Name: subcellular fractionation for erk activation upon mitochondrial-derived peptide treatment
Uploaded: 2017-09-25T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 55 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Subcellular Fractionation for ERK Activation Upon Mitochondrial-derived Peptide Treatment at JoVE.com

עבודה זו נתמכה על ידי הבתר אליסון/עפר בתוכנית לחקר הזדקנות כדי SJK, פרס גלן וחדר NIH מעניקה למחשב (1P01AG034906, 1R01GM 090311, 1R01ES 020812). כל המחברים מופיע בסרט.

1. טיפול פפטיד לתאים <ol><li>צלחת שני מיליון SH-SY5Y או HEK293 תאים (2 x 10 6) לתוך 10 ס מ לחלק ואגדל אותם במשך יומיים</li> <li>(אופציונלי) למחרת היום, לשטוף את התאים עם סרום ללא Dulbecco &#39; s השתנה . נשר מדיה בינוני (DMEM) פעם אחת, דגירה עם סרום DMEM חינם למשך הלילה, אם הטיפול צריך להיעשות בתקשורת חינם סרום.</li>
	<li>ביום 3, להמיס פפטידים S14G-humanin 0.2 µm מסונן, מים מזוקקים, להשרות אותן כפתרון מניות 1 מ מ. 
	הערה: פפטידים צריך להיות מומס הממיס המתאים, אשר יכול להיקבע על ידי מאפייני רצף פפטיד (למשל, תשלום הכולל), ייתכן יינתן על ידי היצרן אם פפטידים זמינים מסחרית. לדוגמה, S14G-humanin, SHLP2, SHLP6, ו MOTS-c מתמוססים במים. Aliquot פפטידים אמצעי אחסון המתאים (למשל, 50 μL) כדי למנוע להקפיא הפשרת מחזורים. ברגע הקרת, אל תשתמש בהם שוב.</li>
	<li>Aliquot הנסיוב-המכיל ומחוממת מראש או ללא סרום המדיה 50-mL חרוט צינור ולהוסיף פתרון מניות של 1 מ"מ בטמפרטורת החדר להגיע אל ריכוז העבודה (למשל, 1 מיקרומטר, 10 מיקרומטר).</li>
	<li>להחליף את התקשורת עם פתרון פפטיד 6 מ ל מ שלב 1.4. דגירה התאים עבור משך הזמן המתאים. 
	הערה: בחר את זמן הדגירה בהתאם למצבך המפעילה טיפשה.</li>
</ol> 2. Fractionation subcellular ציטוזול, גרעין <ol><li>לרחוץ את התאים פעמיים עם 10 מ"ל של PBS קר כקרח, לגרד את התאים מהצלחת ב 5 מ של PBS קר כקרח, ולהעביר את המתלים תא לתוך צינור חרוטי 15 מ"ל.</li>
	<li>Centrifuge התאים ב 500 g x עבור 5 דקות ב-4 מעלות צלזיוס</li>
	<li>וארוקן את PBS ו מחדש להשעות בגדר ב 200 µL קר כקרח, מאגר fractionation (10 מ מ HEPES pH = 7.6, 3 מ"מ MgCl 2, 10 מ מ אשלגן כלורי, 5% (v/v) גליצרול, 1% ללא יונית חומרים פעילי שטח (C 13 H 22 O (C 2 H 4 O) n), מעכבי פרוטאז/פוספטאז). 
	הערה: כדי לשמור את החלבונים את מעמדם זרחון, החומר המדכא פוספטאז כמו גם פרוטאז מעכב טרי להוסיף דוגמאות יש לשמור על הקרח בכלל פעמים. חוזרים פריזר ואת הפשרה מחזורים של דגימות להימנע. דוגמאות aliquot לתוך כמות קטנה (למשל 50 μg) לפני הקפאת אותם ב-80 מעלות צלזיוס</li>
	<li>דגירה בגדר תנאי מחדש על קרח למשך 15 דקות, ואז צנטריפוגה ב 250 g x עבור 5 דקות ב-4 מעלות צלזיוס</li>
	<li>לאסוף את תגובת שיקוע כמו השבר cytoplasmic ולשמור את גלולה עבור השבר הגרעין.</li>
	<li>Centrifuge את תגובת שיקוע כדי להסיר את הלכלוך הסלולר מזהמים אחרים ב 18,000 g x 10 דקות ב 4 ° C ולאחר מכן להעביר את תגובת שיקוע לתוך צינור microcentrifuge. זהו השבר ציטוזול-</li>
	<li>Resuspend בגדר במאגר שטיפת קר כקרח 200 μL (10 מ מ HEPES pH = 7.6, 1.5 מ"מ MgCl 2, 420 מ"מ NaCl, 25% (v/v) גליצרול, EDTA 0.2 מ מ, מעכבי פרוטאז/פוספטאז), צנטריפוגה ב 250 x g עבור 5 דקות ב 4 ° C</li>
	<li>להסיר את תגובת שיקוע, resuspend בגדר במאגר החילוץ קר כקרח, גרעיני μL 100 (20 מ מ HEPES pH = 7.6, 1.5 מ"מ MgCl 2, 420 מ"מ NaCl, 25% (v/v) גליצרול, EDTA 0.2 מ מ, מעכבי פרוטאז/פוספטאז) ו sonicate פי 10 (5 s ב, 10 s 30% כח.). על קרח</li>
	<li>צנטריפוגה ב 18,000 g x 10 דקות ב 4 º C.</li>
	<li>להעביר את תגובת שיקוע צינור microcentrifuge. זהו השבר הגרעין.</li>
	<li>Quantify כמות החלבון שימוש assay BCA</li></ol>
 3. שבר מיטוכונדריאלי גולמי <ol><li>לרחוץ את התאים בכל צלחת 10 ס מ עם 10 מ"ל של PBS קר כקרח, הוסף 5 מ ל PBS קר כקרח, לנתק את התאים באמצעות המגרד של תא. 
	הערה: השתמש שלוש מנות 10 ס מ של תאים כדי להשיג תשואה טובה של המיטוכונדריה המערבי סופג.</li>
	<li>להעביר התליה תא צינור חרוטי 15 מ"ל, ולשלב מתוך שלוש מנות 10 ס מ לתוך שפופרת אחת של חרוט 15 מ"ל.</li>
	<li>Centrifuge התאים ב 600 g x 10 דקות ב-4 מעלות צלזיוס</li>
	<li>מחוק לגמרי מגניב והשהה מחדש בגדר ב 1 מ"ל של המיטוכונדריה כקרח בידוד מאגר (10 מ מ טריס-סחבות, 1 מ"מ EGTA/טריס, 200 מ"מ סוכרוז, להתאים את ה-pH = 7.4).</li>
	<li>Homogenize התאים במשיחות 25 של מהמגן 2 מ עם שהעקב מצופה טפלון על קרח 
	הערה: שלב זה הוא קריטי כדי לשמור על שלמות מיטוכונדריאלי ולמקסם את התשואה של השבר מיטוכונדריאלי. צריך להיות מוטבת מספר קווים עבור כל סוג התא. Precool את מהמגן לפני תחילת ההליך.</li>
	<li>להעביר את homogenate צינור microcentrifuge ו- centrifuge זה ב 600 x g 10 דקות ב 4 ° C כדי להסיר גרעינים ותאים רצופה.</li>
	<li>לאסוף את תגובת שיקוע, להעביר אותו צינור microcentrifuge ו centrifuge זה ב g 7,000 x 10 דקות ב-4 מעלות צלזיוס 
	הערה: בגדר משוחרר, לאסוף את תגובת שיקוע בזהירות ולנסות שלא להפריע בגדר.</li>
	<li>להסיר את תגובת שיקוע מחדש להשעות את גלולה עם 200 μL מאגר בידוד המיטוכונדריה קר כקרח, להעביר את הפתרון צינור microcentrifuge. Centrifuge את הצינור ב 7,000 g x 10 דקות ב-4 מעלות צלזיוס</li>
	חזור על שלב 3.8 לשטוף בגדר <li>. אין צורך להעביר את תגובת שיקוע צינור microcentrifuge בשלב זה.</li>
	<li>להסיר את תגובת שיקוע בגדר שטף והשהה מחדש את גלולה המכילה המיטוכונדריה עם 50 μL מאגר ריפה.</li>
	<li>Incubate התליה על קרח במשך 10 דקות</li>
	<li>Centrifuge התליה על 16,000 x g למשך 15 דקות ב-4 מעלות צלזיוס</li>
	<li>להעביר את תגובת שיקוע צינור microcentrifuge. זהו השבר מיטוכונדריאלי.</li>
	<li>לכמת את כמות חלבון באמצעות וזמינותו של BCA-</li>
</ol> 4. המערבי סופג חלבונים ספציפיים פוספו <ol><li>לבצע על אלקטרופורזה בג'ל מרחביות-לזיהוי (8-16% premade ג'ל) ולהעביר את החלבון ממברנה PVDF 4.</li>
	<li>דגירה הקרום עם 5% BSA ב- TBST (0.1% Polysorbate 20) במשך 30 דקות בטמפרטורת החדר, כדי לחסום אתרי קישור שאינם ספציפיים רקע. 
	הערה: לצורך זיהוי החלבון phosphorylated, לחסום את הקרום עם BSA. חלב. החלב מכיל קזאין, phosphoprotein שופע, כשהתוצאה היא אות לא ספציפית גבוה.</li>
	<li>דגירה הקרום עם נוגדן ראשוני (anti-פוספו-ERK1/2) ב 4 מעלות צלזיוס למשך הלילה.</li>
	<li>למחרת, לשטוף את הקרום עם TBST (0.1% polysorbate 20) שלוש פעמים במשך 5 דקות בטמפרטורת החדר.</li>
	<li>דגירה הקרום עם נוגדנים משניים (אנטי-ארנב HRP) לשעה בטמפרטורת החדר.</li>
	<li>לרחוץ את הקרום עם TBST (0.1% polysorbate 20) שלוש פעמים במשך 5 דקות בטמפרטורת החדר.</li>
	<li>דגירה הקרום עם פתרון ECL ואת התמונה הקרום במנתח התמונה.</li>
	<li>רצועת הקרום עם בנוכחות אחר מאגר למשך 15 דקות בטמפרטורת החדר, לשטוף הקרום עם TBST שלוש פעמים במשך 5 דק.</li>
	<li>חזור על השלבים 4.2 ל 4.7 באמצעות הנוגדן ERK1/2 סה כ אנטי-</li>
	<li>לבדיקת הטוהר של כל שבר, לפעול למען חברה דמוקרטית-דף ולבצע immunoblots באמצעות נוגדנים זיהוי סמנים עבור כל תא (למשל, מיטל B1 עבור גרעין, GAPDH עבור ציטוזול ולאחר TOM20 עבור המיטוכונדריה).</li>
</ol>

