sahip floresan moleküllerin difüzyon özelliğini ve parlaklığını ölçen floresan korelasyon spektroskopisi (FCS) kullanarak çözeltideki (örneğin hücre lisat) ve canlı hücreleri tespit etmek için basit bir protokol sunuyoruz4. FCS, lazer tarama konfokal mikroskobu (LSM) kullanılarak yapılan foton sayma yöntemidir. Son derece hassas bir foton dedektörü ve foton varış süresinin otomatik ilişki işlevinin (ACF) hesaplanması kullanılarak, algılama hacmindeki floresan moleküllerin zaman ve parlaklığından geçiş ölçülür. Difüzyon moleküler ağırlığın artmasıyla yavaşlar; bu nedenle, intermoleküler etkileşim FCS kullanılarak tahmin edilebilir. Daha da güçlü bir şekilde, floresan molekülün parlaklığındaki artış moleküllerin homo-oligomerizasyonunu gösterir. Bu nedenle, FCS bu tür protein toplamayı tespit etmek için güçlü bir araçtır.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. Malzemeler ve reaktifler
2. Hücre kültürü ve transfection
3. Hücre lizisi ve orta değişim
4. Floresan korelasyon spektroskopisi (FCS) kalibrasyonu
5. Hücre lisatında FCS ölçümü
6. Canlı hücrelerde FCS ölçümü
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Canlı hücrelerde hücre lisat ve SOD1-G85R-GFP'de GFP-TDP25 FCS ölçümü yaptık. Her iki durumda da pozitif genlik ve pürüzsüz ACL'ler elde edilebildi. Neuro2a hücrelerinde ifade edilen GFP-TDP25'in bir kısmının çözünür fraksiyonda belirtilen durum altında kurtarıldığini gösterdik6. Hücre lisatının çözünür fraksiyonunda, FCS(Şekil 2A, üst, ok) kullanılarak foton sayım oranı kaydında son derece parlak floresan molekülleri tespit edildi. Bu tür "sivri uçlar (patlama olarak...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Ölçümlerden önce sistem kalibrasyonu ile ilgili olarak, numuneyi ölçmek için kullanılanla aynı cam eşyalar kullanılmalıdır (örneğin, hücre lisat için 8 kuyulu kapak cam odası ve canlı hücreler için 35 mm cam taban kabı). Camdaki Rh6G adsorpsiyonu nedeniyle, etkili konsantrasyonu bazen azalabilir. Öyleyse, sadece iğne deliği ayarı için 1 μM gibi yüksek konsantre bir Rh6G çözeltisi kullanılmalıdır. Dedektörü korumak için son derece yüksek foton sayısı oranlarından kaçınılmalıdır (örneğin, 1000 kHz'den fazla). Ayrıca, konsa...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu yazarların çıkar çatışması yoktur.
A.K., Japonya Bilim Geliştirme Derneği (JSPS) Bilimsel Araştırmalar için Yardım Hibesi (C) (#18K06201), Nakatani Yeni Koronavirüs Enfeksiyonlarına Karşı Önlemler Vakfı'ndan hibe, Hokkaido Üniversitesi Gelecekteki Araştırma Liderlerini Geliştirme Ofisi 'nden (L-Station) hibe ve Hoansha Vakfı'ndan bir hibe yardımı ile desteklendi. M. K., "Multimoleküler Kalabalık Biyosistemleri için Kimya" (#20H04686) yenilikçi alanlar üzerine bilimsel araştırmalar için JSPS Grant-in-Aid ve "Yaşamsal konuların bilgi fiziği" (#20H05522) üzerinde Bilimsel Araştırmalar için JSPS Grant-in-Aid tarafından kısmen desteklendi.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| % 0.25 (a / h) Tripsin-1 mmol / L EDTA ve orta nokta; Fenol Kırmızısı İçeren 4Na Çözeltisi (Tripsin-EDTA) | Fujifilm Wako Saf Kimya A.Ş. | 201-16945 | |
| 100 mm plastik tabaklar | CORNING | 430167 | |
| 35 mm cam taban kabı | IWAKI | 3910-035 | Canlı hücre ölçümü için |
| 35 mm plastik tabaklar | Thermo Fisher Scientific | 150460 | |
| Alüminyum levha | Bio-Bik | AB-TC1 | |
| C-Apochromat 40x/1.2NA Korr. UV-VIS-IR M27 | Carl Zeiss | Objektif | |
| Hücre sıyırıcı | Sumitomo Bakelite Co., Ltd. | MS-93100 | |
| Selüloz asetat filtre membranı (0,22 mm) | Advantech Toyo | 25CS020AS | |
| Kapak cam haznesi 8 kuyulu | IWAKI | 5232-008 | Çözelti ölçümü için |
| Dulbecco'nun Modifiye Eagle's Medium (DMEM) | Sigma-Aldrich | D5796 | bazal besiyeri |
| Fetal sığır serumu (FBS) | biosera | Lot kontrolü gerekli | |
| Lipofektamin 2000 | Thermo Fisher Scientific | 11668019 | |
| LSM510 META + ConfoCor3 | Carl Zeiss | FCS sistemi | |
| Murin nöroblastom Neuro2a hücreleri | ATCC | CCL-131 | Hücre hattı |
| Opti-MEM I | Thermo Fisher Scientific | 31985070 | |
| pCAGGS | RIKEN | RDB08938 | Transfeksiyon taşıyıcısı için Plazmid DNA |
| Penisilin-Streptomisin Çözeltisi (× 100 | Fujifilm Wako Saf Kimya A.Ş. | 168-23191 | |
| pmeGFP-C1-TDP25 | Monomerik eGFP ile etiketlenmiş TDP25 için Plazmid | ||
| DNA'sı pmeGFP-N1 | eGFP monomer ekspresyonu için Plazmid DNA | ||
| pmeGFP-N1-SOD1-G85R | ALS'ye bağlı G85R mutantı için Plazmid DNA'sı SOD1'in monomerik eGFP | ||
| Proteaz inhibitörü kokteyli | Sigma-Aldrich | P8304 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission