استخراج پروتئین التراسونیک از بافت و کشت های سلولی
- استخراج پروتئین یک مرحله ضروری برای آماده سازی نمونه در پروتئومیکس است.
- پروتئین ها را می توان از بافت های گیاهی و حیوانی، مخمرها و میکروارگانیسم ها استخراج کرد.
- فراصوت یک روش استخراج پروتئین قابل اعتماد و کارآمد است که بازده پروتئین بالایی را در مدت زمان استخراج کوتاه ارائه می دهد.
استخراج پروتئین از بافت ها و سلول ها
استخراج پروتئین از بافت ها و سلول های کشت داده شده یک مرحله ضروری برای آماده سازی نمونه است که طی بسیاری از تکنیک های بیوشیمیایی و تحلیلی مانند ELISA، PAGE، وسترن بلاتینگ، طیف سنجی جرمی یا خالص سازی پروتئین انجام می شود. اختلال سلول اولتراسونیک ، لیز و استخراج دقیقا قابل کنترل ، تکنیک غیر حرارتی برای اطمینان از بازده بالا از پروتئین است.
- سریع
- بازده بالا
- بسیار کارآمد
- کنترل دقیق بر پارامترها
- نتایج قابل تکرار
- مقیاس پذیری خطی
دستورالعمل های عمومی برای لیز التراسونیک و استخراج پروتئین
- کنترل دما: برای اطمینان از عملکرد پروتئین بالا بدون دناتوره شدن حرارتی، دما در حین استخراج باید کنترل شود. دولت از هنر هموژنایزرهای مافوق صوت Hielscher – همچنین به نام تجزیه کننده اولتراسونیک یا اولتراسونفایر – دقیقا قابل کنترل هستند. آنها دارای سنسور دما قابل اتصال هستند. در گزینه های تنظیم هموژنایزر اولتراسونیک، حداکثر دما را می توان تنظیم کرد. هنگامی که این حداکثر دما رسیده است، ultrasonicator به طور خودکار متوقف می شود تا زمانی که نمونه خنک شده است.
- بافر: انتخاب یک بافر مناسب و حجم مناسب بافر از بافتی به بافت دیگر متفاوت است و باید با آزمایش آزمون و خطا مشخص شود.
- جداسازی / تصفیه: لیزات های پروتئینی می توانند حاوی مولکول های زیستی اضافی مانند DNA یا کربوهیدرات ها باشند که ممکن است با رسوب پروتئین (دئوکسی کولات-تری کلرواستیک اسید) یا تبادل بافر حذف شوند.
Chittapalo و Noomhorm (2009) در مطالعه خود گزارش دادند که عملکرد پروتئین با استفاده از فراصوت افزایش یافته است و همگن سازی بافت مافوق صوت و فرآیند لیز می تواند فرآیندهای استخراج موجود را به طور قابل توجهی افزایش دهد – امکان ایجاد فرصت های جدید استخراج تجاری.
استخراج پروتئین از بافت حیوانی
برای آماده سازی بافت با اندازه کامل (به عنوان مثال کلیه، قلب، ریه، عضله و غیره)، بافت باید با ابزارهای تمیز، ترجیحا روی یخ و در اسرع وقت به قطعات بسیار کوچک تشریح شود تا از تخریب توسط پروتئازها جلوگیری شود (به عنوان مثال بافر لیز مانند RIPA یا بافر لیز هیپوتونیک حاوی کوکتل مهارکننده پروتئاز و فسفاتاز). پس از تشریح ، نمونه برای انجماد ضربه محکم و ناگهانی در نیتروژن مایع غوطه ور می شود. نمونه را می توان در دمای -80 درجه سانتیگراد برای استفاده بعدی نگهداری کرد یا برای همگن سازی فوری روی یخ نگهداری کرد. بلافاصله قبل از استخراج اولتراسونیک، بافر لیز سرد یخ (با مهارکننده های پروتئاز DTT، لوپپتین و آپروتینین) به سرعت به لوله نمونه اضافه می شود (در هر ~ 10 میلی گرم بافت تقریبا ~ 600 میکرولیتر بافر توصیه می شود). تقریبا 20-60 میلی گرم بافت در هر لوله نمونه توصیه می شود.
همگن سازی اولتراسونیک ، لیز و استخراج با یک هموژنایزر مافوق صوت مانند UP100H یا UP200HT ، مجهز به سونوترود میکرو نوک انجام می شود. مدت زمان فراصوت 60-90 ثانیه در حالت چرخه اولتراسونیک 15 ثانیه فراصوت و 10 ثانیه زمان استراحت. نمونه باید همیشه در یخ نگهداری شود.
پس از همگن سازی / استخراج اولتراسونیک ، لیزات در 27000 گرم به مدت تقریبا 20 دقیقه سانتریفیوژ می شود. پس از آن مایع رویی جمع آوری می شود ، به طوری که غلظت پروتئین را می توان با یک سنجش پروتئین مانند سنجش پروتئین پیرس BCA تعیین کرد.
استخراج پروتئین از سرم خون
برای یک مخلوط همگن از سرم و بافر فسفات، نمونه برای اولین بار قبل از لیز سلول اولتراسونیک گرداب می شود. برای لیز اولتراسونیک، نمونه با یک هموژنایزر آزمایشگاه اولتراسونیک مانند UP100H برای 8 چرخه در دامنه 20٪، برای چرخه های هر 5 ثانیه و 15 ثانیه خاموش فراصوت می شود. استخراج پروتئین با فراصوت در چرخه (حالت ضربان) و با قرار دادن نمونه بر روی یخ انجام می شود تا از گرمای بیش از حد و تخریب حرارتی نمونه جلوگیری شود. از آنجایی که سرم حاوی مقدار زیادی پروتئین با وزن مولکولی بالا (مانند آلبومین، آلفا-1-آنتی تریپسین، ترانسفرین، هاپتوگلوبولین، ایمونوگلوبولین G و ایمونوگلوبولین A) است که در جداسازی پروتئین های با وزن مولکولی پایین در طول IEF اختلال ایجاد می کند، توصیه می شود با استفاده از ستون تخلیه آنها از سرم تخلیه شود.
استخراج پروتئین از بافت گیاهی
بافت گیاهی تازه و نرم، به عنوان مثال خزه و غیره، می تواند به راحتی با قرار دادن مواد نمونه خرد شده در بافر لیز برای فراصوت مختل شود. بافت های گیاهی سخت و لیگنوس مانند دانه ها، سوزن های صنوبر و غیره باید خشک شوند. برخی از سخت, مواد گیاهی چوبی باید منجمد و در نیتروژن مایع قبل از استخراج توسط فراصوت استخراج. برای سوسپانسیون کشت سلولی گیاهی، یک درمان اولتراسونیک بین 30 تا 150 ثانیه در یک بافر لیز عمدتا کافی است. مواد سخت تر مانند دانه کدو تنبل نیاز به فراصوت شدید تر به عنوان در زیر توضیح داده شده است.
پروتکل استخراج التراسونیک آلبومین از دانه کدو تنبل
برای استخراج پروتئین اولتراسونیک آلبومین از پودر دانه کدو تنبل ریز آسیاب شده، 10 گرم پودر دانه کدو تنبل چربی زدایی شده و 100 میلی لیتر آب دیونیزه به عنوان حلال در یک لیوان شیشه ای 250 میلی لیتری اضافه می شود. استخراج پروتئین شامل دو مرحله است: اول، نمونه با فراصوت می شود اولتراسونیک نوع پروب UP400St (400W، 24kHz) مجهز به sonotrode S24d7. لیوان شیشه ای در طول همگن سازی اولتراسونیک در حمام آب سرد قرار می گیرد. سنسور دما قابل اتصال و تنظیمات کنترل دما از ultrasonicator UP400St اطمینان حاصل می کند که دمای نمونه همیشه زیر 30 درجه سانتیگراد نگه داشته می شود. با کنترل دقیق دما در طول فراصوت ، از دناتوره شدن آلبومین جلوگیری می شود. در مرحله دوم، استخراج با میکسر با سرعت 200 دور در دقیقه و در دمای 30 درجه سانتی گراد انجام شد. پس از آن لیوان به یک شیکر ترموستاتیک منتقل می شود. گلوبولین از طریق دیالیز با آب مقطر برداشته می شود. پس از حذف گلوبولین، می توان از عصاره پروتئین برای تعیین پروفایل آلبومین نمونه برداری کرد و سپس با استفاده از 1/0 مولار هیدروکلراید برای انعقاد آلبومین به pI=3.0 تنظیم شد. فاز جامد با سانتریفیوژ در دمای 5000 گرم، 20 درجه سانتیگراد جدا می شود و در آب دیونیزه دوباره حل می شود. انعقاد آلبومین دو بار برای افزایش نسبت پروتئین در کنسانتره آلبومین انجام می شود.
استخراج پروتئین قلیایی مافوق صوت برای آماده سازی کنسانتره پروتئین از سبوس برنج نشان می دهد که نتایج درمان مافوق صوت در عملکرد پروتئین بالاتر در زمان استخراج قابل توجهی کوتاه تر – در مقایسه با روش های استخراج معمولی.
پروتکل آماده سازی نمونه برای آنزیم iNOS عملکردی
برای به دست آوردن آنزیم iNOS به طور کامل عملکردی (به عنوان مثال برای غربالگری مواد مخدر)، پروتکل زیر توصیه می شود: سوسپانسیون سلولی باید بر روی یخ قرار داده شود و با UP100H در دامنه 10μm در حالت چرخه 5 ثانیه فراصوت و 25 ثانیه استراحت بر روی یخ فراصوت می شود. این روش باید تقریبا 3 بار تکرار شود. زمان استراحت در بین چرخه های فراصوت افزایش دما را کاهش می دهد و در نتیجه خطر دناتوره شدن را کاهش می دهد.
حل کننده پروتئین اولتراسونیک
فراصوت ممکن است روند حلالیت پروتئین را تسریع کند، که معمولا به چندین ساعت نیاز دارد. برای اینکه نمونه بیش از حد گرم نشود و از تخریب پروتئین و تغییرات در محلول های حاوی اوره جلوگیری شود، انفجارهای اولتراسونیک نباید بیش از چند ثانیه طول بکشند.
تجهیزات اولتراسونیک برای استخراج پروتئین
Hielscher مافوق صوت ارائه طیف گسترده ای از هموژنایزرهای مافوق صوت برای تجزیه سلول ها, بافت, باکتری ها, میکروارگانیسم ها, مخمر, و هاگ.
مافوق صوت آزمایشگاه Hielscher قدرتمند و آسان برای کار هستند. آنها که برای عملکرد 24/7 ساخته شده اند، به عنوان دستگاه های آزمایشگاهی و رومیزی قوی و کارآمد طراحی شده اند. برای همه دستگاه ها، خروجی انرژی و دامنه را می توان به طور دقیق کنترل کرد. طیف گسترده ای از لوازم جانبی گزینه های راه اندازی بیشتری را باز می کند. مافوق صوت دیجیتال مانند VialTweeter، UP200Ht، UP200St، و UP400St دارای یک کنترل دما یکپارچه و یک کارت SD داخلی برای ضبط خودکار داده ها هستند.
برای فراصوت غیرمستقیم، بدون آلودگی متقابل و همزمان از نمونه های متعدد، ما ارائه می دهیم VialTweeter یا اولتراسونیک CupHorn.
جدول زیر به شما می دهد یک نمای کلی بیش از ultrasonicators ما برای آماده سازی نمونه, اختلال سلول و استخراج. برای دریافت اطلاعات بیشتر در مورد هر هموژنایزر اولتراسونیک روی نوع دستگاه کلیک کنید. کادر فنی ما به خوبی آموزش دیده و طولانی مدت تجربه خوشحال خواهد شد که به شما در انتخاب مناسب ترین مافوق صوت برای آماده سازی نمونه خود کمک کند!
حجم دسته ای | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
---|---|---|
حداکثر 10 ویال یا لوله | ن.ا. | VialTweeter(ویال گروهی) |
صفحات مولتی ول / میکروتیتر | ن.ا. | UIP400MTP |
لوله ها / رگ های متعدد | ن.ا. | کاپ هورن |
1 تا 500 میلی لیتر | 10 تا 200 میلی لیتر در دقیقه | UP100H |
10 تا 1000 میلی لیتر | 20 تا 200 میلی لیتر در دقیقه | تا 200 هرتز، 200 خیابان |
10 تا 2000 میلی لیتر | 20 تا 400 میلی لیتر در دقیقه | UP400St |
بسته به کاربرد، مواد و حجم نمونه، ما مناسب ترین تنظیمات را برای آماده سازی نمونه به شما توصیه می کنیم. امروز با ما تماس بگیرید!
