עבודה זו נתמכה על ידי F31NS086765 (KAC), F31NS076235 (MAP), וR01 NS052669 (GKP) וEIA9100012. המחברים מודים איילין Kasperek למומחיות וסיוע בביולוגיה מולקולרית ותרביות רקמה; וג&#39;ייסון מאיירס לשיתוף נתונים המתקבלים מנוירונים בקליפת המוח הקדם חזיתית מוקדם.

1. ביטוי תרבית תאים וחלבונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור על תאי HEK293 (מספר ATCC CRL-1573) בין הקטעים 22 ו40, הכולל קטעים שבוצעו על ידי ATCC, בתרבות monolayer DMEM בתוספת 10% שור סרום עוברי (FBS) ו -1% פניצילין / סטרפטומיצין בתערובת 5% CO 2 ו37 ° C. בין ניסויים, תאי מעבר לתוך צלוחיות T25 ב5-20 דילולים לקפל בנפח סופי של 10 מיליליטר. הערה: שימוש בתאים במהלך מעברים אלה מבטיח בריאות תא חיובית אשר תאפשר להיווצרות חותם אופטימלית ויציבות תיקון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור transfection, תאי צלחת HEK293 ב35 מנות מ&quot;מ בצפיפות של ~ 10 5 תאים / צלחת, אשר תואמת ~ 0.5-0.6 מיליליטר של השעיה תא לכל צלחת ולגדל תאים ב2 בינוני מיליליטר לשעה 18-24. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצינור צנטריפוגות סטרילי 1.5 מיליליטר, להכין את תערובת transfection לארבע מנות 35 מ&quot;מ על ידי הוספה (לפי סדר זה): (1) 1 מיקרוגרם של כל cDNA (GluN1, GluN2A, וGFP); (2) 315 μl שלמים מזוקקים פעמיים (DDH 2 O); (3) 350 μl של 42 4 מ&quot;מ - (2-Hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic חומצה (HEPES), ו (4) 35 μl של 2.5 M CaCl ירידה של 2 חכמה, המשמשת כדי ליצור את המשקע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צינור המערבולת במשך 5 שניות ולהוסיף 175 μl של ההשעיה transfection בכל אחת מארבע המנות 35 מ&quot;מ מצופה היום לפני, אשר כעת מכיל תאים במפגש 50-60%, דגירה התאים ב 37 מעלות צלזיוס למשך 2 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשאוב את מדיום transfection, לשטוף עם PBS ולהחליף עם 2 מיליליטר של מדיום גידול בתוספת 2 מ&quot;מ MgCl 2 כדי למנוע הקולטן NMDA בתיווך הפעלת יתר רעילה 9. הערה: התאים יכולים לשמש עבור קלטות אלקטרו הודעה 24-48 שעה transfection. </li></ol> 2. אלקטרודה הכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ליצור 2 טפטפות הקלטה סימטרית על ידי משיכת צינורות זכוכית בורוסיליקט עם חולץ אנכי. בהתבסס על הגודל והגיאומטריה של הקצה וכתוצאה מכך, טפטפות צורה נוספתבאמצעות ליטוש. הערה: גודל הטיפ ניתן להעריך מבחינה ויזואלית וחשמלי. מבחינה ויזואלית, הקוטר החיצוני צריך להיות בטווח מיקרומטר 1.4-5.6. חשמלי, קצה גודל אופטימלי, כאשר התמלא פתרון תאי, צריך לייצר התנגדויות בטווח MΩ 12-24 (ראה איור 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשתמש בפתרון פיפטה, אשר לניסויי תא מצורפים מייצג את הסביבה תאית שתפיק פעילות ערוץ מקסימלי ואמפליטודות נוכחית גבוהה. הערה: לקולטני NMDA, זה מתאים לתמיסה המכילה ריכוזים להרוות של אגוניסטים (גלוטמט וגליצין), 1 mM EDTA, אשר chelates מעכבי קטיוני דו הערכי וחוסמים, ויש ריכוזים פיסיולוגיים של נתרן (150 מ&quot;מ) כיון permeant הבלעדי ( במ&quot;מ: גלוטמט 1, 0.1 גליצין, 150 NaCl, KCl 2.5, EDTA 1, ו10 HEPBS, שנאגרו ב-pH 8.0 עם 1 N NaOH). </li></ol> 3. הקלטת תיקון מהדק מצורף נייד <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> softwa רכישת נתונים QuB הפתוחמחדש (www.qub.buffalo.edu), ובחר את חלון הרכישה תחת &quot;פריסה&quot;. פתח קובץ נתונים QuB חדש (QDF) על ידי לחיצה על &quot;נתונים חדשים&quot; תחת תפריט הנפתח שכותרתו &quot;קובץ&quot; ולהזין את הפרמטרים הראשוניים הבאים: קצב דגימה, 40 kHz; דרוג / D, 3,000; ערוץ פלט, 1; וגודל / D נתונים, 2. התאימו את קנה המידה משרעת ל0.1 V / הרשות הפלסטינית על ידי לחיצה ימנית על קובץ הנתונים, בחירת מאפיינים, ולחיצה על הכרטיסייה &#39;נתונים&#39;. הערה: פרמטרים אלו יכולים להיות מעודנים לכל התקנה תוך שימוש במודל תאים במצב מחובר התא. הוראה נוספות על רכישת נתונים עם תוכנת QuB ומאפייני QDF הן באופן מקוון ב www.qub.buffalo.edu. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר צלחת 35 מ&quot;מ המכילה ערוץ יון לבטא בתאים ולהחליף את מצע גידול עם 2 מיליליטר PBS המכיל סידן ומגנזיום; הר הצלחת לבמה מיקרוסקופ ולהתמקד בתחום הסלולר באמצעות מיקרוסקופ לעומת השלב להעריך כי תאים בריאים ומחוברים היטב לצלחתב( איור 1 א) אופנה שכבה. לעבור לגילוי הקרינה כדי לוודא שtransfection היה מוצלח (איור 1). הערה: הטווח של עוצמות הקרינה יכול לשמש כמדד גס של ביטוי חלבון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקלטת ערוץ אחד, להגדיר את רווח מגבר פלט x10, תצורת תיקון לβ = 1, מסנן אנלוגי ל10 קילוהרץ, במצב למתח-clamp ולהחיל מתח ל+100 mV. עם פקודת החזקת המתח במצב OFF, בחר בלחצן &quot;מבחן חותם&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המבוסס על הקרינה ובריאות תא, בחר תא לתיקון. ודא תחת לעומת שלב שהתא מחובר היטב לצלחת, יש חלק גדול של תא השטח החשוף לתיקון, ואחרת נראה בריא. הערה: שמור על תאורה בניגוד שלב, כדי למנוע הלבנת התא במהלך הגישה ותיקון-ההידוק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלא פיפטה טריות מלוטשת עם רק פתרון מספיק, כך שהוא יוצר קשר עם electrodדואר וללחוץ בעדינות כדי לסלק בועות אוויר שעלול להיות לכודים בקצה. אבטח את פיפטה ההקלטה על גבי headstage המגבר על ידי הידוק בורג האיטום של בעל פיפטה ולוודא כי חוט הכסף הוא שקוע בפתרון פיפטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות מזרק קטן (5 סמ&quot;ק) פלסטיק, אשר מחובר למחזיק פיפטה על ידי צינורות, בעדינות להפעיל לחץ חיובי על מנת למנוע זיהומים מלהיכנס וסותם את הקצה במהלך הגישה (איור 2 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש micromanipulator, לכוון את פיפטה לתוך האמבטיה ולמקם אותו ישירות מעל לתא שנבחר לתיקון (איור 1 ג), סוגר את המעגל החשמלי. שימו לב לאוסצילוסקופ, אשר אמור להצביע על צורת גל מלבני המקביל לאות בדיקת החותם של המגבר (איור 2). הערה: עם כניסתו לאמבטיה, התנגדות פיפטה בטווח האופטימלי היא 12-24 MΩ. לאות בדיקת 5 mV, r הנוכחי נמדדAnge מתאים ל~ 20-40 רשות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תוך מעקב אחר מצב פיפטה ויזואלית דרך התנגדות מיקרוסקופ ופיפטה חשמלית על אוסצילוסקופ, תמשיך בגישה במרווחים קטנים עד פיפטה פוגעת בעדינות על התא, ואות הבדיקה מקטינה מעט כדי לציין התנגדות מוגברת (איור 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי ליצור חותם, להרים את המזרק ולהפעיל לחץ שלילי קל דרך צינורות לרוחב על ידי משיכת בוכנת המזרק, מה שמושך את קרום התא אל קצה פיפטה ההקלטה ויוזמת את הקמתה של חותם התנגדות GΩ 10. שימו לב לצורת גל בדיקת האות על אוסצילוסקופ, שבו היווצרות חותם מצויינים על ידי השטחה המלאה שלה, ורק ארעיים קיבולי גלויים (איור 2). הערה: אם אות לא לשטח לחלוטין או הבסיס הופך להיות רועש, זה מצביע על חותם חלש עם דליפה נוכחית משמעותית סביב החותם. זה ימנע resolving זרמי ערוץ אחד. אם זה המקרה, למשוך את פיפטה מהתא ומהם לאמבטיה, להסיר אותו מהבמה בראש וזורקים אותו. חזור על התהליך עם טפטפת טרי מלוטש עד לקבלת חותם בטווח המתאים (≥ 1 GΩ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על המגבר, להחליף את מתג הפיקוד החיצוני מ&quot; מבחן חותם &#39;ל&#39; כבוי &#39;; לעבור את פקודת המתח מחזיק לחיובי (שהוקם בעבר ל&#39;כבוי &#39;); ולהגדיל את הרווח לx100. שים לב אוסצילוסקופ לפעילות ערוץ, אשר, אם קיימים, יוצג כסטיות כלפי מעלה מרובעות מהבסיס השטוח בעבר (איור 2 ג). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם פעילות הערוץ מוצגת על אוסצילוסקופ, לרכוש נתונים לתוך הקובץ הדיגיטלי פתח בעבר בQuB, על ידי לחיצה על הכפתור &quot;המשחק&quot; ואחריו על הכפתור &#39;השיא&#39;. להפסיק לרכוש נתונים, לחץ על כפתור העצירה בQuB, ולשמור את הקובץ בקלות לQDF retrievמיקום הצליח על הכונן הקשיח של המחשב על ידי בחירה &quot;שמור נתונים בשם ... &#39;בתפריט הנפתח שכותרתו&quot; קובץ &quot;. </li></ol> 4. נתונים עיבוד מקדימים ואידיאליזציה הערה: מידע חשוב ניתן להפיק מהקלטות ערוץ אחד על ידי ניתוחים סטטיסטיים שמקצה כל נקודת נתונים לכיתת מוליכות מתאימה (במקרה הפשוט ביותר, סגור או פתוח). תהליך זה מכונה אידיאליזציה נתונים ותיאור קצר של אידיאליזציה נתונים עם האמצעי המגזרי k (SKM) שיטה 11 בQuB מתוארת להלן. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את קובץ הנתונים בQuB, ולהציג את העקבות הנוכחיות בממשק &#39;קדם&#39; תחת &#39;פריסה&#39;. להציג את הקובץ המוקלט לא מסונן (להסיר מסנן דיגיטלי) על ידי ביטול הסימון התיבה שכותרתה &quot;מועדון כדורגל&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מבחינה ויזואלית לסרוק את השיא לזהות חריגות וממצאים (איור 4 א). קוצים הנוכחיים קצרים נכון שoccur בתוך העקבות (איור 4 א) על ידי בחירת אזור נקי סמוך מאותו סוג המוליכות, המדגיש אזור זה, לחיצה ימנית ובחירה באפשרות &quot;חיץ למחוק מוגדר. &#39; קרב על העלייה החדה עד נקודות מדגם בודדות נראות, בחר את האזור כדי להיות מוחלפים ולמחוק ידי הדגשה רק אזור זה ולאחר מכן לחץ לחיצה ימנית על &quot;למחוק&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הבסיס הנוכחי אפס עבור כל הרשומה על ידי בחירת חלק מוקדם של התקליט שבו הבסיס יציב, גולת כותרת, לחץ לחיצה ימנית ובחר &#39;קו בסיס שנקבע &quot;. ודא כי הקו המנחה המופיע מייצגת במדויק את הרמה הבסיסית (סגול באיור 4 ב) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לזהות נקודות בשיא שבו בסיס הנתונים הגולמי חורג בעליל מנקודת ההתחלה שנקבעה. לתקן זאת על ידי בחירת קטע קטן של קו בסיס באזור הסטייה, לחץ לחיצה ימנית ובחר בפקודה &#39;להוסיף צומת בסיס &quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לזהות אזורים של tהוא הקלטה המכיל רעש עודף או חפצים שלא ניתן לתקן (איור 4C) בקלות. הדגש את האזור כדי להיות מושלכים, לחץ לחיצה ימנית, ובחר &#39;מחק&#39;. הערה: במקרה זה מידע הקינטית ייאבד: שיא מעובד יהיה קצר יותר והנקודות שהתרחשו לאחר נקודת אחוי יופיעו להיות רציף עם האזור לפני הרעש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעשות אידיאליזציה רשומות באמצעות אלגוריתם SKM 11, להדגיש חלק מהעקבות המכילות את שני אירועים פתוח וסגור ולהיכנס לממשק &#39;מוד&#39; תחת &#39;פריסה&#39;. בפנל &quot;המודל&quot;, להדגיש חלק נקי של הקורט כי הוא נציג של קו הבסיס לאורך כל הקובץ, לחץ לחיצה ימנית על הריבוע השחור (מצב סגור) ובחר באפשרות &quot;לתפוס&quot;. לעשות את אותו הדבר לפתחי ערוץ על ידי הדגשת המוליכות פתוחות, לחץ לחיצה ימנית על הריבוע האדום בפנל &quot;המודל&quot; ובחר באפשרות &quot;לתפוס&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע idealization לכל השיא על ידי בחירה על הכפתור &quot;הקובץ&quot; תחת &quot;מקור נתונים&quot;. לחץ לחיצה ימנית על הכרטיסייה &#39;אידיאליזציה&#39; מתחת לחלק &#39;דוגמנות&#39; כדי לוודא שהפרמטרים הרצויים לניתוח נכונים, ולאחר מכן לחץ על &#39;הפעלה&#39;. התוצאה של האידיאליזציה, יחד עם היסטוגרמה משרעת לקובץ כולו, היא ועליהן את הנתונים, כדי לאפשר בדיקה ויזואלית של האידיאליזציה (איור 5). הערה: אידיאליזציה לקויה עלולה להוביל לדור של &#39;אירועי שווא, &quot;שבי QuB מזהה פתחי ערוץ וסגרים שלא באמת מתרחשים. במסגרת החלטת ההקלטה, אשר מוגדרת על ידי המסנן האנלוגי של המגבר ואת קצב הדגימה, ברזולוציה שבה SKM מזהה אירועים פתוחים וסגורים יכולה להיות נשלטה על ידי הגדרת זמן מת לניתוחים. שעות מתות אופטימליות חייבים להיות נבחרו על ידי ניסוי וטעייה ותהיה תלויות בקצב דגימה, לעומת זאת, כלל אצבע טובה הואכדי לבחור זמן מת שהוא 2-3 דגימות 12. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לוודא שהאידיאליזציה מייצגת במדויק את הנתונים הגולמיים, סריקה ידנית עקבות אידיאליזציה. עם זיהוי של שגיאות באידיאליזציה, להדגיש את העקבות על אירוע השווא, קליק ימני ובחר &#39;הצטרף IDL.&#39; הערה: לאפשרויות נוספות והסבר מפורט של פקודות שונות ופונקציות בQuB, להתייעץ QuB מקוון ידני (www.qub.buffalo.edu). </li></ol>

<ol>
	<li>Neher, E., Sakmann, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-channel+currents+recorded+from+membrane+of+denervated+frog+muscle+fibres.">Single-channel currents recorded from membrane of denervated frog muscle fibres.</a> Nature. 260, 799-802 (1976).</li><li>Hamill, O. P., Marty, A., Neher, E., Sakmann, B., Sigworth, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+patch-clamp+techniques+for+high-resolution+current+recording+from+cells+and+cell-free+membrane+patches.">Improved patch-clamp techniques for high-resolution current recording from cells and cell-free membrane patches.</a> Pflugers Arch. 391, 85-100 (1981).</li><li>Piccolino, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+electricity+and+the+birth+of+electrophysiology:+the+legacy+of+Luigi+Galvani.">Animal electricity and the birth of electrophysiology: the legacy of Luigi Galvani.</a> Brain Research Bulletin. 46, 381-407 (1998).</li><li>Albright, T. D., Jessell, T. M., Kandel, E. R., Posner, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+Science:+A+Century+of+Progress+and+the+Mysteries+that+Remain.">Neural Science: A Century of Progress and the Mysteries that Remain.</a> Neuron. 25, (2000).</li><li>Popescu, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modes+of+glutamate+receptor+gating.">Modes of glutamate receptor gating.</a> The Journal of Physiology. 590, 73-91 (2012).</li><li>Morimoto-Tomita, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autoinactivation+of+Neuronal+AMPA+Receptors+via+Glutamate-Regulated+TARP+Interaction.">Autoinactivation of Neuronal AMPA Receptors via Glutamate-Regulated TARP Interaction.</a> Neuron. 61, 101-112 (2009).</li><li>Thomas, P., Smart, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=HEK293+cell+line:+A+vehicle+for+the+expression+of+recombinant+proteins.">HEK293 cell line: A vehicle for the expression of recombinant proteins.</a> Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 51, 187-200 (2005).</li><li>Huang, Z., Li, G., Pei, W., Sosa, L. A., Niu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancing+protein+expression+in+single+HEK+293+cells.">Enhancing protein expression in single HEK 293 cells.</a> Journal of Neuroscience Methods. 142, 159-166 (2005).</li><li>Raymond, L. A., Moshaver, A., Tingley, W. G., Huganir, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glutamate+receptor+ion+channel+properties+predict+vulnerability+to+cytotoxicity+in+a+transfected+nonneuronal+cell+line.">Glutamate receptor ion channel properties predict vulnerability to cytotoxicity in a transfected nonneuronal cell line.</a> Mol Cell Neurosci. 7, 102-115 (1996).</li><li>Suchyna, T. M., Markin, V. S., Sachs, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biophysics+and+Structure+of+the+Patch+and+the+Gigaseal.">Biophysics and Structure of the Patch and the Gigaseal.</a> Biophysical Journal. 97, 738-747 (2009).</li><li>Qin, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Restoration+of+single-channel+currents+using+the+segmental+k-means+method+based+on+hidden+Markov+modeling.">Restoration of single-channel currents using the segmental k-means method based on hidden Markov modeling.</a> Biophys J. 86, 1488-1501 (2004).</li><li>Colquhoun, D., Sigworth, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> chapter in Single-channel recording. 2nd edn eds B. Sakmann and E Neher. , (1995).</li><li>Popescu, G., Auerbach, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modal+gating+of+NMDA+receptors+and+the+shape+of+their+synaptic+response.">Modal gating of NMDA receptors and the shape of their synaptic response.</a> Nat Neurosci. 6, 476-483 (2003).</li><li>Colquhoun, D., Hawkes, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stochastic+properties+of+ion+channel+openings+and+bursts+in+a+membrane+patch+that+contains+two+channels:+evidence+concerning+the+number+of+channels+present+when+a+record+containing+only+single+openings+is+observed.">Stochastic properties of ion channel openings and bursts in a membrane patch that contains two channels: evidence concerning the number of channels present when a record containing only single openings is observed.</a> Proc R Soc Lond B Biol Sci. 240, 453-477 (1990).</li><li>Kussius, C. L., Kaur, N., Popescu, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pregnanolone+Sulfate+Promotes+Desensitization+of+Activated+NMDA+Receptors.">Pregnanolone Sulfate Promotes Desensitization of Activated NMDA Receptors.</a> J. Neurosci. 29, 6819-6827 (2009).</li><li>Amico-Ruvio, S., Popescu, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stationary+gating+of+GluN1/GluN2B+receptors+in+intact+membrane+patches.">Stationary gating of GluN1/GluN2B receptors in intact membrane patches.</a> Biophysical Journal. 98, 1160-1169 (2010).</li><li>Borschel, W. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gating+reaction+mechanism+of+neuronal+NMDA+receptors.">Gating reaction mechanism of neuronal NMDA receptors.</a> J Neurophysiol. 108, 3105-3115 (2012).</li><li>Colquhoun, D., Hatton, C. J., Hawkes, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+quality+of+maximum+likelihood+estimates+of+ion+channel+rate+constants.">The quality of maximum likelihood estimates of ion channel rate constants.</a> The Journal of Physiology. 547, 699-728 (2003).</li><li>Kussius, C. L., Kaur, N., Popescu, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pregnanolone+Sulfate+Promotes+Desensitization+of+Activated+NMDA+Receptors.">Pregnanolone Sulfate Promotes Desensitization of Activated NMDA Receptors.</a> The Journal of Neuroscience. 29, 6819-6827 (2009).</li><li>Popescu, G., Auerbach, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modal+gating+of+NMDA+receptors+and+the+shape+of+their+synaptic+response.">Modal gating of NMDA receptors and the shape of their synaptic response.</a> Nat Neurosci. 6, 476-483 (2003).</li><li>Popescu, G., Robert, A., Howe, J. R., Auerbach, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reaction+mechanism+determines+NMDA+receptor+response+to+repetitive+stimulation.">Reaction mechanism determines NMDA receptor response to repetitive stimulation.</a> Nature. 430, 790-793 (2004).</li><li>Prieto, M. L., Wollmuth, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gating+Modes+in+AMPA+Receptors.">Gating Modes in AMPA Receptors.</a> The Journal of Neuroscience. 30, 4449-4459 (2010).</li><li>Poon, K., Nowak, L. M., Oswald, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterizing+Single-Channel+Behavior+of+GluA3+Receptors.">Characterizing Single-Channel Behavior of GluA3 Receptors.</a> Biophysical Journal. 99, 1437-1446 (2010).</li><li>Smith, T. C., Wang, L. -. Y., Howe, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heterogeneous+Conductance+Levels+of+Native+AMPA+Receptors.">Heterogeneous Conductance Levels of Native AMPA Receptors.</a> The Journal of Neuroscience. 20, 2073-2085 (2000).</li><li>Coste, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Piezo1+and+Piezo2+Are+Essential+Components+of+Distinct+Mechanically+Activated+Cation+Channels.">Piezo1 and Piezo2 Are Essential Components of Distinct Mechanically Activated Cation Channels.</a> Science. 330, 55-60 (2010).</li><li>Coste, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Piezo+proteins+are+pore-forming+subunits+of+mechanically+activated+channels.">Piezo proteins are pore-forming subunits of mechanically activated channels.</a> Nature. 483, 176-181 (2012).</li><li>Benndorf, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> chapter in Single-channel recording. 2nd edn eds B. Sakmann and E Neher. , (1995).</li></ol>

הסופרים של כתב היד הזה מצהירים שאין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

בתחום ערוץ יון, אזור חשוב של מחקר מוקדש להבנת רצף אירועים שמוביל לערוץ פתיחה או מנגנון gating של הערוץ. עבור רוב הערוצים, תהליך זה הוא מורכב וכולל מספר שלבים הקינטית שלא ניתן להסיק מאות רב ערוצים מקרוסקופית. לעומת זאת, יכולים להיות מתוכננים ניסויים שבם התבוננות רצף אירוע...

תקשורת מהירה על פני ממברנות ביולוגיות מסתמכת כמעט אך ורק על חלבוני oligomeric נקבוביות ויוצר קרום, המכונות גם ערוצים. חלבונים אלה שונים באופן נרחב באותות הפעלה, מנגנוני gating, ומאפייני מוליכות. חלבוני ערוץ נקבוביות שהם סלקטיבית ליוני מסווגים כתעלות יונים; ההפעלה שלהם מייצרת זרמים יוניים על פני הקרום, והתגובות שלהם יכולות להיות מוקלטות עם רזולוציה גבוהה בזמן אמת תוך שימוש בטכניקות אלקטרו. אותות ההפעלה span מגוון רחב של תשומות כימיות ופיזיות הכוללים מילויים ריכוז, כוחות מכאניים וחשמליים, וטמפרטורה; וכך, סיווג נוסף תעלות יונים ליגנד מגודרת, mechanosensitive, מתח מגודרת, או סוגים רגישים לחום. במאמר זה, פרוטוקולים מתוארים להקליט פעילות אחד ערוצים מערוץ יגנד מגודרת, הקולטן NMDA, וערוץ mechanosensitive, PIEZO1, תוך שימוש בטכניקת תיקון מהדק.0; אלקטרופיזיולוגיה תיקון מהדק היא השיטה הניסיונית הראשונה והנפוצה ביותר רגישה מספיק כדי לאפשר התצפית של מולקולות בודדות 1, 2. בנוסף לרגישות המעודנת זה, היא הרחיבה במידה רבה את ההכנות ביולוגיות ניתנות להקלטת אלקטרו וגם אפשרה התצפית של תעלות יונים בקרומים שלמים. ראשית, משום ששניהם הידוק המתח והקלטה נוכחית הם השיגו עם אותו אלקטרודה, ניתן להשתמש בו כדי להקליט את האותות פני תאים קטנים או תיקוני ממברנות. הטכניקה גילתה כי תעלות יונים אינן מוגבלות לממברנות להתרגש של שרירי צפרדע, electroplaques צלופח, או אקסונים ענק דיונון 3, 4, אלא שהם מייצגים גופי בכל מקום של מנגנוני איתות הטרנסממברני ומהותיים לכל סוגי קרום התא של חד או אורגניזמים רב תאיים, וגם לקרומים תאיים. יבואantly, היכולת להקליט זרמים הטרנסממברני פשוט על ידי חיבור פיפטה זכוכית לתא שלם סיפקה את ההזדמנות חסרת תקדים להקליט פעילות מתעלות יונים בקרום בלא ההפרעה האם שלהם. לכן, טכניקת התא המצורפת תיקון מהדק, אשר מתוארת בפרוטוקול זה, מאפשרת ניטור הפעילות של תעלות יונים ברציפות במשך עשרות דקות או יותר בסביבה הטבעית שלהם. על פי תנודות תרמיות נורמליות, כל החלבונים, כוללים חלבוני ערוץ יון, לעבור שינויים מבניים על פני זמן בקנה מידה רחבה, עם השחלופים המהירים ביותר והשכיח ביותר ייצגו ככל הנראה על ידי תנועות בצד שרשרת ושינויים הרבה יותר איטיים, פחות תכופים מיוצגים על ידי מיקום מחדש של כל תחומים או יחידות משנה, או במקרים מסוימים על ידי שינויים שלאחר translational או אינטראקציות בין חלבונים 5, 6. התבוננות תקופות ארוכות של פעילות שנוצרו על ידי מולקולה אחת יכולה לעזור להבין את התפקודדינמיקה תזונתית של תעלות יונים בקרום פיסיולוגי שלם ומספקת מידע רב ערך על המנגנון המבצעי של המולקולה שנצפתה. בניגוד להבנה הגדלה והולכת של הגיוון של תעלות יונים על פני סוגי תאים ושלבי התפתחות, ידע על ההרכב המולקולרי של תעלות יונים בקרום ילידים עדיין מוגבל. כל תעלות היונים הן חלבוני Multimeric ורוב תעלות יונים האם להרכיב ממספר סוגים של תת יחידות ייצור חלבונים של גיוון מולקולרי רחב, אשר לעתים קרובות מלווה עם תכונות מוליכות וgating מגוונות. מסיבה זו, תעלות יונים של הרכב מולקולרי מוגדר נלמדות על ביטוי במערכות Heterologous. בפרט, HEK293 תאים, שהם קו משובט של תאים עובריים אנושיים הונצחו בכליות 7, זכו בהכרה נרחבת כמערכת המועדפת לביטוי Heterologous של תעלות יונים רקומביננטי. בין האדםיתרונות y שהעלו HEK293 תאים כמערכת הבחירה לאלקטרופיזיולוגיה ערוץ יון הם את הקלות ואת affordability של culturing ושמירה על תרבויות יציבים חיים ארוכות, את היכולת שלהם לבצע קיפול לאחר translational, עיבוד וסחר של חלבוני יונקים, ובמקרים רבים , רמתם הנמוכה או אפילו העדר ביטוי אנדוגני לערוץ של עניין 7, 8. להביע תעלות יונים רקומביננטי ולומדים את מאפייני הפעילות שלהן בתאי HEK293 ממשיך להיות גישה רבת ערך לקבלת מידע על נכסי מבנה לתפקוד של תעלות יונים, כמו גם את המאפיינים הספציפיים של isoforms ערוץ יון ואת תפקידם ברקמות מקומיות. הפרוטוקולים מתוארים במאמר זה יכול להיות מיושמים באופן שווה גם לתעלות יונים רקומביננטי המתבטאות בתאי HEK293 ולתעלות יונים ילידים. לסיכום, טכניקת תיקון מהדק, באמצעות היכולת חסרת תקדים שלה כדי לפתור אותים ממולקולה אחת נותר, עד כה, השיטה הישירה ביותר להתבוננות בהתנהגות של מולקולות בודדות. במצב מחובר התא שלה, הקלטת התיקון-clamp מאפשרת תצפית תקופות ארוכות אשר, כאשר נעשה למולקולה אחת, יכול לספק תובנה יוצאת דופן לפעילות של תעלות יונים. להלן מוצג פרוטוקול להשגת הקלטות הנוכחיות ברזולוציה גבוהה מתיקונים מצורפים תא המכילים חלבון ערוץ יון אחד.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="695">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:189px;">Chemicals</td>
			<td style="width:173px;">Sigma</td>
			<td style="width:128px;">Various</td>
			<td style="width:205px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Borosillicate Glass</td>
			<td>Sutter</td>
			<td>BF-150-86-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Bright field inverted microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>1x51</td>
			<td>Nikon also has similar microscopes</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Fluroescent box</td>
			<td>X-cite</td>
			<td>Series 120</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Liquid Light Guide</td>
			<td>X-cite</td>
			<td>OEX-LG15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Micromanipulator</td>
			<td>Sutter Instruments</td>
			<td>MP-225</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Oscilloscope</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>TDS1001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Amplifier</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td colspan="2">Axon Axopatch 200B&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Table</td>
			<td>TMC</td>
			<td align="right">63561</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">NIDAQ card</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>776844-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Puller</td>
			<td>Narishige</td>
			<td>PC-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Polisher</td>
			<td>Narishige</td>
			<td>Microforge MF-830</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Faraday Cage</td>
			<td>TMC</td>
			<td align="right">8133306</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">High Speed Pressure Clamp</td>
			<td>ALA Scientific Instruments</td>
			<td>ALA HSPC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Pressue/Vaccuum Pump</td>
			<td>ALA Scientific Instruments</td>
			<td>ALA PV-PUMP</td>
			<td>For HSPC-1</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

one-channel cell-attached patch-clamp recording

חלבוני ערוץ יון הם מכשירים אוניברסליים לתקשורת מהירה על פני ממברנות ביולוגיות. החתימה הזמנית של השטף היוני הם מייצרים תלויה במאפיינים פנימיים לכל חלבון ערוץ, כמו גם את המנגנון שבאמצעותו הוא נוצר ונשלט ומייצגת תחום חשוב של מחקר הנוכחי. ניתן להשיג מידע על הדינמיקה התפעולית של חלבוני תעלת יונים על ידי התבוננות פרקי זמן ארוכים של זרם המיוצרים על ידי מולקולה בודדת. שתואר כאן הוא פרוטוקול להשגת הקלטות אחד ערוצים מצורפים תא התיקון-clamp הנוכחיות לערוץ יגנד מגודרת יון, הקולטן NMDA, הביע heterologously בHEK293 תאים או באופן מקורי בתאי עצב בקליפת המוח. גם סיפקו הוראות כיצד להתאים את השיטה לתעלות יונים אחרות של עניין על ידי הצגת הדוגמא של PIEZO1 ערוץ מיכני רגיש. שיטה זו יכולה לספק נתונים לגבי מאפייני המוליכות של הערוץ ואת הרצף הזמני של אופתצורות n-סגורים המרכיבות את מנגנון ההפעלה של הערוץ, ובכך לסייע להבנת תפקודם בבריאות ובחוליים.

רקומביננטי NMDA רצפטורים קולטני NMDA להיקשר ולהגיב לפעולה במקביל של שני עמיתים לאגוניסטים: גלוטמט וגליצין. הם להרכיב כheterotetramers של שני גליצין המחייב יחידות משנה GluN1 ושני גלוטמט מחייב יחידות משנה GluN2. יחידות משנה GluN2 מקודדות ע?...

Watch this Scientific Journal Video about One-channel Cell-attached Patch-clamp Recording at JoVE.com

One-channel Cell-attached Patch-clamp Recording

שתואר כאן הוא הליך לקבלת משתרע הקלטה הנוכחית ארוך מערוץ יון אחד עם טכניקת התיקון-clamp מצורף תא. שיטה זו מאפשרת להתבוננות, בזמן אמת, את הדפוס של תצורות ערוץ פתוחות קרובים העומדות בבסיס האות הביולוגית. נתונים אלה להודיע ​​על נכסי ערוץ בממברנות ביולוגיות באין מפריע.

הקלטת תיקון מהדק מצורף תא אחד ערוצים

Ion channel proteins are universal devices for fast communication across biological membranes. The temporal signature of the ionic flux they generate ...

one-channel-cell-attached-patch-clamp-recording

Research

JoVE Journal

Biology

24.2K Views.  University at Buffalo, SUNY.  שתואר כאן הוא הליך לקבלת משתרע הקלטה הנוכחית ארוך מערוץ יון אחד עם טכניקת התיקון-clamp מצורף תא. שיטה זו מאפשרת להתבוננות, בזמן אמת, את הדפוס של תצורות ערוץ פתוחות קרובים העומדות בבסיס האות הביולוגית. נתונים אלה להודיע ​​על נכסי ערוץ בממברנו?...

Video: One-channel Cell-attached Patch-clamp Recording

Methods for Patch Clamp Capacitance Recordings from the Calyx

We demonstrate the basic techniques for presynaptic patch clamp recording at the calyx of Held, a mammalian central nervous system nerve terminal. Electrical recordings from the presynaptic terminal allow the measurement of action potentials, calcium channel currents, vesicle fusion (exocytosis) and subsequent membrane uptake (endocytosis). The fusion of vesicles containing neurotransmitter causes the vesicle membrane to be added to the cell membrane of the calyx. This increase in the amount of cell membrane is measured as an increase in capacitance. The subsequent reduction in capacitance indicates endocytosis, the process of membrane uptake or removal from the calyx membrane. Endocytosis, is necessary to maintain the structure of the calyx and it is also necessary to form vesicles that will be filled with neurotransmitter for future exocytosis events. Capacitance recordings at the calyx of Held have made it possible to directly and rapidly measure vesicular release and subsequent endocytosis in a mammalian CNS nerve terminal. In addition, the corresponding postsynaptic activity can be simultaneously measured by using paired recordings. Thus a complete picture of the presynaptic and postsynaptic electrical activity at a central nervous system synapse is achievable using this preparation. Here, the methods for slice preparation, morphological features for identification of calyces of Held, basic patch clamping techniques, and examples of capacitance recordings to measure exocytosis and endocytosis are presented.

We demonstrate the basic techniques for presynaptic patch clamp recording at the calyx of Held, a mammalian central nervous system nerve terminal.

שיטות הצמד תיקון הקלטות קיבול מן Calyx

We demonstrate the basic techniques for presynaptic patch clamp recording at the calyx of Held, a mammalian central nervous system nerve terminal. ...

Patch Clamp Recording of Ion Channels Expressed in  Xenopus Oocytes

Since its development by Sakmann and Neher 1, 2, the patch clamp has become established as an extremely useful technique for electrophysiological measurement of single or multiple ion channels in cells. This technique can be applied to ion channels in both their native environment and expressed in heterologous cells, such as oocytes harvested from the African clawed frog, Xenopus laevis. Here, we describe the well-established technique of patch clamp recording from Xenopus oocytes. This technique is used to measure the properties of expressed ion channels either in populations (macropatch) or individually (single-channel recording). We focus on techniques to maximize the quality of oocyte preparation and seal generation. With all factors optimized, this technique gives a probability of successful seal generation over 90 percent. The process may be optimized differently by every researcher based on the factors he or she finds most important, and we present the approach that have lead to the greatest success in our hands.

This is intended as an introduction to patch clamp recording from Xenopus laevis oocytes. It covers vitelline membrane removal, formation of a gigaohm seal (gigaseal), and the optional conversion of the patch to the outside-out topology.

הצמד תיקון הקלטה של ​​תעלות יונים מתבטא ביציות Xenopus

Since its development by Sakmann and Neher 1, 2, the patch clamp has become established as an extremely useful technique for electrophysiological ...

Pressure-polishing Pipettes for Improved Patch-clamp Recording

Pressure-polishing is a method for shaping glass pipettes for patch-clamp recording. We first developed this method for fabricating pipettes suitable for recording from small (&lt;3 m) neuronal cell bodies. The basic principal is similar to glass-blowing and combines air pressure and heat to modify the shape of patch pipettes prepared by a conventional micropipette puller. It can be applied to so-called soft (soda lime) and hard (borosilicate) glasses. Generally speaking, pressure polishing can reduce pipette resistance by 25% without decreasing the diameter of the tip opening (Goodman and Lockery, 2000). It can be applied to virtually any type of glass and requires only the addition of a high-pressure valve and fitting to a microforge. This technique is essential for recording from ultrasmall cells (&lt;5 m) and can also improve single-channel recording by minimizing pipette resistance. The blunt shape is also useful for perforated-patch clamp recording since this tip shape results in a larger membrane bleb available for perforation.

This is a guide to modifying the shape of glass micropipettes. Specifically, by using heat and air pressure the taper is widened without increasing the tip opening, leading to lower pipette resistance. This is critical to obtain low noise recordings of small cells but is useful in many applications.

לחץ לליטוש pipettes עבור Patch-clamp הקלטה משופרים

Pressure-polishing is a method for shaping glass pipettes for patch-clamp recording.  We first developed this method for fabricating pipettes suitable for ...

Dissecting and Recording from The C. Elegans Neuromuscular Junction

Neurotransmission is the process by which neurons transfer information via chemical signals to their post-synaptic targets, on a rapid time scale. This complex process requires the coordinated activity of many pre- and post-synaptic proteins to ensure appropriate synaptic connectivity, conduction of electrical signals, targeting and priming of secretory vesicles, calcium sensing, vesicle fusion, localization and function of postsynaptic receptors and finally, recycling mechanisms. As neuroscientists it is our goal to elucidate which proteins function in each of these steps and understand their mechanisms of action. Electrophysiological recordings from synapses provide a quantifiable read out of the underlying electrical events that occur during synaptic transmission. By combining this technique with the powerful array of molecular and genetic tools available to manipulate synaptic proteins in C. elegans, we can analyze the resulting functional changes in synaptic transmission. 
The C. elegans NMJs formed between motor neurons and body wall muscles control locomotion, therefore, mutants with uncoordinated locomotory phenotypes (known as unc s) often perturb synaptic transmission at these synapses 1. Since unc mutants are maintained on a rich supply of a bacterial food source, they remain viable as long as they retain some pharyngeal pumping ability to ingest food. This, together with the fact that C. elegans exist as hermaphrodites, allows them to pass on mutant progeny without the need for elaborate mating behaviors. These attributes, coupled with our recent ability to record from the worms NMJs 2,3,7 make this an excellent model organism in which to address precisely how unc mutants impact neurotransmission. 
The dissection method involves immobilizing adult worms using a cyanoacrylic glue in order to make an incision in the worm cuticle exposing the NMJs. Since C. elegans adults are only 1 mm in length the dissection is performed with the use of a dissecting microscope and requires excellent hand-eye coordination. NMJ recordings are made by whole-cell voltage clamping individual body wall muscle cells and neurotransmitter release can be evoked using a variety of stimulation protocols including electrical stimulation, light-activated channel-rhodopsin-mediated depolarization 4 and hyperosmotic saline, all of which will be briefly described.

Application of electrophysiology to accessible synapses provides a quantifiable measure of synaptic activity, useful in analyzing synaptic mutants. This article describes a dissection method used to expose the neuromuscular junctions (NMJ) of Caenorhabditis elegans (C. elegans) and briefly discusses some of the uses to which this preparation can be applied.

הביתור, הקלטה מ צומת C. elegans Neuromuscular

Neurotransmission is the process by which neurons transfer information via chemical signals to their post-synaptic targets, on a rapid time scale.   This ...

Electrophysiological Recording in the Drosophila Embryo

Drosophila is a premier genetic model for the study of both embryonic development and functional neuroscience. Traditionally, these fields are quite isolated from each other, with largely independent histories and scientific communities. However, the interface between these usually disparate fields is the developmental programs underlying acquisition of functional electrical signaling properties and differentiation of functional chemical synapses during the final phases of neural circuit formation. This interface is a critically important area for investigation. In Drosophila, these phases of functional development occur during a period of &lt;8 hours (at 25&deg;C) during the last third of embryogenesis. This late developmental period was long considered intractable to investigation owing to the deposition of a tough, impermeable epidermal cuticle. A breakthrough advance was the application of water-polymerizing surgical glue that can be locally applied to the cuticle to enable controlled dissection of late-stage embryos. With a dorsal longitudinal incision, the embryo can be laid flat, exposing the ventral nerve cord and body wall musculature to experimental investigation. Whole-cell patch-clamp techniques can then be employed to record from individually-identifiable neurons and somatic muscles. These recording configurations have been used to track the appearance and maturation of ionic currents and action potential propagation in both neurons and muscles. Genetic mutants affecting these electrical properties have been characterized to reveal the molecular composition of ion channels and associated signaling complexes, and to begin exploration of the molecular mechanisms of functional differentiation. A particular focus has been the assembly of synaptic connections, both in the central nervous system and periphery. The glutamatergic neuromuscular junction (NMJ) is most accessible to a combination of optical imaging and electrophysiological recording. A glass suction electrode is used to stimulate the peripheral nerve, with excitatory junction current (EJC) recordings made in the voltage-clamped muscle. This recording configuration has been used to chart the functional differentiation of the synapse, and track the appearance and maturation of presynaptic glutamate release properties. In addition, postsynaptic properties can be assayed independently via iontophoretic or pressure application of glutamate directly to the muscle surface, to measure the appearance and maturation of the glutamate receptor fields. Thus, both pre- and postsynaptic elements can be monitored separately or in combination during embryonic synaptogenesis. This system has been heavily used to isolate and characterize genetic mutants that impair embryonic synapse formation, and thus reveal the molecular mechanisms governing the specification and differentiation of synapse connections and functional synaptic signaling properties.

Electrophysiological Recording in the Drosophila Embryo

Electrophysiological recordings from Drosophila embryos allow analyses of developing muscle and neuron electrical properties, as well as characterization of functional synaptogenesis at the glutamatergic neuromuscular junction and central cholinergic and GABAergic synapses.

הקלטה של ​​אלקטרו תסיסנית עובריים

Drosophila is a premier genetic model for the study of both embryonic development and functional neuroscience. Traditionally, these fields are quite ...

Ambulatory ECG Recording in Mice

Telemetric ECG recording in mice is essential to understanding the mechanisms behind arrhythmias, conduction disorders, and sudden cardiac death. Although the surface ECG is utilized for short-term measurements of waveform intervals, it is not practical for long-term studies of heart rate variability or the capture of rare episodes of arrhythmias. Implantable ECG telemeters offer the advantages of simple surgical implantation, long-term recording of electrograms in ambulatory mice, and scalability with simultaneous recordings of multiple animals. Here, we present a step-by-step guide to the implantation of telemeters for ambulatory ECG recording in mice. Careful adherence to aseptic technique is required for favorable survival results with the possibility of implantation and recording from weeks to months. Thus, implantable ECG telemetry is a valuable tool for detection of critical information on cardiac electrophysiology in ambulatory animal models such as the mouse. 

Telemetric ECG has emerged as an essential tool in evaluating animal models for cardiac arrhythmias and sudden cardiac death. Here, we present a stepwise guide to telemetric ECG recordings for application in long-term ambulatory ECG monitoring in mice.

רישום א.ק.ג. אמבולטורי ב עכברים

Telemetric ECG recording in mice is essential to understanding the mechanisms behind arrhythmias, conduction disorders, and sudden cardiac death. Although ...

Patch Clamp and Perfusion Techniques for Studying Ion Channels Expressed in Xenopus oocytes

The protocol presented here is designed to study the activation of the large conductance, voltage- and Ca2+-activated K+ (BK) channels. The protocol may also be used to study the structure-function relationship for other ion channels and neurotransmitter receptors1. BK channels are widely expressed in different tissues and have been implicated in many physiological functions, including regulation of smooth muscle contraction, frequency tuning of inner hair cells and regulation of neurotransmitter release2-6. BK channels are activated by membrane depolarization and by intracellular Ca2+ and Mg2+ 6-9. Therefore, the protocol is designed to control both the membrane voltage and the intracellular solution. In this protocol, messenger RNA of BK channels is injected into Xenopus laevis oocytes (stage V-VI) followed by 2-5 days of incubation at 18&deg;C10-13. Membrane patches that contain single or multiple BK channels are excised with the inside-out configuration using patch clamp techniques10-13. The intracellular side of the patch is perfused with desired solutions during recording so that the channel activation under different conditions can be examined. To summarize, the mRNA of BK channels is injected into Xenopus laevis oocytes to express channel proteins on the oocyte membrane; patch clamp techniques are used to record currents flowing through the channels under controlled voltage and intracellular solutions.

Patch Clamp and Perfusion Techniques for Studying Ion Channels Expressed in Xenopus oocytes

Ionic current of BK channels is recorded using patch clamp techniques. BK channels are expressed in Xenopus oocytes by injecting messenger RNA. The intracellular solution during patch clamp recordings is controlled by a perfusion system.

הצמד תיקון וטכניקות זלוף עבור לימוד תעלות יונים מתבטא Xenopus ביציות

The protocol presented here is designed to study the activation of the large conductance, voltage- and Ca2+-activated K+ (BK) channels. The protocol may ...

Exploring Arterial Smooth Muscle Kv7 Potassium Channel Function using Patch Clamp Electrophysiology and Pressure Myography

Contraction or relaxation of smooth muscle cells within the walls of resistance arteries determines the artery diameter and thereby controls flow of blood through the vessel and contributes to systemic blood pressure. The contraction process is regulated primarily by cytosolic calcium concentration ([Ca2+]cyt), which is in turn controlled by a variety of ion transporters and channels. Ion channels are common intermediates in signal transduction pathways activated by vasoactive hormones to effect vasoconstriction or vasodilation. And ion channels are often targeted by therapeutic agents either intentionally (e.g. calcium channel blockers used to induce vasodilation and lower blood pressure) or unintentionally (e.g. to induce unwanted cardiovascular side effects).
Kv7 (KCNQ) voltage-activated potassium channels have recently been implicated as important physiological and therapeutic targets for regulation of smooth muscle contraction. To elucidate the specific roles of Kv7 channels in both physiological signal transduction and in the actions of therapeutic agents, we need to study how their activity is modulated at the cellular level as well as evaluate their contribution in the context of the intact artery.
The rat mesenteric arteries provide a useful model system. The arteries can be easily dissected, cleaned of connective tissue, and used to prepare isolated arterial myocytes for patch clamp electrophysiology, or cannulated and pressurized for measurements of vasoconstrictor/vasodilator responses under relatively physiological conditions. Here we describe the methods used for both types of measurements and provide some examples of how the experimental design can be integrated to provide a clearer understanding of the roles of these ion channels in the regulation of vascular tone.

Measurements of Kv7 (KCNQ) potassium channel activity in isolated arterial myocytes (using patch clamp electrophysiological techniques) in parallel with measurements of constrictor/dilator responses (using pressure myography) can reveal important information about the roles of Kv7 channels in vascular smooth muscle physiology and pharmacology.

היכרות עם פונקצית עורקי שריר חלק Kv7 אשלגן ערוץ באמצעות אלקטרופיזיולוגיה קלאמפ תיקון וMyography לחץ

Contraction  or relaxation of smooth muscle cells within the walls of resistance arteries  determines the artery diameter and thereby controls flow of ...

Giant Liposome Preparation for Imaging and Patch-Clamp Electrophysiology

The reconstitution of ion channels into chemically defined lipid membranes for electrophysiological recording has been a powerful technique to identify and explore the function of these important proteins. However, classical preparations, such as planar bilayers, limit the manipulations and experiments that can be performed on the reconstituted channel and its membrane environment. The more cell-like structure of giant liposomes permits traditional patch-clamp experiments without sacrificing control of the lipid environment.
Electroformation is an efficient mean to produce giant liposomes &gt;10 &mu;m in diameter which relies on the application of alternating voltage to a thin, ordered lipid film deposited on an electrode surface. However, since the classical protocol calls for the lipids to be deposited from organic solvents, it is not compatible with less robust membrane proteins like ion channels and must be modified. Recently, protocols have been developed to electroform giant liposomes from partially dehydrated small liposomes, which we have adapted to protein-containing liposomes in our laboratory.
We present here the background, equipment, techniques, and pitfalls of electroformation of giant liposomes from small liposome dispersions. We begin with the classic protocol, which should be mastered first before attempting the more challenging protocols that follow. We demonstrate the process of controlled partial dehydration of small liposomes using vapor equilibrium with saturated salt solutions. Finally, we demonstrate the process of electroformation itself. We will describe simple, inexpensive equipment that can be made in-house to produce high-quality liposomes, and describe visual inspection of the preparation at each stage to ensure the best results.

Reconstituting functional membrane proteins into giant liposomes of defined composition is a powerful approach when combined with patch-clamp electrophysiology. However, conventional giant liposome production may be incompatible with protein stability. We describe protocols for producing giant liposomes from pure lipids or small liposomes containing ion channels.

הכנת Liposome ענקית הדמיה ותיקון מהדק Electrophysiology

The reconstitution of ion channels into chemically defined lipid membranes for electrophysiological recording has been a powerful technique to identify ...

Reconstitution of a Transmembrane Protein, the Voltage-gated Ion Channel, KvAP, into Giant Unilamellar Vesicles for Microscopy and Patch Clamp Studies

Giant Unilamellar Vesicles (GUVs) are a popular biomimetic system for studying membrane associated phenomena. However, commonly used protocols to grow GUVs must be modified in order to form GUVs containing functional transmembrane proteins. This article describes two dehydration-rehydration methods &#8212; electroformation and gel-assisted swelling &#8212; to form GUVs containing the voltage-gated potassium channel, KvAP. In both methods, a solution of protein-containing small unilamellar vesicles is partially dehydrated to form a stack of membranes, which is then allowed to swell in a rehydration buffer. For the electroformation method, the film is deposited on platinum electrodes so that an AC field can be applied during film rehydration. In contrast, the gel-assisted swelling method uses an agarose gel substrate to enhance film rehydration. Both methods can produce GUVs in low (e.g., 5 mM) and physiological (e.g., 100 mM) salt concentrations. The resulting GUVs are characterized via fluorescence microscopy, and the function of reconstituted channels measured using the inside-out patch-clamp configuration. While swelling in the presence of an alternating electric field (electroformation) gives a high yield of defect-free GUVs, the gel-assisted swelling method produces a more homogeneous protein distribution and requires no special equipment.

The reconstitution of the transmembrane protein, KvAP, into giant unilamellar vesicles (GUVs) is demonstrated for two dehydration-rehydration methods &#8212; electroformation, and gel-assisted swelling. In both methods, small unilamellar vesicles containing the protein are fused together to form GUVs that can then be studied by fluorescence microscopy and patch-clamp electrophysiology.

כינונה מחדש של חלבון טראנסממברנלי, יון ערוץ מתח מגודרת, KvAP, לענק Unilamellar שלפוחית ​​למיקרוסקופי וצמד תיקון ללימודים

Giant Unilamellar Vesicles (GUVs) are a popular biomimetic system for studying membrane associated phenomena. However, commonly used protocols to grow ...

הקלטת תיקון מהדק מצורף תא אחד ערוצים

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

שיטות הצמד תיקון הקלטות קיבול מן Calyx

הצמד תיקון הקלטה של תעלות יונים מתבטא ביציות Xenopus

לחץ לליטוש pipettes עבור Patch-clamp הקלטה משופרים

הביתור, הקלטה מ צומת C. elegans Neuromuscular

הקלטה של אלקטרו תסיסנית עובריים

רישום א.ק.ג. אמבולטורי ב עכברים

הצמד תיקון וטכניקות זלוף עבור לימוד תעלות יונים מתבטא Xenopus ביציות

היכרות עם פונקצית עורקי שריר חלק Kv7 אשלגן ערוץ באמצעות אלקטרופיזיולוגיה קלאמפ תיקון וMyography לחץ

הכנת Liposome ענקית הדמיה ותיקון מהדק Electrophysiology

כינונה מחדש של חלבון טראנסממברנלי, יון ערוץ מתח מגודרת, KvAP, לענק Unilamellar שלפוחית למיקרוסקופי וצמד תיקון ללימודים

הקלטת תיקון מהדק מצורף תא אחד ערוצים

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

שיטות הצמד תיקון הקלטות קיבול מן Calyx

הצמד תיקון הקלטה של ​​תעלות יונים מתבטא ביציות Xenopus

לחץ לליטוש pipettes עבור Patch-clamp הקלטה משופרים

הביתור, הקלטה מ צומת C. elegans Neuromuscular

הקלטה של ​​אלקטרו תסיסנית עובריים

רישום א.ק.ג. אמבולטורי ב עכברים

הצמד תיקון וטכניקות זלוף עבור לימוד תעלות יונים מתבטא Xenopus ביציות

היכרות עם פונקצית עורקי שריר חלק Kv7 אשלגן ערוץ באמצעות אלקטרופיזיולוגיה קלאמפ תיקון וMyography לחץ

הכנת Liposome ענקית הדמיה ותיקון מהדק Electrophysiology

כינונה מחדש של חלבון טראנסממברנלי, יון ערוץ מתח מגודרת, KvAP, לענק Unilamellar שלפוחית ​​למיקרוסקופי וצמד תיקון ללימודים

הצמד תיקון הקלטה של תעלות יונים מתבטא ביציות Xenopus

הקלטה של אלקטרו תסיסנית עובריים

כינונה מחדש של חלבון טראנסממברנלי, יון ערוץ מתח מגודרת, KvAP, לענק Unilamellar שלפוחית למיקרוסקופי וצמד תיקון ללימודים