変動が減少し、再現性を向上させるための解釈を容易にするための努力で同じサンプルからの蛋白質、DNA、RNA の隔離のためのプロトコルを紹介します。
単一の生物的サンプルについては、の茄多を保持して、今同時に分子の処理と異なる条件の間の変更の複数のレベルの全体像をキャプチャするいくつかの高分子を調査するの一般的。このプロトコルは、DNA、RNA を分離する手法を提案して線虫導入されたときこれらの biomolecules の複製から切り離されているバリエーションを削除する線虫の同じサンプルからの蛋白質が、最終的に同様に扱われる異なるサンプル。核酸とタンパク質は、その後沈殿物、洗濯、それぞれの可溶化と酸のためチオシアン酸-フェノール-クロロホルム抽出法を使用して線虫から抽出されます。マツ材線虫病と大人の動物に良いタンパク質分離結果での HeLa 細胞の 3 系統から 1 つのサンプルからの蛋白質、DNA、RNA の分離を成功させるを紹介します。また、線虫からためチオシアン酸-フェノール-クロロホルム抽出タンパク質はタンパク質の従来の RIPA の抽出と比較して免疫ブロットによって観測された拡張の検出可能なレベルでの大きい蛋白質の解像度を向上します。
ここに示すメソッドは、プロテオーム、トランスクリプトームの探査用 multiomic アプローチを使用してサンプルを調査するときに便利です。分子シグナリングは、基になる複雑な生物学的現象が相補的なレベルで発生すると考えられるために、multiomics を同時に評価する技術が訴えています。しかし、ますますの mRNA のレベルの変更を行うタンパク質レベルで同じ変更を常に反映しないことと、コレクションの時間が概日リズムの規則のコンテキストで関連しているを参照してくださいに共通となっています。(Intrasample) 同じサンプル内で異なる内容を試金するときにこのメソッドがビジュアルサーボイングのバリエーションすべてを削除します
疾患特性1、大きなデータ セットを処理するとき、Multiomics、ゲノム、プロテオーム、トランスクリプトーム、エピゲノム、マイクロバイ、または lipidome などのオミックスの組み合わせを使用して分析のアプローチはますます人気となっています。 2。証拠は、シングル「青梅」へのアプローチを制限する (Rotroff と Motsinger reif によって1によって再検討されました) 不完全な分子分析を提供することを示しています。ハイスループット技術を使用して画面を実行するときに特に大きなデータ セットが生成されるが、完全な絵を描くために、または最も関連性の高いターゲットを識別するために、multiomic のアプローチをお勧め。しかし、multiomics のアプローチを使って、mRNA および蛋白質レベル3,4,5,6間の不一致の頻繁な観察があります。特に、mRNA および蛋白質 – サイド バイ サイド トランスクリプトームおよびプロテオーム解析 RNA シーケンス (RNAseq) と液体クロマトグラフィー-タンデム質量分析法 (MS/LC-MS)、それぞれ、使用は頻繁にから同様に扱われたサンプルから得られる異なる複製3,4,5,6の条件可能性があります同じ間の変化を紹介します。Harvald ら実行エレガントな長寿の重要な転写因子を持たないhlh 30変異ワームのワームの比較トランスクリプトーム ・ プロテオーム解析 (WT) を野生型のc. の elegans飢餓時間コースの研究7. ノートの RNA および蛋白質は、同じサンプルからそうではない、同じ条件複製から収穫されました。彼らの調査結果を示す mRNA のレベルと各時点でのタンパク質レベルの低相関 (r = 0.628 に 0.559)。実際には、彼らのヒートマップ形成 4 つのクラスター: mRNA の大きな減少をしていたクラスター レベル対応するタンパク質レベルのほとんど、あるいは全くの減少が, クラスター II は、ほとんど、あるいは全く増加 mRNA レベルが蛋白質のレベルの増加で, クラスター III は、mRNA の増加レベルが蛋白質のレベル、およびクラスター IV の減少の mRNA のレベルの増加、タンパク質レベル4のだけ微妙な変化があった。さらに、同じ条件のサンプルを正確に同じ時間で収集されませんの場合このビジュアルサーボイングのバリエーションを導入する可能性があります。たとえば、mRNA および蛋白質概日周期、9の8,日までの時間や、光9; にc. の elegansのより具体的には、露出によって変動します。これらの体内のタンパク質の発現は、遺伝子発現誘導10後 8 h まで遅れる可能性があります。それにもかかわらず、この観察の有病率は限りませんが間違っています。実際、これは有益であることを証明するかもしれない。タンパクと mRNA の形成と分解の間一定の動的状態では。さらに、安定性を高めるか、劣化11を誘導するために、蛋白質 posttranslationally しばしば変更されます。例えば、そのユビキチン化状態は活性化やプロテアソームまたは劣化12リソソームにターゲットのいずれか可能性があります。また、Rna は、転写、転写後のステージ13で遺伝子発現の調節に重要な役割を再生します。したがって、問題は、これら線虫研究において矛盾が本当であることを確認するための変数を制限する方法です。
ここでは、同じサンプルから異なる高分子の解析によりビジュアルサーボイングの変数を削除する方法を提案する.このプロトコルの目的は、一貫して再現性を向上させる変化を削減する努力の DNA、RNA および蛋白質c. の elegans (ワームとも呼ばれる) の 1 つのサンプルからを分離する方法を提供し、解釈を容易にすることです。同じサンプルを使用しての追加の利点があります貴重な限られたサンプル、成長し、維持、しにくい菌株を得るなどの横断的分析を促進するサンプル収集中に時間とリソースの節約intrasample mRNA および蛋白質レベル変動による高分子の差動制御に洞察力。
このメソッドは、遺伝子発現と蛋白分子処理の複数のレベルのより包括的な評価を可能にするワームの 1 つのサンプルからの評価に適しています。ためチオシアン酸-フェノール-クロロホルム (GTCp) 試薬14RNA を分離する一般的に使用される化学物質は、その後沈殿物、洗濯、それぞれの可溶化と、ワームから核酸やタンパク質の抽出に使用されます。このプロトコルは、さまざまなプロトコル15,16 線虫に焦点を当てて設計のマイナーな変更とのコンパイル、次の HeLa 細胞のペレットから DNA、タンパク質、RNA よりも正常に分離した、同じ手順を実行します。ここでテストしていませんが、このプロトコルは17,18組織と同様に動作する可能性があります。
DNA、RNA、タンパク質などの生体分子分離法多くの場合技術的な重複有無の組み合わせ最適化されています。これは、特に不利なサンプルは、入手が困難な異なる時間に同じ条件の下でサンプルの収穫につながる可能性があります。携帯電話の経路によって複製を別々 に収集はバリエーションを生成するかもしれません。この原稿は、同時分離およびサンプルの収穫のタイミングのワームは、さまざまな分離技術によって生じるばらつきを減らす同じサンプルから各生体分子の精製を有効にして、このハードルを回避するための手順を提供していますまたは等しくない収穫します。これらの変数を制御するだけでなく、時間とリソースを節約、また再現性が容易になります。ここでは、DNA と変数の結果を伴い妥協の RNA とタンパク質の品質を回避する組合せアプローチを示しています。準備は、DNA クリーニング手順を使用して、さらに最適化できます。線虫C. elegans HeLa 細胞から材料を使用してアプローチを行った。
前作トランスクリプトーム ・ プロテオーム解析 N2 WT 動植物を食べる 2 林産物 1突然変異体の探索は、寿命4,34,35 を拡張するメカニズムを含む様々 な経路に洞察力を提供しています。 ,36。世界のタンパク質合成の全体的な低下がある安定同位体標識アミノ酸細胞培養 (SILAC) 解析が見つかりましたその食べる 2ワームに寿命を拡張することでカロリー制限のメカニズムを調査する努力、36します。 ここに表示されるデータは、一貫性がこの発見も同じターゲットの mRNA のレベルを大幅に増加。別のグループは S6K を介した長寿のエフェクタを特定することを目的し、したがって、林産物 1ワーム34のプロテオームの画面を実行します。現在の研究で見つかった RNAseq データから我々 はこの画面から特定の蛋白質を裏付ける、少なくとも 3 つの遺伝子を同定しました。MRP 1 と公認会計士とニューロリギン (F07C4.12) のホモログは、WT N234と比べて林産物 1ワームに発現されているとして発見されました。
このメソッドを使用して生成されたデータは、以前の multiomic の調査と一致。9 ターゲットの mRNA のレベルは、各サンプルの蛋白質のレベルを予測する使用されました。これらのターゲットの多くは mRNA のレベルに基づいて予測可能なタンパク質レベルを持っていた。それにもかかわらず、mRNA および蛋白質レベルの間顕著な不一致があった。重要なは、ここで提示されたプロトコルは科学者が自信を持って評価し、同じサンプルから mRNA および蛋白質を集めることによってビジュアルサーボイングの変動を除去することによってこれらの違いを解釈することができます。さらに、蛋白質のレベルは、同じサンプルから収集またはリッパな収穫、似ているが異なるサンプル採集に mRNA のレベルを比較しました。我々 はリパ抽出サンプル中のタンパク質の多くの低レベルがあったターゲット数を示した。ビジュアルサーボイングのバリエーションを制御する、なければないこの違いは mRNA および蛋白質の差動規則による場合を知ることは不可能。
これらの異なる高分子用に最適化されたプロトコルがあることを留意することが重要ですので、横断的分析は実験の最終目標ではない場合、は、代わりにこれらのメソッドを採用する適切な。GTCp を使用して DNA やタンパク質を分離すると難溶、NaOH などの弱い塩基の DNA の再構成を必要として不完全なの危険を冒して、暖房装置を持つ洗剤の高濃度バッファーでタンパク質を可になること可溶化します。また、GTCp のため、プロテアーゼなどの酵素を不活性化、酸性のフェノールが含まれている、場合を除き、冷凍に時間をかけてゆっくりと蛋白質を低下します。それは、これらの制限の回避の価値があるかどうかを決定する研究員の裁量になります。
重要なは、RNA、生殖不能の技術、特に断らない限り、氷のサンプルを維持する、市販の除染の使用を使用するときは、RNA をそのまま維持する試薬を実行することをお勧めします。特に、大きいサンプル必要がありますもっと GTCp から始まるため、各抽出溶媒がスケール アップする必要があります。GTCp の適切な量を使用する場合、このプロトコルはワームまたはセルのサンプルの任意の手動の均質化は不要です。DNA の隔離の中で、利回りは有機 (ピンク) 層を回復する能力に大きく依存です。最後に、分離中にタンパク質の可溶化を向上させるため、resolubilization バッファーのボリュームを増加または SDS のほかに他の洗剤を追加する必要があります。確かに、成虫、幼虫および卵の混合物ではなくワームの大人専用人口からの蛋白質は resolubilize やすいです。
全体的に、生体分子分離する統合的なアプローチを提供していますこのプロトコルを使用して、異なる生体分子を別々 に収穫から生じる mRNA および蛋白質のレベルの間の相関関係、またはその欠如の解釈を容易にサンプル。このメソッドを使用してさまざまな条件下での転写と翻訳後調節機構のより深い調査につながることができます蛋白質の mRNA の翻訳を相関ではない場合を正しく識別する科学者を助けることができます。
The authors have nothing to disclose.
L.R.L. 資金が供給された付与による NIH/ニア (R00 AG042494 および R01 AG051810) から高齢化研究のグレン財団法人研究の生物学的老化のメカニズムとアメリカ連合から中学校教員補助医療研究賞。著者は、この原稿の執筆に彼らの役に立つフィードバックのアニタの Kumar は、市泉ウォンを感謝したいです。
4–15% Mini-PROTEAN® TGX Stain-Free™ Protein Gels | BIORAD | 4568084 | |
Antibodies: | |||
CePAS7-s | DHSB- U of Iowa | ||
CeTAC1-s | DHSB- U of Iowa | ||
DLG1-s | DHSB- U of Iowa | ||
GRP78 | Novus Bio. | NBp1-06274 | |
HRP Goat Anti-Mouse | Li-Cor | 926-80010 | |
HRP Goat Anti-Rabbit | Li-Cor | 92680011 | |
HSP60-s | DHSB- U of Iowa | ||
LMP1-s | DHSB- U of Iowa | ||
MRP-1 | Abcam | ab24102 | |
Neuroligin 3 | Abcam | ab172798 | |
β-actin | Millipore | MAB1501R | |
ChemiDoc MP Imaging System | BIORAD | ||
Chloroform | Fisher | C298-500 | Health hazard, Irritant, Toxic |
Coomassie Brilliant Blue | ThermoSci | 20279 | |
DC Protein assay | BIORAD | 500-0116 | |
Epoch 2 microplate reader | BioTek | ||
Ethanol (200 proof) | Fisher | 04-355-223 | Flammable, health hazard |
HeLa cells | ATCC | CCL-2 | BSL2 |
iScript Reverse Transcription Supermix | BIORAD | 1708840 | |
Hydra microdispenser: Matrix Hydra | Robbins/ThermoFisher | ||
Isopropanol | Fisher | A516-4 | Flammable, health hazard |
M9 buffer: 3 g KH2PO4 6 g Na2HPO4 5 g NaCl Add H2O to 1 liter. Sterilize by autoclaving. After solution cools down, add 1 mL sterile 1 M MgSO4 |
|||
Laemmli Sample Buffer (2x) | BIORAD | 161-0737 | |
NanoDrop One | ThermoSci | ||
PAGE apparatus | BIORAD | ||
Ponceau S | Alfa Aesar | J60744 | |
