여기, 선물이 편차를 줄이기 위해, 재현성, 개선 및 해석을 용이 하 게 하기 위해에서 RNA, DNA, 그리고 동일한 샘플에서 단백질의 격리에 대 한 프로토콜.
단일 생물 학적 샘플 보유 정보의 과다 그리고 그것은 지금 분자 처리 및 다른 조건 간의 여러 레벨의 전체 그림을 잡으려고 여러 고분자를 동시에 조사 관행. 이 프로토콜 제공 DNA, RNA, 분리 및 선 충 류가이 쓰이므로 격리의 복제 때 변형 제거를 꼬마 선 충 의 동일한 견본에서 단백질 비슷하게 취급 하지만 궁극적으로 다른 샘플입니다. 핵 산 및 단백질은 후속 강 수, 세척, 그리고 각각의 가용 화와 산 guanidinium 안산 클로 페 놀 프롬-추출 방법을 사용 하 여 선 충 류에서 추출 됩니다. 우리는 RNA, DNA, 그리고 선 충 류 및 성인 동물에 더 나은 단백질 격리 결과 HeLa 세포의 3 개의 긴장에서 단일 샘플에서 단백질의 성공적인 절연을 보여줍니다. 또한, 선 충에서 guanidinium 안산-페 놀-클로 프롬-추출 단백질 immunoblotting, 단백질의 전통적인 RIPA 추출에 비교 하 여 관찰로 향상 된 감지 수준 가진 더 큰 단백질의 해상도 향상 시킵니다.
여기에 제시 된 방법은 프로테옴 transcriptome의 탐사 특히 multiomic 방법을 사용 하는 샘플을 조사할 때 유용 하다. 기법을 동시에 평가 하는 multiomics는 매력적인 분자 신호 기본 복잡 한 생물학적 현상 보완 수준;에서 발생 하는 것 생각 했기 때문에 그러나, 그것은 점점 더 일반적인 볼 mRNA 수준에서 변경 내용을 항상 단백질 수준에서 동일한 변경 내용을 반영 하지 않습니다 그 컬렉션의 시간 circadian 규정의 맥락에서 관련 되고있다. 이 방법은 제거 intersample 달라진 시 금 같은 샘플 (intrasample.) 내에서 다른 내용
Multiomics, omics, 게놈, 프로테옴, transcriptome, epigenome, 미생물, 또는 lipidome, 등의 조합을 사용 하 여 분석 접근은 점점 더 인기가 있다 질병 특성1, 큰 데이터 집합을 처리할 때 2. 장착 증거는 (Rotroff와 Motsinger Reif1검토) 불완전 한 분자 분석을 제공 단일 “오”에 접근을 제한 하는 것을 보이고 있다. 높은 처리 기술을 사용 하 여 화면을 수행 하는 경우에 특히 큰 데이터 집합 생성 됩니다 하지만 완전 한 그림을 페인트 하거나 가장 관련성이 높은 목표를 식별, multiomic 접근 바람직. 그러나 Multiomics 접근의 사용은,, 있다 mRNA와 단백질 수준3,4,,56사이 불일치의 자주 관찰. 특히, mRNA와 단백질–나란히 transcriptomic 및 proteomic 분석 RNA 시퀀싱 (RNAseq)와 액체 크로마토그래피 탠덤 질량 분석 (LC-MS/MS), 각각, 사용 자주에서 가져온에서 마찬가지로 처리 샘플 다른 복제3,4,,56조건 잠재적으로 동일한 사이 변이 소개 합니다. Harvald 외. 수행 우아한 transcriptome 프로테옴 야생-타입 (WT)의 비해 C. 선 충 기아 시간 과정 연구 장 에에서 중요 한 전사 요소 부족 hlh-30 돌연변이 벌레의 벌레 7. 노트, RNA와 단백질 같은 샘플 안에서 동일한 조건 복제에서 수확 했다. 그들의 연구 결과 표시 mRNA 수준 및 각 시간 지점에서 단백질 수준이 낮은 상관관계 (r = 0.559 0.628). 사실, 그들의 히트 맵 4 클러스터 형성: mRNA에 큰 감소 했다 클러스터 해당 단백질 수준에 거의 비슷하게 감소 하지만 레벨, 클러스터 II 단백질 수준의 증가 하지만 mRNA 수준에서 거의 비슷하게 증가 했다, 클러스터 III mRNA에 증가 했다 레벨 단백질 수준과 클러스터 4 감소 했다 mRNA 수준에서 증가 하지만 단백질 레벨4만 미묘한 변화. 또한,이 intersample 변형 같은 조건의 샘플 정확한 동시에 수집 되지 않으며 경우에 도입 수 있습니다. 예를 들어 mRNA와 단백질 circadian 사이클에 의해 규제 하루8,9, 시간 또는 좀 더 구체적으로, 빛9; C. 선 충 의 노출에 따라 변동 식이 circadian 단백질의 유전자 식 유도10후 8 h까지 지연 수 있습니다. 그럼에도 불구 하 고,이 관측의 보급이 반드시 의미 하지 않는다 그것은 잘못 된; 사실,이 유익을 증명할 수 있습니다. 단백질 및 mRNA 형성 저하 사이 일정 한 동적 상태에 있다. 또한, 단백질은 안정성을 증가 하거나 그들의 저하11유도 종종 posttranslationally 수정 됩니다. 예를 들어, 그들의 ubiquitination 상태 활성화 또는 프로테아좀 또는 저하12리소좀을 대상으로 이어질 수 있습니다. 또한, noncoding RNAs는 transcriptional 및 posttranscriptional 단계13에서 유전자 발현 조절에 중요 한 역할을 재생 합니다. 따라서, 문제는 우리가 이러한 선 충 연구 관찰 불일치는 진짜 확인 변수를 제한 하는 방법.
여기, 우리는 동일한 샘플에서 다른 고분자의 분석 함으로써 intersample 변수를 제거 하는 방법을 제안 합니다. 이 프로토콜의 목표는 지속적으로 변화를 줄이기 위해, 재현성, 개선 하기 위해에서 DNA, RNA 및 단백질 C. 선 충 (벌레 라고도 함)의 단일 샘플에서 분리 하는 방법을 제공 하 고 해석을 촉진 하입니다. 같은 예제를 사용 하 여 추가 혜택 포함 샘플 수집, 소중 하 고 제한 된 샘플, 성장 하 고, 유지 하기 어려운 종자를 포함 한 전과의 횡단면 분석을 용이 하 게 하는 동안 시간 및 자원의 절약 intrasample 변형 mRNA와 단백질 수준에서에 따라 고분자의 차동 규칙으로 통찰력.
이 메서드는 진 식과 벌레, 분자 처리의 여러 수준에 대 한 보다 포괄적인 평가 대 한 수의 단일 샘플에서 단백질 수준 평가 적합 합니다. Guanidinium 안산-페 놀-클로 프롬 (GTCp) 시 약14, RNA를 분리 하는 일반적으로 사용 되 화학 후속 강 수, 세척, 그리고 각각의 가용 화와 벌레에서 핵 산 및 단백질의 추출에 사용 됩니다. 이 프로토콜은 다양 한 프로토콜15,16 C. 선 충에 중점을 두고 설계 된 사소한 수정 편집 이다 하지만 우리는 또한 성공적으로에서 고립 된 RNA, 단백질과 DNA 다음 HeLa 세포의 펠 릿은 동일한 단계를. 테스트 하지 않지만 여기,이 프로토콜 뿐만 아니라 조직에17,18일 것입니다.
DNA, RNA 및 단백질, 같은 biomolecule 격리 방법 자주 기술 중복 또는 조합 없이 최적화 됩니다. 이것은 특히 불리 한 샘플을 하기 어려운 경우는 서로 다른 시간에 동일한 조건 하에서 샘플을 채취 이어질 수 있습니다. 세포 경로 따라 서로 다른 시간에 수집 하는 복제 변화를 생성할 수 있습니다. 이 원고 동시 분리와 각 biomolecule 벌레, 다른 절연 기술에 의해 도입 된 유사 감소의 동일한 샘플 샘플 수확의 타이밍에서에서의 정화 함으로써이 장애물을 우회 하는 절차를 제공 합니다. 또는 부동 한 수확입니다. 이러한 변수를 제어 뿐만 아니라 시간과 리소스를 절약할 수 있지만 또한 재현성을 용이 하 게. 여기, DNA와 가변 결과와 타협 RNA와 단백질 품질을 방지 하는 조합 접근 방식을 설명 합니다. 준비는 DNA 청소 절차를 사용 하 여 추가 최적화 수 있습니다. 우리는 선 충 C. 선 충 및 HeLa 세포에서 자료를 사용 하 여 접근을 설명 했다.
수명4,34,35 확장 하는 메커니즘을 포함 하 여 다양 한 경로에 대 한 통찰력을 제공 하는 이전 작업 transcriptome와 N2 WT 동물과 먹고 2 및 rsks-1 돌연변이의 프로테옴 ,36. 글로벌 단백질 합성의 전반적인 downregulation가지고 안정 동위 원소 라벨 세포 배양 (SILAC) 분석을 먹고 2 웜 발견에서 아미노산에 의해/와 수명 연장에 열 량 제한의 메커니즘을 조사 하기 위해, 36. 여기에 제시 된 데이터는이 찾는 일치도 동일한 표적 mRNA 수준의 크게 증가 했다. 다른 그룹 S6K 중재 하는 장 수의 이펙터를 식별 하는 목적으로 하 고, 따라서, rsks-1 웜34의 proteomic 화면을 수행. RNAseq 데이터는 현재의 연구와 함께,에서 우리는 단백질;이 화면에서 확인을 확증 하는 적어도 3 개의 유전자 확인 MRP-1과와 neuroligin (F07C4.12)의 homologs 차동 rsks-1 웜 WT N234에 비해 표현 되로 발견 되었다.
이 메서드를 사용 하 여 생성 하는 데이터는 이전 multiomic 조사에 일치 합니다. 9 표적 mRNA 수준의 각 샘플의 단백질 수준을 예측 하 사용 되었다. 이러한 목표의 많은 예측 가능한 단백질 수준의 mRNA 수준에 따라 했다. 그럼에도 불구 하 고, mRNA와 단백질 수준 사이 주목할 만한 차이가 있었다. 중요 한 것은, 여기에 제시 된 의정서는 자신 있게 평가 하 고 동일한 샘플에서 mRNA와 단백질을 수집 하 여 intersample 다양성을 제거 하 여 이러한 차이 해석 하는 과학자를 허용 한다. 또한, 우리는 단백질 수준 동일한 샘플에서 수집 또는 수확 RIPA와 비슷하지만 다른 샘플에서 수집 된 mRNA 수준 비교. 우리는 RIPA 추출 샘플에 있는 단백질의 많은 저수준 있었다 그는 대상의 수에 대 한 보였다. Intersample 변형에 대 한 제어 없이 그것 것 수 없습니다 알고이 차이 mRNA와 단백질의 차등 규제 때문 이었다.
특히 이러한 다른 고분자에 맞게 최적화 된 프로토콜 있다는 것을 명심 하는 것이 중요 하다 횡단면 분석 실험의 최종 목표는 아닙니다, 후 그것 것 대신 그 방법을 채택 관련. DNA 및 단백질 분리 GTCp를 사용 하 여 발생 하는 NaOH, 같은 약한 자료에 DNA의 재구성을 요구 하 고 불완전 한 위험 난방, 세제의 높은 농도 가진 버퍼에 단백질 solubilizing 덜 용 해 되도록 가용 화입니다. 또한, GTCp guanidinium 안산은 프로 테아 제 같은 효소, 산 성 페 놀을 포함 하지만 천천히 떨어집니다 단백질 시간이 지남에 고정 하지 않는 한. 그것은 만약 이러한 제한 우회 가치가 될 것입니다 결정 하는 연구원의 판단 될 것입니다.
중요 한 것은, RNA, 메 마른 기술, 별도로 언급 하지 않는 한 얼음 샘플을 유지 하 고 상업적으로 사용할 수 있는 실행의 사용을 작업할 때 시 약은 RNA를 그대로 유지 하 것이 좋습니다. 특히, 큰 샘플 필요 합니다 더 많은 GTCp로 시작 하는 각 추출 용 매는 또한 필요 하기. 이 프로토콜은 GTCp의 정확한 양을 사용 하는 경우 웜 또는 셀 샘플의 어떤 수동 균질을 필요 하지 않습니다. DNA 분리의 맥락에서 수익률 높은 유기 (핑크) 레이어를 복구 하는 능력에 따라 달라 집니다. 마지막으로, 격리 중 단백질의 가용 화를 개선 하기 위해 resolubilization 버퍼의 볼륨을 증가 하거나 다른 세제 외에 SDS 추가 할 수 있습니다. 실제로, 성인, 애벌레, 그리고 계란의 혼합물 대신 벌레의 성인 전용 인구에서 단백질은 resolubilize을 훨씬 더 쉽게.
전반적으로,이 프로토콜을 사용 하 여 biomolecule 격리에 대 한 통합된 접근 하며 별도로 다른 생체 수확에서 발생할 수 있는 mRNA와 단백질 수준 간 상관 관계, 또는 그 부족의 해석 용이 샘플입니다. 이 메서드를 사용 하 여 올바르게 경우 단백질 mRNA의 번역은 상호 다양 한 조건에서 posttranscriptional 및 posttranslational 규제 메커니즘의 더 깊은 조사를 이어질 수 있습니다 식별 하는 과학자를 도울 수 있다.
The authors have nothing to disclose.
L.r.l. 투자 되었다에 의해 부여 NIH/NIA (AG042494 R00, R01 AG051810)에서 생물 학적 메커니즘의 노화와 미국 연맹에서 주니어 교수 그랜트 연구에 대 한 의료 연구 상 재단법인 글렌 노화 연구에 대 한. 저자 애니 타 쿠마와 시 콴 웡이이 원고 작성에 유용한 피드백에 감사 하 고 싶습니다.
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') |
|||
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') |
|||
HK nhr-23: F (5'-CAGAAACACT GAAGAACGCG-3') R (5'-CGATCTGCAG TGAATAGCTC-3') |
|||
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') |
|||
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) |