JoVE Logo

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

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.

Protocol

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

  1. להפוך 500 מ"ל של MS-EGTA מאגר לבידוד מיטוכונדריאלי: 225 מ מ מניטול, 75 מ מ סוכרוז, 5 מ מ 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic חומצה (HEPES), 1 מ"מ אתילן גליקול-bis(β-aminoethyl ether)-N, N, N', N'-חומצה tetraacetic (EGTA), pH להתאים ל- 7.4 עם קו. לעקר אותה דרך פילטר μm 0.22 ואחסן אותו ב 4 º C. ודא כי המאגר MS-EGTA טרום מקורר עד 4 ° C לפני השימוש.
  2. להכין 100 מ של אשלגן כלורי מאגר: 125 מ"מ אשלגן כלורי, 20 מ"מ HEPES, 1 מ מ ח'2PO4, 2 מ מ MgCl2, 40 μM EGTA ' ו pH להתאים ל- 7.2 עם קו. אחסן אותו בטמפרטורת החדר.
  3. להכין סידן 1 מ מ ירוק-5N מניות של דימתיל סולפוקסיד (דימתיל סולפוקסיד). המניה ירוק-5N סידן ניתן aliquotted ומאוחסנים ב-20 ° C.
  4. להכין מצעים Ca2 + ספיגת.
    1. להכין 1 מ' נתרן פירובט, pH 7.4. לאחסן אותו aliquots ב-20 ° C.
    2. הכנת 500 מ מ בנויים, pH 7.4. לאחסן אותו aliquots ב-20 ° C.

2. בידוד של המיטוכונדריה הלב

  1. המתת חסד את העכבר על פי סטנדרטים מוסדיים.
    הערה: עבור השיטה שלנו המאושרות כמוסד של המתת חסד, עכברים ומורדמת באמצעות אינהלציה isofluorane, הוקרב על ידי נקע בצוואר הרחם.
  2. לאסוף את הלב על ידי פתיחת חלל החזה, חיתוך לאורך צדי הצלעות, איגוף הלב, חיתוך של הסרעפת excising את רקמת הלב.
    הערה: ב פרוטוקול זה, בידוד מיטוכונדריאלי מבוצע מתוך לב שלם שנאסף על העכבר למבוגרים (כ 120 מ ג), אשר צריכה להיות מספיק עבור 3-4 ניסויים. בידוד מיטוכונדריאלי רקמות אחרות המיטוכונדריה עשיר כמו הכבד, עד 200 מ ג של רקמות ניתן בעקבות הפרוטוקול המתואר.
  3. יש לשטוף את הרקמה ביסודיות ב 25 מ ל 1 קרה כקרח x buffered פוספט תמיסת מלח (PBS) להבטיח כי כל הדם הוא סחוט מתוך החדרים.
    הערה: הלב מספיק לשטוף כאשר הנוזל נסחטת הלב פועל ברורים.
  4. מינצ הלב לחתיכות קטנות ב 5 מ של PBS קר כקרח 1 x בעזרת זוג מספריים חדים.
  5. למחוק את PBS ולהעביר רקמת הלב טחון מהמגן דאונס זכוכית-ציפוי טפלון טרום מקורר mL 7 עם אישור 0.10 כדי 0.15 mm.
  6. הוסף 5 מ של מאגר MS-EGTA קר כקרח, homogenize את הדגימה עד חתיכות רקמה כבר אינם גלויים (קווים 11 בקירוב).
    הערה: לא יתר homogenize כהלכה את רקמת המטרה היא להשיג המיטוכונדריה שלמים ולא פונקציונלי.
  7. להעביר את homogenate צינור 15 מ"ל.
  8. Centrifuge את homogenate ב g x 600 ב 4 מעלות צלזיוס במשך 5 דקות כדי הצניפה גרעינים ותאים רצופה.
  9. להעביר את תגובת שיקוע צינור טריים 15 מ"ל, centrifuge זה ב g x 10,000 ב 4 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות הצניפה המיטוכונדריה.
  10. למחוק את תגובת שיקוע ולשמור בגדר מיטוכונדריאלי על קרח.
  11. לשטוף את צניפה מיטוכונדריאלי פעמיים באמצעות מאגר MS-EGTA קר כקרח. עבור כל כביסה, resuspend בגדר מיטוכונדריאלי ב 5 מ של MS-EGTA מאגר, centrifuge זה ב g x 10,000 ב 4 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות, ולמחוק את תגובת שיקוע.
  12. לאחר השטיפה הסופית למחוק את תגובת שיקוע, resuspend המיטוכונדריה ב 100 μL מאגר MS-EGTA קר קרח. שמור את המיטוכונדריה על קרח.
    הערה: המיטוכונדריה אמור לשמש לניסויים בתוך 1 h.
  13. למדוד ריכוז חלבון מיטוכונדריאלי באמצעות שיטת ברדפורד26.

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.

  1. תוכנית לקורא את הצלחת לבצע קינטי לקרוא של סידן ירוק-5N קרינה פלואורסצנטית עם המידות נלקח כל שנייה במשך זמן assay סך של 1,000 s. בנוסף, לתכנת את מזרקי ריאגנט לוותר μL 5 בפתרון2 CaCl בשלושים s, 150 s, 300 s , 480 s, ואת נקודות זמן s 690.
    הערה: תזמון הזריקות2 CaCl המשתמש הגדיר, ניתן לכוונן את בהתאם לצרכים ניסיוני.
  2. פריים של מרססים מגיב עם הפתרון2 CaCl כדי לשמש.
    הערה: הריכוז של הפתרון2 CaCl המשתמש הגדיר, יכול להיות מותאם ב עוקבות כדי titrate את הסכום של Ca2 + נדרש להפעיל MPTP הפתיחה.
  3. להוסיף 200 μg של המיטוכונדריה טוב בודדים של צלחת טוב 96.
  4. להוסיף נפח מתאים של אשלגן כלורי מאגר לבאר כך הנפח הכולל של המיטוכונדריה ומאגר אשלגן כלורי מגיע 197 μL.
  5. להוסיף התערובת המיטוכונדריה μL 1 של 1 מ' פירובט, 1 μL של 500 מ מ בנויים. Pipet בעדינות כדי לערבב, דגירה המיטוכונדריה עם סובסטרטים למשך 2 דקות בטמפרטורת החדר, כדי לאפשר המיטוכונדריה להפוך אנרגיה.
  6. להוסיף 1 μL 1 מ מ סידן ירוק-5N מניות. מערבבים בעדינות על-ידי pipetting.
    הערה: להגן על התגובה אור בעקבות התוספת של צבע ירוק-5N סידן.
  7. התחל את מחיישנים קינטי פרוטוקול וצג סידן ירוק-5N זריחה.

4. ריאגנטים ופתרונות

הערה: החלק השני הוא הליך ניסיוני עבור הדמיה קונאפוקלית של מיטוכונדריאלי Ca2 + בתאים בתרבית

  1. להפוך את הפתרון של Tyrode (130 מ מ NaCl, 4 מ מ אשלגן כלורי, 2 מ מ CaCl2, 1 מ MgCl2, גלוקוז 10 מ מ, ו 10 מ מ HEPES, pH 7.2 עם קו). אחסן אותו ב 4 º C. חממו אותו לטמפרטורת החדר לפני השימוש.
  2. להכין פתרון לשטוף (100 מ מ אשלגן אצטט, 15 מ מ אשלגן כלורי, 5 מ מ ח'2PO4, 5 מ מ ג-ATP, 0.35 mM EGTA, 0.12 מ"מ CaCl2, 0.75 מ"מ MgCl2, phosphocreatine 10 מ מ, 10 מ מ HEPES, pH 7.2 עם קו). אחסן אותו ב 4 º C. חממו אותו לטמפרטורת החדר לפני השימוש.
  3. להכין פתרון Permeabilization, אשר מכיל 0.005% סאפונין בפתרון לשטוף. להכינו טרי מדי יום.
  4. להכין 0 Ca2 + הפתרון הפנימי (100 מ מ אשלגן אצטט, 15 מ מ אשלגן כלורי, 0.35 mM EGTA, 0.75 מ מ MgCl2, 10 מ מ HEPES, pH להתאים ל- 7.2 עם קו). אחסן אותו ב 4 º C. חממו אותו לטמפרטורת החדר לפני השימוש.
  5. להכין פתרון פנימי המכיל Ca2 +. להוסיף CaCl2 הפתרון פנימית מעל כדי להגיע אל הריכוז הרצוי של Ca חינם2 +. כמות CaCl2 כדי להוסיף מחושבת באמצעות התוכנית MaxChelator (maxchelator.stanford.edu).
  6. להכין 1 מ"מ רוד-2/אם מניות של דימתיל סולפוקסיד ואחסן אותו ב-20 ° C עד השימוש.
  7. להכין 1 מ"מ MitoTracker מניות ירוק של דימתיל סולפוקסיד ואחסן אותו ב-20 ° C עד השימוש.

5. ציפוי תאים עבור הדמיה

  1. לשטוף 22 פרק 22 ס מ2 coverslips זכוכית דקה עם 100% אתנול ולאפשר את coverslips מהאוויר יבש.
  2. מקם את coverslips זכוכית דקה לתוך בארות בודדים של תבשיל תרביות רקמה 6-. טוב.
    הערה: יכול להיות מצופה Coverslips laminin, פולי-L-ליזין או מטריצות דומות כדי לקדם את התא מצורף.
  3. Trypsinize, לוחית רישוי התאים אל coverslips מכוון כ-70% למפגש ביום של הדמיה.

6. טעינת תאים עם רוד-2/AM, MitoTracker גרין

  1. להכין רוד-2/AM-MitoTracker ירוק הפתרון עובד. הוסף 20 μL רוד-2/AM 1 מ מ מניות, μL 0.2 MitoTracker ירוק 1 מ מ מניות, 2.5 μL של 20% pluronic F-127 1 מ של הפתרון של Tyrode. הריכוז הסופי של רוד-2 בהפתרון עובד 20 מיקרומטר ויש הריכוז הסופי של MitoTracker ירוק 200 ננומטר.
  2. הסר בעדינות התקשורת צמיחה coverslip.
    הערה: צעד שטיפת אינה הכרחית בנוסף פתרון לצבוע.
  3. הוסף את רוד-2/AM-MitoTracker פתרון ירוק בצורה dropwise על גבי coverslip עד coverslip פשוט מכוסה (כ 3-4 טיפות לכל coverslip).
  4. דגירה זה במשך 30 דקות בטמפרטורת החדר מוגן מפני אור כדי לאפשר את התאים לטעון עם הצבעים.
  5. דה-esterify רוד-2/AM. הסר בעדינות את רוד-2/AM-MitoTracker ירוק פתרון להחליף אותו עם הפתרון של טמפרטורת החדר טרי Tyrode, דגירה זה במשך 30 דקות בטמפרטורת החדר מוגן מפני אור.

7. קונאפוקלית הדמיה של מיטוכונדריאלי רוד-2/AM, זריחה MitoTracker ירוק

  1. להעביר coverslip את המיקרוסקופ הדמיה קאמרית ולמלא את התא עם שטיפת פתרון.
  2. תחת הגדרות עבור התבוננות תאים לעומת שלב בגיל 40 X, התאם המוקד עד תאים גלויים ולא בפוקוס.
  3. Permeabilize קרום הפלזמה של רוד-2/AM-MitoTracker ירוק טעון תאים כדי להסיר רוד מותאם לשפות אחרות ציטוזול-2, תוך שמירה על צבע מותאם לשפות אחרות המיטוכונדריה.
    1. הסר את הפתרון לשטוף coverslip.
    2. להחליף אותו Permeabilization פתרון עבור-1 דקות.
    3. מבחינה ויזואלית לפקח על המורפולוגיה קרום פלזמה לאורך כל תהליך permeabilization. תאים permeabilized יפתחו משטח roughened.
    4. עם השלמת permeabilization, מיד להסיר את הפתרון Permeabilization ולהחליף אותו עם Ca 02 + פתרון פנימי.
  4. במקביל תמונה רוד-2 קרינה פלואורסצנטית (עירור באמצעות ננומטר לייזר קו 559 פליטה שנאספו באורכי גל בין 575-675 nm), MitoTracker ירוק קרינה פלואורסצנטית (עירור באמצעות קו לייזר 488nm פליטה שנאספו באורכי גל בין 505-525 ננומטר). מתמקדים תאים permeabilized הצגה של colocalization ברור של רוד-2 ו MitoTracker ירוק.
  5. להקטין את הלייזר מיקרוסקופ ולהשיג הגדרות כך מיטוכונדריאלי רוד-2 הוא עמום וגלוי רק.
  6. בחר הגדרות מיקרוסקופ כדי לרכוש 2-ממדי סריקות בקורס קצב וזמן מסגרת מתאימה עבור היישום הספציפי. קצב מסגרות לפחות 30/s מומלץ לתפוס במדויק את קינטיקה של שינויים ב- Ca מיטוכונדריאלי2 +.
  7. . הסר את 0 Ca2 + פתרון פנימי מבלי להפריע את התאים או מיקרוסקופ המוקד.
  8. התחל ייבוא תמונות.
  9. להוסיף Ca2 +-הפתרון הפנימי גדושה בזמנו s 10 הצבע באופן ידני או באמצעות מערכת זלוף.
  10. בחר אזורים מעניינים (ROIs) ולחלוש מחוזות colocalization בין מיטוכונדריאלי רוד-2 MitoTracker ירוק אות בתוכנה רכישת התמונה.
    הערה: זריחה שרירותי (נ) ערכים עבור כל נקודת זמן ההקלטה מתקבלים עבור כל רואי. ערכים אלה הם הרקע המופחת, מנורמל ל ידי קרינה פלואורסצנטית הראשונית (לפני Ca2 + תוספת; F0), התווה F/F0 לאורך זמן עבור מסדי נתונים וכימות משרעת של השינוי של Ca מיטוכונדריאלי2 +.

תוצאות

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 ?...

Discussion

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 ?...

Disclosures

המחברים יש אין גילויים לדווח.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה על ידי מענק למימון איגוד הלב האמריקאי (J.Q.K.).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Olympus FV1000 Laser Scanning confocal microscopeOlympusFV1000
Synergy Neo2 Multimode microplate reader with injectorsBiotek
Tissue HomogenizerKimble886000-0022
22 x 22 mm coverslipsCorning2850-22
96 well plateCorning3628
6 well plateCorning3506
Calcium Green-5NInvitrogenC3737
MitoTracker green FMInvitrogenM7514
Rhod-2, AMInvitrogenR1244
DMSOInvitrogenD12345
Pluronic F-127InvitrogenP3000MP
D-MannitolSigmaM9546
SucroseEMD Millipore8510
HEPESSigmaH3375
EGTASigmaE8145
Potassium chlorideFisherBP366-500
Potassium phosphate monobasicSigmaP0662
Magnesium chlorideSigmaM2670
Sodium pyruvateSigmaP2256
L-malic acidSigmaM1125
Calcium chlorideSigmaC4901
Potassium acetateFisherBP364-500
Adenosine 5′-triphosphate magnesium saltSigmaA9187
Phosphocreatine disodium saltSigmaP7936
SaponinSigmaS7900
Ru360Calbiochem557440

