Method Article
والهدف العام لأسلوب التنميط polysome تحليل النشاط متعدية الجنسيات مرناس الفردية أو مرناس الترنسكربيتوم خلال تخليق البروتين. الأسلوب مهم لدراسات البروتين التوليف تنظيم وتفعيل الترجمة والقمع في الصحة والأمراض البشرية المتعددة.
تعبير البروتين المناسبة في الوقت المناسب وفي المبالغ الصحيحة التي هي أساس وظيفة الخلية الطبيعية والبقاء على قيد الحياة في بيئة سريعة التغير. لفترة طويلة، يهيمن عليها البحوث على المستوى النسخي دراسات التعبير الجيني. ومع ذلك، مستويات مستقرة مرناس ترتبط أيضا بإنتاج البروتين، وطواعية مرناس يختلف اختلافاً كبيرا تبعاً للظروف. في بعض الكائنات، مثل طفيلي الليشمانيا، ينظم التعبير البروتين معظمها على مستوى متعدية الجنسيات. أظهرت الدراسات الأخيرة أن التقلبات ترجمة البروتين يرتبط بالسرطان، والايض والأعصاب وغيرها من الأمراض البشرية. Polysome التنميط وسيلة قوية لدراسة تنظيم ترجمة البروتين. أنها تسمح لقياس حالة متعدية الجنسيات مرناس الفردية أو دراسة الترجمة على نطاق الجينوم. أساس هذا الأسلوب هو فصل polysomes وريبوسوم، والوحدات الفرعية ومرناس الحرة أثناء الطرد المركزي من هيولى من خلال تدرج سكروز. نقدم هنا، بوليسومي عالمي تنميط بروتوكول يستخدم في ثلاثة نماذج مختلفة--طفيل ليشمانيا كبيرة، استزراع الخلايا البشرية والأنسجة الحيوانية. ليشمانيا الخلايا تنمو بحرية في التعليق وتنمو الخلايا البشرية المستزرعة في أحادي الطبقة ملتصقة، بينما يمثل الخصية الماوس عينة أنسجة حيوانية. وهكذا، التقنية تتكيف مع كل مصدر من هذه المصادر. ويتضمن البروتوكول المتعلق بتحليل الكسور بوليسومال الكشف عن مستويات مرناً الفردية التي RT-قبكر، البروتينات لطخة غربية والتحليل للكشف الريباسي بالتفريد. الأسلوب يمكن تمديد دراسة رابطة مرناس مع الريبوسوم على مستوى الترنسكربيتوم بتسلسل الحمض النووي الريبي العميق وتحليل البروتينات المرتبطة الريبوسوم بالتحليل الطيفي الشامل للكسور. الأسلوب يمكن تعديلها بسهولة للنماذج البيولوجية الأخرى.
ويسيطر تنظيم التعبير الجيني في الخلايا آليات النسخي وبوسترانسكريبشونال وبوستترانسلاشونال. السلف في تسلسل الحمض النووي الريبي عميقة تسمح دراسة مستويات مرناً مستقرة على نطاق الجينوم بمستوى لم يسبق له مثيل. ومع ذلك، أظهرت النتائج الأخيرة أن مستوى مرناً حالة ثابتة لا يرتبط دائماً بإنتاج البروتين1،2. مصير نسخة فردية معقدة جداً ويعتمد على عوامل كثيرة مثل المحفزات الداخلية والخارجية، والإجهاد، إلخ. تنظيم التعبير الجيني خلال تخليق البروتين يوفر طبقة أخرى من التعبير التحكم اللازمة لاستجابة سريعة في الظروف المتغيرة. بوليسومي (أو "بوليريبوسومي") التنميط، والانفصال، والتصور بنشاط ترجمة ريبوسوم، وسيلة قوية لدراسة تنظيم تخليق البروتين. وعلى الرغم من تطبيقاته التجريبية الأولى ظهرت في الستينات3، polysome التنميط حاليا واحدة من التقنيات الأكثر أهمية في البروتين ترجمة الدراسات4. يمكن ترجمة مرناس واحدة من الريبوسوم واحد أو أكثر مما يؤدي إلى تشكيل بوليسومي. يمكن أن توقف المحاضر في ريبوسوم مع سيكلوهيكسيميدي5 ويمكن فصل مرناس التي تحتوي على أرقام مختلفة من بوليسوميس عملية تجزئة بوليسومي بواسطة السكروز تنبيذ فائق التدرج6،7 , 8 , 9-يسمح تحليل الحمض النووي الريبي للكسور بوليسومال ثم قياس التغيرات في الدول المتعدية في مرناس الفردية على نطاق الجينوم، وخلال مختلف الظروف الفسيولوجية4،7، 10-الأسلوب قد استخدمت أيضا لتكشف عن أدوار 5 'UTR و 3' UTR تسلسل في السيطرة على مرناً طواعية11، ودراسة دور ميرناس في القمع متعدية12، كشف العيوب في الريبوسوم نشوء حيوي13 ، وفهم دور البروتينات المرتبطة الريبوسوم مع الأمراض التي تصيب الإنسان14،15. خلال العقد الماضي، برز دور متنام لتنظيم التعبير الجيني أثناء الترجمة أن يوضح أهميتها في الأمراض التي تصيب الإنسان. دليل مراقبة متعدية الجنسيات في السرطان، الأيضية وأمراض الأعصاب هو الساحقة15،16،،من1718. على سبيل المثال، يسهم في التقلبات eIF4E-تعتمد على مراقبة متعدية الجنسيات ذات الصلة بالتوحد في العجز15 وفمرب وتشارك في المماطلة من ريبوسوم في مرناس مرتبطة بالتوحد14. وهكذا، التنميط بوليسومال أداة هامة جداً لدراسة العيوب في التنظيم متعدية الجنسيات في العديد من الأمراض البشرية.
تحليل البروتين الكسور بوليسومال تحت ظروف فسيولوجية مختلفة يشرح وظيفة العوامل المرتبطة ريبوسوم أثناء الترجمة. وقد استخدمت تقنية polysome التنميط في العديد من الأنواع بما في ذلك الخميرة وخلايا الثدييات والنباتات والبروتوزوا10،19،،من2021. معرض الطفيليات الأوالي مثل المثقبيات و ليشمانيا التحكم النسخي محدودة للتعبير الجيني. وتنظم على الجينوم في مجموعات الجينات بوليسيسترونيك التي تفتقر إلى النسخ ينظم مروج22. بدلاً من ذلك، التعبير الجيني إنمائية يتم التحكم في الغالب على مستوى الترجمة البروتين والاستقرار مرناً في مثقبيات الأنواع23،24. ولذلك، فهم التحكم متعدية الجنسيات في غياب تنظيم النسخي أهمية خاصة بالنسبة لهذه الكائنات. التنميط بوليسومال أداة قوية لدراسة بوسترانسكريبشونال تنظيم التعبير الجيني في ليشمانيا25،26،،من2728.
التقدم الذي أحرز مؤخرا في الكشف عن المستويات الفردية مرناس ريال مرة PCR الكمي (RT-qPCR) وكامل الترنسكربيتوم بتسلسل الجيل القادم، فضلا عن التكنولوجيات البروتيوميات، يجلب القرار ومزايا التنميط بوليسومال إلى مستوى جديد. استخدام هذه الأساليب يمكن تمديد بتحليل للكسور بوليسومال الفردية بتسلسل الحمض النووي الريبي العميقة جنبا إلى جنب مع تحليل البروتين لرصد حالة متعدية الجنسيات من الخلايا في نطاق الجينوم. وهذا ما يسمح تحديد اللاعبين جزيئية جديدة تنظم الترجمة تحت مختلف الظروف الفسيولوجية والمرضية. نقدم هنا، بوليسومي عالمي التنميط بروتوكول يستخدم في ثلاثة نماذج مختلفة: طفيل ليشمانيا كبيرةومثقف الخلايا البشرية، والأنسجة الحيوانية. نقدم المشورة في إعداد ليساتيس الخلية من الكائنات المختلفة، والاستفادة المثلى شروط التدرج واختيار مثبطات رناسي وتطبيق قبكر RT ولطخة غربية والتفريد الحمض النووي الريبي لتحليل الكسور بوليسومي في هذه الدراسة.
وأجريت جميع علاجات الحيوانات والتعامل مع الأنسجة التي تم الحصول عليها في الدراسة وفقا للبروتوكولات التي وافقت عليها لجنة الاستخدام في مركز العلوم تكساس تكنولوجيا جامعة الصحة وفقا للمعاهد الوطنية لرعاية الحيوان المؤسسية الإرشادات الصحية رعاية الحيوان، رقم بروتوكول 96005. الرجاء التضحية الحيوانات الفقارية وتعد الأنسجة وفقا للمبادئ التوجيهية من رعاية الحيوان المؤسسية واستخدام اللجنة. في حالة عدم وجود مثل هذه لجنة، يرجى الرجوع إلى المبادئ التوجيهية للرفق بالحيوان "المعاهد الوطنية للصحة". الكبار (> 60 يوم من العمر) واستخدمت الفئران C57BL/6. وتم الحصول على جميع الحيوانات والأنسجة وفقا للبروتوكولات التي وافقت عليها لجنة الاستخدام في مركز العلوم تكساس تكنولوجيا جامعة الصحة وفقا للمبادئ التوجيهية للرفق بالحيوان "المعاهد الوطنية للصحة" ورعاية الحيوان المؤسسية. للقتل الرحيم، وضعت ماوس واحدة في غرفة صغيرة، وتم تشريد الهواء تدريجيا مع حوالي 30% ثاني أكسيد الكربون لتخدير والتقليل من كرب الحيوان. في أعقاب توقف التنفس، استخدمنا التفكك عنق الرحم لتأكيد وفاة الحيوان قبل الحصاد الأنسجة.
تنبيه: جميع مع الخلايا البشرية مثقف ويعيش ليشمانيا العمل في مجال السلامة الأحيائية مجلس الوزراء في BSL-2 شهادة المختبر.
1-إعداد ليساتيس هيولى من ليشمانيا كبيرة ، استزراع الخلايا البشرية والأنسجة الماوس
ملاحظة: هناك العديد من الاختلافات في الأعمال التحضيرية ليساتي من مواد مختلفة المصدر. خطوات أخرى بما في ذلك إعداد التدرج السكروز وتجزئة بوليسومال متطابقة ولا تعتمد على مصدر العينة.
2-السكروز إعداد التدرج وتنبيذ فائق
3-بوليسومي تجزئة وجمع العينات
ملاحظة: بينما الاستعدادات ليستي بعض الاختلافات تبعاً للمصدر، إعداد التدرج بروتوكولي تجزئة polysome هي نفسها بالنسبة لجميع أنواع ليساتيس.
4-إعداد "رنا الاصطناعية" في المختبر لتطبيع مرناس "المستويات أثناء تحليل البيانات" RT-قبكر
ملاحظة: يتم استخدام مرناً أومبا كولاي في هذا البروتوكول للتطبيع. أي رنا الأخرى ليس لديها هوية واسعة النطاق مع مرناس في الحي درس (الثدييات أو ليشمانيا) يمكن استخدامها.
5-الجيش الملكي النيبالي "في معزل" عن "الكسور التدرج" وكدنا إعداد
ملاحظة: انتقل مباشرة مع هذا البروتوكول لتنقية الحمض النووي الريبي إذا استخدمت مثبطات رناسي كمثبط ريبونوكليسي. ومع ذلك، عندما تستخدم كمثبط ريبونوكليسي، سوف تمنع الهيبارين المنتسخة العكسية المستخدمة في إعداد كدنا. ولذلك، سيلزم تنقية إضافية من الحمض النووي الريبي إذا استعمل الهيبارين في المخزن المؤقت لتحلل والتدرج. انظر القسم 6 إعداد الجيش الملكي النيبالي لتوليف كدنا إذا استعمل الهيبارين.
6-الجيش الملكي النيبالي التنقية من تلوث الهيبارين
ملاحظة: يمنع الهيبارين الحمض النووي تجهيز الإنزيمات مثل المنتسخة العكسية. ولذلك، استخدام هذا البروتوكول تنقية إضافية عندما يتم استخدام الهيبارين في المخزن المؤقت لتحلل و/أو في التدرج.
7--الرايت قبكر وتحليل البيانات لتوزيع مرناً
8-تحليل البروتينات في الكسور بوليسومال من النشاف الغربية
في هذه الدراسة، يصف لنا تطبيق أسلوب التنميط بوليسومال إلى ثلاثة مصادر مختلفة: الطفيلية ليشمانيا كبيرةومثقف الخلايا البشرية والخصية الماوس. ليشمانيا الخلايا تنمو بحرية في وسائل الإعلام السائلة في التعليق وتنمو الخلايا البشرية المستزرعة في أحادي الطبقة ملتصقة على لوحات والخصية الماوس تمثل عينة أنسجة. الأسلوب يمكن تعديلها بسهولة لأنواع أخرى من الخلايا المزروعة بحرية في التعليق، وأنواع مختلفة من الأنسجة، أو من كائن آخر، وأنواع مختلفة من الخلايا المستزرعة. النهج الذي يتكون من أربع خطوات رئيسية: إعداد ليستي وإعداد التدرج السكروز والخطوة تنبيذ فائق، تجزئة بوليسومي وجمع العينات التي تليها تحليل للكسور. جمع الخلايا من مصادر مختلفة، وغسلها وتفكيك في المخزن المؤقت لتحلل بالمرور من خلال إبرة أو الخالطون دونس. يتم استخدام الطرد المركزي لإزالة الحطام خلية، توضيح. ويبين الشكل 1Aمخطط تجزئة التدرج. تدرج مستمر سكروز يتكون من الخلط بين 10% و 50% من حلول السكروز في صانع تدرج. يتم تحميل أعلى التدرج. تنبيذ فائق يفصل مرناس المرتبطة بعدد مختلف من ريبوسوم التي ترصدها كاشف الأشعة فوق البنفسجية خلال تجزئة، تشكيل طيف امتصاص متميزة. الكسور التي يتم جمعها تستخدم لتحليل الحمض النووي الريبي والبروتين (الشكل 1B). يمكن تحليل الحمض النووي الريبي بالتفريد تليها شمال وصمة عار أو المستخدمة لإنتاج كدنا متبوعاً بفعل RT-qPCR لتحليل رابطة مرناس الفردية مع بوليسوميس. يمكن استخدام تسلسل الجيل القادم لتحليل حالة مرناس على نطاق الجينوم7متعدية الجنسيات. لتحليل البروتين الكسور بوليسومال، هي عجلت البروتينات مع حمض التريكلوروسيتيك للتركيز عليها. ثم يتم تحليل البروتينات بالغربية النشاف أو بواسطة التحليل الطيفي الشامل على مستوى البروتين.
يبين الشكل 2 ألفملف تعريف بوليسومال نموذجية التي تم إنشاؤها من ليشمانيا كبيرة تنمو بنشاط الثقافة. الرسم البياني لتجزئة امتصاص قد شكل متميزة مع قمم نموذجي الريبوسوم مفارز (40S و 60S)، واحد ريبوسوم (80S أو مونوسوميس) وبوليسوميس.
الكمية RT-PCR (RT-qPCR) استخدمت للكشف عن الرابطة لفرادى ليشمانيا مرناس ريبوسوم وبوليسوميس. الأسلوب31 جر (ΔΔCر) مقارنة نهج بسيطة وملائمة لدراسة مستويات مرناس النسبي في الخلايا. يتطلب هذا الأسلوب رقابة داخلية (مستقرة مرناً، يتغير التعبير أثناء العلاج أو ظروف التجربة) لإجراء العمليات الحسابية. ومع ذلك، هناك لا الرقابة الداخلية في الكسور بوليسومال لأنه سوف تختلف مستويات أي مرناً أو الحمض النووي الريبي الريباسي في الكسور، تبعاً لارتباطها ريبوسوم، بوليسوميس، إلخ. لحل مشكلة رقابة داخلية، وقد استخدمنا مرناً أومبا البكتيرية الاصطناعية لتطبيع ليشمانيا مرناً المستويات الفردية النسبية في الكسور. وكان المركب في المختبر مرناً أومبا وتضاف بكميات متساوية لكل جزء قبل استخراج الحمض النووي الريبي. إضافة للجيش الملكي النيبالي الاصطناعية مهم لأنه يجعل حسابات البيانات RT qPCR أدق، كالمراقبة الداخلية للحسابات بالنسبية (ΔΔCتي) جر الأسلوب.
كانت مختلطة مختبرين للكسور التدرج إلى ثلاث مجموعات: بريبوليسوميس (مفارز ومونوسوميس)، الخفيفة polysomes (تتألف من ريبوسوم 2-4)، و polysomes الثقيلة (تتألف من ريبوسوم 5-8). وأجرى RT-قبكر في الجيش الملكي النيبالي من الكسور مجتمعة لتحليل التوزيع مرناً بين هذه الكسور مجتمعة (الشكل 2). واستخدمت كعنصر تحكم 18S ribosomal RNA. مستويات النسبية يحددها RT qPCR ارتباطاً جيدا مع التوزيع التقديري للوحدات الفرعية الصغيرة ريبوسومال (وحدة فرعية مجاناً، كجزء من مونوسوميس وبوليسوميس، و) في الطيف. تحليل RT qPCR كشفت أن مرناس الفردية اختبار درجة مختلفة من المشاركة في الترجمة خلال مرحلة النمو ليشمانيا لوغاريتمي. ويرتبط مرناً tubulin تفضيلي مع polysomes الثقيلة، مما يشير إلى كفاءة الترجمة. وفي المقابل، تم العثور على مرناً شيرب أساسا مع بريبوليسوميس والخفيفة polysomes دعم الترجمة أقل نشاطا بالمقارنة مع tubulin مرناً.
التعبير عن المؤتلف البروتينات في الخلايا المستزرعة نهجاً هاما في فئات متنوعة من الدراسات تجريبية. هنا، نحن نقدم مثالاً للتنميط بوليسومال من مرناس البروتين المؤتلف في مصدر آخر عينة، الخلايا البشرية المزروعة. تم transfected خلايا هيلا عابر مع والبلازميدات معربا عن المؤتلف التليف الكيسي transmembrane الموصلية منظم (CFTR)34 أو Norrie الأمراض البروتين (الحزب الوطني). طيف امتصاص لوجود بوليسومي من هذه الثقافات المستقلة اثنين من قمم متميزة جداً مماثلة والوارد المطابق مفارز ريبوسومال (40S و 60S)، مونوسوميس (80S)، وبوليسوميس (الشكل 3A). ويوضح التشابه في الأطياف من هذه التجارب إمكانية تكرار نتائج وجود التدرج. مثل في الدراسات ليشمانيا ، توزيع مرناس تحددها RT-قبكر في الكسور تمثل بريبوليسوميس، بوليسوميس الخفيفة والثقيلة polysomes (الشكل 3B). الكشف عن الحمض النووي الريبي فرعية صغيرة ريبوسومال 18S يرتبط بتوزيعها المقدرة في الأطياف. مرناس الحزب الوطني كانت في معظمها مرتبطة بكسور بوليسومال الخفيفة والثقيلة، بينما مرناس CFTR عثر على معظمها في الكسور بريبوليسومي، مما يوحي بأن الحزب الوطني هو ترجمة أكثر كفاءة. في حين أن الحزب الوطني بروتين صغير نسبيا، CFTR هو بروتين كبيرة جداً (مخلفات الأحماض الأمينية 1480) تتكون من العديد من المجالات، أن إضعاف بشكل مستقل أثناء الترجمة35. قد يعكس التعاقدات أقل من CFTR مرناً مع polysomes أبطأ الترجمة المطلوبة للطي كوترانسلاشونال في مجالات متميزة.
يمكن استخدام الكسور بوليسومي أيضا للكشف عن البروتينات. وقد أجرى الكشف عن البروتينات في كسور التدرج على سبيل المثال ريبوسومال البروتينات في خلايا هيلا (الشكل 4). وتركزت البروتينات بهطول الأمطار بنسبة 10% كلورفورم الميثيل من الكسور ولطخة غربية استخدمت للكشف عن البروتين ريبوسومال وحدة فرعية صغيرة RPS6 ووحدة فرعية كبيرة ريبوسومال البروتين RPL11 (الشكل 4، أعلى اللوحة). يرتبط توزيعها جيدا مع قمم متميزة على طيف امتصاص. هذه التجارب تثبت بوضوح أن الكسور بوليسومي يمكن استخدامها لتحليل البروتينات في نفوسهم.
واستخدمت العديد من السكروز مختلف التركيزات التدرجات (على سبيل المثال، 7-47%36, 5-50%7، 7-50%6 ، 10-50%37، 15-50%8، وغيرها) لوجود بوليسوميس. هنا، نحن مقارنة تدرجات بين 10 50 في المائة و 17-51% (الشكل 5). وعلى الرغم من 17-51% إلى نتائج مقبولة، الفصل في التدرج 10-50% كان عموما أفضل.
أنها موثقة جيدا أن وكلاء شيلاتينغ، مثل يدتا، تعطيل8،ريبوسوم و polysomes9. كما هو مبين في الشكل 6، يدتا معاملة هيلا قبل التحميل على التدرج يؤدي إلى اختفاء القمم، المقابلة مونوسوميس وبوليسوميس، وزيادة كبيرة في الوحدات الفرعية الريبوسوم إلى الذروة. هذه التجربة بمثابة عنصر تحكم، وأظهرت أن قمم لوحظت دون علاج يدتا ريبوسومال فعلا مونوسوميس وبوليسوميس.
يبين الشكل 7 النتائج وجود بوليسومي من الخصيتين الماوس. طيف امتصاص له أوجه التشابه مع تلك المأخوذة من خلايا ليشمانيا والحلة: قمم متميزة من مفارز ريبوسومال ومونوسوميس وبوليسوميس. الشكل، وتوزيع إنتاج مظهر توقيع، التي تجعل من السهل التعرف عليها على مختلف الأطياف بوليسومال. الكشف التام من تنقيته من الكسور وتم تحليل الكشف عن الكسور المحدد بالتفريد في [اغروس] هلام (الشكل 7، أعلى اللوحة). التفريد يبين التوزيع نموذجية للكشف الريباسي 18S و 28S. هذه العصابات حادة تشير إلى إينتاكتنيس العينات. الهلام قد تستعمل لكشف مرناس الفردية بوصمة عار شمال التالية أو يمكن استخدامه لتقييم نوعية العينات قبل تجارب أخرى في الجيش الملكي النيبالي أو البروتين التحليل-الكشف الريباسي تنتشر العصابات تشير إلى تدهور الجيش الملكي النيبالي في العينات.
خلال دراساتنا، استخدمنا المانع رناسي والهيبارين كمثبطات رناسي في التدرجات ليساتيس والسكروز. بينما كل منهما تقدم نتائج مرضية، كان استخدام المانع رناسي المفضل لتحليل الحمض النووي الريبي نظراً لأنها لا تمنع كدنا وردود الفعل RT-قبكر. وهكذا، فإنه لا تتطلب الخطوات الإضافية من تنقية الحمض النووي الريبي. ومع ذلك، إذا تقرر الباحثين استخدام الهيبارين أثناء إعداد بوليسومي، تكون على علم أن الهيبارين يحول دون تيار أسفل التطبيقات مثل RT-قبكر، وهناك حاجة إلى خطوة إضافية في تنقية الحمض النووي الريبي (انظر المادة 6 من البروتوكول).
الشكل 1 . التنميط polysome. (أ) نظام لإعداد التدرج، الشخصية تجزئة وامتصاص بوليسومي. (ب) نظام تحليل الكسر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 2 . تحليل الشخصية بوليسومي ليشمانيا كبيرة الثقافة في مرحلة اللوغاريتمي للنمو. (أ) Cytoplasmic ليستي كان مجزأ في التدرج السكروز 10-50%. (ب) التوزيع النسبي للجيش الملكي النيبالي 18S، tubulin ومرناس شيرب (٪) في بريبوليسوميس، بوليسوميس الخفيفة والثقيلة من خلايا السجل تحليلها بواسطة RT-قبكر. الكسور التي تحتوي على 40S، تم دمج 60S ومونوسوميس بريبوليسوميس. تم الجمع بين الكسور مع ريبوسوم 2-4 ك polysomes الخفيفة، بينما شكلت الكسور مع ريبوسوم 5-8 بوليسوميس الثقيلة. الاصطناعية كولاي مرناً أومبا إضافة إلى استخراج الحمض النووي الريبي الكسور السابقة بمثابة عنصر تحكم تطبيع في الرايت qPCR. تم استخدام أسلوب31 جر (ΔΔCر) المقارن لحساب مستويات مرناً. أشرطة الخطأ تمثل الأخطاء المعيارية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3 . تجزئة بوليسومي وتحليل لرابطة مرناس CFTR والحزب المؤتلف مع ريبوسوم في خلايا هيلا transfected مع بلازميد المعينة. (أ) الشخصية بوليسومال في خلايا هيلا transfected مع البلازميدات CFTR والحزب الوطني. تم تطبيق التدرج السكروز 10%-50% لتحقيق الفصل بين بوليسوميس. يتم الإشارة إلى القمم للصغيرة (40S) ومفارز كبيرة (60S)، فضلا عن مونوسومي (80S). جنبا إلى جنب كما هو مبين على لوحة كسور والمستخدمة لمزيد من التحليل. (ب) توزيع مرناس CFTR والحزب الوطني في كسور مختلفة. كشف 18S ب RT qPCR كعنصر تحكم لتجزئة polysome. وتم تقييم مستويات الحمض النووي الريبي بتحليل RT-قبكر. تم تطبيع البيانات استخدام مرناً الاصطناعية. تم استخدام أسلوب31 جر (ΔΔCر) المقارن لحساب مستويات مرناً. أشرطة الخطأ تمثل الأخطاء المعيارية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4 . الكشف عن البروتينات ريبوسومال في هيلا الكسور بوليسومال. تعرض الخلية هيلا ليستي باستخدام الطرد المركزي التدرج السكروز 10%-50%. البروتينات في الكسور المحدد قد عجلت مع TCA وتحليلها من قبل التفريد في 12% الحزب الديمقراطي الصربي صفحة مع بعد النشاف الغربية باستخدام الماوس RPS6 [مونوكلونل] وارنب [بولكلونل] RPL11 جسم كالأجسام المضادة الأولية و "الماعز بيروكسيداسيكونجوجاتيد" الأجسام المضادة الثانوية الماوس المضادة أو أرنب المضادة. تصور إشارات فعل الركيزة تشيميلومينيسسينت "سوبيرسيجنال الغربية بيكو زائد". الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 5 . مقارنة هيلا بوليسومال التنميط في 10-50% (أسود) أو تدرجات السكروز 17%-51% (رمادي)- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 6 . تأثير المعاملة يدتا على بوليسومال الشخصية في خلايا هيلا. وعولج خلية هيلا ليستي مع 10 ملم يدتا على الجليد لمدة 10 دقيقة مباشرة قبل السكروز التدرج الطرد المركزي. تمت الاستعاضة عن مجكل2 5 مم يدتا في حلول السكروز التدرج. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 7 . بوليسومال الشخصية من أنسجة الخصية الماوس ليساتي. تعرضوا لاستخراج الحمض النووي الريبي مع كاشف تنقية الحمض النووي الريبي الكسور وتحليلها بواسطة التفريد في 1% [اغروس] هلام. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
المرحلة | الخطوة | الشرط |
عقد | الخطوة 1 | زيادة درجة الحرارة من 25 إلى 50 درجة مئوية مع 1.6° C/s |
احتضان عند 50 درجة مئوية لمدة دقيقة 02:00 | ||
الخطوة 2 | زيادة درجة الحرارة من 50 إلى 95 درجة مئوية مع 1.6° C/s | |
احتضان عند 95 درجة مئوية لمدة 10:00 دقيقة | ||
بكر | الخطوة 1 | احتضان عند 95 درجة مئوية 00:15 دقيقة |
الخطوة 2 | انخفاض درجة الحرارة من 95 إلى 60 درجة مئوية مع 1.6 درجة مئوية/ | |
احتضان عند 60 درجة مئوية لمدة دقيقة 01:00 | ||
عدد من دورات 40 | ||
تذوب منحنى | الخطوة 1 | زيادة درجة الحرارة من 60 إلى 95 درجة مئوية مع 1.6° C/s |
الخطوة 2 | انخفاض درجة الحرارة من 95 إلى 60 درجة مئوية مع 1.6° C/s | |
احتضان عند 60 درجة مئوية لمدة دقيقة 01:00 | ||
الخطوة 3 (الانفصال) | زيادة درجة الحرارة من 60 إلى 95 درجة مئوية مع 0.05° C/s | |
احتضان عند 95 درجة مئوية 00:15 دقيقة |
الجدول 1. شروط RT-قبكر
تجزئة بوليسومي بالتدرج السكروز جنبا إلى جنب مع الجيش الملكي النيبالي، وتحليل البروتين الكسور وسيلة قوية لتحليل حالة متعدية الجنسيات مرناس الفردية أو ترانسلاتومي كله، فضلا عن أدوار العوامل البروتين تنظم متعدية الجنسيات إليه خلال حالة فيزيولوجية أو المرض العادي. التنميط بوليسومال وتقنية مناسبة خاصة لدراسة التنظيم متعدية الجنسيات في الكائنات الحية مثل تريبانوسوماتيدس بما في ذلك ليشمانيا فيها مراقبة النسخي غائبة إلى حد كبير وتنظيم تعبير الجينات غالباً ما يحدث أثناء الترجمة.
هنا، يمكننا وصف بروتوكول تجزئة polysome المستخدمة في النماذج الثلاثة: ليشمانيا الطفيليات واستزراع الخلايا البشرية والأنسجة الماوس. الخطوة تجزئة polysome أساسا هي نفسها بالنسبة للكائنات المختلفة المستخدمة في هذه الدراسة؛ ومع ذلك، قد إعداد ليستي بعض الاختلافات. ليشمانيا خلايا تنمو في ثقافة السائل ويتم جمعها بالطرد المركزي ويتم عد الخلايا قبل تحلل لضمان تساوي تحميل على التدرج. ويمكن غسلها الخلايا البشرية وتفكيك مباشرة على اللوحة. ويسيطر تحميل تساوي الكثافة البصرية. تتطلب أنسجة الماوس الخالطون دونسي لكفاءة تحلل بينما في حالة الليشمانيا والخلايا البشرية، أنها كافية لتمريرها من خلال إبرة عيار 23.
ينبغي أن تكون جميع الكواشف المستخدمة رناسي وحوزتي مجاناً. قارنا الهيبارين ومثبط رناسي كمثبطات للنشاط رناسي في ليساتيس هيولى. ووجدنا أن كلا الكواشف يمكن أن تعوق بشكل فعال رناسي. ومع ذلك، الهيبارين يؤثر على التطبيقات المصب مثل إعداد كدنا و RT-قبكر. كنتيجة لذلك، يتطلب إعداد الجيش الملكي النيبالي خطوة تنقية إضافية عندما يتم استخدام الهيبارين. وفي رأينا، مثبط رناسي هو الخيار أكثر ملاءمة ويمكن استخدامها بفعالية في polysome التنميط البروتوكول.
التنميط بوليسومال هو العمل المكثف، الذي يشكل قيداً رئيسيا للأسلوب. يمكن إعداد تصل إلى ستة التدرجات في نفس الوقت. فراكتيوناتور التدرج يولد 144 الكسور التي تحتاج إلى معالجتها في فترة قصيرة من الزمن. تحليل للكسور الفردية يمكن أن تكون مضيعة للوقت ومكلفة جداً. ولذلك، الجمع بين كسور الفردية في بوليسوميس السابقة، بوليسوميس الخفيفة والثقيلة يوفر طريقة سريعة وأقل مشقة لتقدير النشاط متعدية الجنسيات من مرناس الفردية. نتائجنا RT qPCR الكسور مجتمعة في مكنتنا من تحديد الاختلافات في طواعية مرناس مختلفة سواء في الليشمانيا وخلايا هيلا (الأرقام 2، 3). ومع ذلك، إذا كانت هناك حاجة إلى قرار أكثر دقة، ثم الكسور الفردية يمكن إجراء تحليل.
الريبوسوم التنميط هو طريقة أخرى لدراسة حالة متعدية مرناً ويستند قياس إنتاج البروتين عن طريق التسلسل من شظايا مرناً يحميها الريبوسوم38. هذه التكنولوجيا توفر المعلومات الكمية ربط تسلسل مرناً مع كسور بوليسومال محددة تجري ترجمته في عينة، ويمكن أن توفر معلومات دقيقة عن حالة متعدية الجنسيات مرناس كودون دقة بالمقارنة مع polysome التنميط التكنولوجيا. ومع ذلك، polysome التنميط يمكن استخدامها لتحليل الحمض النووي الريبي والبروتين، مما يوفر معلومات إضافية عن البروتين بوليسوميس وتحديد العوامل المساهمة في تنظيم الترجمة.
ولذلك، التنميط بوليسومال هو تقنية متعددة الاستخدامات التي يمكن استخدامها لتحليل حالة متعدية الجنسيات مرناس الفردية، دراسة البروتينات المرتبطة الريبوسوم ودراسة التنظيم متعدية الجنسيات في نموذج مختلف الكائنات تحت مختلف التجريبية شروط.
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
يشكر المؤلفون لي تشينغ للمساعدة في تسجيل الصوت. البحث تدعمها أموال بدء التشغيل من تكساس تكنولوجيا جامعة مركز علوم الصحة ومن مركز التميز "علم الأعصاب متعدية الجنسيات" والمداواة (كتنت) منح 2017 PN-كتنت-05 "أخرجدهو" A.L.K.؛ في جزء من المعاهد الوطنية للصحة منحة R01AI099380 هوفمان K.Z. جيمس جيم وباكا ر. كريستين العلماء سيسير (مركز "التكامل لوقف" التعليم والبحوث) وكانت مدعومة البرنامج.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Instruments: | |||
Gradient master | Biocomp Instruments Inc. | 108 | |
Piston Gradient Fractionator | Biocomp Instruments Inc. | 152 | |
Fraction collector | Gilson, Inc. | FC203B | |
NanoDrop One | Thermo Scientific | NanoDrop One | |
Nikon inverted microscope | Nikon | ECLIPSE Ts2-FL/Ts2 | |
2720 Thermal Cycler | Applied Biosystems by Life Technologies | 4359659 | |
CO2 incubator | Panasonic Healthcare Co. | MCO-170A1CUV | |
HERATHERM incubator | Thermo Scientific | 51028063 | |
Biological Safety Cabinet, class II, type A2 | NuAire Inc. | NU-543-400 | |
Revco freezer | Revco Technologies | ULT1386-5-D35 | |
Beckman L8-M Ultracentifuge | Beckman Coulter | L8M-70 | |
Centrifuge | Eppendorf | 5810R | |
Centrifuge | Eppendorf | 5424 | |
Ultracentrifuge Rotor SW41 | Beckman Coulter | 331362 | |
Swing-bucket rotor | Eppendorf | A-4-62 | |
Fixed angle rotor | Eppendorf | F-45-30-11 | |
Quant Studio 12K Flex Real-Time PCR machine 285880228 | Applied Biosystems by life technologies | 4470661 | |
TC20 Automated cell counter | Bio-Rad | 145-0102 | |
Hemacytometer | Hausser Scientific | 02-671-51B | |
Software | |||
Triax software | Biocomp Instruments Inc. | ||
Materials: | |||
Counting slides, dual chamber for cell counter | Bio-Rad | 145-0011 | |
1.5 mL microcentrifuge tube | USA Scientific | 1615-5500 | |
Open-top polyclear centrifuge tubes, (14 mm x 89 mm) | Seton Scientific | 7030 | |
Syringe, 5 mL | BD | 309646 | |
BD Syringe 3 mL23 Gauge 1 Inch Needle | BD | 10020439 | |
Nunclon Delta Surface plate, 14 cm | Thermo Scientific | 168381 | |
Nunclon Delta Surface plate, 9 cm | Thermo Scientific | 172931 | |
Nalgene rapid-flow 90mm filter unit, 500 mL, 0.2 aPES | Thermo Scientific | 569-0020 | |
BioLite 75 cm3 flasks | Thermo Scientific | 130193 | |
Nunc 50 mL conical centrifuge tubes | Thermo Scientific | 339653 | |
Chemicals: | |||
Trizol LS | Ambion by Life Technologies | 10296028 | |
HEPES | Fisher Scientific | BP310-500 | |
Trizma base | Sigma | T1378-5KG | |
Dulbecco's Modified Eagle's Medium-high glucose (DMEM) | Sigma | D6429-500ML | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Sigma | F0926-50ML | |
Penicillin-Streptomycin (P/S) | Sigma | P0781-100ML | |
Lipofectamine 2000 | Invitrogen | 11668-019 | |
Dulbecco's phosphate buffered saline (DPBS) | Sigma | D8537-500ML | |
Magnesium chloride hexahydrate (MgCl2x6H2O) | Acros Organics | AC413415000 | |
Potassium Chloride (KCl) | Sigma | P9541-500G | |
Nonidet P 40 (NP-40) | Fluka (Sigma-Aldrich) | 74385 | |
Recombinant Rnasin Ribonuclease Inhibitor | Promega | N2511 | |
Heparin sodium salt | Sigma | H3993-1MU | |
cOmplete Mini EDTA-free protease inhibitors | Roche Diagnostics | 11836170001 | |
Glycogen | Thermo Scientific | R0551 | |
Water | Sigma | W4502-1L | |
Cycloheximide | Sigma | C7698-1G | |
Chloroform | Fisher Scientific | 194002 | |
Dithiotreitol (DTT) | Fisher Scientific | BP172-5 | |
Ethidium Bromide | Fisher Scientific | BP-1302-10 | |
Ethylenediaminetetraacetic acid disodium dehydrate (EDTA) | Fisher Scientific | S316-212 | |
Optimem | Life Technologies | 22600050 | |
Puromycin dihydrochloride | Sigma | P8833-100MG | |
Sucrose | Fisher Scientific | S5-3KG | |
Trypsin-EDTA solution | Sigma | T4049-100ML | |
Hgh Capacity cDNA Reverse Transcriptase Kit | Applied Biosystems by life technologies | 4368814 | |
Power SYBR Green PCR Master Mix | Applied Biosystems by life technologies | 4367659 | |
HCl | Fisher Scientific | A144SI-212 | |
Isopropanol | Fisher Scientific | BP26324 | |
Potassium Hydroxide (KOH) | Sigma | 221473-500G | |
Anti-RPL11 antibody | Abcam | ab79352 | |
Ribosomal protein S6 (C-8) antibody | Santa Cruz Biotechnology Inc. | sc-74459 | |
1xM199 | Sigma | M0393-10X1L | |
Lithium cloride | Sigma | L-9650 | |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Fisher Scientific | D128-500 | |
Gel Loading Buffer II | Thermo Scientific | AM8546G | |
UltraPure Agarose | Thermo Scientific | 16500-100 | |
Trichloracetic acid (TCA) | Fisher Scientific | A322-100 | |
SuperSignal West Pico PLUS chemiluminescent substrate | Thermo Scientific | 34580 | |
Formaldehyde | Fisher Scientific | BP531-500 | |
Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) | Sigma | L5750-1KG | |
Phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) | Sigma | P7626-5G | |
RNeasy Mini kit | Qiagen | 74104 | |
Adenosine 5′-triphosphate disodium salt hydrate (ATP) | Sigma | A1852-1VL | |
Cytosine 5'-triphosphate disodium salt hydrate (CTP) | Sigma | C1506-250MG | |
Uridine 5'-triphosphate trisodium salt hydrate (UTP) | Sigma | U6625-100MG | |
Guanosine 5'-triphosphate sodium salt hydrate (GTP) | Sigma | G8877-250MG | |
SP6 RNA Polymerase | NEB | M0207S | |
Pyrophoshatase | Sigma | I1643-500UN | |
Spermidine | Sigma | S0266-1G |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved