本文提供了一个协议,使用电刺激蜘蛛毒液为了提取1)进行蛋白质鉴定,2)刺激毒腺基因的表达; 3)执行毒液的功能研究。这之后的毒腺microdissections用于基因表达研究的描述。
毒液是化学上复杂的分泌物通常包含大量的蛋白质和肽具有不同的生理活性。蛇毒蛋白的功能特性具有重要的生物医学应用,包括药物引线或探针,用于细胞受体的识别。蜘蛛是有毒的有机物的大部分种类丰富分化体,但只有少数物种的毒液是公知的,这部分是由于与收集微量毒液从小型动物相关联的难度。本文提出了一种协议,用于毒液使用电刺激蜘蛛的采集,显示出对西方的黑寡妇( 黑寡妇蜘蛛 )的程序。收集的毒液是不同的下游分析,包括通过质谱直接鉴定蛋白质,功能分析,并为转录组研究的毒液基因表达的刺激是有用的。该技术具有如下优点:在该协议异迟毒液从整个腺匀浆,它不来自未分泌的毒液的一部分细胞蛋白分离真正毒液组分。代表性的结果表明,从所收集的样品用质谱已知毒液的肽的检测。毒液采集过程之后是一个协议,用于解剖蜘蛛毒液腺体,其结果表明这导致毒液表达的蛋白质和肽在序列水平上表征。
毒液的动物分泌物主要是注入到另一种动物的捕食或防卫的目的,同时也具有重要的生物学应用与生物医学相关1-3。只有某些动物合成的毒液,但它的生产是整个脊椎动物( 如腔肠动物,锥形蜗牛,蝎子和蜘蛛)和脊椎动物( 如蛇,一些鱼类和哺乳动物)分类学的广泛,因为它已经独立进化多次1,4 。毒液的生化特性典型地表明它们是由各种各样的蛋白质和肽,这在很大程度上作用于注射的动物的循环系统和中枢神经系统,以快速提供构成毒素1。有毒动物的一小部分可能对人体无害,与住区(synanthropic)分布的5种特别的威胁。毒液成分和功能活动的研究中发挥了重要作用脊椎动物细胞成分(特别是神经元离子通道)6和阐明的基本细胞过程( 如神经分泌)7功能特性。此外,选择蛇毒肽在生物环境中非常有用的特性,包括其用途作为癌症疼痛治疗8,9和开采的候选药物先导和抗毒血清的发展。毒液在生态和进化研究1,4,10,11也发挥显着的作用,因此这些有害分泌物的收集有许多实用工具。
有>蜘蛛(蜘蛛目顺序)40000中描述的物种,以及所有,但100多户蜘蛛藏有一对毒腺,在12獠牙终止之一。蜘蛛的高物种多样性表明,它们代表有毒生物的最大分支。然而,蜘蛛毒液的生化特性有升argely集中于少数最经常与人类的蛇毒素相关的物种。最近的蛋白质组学和转录组蜘蛛毒液的研究表明,它们通常含有许多独特的蛋白质和多肽2,13,14。在高通量的cDNA测序和质谱肽指纹图谱的进步极大地促进了这些毒液蛋白15的发现。然而,这样的工作开始的足够的毒液和/或从蜘蛛毒液腺体,以及详细的文档集合为这些技术很少16。
本文提出了一种协议,用于从黑寡妇蜘蛛毒液与蛇毒腺的集合,它可以适用于同样大小的蜘蛛。毒液中分离的腺体的集合使得识别被分泌到毒液,而不是执行其它细胞功能的蛋白质的蛋白质。黑寡妇和其它 L.atrodectus种被广泛认为是最危险的蜘蛛之一,由于其高度神经毒素,导致剧烈疼痛的人,有时伴有大量出汗,肌肉收缩,高血压,呼吸困难和斑片状瘫痪5。这里介绍的蜂毒采集协议使用电刺激来提供电流给麻醉蜘蛛引起肌肉收缩和毒液释放。毒液液滴被迅速收集用微毛细管和分装到管中冷冻储存。由于该协议涉及到有害程序,它只能由训练有素的个人表现和谨慎,请致电关键步骤。所收集的毒液具有许多用途,例如表征与构成分子2,对于生理实验或功能测定18的隔离,并刺激毒液基因的表达11。该协议结束了DESCR其表达的毒腺解剖和保存用于毒液特异性基因的克隆有用iption,已经显示出现2-3天之后在不同的蜘蛛毒液10,11耗尽。
毒液代表生理活性蛋白质,肽和其他分子与药物发现应用中的一个重要来源,以及用于蜂窝和生态研究1-3的基本方面。然而,毒液的收集,特别是从危险的或小动物,是一项具有挑战性的任务。此协议演示如何毒液和毒腺可以从黑寡妇蜘蛛被收集,并证实这种方法通过从毒液克 隆毒液MuDPIT分析和从cDNA中衍生得到的蛋白质数据库的组合成功压盖21。虽然此协议行之有效的黑寡妇,中型蜘蛛,其他的毒液收集技术已经被采用但对于较大的mygalomorph(狼蛛一样)蜘蛛,如毒液的毒牙从进入玻璃吸管例如 ,24。后一种方法直接抽吸,不会对较小尺寸的蜘蛛未aggressi很好地工作已经。
此处所描述的毒液采集协议中的一个特别重要的方面是制备所述收集过程的优化的初始阶段,使得它变得更常规的,一致的和快捷。该协议最初是具有挑战性的掌握,但随着重复试验,变得更容易和更快。警告还敦促在涉及危险蜘蛛的处理,利用电流,细点玻璃微毛细管,注射器和针头的各个关键阶段。这是微整形毛细血管时穿戴适当的个人防护装备,如丁腈手套,实验室外套,长裤和封闭的鞋子,以及眼镜很重要。
另一个挑战性的方面来毒液的收集是通过任一蜘蛛,尤其Latrodectus物种,从该收集的量可以是里产生的少量毒液充其量mited每1-2个人微升。获得足够的毒液用于下游应用,如蛋白质凝胶或功能测定法可能需要来自多个个体毒液的组合成一个管。在这种情况下,毒液应该只从同一性别,个体发育阶段的个体组合,并且种群中给出一些毒液25,26识别间性,发育和地理变异。蜘蛛也可以表现出相当大的变化在毒液的个体,其中较少量可以反映压盖的最近消耗之间产生量。因此它可能是可取的最后进给后,收集毒液几天。如果小毒液被释放时,过大的电流不应该施加于蜘蛛,这可能导致角质层破裂,导致与血淋巴或死亡的毒液的污染。
毒液样本污染的蜘蛛SIlk组合或人为来源也应当通过使用无菌的或清洁的设备避免。尽管存在这些挑战,收集纯净的毒液,让蜘蛛活着,最好是获得来自毒液腺匀浆(不与其他细胞蛋白分离毒液成分),并杀死蜘蛛的方法。这也是非常重要的,以确保样品快速冷冻以防止蛋白质的降解。
毒液提取促进后续的毒液生产,从而刺激毒液基因表达的毒腺。因此,因为该协议允许蜘蛛毒液生存耗尽,其腺体可以解剖几天以后的点处的毒液的基因表达,预计足以用于基因研究,如转录克隆10,11(杀蜘蛛)。几个重要的注意事项,还必须采取毒腺解剖。重点应放在利用实验室设备,用品耳鼻喉科和试剂是免费的降解RNA核糖核酸酶的。因此,建议擦镊子及其它非一次性设备和表面与消除RNA酶和DNA污染的解决方案。的解剖应尽可能快地和直接冷冻,以进一步确保了组织的RNA的完整性。最后,解剖应该只对麻醉蜘蛛进行的,经过他们的头胸部和腹部迅速分开。
总之,这篇文章提供了一个验证协议来获取蜘蛛毒液与蛇毒腺。毒液和毒腺允许使用蛋白组学和转录组学方法的蛋白质和肽的组分的分离和表征。此外,毒液样本可表示的功能测定,其确定其构成分子的生物医学和药理学潜在的起点。几乎所有的蜘蛛毒液产生,并广泛潜水员个别物种合成毒液组分的sity表明毒液分子的广阔多样都尚未被发现13。因此,该协议提供了工具,调查存在于蜘蛛毒液的生物活性分子的丰富来源。
The authors have nothing to disclose.
我在此协议的发展感谢以下人员的协助:查克·克里斯腾森,葛丽泰·宾福德,亚历克斯·K斯特,康拉德Zinsmaier和梅斯伊马德。由NIEHS资助ES06694到SWEHSC,NIH / NCI资助CA023074到AZCC支持亚利桑那州蛋白质组学协会和亚利桑那大学的BIO5研究所被收购质谱和蛋白质组学数据。资助这项工作是由美国国立卫生研究院(全科医学研究所)赠款1F32GM83661-01和1R15GM097714-01杰西卡E.者套装提供。
Nerve and muscle stimulator (electro-stimulator) | Grass Technologies | SD9 | http://www.grasstechnologies.com/products/stimulators/stimsd9.html |
Voltmeter | RadioShack | 22-223 | any generic voltmeter/multimeter can be substituted |
Pointed Featherweight Forceps | Bioquip | 4748 | |
Plasti Dip | Performix | Available at Ace Hardware | |
21 G X 1 1/2in Precision Glide hypodermic syringe needle | BD Medical | 305190 | |
Vacuum filter flask 1L | Nalgene | DS4101-1000 | smaller flask sizes may also work |
Buchner Two Piece funnel, 90 mm | Nalgene | 4280-0900 | |
5 microlitter Capillary Bores (Micro capillaries) | VWR | 53508-375 | |
Mounting putty strip | Loctite | Available at Ace Hardware | |
Fisherbrand* General-Purpose Extra-Long Forceps Length: 11-13/16 in. | Fisher | 10-316C | |
SSC Buffer, 20X (pH 7.0), Molecular Grade | Promega | V4261 | can be made from stock chemicals (150 mM NaCl, 15 mM sodium citrate) |
Eppendorf safe-lock tubes 0.5 mL tubes (cryogenic safe) | Eppendorf | 22363611 | |
Nalgene Dewar, 1L, HDPE, Liquid nitrogen benchtop flask | Thermo Scientific | 4150-1000 | |
Rnase Away | VWR | 53225-514 | |
Ultra Fine Tweezers (dissecting forceps) | EMS | 78310-0 | similar high-quality fine point forceps can be substituted |
Foot switch/pedal | Linemaster Switch Corp. | 491-S | |
Two-pronged extension clamp, with vinyl covered sleeves, 8.5 inches | VWR | 21570-007 | similar models could be substituted |
Clamp Holder | VWR | 89084-746 | similar models could be substituted, must accommodate diameter of extension clamp rod |
Magnetic base (holds extension clamp via clamp holder) | VWR | 300042-270 | similar apparatus able to securely hold extension clamp in fixed position may be substituted |
Plastic Collecting Vials (large/40 dram) | Bioquip | 8940 | |
Cotton sewing thread | Threadart.com | THRCOT9 | similar product could be substituted |