References

  1. Deluca, H. F., Engstrom, G. W. Calcium uptake by rat kidney mitochondria. P Natl Acad Sci USA. 47, 1744-1750 (1961).
  2. Lehninger, A. L., Rossi, C. S., Greenawalt, J. W. Respiration-dependent accumulation of inorganic phosphate and Ca ions by rat liver mitochondria. Biochem Biophys Res Co. 10, 444-448 (1963).
  3. Kwong, J. Q. The mitochondrial calcium uniporter in the heart: energetics and beyond. J Physiol. 595 (12), 3743-3751 (2017).
  4. Denton, R. M. Regulation of mitochondrial dehydrogenases by calcium ions. Biochim Biophys Acta. 1787 (11), 1309-1316 (2009).
  5. Jouaville, L. S., Pinton, P., Bastianutto, C., Rutter, G. A., Rizzuto, R. Regulation of mitochondrial ATP synthesis by calcium: evidence for a long-term metabolic priming. P Natl Acad Sci USA. 96 (24), 13807-13812 (1999).
  6. Haworth, R. A., Hunter, D. R. The Ca2+-induced membrane transition in mitochondria. II. Nature of the Ca2+ trigger site. Arch Biochem Biophys. 195 (2), 460-467 (1979).
  7. Hunter, D. R., Haworth, R. A. The Ca2+-induced membrane transition in mitochondria. I. The protective mechanisms. Arch Biochem Biophys. 195 (2), 453-459 (1979).
  8. Kwong, J. Q., Molkentin, J. D. Physiological and pathological roles of the mitochondrial permeability transition pore in the heart. Cell Metab. 21 (2), 206-214 (2015).
  9. Luongo, T. S., et al. The mitochondrial Na+/Ca2+ exchanger is essential for Ca2+ homeostasis and viability. Nature. 545 (7652), 93-97 (2017).
  10. De Stefani, D., Patron, M., Rizzuto, R. Structure and function of the mitochondrial calcium uniporter complex. Biochim Biophys Acta. 1853 (9), 2006-2011 (2015).
  11. Baughman, J. M., et al. Integrative genomics identifies MCU as an essential component of the mitochondrial calcium uniporter. Nature. 476 (7360), 341-345 (2011).
  12. De Stefani, D., Raffaello, A., Teardo, E., Szabo, I., Rizzuto, R. A forty-kilodalton protein of the inner membrane is the mitochondrial calcium uniporter. Nature. 476 (7360), 336-340 (2011).
  13. Pan, X., et al. The physiological role of mitochondrial calcium revealed by mice lacking the mitochondrial calcium uniporter. Nat Cell Biol. 15 (12), 1464-1472 (2013).
  14. Kwong, J. Q., et al. The Mitochondrial Calcium Uniporter Selectively Matches Metabolic Output to Acute Contractile Stress in the Heart. Cell Rep. 12 (1), 15-22 (2015).
  15. Luongo, T. S., et al. The Mitochondrial Calcium Uniporter Matches Energetic Supply with Cardiac Workload during Stress and Modulates Permeability Transition. Cell Rep. 12 (1), 23-34 (2015).
  16. Brown, D. A., et al. Expert consensus document: Mitochondrial function as a therapeutic target in heart failure. Nat Rev Cardiol. 14 (4), 238-250 (2017).
  17. Logan, C. V., et al. Loss-of-function mutations in MICU1 cause a brain and muscle disorder linked to primary alterations in mitochondrial calcium signaling. Nat Genet. 46 (2), 188-193 (2014).
  18. Lewis-Smith, D., et al. Homozygous deletion in MICU1 presenting with fatigue and lethargy in childhood. Neurol Genet. 2 (2), e59 (2016).
  19. Tosatto, A., et al. The mitochondrial calcium uniporter regulates breast cancer progression via HIF-1alpha. EMBO Mol Med. 8 (5), 569-585 (2016).
  20. Cardenas, C., et al. Selective Vulnerability of Cancer Cells by Inhibition of Ca(2+) Transfer from Endoplasmic Reticulum to Mitochondria. Cell Rep. 15 (1), 219-220 (2016).
  21. Dedkova, E. N., Blatter, L. A. Calcium signaling in cardiac mitochondria. J Mol Cell Cardiol. 58, 125-133 (2013).
  22. Florea, S. M., Blatter, L. A. The role of mitochondria for the regulation of cardiac alternans. Front Physiol. 1, 141 (2010).
  23. Palmer, A. E., Tsien, R. Y. Measuring calcium signaling using genetically targetable fluorescent indicators. Nat Protoc. 1 (3), 1057-1065 (2006).
  24. Bonora, M., et al. Subcellular calcium measurements in mammalian cells using jellyfish photoprotein aequorin-based probes. Nat Protoc. 8 (11), 2105-2118 (2013).
  25. Zima, A. V., Kockskamper, J., Mejia-Alvarez, R., Blatter, L. A. Pyruvate modulates cardiac sarcoplasmic reticulum Ca2+ release in rats via mitochondria-dependent and -independent mechanisms. J Physiol. 550 (Pt 3), 765-783 (2003).
  26. Kruger, N. J. The Bradford method for protein quantitation. Methods Mol Biol. 32, 9-15 (1994).
  27. Zazueta, C., Sosa-Torres, M. E., Correa, F., Garza-Ortiz, A. Inhibitory properties of ruthenium amine complexes on mitochondrial calcium uptake. J Bioenerg Biomembr. 31 (6), 551-557 (1999).
  28. Davidson, S. M., Duchen, M. R. Imaging mitochondrial calcium signalling with fluorescent probes and single or two photon confocal microscopy. Methods Mol Biol. 810, 219-234 (2012).
  29. Matlib, M. A., et al. Oxygen-bridged dinuclear ruthenium amine complex specifically inhibits Ca2+ uptake into mitochondria in vitro and in situ in single cardiac myocytes. J Biol Chem. 273 (17), 10223-10231 (1998).
  30. Chamberlain, B. K., Volpe, P., Fleischer, S. Inhibition of calcium-induced calcium release from purified cardiac sarcoplasmic reticulum vesicles. J Biol Chem. 259 (12), 7547-7553 (1984).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

134uniporter5N2 AMRu360

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved