Name: a high-throughput calcium-flux assay to study nmda-receptors with sensitivity to glycine/d-serine and glutamate
Uploaded: 2018-07-10T15:00:00.000+00:00
Duration: 4 min 48 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A High-throughput Calcium-flux Assay to Study NMDA-receptors with Sensitivity to Glycine/D-serine and Glutamate at JoVE.com

המחברים רוצה להודות סניף בגרות מלומדים תוכנית ומכונים נוברטיס למחקר ביורפואי בכללותה למימון מחקר זה.

1. הכנת תאים
הערה: פרוטוקול זה, לרבות נתונים הדור, משתמשת HEK293 תאים transduced עם baculovirus קידוד תאים NR1 ו- NR2A.
<ol><li>זרע מספר מתאים של תאים HEK293 ולהוסיף את הוירוס NR1 ו/או NR2A בריכוזים הסופית המתאימה (1.00 µL כל אחד). צלחת 384-ובכן, לשימוש 10,000 תאים/טוב באמצעי אחסון הסופי של 30 µL.</li>
	<li>לחלופין, זרע HEK293-NR1-NR2A תאים תאים מתאים המספר, נפח (עבור צלחת 384-ובכן, שימוש 10,000 תאים/באר נפח סופי של 30 µL). להוסיף טטרציקלין בכל ריכוז של µg/mL 2 כדי לגרום NR2A ביטוי ולהוסיף את ההגנה המורכב (100 מיקרומטר MDL105, 519 או 5 מיקרומטר CGP07066724).</li>
	<li>הערה: baculovirus קידוד NR1 ו NR2 צריך כייל נוגדנים משוער של בין 5 x 109 - 10 x 109 יחידה זיהומיות לכל מיליליטר24.</li>
</ol>2. מדידה של פעילות קולטן NMDA
<ol><li>להכין צלחת 384-טוב עם HEK293 תאים transduced עם תאים NR1/NR2 או HEK293-NR1-NR2A בנוכחות או מתחם הגנתי. השתמש התחתון ברור, מסגרת שחורה, לוח מצופה פולי-D-ליזין. הערה: הגנה עם 100 מיקרומטר MDL105, 519 משמש כדי להתייעץ רגישות גליצין, תוך 5 מיקרומטר CGP070667 משמש כדי להתייעץ רגישות גלוטמט.</li>
	<li>תקופת דגירה לצלחת-CO 37 ° C ו-5%2 של 16 שעות (לילה).</li>
	<li>הסר את הלוחית של החממה וזורקים בעדינות את המדיה הנייד על ידי האטה של היפוך את הצלחת מיכל biowaste תואם. טפח בעדינות על הלוחית מגבת נייר נקי התקשורת את קצות של הצלחת ומסננים כל התקשורת הנותרים.</li>
	<li>הכן calcium6-לצבוע באמצעות solubilizing בקבוקון אחד של צבע calcium6 (בגודל צלחת 1) ב- 10 מ"ל הדגירה מאגר (HBSS pH 7.5, 20 מ מ. HEPES, מ מ 1 MgCl2, probenecid 1 מ"מ). תקופת דגירה לצלחת של 2 שעות-CO 37 ° C ו-5%2.</li>
	<li>הסר את הלוחית של החממה ולתת את התאים להסתגל בטמפרטורת החדר למשך 10 דקות.</li>
	<li>שופכים בעדינות את calcium6-הצבע כפי שמתואר בשלב 2.3 ולהוסיף µL 30 מאגר assay (HBSS pH 7.5, 20 מ מ. HEPES, מ מ 1.8 CaCl2, probenecid 1 מ"מ).</li>
	<li>חזור על שלב 2.6 פעמיים עבור סכום כולל של 3 מנקי. השאירו 30 µL assay מאגר על התאים לאחר לשטוף את האחרון.</li>
	<li>תן את התאים לנוח 5 דקות בטמפרטורת החדר.</li>
	<li>הכן את הצלחת ליגנד על ידי מלאי 4-fold של 400 מיקרומטר גליצין ו- 400 גלוטמט מיקרומטר (הריכוז הסופי של 100 מיקרומטר; ריכוז אופטימלי של ליגנדים נקבע כמפורט להלן). העברת מינימום של 25 µL של ליגנד מניות לתוך צלחת 384-ובכן V-התחתון.</li>
	<li>טען את צלחת ליגנד וצלחת תא FDSS (פונקציונלי סמים הקרנת מערכת).</li>
	<li>למדוד את הבסיס קרינה פלואורסצנטית (Fo) של צלחת תא למשך 30 שניות. העברת µL 10 של המניה ליגנד לתוך הלוח התא באמצעות הפונקציה שחולק FDSS ולמדוד את שטף סידן על ידי הקלטה calcium6 צבעי זריחה במשך 5 דקות.</li>
	<li>לחשב את יחס פלורסצנטיות מקסימלי על ידי חלוקת של זריחה מקסימלי מתקבל על ידי ידי קרינה פלואורסצנטית בסיסית (Fמקסימום/Fo).</li>
</ol>3. אופטימיזציה של רמות הביטוי NMDAR
<ol><li>כדי לקבוע את כמות אופטימלית baculovirus להשתמש, בצע טיטור של וירוסים הן NR1 והן NR2A. להכין צלחת 384-ובכן עם תאים HEK293 (המלצה של 10,000 תאים/טוב, 30 µL של המדיה), כוללים את תרכובות הגנה כפי שמתואר בשלב 2.1.</li>
	<li>להוסיף כמויות משתנות של הנגיף NR1 בשורות שונות של הצלחת (לדוגמה: להוסיף 0 µL, 2 µL, 1 µL, 0.5 µL, 0.25 µL בשורות A-E בהתאמה). הוסף פריטים כפולים על דיוק הנתונים.</li>
	<li>להוסיף כמויות משתנות של הנגיף NR2A בעמודות שונות של הצלחת (לדוגמה: להוסיף 0 µL, 2 µL, 1 µL, 0.5 µL, 0.25 µL בשורות A-E בהתאמה). הוסף פריטים כפולים על דיוק הנתונים.</li>
	<li>תקופת דגירה לצלחת-CO 37 ° C ו-5%2 של 16 שעות (לילה).</li>
	<li>לקבוע את יחס אופטימלי והכמות של וירוסים NR1 ו- NR2A על ידי ביצוע מדידה השטף סידן FDSS (ראה לעיל).</li>
</ol>4. ליגנד טיטור
<ol><li>הכינו את התאים כפי שמתואר בשלב 2.3.</li>
	<li>להכין דילולים של כל ליגנד בנוכחות קולח ריכוזי (100 מיקרומטר) של ליגנד אחרים כמו פתרון מניות 4-fold. לדוגמה: עבור ריכוז המבחן האחרון 10 מיקרומטר של גליצין, להכין פתרון מיקרומטר 40 מניות של גליצין כולל 400 גלוטמט מיקרומטר.</li>
	<li>להמשיך עם מדידה FDSS כפי שמתואר בשלב 2.11.</li>
</ol>5. מתחם בדיקות
<ol><li>הכינו את התאים כפי שמתואר בשלב 1.</li>
	<li>הכינו את הצלחת ליגנד עם מלאי 5-fold של ליגנד הסופי ריכוז במאגר וזמינותו.</li>
	<li>הכינו את הצלחת תרכובות עם התבואה 4-fold ריכוז הסופי הרצוי של תרכובות במאגר וזמינותו. עבור ריכוז במתחם הסופי של 10 מיקרומטר במאגר assay, להכין פתרון מניות 40 מיקרומטר.<ol>
<li>לשמור את הריכוז של דימתיל סולפוקסיד (דימתיל סולפוקסיד) קבוע בכל הדוגמאות על-ידי הכנת לדילול מראש מתחם דימתיל סולפוקסיד לפני דילול נוסף למאגר וזמינותו.</li>
		<li>לתגובה במינון של המתחם ב הסופית assay הנעים בין 3 ל 30 מיקרומטר, להכין מראש לדילול של המתחם ב דימתיל סולפוקסיד בין 1 ל 10 מ מ. לדלל אותם במאגר assay לריכוז מניות 4-fold. ריכוז דימתיל סולפוקסיד הסופי לא יעלה על 0.5%. הערה: מומלץ לבדוק כל מדגם triplicates.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לטעון של ליגנד, מתחם ו תא צלחת לתוך FDSS.</li>
	<li>למדוד את פלורסצנטיות בסיסית למשך 30 שניות.</li>
	<li>להוסיף 10 µL של מניות מתחם ולמדוד את זריחה במשך 5 דקות.</li>
	<li>להוסיף 10 µL של ליגנד מניות ולמדוד את זריחה במשך 5 דקות.</li>
	<li>לקבוע האינטגרל של היחס בין זריחה על-ידי חישוב השטח מתחת העקומה של היחסים פלורסנט במהלך 5 הדקות האחרונות של המדידה. הערה: לחלופין, היחס מקסימלי של קרינה פלואורסצנטית לאחר תוספת ליגנד יכול לשמש לניתוח.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Farrall, A. J., Wardlaw, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blood-brain+barrier:+ageing+and+microvascular+disease--systematic+review+and+meta-analysis.">Blood-brain barrier: ageing and microvascular disease--systematic review and meta-analysis.</a> Neurobiology of Aging. 30 (3), 337-352 (2009).</li><li>Walhovd, K. B., Fjell, A. M., Espeseth, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cognitive+decline+and+brain+pathology+in+aging--need+for+a+dimensional,+lifespan+and+systems+vulnerability+view.">Cognitive decline and brain pathology in aging--need for a dimensional, lifespan and systems vulnerability view.</a> Scandinavian Journal of Psychology. 55 (3), 244-254 (2014).</li><li>Wittchen, H. U., 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+size+and+burden+of+mental+disorders+and+other+disorders+of+the+brain+in+Europe+2010.">The size and burden of mental disorders and other disorders of the brain in Europe 2010.</a> European Neuropsychopharmacology. 21 (9), 655-679 (2011).</li><li>Traynelis, S. 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=Glutamate+receptor+ion+channels:+structure,+regulation,+and+function.">Glutamate receptor ion channels: structure, regulation, and function.</a> Pharmacological Reviews. 62 (3), 405-496 (2010).</li><li>Mony, L., Kew, J. N., Gunthorpe, M. J., Paoletti, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Allosteric+modulators+of+NR2B-containing+NMDA+receptors:+molecular+mechanisms+and+therapeutic+potential.">Allosteric modulators of NR2B-containing NMDA receptors: molecular mechanisms and therapeutic potential.</a> British Journal of Pharmacology. 157 (8), 1301-1317 (2009).</li><li>Lau, C. G., Zukin, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NMDA+receptor+trafficking+in+synaptic+plasticity+and+neuropsychiatric+disorders.">NMDA receptor trafficking in synaptic plasticity and neuropsychiatric disorders.</a> Nature Reviews Neuroscience. 8 (6), 413-426 (2007).</li><li>Zhou, Q., Sheng, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NMDA+receptors+in+nervous+system+diseases.">NMDA receptors in nervous system diseases.</a> Neuropharmacology. 74, 69-75 (2013).</li><li>Paoletti, P., Bellone, C., Zhou, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NMDA+receptor+subunit+diversity:+impact+on+receptor+properties,+synaptic+plasticity+and+disease.">NMDA receptor subunit diversity: impact on receptor properties, synaptic plasticity and disease.</a> Nature Reviews Neuroscience. 14, 383 (2013).</li><li>Sanz-Clemente, A., Nicoll, R. A., Roche, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diversity+in+NMDA+receptor+composition:+many+regulators,+many+consequences.">Diversity in NMDA receptor composition: many regulators, many consequences.</a> Neuroscientist. 19 (1), 62-75 (2013).</li><li>Neyton, J., Paoletti, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relating+NMDA+receptor+function+to+receptor+subunit+composition:+limitations+of+the+pharmacological+approach.">Relating NMDA receptor function to receptor subunit composition: limitations of the pharmacological approach.</a> Journal of Neuroscience. 26 (5), 1331-1333 (2006).</li><li>Hunt, D. L., Castillo, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+plasticity+of+NMDA+receptors:+mechanisms+and+functional+implications.">Synaptic plasticity of NMDA receptors: mechanisms and functional implications.</a> Current Opinion in Neurobiology. 22 (3), 496-508 (2012).</li><li>Huganir, R. L., Nicoll, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AMPARs+and+synaptic+plasticity:+the+last+25+years.">AMPARs and synaptic plasticity: the last 25 years.</a> Neuron. 80 (3), 704-717 (2013).</li><li>Shimomura, H., 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=Glycine+plays+a+crucial+role+as+a+co-agonist+of+NMDA+receptors+in+the+neuronal+circuit+generating+body+movements+in+rat+fetuses.">Glycine plays a crucial role as a co-agonist of NMDA receptors in the neuronal circuit generating body movements in rat fetuses.</a> Neuroscience Research. 97, 13-19 (2015).</li><li>Tajima, 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=Activation+of+NMDA+receptors+and+the+mechanism+of+inhibition+by+ifenprodil.">Activation of NMDA receptors and the mechanism of inhibition by ifenprodil.</a> Nature. 534 (7605), 63-68 (2016).</li><li>Mayer, M. L., Westbrook, G. L., Guthrie, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Voltage-dependent+block+by+Mg2++of+NMDA+responses+in+spinal+cord+neurones.">Voltage-dependent block by Mg2+ of NMDA responses in spinal cord neurones.</a> Nature. 309 (5965), 261-263 (1984).</li><li>Zhu, S., 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=Mechanism+of+NMDA+Receptor+Inhibition+and+Activation.">Mechanism of NMDA Receptor Inhibition and Activation.</a> Cell. 165 (3), 704-714 (2016).</li><li>Yildiz-Unal, A., Korulu, S., Karabay, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroprotective+strategies+against+calpain-mediated+neurodegeneration.">Neuroprotective strategies against calpain-mediated neurodegeneration.</a> Neuropsychiatric Disease and Treatment. 11, 297-310 (2015).</li><li>Gascon, S., Sobrado, M., Roda, J. M., Rodriguez-Pena, A., Diaz-Guerra, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excitotoxicity+and+focal+cerebral+ischemia+induce+truncation+of+the+NR2A+and+NR2B+subunits+of+the+NMDA+receptor+and+cleavage+of+the+scaffolding+protein+PSD-95.">Excitotoxicity and focal cerebral ischemia induce truncation of the NR2A and NR2B subunits of the NMDA receptor and cleavage of the scaffolding protein PSD-95.</a> Molecular Psychiatry. 13 (1), 99-114 (2008).</li><li>Uttara, B., Singh, A. V., Zamboni, P., Mahajan, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxidative+stress+and+neurodegenerative+diseases:+a+review+of+upstream+and+downstream+antioxidant+therapeutic+options.">Oxidative stress and neurodegenerative diseases: a review of upstream and downstream antioxidant therapeutic options.</a> Current Neuropharmacology. 7 (1), 65-74 (2009).</li><li>Hansen, K. 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=Implementation+of+a+fluorescence-based+screening+assay+identifies+histamine+H3+receptor+antagonists+clobenpropit+and+iodophenpropit+as+subunit-selective+N-methyl-D-aspartate+receptor+antagonists.">Implementation of a fluorescence-based screening assay identifies histamine H3 receptor antagonists clobenpropit and iodophenpropit as subunit-selective N-methyl-D-aspartate receptor antagonists.</a> Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 333 (3), 650-662 (2010).</li><li>Bettini, E., 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=Identification+and+characterization+of+novel+NMDA+receptor+antagonists+selective+for+NR2A-+over+NR2B-containing+receptors.">Identification and characterization of novel NMDA receptor antagonists selective for NR2A- over NR2B-containing receptors.</a> Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 335 (3), 636-644 (2010).</li><li>Feuerbach, D., Loetscher, E., Neurdin, S., Koller, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+pharmacology+of+the+human+NMDA-receptor+subtypes+R1-2A,+R1-2B,+R1-2C+and+R1-2D+using+an+inducible+expression+system.">Comparative pharmacology of the human NMDA-receptor subtypes R1-2A, R1-2B, R1-2C and R1-2D using an inducible expression system.</a> European Journal of Pharmacology. 637 (1-3), 46-54 (2010).</li><li>Hansen, K. B., Brauner-Osborne, H., Egebjerg, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pharmacological+characterization+of+ligands+at+recombinant+NMDA+receptor+subtypes+by+electrophysiological+recordings+and+intracellular+calcium+measurements.">Pharmacological characterization of ligands at recombinant NMDA receptor subtypes by electrophysiological recordings and intracellular calcium measurements.</a> Combinatorial Chemistry and High Throughput Screening. 11 (4), 304-315 (2008).</li><li>Guo, H., 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=A+NMDA-receptor+calcium+influx+assay+sensitive+to+stimulation+by+glutamate+and+glycine/D-serine.">A NMDA-receptor calcium influx assay sensitive to stimulation by glutamate and glycine/D-serine.</a> Scientific Reports. 7 (1), 11608 (2017).</li><li>Hackos, D. H., 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=Positive+Allosteric+Modulators+of+GluN2A-Containing+NMDARs+with+Distinct+Modes+of+Action+and+Impacts+on+Circuit+Function.">Positive Allosteric Modulators of GluN2A-Containing NMDARs with Distinct Modes of Action and Impacts on Circuit Function.</a> Neuron. 89 (5), 983-999 (2016).</li><li>Romero-Hernandez, A., Furukawa, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+Mode+of+Antagonist+Binding+in+NMDA+Receptors+Revealed+by+the+Crystal+Structure+of+the+GluN1-GluN2A+Ligand-Binding+Domain+Complexed+to+NVP-AAM077.">Novel Mode of Antagonist Binding in NMDA Receptors Revealed by the Crystal Structure of the GluN1-GluN2A Ligand-Binding Domain Complexed to NVP-AAM077.</a> Molecular Pharmacology. 92 (1), 22-29 (2017).</li><li>Auberson, Y. 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=5-Phosphonomethylquinoxalinediones+as+competitive+NMDA+receptor+antagonists+with+a+preference+for+the+human+1A/2A,+rather+than+1A/2B+receptor+composition.">5-Phosphonomethylquinoxalinediones as competitive NMDA receptor antagonists with a preference for the human 1A/2A, rather than 1A/2B receptor composition.</a> Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters. 12 (7), 1099-1102 (2002).</li><li>Danysz, W., Parsons, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glycine+and+N-methyl-D-aspartate+receptors:+physiological+significance+and+possible+therapeutic+applications.">Glycine and N-methyl-D-aspartate receptors: physiological significance and possible therapeutic applications.</a> Pharmacological Reviews. 50 (4), 597-664 (1998).</li><li>Liu, M. K., 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=Topoisomerase+II+Inhibitors+Can+Enhance+Baculovirus-Mediated+Gene+Expression+in+Mammalian+Cells+through+the+DNA+Damage+Response.">Topoisomerase II Inhibitors Can Enhance Baculovirus-Mediated Gene Expression in Mammalian Cells through the DNA Damage Response.</a> International Journal of Molecular Science. 17 (6), (2016).</li></ol>

המחברים יש שאין ניגודי אינטרסים ולא לחשוף.

הצלחת assay זו תלויה במידה רבה על בריאות התאים HEK בשימוש. תאים שעברו הצמיחה המעריכית, עם מספר נמוך המעבר אמור לשמש. Assay הזה כרוך העברות רבות, תוספות של פתרונות, זאת באמצעות התראה יבטיחו דיוק גבוה יותר בתוצאות שלה. ריכוזים של תרכובות וחומרים כל אחרים צריך להיות גם הצלבת למזער שגיאות. בעת החלפת המ...

עם ההתקדמות הנוכחית ברפואה, אמנם תוחלת החיים עלתה באופן משמעותי; עם זאת, אז יש השכיחות של מחלות הקשורות לגיל. מחלות של מערכת העצבים המרכזית (CNS) כגון סכיזופרניה, נוירודגנרטיביות (ALS), מחלת אלצהיימר, מחלת פרקינסון, בין היתר, ללא יוצא מן הכלל, ההקרנות להגדיל מעל הבא העשור1, 2 , 3. לתפקודו של רצפטורים גלוטמט ionotropic המכונה קולטנים N-מתיל-D-אספרטט (NMDAR) נקשר מחלת אלצהיימר סכיזופרניה, פגיעה מוחית טראומטית, שבץ מוחי, סוכרת, גלאוקומה בין היתר, אשר מצדיק צריך ללמוד את הביולוגיה שלהם לפיתוח טיפולים יעילים, מחלות שינוי4,5,6,7.
NMDARs מורכבים ארבע מונומרים או subunits4,8,9. ההרכב מבנית של NMDAR מראה השתנות התפתחותית ואזוריים בתוך המוח ה-7,10. NMDARs מעורבים פלסטיות סינפטית, קוגניציה, הדור של מקצבים נשימה, גפיים11,12,13. כערוץ ממותגת מתח, זה בעיקר הלא-ניצוח ב נח קרומית אפשרית (-70 mV), חסומה על-ידי מגנזיום כדי למנוע הסתננות של יונים. הערוץ מופעל על-ידי האיגוד של ליגנדים שני, גלוטמט, גליצין/D-סרין, דפולריזציה בו זמנית ב קרום סינפטית מתווך על ידי אמפא רצפטורים, מחלקת נוספת של רצפטורים גלוטמט ionotropic. דפולריזציה הסרת חסימה מגנזיום של NMDAR, הפעלת זרם של קטיונים, בעיקר סידן14,15,16. למרות הפעלת NMDAR חיוני להישרדות תא, הפעלת יתר יכול לגרום לתא המוות17,18,19 דרך excitotoxicity. זה, בנוסף האופי המורכב של הקולטן, הופך מאתגרת כדי לבצע מחקרים הדרושים לפיתוח טיפולים יעילים.
שיטות שונות פותחו כדי ללמוד את NMDAR. עם זאת, לכל אחד יש ליווי אזהרות. לדוגמה, טכניקה אחת נפוץ הוא מבוסס על-ידי קרינה פלואורסצנטית assay המודד בתיווך NMDAR שינויים תאיים הסידן קו תא יציב תחת השליטה של טטרציקלין-inducible מקדם מכירות (ט-על)20. עם זאת, במערכת זו, supramaximal את ריכוזי ליגנדים הנדרשים הדרישה כי מעכבי NMDAR הן נוכח בזמן המדידה מקל כמעט בלתי אפשרי. לאתר הפעילות של אנטגוניסט תחרותי. במערכות דומות אחרות, הביטוי של הקולטן פונקציונלי גורמת רעילות, הדורשים חוסמי ערוצים כגון קטמין21,,22 , כדי לשמר על תרביות תאים. חוסמי ערוצים אלה לשבת בליבה של הקולטן, קשה לשטוף, במיוחד בתבנית המבוססת על צלחת, אז הם מפריעים מחקרים פונקציונלי של הקולטן. לבסוף, ב מדידות אלקטרופיזיולוגיות כגון תיקון מחבר חובק למעקה, יש תפוקה מוגבלת, מחקרים בקנה מידה גדול הם יקרים מאוד23. על אף האמור, המערכות הנ ל הן רגישות לגירוי גליצין; לפיכך, לומד גליצין תלוית פעילות של NMDAR הופך להיות אתגר.
כאן, אנו מתארים גישה מוזרה ללמוד NMDAR מתגבר על המגבלות שנדונו. הטכניקה שלנו הופך לרישית במערכת הביטוי baculovirus להביע את הקולטן ברמות פונקציונלי עם יחס מיטבי של subunits מעט ככל 16 שעות. יתר על כן, השימוש baculovirus מאפשר גישה קומבינטורית ופשוט, אשר מספק אפיון רחבה של סוגי NMDAR רקומביננטי המשנה ברורה. שלא כמו שאר מבחני, פרוטוקול זה אינו דורש חוסמי ערוצים בשל השימוש היריבים חלש. היתרון החזק ביותר של השיטה הזו שטיפה אחרי של אנטגוניסט חלש, הקולטן הוא רגיש אפנון של האתרים הבודדים גליצין ו גלוטמט-מחייב בנוסף אפנון כפול של גליצין/D-סרין והן גלוטמט ליגנד מחייב אתרים. וזמינותו recapitulates ידוע פרמקולוגיה של הקולטן NMDAR ואת ההשפעות של מאפננים הידוע שלה חיוביים ושליליים. לבסוף, מהדור הזה במבחנה הסלולר assay מתגבר על הסלולר רעילות הנגרמת על ידי זרם סידן מופרזת ומאפשר ללימודי פונקציונלי של הקולטן באופן תפוקה גבוהה, אשר יכולים להאיץ את התגליות של NMDAR מאפננים במצבי מחלה.

