A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
כאן, אנו מציגים שני פרוטוקולים עבור המידה של Ca2 + זרם מיטוכונדריאלי המיטוכונדריה מבודד, תאים בתרבית. עבור המיטוכונדריה מבודד, אנחנו פירוט של צלחת המבוסס על הקורא Ca2 + ייבוא assay באמצעות של Ca2 + רגיש לצבוע סידן ירוק-5N. עבור תאים בתרבית, אנו מתארים שיטה מיקרוסקופיה קונפוקלית באמצעות Ca2 + לצבוע רוד-2/AM.
Ca2 + טיפול על ידי המיטוכונדריה היא פונקציה קריטית ויסות תהליכים פיזיולוגיים והן pathophysiological, בקשת רחבה של תאים. היכולת למדוד במדויק את זרם ואת בזרימת של Ca2 + של המיטוכונדריה חשובה לקביעת בתפקיד מיטוכונדריאלי Ca2 + טיפול בתהליכים אלה. בדו ח זה, אנו מציגים שתי שיטות המדידה של Ca2 + טיפול מיטוכונדריאלי המיטוכונדריה מבודד והן תאים בתרבית. אנחנו קודם פירוט פלטפורמה מבוססת-קורא צלחת למדידת מיטוכונדריאלי Ca2 + ספיגת באמצעות של Ca2 + צבע רגיש סידן הירוק-5N. הפורמט מבוסס על הקורא צלחת עוקף את הצורך ציוד מיוחד, הצבע הירוק-5N סידן מתאימה באופן אידיאלי למדידת Ca2 + של המיטוכונדריה רקמה מבודדת. עבור היישום שלנו, אנו מתארים את המדידה של Ca2 + ספיגת מיטוכונדריאלי בתוך המיטוכונדריה מבודד מן העכבר רקמת הלב; עם זאת, ניתן להחיל הליך זה למדוד מיטוכונדריאלי Ca2 + ספיגת בתוך המיטוכונדריה מבודד לרקמות אחרות כגון הכבד, שרירי השלד, המוח. שנית, אנו מתארים assay מבוסס-מיקרוסקופ קונפוקלי למדידת מיטוכונדריאלי Ca2 + תאים permeabilized באמצעות Ca2 + רגיש לצבוע רוד-2/AM והדמיה באמצעות מיקרוסקופ סריקה בלייזר 2-ממדי. פרוטוקול permeabilization זה מבטל זיהום צבע cytosolic, המאפשר הקלטה ספציפית של שינויים ב Ca מיטוכונדריאלי2 +. יתר על כן, מיקרוסקופיה סריקה בלייזר מאפשר קצב גבוה ללכוד את השינויים המהירים מיטוכונדריאלי Ca2 + בתגובה סמים או ריאגנטים ליישם את הפתרון חיצוניים שונים. פרוטוקול זה ניתן להחיל כדי למדוד מיטוכונדריאלי Ca2 + ספיגת סוגי תאים רבים, כולל ראשי תאים כגון של תאי שריר הלב ונוירונים, שורות תאים מונצח.