<ol>
	<li>Yen, K., Lee, C., Mehta, H., Cohen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+emerging+role+of+the+mitochondrial-derived+peptide+humanin+in+stress+resistance.">The emerging role of the mitochondrial-derived peptide humanin in stress resistance.</a> J. Mol. Endocrinol. 50 (1), 11-19 (2013).</li><li>Muzumdar, R. H., Huffman, D. 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=Humanin:+a+novel+central+regulator+of+peripheral+insulin+action.">Humanin: a novel central regulator of peripheral insulin action.</a> PloS one. 4 (7), 6334 (2009).</li><li>Lee, C., Yen, K., Cohen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Humanin:+a+harbinger+of+mitochondrial-derived+peptides.">Humanin: a harbinger of mitochondrial-derived peptides.</a> Trends Endocrinol. Metab. 24 (5), 222-228 (2013).</li><li>Kim, S. J., Guerrero, N., 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=The+mitochondrial-derived+peptide+humanin+activates+the+ERK1/2,+AKT,+and+STAT3+signaling+pathways+and+has+age-dependent+signaling+differences+in+the+hippocampus.">The mitochondrial-derived peptide humanin activates the ERK1/2, AKT, and STAT3 signaling pathways and has age-dependent signaling differences in the hippocampus.</a> Oncotarget. 7 (30), 46899-46912 (2016).</li><li>Ying, G., Iribarren, P., 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=Humanin,+a+newly+identified+neuroprotective+factor,+uses+the+G+protein-coupled+formylpeptide+receptor-like-1+as+a+functional+receptor.">Humanin, a newly identified neuroprotective factor, uses the G protein-coupled formylpeptide receptor-like-1 as a functional receptor.</a> J. Immunol. 172 (11), 7078-7085 (2004).</li><li>Zhang, W., Liu, H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MAPK+signal+pathways+in+the+regulation+of+cell+proliferation+in+mammalian+cells.">MAPK signal pathways in the regulation of cell proliferation in mammalian cells.</a> Cell Res. 12 (1), 9-18 (2002).</li><li>Huang, C., Jacobson, K., Schaller, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MAP+kinases+and+cell+migration.">MAP kinases and cell migration.</a> J. Cell Sci. 117, 4619-4628 (2004).</li><li>Cagnol, S., Chambard, J. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ERK+and+cell+death:+mechanisms+of+ERK-induced+cell+death--apoptosis,+autophagy+and+senescence.">ERK and cell death: mechanisms of ERK-induced cell death--apoptosis, autophagy and senescence.</a> FEBS J. 277 (1), 2-21 (2010).</li><li>Raman, M., Chen, W., Cobb, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+regulation+and+properties+of+MAPKs.">Differential regulation and properties of MAPKs.</a> Oncogene. 26 (22), 3100-3112 (2007).</li><li>Morrison, D. K., Davis, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+MAP+kinase+signaling+modules+by+scaffold+proteins+in+mammals.">Regulation of MAP kinase signaling modules by scaffold proteins in mammals.</a> Annu. Rev. Cell Dev. 19 (1), 91-118 (2003).</li><li>Wainstein, E., Seger, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+dynamic+subcellular+localization+of+ERK:+mechanisms+of+translocation+and+role+in+various+organelles.">The dynamic subcellular localization of ERK: mechanisms of translocation and role in various organelles.</a> Curr. Opin. Cell Biol. 39, 15-20 (2016).</li><li>Zehorai, E., Yao, Z., Plotnikov, A., Seger, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+subcellular+localization+of+MEK+and+ERK--a+novel+nuclear+translocation+signal+(NTS)+paves+a+way+to+the+nucleus.">The subcellular localization of MEK and ERK--a novel nuclear translocation signal (NTS) paves a way to the nucleus.</a> Mol. Cell. Endocrinol. 314 (2), 213-220 (2010).</li><li>Kolch, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coordinating+ERK/MAPK+signalling+through+scaffolds+and+inhibitors.">Coordinating ERK/MAPK signalling through scaffolds and inhibitors.</a> Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 6 (11), 827-837 (2005).</li><li>Horbinski, C., Chu, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinase+signaling+cascades+in+the+mitochondrion:+a+matter+of+life+or+death.">Kinase signaling cascades in the mitochondrion: a matter of life or death.</a> Free Radic. Biol. Med. 38 (1), 2-11 (2005).</li><li>Aebersold, D. M., Shaul, Y. D., 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=Extracellular+signal-regulated+kinase+1c+(ERK1c),+a+novel+42-kilodalton+ERK,+demonstrates+unique+modes+of+regulation,+localization.">Extracellular signal-regulated kinase 1c (ERK1c), a novel 42-kilodalton ERK, demonstrates unique modes of regulation, localization.</a> Mol Cell Biol. 24 (22), 10000-10015 (2004).</li><li>Zhu, J. -. H., Guo, F., Shelburne, J., Watkins, S., Chu, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localization+of+phosphorylated+ERK/MAP+kinases+to+mitochondria+and+autophagosomes+in+Lewy+body+diseases.">Localization of phosphorylated ERK/MAP kinases to mitochondria and autophagosomes in Lewy body diseases.</a> Brain Pathol. 13 (4), 473-481 (2003).</li><li>Cobb, L. J., Lee, C., 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=Naturally+occurring+mitochondrial-derived+peptides+are+age-dependent+regulators+of+apoptosis,+insulin+sensitivity,+and+inflammatory+markers.">Naturally occurring mitochondrial-derived peptides are age-dependent regulators of apoptosis, insulin sensitivity, and inflammatory markers.</a> Aging. 8 (4), 796-809 (2016).</li><li>Ihle, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Stat+family+in+cytokine+signaling.">The Stat family in cytokine signaling.</a> Curr. Opin. Cell Biol. 13 (2), 211-217 (2001).</li><li>Xu, Y. S., Liang, J. J., 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=STAT3+Undergoes+Acetylation-dependent+Mitochondrial+Translocation+to+Regulate+Pyruvate+Metabolism.">STAT3 Undergoes Acetylation-dependent Mitochondrial Translocation to Regulate Pyruvate Metabolism.</a> Sci. Rep. 6 (1), 39517 (2016).</li><li>You, L., Wang, Z., 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=The+role+of+STAT3+in+autophagy.">The role of STAT3 in autophagy.</a> Autophagy. 11 (5), 729-739 (2015).</li><li>Hashimoto, Y., Niikura, T., 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=Detailed+characterization+of+neuroprotection+by+a+rescue+factor+humanin+against+various+Alzheimer's+disease-relevant+insults.">Detailed characterization of neuroprotection by a rescue factor humanin against various Alzheimer's disease-relevant insults.</a> The J Neurosci. 21 (23), 9235-9245 (2001).</li><li>Ying, G., Iribarren, P., 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=Humanin,+a+newly+identified+neuroprotective+factor,+uses+the+G+protein-coupled+formylpeptide+receptor-like-1+as+a+functional+receptor.">Humanin, a newly identified neuroprotective factor, uses the G protein-coupled formylpeptide receptor-like-1 as a functional receptor.</a> J. Immunol. 172 (11), 7078-7085 (2004).</li><li>Hashimoto, Y., Kurita, 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=Humanin+inhibits+apoptosis+in+pituitary+tumor+cells+through+several+signaling+pathways+including+NF-&#954;B+activation.">Humanin inhibits apoptosis in pituitary tumor cells through several signaling pathways including NF-&#954;B activation.</a> Mol. Biol. Cell. 20 (12), 2864-2873 (2009).</li></ol>

פנחס כהן הוא בעל מניות, יועץ CohBar, inc. קלווין ין שימש כיועץ של CohBar, inc.

. הנה, הפגנו כי humanin בתיווך פפטיד ERK1/2 הפעלת מתרחשת בשני סוגי תאים שונים, לוקליזציה subcellular של מופעל ERK1/2 יכולה להיות שונה בהתאם לתנאים (למשל, מנה של פפטיד, נקודת זמן תא סוג). הוכח כי humanin אותות דרך שני קולטנים שונים22,23, אשר עשוי להסביר את ההבדלים איתות בין הקוו...

המתעוררים מחקרים מראים כי מיטוכונדריאלי נגזר פפטידים (MDPs) תפקיד חשוב cytoprotection ואת חילוף החומרים1,2,3. הבנת מסלול התמרה חושית אות בנוכחות MDPs נותן לנו תובנה המנגנון שבאמצעותו MDPs לווסת פונקציות שונות. MDP מזוהה הראשון, humanin, הוכח להגדיל חוץ-תאית מוסדר אות קינאז 1/2 (ERK1/2) זרחון באמצעות הקולטן שלו מחייב4,5. עם זאת, השפעת הזרם הפעלה ERK1/2 הוא עדיין כשתפסעו.
המפל ERK1/2 משמש מתווך חיוני במגוון תהליכים תאיים כולל התפשטות, נדידת תאים, חילוף החומרים הסלולר, הישרדות של אפופטוזיס-6,-7,-8. שננהל את כל אלה תהליכים תאיים שונים, פעילות subcellular לוקליזציה של ERK1/2 מוסדרים בחוזקה על ידי phosphatases ולגרדום חלבונים9,10. בנוסף השינוי post-translational, ונעים דינמי של ERK1/2 גם מסדיר את איתות פונקציה, פעילות וספציפיות11,12. ERK1/2 הוא בעיקר מקומי ציטוזול13. קבוצה של חלבונים עיגון, לגרדום לסייע לשמור על ERK1/2 אלמנטים cytoskeletal, על פני שטח של organelles, או כשמאירים הציטופלסמה13. על גירוי, ERK1/2 הוא phosphorylated, הופך בלתי משויך לזהויות חלבונים עגינת שלה, המאפשר רוברטסונית של ERK1/2 כדי מדורים subcellular אחרים, לרבות גרעין, מיטוכונדריה, גולג'י, lysosomes14, 15 , 16.
למרות humanin ידוע כדי להפעיל את איתות ERK1/2, הפעלת ERK1/2 נצפית רק ב lysates התא סך הכל. כפי שתואר לעיל, מאז לוקליזציה subcellular ERK1/2 ממלא תפקיד מכריע השפעתו במורד הזרם, הניתוח של הן ההתאמה subcellular ואת רמות סך של phosphorylated ERK1/2 יש צורך לספק הבנה מקיפה של הפעלת ERK1/2 humanin-induced והפעלה של מטרות במורד הזרם.
כדי להבין את organelles המטרה של הפעלת ERK1/2, בוצעה fractionation subcellular ואחריו סופג המערבי ERK1 phosphorylated/2. בשיטה זו ניתן ליישם בקלות כפי הוא מנצל ריאגנטים וציוד מעבדה סטנדרטיים. התאים subcellular מבודדים הן טוהר גבוהה, ומאפשר את התוצאות יפורשו אבר המין הגברי. Immunostaining של ERK1/2 עשויה לייצר תוצאות דומות. עם זאת, תאים subcellular מסוימים קשים יחסית להמחיש ויידרש קיבוע מיוחד ושיטות permeabilization. ERK1/2 רמות משתנות של תאים subcellular, וריאציה זו עלולה לגרום אותות שלילי כוזב חיובי ו- false כאשר מסתכלים על כל התא lysates. לכן, immunoblot באמצעות תאים מבודדים subcellular נותן לנו הבנה טובה יותר של לוקליזציה ERK1/2.
צדדיות של השיטה מאפשרת שינויים בפרוטוקול כדי לחקור את ההשפעות של ממריצים אחרים כולל טרנסלוקציה של מולקולות איתות אחרות כגון STAT3 או MDPs אחרים. לאחרונה התגלה קטן humanin דמויי פפטידים (SHLPs) מקודדים מאזור rRNA 16 שבו humanin מקודד, יש להם מאפיינים דומים אך ברורים בהשוואה ל ח נ17. לדוגמה, SHLP2 ו- SHLP3 להפעיל ERK1/2 לאחר 8 שעות למרות humanin מפעילה ERK1/2 תוך 5 דק Examining subcellular לוקליזציה של ERK1/2 בתגובה פפטידים שונים ייתן לנו הבנה טובה יותר של הביולוגיה של פפטידים אלה. מתעוררים הראיות הראה לוקליזציה subcellular של מולקולות איתות ממלא תפקיד מכריע שלהם אפקטים במורד הזרם. למשל, STAT3 באופן מסורתי ידוע להיות מותאם בעיקר ציטוזול בתאים resting ולאחר מכן זה translocates לתוך הגרעין להפעלת גנים בתגובה ציטוקינים18. STAT3 גם translocates את המיטוכונדריה, מסדיר את המחזור TCA ו- ATP ייצור19. מנשר autophagy, לוקליזציה subcellular שונים של STAT3 ממיקרו autophagy דרכים שונות20. לדוגמה, STAT3 גרעיני transcriptionally מסדיר גנים הקשורים autophagy, משמש אפנן autophagy. Cytoplasmic STAT3 מעכב צורונים autophagy על ידי אינטראקציה עם autophagy מולקולות איתות. STAT3 מיטוכונדריאלי מעכב ומונע mitophagy על-ידי דיכוי autophagy סטרס חמצוני המושרה. לכן, בשיטה זו בידוד תא subcellular חיוני להבנת תפקידם של אחרים איתות מולקולות כמו גם ERK1/2.

<table><tbody><tr><td>p44/42 MAPK (ERK1/2)</td><td>Cell signaling</td><td>9102</td><td>Dilution 1:1,000</td></tr><tr><td>phospho-p44/42 MAPK (ERK1/2)(Thr202/Tyr204)</td><td>Cell signaling</td><td>4370</td><td>Dilution 1:1,000</td></tr><tr><td>Lamin B1</td><td>Cell signaling</td><td>12586</td><td>Nuclear Marker, Dilution 1:1,000</td></tr><tr><td>GAPDH</td><td>Cell signaling</td><td>5174</td><td>Cytoplasmic marker, Dilution 1:2,000</td></tr><tr><td>Tom20</td><td>Santa cruz</td><td>SC-17764</td><td>Mitochondria marker, Dilution 1:2,000</td></tr><tr><td>anti-Rabbit-HRP conjugated</td><td>Cell signaling</td><td>7074</td><td>Dilution 1:30,000</td></tr><tr><td>RIPA Lysis and Extraction Buffer</td><td>ThermoFisher SCIENTIFIC</td><td>89900</td><td></td></tr><tr><td>100 mm Culture Dish</td><td>ThermoFisher SCIENTIFIC</td><td>12556002</td><td></td></tr><tr><td>HNG peptide</td><td>Genescript</td><td></td><td></td></tr><tr><td>25mm sylinge filter</td><td>ThermoFisher SCIENTIFIC</td><td>09-719A</td><td></td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Sigma</td><td>H3375</td><td></td></tr><tr><td>MgCl2</td><td>Sigma</td><td>M8266</td><td></td></tr><tr><td>KCl</td><td>Sigma</td><td>P9333</td><td></td></tr><tr><td>Glycerol</td><td>Sigma</td><td>G9012</td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>ThermoFisher SCIENTIFIC</td><td>BP151-100</td><td></td></tr><tr><td>EDTA</td><td>Sigma</td><td>3609</td><td></td></tr><tr><td>MOPS</td><td>Sigma</td><td>M1254</td><td></td></tr><tr><td>EGTA</td><td>Sigma</td><td>E3889</td><td></td></tr><tr><td>Sucrose</td><td>Sigma</td><td>S7903</td><td></td></tr><tr><td>Tris-base</td><td>ThermoFisher SCIENTIFIC</td><td>BP152-1</td><td></td></tr><tr><td>HCL</td><td>Sigma</td><td>H1758</td><td></td></tr><tr><td>PBS</td><td>Lonza</td><td>17-512F</td><td></td></tr><tr><td>Cell Scraper</td><td>FALCON</td><td>353085</td><td></td></tr><tr><td>Halt&amp;trade; Protease and Phosphatase Inhibitor Cocktail (100X)</td><td>ThermoFisher SCIENTIFIC</td><td>78440</td><td></td></tr><tr><td>Thomas Pestle Tissue Grinder Assemblies with Smooth Pestles</td><td>Thomas Scientific</td><td>3432S90</td><td></td></tr><tr><td>Tween-20</td><td>ThermoFisher SCIENTIFIC</td><td>BP337-500</td><td></td></tr><tr><td>BSA</td><td>ThermoFisher SCIENTIFIC</td><td>BP1600-100</td><td></td></tr><tr><td>8-16% Mini-PROTEAN TGX Precast Protein Gels</td><td>BIO RAD</td><td>4561104</td><td></td></tr><tr><td>Mini Trans-Blot Module</td><td>BIO RAD</td><td>1658030</td><td></td></tr><tr><td>Trans-Blot Turbo Transfer System</td><td>BIO RAD</td><td>1704150</td><td></td></tr><tr><td>Trans-Blot Turbo RTA Mini PVDF Transfer Kit</td><td>BIO RAD</td><td>1704272</td><td></td></tr><tr><td>Clarity Western ECL Blotting Substrates</td><td>BIO RAD</td><td>1705060</td><td></td></tr><tr><td>Restore Western blot stripping buffer</td><td>ThermoFisher SCIENTIFIC</td><td>21059</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco&#039;s Modified Eagle Medium</td><td>ThermoFisher SCIENTIFIC</td><td>11965-092</td><td></td></tr><tr><td>Sonicator, Medel: FB120</td><td>ThermoFisher SCIENTIFIC</td><td>695320-07-12</td><td></td></tr></tbody></table>

subcellular fractionation for erk activation upon mitochondrial-derived peptide treatment

פפטידים, נגזר מיטוכונדריאלי (MDPs) הם סוג חדש של פפטידים מקודדים על ידי קריאה פתוחה קטנה מסגרות אחרות הגנים הידועים של הגנום מיטוכונדריאלי. MDPs יש מגוון רחב של השפעות ביולוגיות כגון הגנה על הנוירונים מפני אפופטוזיס, שיפור סמנים מטבוליים, הגנה על תאים מכימותרפיה. Humanin היה MDP הראשון להתגלות, פפטיד הכי נחקרות בקרב משפחת MDP. קולטני ממברנה ואת הזרם איתות המסלולים של humanin יש בקפידה מלווה. MDPs נוספים כגון MOTS-c ו- SHLP1-6 התגלו לאחרונה, מנגנוני איתות שעדיין לא להיות הובהר. כאן נתאר שיטת תרבות המבוססת תא כדי לקבוע את הפונקציה של פפטידים אלה. בפרט, מאפשרים תא טכניקות fractionation בשילוב עם סופג המערבי הקביעה כמותית של ההפעלה, טרנסלוקציה של מולקולת איתות חשוב. אמנם יש שיטות אחרות של תא fractionation, המתואר כאן היא שיטה פשוטה וקלה. שיטות אלה ניתן להבהיר עוד יותר את מנגנון הפעולה של פפטידים אלה וסוכנים טיפוליים אחרים.

באמצעות ההליך המובאת כאן, התייחסנו תאים HEK293 ו- SH-SY5Y עם 1 μM, 100 μM S14G-humanin, עוצמה humanin אנלוגית21, בהתאמה, ב להשלים מדיה עבור פרקי זמן המצוין (איור 1א' ו איור 1 B). אז בדקנו הכולל, phosphorylated בצורת ERK1/2-חמישי202/Tyr204</su...

Watch this Scientific Journal Video about Subcellular Fractionation for ERK Activation Upon Mitochondrial-derived Peptide Treatment at JoVE.com

Subcellular Fractionation for ERK Activation Upon Mitochondrial-derived Peptide Treatment

פרוטוקול זה מתאר כיצד לעורר תאים עם פפטידים מיטוכונדריאלי נגזר ולהעריך את המפל ואת לוקליזציה של פוספו-חלבונים איתות.

Fractionation subcellular להפעלה טיפשה על פפטיד מיטוכונדריאלי נגזר הטיפול

Mitochondrial-derived peptides (MDPs) are a new class of peptides that are encoded by small open reading frames within other known genes of the ...

subcellular-fractionation-for-erk-activation-upon-mitochondrial

Research

JoVE Journal

Biology

7.8K Views.  University of Southern California. פרוטוקול זה מתאר כיצד לעורר תאים עם פפטידים מיטוכונדריאלי נגזר ולהעריך את המפל ואת לוקליזציה של פוספו-חלבונים איתות.

Video: Subcellular Fractionation for ERK Activation Upon Mitochondrial-derived Peptide Treatment

Assaying Protein Kinase Activity with Radiolabeled ATP

Protein kinases are able to govern large-scale cellular changes in response to complex arrays of stimuli, and much effort has been directed at uncovering allosteric details of their regulation. Kinases comprise signaling networks whose defects are often hallmarks of multiple forms of cancer and related diseases, making an assay platform amenable to manipulation of upstream regulatory factors and validation of reaction requirements critical in the search for improved therapeutics. Here, we describe a basic kinase assay that can be easily adapted to suit specific experimental questions including but not limited to testing the effects of biochemical and pharmacological agents, genetic manipulations such as mutation and deletion, as well as cell culture conditions and treatments to probe cell signaling mechanisms. This assay utilizes radiolabeled [&#947;-32P] ATP, which allows for quantitative comparisons and clear visualization of results, and can be modified for use with immunoprecipitated or recombinant kinase, specific or typified substrates, all over a wide range of reaction conditions.

Protein kinases are highly evolved signaling enzymes and scaffolds that are critical for inter- and intracellular signal transduction. We present a protocol for measuring kinase activity through the use of radiolabeled adenosine triphosphate ([&#947;-32P] ATP), a reliable method to aid in elucidation of cellular signaling regulation.

Assaying חלבון פעילות עם Kinase Radiolabeled

Protein kinases are able to govern large-scale cellular changes in response to complex arrays of stimuli, and much effort has been directed at uncovering ...

Biochemistry

Probing for Mitochondrial Complex Activity in Human Embryonic Stem Cells

Mitochondria are cytoplasmic organelles that have a primary role in cellular metabolism and homeostasis, regulation of the cell signaling network, and programmed cell death. Mitochondria produce ATP, regulate the cytoplasmic redox state and Ca2+ balance, catabolize fatty acids, synthesize heme, nucleotides, steroid hormones, amino acids, and help assemble iron-sulfur clusters in proteins. Mitochondria also have an essential role in heat production. Mutations of the mitochondrial genome cause several types of human disorder. The accumulation of mtDNA mutations correlates with aging and is suspected to have an important role in the development of cancer. Due to their vitally important role in all cell types, the function of mitochondria must also be critical for stem cells. Key advances have been made in our understanding of stem cell viability, proliferation, and differentiation capacity. But the functional activity of stem cells, in particular their energy status, was not yet been studied in detail. Almost nothing is known about the mitochondrial properties of human embryonic stem cells (hESCs) and their differentiated precursor progeny. One way to understand and evaluate the role of mitochondria in hESC function and developmental potential is to directly measure the activity of mitochondrial respiratory complexes. Here, we describe high resolution clear native gel electrophoresis and subsequent in gel activity visualization as a method for analyzing the five respiratory chain complexes of hESCs.

In this video, we will show you how the mitochondrial respiratory chain complexes of human embryonic stem cells can be analyzed using in gel activity assays.

גשוש עבור פעילות קומפלקס מיטוכונדריאלי של בתאי גזע עובריים אנושיים

Mitochondria are cytoplasmic organelles that have a primary role in cellular metabolism and homeostasis, regulation of the cell signaling network, and ...

Spatial and Temporal Analysis of Active ERK in the C. elegans Germline

The evolutionarily conserved&#160;extracellular signal transducing RTK-RAS-ERK pathway is an important kinase-signaling cascade that controls multiple cellular and developmental processes principally via activation of ERK, the terminal kinase of the pathway. Tight regulation of ERK activity is essential for normal development and homeostasis; overly active ERK results in excessive cellular proliferation, while underactive ERK causes cell death. C. elegans is a powerful model system that has helped characterize the function and regulation of RTK-RAS-ERK signaling pathway during development. In particular, the RTK-RAS-ERK pathway is essential for C. elegans germline development, which is the focus of this method. Using antibodies specific to the active, diphosphorylated form of ERK (dpERK), the stereotypical localization pattern can be visualized within the germline. Because this pattern is both spatially and temporally controlled, the ability to reproducibly assay dpERK is useful to identify regulators of the pathway that affect dpERK signal duration and amplitude and thus germline development. Here we demonstrate how to successfully dissect, stain, and image dpERK within the C. elegans gonad. This method can be adapted for spatial localization of any signaling or structural protein in the C. elegans gonad, provided an antibody compatible with immunofluorescence is available.

Spatial and Temporal Analysis of Active ERK in the C. elegans Germline

We present an immunofluorescence&#160;imaging-based method for spatial and temporal localization of active ERK in the dissected C. elegans gonad. The protocol described here can be adapted for visualization of any signaling or structural protein in the C. elegans gonad, provided a suitable antibody reagent is available.

ניתוח במרחב ובזמן של ERK פעיל<em&gt; C. elegans</em&gt; germline

The evolutionarily conserved&#160;extracellular signal transducing RTK-RAS-ERK pathway is an important kinase-signaling cascade that controls multiple ...

Developmental Biology

Cell Fractionation of U937 Cells in the Absence of High-speed Centrifugation

In this protocol we detail a method to obtain subcellular fractions of U937 cells without the use of ultracentrifugation or indiscriminate detergents. This method utilizes hypotonic buffers, digitonin, mechanical lysis and differential centrifugation to isolate the cytoplasm, mitochondria and plasma membrane. The process can be scaled to accommodate the needs of researchers, is inexpensive and straightforward. This method will allow researchers to determine protein localization in cells without specialized centrifuges and without the use of commercial kits, both of which can be prohibitively expensive. We have successfully used this method to separate cytosolic, plasma membrane and mitochondrial proteins in the human monocyte cell line U937.

Here, we present a protocol to isolate the plasma membrane, cytoplasm and mitochondria of U937 cells without the use of high-speed centrifugation. This technique can be used to purify subcellular fractions for subsequent examination of protein localization via immunoblotting.

תא Fractionation של תאים U937, בהעדר צנטריפוגה במהירות גבוהה

In this protocol we detail a method to obtain subcellular fractions of U937 cells without the use of ultracentrifugation or indiscriminate detergents. ...

Mitochondria-associated ER Membranes (MAMs) and Glycosphingolipid Enriched Microdomains (GEMs): Isolation from Mouse Brain

Intracellular organelles are highly dynamic structures with varying shape and composition, which are subjected to cell-specific intrinsic and extrinsic cues. Their membranes are often juxtaposed at defined contact sites, which become hubs for the exchange of signaling molecules and membrane components1,2,3,4. The inter-organellar membrane microdomains that are formed between the endoplasmic reticulum (ER) and the mitochondria at the opening of the IP3-sensitive Ca2+ channel are known as the mitochondria associated-ER membranes or MAMs4,5,6. The protein/lipid composition and biochemical properties of these membrane contact sites have been extensively studied particularly in relation to their role in regulating intracellular Ca2+ 4,5,6. The ER serves as the primary store of intracellular Ca2+, and in this capacity regulates a myriad of cellular processes downstream of Ca2+ signaling, including post-translational protein folding and protein maturation7. Mitochondria, on the other hand, maintain Ca2+ homeostasis, by buffering cytosolic Ca2+ concentration thereby preventing the initiation of apoptotic pathways downstream of Ca2+ unbalance4,8. The dynamic nature of the MAMs makes them ideal sites to dissect basic cellular mechanisms, including Ca2+ signaling and regulation of mitochondrial Ca2+ concentration, lipid biosynthesis and transport, energy metabolism and cell survival 4,9,10,11,12. Several protocols have been described for the purification of these microdomains from liver tissue and cultured cells13,14. 
	Taking previously published methods into account, we have adapted a protocol for the isolation of mitochondria and MAMs from the adult mouse brain. To this procedure we have added an extra purification step, namely a Triton X100 extraction, which enables the isolation of the glycosphingolipid enriched microdomain (GEM) fraction of the MAMs. These GEM preparations share several protein components with caveolae and lipid rafts, derived from the plasma membrane or other intracellular membranes, and are proposed to function as gathering points for the clustering of receptor proteins and for protein&#x2013;protein interactions4,15.

Mitochondria-associated ER Membranes MAMs and Glycosphingolipid Enriched Microdomains GEMs: Isolation from Mouse Brain

This procedure illustrates how to isolate from the adult mouse brain the mitochondria-associated ER membranes or MAMs and the glycosphingolipid-enriched microdomain fractions from MAMs and mitochondrial preparations.

ממברנות המיטוכונדריה הקשורים ER (MAMs) וMicrodomains Glycosphingolipid המועשר (אובניים חן): בידוד ממוח עכבר

Intracellular organelles are highly dynamic structures with varying shape and composition, which are subjected to cell-specific intrinsic and extrinsic ...

Neuroscience

Assessment of Submitochondrial Protein Localization in Budding Yeast Saccharomyces cerevisiae

Despite recent advances in the characterization of yeast mitochondrial proteome, the submitochondrial localization of a significant number of proteins remains elusive. Here, we describe a robust and effective method for determining the suborganellar localization of yeast mitochondrial proteins, which is considered a fundamental step during mitochondrial protein function elucidation. This method involves an initial step that consists of obtaining highly pure intact mitochondria. These mitochondrial preparations are then subjected to a subfractionation protocol consisting of hypotonic shock (swelling) and incubation with proteinase K (protease). During swelling, the outer mitochondrial membrane is selectively disrupted, allowing the proteinase K to digest proteins of the intermembrane space compartment. In parallel, to obtain information about the topology of membrane proteins, the mitochondrial preparations are initially sonicated, and then subjected to alkaline extraction with sodium carbonate. Finally, after centrifugation, the pellet and supernatant fractions from these different treatments are analyzed by SDS-PAGE and western blot. The submitochondrial localization as well as the membrane topology of the protein of interest is obtained by comparing its western blot profile with known standards.

Assessment of Submitochondrial Protein Localization in Budding Yeast Saccharomyces cerevisiae

Despite recent advances, many yeast mitochondrial proteins still remain with their functions completely unknown. This protocol provides a simple and reliable method to determine the submitochondrial localization of proteins, which has been fundamental for the elucidation of their molecular functions.

הערכה של לוקליזציה של חלבון Submitochondrial ב ניצנים שמרים Saccharomyces cerevisiae

Despite recent advances in the characterization of yeast mitochondrial proteome, the submitochondrial localization of a significant number of proteins ...

An Efficient Protocol to Assess ERK Activity Modulation in Early Zebrafish Noonan Syndrome Models via Live FRET Microscopy and Immunofluorescence

RASopathies are genetic syndromes caused by ERK hyperactivation and resulting in multisystemic diseases that can also lead to cancer predisposition. Despite a broad genetic heterogeneity, germline gain-of-function mutations in key regulators of the RAS-MAPK pathway underlie the majority of the cases, and, thanks to advanced sequencing techniques, potentially pathogenic variants affecting the RAS-MAPK pathway continue to be identified. Functional validation of the pathogenicity of these variants, essential for accurate diagnosis, requires fast and reliable protocols, preferably in vivo. Given the scarcity of effective treatments in early childhood, such protocols, especially if scalable in cost-effective animal models, can be instrumental in offering a preclinical ground for drug repositioning/repurposing. 
Here we describe step-by-step the protocol for rapid generation of transient RASopathy models in zebrafish embryos and direct inspection of live disease-associated ERK activity changes occurring already during gastrulation through real-time multispectral F&#246;rster resonance energy transfer (FRET) imaging. The protocol uses a transgenic ERK reporter recently established and integrated with the hardware of commercial microscopes. We provide an example application for Noonan syndrome (NS) zebrafish models obtained by expression of the Shp2D61G. We describe a straightforward method that enables registration of ERK signal change in the NS fish model before and after pharmacological signal modulation by available low-dose MEK inhibitors. We detail how to generate, retrieve, and assess ratiometric FRET signals from multispectral acquisitions before and after treatment and how to cross-validate the results via classical immunofluorescence on whole embryos at early stages. We then describe how, via examining standard morphometric parameters, to query late changes in embryo shape, indicative of a resulting impairment of gastrulation, in the same embryos whose ERK activity is assessed by live FRET at 6 h post fertilization.

RASopathies are multisystem genetic syndromes caused by RAS-MAPK pathway hyperactivation. Potentially pathogenic variants awaiting validation emerge continuously while poor preclinical evidence limits therapy. Here, we describe our in vivo protocol to test and cross-validate RASopathy-associated ERK activation levels and its pharmacological modulation during embryogenesis by live FRET imaging in Teen-reporter zebrafish.

פרוטוקול יעיל להערכת אפנון פעילות ERK במודלים מוקדמים של תסמונת נונן של דג הזברה באמצעות מיקרוסקופ FRET חי ואימונופלואורסצנציה

RASopathies are genetic syndromes caused by ERK hyperactivation and resulting in multisystemic diseases that can also lead to cancer predisposition. ...

Assessment of Mitochondrial Functions and Cell Viability in Renal Cells Overexpressing Protein Kinase C Isozymes

The protein kinase C (PKC) family of isozymes is involved in numerous physiological and pathological processes. Our recent data demonstrate that PKC regulates mitochondrial function and cellular energy status. Numerous reports demonstrated that the activation of PKC-a and PKC-&epsilon; improves mitochondrial function in the ischemic heart and mediates cardioprotection. In contrast, we have demonstrated that PKC-&alpha; and PKC-&epsilon; are involved in nephrotoxicant-induced mitochondrial dysfunction and cell death in kidney cells. Therefore, the goal of this study was to develop an in vitro model of renal cells maintaining active mitochondrial functions in which PKC isozymes could be selectively activated or inhibited to determine their role in regulation of oxidative phosphorylation and cell survival. Primary cultures of renal proximal tubular cells (RPTC) were cultured in improved conditions resulting in mitochondrial respiration and activity of mitochondrial enzymes similar to those in RPTC in vivo. Because traditional transfection techniques (Lipofectamine, electroporation) are inefficient in primary cultures and have adverse effects on mitochondrial function, PKC-&epsilon; mutant cDNAs were delivered to RPTC through adenoviral vectors. This approach results in transfection of over 90% cultured RPTC.
Here, we present methods for assessing the role of PKC-&epsilon; in: 1. regulation of mitochondrial morphology and functions associated with ATP synthesis, and 2. survival of RPTC in primary culture. PKC-&epsilon; is activated by overexpressing the constitutively active PKC-&epsilon; mutant. PKC-&epsilon; is inhibited by overexpressing the inactive mutant of PKC-&epsilon;. Mitochondrial function is assessed by examining respiration, integrity of the respiratory chain, activities of respiratory complexes and F0F1-ATPase, ATP production rate, and ATP content. Respiration is assessed in digitonin-permeabilized RPTC as state 3 (maximum respiration in the presence of excess substrates and ADP) and uncoupled respirations. Integrity of the respiratory chain is assessed by measuring activities of all four complexes of the respiratory chain in isolated mitochondria. Capacity of oxidative phosphorylation is evaluated by measuring the mitochondrial membrane potential, ATP production rate, and activity of F0F1-ATPase. Energy status of RPTC is assessed by determining the intracellular ATP content. Mitochondrial morphology in live cells is visualized using MitoTracker Red 580, a fluorescent dye that specifically accumulates in mitochondria, and live monolayers are examined under a fluorescent microscope. RPTC viability is assessed using annexin V/propidium iodide staining followed by flow cytometry to determine apoptosis and oncosis.
These methods allow for a selective activation/inhibition of individual PKC isozymes to assess their role in cellular functions in a variety of physiological and pathological conditions that can be reproduced in in vitro.

The effects of activation of protein kinase C (PKC) isozymes on mitochondrial functions associated with respiration and oxidative phosphorylation and on cell viability are described. The approach adapts adenoviral technique to selectively overexpress PKC isozymes in primary cell culture and a variety of assays to determine mitochondrial functions and energy status of the cell.

הערכה של פונקציות מיטוכונדריאלי וכדאיויות תא בתאי כלית overexpressing חלבון קינאז C Isozymes

The protein kinase C (PKC) family of isozymes is involved in numerous physiological and pathological processes. Our recent data demonstrate that PKC ...

A Functional Assay for Gap Junctional Examination; Electroporation of Adherent Cells on Indium-Tin Oxide

In this technique, cells are cultured on a glass slide that is partly coated with indium-tin oxide (ITO), a transparent, electrically conductive material. A variety of molecules, such as peptides or oligonucleotides can be introduced into essentially 100% of the cells in a non-traumatic manner.&#160; Here, we describe how it can be used to study intercellular, gap junctional communication. Lucifer yellow penetrates into the cells when an electric pulse, applied to the conductive surface on which they are growing, causes pores to form through the cell membrane. This is electroporation. Cells growing on the nonconductive&#160;glass surface immediately adjacent to the electroporated region do not take up Lucifer yellow by electroporation but do acquire the fluorescent dye as it is passed to them via gap junctions that link them to the electroporated cells. The results of the transfer of dye from cell to cell can be observed microscopically under fluorescence illumination. This technique allows for precise quantitation of gap junctional communication. In addition, it can be used for the introduction of peptides or other non-permeant molecules, and the transfer of small electroporated peptides via gap junctions to inhibit the signal in the adjacent, non-electroporated cells is a powerful demonstration of signal inhibition.

This presentation demonstrates a method whereby electroporation of adherent, cultured cells is used for the study of intercellular, junctional communication, while the cells grow on a slide coated with conductive and transparent indium-tin oxide.

Assay פונקציונלי לגאפ junctional בחינה; Electroporation של תאים חסידים על אינדיום הבדיל-אוקסיד

In this technique, cells are cultured on a glass slide that is partly coated with indium-tin oxide (ITO), a transparent, electrically conductive material. ...

Experimental Approaches to Study Mitochondrial Localization and Function of a Nuclear Cell Cycle Kinase, Cdk1

Although mitochondria possess their own transcriptional machinery, merely 1% of mitochondrial proteins are synthesized inside the organelle. The nuclear-encoded proteins are transported into mitochondria guided by their mitochondria targeting sequences (MTS); however, a majority of mitochondrial localized proteins lack an identifiable MTS. Nevertheless, the fact that MTS can instruct proteins to go into the mitochondria provides a valuable tool for studying mitochondrial functions of normally nuclear and/or cytoplasmic proteins. We have recently identified the cell cycle kinase CyclinB1/Cdk1 complex in the mitochondria. To specifically study the mitochondrial functions of this complex, mitochondrial overexpression and knock-down of this complex without interfering with its nuclear or cytoplasmic functions were essential. By tagging CyclinB1/Cdk1 with MTS, we were able to achieve mitochondrial overexpression of this complex to study its mitochondrial targets as well as functions. Via tagging dominant-negative Cdk1 with MTS, inhibition of Cdk1 activity was accomplished particularly in the mitochondria. Potential mitochondrial targets of CyclinB1/Cdk1 complex were identified using a gel-based proteomics approach. Unlike traditional 2D gel analysis, we employed 2-dimensional difference gel electrophoresis (2D-DIGE) technology followed by phosphoprotein staining to fluorescently label differentially phosphorylated proteins in mitochondrial Cdk1 expressing cells. Identification of phosphoprotein spots that were altered in wild type versus dominant negative Cdk1 bearing mitochondria revealed the identity of mitochondrial targets of Cdk1. Finally, to determine the effect of CyclinB1/Cdk1 mitochondrial localization in cell cycle progression, a cell proliferation assay using a synthetic thymidine analogue EdU (5-ethynyl-2&#8242;-deoxyuridine) was used to monitor the cells as they go through the cell cycle and replicate their DNA. Altogether, we demonstrated a variety of approaches available to study mitochondrial localization and activity of a cell cycle kinase. These are advanced, yet easy to follow methods that will be beneficial to many cell biology researchers.

Here, we outline how to study mitochondrial localization of a (cell cycle) kinase, and how to determine its sub-mitochondrial location as well as potential mitochondrial substrates/targets. Forced expression of proteins into the mitochondria provides a useful tool for studying the functional consequences of mitochondrial localization of a protein of interest.

Fractionation subcellular להפעלה טיפשה על פפטיד מיטוכונדריאלי נגזר הטיפול

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video