<table><tbody><tr><td>HEK-293</td><td>ATCC</td><td>CRL-1573</td><td></td></tr><tr><td>Human NMDA (NR1/NR2A) Receptor Cell Line</td><td>ChanTest Corporation</td><td>CT6120</td><td></td></tr><tr><td>pFastBac Dual Expression Vector</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>10712-024</td><td></td></tr><tr><td>Corning 384-well Clear Flat Bottom Microplate</td><td>Corning Life Sciences</td><td>3844</td><td></td></tr><tr><td>FLIPR Calcium 6-QF Assay Kit</td><td>Molecular Devices</td><td>R8192</td><td></td></tr><tr><td>Glycine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G7126</td><td></td></tr><tr><td>Glutamate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>49621</td><td></td></tr><tr><td>D-serine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S4250</td><td></td></tr><tr><td>L701,324</td><td>Tocris</td><td>907</td><td></td></tr><tr><td>HEPES Buffer</td><td>Boston Bio Product</td><td>BB-103</td><td></td></tr><tr><td>Magnesium Chloride Solution</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>63069</td><td></td></tr><tr><td>Calcium Chloride</td><td>VWR</td><td>E506</td><td></td></tr><tr><td>HBSS</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>14025-092</td><td></td></tr><tr><td>Probenecid</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>P36400</td><td></td></tr><tr><td>DMEM/F-12, GlutaMAX media</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>10565018</td><td></td></tr><tr><td>MDL105,519</td><td>NIBR</td><td>Synthesized in house</td><td></td></tr><tr><td>NVP-AAM077</td><td>NIBR</td><td>Synthesized in house</td><td></td></tr><tr><td>CGP070667</td><td>NIBR</td><td>Synthesized in house</td><td></td></tr></tbody></table>

a high-throughput calcium-flux assay to study nmda-receptors with sensitivity to glycine/d-serine and glutamate

N-מתיל-D-אספרטט (NMDA) קולטנים (NMDAR) מסווגים רצפטורים גלוטמט ionotropic ויש תפקידים חיוניים בלמידה ובזיכרון. תקלה NMDAR, מבוטא כמו גם נגמר - או תחת - activity נגרמת על ידי מוטציות, ביטוי שונה, סחר או לוקליזציה, יכול לתרום מחלות רבות, במיוחד במערכת העצבים המרכזית. לכן, הבנה ביולוגיה של הקולטן וכן הקלת הגילוי של תרכובות מולקולות קטנות הוא מכריע המאמצים המתמשכים כדי להתמודד עם מחלות נוירולוגיות. לגישות ללמוד את הקולטן יש מגבלות כולל תפוקה נמוכה, עלות גבוהה של חוסר היכולת ללמוד יכולותיו פונקציונלי בשל נוכחותם הכרחי של חוסמי ערוצים כדי למנוע excitotoxicity בתיווך NMDAR. בנוסף, המערכות assay קיימים רגישים לגירוי על ידי גלוטמט בלבד, חסרי רגישות גירוי על-ידי גליצין, ליגנד שיתוף אחרים של NMDAR. כאן, אנו מציגים וזמינותו הראשון המבוסס על צלחת עם תפוקה גבוהה כוח ללמוד על קולטן NMDA עם רגישות ליגנדים שיתוף, גלוטמט, D-סרין/גליצין. גישה זו מאפשרת לימוד יצירות שונות של יחידת משנה NMDAR ומאפשר לימודי פונקציונלי של הקולטן במצבי גליצין - ו/או רגישים גלוטמט. בנוסף, השיטה אינה דורשת הנוכחות של מעכבי במהלך המדידות. ניתן להבחין את השפעות חיוביות ושליליות מאפננים allosteric עם זה וזמינותו, פרמקולוגיה הידוע של NMDAR כוכבנו במערכת שלנו. טכניקה זו גוברת על המגבלות של שיטות קיימות והיא חסכונית. אנו מאמינים טכניקה חדשנית זו. נאיץ את הגילוי של טיפולים בתיווך NMDAR פתולוגיות.

לפני בחינת השפעת מולקולות קטנות, אחד חייב לקבוע את רמות ביטוי אופטימלית של NMDARs, כמו גם ריכוז אופטימלי ליגנד. כפי שתואר, HEK293 התאים היו נזרע ב 10,000 תאים לכל טוב בצלחת 384-ובכן, בנוכחות 5 מיקרומטר CGP060667, ואז transduced עם כמויות משתנות של NR1 ו- NR2A וירוסים. לאחר דגירה לילה, הנוצרות על-ידי ?...

Watch this Scientific Journal Video about A High-throughput Calcium-flux Assay to Study NMDA-receptors with Sensitivity to Glycine/D-serine and Glutamate at JoVE.com

A High-throughput Calcium-flux Assay to Study NMDA-receptors with Sensitivity to Glycine/D-serine and Glutamate

וזמינותו תפוקה גבוהה סידן השטף ללמוד קולטני NMDA עם רגישות גליצין/D-סרין, גלוטמט

המטרה של פרוטוקול זה נועד להקל על המחקר של קולטני NMDA (NMDAR) בקנה מידה גדול יותר, לאפשר הבחינה של תופעות modulatory של מולקולות קטנות ושימושיהם טיפולית.

N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors (NMDAR) are classified as ionotropic glutamate receptors and have critical roles in learning and memory. NMDAR ...

a-high-throughput-calcium-flux-assay-to-study-nmda-receptors-with

Research

JoVE Journal

Neuroscience

9.2K Views.  Novartis Institutes for BioMedical Research. המטרה של פרוטוקול זה נועד להקל על המחקר של קולטני NMDA (NMDAR) בקנה מידה גדול יותר, לאפשר הבחינה של תופעות modulatory של מולקולות קטנות ושימושיהם טיפולית.

Video: A High-throughput Calcium-flux Assay to Study NMDA-receptors with Sensitivity to Glycine/D-serine and Glutamate

Glutamine Flux Imaging Using Genetically Encoded Sensors

Genetically encoded sensors allow real-time monitoring of biological molecules at a subcellular resolution. A tremendous variety of such sensors for biological molecules became available in the past 15 years, some of which became indispensable tools that are used routinely in many laboratories.
One of the exciting applications of genetically encoded sensors is the use of these sensors in investigating cellular transport processes. Properties of transporters such as kinetics and substrate specificities can be investigated at a cellular level, providing possibilities for cell-type specific analyses of transport activities. In this article, we will demonstrate how transporter dynamics can be observed using genetically encoded glutamine sensor as an example. Experimental design, technical details of the experimental settings, and considerations for post-experimental analyses will be discussed.

This article will demonstrate how to monitor glutamine dynamics in live cells using FRET. Genetically encoded sensors allow real-time monitoring of biological molecules at a subcellular resolution. Experimental design, technical details of the experimental settings, and considerations for post-experimental analyses will be discussed for genetically encoded glutamine sensors.

גלוטמין שטף הדמיה באמצעות חיישני מקודדים גנטיים

Genetically encoded sensors allow real-time monitoring of biological molecules at a subcellular resolution. A tremendous variety of such sensors for ...

Bioengineering

Multi-photon Intracellular Sodium Imaging Combined with UV-mediated Focal Uncaging of Glutamate in CA1 Pyramidal Neurons

Multi-photon fluorescence microscopy has enabled the analysis of morphological and physiological parameters of brain cells in the intact tissue with high spatial and temporal resolution. Combined with electrophysiology, it is widely used to study activity-related calcium signals in small subcellular compartments such as dendrites and dendritic spines. In addition to calcium transients, synaptic activity also induces postsynaptic sodium signals, the properties of which are only marginally understood. Here, we describe a method for combined whole-cell patch-clamp and multi-photon sodium imaging in cellular micro domains of central neurons. Furthermore, we introduce a modified procedure for ultra-violet (UV)-light-induced uncaging of glutamate, which allows reliable and focal activation of glutamate receptors in the tissue. To this end, whole-cell recordings were performed on Cornu Ammonis subdivision 1 (CA1) pyramidal neurons in acute tissue slices of the mouse hippocampus. Neurons were filled with the sodium-sensitive fluorescent dye SBFI through the patch-pipette, and multi-photon excitation of SBFI enabled the visualization of dendrites and adjacent spines. To establish UV-induced focal uncaging, several parameters including light intensity, volume affected by the UV uncaging beam, positioning of the beam as well as concentration of the caged compound were tested and optimized. Our results show that local perfusion with caged glutamate (MNI-Glutamate) and its focal UV-uncaging result in inward currents and sodium transients in dendrites and spines. Time course and amplitude of both inward currents and sodium signals correlate with the duration of the uncaging pulse. Furthermore, our results show that intracellular sodium signals are blocked in the presence of blockers for ionotropic glutamate receptors, demonstrating that they are mediated by sodium influx though this pathway. In summary, our method provides a reliable tool for the investigation of intracellular sodium signals induced by focal receptor activation in intact brain tissue.

We describe the combination of focal UV-induced photo-activation of neuro-active compounds with whole-cell patch-clamp and multi-photon imaging of intracellular sodium transients in dendrites and spines of hippocampal neurons in acute tissue slices of the mouse brain.

רב פוטון תאית נתרן הדמיה בשילוב עם משחרר רפרוף מיקוד בתיווך UV של גלוטמט בCA1 פירמידת נוירונים

Multi-photon fluorescence microscopy has enabled the analysis of morphological and physiological parameters of brain cells in the intact tissue with high ...

A "Dual-Addition" Calcium Fluorescence Assay for the High-Throughput Screening of Recombinant G Protein-Coupled Receptors

G protein-coupled receptors (GPCRs) represent the largest superfamily of receptors and are the targets of numerous human drugs. High-throughput screening (HTS) of random small molecule libraries against GPCRs is used by the pharmaceutical industry for target-specific drug discovery. In this study, an HTS was employed to identify novel small-molecule ligands of invertebrate-specific neuropeptide GPCRs as probes for physiological studies of vectors of deadly human and veterinary pathogens.
The invertebrate-specific kinin receptor was chosen as a target because it regulates many important physiological processes in invertebrates, including diuresis, feeding, and digestion. Furthermore, the pharmacology of many invertebrate GPCRs is poorly characterized or not characterized at all; therefore, the differential pharmacology of these groups of receptors with respect to the related GPCRs in other metazoans, especially humans, adds knowledge to the structure-activity relationships of GPCRs as a superfamily. An HTS assay was developed for cells in 384-well plates for the discovery of ligands of the kinin receptor from the cattle fever tick, or southern cattle tick, Rhipicephalus microplus. The tick kinin receptor was stably expressed in CHO-K1 cells.
The kinin receptor, when activated by endogenous kinin neuropeptides or other small molecule agonists, triggers Ca2+ release from calcium stores into the cytoplasm. This calcium fluorescence assay combined with a &#34;dual-addition&#34; approach can detect functional agonist and antagonist &#34;hit&#34; molecules in the same assay plate. Each assay was conducted using drug plates carrying an array of 320 random small molecules. A reliable Z&#39; factor of 0.7 was obtained, and three agonist and two antagonist hit molecules were identified when the HTS was at a 2 &#181;M final concentration. The calcium fluorescence assay reported here can be adapted to screen other GPCRs that activate the Ca2+ signaling cascade.

In this work, a high-throughput, intracellular calcium fluorescence assay for 384-well plates to screen small molecule libraries on recombinant G protein-coupled receptors (GPCRs) is described. The target, the kinin receptor from the cattle fever tick, Rhipicephalus microplus, is expressed in CHO-K1 cells. This assay identifies agonists and antagonists using the same cells in one "dual-addition" assay.

בדיקת סידן פלואורסצנטית "דו-תוספת" לבדיקת תפוקה גבוהה של קולטנים מצומדים לחלבון G רקומביננטי

G protein-coupled receptors (GPCRs) represent the largest superfamily of receptors and are the targets of numerous human drugs. High-throughput screening ...

