Сравнительный анализ протеомного профиля кератиноцитов HaCaT с использованием 1DE-гель концентрирования

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

pdf html html (English)
Опубликован: Jul 4, 2023
DOI: https://doi.org/10.18097/BMCRM00180
Ключевые слова:
LC-MS/MS; белки кодируемые 18 хромосомой; MS-GF+; X!Tandem; SearchGUI; додецилсульфат натрия; 1DE-гель концентрирование

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Ю.С. Кисриева
Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, Россия, 119121, Москва, Погодинская ул., 10
Н.Ф. Саменкова
Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, Россия, 119121, Москва, Погодинская ул., 10
Т.С. Шкригунов
Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, Россия, 119121, Москва, Погодинская ул., 10
О.В. Ларина
Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, Россия, 119121, Москва, Погодинская ул., 10
А.Л. Русанов
Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, Россия, 119121, Москва, Погодинская ул., 10
Н.Г. Лузгина
Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, Россия, 119121, Москва, Погодинская ул., 10
Л.Ш. Казиева
Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, Россия, 119121, Москва, Погодинская ул., 10
И.И. Карузина
Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, Россия, 119121, Москва, Погодинская ул., 10
Н.А. Петушкова
Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, Россия, 119121, Москва, Погодинская ул., 10

Аннотация

Проведена оценка протокола пробоподготовки образцов клеточной культуры кератиноцитов, основанного на солюбилизации белков в присутствии 0.2% додецилсульфата натрия (SDS), процедуре 1DE-гель концентрирования (SDS-PAGE без фракционирования в разделяющем геле) и расщеплении трипсином в геле для углубленного протеомного анализа кератиноцитов НаСаТ в одной полосе белка. С помощью тандемной масс-спектрометрии с электроспрейной ионизацией (LC-MS/MS) проведен сравнительный анализ белков кератиноцитов НаСаТ до и после воздействия SDS в субтоксической дозе (25 мг/мл) в течение 48 ч. В качестве белков сравнения выбраны белки, кодируемые генами хромосомы 18 человека. Всего в иммортализованных кератиноцитах человека линии НаСаТ обнаружено 2418 белков, из них около 70% идентифицировано по двум и более уникальным пептидам. По результатам панорамного масс-спектрометрического анализа удалось идентифицировать 38 белков, кодируемых генами хромосомы 18; из них 27 белков были общими для контрольных клеток и клеток НаСаТ, подвергнутых воздействию SDS. С использованием базы данных Metascape был проведен анализ обогащения терминами онтологии генов (GO) категории биологические процессы (biological process) белков хромосомы 18 кератиноцитов НаСаТ до и после воздействия SDS. Обработка клеточной культуры SDS приводила к незначительному обогащению GO термина “ответ на стимул” (GO:0050896 - response to stimulus) и связанного с ним GO термина “негативная регуляция биологических процессов” (GO:0048519 - negative regulation of biological process). Было обнаружено снижение уровня экспрессии мембранных белков, кодируемых генами хромосомы 18, относящихся к межклеточной адгезии (GO:0098609 - cell-cell adhesion), таких как DSC1, DSC3 и DSG1. Снижение уровня экспрессии десмосомальных кадгеринов характерно для злокачественных новообразований, развивающихся из клеток эпителиальной ткани различных внутренних органов, слизистых оболочек, кожи. Примененный в работе способ подготовки образцов кератиноцитов НаСаТ позволил идентифицировать в одной полосе геля в два раза больше белков по сравнению с образцами НаСаТ, подвергнутыми осмотическому шоку и расщеплению трипсином в растворе.

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Как цитировать
Кисриева Y., Саменкова N., Шкригунов T., Ларина O., Русанов A., Лузгина N., Казиева L., Карузина I., & Петушкова N. (2023). Сравнительный анализ протеомного профиля кератиноцитов HaCaT с использованием 1DE-гель концентрирования. Biomedical Chemistry: Research and Methods, 6(2), e00180. https://doi.org/10.18097/BMCRM00180
Выпуск
Том 6 № 2 (2023)
Раздел
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Библиографические ссылки

  1. Ramadan, Q., Ting, F.C. (2016) In vitro micro-physiological immune-competent model of the human skin. Lab. Chip, 16(10), 1899-1908. DOI
  2. OECD (2013), Test No. 431: In Vitro Skin Corrosion: Reconstructed Human Epidermis (RHE) Test Method, OECD Publishing, Paris,34 p. DOI
  3. OECD (2013), Test No. 439: In Vitro Skin Irritation - Reconstructed Human Epidermis Test Method, OECD Publishing, Paris,21 p. DOI
  4. Rusanov, A.L., Luzgina, N.G., Lisitsa, A.V. (2017) Sodium Dodecyl Sulfate Cytotoxicity towards HaCaT Keratinocytes: Comparative Analysis of Methods for Evaluation of Cell Viability. Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 163(2), 284-288. DOI
  5. Lindberg, M., Forslind, B., Sagstrom, S., Roomans, G.M. (1992) Elemental changes in guinea pig epidermis at repeated exposure to sodium lauryl sulfate. Acta Dermato-Venereologic, 72(6), 428–431. DOI
  6. Miura, Y., Hisaki, H., Fukushima, B., Nagai,T., Ikeda, T. (1989) Detergent induced changes in serum lipid composition in rats. Lipids, 24(11), 915–918. DOI
  7. Van de Sandt, J.J., Bos, T.A., Rutten, A.A. (1995) Epidermal cell proliferation and terminal differentiation in skin organ culture after topical exposure to sodium dodecyl sulphate. In Vitro Cell. & Dev. Biol. Animal, 31(10), 761–766. DOI
  8. Petushkova, N.A., Rusanov, A.L. , Zgoda, V.G., Pyatnitskiy, M.A., Larina, O.V., Nakhod, K.V., Luzgina, N.G., Lisitsa, A.V. (2017) Proteome of the human hacat keratinocytes: identification of the oxidative stress proteins after sodium dodecyl sulpfate exposure. Molecular Biology, 51(5), 748–758. DOI
  9. Quirino, J.P. (2018) Sodium dodecyl sulfate removal during electrospray ionization using cyclodextrins as simple sample solution additive for improved mass spectrometric detection of peptides. Anal Chim Acta, 16 (1005), 54-60. DOI
  10. Shevchenko, A., Tomas, H., Havlis, J., Olsen, J.V., Mann, M. (2006) In-gel digestion for mass spectrometric characterization of proteins and proteomes. Nat. Protoc., 1(6), 2856-60. DOI
  11. Gold Biotechnology (2018) In-gel digestion and extraction of proteins protocol. Retrieved September 9, 2022 from: https://goldbio.com/documents/1060/In%20Gel%20Digestion%20and%20Extraction%20of%20Proteins%20Protocol.pdf
  12. Kachuk, C., Stephen, K., Doucette, A. (2015) Comparison of sodium dodecyl sulfate depletion techniques for proteome analysis by mass spectrometry. J. Chromatography A. DOI
  13. Ilavenil, S., Al-Dhabi, N.A., Srigopalram, S., Kim, Y.O., Agastian, P., Baaru, R., Choi, K.C., Arasu, M.V., Park, C.G., Park, K.H. (2016) Removal of SDS from biological protein digests for proteomic analysis by mass spectrometry. Proteome Sci., 14, 11. DOI
  14. Shkrigunov, T., Pogodin, P., Zgoda, V., Larina, O., Kisrieva, Y., Klimenko, M., Latyshkevich, O., Klimenko, P., Lisitsa, A., Petushkova, N. (2022) Protocol for increasing the sensitivity of MS-based protein detection in human chorionic villi. Curr. Issues Mol. Biol., 44 (5), 2069–2088. DOI
  15. UniProt: the Universal Protein Knowledgebase in 2023. The UniProt Consortium. Nucleic Acids Research, 51 (D1), D523–D531. DOI
  16. Kisrieva, Y.S., Samenkova, N.F., Larina, O.B., Zgoda, V.G., Karuzina, I.I., Rusanov, A.L., Luzgina, N.G.,Petushkova, N.A. (2020) Comparative study of the human keratinocytes proteome of the HaCaT line: identification of proteins encoded by genes of 18 chromosomes under the influence of detergents. Biomeditsinskaya Khimiya, 66(6), 469-476. DOI
  17. Walker, J.M. (1994) The bicinchoninic acid (BCA) assay for protein quantitation. Methods Mol. Biol., 32, 5–8. DOI
  18. Chambers, M., Maclean, B., Burke, R. et al. (2012) A cross-platform toolkit for mass spectrometry and proteomics. Nat. Biotechnol., 30, 918–920. DOI
  19. Vaudel, M., Barsnes, H., Berven, F.S., Sickmann, A, Martens, L. (2011) SearchGUI: An open-source graphical user interface for simultaneous OMSSA and X!Tandem searches. Proteomics, 11(5), 996–999. DOI
  20. Vaudel, M., Burkhart, J., Zahedi, R. et al. (2015) PeptideShaker enables reanalysis of MS-derived proteomics data sets. Nat Biotechnol., 33, 22–24. DOI
  21. Florens, L., Carozza, M. J., Swanson, S.K., Fournier, M., Coleman, M.K., Workman, J. L., Washburn, M.P. (2006) Analyzing chromatin remodeling complexes using shotgun proteomics and normalized spectral abundance factors. Methods., 40(4), 303-311. DOI
  22. Ashburner, M., Ball,C.A., Blake, J.A., Botstein, D., Butler, H., Cherry, J.M., Davis, A.P., Dolinski, K., Dwight, S.S., Eppig, J.T., Harris, M.A., Hill, D.P., Issel-Tarver, L., Kasarskis, A., Lewis, S. & Matese, J.C., Richardson, J.E., Ringwald, M., Rubin, G.M., Sherlock, G. (2000) Gene ontology: tool for the unification of biology. The Gene Ontology Consortium. Nat. Genet., 25(1), 25-9. DOI
  23. Mi, H., Thomas, P. (2009) PANTHER pathway: an ontology-based pathway database coupled with data analysis tools. Methods Mol Biol., 563, 123-40. DOI
  24. Kopylov, A.T., Zgoda, V.G., Archakov, A.I. (2009) Label-free quantitative analysis of proteins using mass-spectrometry. Biomeditsinskaya Khimiya, 55(2), 125-39. DOI
  25. Uhlén, M., Fagerberg, L., Hallström, B.M., Lindskog C. , Oksvold, P., Adil Mardinoglu, A., Sivertsson, Å,. Kampf, C., Sjöstedt, E.(2015). Tissue-based map of the human proteome. Science, 347 (6220). DOI
  26. Oldach, M. (2018) Normalized spectral abundance factor (NSAF) for quantitative liquid chromatography mass spectrometry-based proteomics. GitHub. Retrieved September 9, 2022 from: https://github.com/moldach/proteomics-spectralCount-normalization ' target='_blank' > DOI
  27. Eisenberg, E., Levanon, EY. (2013) Human metang genes, revisited. Trends Genet., 29, 569–574. DOI
  28. Hounkpe, B.W., Chenou, F., de Lima, F., De Paula, E.V. (2021) HRT Atlas v1.0 database: redefining human and mouse housekeeping genes and candidate reference transcripts by mining massive RNA-seq datasets. Nucleic Acids Res., 49 (D1), 947-955. DOI
  29. Lane, L., Argoud-Puy, G., Britan, A., Cusin, I., Duek, P.D., Evalet, O., Gateau, A., Gaudet, P., Gleizes, A., Masselot, A., Zwahlen, C., Bairoch, A. (2012) neXtProt: a knowledge platform for human proteins. Nucleic Acids Res., 40 (Database issue), D76-83. DOI
  30. Wu, Q., Feng, Q., Xiong, Y., Xing, L. (2020) RAB31 is targeted by miR-26b and serves a role in the promotion of osteosarcoma. Oncol. Lett., 20(5), 244. DOI
  31. Tanaka, Ki, Kanazawa, I., Richards, J.B., Goltzman, D, Sugimoto, T. (2020) Modulators of Fam210a and Roles of Fam210a in the Function of Myoblasts. Calcified Tissue International, 106, 533–540 DOI
  32. Poulton, C.J., Schot, R., Kia, S.K., Jones, M., Verheijen, F.W., Venselaar, H., Marie-Claire, de Wit Y., de Graaff, E., Bertoli-Avella, A.M., Mancini, G.M.S. (2011) Microcephaly with simplified gyration, epilepsy, and infantile diabetes linked to inappropriate apoptosis of neural progenitors. Am. J. Hum. Genet., 89(2), 265-76. DOI
  33. Hall, P.A., Russell, S.E.H. (2004) The pathobiology of the septin gene family. J. Pathol., 204(4), 489-505. DOI
  34. Dolat, L., Hunyara, J.L., Bowen, J.R., Spiliotis, E.T. (2014) Septins promote stress fiber-mediated maturation of focal adhesions and renal epithelial motility. Journal of Cell Biology, 207(2), 225-35. DOI
  35. Montagna, C., Bejerano-Sagie, M., Zechmeister, J.R. (2015) Mammalian septins in health and disease. Res. Rep. Biochem., 5, 59–73. DOI 10.2147/RRBC.S59060
  36. Farrugia, A.J., Rodrıguez, J., Orgaz, J.L., Lucas, M., Sanz-Moreno, V. & Calvo, F. (2020) CDC42EP5/BORG3 modulates SEPT9 to promote actomyosin function, migration, and invasion. J. Cell Biol., 219 (9), e201912159. DOI
  37. Zhou,Y., Zhou B., Pache, L., Chang, M., Khodabakhshi, A.H., Tanaseichuk, O., Benner, C., Sumit, K., Chanda, S.K. (2019) Metascape provides a biologist-oriented resource for the analysis of systems-level datasets. Nature Communication, 10(1), 1523. DOI
  38. Heath, C.G., Viphakone, N., Wilson, S.A. (2016) The role of TREX in gene expression and disease. Biochem J., 473(19), 2911–35. DOI
  39. Dominguez-Sanchez, M.S., Saez, C., Japon, M.A., Aguilera, A., Luna, R. (2011) Differential expression of THOC1 and ALY mRNP biogenesis/export factors in human cancers. BMC Cancer, 11(77). DOI
  40. Huber, O., Petersen, I. (2015) 150th anniversary series: desmosomes and the hallmarks of cancer. Cell Commun Adhes., 22(1), 15–28. DOI
  41. Takeda, A., Kajiya, A., Iwasawa, A., Nakamura, Y., Hibino, T. (2002) Aberrant expression of serpin squamous cell carcinoma antigen 2 in human tumor tissues and cell lines: evidence of protection from tumor necrosis factor mediated apoptosis. Biol. Chem., 383, 1231–1236. DOI
  42. Tonnetti, L., Netzel-Arnett, S., Darnell, G.A., Hayes, T., Buzza, M.S., Anglin, I.E., Suhrbier, A., Antalis, T.M. (2008) SerpinB2 protection of retinoblastoma protein from calpain enhances tumor cell survival. Cancer Res., 68, 5648–5657. DOI
  43. Ding, S., Blue, R.E., Morgan, D.R., Lund, P.K. (2014) Comparison of multiple enzyme activatable near-infrared fluorescent molecular probes for detection and quantification of inflammation in murine colitis models. Inflamm. Bowel Dis., 20(2), 363-77. DOI
  44. Askew, Y.S., Pak, S.C., Luke, C.J., Askew, D.J., Cataltepe, S., Mills, D.R., Kato, H., Lehoczky, J., Dewar, K., Birren, B., Silverman, G.A. (2001) SERPINB12 is a novel member of the human ov-serpin family that is widely expressed and inhibits trypsin-like serine proteinases. J. Biol. Chem., 276(52), 49320-30. DOI