تماس با ما! / از ما بپرسید!
حقایقی که ارزش دانستن دارند
پروتئومیکس
پروتئومیکس رشته تحقیقاتی است که پروتئین ها و پروتئوم را بررسی می کند. پروتئین ها مجموعه وسیعی از عملکردهای حیاتی را در ارگانیسم ها پر می کنند. پروتئوم کل مجموعه پروتئین هایی است که توسط یک ژنوم، سلول، بافت یا ارگانیسم در یک زمان خاص بیان می شود. پروتئوم با گذشت زمان و نیازهای متمایز یا استرس هایی که یک سلول یا ارگانیسم متحمل می شود متفاوت است. به طور خاص ، این مجموعه پروتئین های بیان شده در یک نوع خاص از سلول یا ارگانیسم ، در یک زمان معین ، تحت شرایط تعریف شده است. این اصطلاح ترکیبی از پروتئین ها و ژنوم است. پروتئومیکس مطالعه پروتئوم است.
پروتئین
پروتئین ها مولکول های زیستی بزرگی هستند که به اصطلاح ماکرومولکول ها نامیده می شوند – که از یک یا چند زنجیره طولانی از بقایای اسید آمینه تشکیل شده اند. پروتئین ها در همه موجودات با منشا گیاهی و حیوانی وجود دارند و برای اکثر عملکردهای بیولوژیکی بسیار مهم هستند. از آنجایی که پروتئین ها حاوی اطلاعات بیولوژیکی زیادی هستند، برای اهداف تحلیلی، به عنوان مثال برای تحقیقات پروتئومی، استخراج می شوند. مهمترین عملکرد انجام شده توسط پروتئین ها شامل کاتالیز واکنش های متابولیک، همانندسازی DNA، پاسخ به محرک ها و انتقال مولکول ها از یک مکان به مکان دیگر است. پروتئین ها در درجه اول در توالی اسیدهای آمینه با یکدیگر متفاوت هستند ، که توسط توالی نوکلئوتیدی ژن های آنها دیکته می شود و معمولا منجر به جمع شدن پروتئین در یک ساختار سه بعدی خاص می شود که فعالیت آن را تعیین می کند. پروتئین ها هستند – علاوه بر پپتیدها – یکی از اجزای کلیدی غذا. بنابراین، پروتئومیکس ابزاری قدرتمند در علوم غذایی برای بهینه سازی فرآیندها، ایمنی مواد غذایی و ارزیابی تغذیه ای است.
Cloud Point Extraction
Cloud Point Extraction یک روش پیش تحلیلی برای جداسازی و پیش از تحلیل آنالیت ها است. در ترکیب با فراصوت ، استخراج نقطه ابر را می توان تشدید کرد و این روند را کارآمد تر ، سریع تر و سازگار با محیط زیست می کند. با امواج فراصوت، استخراج نقطه ابر یک روش قابل توجهی کارآمدتر از آماده سازی آنالیت است. اطلاعات بیشتر در مورد استخراج نقطه ابر به کمک اولتراسونیک !ژل الکتروفورز
الکتروفورز ژل روش اصلی جداسازی و آنالیز ماکرومولکول ها مانند DNA، RNA و پروتئین ها و همچنین قطعات آنها بر اساس اندازه و بار آنها است. در شیمی بالینی برای جداسازی پروتئین ها بر اساس بار و / یا اندازه (IEF آگارز ، اساسا مستقل از اندازه) و در بیوشیمی ، زیست شناسی مولکولی و پروتئومیکس برای جدا کردن جمعیت مختلط قطعات DNA و RNA بر اساس طول ، تخمین اندازه قطعات DNA و RNA یا جدا کردن پروتئین ها با بار استفاده می شود.