Primers | IDT | 25 nmole DNA Oligo with Standard Desalting | |
dlg-1: F (5'-GGTCCTACCA GGCAGTTGAG-3') R (5'-CACGTCCGTT AACCTCTCCC-3') |
|||
hsp-4: F (5'-AGAGGGCTTT GTCAACCCAG-3') R (5'-TCGTCAGGGT TGATTCCACG-3') |
|||
hsp-70: F (5'-CGGCATGTGA ACGTGCTAAG-3') R (5'-GAGCAGTTGA GGTCCTTCCC-3') |
|||
hsp-60: F (5'-ATTGAGCAAT CGACGAGCGA-3') R (5'-CAACACCTCC TCCTGGAACG-3') |
|||
lmp-1: F (5'-ACAACAACAC CGGACTCACG-3') R (5'-ATCGAGCTCC CACTCTTTGG-3') |
|||
tac-1: F (5'-AGTGGCAGGC AAAGTTCCTC-3') R (5'-TGAGCACCTT GATCTCGTCG-3') |
|||
pas-7: F (5'-GTACGCTCAA AAGGCTGTCG-3') R (5'-CTGAATCGGC ATTGGCTCAC-3') |
|||
mrp-1: F (5'-TTTGCCTTGC GCTTGTTCTG-3') R (5'-AGTTCCAGTG CGGAGCATAC-3') |
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F07C4.12: F (5'-TGCTGAGCAT GAAGGACTGT-3') R (5'-TGGCAATAGC TCCTCCGTTG-3') |
|||
HK Actin: F (5'-CTACGAACTT CCTGACGGACAAG-3') R (5'-CCGGCGGACT CCATACC-3') |
|||
HK cyn-1: F (5'-GTGTCACCAT GGAGTTGTTC-3') R (5'-TCCGTAGATT GATTCACCAC-3') |
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HK nhr-23: F (5'-CAGAAACACT GAAGAACGCG-3') R (5'-CGATCTGCAG TGAATAGCTC-3') |
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HK ama-1: F (5'-TGGAACTCTG GAGTCACACC-3') R (5'-CATCCTCCTT CATTGAACGG-3') |
|||
HK cdc-42: F (5'-CTGCTGGACA GGAAGATTACG-3') R (5'-CTCGGACATT CTCGAATGAAG-3') |
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HK pmp-3: F (5'-GTTCCCGTGT TCATCACTCAT-3') R (5'-ACACCGTCGA GAAGCTGTAGA-3') |
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LightCycler 96 qPCR machine | Roche | ||
RIPA buffer: 10 mM Tris-Cl (pH 8.0) 1 mM EDTA 1% Triton X-100 0.2% SDS 140 mM NaCl 1 tablet of Roche protease inhibitor per 20 ml |
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SsoAdvanced Universal SYBR Supermix | BIORAD | 1725274 | |
SuperSignal West Femto Max Sens Substrate | ThermoSci | 34095 | |
Trans-Blot Transfer apparatus | BIORAD | ||
Trans-Blot Turbo Transfer Pack | BIORAD | 170-4159 | |
TRIzol reagent | Invitrogen | 15596026 | Health hazard (skin, eyes) |
Worm strains: | Caenorhabditis Genetics Center (CGC) | ||
N2 (wild type) | Caenorhabditis Genetics Center (CGC) | ||
eat-2 (MAH95) | Caenorhabditis Genetics Center (CGC) | ||
rsks-1 (VB633) | Caenorhabditis Genetics Center (CGC) |