Burada, varyasyon azaltmak, tekrarlanabilirlik geliştirmek ve yorumların kolaylaştırmak amacıyla bir protokol RNA, DNA ve protein aynı örnekten izolasyonu için mevcut.
Tek bir biyolojik örnek bir bolluk bilgi tutar, ve şimdi aynı anda birden çok düzeyde moleküler işleme ve değişiklikleri farklı koşullar arasında tam bir resim yakalamak için birkaç oluştururlar araştırmak için yaygın bir uygulama. Bu iletişim kuralı DNA, RNA, yalıtma yöntem sunar ve Yuvarlak solucanlar bu biomolecules çoğaltır izole olduğunda tanıttı değişim kaldırmak için Caenorhabditis elegans aynı örnek protein ama sonuçta aynı şekilde tedavi farklı örnekler. Nükleik asitler ve protein sonraki yağmur damlaları, çamaşır ve solubilization her ile asit guanidinium thiocyanate-fenol-kloroform ayıklama yöntemini kullanarak Yuvarlak solucanlar gelen ayıklanır. Biz başarılı yalıtım RNA, DNA ve protein üç soy-in yuvarlak solucanlar ve yetişkin hayvanlarda daha iyi protein yalıtım sonuçlarla HeLa hücreleri tek bir örnekten üzerinden göstereceğim. Ayrıca, guanidinium thiocyanate-fenol-kloroform-çıkarılan protein nematodlar immunoblotting, protein geleneksel RIPA çıkarımı karşılaştırıldığında tarafından gözlemlediği gibi gelişmiş tespit düzeyi ile daha büyük proteinlerin çözünürlüğünü artırır.
Burada sunulan yöntem özellikle Proteom ve transcriptome arama için bir multiomic yaklaşım kullanarak örnekleri soruşturma zaman yararlı olur. Tamamlayıcı seviyelerde gerçekleşmesi için moleküler sinyal temel karmaşık biyolojik olayları düşündüm çünkü aynı anda değerlendirmek multiomics teknikleri itiraz ediyorlar; Ancak, mRNA düzeyleri değişiklikleri her zaman protein düzeyleri aynı değişikliği yansıtmaz ve toplama zamanı sirkadiyen düzenlemeler bağlamında ilgili görmek için giderek daha yaygın hale gelmiştir. Bu yöntem intersample herhangi bir değişiklik (intrasample.) aynı örnek içinde farklı içeriği raporlaması kaldırır
Multiomics, omics, genom, Proteom, transcriptome, epigenome, microbiome veya lipidome, gibi bir arada kullanan analitik yaklaşım büyük veri kümeleri için hastalık karakterizasyonu1işlerken giderek daha popüler hale geldi, 2. Montaj kanıt yaklaşımlar tek bir “ome” sınırlı (Rotroff ve Motsinger-Reif1tarafından gözden) eksik bir moleküler analiz sağlar göstermiştir. Özellikle yüksek üretilen iş teknikleri kullanarak ekranlar gerçekleştirirken büyük veri kümeleri oluşturulur, ancak tam bir resim “boyamak için” ya da en uygun hedefler belirlemek için multiomic yaklaşımlar tercih edilir. Multiomics yaklaşımlar kullanımı ile ancak, mRNA ve protein düzeyleri3,4,5,6arasındaki farklılıkları sık gözlem yoktur. Özellikle, mRNA ve yan yana transcriptomic ve RNA sıralama (RNAseq) ve sıvı Kromatografi-tandem kütle spektrometresi (LC-MS/MS), proteomik analizleri için sırasıyla, kullanılan protein kez aynı şekilde tedavi örneklerinden elde edilen farklı çoğaltır, varyasyon aynı arasında potansiyel olarak tanıtan3,4,5,6koşulları. Harvald ve ark. gerçekleştirilen bir zarif transcriptome ve vahşi-türü (WT) Proteom göre C. elegans açlık zaman-ders çalışmada solucanlar bu uzun ömürlü bir önemli transkripsiyon faktör eksikliği hlh-30 mutant solucanlar 7. Not, RNA ve protein aynı örnekten çok değil aynı koşul çoğaltır üzerinden hasat edildi. Onların bulgular mRNA düzeyleri ile her zaman bir noktada protein düzeyleri düşük bir korelasyon göstermektedir (r = 0.559-0.628). Aslında, onların heatmap dört kümeleri kurdu: mRNA büyük bir düşüş vardı küme düzeyleri ama az veya hiç karşılık gelen protein düzeyleri azalma, küme II mRNA düzeylerinde artış protein düzeyleri ama az veya hiç artış vardı, küme III mRNA bir artış vardı düzeyleri ancak protein düzeyleri ve küme IV bir düşüş bir mRNA düzeylerinde artış ama protein düzeyleri4sadece ince bir değişiklik vardı. Ayrıca, bu intersample varyasyon nerede aynı durumda örnekleri tam olarak aynı zamanda toplanan değil durumlarda tanıttı. Örneğin, mRNA ve proteinler sirkadiyen döngüsü tarafından düzenlenmiş bağlı olarak gün8,9saat veya daha ayrıntılı olarak, C. elegans pozlama ışık9dalgalanma; ifade bu sirkadiyen proteinlerin gen ifade indüksiyon10sonra 8 saat kadar gecikebilir. Yine de, bu gözlem yaygınlığı mutlaka yanlış bir şey gelmez; Aslında, bu bilgilendirici olarak kanıtlamak. Protein ve mRNA dinamik devamlı oluşumu ve yıkımı arasında bulunmaktadır. Ayrıca, proteinler kez posttranslationally istikrarı artırmak veya onların yıkımı11ikna etmek için değiştirilir. Örneğin, ubiquitination durumlarını etkinleştirme veya proteasome veya lysosome bozulması12için hedefleme yol açabilir. Ayrıca, kodlamayan RNA’ların transkripsiyon ve posttranscriptional aşamaları13gen ifadesinin düzenlenmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Böylece, soru biz nematodunun bu çalışmalarda gözlemlemek tutarsızlıkları gerçek olduğunu doğrulamak için değişkenleri sınırlamak nasıl olduğunu.
Burada, intersample değişkeni aynı örnekten farklı oluştururlar analizlerini izin vererek siler bir yöntem öneriyorum. Bu iletişim kuralı sürekli bir çaba varyasyon azaltmak, tekrarlanabilirlik geliştirmek için DNA, RNA ve protein (solucan da bilinir) C. elegans tek bir örnek üzerinden izole etmek için bir yöntem sağlar ve yorumların kolaylaştırmak için hedeftir. Zaman ve kaynak tasarrufu kazanıyor ve büyümek ve korumak zor olan suşları dahil olmak üzere değerli ve sınırlı örnekleri, kesitsel analizini kolaylaştıran örnek toplama sırasında aynı örnek kullanarak ek yararları içerir farklı düzenleme intrasample değişimler mRNA ve protein düzeyleri temel oluştururlar, anlayışlar.
Bu yöntem gen ifadeleri ve solucanlar, moleküler işleme kadar birden çok düzeyde daha kapsamlı bir değerlendirme için izin tek bir örnek protein düzeyleri değerlendirmek için uygundur. Guanidinium thiocyanate-fenol-kloroform (GTCp) Reaktif14, RNA, izole etmek için yaygın olarak kullanılan bir kimyasal solucanlar, sonraki yağmur damlaları, çamaşır ve solubilization her ile nükleik asitler ve protein çıkarılması için kullanılır. Bu iletişim kuralı C. elegans, odaklanarak tasarlanmış küçük değişiklikler ile çeşitli protokolleri15,16 derlenmiştir ama biz de başarıyla DNA RNA ve protein takip HeLa hücreleri Pelet izole ettim aynı adımları. Her ne kadar burada test değil, bu dokular üzerinde de17,18çalışma olasılığı bir protokoldür.
DNA, RNA ve proteinler, biomolecule izolasyonların yöntemleri kez teknik çakışmasını veya kombinasyonları optimize edilmiştir. Örnekleri elde etmek zordur bu hangi örnekleri aynı koşullar altında farklı zamanlarda hasat için neden olabilir özellikle dezavantajlı olduğunda. Hücresel yollar bağlı olarak farklı zamanlarda toplanan çoğaltır varyasyon oluşturabilir. Bu makale aynı zamanda oluşan yalıtım ve solucanlar, farklı yalıtım teknikleri tarafından tanıtılan varyasyonları azaltmayı örnek hasat zamanlama aynı örneği üzerinden her biomolecule arınma etkinleştirerek bu engeli aşmak için bir yordam sunar, veya eşit olmayan hasat. Bu değişkenler kontrol sadece zaman ve kaynak tasarrufu sağlar, ama aynı zamanda tekrarlanabilirlik kolaylaştırır. Burada, DNA ile değişken sonuçlar da olsa ödün RNA ve protein kalite, önler Kombinatorik yaklaşım göstermektedir. Hazırlıklar daha fazla prosedürleri temizlik DNA’yı kullanarak optimize edilebilir. Biz malzeme nematodunun C. elegans ve HeLa hücreleri kullanarak yaklaşım gösterdi.
Transcriptome ve N2 WT hayvan ve yemek-2 ve rsks-1 mutantlar Proteom keşfetmek daha önceki çalışma ömrü4,34,35 genişletme mekanizmaları da dahil olmak üzere çeşitli yollar içgörü teklif var ,36. Ömrü uzatma içinde kalori kısıtlaması mekanizmasının araştırmak için bir çaba olarak, genel bir downregülasyon küresel protein sentezi var kararlı izotop etiketleme tarafından/ile Amino asit hücre kültür (SILAC) analizi bu yemek-2 solucanlar bulundu 36. aynı hedefleri mRNA düzeyde büyük ölçüde arttıkça bile burada sunulan veriler bu bulgu ile tutarlıdır. Başka bir grup effectors uzun ömürlü S6K aracılı tanımlamak için amaçlı ve böylece, proteomik ekran rsks-1 solucanlar34uygulandı. RNAseq veri ile çalışmada bulundu, biz bu ekrandan tespit proteinler ile teyit en az üç genleri tespit; MRP-1 ve homologs neuroligin (F07C4.12) ve CPA differentially rsks-1 solucanlar WT N234karşılaştırıldığında ifade olarak keşfedilmiştir.
Bu yöntemi kullanarak oluşturulan veri önceki multiomic araştırmalar ile tutarlıdır. Dokuz hedefleri mRNA düzeyde her örnek protein seviyelerinde tahmin etmek için kullanılmıştır. Bu hedefler, çoğu mRNA düzeylerine göre tahmin edilebilir protein düzeyleri vardı. Yine de, mRNA ve protein düzeyleri arasında dikkate değer farklılıklar vardı. Da önemlisi, burada sunulan Protokolü bilim adamı güvenle değerlendirmek ve bu farklılıkların mRNA ve protein aynı örnekten toplayarak intersample değişkenlik kaldırarak yorumlamak sağlar. Ayrıca, aynı örnek toplanan veya benzer ama farklı örnek RIPA ile hasat toplanan protein düzeyleri mRNA düzeylere göre. Biz bunun için hedeflerin sayısı RIPA çıkarılan örnek protein çok daha düşük seviyede olduğunu gösterdi. İntersample varyasyon için kontrol olmadan, bu fark mRNA ve protein fark düzenlenmesi nedeniyle olsaydı bilmek imkansız.
Özellikle için bu farklı oluştururlar, en iyi duruma getirilmiş iletişim kuralları vardır akılda tutmak önemlidir kesitsel bir analiz deneme nihai amacı yoksa, o zaman bu yöntemleri yerine istihdam için uygun olacaktır. DNA ve protein izole etmek için GTCp kullanarak onları daha az çözünür, DNA rekonstitüsyon NaOH gibi zayıf bir üs gerektiren ve deterjan ısıtmanın, eksik riski yüksek bir konsantrasyon ile bir tampon protein çözücü olmaya neden olur. solubilization. Ayrıca, GTCp guanidinium thiocyanate ve gibi proteaz enzimleri inaktive, asitli fenol içerir ancak yavaş yavaş protein zaman içinde donmuş sürece düşer. Bu sınırlamalar tuzağa değerli olması durumunda karar vermek için araştırmacı takdirine bağlı olacaktır.
Önemlisi, RNA, steril bir teknik, aksi belirtilmediği sürece örnek buz üzerinde tutarak ve ticari olarak mevcut fakat kullanımı ile çalışırken reaktif RNA sağlam tutmak için tavsiye edilir. Özellikle, daha büyük örnekleri daha fazla GTCp ile başlamak içinde her ayıklama solvent Ayrıca ölçekli gerekir gerekir. GTCp doğru miktarda kullanıldığında bu iletişim kuralı el ile herhangi bir homojenizasyon solucan veya hücre örneklerinin gerektirmez. DNA izolasyon bağlamında, verim yeterlilik organik (pembe) katman kurtarmak için son derece bağlıdır. Son olarak, protein solubilization yalıtım sırasında artırmak için resolubilization arabellek hacmi artan veya diğer deterjanlar SDS yanı sıra eklemek gerekli olabilir. Gerçekten de, bir salt yetişkin nüfusunun Worms yetişkin, larva ve yumurta karışımı yerine resolubilize daha kolay proteinlerdir.
Genel olarak, bu iletişim kuralını kullanan biomolecule izolasyonların için entegre bir yaklaşım sağlar ve ayrı ayrı biomolecules farklı–dan hasat ortaya çıkabilir mRNA ve protein düzeyleri arasında korelasyon ya da yokluğundan, yorumlanması kolaylaştırır örnekleri. Bu yöntemi kullanarak doğru hal nereye mRNA çeviri protein Bağdaşık değil ve posttranscriptional ve ardından düzenleyici mekanizmaları çeşitli koşullar altında derin soruşturma açabilir tanımlamak için bilim adamları yardımcı olabilirsiniz.
The authors have nothing to disclose.
L.R.L. finanse tarafından NIH/NIA (R00 AG042494 ve R01 AG051810), bir Glenn temel tıbbi araştırma ödülü için araştırma biyolojik mekanizmaları yaşlanma ve Amerikan Federasyonu Junior fakülte hibe yaşlanma araştırma için verir. Yazarlar Anita Kumar ve Shi Quan Wong Bu el yazması yazılı olarak yararlı geribildirim için teşekkür etmek istiyorum.
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') |
|||
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 |
|||
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) |