Biochemistry

Using Enzyme-based Biosensors to Measure Tonic and Phasic Glutamate in Alzheimer's Mouse Models

Neurotransmitter disruption is often a key component of diseases of the central nervous system (CNS), playing a role in the pathology underlying Alzheimer's disease, Parkinson's disease, depression, and anxiety. Traditionally, microdialysis has been the most common (lauded) technique to examine neurotransmitter changes that occur in these disorders. But because microdialysis has the ability to measure slow 1-20 minute changes across large areas of tissue, it has the disadvantage of invasiveness, potentially destroying intrinsic connections within the brain and a slow sampling capability. A relatively newer technique, the microelectrode array (MEA), has numerous advantages for measuring specific neurotransmitter changes within discrete brain regions as they occur, making for a spatially and temporally precise approach. In addition, using MEAs is minimally invasive, allowing for measurement of neurotransmitter alterations in vivo. In our laboratory, we have been specifically interested in changes in the neurotransmitter, glutamate, related to Alzheimer's disease pathology. As such, the method described here has been used to assess potential hippocampal disruptions in glutamate in a transgenic mouse model of Alzheimer's disease. Briefly, the method used involves coating a multi-site microelectrode with an enzyme very selective for the neurotransmitter of interest and using self-referencing sites to subtract out background noise and interferents. After plating and calibration, the MEA can be constructed with a micropipette and lowered into the brain region of interest using a stereotaxic device. Here, the method described involves anesthetizing rTg(TauP301L)4510 mice and using a stereotaxic device to precisely target sub-regions (DG, CA1, and CA3) of the hippocampus.

Here, we describe the setup, software navigation, and data analysis for a spatially and temporally precise method of measuring tonic and phasic extracellular glutamate changes in vivo using enzyme-linked microelectrode arrays (MEA).

באמצעות חיישנים ביולוגיים מבוססי Enzyme למדוד טוניק ו phasic גלוטמט בעכברי מודל אלצהיימר

Neurotransmitter disruption is often a key component of diseases of the central nervous system (CNS), playing a role in the pathology underlying ...

A High-content Assay for Monitoring AMPA Receptor Trafficking

Postsynaptic trafficking of receptors to and from the cell surface is an important mechanism by which neurons modulate their responsiveness to different stimuli. The &#945;-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid (AMPA) receptors, which are responsible for fast excitatory synaptic transmission in neurons, are trafficked to and from the postsynaptic surface to dynamically alter neuronal excitability. AMPA receptor trafficking is essential for synaptic plasticity and can be disrupted in neurological disease. However, prevalent approaches for quantifying receptor trafficking ignore entire receptor pools, are overly time- and labor-intensive, or potentially disrupt normal trafficking mechanisms and therefore complicate the interpretation of resulting data. We present a high-content assay for the quantification of both surface and internal AMPA receptor populations in cultured primary hippocampal neurons using dual fluorescent immunolabeling and a near-infrared fluorescent 96-well microplate scanner. This approach facilitates the rapid screening of bulk internalized and surface receptor densities while minimizing sample material. However, our method has limitations in obtaining single-cell resolution or conducting live cell imaging. Finally, this protocol may be amenable to other receptors and different cell types, provided proper adjustments and optimization.

Neuronal excitability can be modulated through a dynamic process of endo- and exocytosis of excitatory ionotropic glutamate receptors. Described here is an accessible, high-content assay for quantifying surface and internal receptor population pools.

וזמינותו גבוהים-תוכן עבור ניטור אמפא קולטן סחר

Postsynaptic trafficking of receptors to and from the cell surface is an important mechanism by which neurons modulate their responsiveness to different ...

An Antibody Feeding Approach to Study Glutamate Receptor Trafficking in Dissociated Primary Hippocampal Cultures

Cellular responses to external stimuli heavily rely on the set of receptors expressed at the cell surface at a given moment. Accordingly, the population of surface-expressed receptors is constantly adapting and subject to strict mechanisms of regulation. The paradigmatic example and one of the most studied trafficking events in biology is the regulated control of the synaptic expression of glutamate receptors (GluRs). GluRs mediate the vast majority of excitatory neurotransmission in the central nervous system and control physiological activity-dependent functional and structural changes at the synaptic and neuronal levels (e.g., synaptic plasticity). Modifications in the number, location, and subunit composition of surface expressed GluRs deeply affect neuronal function and, in fact, alterations in these factors are associated with different neuropathies. Presented here is a method to study GluR trafficking in dissociated hippocampal primary neurons. An &#34;antibody-feeding&#34; approach is used to differentially visualize GluR populations expressed at the surface and internal membranes. By labeling surface receptors on live cells and fixing them at different times to allow for receptors endocytosis and/or recycling, these trafficking processes can be evaluated and selectively studied. This is a versatile protocol that can be used in combination with pharmacological approaches or overexpression of altered receptors to gain valuable information about stimuli and molecular mechanisms affecting GluR trafficking. Similarly, it can be easily adapted to study other receptors or surface expressed proteins.

This article presents a method to study glutamate receptor (GluR) trafficking in dissociated primary hippocampal cultures. Using an antibody-feeding approach to label endogenous or overexpressed receptors in combination with pharmacological approaches, this method allows for the identification of molecular mechanisms regulating GluR surface expression by modulating internalization or recycling processes.

גישה האכלה נוגדן כדי לחקור את הסחר בקולטן גלוטמט בתרבויות היפוקמא העיקרי ההיפוקיים

Cellular responses to external stimuli heavily rely on the set of receptors expressed at the cell surface at a given moment. Accordingly, the population ...

Single Synapse Indicators of Glutamate Release and Uptake in Acute Brain Slices from Normal and Huntington Mice

Synapses are highly compartmentalized functional units that operate independently on each other. In Huntington&#39;s disease (HD) and other neurodegenerative disorders, this independence might be compromised due to insufficient glutamate clearance and the resulting spill-in and spill-out effects. Altered astrocytic coverage of the presynaptic terminals and/or dendritic spines as well as a reduced size of glutamate transporter clusters at glutamate release sites have been implicated in the pathogenesis of diseases resulting in symptoms of dys-/hyperkinesia. However, the mechanisms leading to the dysfunction of glutamatergic synapses in HD are not well understood. Improving and applying synapse imaging we have obtained data shedding new light on the mechanisms impeding the initiation of movements. Here, we describe the principle elements of a relatively inexpensive approach to achieve single synapse resolution by using the new genetically encoded ultrafast glutamate sensor iGluu, wide-field optics, a scientific CMOS (sCMOS) camera, a 473 nm laser and a laser positioning system to evaluate the state of corticostriatal synapses in acute slices from age appropriate healthy or diseased mice. Glutamate transients were constructed from single or multiple pixels to obtain estimates of i) glutamate release based on the maximal elevation of the glutamate concentration [Glu] next to the active zone and ii) glutamate uptake as reflected in the time constant of decay (TauD) of the perisynaptic [Glu]. Differences in the resting bouton size and contrasting patterns of short-term plasticity served as criteria for the identification of corticostriatal terminals as belonging to the intratelencephalic (IT) or the pyramidal tract (PT) pathway. Using these methods, we discovered that in symptomatic HD mice ~40% of PT-type corticostriatal synapses exhibited insufficient glutamate clearance, suggesting that these synapses might be at risk to excitotoxic damage. The results underline the usefulness of TauD as a biomarker of dysfunctional synapses in Huntington mice with a hypokinetic phenotype.

We present a protocol to evaluate the balance between glutamate release and clearance at single corticostriatal glutamatergic synapses in acute slices from adult mice. This protocol uses the fluorescent sensor iGluu for glutamate detection, a sCMOS camera for signal acquisition and a device for focal laser illumination.

בודד סינפסה אינדיקטורים של גלוטמט שחרור ספיגה בפרוסות המוח חריפה מעכברים נורמלי הנטינגטון

Synapses are highly compartmentalized functional units that operate independently on each other. In Huntington&#39;s disease (HD) and other ...

Quantifying Spontaneous Ca2+ Fluxes and their Downstream Effects in Primary Mouse Midbrain Neurons

Parkinson&#8217;s disease (PD) is a devastating neurodegenerative disorder caused by the degeneration of dopaminergic (DA) neurons. Excessive Ca2+ influx due to the abnormal activation of glutamate receptors results in DA excitotoxicity and has been identified as an important mechanism for DA neuron loss. In this study, we isolate, dissociate, and culture midbrain neurons from the mouse ventral mesencephalon (VM) of ED14 mouse embryos. We then infect the long-term primary mouse midbrain cultures with an adeno-associated virus (AAV) expressing a genetically encoded calcium indicator, GCaMP6f under control of the human neuron-specific synapsin promoter, hSyn. Using live confocal imaging, we show that cultured mouse midbrain neurons display spontaneous Ca2+ fluxes detected by AAV-hSyn-GCaMP6f. Bath application of glutamate to midbrain cultures causes abnormal elevations in intracellular Ca2+ within neurons and this is accompanied by caspase-3 activation in DA neurons, as demonstrated by immunostaining. The techniques to identify glutamate-mediated apoptosis in primary mouse DA neurons have important applications for the high content screening of drugs that preserve DA neuron health.

Quantifying Spontaneous Ca2+ Fluxes and their Downstream Effects in Primary Mouse Midbrain Neurons

Here we present a protocol to measure in vitro Ca2+ fluxes in midbrain neurons and their downstream effects on caspase-3 using primary mouse midbrain cultures. This model can be employed to study pathophysiologic changes related to abnormal Ca2+ activity in midbrain neurons, and to screen novel therapeutics for anti-apoptotic properties.

כימות ספונטני Ca2+ שטף ואת ההשפעות במורד הזרם שלהם בעכבר ראשי נוירונים המוח האמצעי

Parkinson&#8217;s disease (PD) is a devastating neurodegenerative disorder caused by the degeneration of dopaminergic (DA) neurons. Excessive Ca2+ influx ...

One-channel Cell-attached Patch-clamp Recording

Ion channel proteins are universal devices for fast communication across biological membranes. The temporal signature of the ionic flux they generate depends on properties intrinsic to each channel protein as well as the mechanism by which it is generated and controlled and represents an important area of current research. Information about the operational dynamics of ion channel proteins can be obtained by observing long stretches of current produced by a single molecule. Described here is a protocol for obtaining one-channel cell-attached patch-clamp current recordings for a ligand gated ion channel, the NMDA receptor, expressed heterologously in HEK293 cells or natively in cortical neurons. Also provided are instructions on how to adapt the method to other ion channels of interest by presenting the example of the mechano-sensitive channel PIEZO1. This method can provide data regarding the channel&#8217;s conductance properties and the temporal sequence of open-closed conformations that make up the channel&#8217;s activation mechanism, thus helping to understand their functions in health and disease.

Described here is a procedure for obtaining long stretches of current recording from one ion channel with the cell-attached patch-clamp technique. This method allows for observing, in real time, the pattern of open-close channel conformations that underlie the biological signal. These data inform about channel properties in undisturbed biological membranes.

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 ...

Biology

Real-Time Fluorescent Measurement of Synaptic Functions in Models of Amyotrophic Lateral Sclerosis

Before neuronal degeneration, the cause of motor and cognitive deficits in patients with amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and/or frontotemporal lobe dementia (FTLD) is dysfunction of communication between neurons and motor neurons and muscle. The underlying process of synaptic transmission involves membrane depolarization-dependent synaptic vesicle fusion and the release of neurotransmitters into the synapse. This process occurs through localized calcium influx into the presynaptic terminals where synaptic vesicles reside. Here, the protocol describes fluorescence-based live-imaging methodologies that reliably report depolarization-mediated synaptic vesicle exocytosis and presynaptic terminal calcium influx dynamics in cultured neurons.
Using a styryl dye that is incorporated into synaptic vesicle membranes, the synaptic vesicle release is elucidated. On the other hand, to study calcium entry, Gcamp6m is used, a genetically encoded fluorescent reporter. We employ high potassium chloride-mediated depolarization to mimic neuronal activity. To quantify synaptic vesicle exocytosis unambiguously, we measure the loss of normalized styryl dye fluorescence as a function of time. Under similar stimulation conditions, in the case of calcium influx, Gcamp6m fluorescence increases. Normalization and quantification of this fluorescence change are performed in a similar manner to the styryl dye protocol. These methods can be multiplexed with transfection-based overexpression of fluorescently tagged mutant proteins. These protocols have been extensively used to study synaptic dysfunction in models of FUS-ALS and C9ORF72-ALS, utilizing primary rodent cortical and motor neurons. These protocols easily allow for rapid screening of compounds that may improve neuronal communication. As such, these methods are valuable not only for the study of ALS but for all areas of neurodegenerative and developmental neuroscience research.

Two related methods are described to visualize subcellular events required for synaptic transmission. These protocols enable the real-time monitoring of the dynamics of presynaptic calcium influx and synaptic vesicle membrane fusion using live-cell imaging of in vitro cultured neurons.

מדידה פלואורסצנטית בזמן אמת של פונקציות סינפטיות במודלים של טרשת אמיוטרופית לרוחב

Before neuronal degeneration, the cause of motor and cognitive deficits in patients with amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and/or frontotemporal lobe ...