Summary

Análise das Interações Proteína-Proteína e Co-localização entre Componentes das Juntas Abertas, Apertadas e Aderentes nas Glândulas Mamárias Murinas

Published: May 30, 2017
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Summary

As junções intercelulares são requisitos para funções e desenvolvimento específicos do estágio da glândula mamária. Este manuscrito fornece um protocolo detalhado para o estudo das interações proteína-proteína (IPPs) e co-localização usando glândulas mamárias murinas. Estas técnicas permitem a investigação da dinâmica da associação física entre junções intercelulares em diferentes estádios de desenvolvimento.

Abstract

As interações célula-célula desempenham um papel fundamental na preservação da integridade do tecido e da barreira entre os diferentes compartimentos da glândula mamária. Essas interações são fornecidas por proteínas juncionais que formam nexos entre células adjacentes. A mislocalização da proteína juncional e as associações físicas reduzidas com seus parceiros de ligação podem resultar na perda de função e, consequentemente, na disfunção orgânica. Assim, identificar a localização da proteína e as interações proteína-proteína (IPPs) em tecidos normais e relacionados à doença é essencial para encontrar novas evidências e mecanismos que conduzam à progressão de doenças ou alterações no estado de desenvolvimento. Este manuscrito apresenta um método de dois passos para avaliar PPIs nas glândulas mamárias murinas. Na seção de protocolo 1, é descrito um método para realizar co-imunofluorescência (co-IF) utilizando anticorpos criados contra as proteínas de interesse, seguido por anticorpos secundários marcados com fluoroquemas. Embora co-IF tudoOws para a demonstração da proximidade das proteínas, permite estudar suas interações físicas. Portanto, um protocolo detalhado para co-imunoprecipitação (co-IP) é fornecido na seção de protocolo 2. Esse método é usado para determinar as interações físicas entre proteínas, sem confirmar se essas interações são diretas ou indiretas. Nos últimos anos, as técnicas de co-IF e co-IP demonstraram que certos componentes das junções intercelulares co-localizam e interagem juntos, criando nexos juncionais dependentes do estágio que variam durante o desenvolvimento das glândulas mamárias.

Introduction

O crescimento e desenvolvimento das glândulas mamárias ocorre principalmente após o nascimento. Este órgão se remodela constantemente ao longo da vida reprodutiva de um mamífero 1 . O epitélio da glândula mamária adulta é constituído por uma camada interna de células epiteliais luminal e uma camada externa de células basais, composta principalmente de células mioepiteliais, cercadas por uma membrana basal 2 . Para uma boa revisão sobre a estrutura e desenvolvimento da glândula mamária, o leitor pode se referir ao Sternlicht 1 . As interações célula-célula através das juntas gap (GJ), tight (TJ) e adherens (AJ) são necessárias para o desenvolvimento e função normal da glândula 1 , 3 , 4 , 5 , 6 . Os principais componentes dessas junções na glândula mamária murina são Cx26, Cx30, Cx32 e Cx43 (GJ); Claudin-1, -3, -4 e -7 eZO-1 (TJ); E E-caderina, P-caderina e β-catenina (AJ) 7 , 8 . Os níveis de expressão dessas diferentes proteínas juncionais variam de maneira dependente do estágio durante o desenvolvimento da glândula mamária, sugerindo requisitos diferenciais de interação célula-célula 9 . GJ, TJ e AJ estão ligados estruturalmente e funcionalmente e ligam outras proteínas estruturais ou reguladoras aos locais vizinhos de células adjacentes, criando assim um nexo juncional 10 . A composição do nexo juncional pode impactar a ponte com o citoesqueleto subjacente, bem como a permeabilidade e a estabilidade do nexo e, conseqüentemente, influenciar a função da glândula 8 , 9 , 10 , 11 . Os componentes das junções intercelulares que residem em nexos de junção ou interagem uns com os outros em difOs estádios de desenvolvimento do desenvolvimento da glândula mamária foram recentemente analisados ​​utilizando co-imunofluorescência (co-IF) e co-imunoprecipitação (co-IP) 9 . Enquanto outras técnicas permitem a avaliação da associação funcional entre proteínas, esses métodos não são apresentados neste manuscrito.

Como as proteínas apenas atuam sozinhas para funcionar, o estudo das interações proteína-proteína (IPPs), como transduções de sinais e cascatas bioquímicas, é essencial para muitos pesquisadores e pode fornecer informações significativas sobre a função das proteínas. A co-IF e a análise microscópica ajudam a avaliar algumas proteínas que compartilham o mesmo espaço subcelular. No entanto, o número de alvos é limitado pelos anticorpos, que devem ser criados em diferentes animais e pelo acesso a um microscópio confocal equipado com diferentes lasers de comprimento de onda e um detector espectral para multiplexação. O Co-IP confirma ou revela interações físicas de alta afinidade entreEen duas ou mais proteínas que residem dentro de um complexo protéico. Apesar do desenvolvimento de novas técnicas, como a transferência de energia de ressonância de fluorescência (FRET) 12 e o ensaio de ligação de proximidade (PLA) 13 , que pode detectar simultaneamente a localização e as interações de proteínas, o co-IP continua sendo uma técnica apropriada e acessível para estudar interações entre Proteínas endógenas.

O método passo-a-passo descrito neste manuscrito facilitará o estudo da localização da proteína e PPIs e apontará armadilhas para evitar ao estudar PPIs endógenos nas glândulas mamárias. A metodologia começa com a apresentação dos diferentes procedimentos de preservação dos tecidos necessários para cada técnica. A Parte 1 apresenta como estudar a co-localização de proteínas em três etapas: i) o corte das glândulas mamárias, ii) a rotulagem dupla ou tripla de diferentes proteínas usando a técnica co-IF, e iii) a imagem deLocalização de proteínas. A Parte 2 mostra como precipitar uma proteína endógena e identificar suas proteínas que interagem em três etapas: i) preparação do lisado, ii) imunoprecipitação indireta da proteína e iii) identificação do parceiro de ligação por SDS-PAGE e Western blot. Cada passo deste protocolo é otimizado para os tecidos das glândulas mamárias de roedores e gera resultados de alta qualidade, específicos e reprodutíveis. Este protocolo também pode ser usado como ponto de partida para estudos de PPI em outros tecidos ou linhas celulares.

Protocol

Todos os protocolos de animais utilizados neste estudo foram aprovados pelo Comitê de Cuidados de Animais da Universidade (INRS-Institut Armand-Frappier, Laval, Canadá). 1. Identificando Co-localização de Proteína Do tecido para lâminas microscópicas NOTA: Os tecidos e as seções devem ser manuseados em gelo seco. Impeça as glândulas mamárias de um animal (para uma descrição completa deste procedimento, consulte Plante et al. …

Representative Results

Para determinar se os componentes GJ, AJ e TJ podem interagir juntos na glândula mamária, os ensaios co-IF foram realizados pela primeira vez. Cx26, uma proteína GJ e β-Catenin, uma proteína AJ, foram sondados com anticorpos específicos e revelaram-se com anticorpos conjugados com mouse-647 (verde, pseudocolor) e cabra-568 (vermelho), respectivamente ( Figura 1B e C ) . Os dados mostraram que eles co-localizam na membrana celular das células epite…

Discussion

As interações célula-célula através das junções são necessárias para o bom funcionamento e desenvolvimento de muitos órgãos, como a glândula mamária. Estudos demonstraram que as proteínas juncionais podem regular a função e a estabilidade uns dos outros e ativar a transdução do sinal ao se amarrar na membrana celular 10 . Os protocolos apresentados no manuscrito atual forneceram achados interessantes sobre expressão, localização e interação diferencial de proteínas juncion…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

O IP é financiado por uma doação do Conselho de Pesquisa em Ciências Naturais e Engenharia do Canadá (NSERC nº 418233-2012); Um Fundo de Pesquisa do Québec-Saúde (FRQS), um prêmio de carreira da Fundação do Câncer do Quebec e uma doação Leader Founds da Fundação Canadense para Inovação. ED recebeu uma bolsa de estudos da Fondation universitaire Armand-Frappier.

Materials

Mice strain and stage  St. Constant, Quebec, Canada C57BL/6 Femals; pregnancy day 18 (P18) and lactation day 14 (L14), Charles River Canada 
PBS 10X (stock) 1)      Dissolve 80g NaCl (F.W.: 58.44), 2g KCl (F.W. 74.55), 26.8g Na2HPO4•7H2O (F.W. 268.07) and 2.4g KH2PO4 (F.W.:136.09) in 800ml distilled water. 
2)      Adjust the PH to 7.4 
3)      Add water to reach to the 1 litre final volume. 
TBS 10X (stock) 1)      Dissolve 60.5g TRIS, 87.6g NaCl in 800ml distilled water. 
2)      Adjust the PH to 7.5 
3)      Add water to reach to the 1 litre final volume. 
Name Company Catalog Number Comments
Part 1-Immunofluorescence
Freezing media VWR International, Ville Mont-Royal, QC, Canada 95067-840 VMR frozen sections compound 
Microtome Mississauga, ON, Canada 956640 Microm HM525, Thermo fisher scientific HM525 NX Cryostat 115V 60Hz
Blades C.L. Sturkey, Inc. Les Produits Scientifiques ESBE St-Laurent, QC, Canada  BLM1001C High profile gold coated blades
Pap pen Cedarlane, Burlington, ON, Canada 8899 Super PAP Pen, Thermo fisher scientific
Microscopic slides Fisher Scientific, Burlington, ON, Canada 12-550-15 Fisherbrand Superfrost Plus Microscope Slides
Formaldehyde BioShop Canada Inc, Burlington, ON, Canada FOR201.1 Forlmadehyde
Bovine Serum Albumin (BSA) Santa Cruz Biotechnology, Inc, California, USA
Blocking solution 3% BSA in TBS
Wash solution TBS-Tween 20 0.1%
Polysorbate 20 Oakville, ON, Canada P 9416 Tween 20, Sigma-Aldrich
Mounting media Cedarlane, Burlington, ON 17984-25(EM) Fluoromount-G
First & secondary antibodies  Cell Signaling, Beverly, MA, USA Mentioned in Column D E-Cadherin (4A2) Mouse mAb (#14472s) 1/50 (Cell Signaling) with anti-mouse IgG Fab2 Alexa Fluor 555 (#4409s), Cell Signaling 
First & secondary antibodies  Life technologies, Waltham, MA, USA & Cell Signaling, Beverly, MA, USA Mentioned in Column D Claudin-7 (#34-9100) 1/100 (Life Technologies) with anti-rabbit IgG Fab2 Alexa Fluor 488 (#4412s) (Cell Signaling) 
First & secondary antibodies  Santa Cruz Biotechnology, Inc, California, USA; Fischer Scientific, Burlington, ON, Canada  Mentioned in Column D β-Catenin Antibody (C-18): sc-1496 (SANTA CRUZ) with anti-Goat IgG (H+L) Alexa Fluor 568 (#A11057), Molecular Probe (Fisher Scientific)
First & secondary antibodies  Life technologies, Waltham, MA, USA & Cell Signaling, Beverly, MA, USA Mentioned in Column D Connexin26  (#33-5800) 1/75 (Life Technologies) with anti-mouse IgG Fab2 Alexa Fluor 647 (#4410s) 
Nuclei stain Fisher Scientific, Burlington, ON, Canada D1306 DAPI (4',6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride) 1/1000 in PBS
Fluorescent microscope Nikon Canada, Mississauga, On, Canada Nikon A1R+ confocal microscopic laser equipped with a spectral detector 
Software of IF images analysis Nikon Canada, Mississauga, On, Canada NIS-elements software (version 4)
Name Company Catalog Number Comments
Part 2-Immunoprecipitation
Triple-detergent Lysis buffer (100ml) pH=8.0  1) Mix 50mM TRIS (F.W. :121.14), 150mM NaCl (F.W. :58.44), 0.02% Sodium Azide, 0.1% SDS, 1% NONIdET P40, 0.5% Sodium Deoxycholate in 80ml distilled H2O. 
2) Adjust the PH to 8.0 with HCl 6N (~0.5ml).
3) Adjust the volume to 100ml. Keep it in fridge. 
At the day of protein extraction, use 1/100 NaVo3, 1/100 protease/phosphatase inhibitor and 1/25 NAF in calculated amount of Triple detergent lysis buffer:
Sodium Fluorid (stock) solution 1.25M (F.W. 41.98), Sodium Orthovanadate (stock) Solution 1M (F.W.: 183.9)
Protease/phosphatase inhibitor Fisher Scientific, Burlington, ON 78441 Halt Protease and Phosphatase Inhibitor Cocktail, EDTA-free (100X)
Protein dosage Thermo Scientific, Rockford, Illinois, USA 23225 Pierce BCA protein assay kit 
Tissue grinder Fisher Scientific, Burlington, ON FTH-115 Power 125, Model FTH-115
Magnetic beads and stand Millipore, Etobicoke, ON, Canada PureProteome Protein G Magnetic Bead System (LSKMAGG02)
Wash solution for IP PBS or PBS-Tween20 0.1% depending to the step
Primary antibodies for immunoprecipitation Cell Signaling, Beverly, MA, USA Mentioned in coulmn D IgG Rabbit (rabbit (DA1E) mAb IgG Isotype control (#3900s) (Cell Signaling) 0.5 µl/200 µl
Primary antibodies for immunoprecipitation Cell Signaling, Beverly, MA, USA Mentioned in coulmn D IgG Mouse mouse (G3A1) mAb IgG Isotype control (#5415s) (Cell Signaling) 0.5 µl/200 µl 
Primary antibodies for immunoprecipitation Sigma-Aldrich, Oakville, ON, Canada Mentioned in coulmn D Connexin43 (#C6219) (Sigma-Aldrich) 4 µl/200 µl 
Primary antibodies for immunoprecipitation Cell Signaling, Beverly, MA, USA Mentioned in coulmn D E-cadherin (4A2) Mouse mAb (#14472s) (Cell Signaling) 1 µl/200 µl 
Laemmli buffer  BIO-RAD, Mississauga, Ontario, Canada 1610747 4x Laemmli Sample Buffer (Add β-mercaptoethanol following manufacturer recommendation)
Acidic glycine  Fisher Scientific, Burlington, ON PB381-5 0.2 M glycine; adjust pH=2.5 with HCl 
Tris  Fisher Scientific, Burlington, ON BP152-1 1 M (pH=8) 
SDS-PAGE acrylamide gels  BIO-RAD, Mississauga, ON, Canada 1610180 -5 TGX Stain-Free FastCast Acrylamide Solutionss (7.8%, 10%, 12%)
Running buffer 10x  BIO-RAD, Mississauga, ON, Canada 1704272 Tris 30.3g/glycine 144.1g /SDS 10g in 1 litre distilled water
Membranes BIO-RAD, Mississauga, ON, Canada 1704272 PVDF membranes, Trans-Blot Turbo RTA Mini PVDF Transfer Kit
Transfer method BIO-RAD, Mississauga, ON, Canada 1704155 Trans-Blot Turbo Transfer System
Dry Milk Smucker Food of Canada Co, Markham, ON, Canada Fat Free Instant Skim Milk Powder, Carnation
Blocking solution for blots 5% dry milk in TBS-Tween 20 0.1%
Washing solutions for blots TBS-Tween 20 0.1%
Primary and secondary antibodies for blots (10ml) Sigma-Aldrich, Oakville, Ontario & Abcam, Toronto, ON, Canada Mentioned in column D Connexin43 (#C6219) (Sigma-Aldrich) 1/2500 with HRP-conjugated Veriblot for IP secondary antibody (ab131366) 1/5000 (Abcam, Toronto, ON, Canada)
Primary and secondary antibodies for blots (10ml) Cell Signaling, Beverly, MA, USA & Abcam, Toronto, ON, Canada Mentioned in column D E-cadherin (24E10) rabbit mAb 1/1000 (#3195s) (Cell Signaling) 1/1000 with HRP-conjugated Veriblot for IP secondary antibody  (ab131366) 1/5000 (Abcam, Toronto, ON, Canada)
Primary and secondary antibodies for blots (10ml) Life technologies, Waltham, MA, USA & Abcam, Toronto, ON, Canada Mentioned in column D Claudin-7 (#34-9100) (Life technologies) 1/1000 with HRP-conjugated Veriblot for IP secondary antibody (ab131366)  1/5000 (Abcam, Toronto, ON, Canada)
Primary and secondary antibodies for blots (10ml) Life technologies, Waltham, MA, USA & Abcam, Toronto, ON, Canada Mentioned in column D Claudin3  (#34-1700) (Life technologies) 1/1000 with HRP-conjugated Veriblot for IP secondary antibody  (ab131366) 1/5000 (Abcam, Toronto, ON, Canada)
Luminol solution for signal detection on blots BIO-RAD, Mississauga, ON, Canada 1705061  Clarity Western ECL Blotting Substrate 
Imaging blots BIO-RAD, Mississauga, ON, Canada 1708280 ChemiDoc MP imaging system
Analayzing blots BIO-RAD, Mississauga, ON, Canada ImageLab 5.2 software 

References

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Dianati, E., Plante, I. Analysis of Protein-protein Interactions and Co-localization Between Components of Gap, Tight, and Adherens Junctions in Murine Mammary Glands. J. Vis. Exp. (123), e55772, doi:10.3791/55772 (2017).

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