המיטוכונדריה הם אתרים קריטיות של Ca תאיים2 + אחסון איתות. עשורים של מחקרים הוכיחו כי המיטוכונדריה יש את היכולת לייבא sequester Ca2 + 1,2. המיטוכונדריה, לעומת זאת, הם לא רק פסיבי אתרים של Ca2 + אחסון. Ca2 + -תא מיטוכונדריאלי מבצע היסוד פונקציות איתות לרבות ויסות חילוף החומרים פלט, הפעלה של מסלולים מוות תא מיטוכונדריאלי בתיווך, אשר כבר נבדקו בעבר3. עבור רגולציה חילוף החומרים, Ca2 + מגביר את הפעילות של שלוש dehydrogenases מטריקס מותאם לשפות אחרות של מחזור חומצה tricarboxylic, כמו גם קומפלקסי שרשרת הנשימה, כדי להגדיל את האנרגיה מיטוכונדריאלי ייצור4,5 . Ca מיטוכונדריאלי2 + עומס, dysregulated מיטוכונדריאלי Ca2 + טיפול, Ca2 + גורמים מפעילים חדירות מיטוכונדריאלי המעבר הנקבוביות הפתיחה (MPTP), המוביל אל permeabilization מיטוכונדריאלי הממברנה הפנימית, אובדן פוטנציאל ממברנה, תפקוד מיטוכונדריאלי, נפיחות, קרע וסלולרי בסופו של דבר, למוות6,7,8,9. לפיכך, Ca2 + איתות מיטוכונדריאלי משפיעה במישרין על החיים הסלולר והן מוות שבילים דרך בקרה מטבולית וציר MPTP-מוות.
בשנים האחרונות, שם במהירות הרחבה עניין במחקר של מיטוכונדריאלי Ca2 + דינמיקה עקב חלק גדול לזיהוי של המרכיבים מולקולרית מיטוכונדריאלי Ca2 + uniporter מורכבים, של הפנימית מיטוכונדריאלי טרנספורטר קרום זה מצב ראשי של Ca2 + לייבא לתוך מטריצה מיטוכונדריאלי 10,11,12. זיהוי של אלה subunits מבנית ותקינה של uniporter לדרדר את האפשרות של פילוח גנטי מיטוכונדריאלי Ca2 + זרם לווסת מיטוכונדריאלי ותפקוד לקוי, יעברו חקר התרומה של uniporter מיטוכונדריאלי ומורכבת Ca2 + זרם המחלה13,14,15. אכן, Ca2 + איתות מיטוכונדריאלי היה מעורב של פתולוגיות של מערך מגוון של מחלות ועד מחלות לב הקשורים ניוון מוחיים, וסרטן16,17,18, 19,20.
את החשיבות הבסיסית של מיטוכונדריאלי Ca2 + איתות של חילוף החומרים, מוות של תאים, בשילוב רחב של מערכות ביולוגיות הזה Ca2 + איתות מיטוכונדריאלי משפיע, שיטות להערכת מיטוכונדריאלי Ca2 + זרם הם עניין רב. באופן לא מפתיע, פותחו מגוון רחב של טכניקות וכלים למדידת Ca מיטוכונדריאלי2 + . אלה כוללים שיטות לנצל כלים כגון Ca פלורסנט2 +-צבעי רגיש21,22 ו מקודד גנטית Ca2 + חיישנים ממוקד המיטוכונדריה, כגון cameleon ו aequorin23, 24. המטרה של מאמר זה היא כדי להדגיש שיטות שונות ומערכות מודל שבו ניתן למדוד Ca מיטוכונדריאלי2 + ספיגת. אנו מציגים שתי שיטות נסיוניות להעריך Ca מיטוכונדריאלי2 + זרם קיבולת. באמצעות הלב המיטוכונדריה כדוגמה, אנחנו פירוט פלטפורמה מבוססת-קורא צלחת למדידת Ca מיטוכונדריאלי2 + ספיגת באמצעות של Ca2 + רגיש לצבוע סידן ירוק-5N זה מתאים באופן אידיאלי עבור רקמה מבודדת המיטוכונדריה14 . שימוש בתרבית תאים 3T3 NIH, נתאר גם וזמינותו של דימות מבוסס מיקרוסקופיה קונפוקלית למדידת מיטוכונדריאלי Ca2 + בתאים permeabilized באמצעות Ca2 + רגיש לצבוע רוד-2/AM25.
כל השיטות המתוארות פרוטוקול זה אושרו על ידי טיפול בעלי חיים מוסדיים ועל שימוש הוועדה של אוניברסיטת אמורי.
