Fraktionierung für Auflösung von löslichen und unlöslichen Huntingtin-Arten
Summary
Ein Verfahren ist für die Fraktionierung von löslichen und unlöslichen mutierte Huntingtin Arten aus Maus Gehirn und Zelle Kultur beschrieben. Die beschriebene Methode eignet sich zur Charakterisierung und Quantifizierung des Huntingtin-Proteins Flussmittel und hilft bei der Analyse von Protein-Homöostase in der Pathogenese der Krankheit und in Anwesenheit von Störungen
Abstract
Die Anhäufung von fehlgefaltete Proteine ist zentral für Pathologie bei Chorea Huntington (HD) und vielen anderen neurodegenerativen Erkrankungen. Insbesondere eine pathologische Hauptmerkmal der Huntington-Krankheit ist die anomale Ansammlung von mutierten HTT (mHTT) Protein in hochmolekularen komplexe und intrazelluläre Einschlusskörperchen bestehend aus Fragmenten und andere Proteine. Herkömmliche Methoden zu messen und zu verstehen, dass die Beiträge der verschiedenen Formen der mHTT-haltige Aggregate Fluoreszenz-Mikroskopie, western-Blot Analyse und Filter enthalten trap Assays.
Die meisten dieser Methoden sind jedoch bestimmte Konformation, und können daher nicht die volle staatliche mHTT Protein Wandel aufgrund der komplexen Natur der aggregierten Löslichkeit und Auflösung lösen.
Für die Identifizierung der aggregierten mHTT und verschiedene modifizierte Formen und komplexe ist Trennung und Solubilisierung der zellulären Aggregate und Fragmente obligatorisch. Hier beschreiben wir eine Methode um zu isolieren und zu visualisieren, lösliche mHTT, Monomere, Oligomere, Fragmente und eine unlösliche hochmolekularen (HMW) angesammelt mHTT Arten. HMW mHTT tracks mit Fortschreiten der Erkrankung mit Maus Verhalten anzeigen entspricht, und hat durch bestimmte therapeutische Interventionen1nutzbringend moduliert wurden. Dieser Ansatz kann mit Mausgehirn, peripheren Geweben und Zellkulturen verwendet werden aber kann auf andere Modellsysteme oder Krankheit zusammenhängen angepasst werden.
Introduction
Die Unterbrechung der Protein-Qualitätskontrolle-Netzwerke, die korrekte Faltung sicherstellen und Abbau von zellulären Proteinen ist wahrscheinlich im Zentrum Pathologie in der Alzheimer-Krankheit (AD), Parkinson-Krankheit (PD), Chorea Huntington (HD) und anderen “Protein misfolding” 2,3-Störungen. Ein detailliertes Verständnis der Proteostase-Netzwerk-Komponenten und ihre Beiträge zur Pathologie sind daher entscheidend für verbesserte therapeutische Interventionen zu entwickeln. HD wird durch die abnorme Erweiterung des CAG-Wiederholung innerhalb des Huntington-Gens, wodurch eine erweiterte Strecke der Polyglutamines (PolyQ) im Huntingtin (HTT) Protein4verursacht. Konsequente zeichnet pathologischen HD Pathogenese sich der daraus resultierenden Fehlfaltung, Anhäufung und Aggregation von HTT in Regionen des Gehirns und in peripheren Geweben, die nachweislich in mehrfacher Hinsicht stören normale Zelle Homöostase und Funktion 5 , 6. während HTT drückt sich ubiquitär, mittelgroße bedornten Neuronen im Striatum sind selektiv anfällig und meist offen betroffenen mit bemerkenswerten kortikale Atrophie, die auch im Zusammenhang mit HD Pathogenese.
Die Bildung von Aggregaten des HTT in das Gehirn von Huntington-Patienten und Tiermodellen hat in der Regel als Proxy-Marker für die Progression der Erkrankung und Dominant-Negative Verstärkung der Funktion für mHTT7serviert. Obwohl die genauen Mechanismen, durch welche, die Protein misfolding und Aggregation mHTT-induzierten Toxizität beitragen können, unklar bleiben, ist die Bildung dieser Einschlüsse im Gehirn von Huntington-Patienten und verschiedenen Tiermodellen eine Invariante und unvermeidbare Funktion. Einschlüsse auftreten, besteht weitgehend aus angesammelten HTT-Fragmente mit der N-terminalen erweitert PolyQ, darauf hinweist, dass Proteolyse und Verarbeitung von Full-length HTT sowie Alternative Spleißen8,9 spielen kann eine wichtige Rolle in der Pathogenese der HD. N-terminale HTT Fragmente kann eine pathologische Form der HTT darstellen, die schnell zu aggregieren, Siedelinie, und beschleunigen oder propagieren die Aggregation Prozess10.
Das Vorhandensein dieser Einschlüsse korreliert jedoch nicht unbedingt mit HTT-induzierten Toxizität oder Zelle Tod11. HTT ist vorgeschlagen worden, eine Aggregation von einem löslichen Monomer durch lösliche Oligomere Arten und β-Sheet Fibrillen unlösliche Aggregate und Einschlüsse12durchlaufen. Diese verschiedenen Protein-Arten über standard biochemischen Assays zu lösen ist eine Herausforderung im Bereich aufgrund ihrer Stabilität in niedrig-Reinigungsmittel-Lyse Puffer und Schwierigkeiten bei der Visualisierung mit standard biochemischen Assays gewesen. Somit sind methodische Überlegungen entscheidend bei der Aufdeckung der Grad und die Muster der kumulierten und aggregierte mHTT.
Die hier vorgestellten Protokoll stellt eine Methode zum mehrere Zwischenprodukte der HTT, speziell die Bildung einer unlöslichen HMW HTT-Spezies zu visualisieren, die offenbar eng mit HD Pathogenese und Krankheit Fortschreiten1,13 verfolgen ,14. In der Lage, zu beheben und verfolgen Sie mehrere Arten von mHTT bietet Forschern eine biochemische Tool zur Pathogenese der Krankheit untersuchen und bewerten mögliche therapeutische Interventionen durch Modulation und Auswirkungen auf die Pathogenese der Krankheit.
Protocol
Representative Results
Discussion
Für die oben genannten Protokolle, konsistente und quantitative Ergebnisse zu gewährleisten sind einige Vorsichtsmaßnahmen erforderlich. Erstens mHTT in beiden Fraktionen bilden spontan Aggregate im Laufe der Zeit auf mehrere Einfrieren-Tau-Zyklen, insbesondere in hoher Konzentration. Es ist also entscheidend für Aliquote die Protein-Preps Einfrieren und Auftauen nur das benötigte Volumen vor dem Ausführen des Tests, wie im obigen Protokoll beschrieben. Wenn unlösliche Fraktion weiß Fällungsmittel beim Auftauen …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch das NIH (RO1-NS090390) unterstützt. Wir möchten auch danke Dr. Joan Steffanfor technische Hilfe und Diskussion während der Entwicklung des Assays.
Materials
| Sterile Filter | Millipore | SCGP505RE | Screw cap, sterile vaccum filter |
| 1 mL Tissue Grinder, Dounce | Wheaton | 357538 | |
| Sonicator | Qsonica | Model Q125 | |
| DC Protein Assay | Biorad | 5000111 | Comparable to Lowry assay |
| Tris 1M buffer solution | Alfa Aesar | J60636 | |
| Triton X-100 | Fisher | BP151-100 | |
| NaCl 5M solution | Teknova | S0251 | |
| Glycerol | Fisher | BP229-1 | |
| 20% SDS solution | Teknova | S0295 | |
| N-ethylmaleimide | Sigma | E1271 | |
| Phenylmethylsulfony flouride | Sigma | P7626 | create 100mM stock solution in 100%EtOH, store at 4°C |
| Sodium orthovanadate | Sigma | S6508 | Create 0.5M stock solution in water |
| Leupeptin | Sigma | L2884 | Create 10mg/ml stock solution in water |
| Aprotinin | Sigma | A1153 | Create 10mg/ml stock solution in water |
| Sodium Fluoride | Sigma | S4504 | Create 500mM stock solution in water |
| Anti-HTT | Millipore | MAB5492 | Use 1:1000 for western blot, 1:500 for filter retardation assay |
| Anti-GAPDH | Novus Biologicals | NB100-56875 | Use 1:1000 for soluble western blot |
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