Caractérisation des transporteurs de zinc chez les mammifères à l’aide d’un test in vitro de transport du zinc

Résumé

Le transport du zinc s’est avéré difficile à mesurer en raison des faibles liens de causalité avec la fonction des protéines et de la faible résolution temporelle. Ce protocole décrit une méthode de surveillance, avec une haute résolution temporelle, de l’extrusion de Zn 2+ à partir de cellules vivantes en utilisant un colorant fluorescent sensible au Zn 2+, fournissant ainsi une mesure directe de l’efflux de Zn²⁺.

Résumé

Les métaux de transition tels que les ions Zn²⁺ doivent être étroitement réglementés en raison de leur toxicité cellulaire. Auparavant, l’activité des transporteurs de Zn 2+ était mesurée indirectement en déterminant le niveau d’expression du transporteur sous différentes concentrations de Zn²⁺. Cela a été fait en utilisant l’immunohistochimie, en mesurant l’ARNm dans les tissus ou en déterminant les niveaux cellulaires de Zn²⁺. Avec le développement des capteurs intracellulaires de Zn 2+, les activités des transporteurs de zinc sont actuellement principalement déterminées en corrélant les changements dans le Zn 2+ intracellulaire, détectés à l’aide de sondes fluorescentes, avec l’expression des transporteurs de Zn²⁺. Cependant, même aujourd’hui, seuls quelques laboratoires surveillent les changements dynamiques du Zn²⁺ intracellulaire et l’utilisent pour mesurer directement l’activité des transporteurs de zinc. Une partie du problème est que sur les 10 transporteurs de zinc de la famille ZnT, à l’exception du ZnT10 (transport du manganèse), seul le transporteur de zinc 1 (ZnT1) est localisé à la membrane plasmique. Par conséquent, il est difficile d’établir un lien entre l’activité de transport et les changements de la concentration intracellulaire de Zn²⁺. Cet article décrit un moyen direct de déterminer la cinétique de transport du zinc à l’aide d’un test basé sur un colorant fluorescent spécifique au zinc, FluoZin-3. Ce colorant est chargé dans les cellules de mammifères sous sa forme d’ester, puis piégé dans le cytosol en raison de l’activité cellulaire de la di-estérase. Les cellules sont chargées en Zn 2+ en utilisant l’ionophore pyrithione Zn²⁺. L’activité de ZnT1 est évaluée à partir de la partie linéaire de la réduction de la fluorescence après le lessivage cellulaire. La fluorescence mesurée à une excitation de 470 nm et à une émission de 520 nm est proportionnelle au Zn²⁺ intracellulaire libre. La sélection des cellules exprimant ZnT1 marquées avec le fluorophore mCherry permet de ne surveiller que les cellules exprimant le transporteur. Ce test est utilisé pour étudier la contribution de différents domaines de la protéine ZnT1 au mécanisme de transport de la ZnT1 humaine, une protéine transmembranaire eucaryote qui extrude l’excès de zinc de la cellule.

Introduction

Le zinc est un oligo-élément essentiel dans le milieu cellulaire. Il incorpore un tiers de toutes les protéines et est impliqué dans divers processus cellulaires, tels que la catalyse¹, la transcription² et les motifs structurels³. Cependant, bien qu’elles soient inertes en matière d’oxydoréduction, des concentrations élevées de zinc sont toxiques pour la cellule, c’est pourquoi aucun organisme mammifère n’a survécu sans la présence de mécanismes régulant l’homéostasie du zinc. Chez les mammifères, trois mécanismes sont responsables de ce processus : (1) les métallothionéines, qui sont des protéin....

Protocole

1. Transfection cellulaire

1. Cultiver des cellules HEK293T dans le milieu Eagle modifié (DMEM) de Dulbecco, complété par 10 % de sérum de veau fœtal (FBS), 2 mM de L-glutamine et 1x pénicilline/streptomycine (voir le tableau des matériaux) dans un incubateur humidifié à 37 °C/5 % de CO₂ jusqu’à la confluence sur une plaque de 10 cm (8,8 x 10⁶ cellules au total).
2. Placez une lamelle de 13 mm dans chacun des puits d’une plaque à 12 puits. Diluer 0,44 x 10⁶ cellules trypsinisées de l’étape 1.1 dans 12 mL de DMEM complet. Bien mélanger en pipetant de haut en bas trois à cinq fois. Remplir ....

Discussion

La méthode décrite ci-dessus permet de mesurer directement la concentration intracellulaire de zinc avec une haute résolution temporelle. Comparée à d’autres méthodes, cette méthode impliquant la surveillance des changements dans le Zn²⁺ intracellulaire peut réduire considérablement le bruit de fond. De plus, la sélectivité du colorant pour le zinc élimine les interactions croisées potentielles avec d’autres cations métalliques^18,19. .......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
10 cm plate	greiner bio-one	664160
12-well cell culture plate	greiner bio-one	665180
13 mm coverslips	Superior Marienfeld	111530
22 mm cover slides	Superior Marienfeld	101050
6-well culture plate	greiner bio-one	657160
Bovine serum albumin	bioWorld	22070008
Calcium chloride anhydrous, granular	Sigma Aldrich	C1016	Concentration in Ringer solution: 1 mM
D-(+)-Glucose	Glentham Life Science	GC6947	Concentration in Ringer solution: 10 mM
Dubelco’s Modified Eagle Media (DMEM)	Sartorius	01-055-1A
Eclipse Ti inverted microscope	Nikon	TI-DH	Discontinued. Replaced by Eclipse Ti2
Fetal Bovine Serum (FBS)	Cytiva	SH30088.03
Fine tweezers	Dumont	0203-55-PS
Fluozin-3AM	Invitrogen	F24195
HyClone Penicillin-Streptomycin 100x solution	Cytiva	SV30010
LED illumination system	CoolLED	pE-4000
L-glutamine	Biological Industries	03-020-1B
Magnesium chloride hexahydrate	Merck	1.05833	Concentration in Ringer solution: 0.8 mM
N[2-Hydroxyethyl]piperazine-N'-[2-ethanesulfonic acid] (HEPES)	Formedium	HEPES10	Concentration in Ringer solution: 10 mM
Neo 5.5 sCMOS camera	ANDOR	DC-152Q-FI
NIS-Elements imaging software	Nikon	AR
Pluronic acid F-127	Millipore	540025
Pottasium chloride	Bio-Lab	163823	Concentration in Ringer solution: 5.4 mM
Pyrithione	Sigma Aldrich	H3261	Concentration in Ringer zinc solution: 7 μM
Silicone Grease Kit	Warner Instruments	W4 64-0378
Sodium chloride	Bio-Lab	190305	Concentration in Ringer solution: 120 mM
Zinc sulfate			Concentration in Ringer zinc solution: 7 μM
	Sigma Aldrich	31665