کشت سلولی
کشت سلولی فرآیند رشد کنترل شده ای است که طی آن سلول ها در شرایط کنترل شده کشت می شوند. شرایط کشت سلولی برای هر نوع سلول متفاوت است. به طور کلی، محیط کشت سلولی از یک ظرف مناسب (به عنوان مثال ظرف پتری) با بستر یا محیطی تشکیل شده است که مواد مغذی ضروری (اسیدهای آمینه، کربوهیدرات ها، ویتامین ها، مواد معدنی)، فاکتورهای رشد، هورمون ها و گازها (CO) را تامین می کند.H2S، OH2S) و محیط فیزیکی و شیمیایی (بافر pH، فشار اسمزی، دما) را تنظیم می کند. اکثر سلول ها به یک بستر سطحی یا مصنوعی نیاز دارند، در حالی که سایر کشت های سلولی را می توان به صورت شناور آزاد در محیط کشت کشت (کشت سوسپانسیون ، سوسپانسیون سلولی) کشت کرد.
کشت انبوه رده های سلولی حیوانی در تولید صنعتی واکسن های ویروسی و سایر محصولات مشتق شده از بیوتکنولوژی استفاده می شود. سلول های بنیادی انسانی برای افزایش تعداد سلول ها و تمایز سلول ها به انواع مختلف سلول های سوماتیک برای اهداف پیوند کشت می شوند.
نمونه های بافتی
اصطلاح بافت یک واسطه سلولی را توصیف می کند، جایی که مواد سلولی در سطح سازمانی بین سلول ها و یک اندام کامل قرار دارد. در بافت ، سلولهای مشابه ، از همان منشا که با هم عملکرد خاصی را انجام می دهند ، جمع می شوند. با گروه بندی عملکردی چندین بافت ، ساختارهای پیچیده اندام ها تشکیل می شود.
بافت برای تحقیقات در زیست شناسی، بافت شناسی/هیستوپاتولوژی، انگل شناسی، بیوشیمی، ایمونوهیستوشیمی و همچنین کشت و استخراج DNA نمونه برداری می شود. می توان آن را بین بافت حیوانی (زیربخش: بافت پستانداران) و بافت گیاهی تشخیص داد. بافت های حیوانی در چهار نوع اصلی بافت همبند، عضله، عصبی و اپیتلیال دسته بندی می شوند. بافت گیاه به سه سیستم بافتی زیر تقسیم می شود: اپیدرم ، بافت زمین و بافت عروقی.
نمونه های بافتی را می توان از قسمت های حیوانی یا گیاهی مانند استخوان، عضله، برگ و غیره تهیه کرد.
مایعات بدن
خون ، سرم ، پلاسما ، مایع مغزی نخاعی ، بزاق و مایع سینوویال مایعات بدن هستند که منبع خوبی از اطلاعات تشخیصی مرتبط هستند. بنابراین، آماده سازی پیچیده نمونه های مایعات بدن برای تجزیه و تحلیل مهم است. اولین مشکل مربوط به طیف دینامیکی گسترده ای از اجزای موجود در مایعات بدن است.
تعیین غلظت پروتئین
سنجش برادفورد، سنجش لوری و اسید بیسینچونینیک (BCA) سنجش های رایج برای تعیین غلظت پروتئین ها هستند. آلبومین سرم گاوی (BSA) یکی از پرکاربردترین استانداردهای پروتئینی است.
بافر لیز
بافر لیز باید متناسب با مواد یا بافت سلول (کشت بافت، گیاه، باکتری، قارچ و غیره) و اینکه آیا سلول ها در یک ساختار و نوع ساختار هستند یا خیر، انتخاب شود. طیف گسترده ای از بافرهای لیز برای استخراج پروتئین ها، غشاها و اندامک ها با یک یا چند ماده شوینده فرموله شده اند. مواد شوینده معمولا از طریق آزمایش های آزمون و خطا انتخاب می شود یا – در صورت وجود – با توجه به پروتکل استخراج پروتئین موجود. مواد شوینده باید با منبع بافت و پروتئین ها سازگار باشد. به طور کلی ، ملایم ترین مواد شوینده ای که برای یک بافت / پروتئین خاص کار می کند ، به منظور حفظ حداکثر عملکرد عصاره انتخاب می شود. علاوه بر این، در صورت استخراج غشاها و اندامک ها، یک شوینده ملایم غشا را دست نخورده نگه می دارد. شوینده های رایج در بافرهای لیز عمدتا غیر یونی یا زویتریونی هستند، به عنوان مثال CHAPS، دئوکسی کولات، تریتون™ X-100، NP40 و Tween 20.
به عنوان مثال، بافت هایی مانند مغز، کبد، روده، کلیه، طحال و غیره را می توان به سادگی با RIPA بافر کرد – با این حال، مهار کننده های پروتئاز و DTT (به عنوان مثال برای الکتروفورز ژل) باید گنجانده شوند.
بافر لیز برای بافت عضلانی اسکلتی (سرد یخ): 20 میلی مولار تریس (pH 7.8) ، 137 میلی مولار NaCl ، 2.7 میلی مولار KCl ، 1 میلی مولار MgCl2 ، 1٪ تریتون X-100 ، 10٪ (وزن / حجمی) گلیسرول ، 1 میلی مولار EDTA ، 1 میلی مولار دی تیوتریتول همراه با کوکتل مهارکننده پروتئاز و فسفاتاز
جدول بافرهای رایج و محدوده pH آنها. به طور کلی این بافرها معمولا در غلظت های 20-50 میلی مولار استفاده می شوند.
بافر | محدوده pH |
---|---|
اسید سیتریک – سود | 2.2 – 6.5 |
سیترات سدیم – اسید سیتریک | 3.0 – 6.2 |
استات سدیم – اسید استیک | 3.6 – 5.6 |
نمک سدیم اسید کاکودلیک – هیدروکلراید | 5.0 – 7.4 |
مس – سود | 5.6 – 6.8 |
سدیم دی هیدروژن فسفات – دی سدیم هیدروژن فسفات | 5.8 – 8.0 |
ایمیدازول – هیدروکلراید | 6.2 – 7.8 |
موپ ها – کوه | 6.6 – 7.8 |
تری اتانول آمین هیدروکلراید – سود | 6.8 – 8.8 |
تریس – هیدروکلراید | 7.0 – 9.0 |
هپس – سود | 7.2 – 8.2 |
تریسین – سود | 7.6 – 8.6 |
تترابورات سدیم – اسید بوریک | 7.6 – 9.2 |
بیسین – سود | 7.7 – 8.9 |
گلیسین – سود | 8.6 – 10.6 |
اکثر بافرها وابستگی به pH با دما را نشان می دهند. این امر به ویژه در مورد بافرهای Tris صادق است. pKa از 8.06 در دمای 25 درجه سانتیگراد به 8.85 در دمای 0 درجه سانتیگراد تغییر می کند.
(pH و pKa یک بافر: pH غلظت یون های هیدروژن را در یک محلول آبی اندازه گیری می کند. pKa (= ثابت تفکیک اسید) یک معیار مرتبط، اما خاص تر است، زیرا به پیش بینی نحوه عملکرد یک مولکول در یک مقدار pH خاص کمک می کند.)
تریزول
TRIzol یک محلول شیمیایی است که برای استخراج RNA/DNA/پروتئین در طول استخراج گوانیدینیوم تیوسیانات-فنل-کلروفرم استفاده می شود. استفاده از استخراج TRIzol به کمک اولتراسونیک منجر به عملکرد DNA بالا، RNA و پروتئین از همان نمونه می شود و در نتیجه سایر روش های استخراج برتری دارد.
ادبیات/منابع
- Chittapalo T, Noomhorm A (2009): Ultrasonic assisted alkali extraction of protein from defatted rice bran and properties of the protein concentrates. Int J Food Sci Technol 44: 1843–1849.
- Simões, André E.S:; Pereira, Diane M.; Amaral, Joana D.; Nunes, Ana F.; Gomes, Sofia E.; Rodrigues, Pedro M.; Lo, Adrian C.; D’Hooge, Rudi; Steer, Clifford J.; Thibodeau, Stephen N.; Borralho, Pedro M.; Rodrigues, Cecília M.P. (2013): Efficient recovery of proteins from multiple source samples after trizol or trizol LS RNA extraction and long-term storage. BMC Genomics 2013, 14:181.