הערה: החלק הראשון הוא ההליך ניסיוני. למדידת מיטוכונדריאלי Ca2 + זרם בתוך המיטוכונדריה לב מבודד שימוש בקורא צלחת.
1. נוגדנים ופתרונות
2. בידוד של המיטוכונדריה הלב
3. הצלחת המבוסס על הקורא מדידת ספיגת הסידן מיטוכונדריאלי
הערה: כאן, זה תיאר את הפרוטוקול עבור ניתוח מיטוכונדריאלי Ca2 + ספיגת שימוש בקורא צלחת כינוייהם מצויד מרססים. כל צלחת קורא עם יכולת לקרוא סידן ירוק-5N קרינה פלואורסצנטית (עירור/פליטה של 506/532 ננומטר) במצב קינטי עם ריאגנט אוטומטיות ניתן להשתמש מרססים לשמור את התגובה מוגן מפני אור.
4. ריאגנטים ופתרונות
הערה: החלק השני הוא הליך ניסיוני עבור הדמיה קונאפוקלית של מיטוכונדריאלי Ca2 + בתאים בתרבית
5. ציפוי תאים עבור הדמיה
6. טעינת תאים עם רוד-2/AM, MitoTracker גרין
7. קונאפוקלית הדמיה של מיטוכונדריאלי רוד-2/AM, זריחה MitoTracker ירוק
איור 1 מציג Ca מיטוכונדריאלי2 + ספיגת מדידות מבודד המיטוכונדריה הלב באמצעות הפלטפורמה המבוססת על הקורא צלחת, Ca2 + סידן ירוק-5N צבע. בתנאים שליטה (איור 1 א'), המיטוכונדריה הלב היו מושעה אשלגן כלורי מאגר המכיל סידן ירוק-5N והזמנו ואז עם ?...
כאן, אנו מתארים שתי גישות שונות כדי למדוד Ca מיטוכונדריאלי2 + זרם. הצלחת סידן המבוסס על הקורא ירוק-5N שיטת צגים extramitochondrial Ca2 + רמות, Ca2 + ספיגת assay זה גם מתאים מידות המיטוכונדריה מבודד. בעוד אנחנו הראו תוצאות נציג מבודד מאתר המיטוכונדריה הלב, וזמינותו הזה יכול להיות מותאם בקלות ?...
המחברים יש אין גילויים לדווח.
עבודה זו נתמכה על ידי מענק למימון איגוד הלב האמריקאי (J.Q.K.).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Olympus FV1000 Laser Scanning confocal microscope | Olympus | FV1000 | |
Synergy Neo2 Multimode microplate reader with injectors | Biotek | ||
Tissue Homogenizer | Kimble | 886000-0022 | |
22 x 22 mm coverslips | Corning | 2850-22 | |
96 well plate | Corning | 3628 | |
6 well plate | Corning | 3506 | |
Calcium Green-5N | Invitrogen | C3737 | |
MitoTracker green FM | Invitrogen | M7514 | |
Rhod-2, AM | Invitrogen | R1244 | |
DMSO | Invitrogen | D12345 | |
Pluronic F-127 | Invitrogen | P3000MP | |
D-Mannitol | Sigma | M9546 | |
Sucrose | EMD Millipore | 8510 | |
HEPES | Sigma | H3375 | |
EGTA | Sigma | E8145 | |
Potassium chloride | Fisher | BP366-500 | |
Potassium phosphate monobasic | Sigma | P0662 | |
Magnesium chloride | Sigma | M2670 | |
Sodium pyruvate | Sigma | P2256 | |
L-malic acid | Sigma | M1125 | |
Calcium chloride | Sigma | C4901 | |
Potassium acetate | Fisher | BP364-500 | |
Adenosine 5′-triphosphate magnesium salt | Sigma | A9187 | |
Phosphocreatine disodium salt | Sigma | P7936 | |
Saponin | Sigma | S7900 | |
Ru360 | Calbiochem | 557440 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved