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In questo articolo

  • Riepilogo
  • Abstract
  • Introduzione
  • Protocollo
  • Risultati
  • Discussione
  • Divulgazioni
  • Riconoscimenti
  • Materiali
  • Riferimenti
  • Ristampe e Autorizzazioni

Riepilogo

Il presente protocollo evidenzia l'applicazione della tecnica western blotting per studiare le funzioni e le attività del co-trasportatore neuronale K-Cl KCC2. Il protocollo descrive lo studio della fosforilazione di KCC2 nei siti regolatori delle chinasi Thr906/1007 tramite western blotting. Inoltre, ulteriori metodi per confermare l'attività di KCC2 sono brevemente evidenziati in questo testo.

Abstract

I cotrasportatori di cloruro di potassio 2 (KCC2) sono un membro della famiglia dei trasportatori di soluti 12 (SLC12) dei cotrasportatori catione-cloruro (CCC), che si trovano esclusivamente nel neurone ed è essenziale per il corretto funzionamento dell'omeostasi della Cl- e di conseguenza l'inibizione funzionale GABAergica. Il fallimento nella corretta regolazione di KCC2 è deleterio ed è stato associato alla prevalenza di diverse malattie neurologiche, tra cui l'epilessia. Sono stati compiuti notevoli progressi per quanto riguarda la comprensione dei meccanismi coinvolti nella regolamentazione del KCC2, accreditato allo sviluppo di tecniche che consentano ai ricercatori di studiarne le funzioni e le attività; tramite indagini dirette (valutazione della fosforilazione dei siti regolatori delle chinasi) o indirette (osservazione e monitoraggio dell'attività GABA). Qui, il protocollo evidenzia come studiare la fosforilazione di KCC2 nei siti regolatori delle chinasi - Thr906 e Thr1007 - utilizzando la tecnica del western blotting. Esistono altri metodi classici utilizzati per misurare direttamente l'attività di KCC2, come lo ione rubidio e il saggio di assorbimento degli ioni tallio. Ulteriori tecniche come patch-clamp-elettrofisiologia sono utilizzate per misurare l'attività GABA; quindi, riflettendo indirettamente KCC2 attivato e/o inattivato come informato dalla valutazione dell'omeostasi intracellulare degli ioni cloruro. Alcune di queste tecniche aggiuntive saranno brevemente discusse in questo manoscritto.

Introduzione

I cotrasportatori di cloruro di potassio 2 (KCC2) sono un membro della famiglia dei trasportatori di soluti 12 (SLC12) dei cotrasportatori catione-cloruro-cloruro (CCC), che si trovano esclusivamente nel neurone ed è essenziale per il corretto funzionamento dell'omeostasi della Cl- e di conseguenza l'inibizione funzionale GABAergica 1,2,3,4. Il mantenimento di una bassa concentrazione intraneuronale di Cl- ([Cl-]i) a 4-6 mM da parte di KCC2 facilita l'iperpolarizzazione dell'acido γ-aminobutirrico (GABA)/glicina e l'inibizione sinaptica nel cervello e nel midollo spinale5. Il fallimento nella corretta regolazione di KCC2 è stato associato alla prevalenza di diverse malattie neurologiche, tra cui l'epilessia4. Inoltre, la diminuzione dell'estrusione di Cl mediata da KCC2 e le alterate correnti iperpolarizzanti GABAA e/o mediate dal recettore della glicina sono state implicate nell'epilessia, nel dolore neuropatico e nella spasticità 6,7. Il KCC2 neuronale è modulato negativamente attraverso la fosforilazione di residui regolatori chiave all'interno del suo dominio intracellulare C-terminaledal complesso di segnalazione della chinasi 1 senza lisina (WNK)-STE20/SPS1 correlato alla prolina/alanina (SPAK)/Oxidative stress-responsive (OSR), che facilita il mantenimento dell'attività depolarizzata del GABA nei neuroni immaturi 2,8,9 . Il WNK-SPAK/OSR1 fosforila i residui di treonina 906 e 1007 (Thr906/Thr1007) e successivamente sottoregola l'espressione genica dell'mRNA di KCC2, portando ad un conseguente deterioramento della sua funzione fisiologica 8,10. Ancora più importante, tuttavia, è già un dato di fatto che il complesso chinasico WNK-SPAK/OSR1 è noto per fosforilare e inibire l'espressione di KCC2 1,2,4,11,12, e che l'inibizione delle vie di segnalazione del complesso chinasico al fosforilato Thr906/Thr1007 è stata collegata con l'aumentata espressione del gene mRNA KCC2 13,14,15 . È importante notare che la regolazione dell'espressione neuronale dei cotrasportatori KCC2 e Na+-K+-2Cl- 1 (NKCC1) attraverso la fosforilazione proteica funziona in concomitanza e in pattern inversi 1,4,16.

Sono stati compiuti progressi consistenti e considerevoli per quanto riguarda la comprensione dei meccanismi coinvolti nella regolazione del KCC2, accreditato allo sviluppo di tecniche che consentano ai ricercatori di studiarne le funzioni e le attività; tramite indagini dirette (valutazione della fosforilazione dei siti regolatori delle chinasi) o indirette (osservazione e monitoraggio dell'attività GABA). Il protocollo qui presentato evidenzia l'applicazione di tecniche di western blotting per studiare le funzioni e le attività del co-trasportatore neuronale K+-Cl- KCC2 studiando la fosforilazione del cotrasportatore nei siti regolatori delle chinasi Thr906/1007.

Western blot è un metodo utilizzato per rilevare specifiche proteine di interesse da un campione di tessuto o cellula. Questo metodo separa prima le proteine per dimensione attraverso l'elettroforesi. Le proteine vengono quindi trasferite elettroforeticamente su un supporto solido (di solito una membrana) prima che la proteina bersaglio venga marcata utilizzando un anticorpo specifico. Gli anticorpi sono coniugati a diversi tag o anticorpi coniugati con fluorofori che vengono rilevati utilizzando metodi colorimetrici, chemiluminescenza o fluorescenza. Ciò consente di rilevare una specifica proteina bersaglio da una miscela di proteine. Questa tecnica è stata utilizzata per caratterizzare i siti fosfospecifici di KCCs1 ed è stata utilizzata per identificare inibitori delle chinasi che inibiscono la fosforilazione di KCC3 Thr991/Thr104817. Seguendo questo protocollo, si può rilevare specificamente KCC2 totale e fosforilato da lisati cellulari/tissutali. In linea di principio, la rilevazione di anticorpi coniugati con proteine mediante questa tecnica è altamente strumentale in quanto aiuta a migliorare la comprensione delle attività cooperative nei fosfo-siti di KCC2, che fa luce sui meccanismi molecolari coinvolti nelle loro regolazioni fisiologiche. L'analisi quantitativa dell'espressione proteica totale è rappresentativa della funzione e dell'attività di KCC2. Esistono altri metodi classici utilizzati per misurare direttamente l'attività di KCC2, come lo ione rubidio e il saggio di assorbimento degli ioni tallio. Ulteriori tecniche come patch-clamp-elettrofisiologia sono utilizzate per misurare l'attività GABA; quindi, riflettendo indirettamente KCC2 attivato e/o inattivato come informato dalla valutazione dell'omeostasi intracellulare degli ioni cloruro.

Protocollo

NOTA: Il protocollo descrive il metodo western blotting per rilevare specifiche proteine di interesse.

1. Coltura cellulare e trasfezione

  1. Riscaldare tutti i reagenti nel bagno di perline (37 °C) prima della procedura di coltura cellulare. Preparare terreno di coltura, Modified Eagle Medium (DMEM) di Dulbecco, integrato con il 10% di siero bovino fetale, l'1% ciascuno di 2mM L-glutammina, 100x aminoacido non essenziale, 100 mM di piruvato di sodio e 100 unità / mL di penicillina-streptomicina.
  2. Scongelare completamente le cellule KCC2b del rene embrionale umano KCC2b (HEK293rnKCC2b)18 nel bagno di perline (37 °C). Trasferire le cellule dal tubo crioviale in una provetta da centrifuga contenente 5 ml di materiale fresco. Ruotare la cella a 1200 ×g per 3-5 minuti.
  3. Utilizzare una pipetta aspiratore (fissata a una pompa per vuoto) per aspirare il surnatante e aggiungere 10 ml di fluido fresco per risospendere le cellule. Trasferire la sospensione cellulare su un piatto piatto da 10 cm.
  4. Mettere il piatto nell'incubatore e lasciarlo crescere per 48 ore a 37 °С in un'atmosfera umidificata al 5% di CO2 . Monitorare il periodo di incubazione per garantire una crescita cellulare sana. Dividere ulteriormente le cellule quando hanno raggiunto oltre il 90% di confluenza dopo il periodo di incubazione.
  5. Aspirare il vecchio mezzo dalla capsula delle cellule e sciacquare delicatamente le cellule con 2 ml di tampone fosfato salino (PBS). Aggiungere 2 ml di tripsina e incubare per circa 1-2 minuti a temperatura ambiente.
  6. Utilizzare 2 ml di supporto completo per lavare delicatamente le cellule tripsinizzate nel piatto. Aggiungere 9 ml di supporti freschi ai nuovi piatti e aggiungere 1 mL di soluzione dal vecchio piatto a ciascuno di quelli nuovi. Trasferire nuovamente i piatti a cellule divise nell'incubatore per 48 ore per raggiungere ≥ confluenza del 90%.
  7. Trattare le cellule con dimetilsolfossido (DMSO) come controllo, 8 μM di staurosporina o 0,5 mM di N-etilmaleimmide (NEM) per 15 minuti prima di raccogliere le cellule nel tampone di lisi.

2. Preparazione di lisati cellulari e carico di campioni

  1. Aspirare il supporto sul piatto di coltura (dalle procedure di trasfezione). Posizionare la coltura cellulare su ghiaccio e lavare le cellule con PBS ghiacciato.
  2. Aspirare il PBS, quindi aggiungere 1,0 mL di tampone di lisi ghiacciato contenente 50 mM di tris-HCl (pH 7,5), 1 mM di glicole etilenico-bis(β-amminoetil etere)-N,N,N′,N′-tetraacetico (EGTA), 1 mM di acido etilendiamminotetraacetico (EDTA), 50 mM di fluoruro di sodio, 5 mM di pirofosfato di sodio, 10 mM di sodio-β-glicerofosfato, 1 mM di ortovanadato di sodio, 1% (p/v) Triton X-100, 0,27 M di saccarosio, 1 mM di benzamina, 0,1% (v/v) di 2-mercaptoetanolo e 2 mM di fenilmetilsulfonilfluoruro (PMSF) al piatto.
    NOTA: Il volume del tampone di lisi durante la raccolta cellulare varia a seconda delle dimensioni del piatto, ad esempio, 1 ml di tampone di lisi è adatto per 1 x 107 celle / piatto da 100 mm / 150 cm 2 pallone, mentre 0,5 ml è adatto per 5 x 106 celle / piatto da 60 mm / 75 cm2 pallone.
  3. Utilizzare un raschietto a celle di plastica fredda per raschiare le cellule dal fondo del piatto, quindi utilizzare delicatamente una pipetta per trasferire la sospensione cellulare in un tubo di micro-centrifuga già sul ghiaccio. Agitare costantemente il tubo per 30 minuti a 4 °C.
  4. Far girare i lisati cellulari in una centrifuga fredda (4 °C) a 16.000 x g per 20 minuti, rimuovere delicatamente il tubo dalla centrifuga e metterlo su ghiaccio. Raccogliere il surnatante in un tubo fresco pre-raffreddato e scartare il pellet.
    NOTA: Potrebbe essere necessario variare la forza di centrifugazione e il tempo a seconda del tipo di cella. Tuttavia, le linee guida generali incoraggiano la centrifugazione a 16.000 x g per 20 minuti. Tuttavia, questo deve essere determinato per ogni esperimento. Ad esempio, le cellule delicate come i leucociti hanno bisogno di una velocità di centrifugazione molto leggera.

3. Preparazione di immunoprecipitanti da lisati cellulari

  1. Pipettare 300 μL di proteina-G-sepharose in una provetta da microcentrifuga. Ruotare la soluzione a 500 x g per 2 minuti ed eliminare il surnatante.
  2. Aggiungere 500 μL di PBS e vortice bene la soluzione. Ruotare la soluzione a 500 x g per 2 minuti ed eliminare il surnatante. Ripetere questo passaggio.
  3. Mescolare 1 mg di anticorpi anti-KCC2 Thr906 e anti-KCC2 Thr1007 con 200 μL di perle di proteina G-sepharose e portare il volume a 500 μL con PBS. Agitare su una piattaforma vibrante o ruota rotante per 2 ore a 4 °C. Lavare 2x con PBS.
  4. Effettuare la quantificazione proteica sui lisati cellulari interi e aggiungere 1 mg di lisato cellulare alle perle lavate. Incubare delicatamente in un rotatore end-to-end per 2 ore a 4 °C. Girare le perle e lavarle 3 volte con PBS contenente 150 mM di cloruro di sodio (NaCl).
  5. Lavare gli immunoprecipitanti (perline) 3x con 200 μL di PBS. Risospendere il pellet finale in 100 μL di tampone campione 1x litio dodecilsolfato (LDS).
  6. Agitare i tubi in uno shaker a rotore a temperatura ambiente per 5 minuti e incubarli in un blocco riscaldante a 75 °C per 10 minuti. Centrifugare il campione di carico a 11.000 x g per 2 minuti e utilizzare il surnatante per il caricamento del gel.

4. Esecuzione della macchia occidentale

  1. Montare l'apparecchio di colata e versare il gel separatore all'8% preparato al momento (vedere Tabella 1 per la ricetta/preparazione) per gettare il gel lasciando circa 2 cm di spazio dalla parte superiore del vetro di colata. Aggiungere 200 μL di isopropanolo assoluto alla configurazione e lasciarlo riposare a temperatura ambiente per 60 minuti.
    NOTA: La ricetta del gel di poliacrilammide per l'elettroforesi su gel di sodio dodecilsolfato-poliacrilammide (SDS-PAGE) dipende dalla dimensione della proteina di interesse (Tabella 2). Quindi, prendere nota della dimensione della proteina prima di determinare la percentuale di gel desiderata.
  2. Utilizzare una pipetta per rimuovere l'isopropanolo e sciacquare accuratamente il gel con circa 200 μL di acqua distillata. Aggiungere il gel impilabile al 6% appena preparato (vedere Tabella 1 per la ricetta/preparazione) per riempire lo spazio di circa 2 cm sulla configurazione del getto. Inserire delicatamente nel pettine e lasciare riposare a temperatura ambiente per 30 minuti.
  3. Fissare il gel fuso nel serbatoio dell'elettroforesi.
  4. Sciogliere 30,3 g di Tris base, 144,1 g di glicina e 10 g di SDS in 1000 ml di acqua distillata per preparare 10x tampone di trasferimento. Preparare 1x tampone di funzionamento aggiungendo 10 ml di SDS al 10% e 100 ml di tampone di trasferimento 10x a 890 ml di acqua distillata.
  5. Versare 1x buffer di corsa nel serbatoio. Caricare 5 μL di marcatore di peso molecolare nel primo pozzetto e una quantità uguale di proteine in ciascun pozzetto del gel SDS-PAGE (tra 18-30 μL, a seconda della dimensione del pettine utilizzato). Riempire i pozzetti vuoti con 1x LDS e far funzionare il gel per circa 90-120 minuti a 120 V.
  6. Sciogliere 58,2 g di Tris base e 29,3 g di glicina in 1000 ml di acqua distillata per preparare 10x tampone di trasferimento. Attivare la membrana nitrocellulosa con 1x tampone di trasferimento contenente il 20% di metanolo. Risciacquare il gel e la membrana con il tampone di trasferimento e distribuirli delicatamente sulla pila di preparazione.
    NOTA: Non è necessario regolare il pH dei tamponi di corsa e di trasferimento in quanto dovrebbero essere al pH ottimale richiesto. Inoltre, è consigliabile preparare questi tamponi e conservarli a temperatura ambiente prima dell'esperimento per risparmiare tempo.
  7. Disporre il sandwich da trasferire in questo ordine: elettrodo negativo (cornice nera/fine) - schiuma sandwich - carta da filtro - gel SDS-PAGE risciacquato - membrana nitrocellulosa risciacquata - carta da filtro - schiuma sandwich - elettrodo positivo (cornice rossa). Impilare il sandwich assemblato nel serbatoio di trasferimento e funzionare a 90 V per 90 minuti o 30 V per 360 minuti.

5. Colorazione anticorpale e sviluppo dell'immagine

  1. Rimuovere la membrana e lasciarla asciugare. Bloccare la membrana per 1 ora a temperatura ambiente utilizzando un tampone bloccante a base di latte scremato al 5% in soluzione salina tamponata Tris contenente lo 0,1% 1x Tween 20 (1x TBS-T).
  2. Incubare le membrane con opportune diluizioni dell'anticorpo primario 8,15,19 e della beta-actina (controllo del carico) in tampone bloccante per 1 ora a temperatura ambiente o per una notte a 4 °C. Lavare la membrana in tre lavaggi da 1x TBS-T per 5 minuti ciascuno.
    NOTA: L'incubazione della membrana separata con controlli di carico come gli anticorpi beta-actina, alfa-tubulina o gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi serve a normalizzare gli altri risultati di western blotting durante la successiva quantificazione. La diluizione raccomandata per ciascun anticorpo primario è disponibile nel manuale del produttore.
  3. Incubare la membrana lavata con anticorpo secondario diluito 5000 volte in tampone bloccante per 60 minuti a temperatura ambiente. Ancora una volta, lavare la membrana 3x in 1x TBS-T per 5 minuti ciascuno.
    NOTA: Si raccomanda vivamente che l'anticorpo secondario sia generato contro la specie in cui viene allevato l'anticorpo primario. Ad esempio, se l'anticorpo primario del KCC2 totale è l'anti-KCC2 del topo, è necessario utilizzare l'anticorpo secondario per l'antitopo.
  4. Posizionare la membrana lavata sulla scheda di imaging. Mescolare volumi uguali di ciascun reagente a chemiluminescenza potenziata (ECL) e distribuire delicatamente la soluzione miscelata sulla membrana per sviluppare segnali.

6. Acquisizione di immagini mediante un sistema di imaging e quantificazione dei dati

  1. Trasferire la scheda di imaging nello scomparto appropriato del sistema di imaging per l'imaging. Aprire il software di imaging sul computer per l'elaborazione delle immagini.
  2. Sulla barra degli strumenti, fare clic su Nuovo protocollo e scegliere Canale singolo. Fare clic su Seleziona nella finestra di dialogo di imaging/applicazione gel, scorrere fino a Traccia e selezionare Chemi Hi Sensitivity o Chemi Hi Resolution. Quindi fare clic su Signal Accumulation Setup per impostare la durata e il numero di immagini da acquisire.
  3. Fare clic su Position Gel in Impostazione protocollo e regolare il gel nel sistema di imaging, se necessario. Fare clic su Esegui protocollo per acquisire le immagini.
  4. Fare clic con il pulsante destro del mouse su una delle immagini acquisite nella casella del catalogo immagini per salvare le immagini sul computer. Passare all'immagine desiderata e fare clic su Seleziona immagine e Continua nella finestra di dialogo Esegui.
  5. Fare clic sull'icona Trasformazione immagine per regolare il contrasto e la saturazione di pixel dell'immagine . Fare clic sull'icona Screenshot sulla barra degli strumenti generale per salvare l'immagine sul computer a seconda del formato di immagine desiderato.
  6. Misurare le densità di banda utilizzando il software ImageJ e analizzarle utilizzando opportuni strumenti statistici.

Risultati

Qui, il risultato rappresentativo presentato in Figura 1 ha studiato l'impatto di staurosporina e NEM sulla fosforilazione mediata da WNK-SPAK/OSR1 di KCC2 e NKCC1 in linee cellulari HEK293 che esprimono stabilmente KCC2b (HEKrnKCC2b)18 utilizzando la tecnica western blotting. Dettagli completi sui risultati rappresentativi sono discussi in Zhang et al.15. Simile al NEM, la staurosporina è un ampio inibitore della chinasi c...

Discussione

Molti metodi sono stati utilizzati per misurare le attività di SLC12 delle CCC che sono espresse nei neuroni, tra cui KCC2. Molte di queste tecniche hanno dimostrato di migliorare le conoscenze scientifiche sull'analisi della rilevanza funzionale di questi trasportatori e dei loro modelli struttura-funzione in diverse mutazioni correlate alla malattia. Criticamente, ci sono vantaggi e avvertimenti per i vari metodi21. Tuttavia, il protocollo spiegato sopra, ha delineato come valutare la fosforila...

Divulgazioni

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Riconoscimenti

Questo lavoro è stato sostenuto dalla Royal Society UK (Grant no. IEC \ NSFC \ 201094) e da una borsa di studio per il dottorato del Commonwealth.

Materiali

NameCompanyCatalog NumberComments
40% acrylamideSigma-AldrichA2917Used to make seperating and stacking gel for SDS-PAGE 
Ammonium Per SulfateSigma-Aldrich248614Used to make seperating and stacking gel for SDS-PAGE 
anti pSPAKDundee UniversityS670BUsed as primary antibody for western blotting
anti-KCC2Dundee UniversityS700CUsed as primary antibody for western blotting
anti-KCC2 pSer940Thermo Fisher ScientificPA5-95678Used as primary antibody for western blotting
anti-KCC2 pThr1007Dundee UniversityS961CUsed as primary antibody for western blotting
anti-KCC2 pThr906Dundee UniversityS959CUsed as primary antibody for western blotting
anti-mouseCell Signalling technology66002Used as secondary antibody for western blotting
anti-NKCC1Dundee UniversityS841BUsed as primary antibody for western blotting
anti-NKCC1 pThr203/207/212Dundee UniversityS763BUsed as primary antibody for western blotting
anti-rabbitCell Signalling technologyC29F4Used as secondary antibody for western blotting
anti-sheepabcamab6900Used as secondary antibody for western blotting
anti-SPAKDundee UniversityS669DUsed as primary antibody for western blotting
anti-β-Tubulin IIISigma-AldrichT8578Used as primary antibody for western blotting
BenzamineMerck UK135828Used as component of lysis buffer
Beta-mercaptoethanolSigma-AldrichM3148Used as component of loading buffer and lysis buffer
Bradford CoomasieThermo Scientific1856209Used for lysate protein quantification
Casting apparatusAtto WSE-1165WUsed to run SDS-page electrophoresis
CentrifugeEppendorf5804Used in lysate preparation
CentrifugeVWRMicroStar 17RUsed for spinning samples
Dimethyl sulfoxide (DMSO)Sigma-AldrichD2650-100MLUsed for cell culture experiment
Dried Skimmed MilkMarvelN/AUsed to make blocking buffer
Dulbecco's Modified Eagle's Medium - high glucoseSigma-AldrichD6429Used for cell culture
ECL reagentPerkin ElmerORTT755/2655Used to develop image for western blotting
EDTAFisher ScientificD/0700/53Used as component of lysis buffer
EGTASigma-Aldriche4378Used as component of lysis buffer
Electrophoresis Power SupplyBioRadPowerPAC HCTo supply power to run SDS-page electrophoresis
EthanolThermoFisherE/0650DF/17Used for preparing sterilized equipments and environment
Fetal Bovine Serum -  heat inactivatedMerck Life Sciences UKF9665Used for cell culture
FumehoodWalkerA7277Used for cell culture
Gel Blotting - WhatmanGE Healthcare 10426981Used in western blotting to make transfer sandwich
GlycineSigma-Aldrich15527Used to make buffers
GraphPad Prism SoftwareGraphPad Software, Inc., USAVersion 6.0Used for plotting graphs and analysing data for  western blotting
HClAcros Organics10647282Used to make seperating and stacking gel for SDS-PAGE 
Heating blockGrantQBT1Used to heat WB loading samples
HEK293 cellsMerck UK12022001-1VLCell line for culture experiment
ImageJ SoftwareWayne Rasband and Contributors; NIH, USA ImageJ 1.53eUsed to measure band intensities from western blotting images
Imaging systemBioRadChemiDoc MPUsed to take western blotting images
IncubatorLEECLEEC precision 190DUsed for cell culture
IsopropanolHoneywell24137Used in casting gel for electrophoresis
L-glutamine solutionSigma-AldrichG7513Used for cell culture
Lithium dodecyl sulfate (LDS)NovexNP0008Used as loading buffer for western blotting
MEM Non-essential amino acid Merck Life Sciences UKM7145Used for cell culture
MicrocentrifugeEppendorf5418Used for preparing lysates for WB
Microplate readerBioRadiMarkUsed for lysate protein concentration readout
Microsoft PowerpointMicrosoft, USAPowerPoint2016Used to edit western blotting images
Molecular Weight MarkerBioRad1610373Used for western blotting
N-ethylmaleimideThermo Fisher Scientific23030Used for cell culture experiment
Nitrocellulose membraneFisher Scientific45004091Used for western blotting
Penicillin-StreptomycinGibco15140122Used for cell culture
pH MeterMettler ToledoSeven compact s210Used to monitor pH of buffer solutions
Phenylmethylsulfonylfluoride (PMSF)Sigma-AldrichP7626Used as component of lysis buffer
Phosphate Buffer SalineSigma-AldrichD8537Used for cell culture
PKCδ pThr505Cell Signalling technology9374Used as primary antibody for western blotting
Sepharose Protein GGeneronPG50-00-0002Used for immunoprecipitation
Sodium chlorideSigma-AldrichS7653Used as component of wash buffer
Sodium ChlorideSigma-AldrichS7653Used to prepare TBS-T buffer
Sodium Dodecyl SulfateSigma-AldrichL5750Used to make seperating and stacking gel for SDS-PAGE 
sodium orthovanadateSigma-AldrichS6508Used as component of lysis buffer
Sodium PyruvateSigma-AldrichS8636Used for cell culture
sodium-β-glycerophosphateMerck UKG9422Used as component of lysis buffer
Staurosporine (from Streptomyces sp.)Scientific Laboratory Supplies, UKS4400-1MGUsed for cell culture experiment
SucroseScientifc Laboratory SuppliesS0389Used as component of lysis buffer
TEMEDSigma-AldrichT7024Used to make seperating and stacking gel for SDS-PAGE 
Transfer ChamberBioRad1658005EDUUsed in western blotting to transfer protein on membrane
TrisSigma-AldrichT6066Used to make seperating and stacking gel for SDS-PAGE 
Triton-X100Sigma-AldrichT8787Used as component of lysis buffer
Trypsin-EDTA SolutionMerck Life Sciences UKT4049Used for cell culture
Tween-20Sigma-AldrichP3179Used as make TBS-T buffer
Vacuum pumpCharles AustenDymax 5Used for cell culture
VortexScientific IndustriesK-550-GEUsed in sample preparation
Vortex mixerScientific Industries LtdVortex-Genie  K-550-GEUsed of mixing resolved sample
Water bathGrant Instruments Ltd. (JB Academy)JBA5Used to incubate solutions

Riferimenti

  1. de Los Heros, P., et al. The WNK-regulated SPAK/OSR1 kinases directly phosphorylate and inhibit the K+-Cl- co-transporters. Biochemical Journal. 458 (3), 559-573 (2014).
  2. Heubl, M., et al. GABAA receptor dependent synaptic inhibition rapidly tunes KCC2 activity via the Cl(-)-sensitive WNK1 kinase. Nature Communications. 8 (-), 1776 (2017).
  3. Schulte, J. T., Wierenga, C. J., Bruining, H. Chloride transporters and GABA polarity in developmental, neurological and psychiatric conditions. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 90, 260-271 (2018).
  4. Shekarabi, M., et al. WNK Kinase Signaling in Ion Homeostasis and Human Disease. Cell Metabolism. 25 (2), 285-299 (2017).
  5. Rivera, C., et al. The K+/Cl- co-transporter KCC2 renders GABA hyperpolarizing during neuronal maturation. Nature. 397 (6716), 251-255 (1999).
  6. Kahle, K. T., et al. Modulation of neuronal activity by phosphorylation of the K-Cl cotransporter KCC2. Trends in Neuroscience. 36 (12), 726-737 (2013).
  7. Andrews, K., Josiah, S. S., Zhang, J. The Therapeutic Potential of Neuronal K-Cl Co-Transporter KCC2 in Huntington's Disease and Its Comorbidities. International Journal of Molecular Sciences. 21 (23), 9142 (2020).
  8. Friedel, P., et al. WNK1-regulated inhibitory phosphorylation of the KCC2 cotransporter maintains the depolarizing action of GABA in immature neurons. Science Signaling. 8 (383), 65 (2015).
  9. Watanabe, M., et al. Developmentally regulated KCC2 phosphorylation is essential for dynamic GABA-mediated inhibition and survival. Science Signaling. 12 (603), (2019).
  10. Rinehart, J., et al. Sites of regulated phosphorylation that control K-Cl cotransporter activity. Cell. 138 (3), 525-536 (2009).
  11. Lu, D. C. -. Y., et al. The role of WNK in modulation of KCl cotransport activity in red cells from normal individuals and patients with sickle cell anaemia. Pflügers Archiv-European Journal of Physiology. 471 (11-12), 1539-1549 (2019).
  12. Huang, H., et al. The WNK-SPAK/OSR1 Kinases and the Cation-Chloride Cotransporters as Therapeutic Targets for Neurological Diseases. Aging and Disease. 10 (3), 626-636 (2019).
  13. AlAmri, M. A., Kadri, H., Alderwick, L. J., Jeeves, M., Mehellou, Y. The Photosensitising Clinical Agent Verteporfin Is an Inhibitor of SPAK and OSR1 Kinases. Chembiochem. 19 (19), 2072-2080 (2018).
  14. Zhang, J., et al. Modulation of brain cation-Cl(-) cotransport via the SPAK kinase inhibitor ZT-1a. Nature Communications. 11 (1), 78 (2020).
  15. Zhang, J., et al. Staurosporine and NEM mainly impair WNK-SPAK/OSR1 mediated phosphorylation of KCC2 and NKCC1. PLoS One. 15 (5), 0232967 (2020).
  16. Alessi, D. R., et al. The WNK-SPAK/OSR1 pathway: master regulator of cation-chloride cotransporters. Science Signaling. 7 (334), 3 (2014).
  17. Zhang, J., et al. Functional kinomics establishes a critical node of volume-sensitive cation-Cl(-) cotransporter regulation in the mammalian brain. Scientific Reports. 6, 35986 (2016).
  18. Hartmann, A. M., et al. Opposite effect of membrane raft perturbation on transport activity of KCC2 and NKCC1. Journal of Neurochemistry. 111 (2), 321-331 (2009).
  19. Pisella, L. I., et al. Impaired regulation of KCC2 phosphorylation leads to neuronal network dysfunction and neurodevelopmental pathology. Science Signaling. 12 (603), (2019).
  20. Blaesse, P., et al. Oligomerization of KCC2 correlates with development of inhibitory neurotransmission. The Journal of Neuroscience. 26 (41), 10407-10419 (2006).
  21. Medina, I., Pisella, L. I. . Neuronal Chloride Transporters in Health and Disease. , 21-41 (2020).
  22. Thomas, P., Smart, T. G. HEK293 cell line: a vehicle for the expression of recombinant proteins. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 51 (3), 187-200 (2005).
  23. Friedel, P., et al. A Novel View on the Role of Intracellular Tails in Surface Delivery of the Potassium-Chloride Cotransporter KCC2. eNeuro. 4 (4), (2017).
  24. Lee, Y. -. C., et al. Impact of detergents on membrane protein complex isolation. Journal of Proteome Research. 17 (1), 348-358 (2018).
  25. Vallée, B., Doudeau, M., Godin, F., Bénédetti, H. Characterization at the Molecular Level using Robust Biochemical Approaches of a New Kinase Protein. JoVE (Journal of Visualized Experiments). (148), e59820 (2019).
  26. Johansen, K., Svensson, L. . Molecular Diagnosis of Infectious Diseases. , 15-28 (1998).
  27. Mahmood, T., Yang, P. -. C. Western blot: technique, theory, and trouble shooting. North American Journal of Medical Sciences. 4 (9), 429 (2012).
  28. Klein, J. D., O'Neill, W. C. Volume-sensitive myosin phosphorylation in vascular endothelial cells: correlation with Na-K-2Cl cotransport. American Journal of Physiology-Cell Physiology. 269 (6), 1524-1531 (1995).
  29. Hannemann, A., Flatman, P. W. Phosphorylation and transport in the Na-K-2Cl cotransporters, NKCC1 and NKCC2A, compared in HEK-293 cells. PLoS One. 6 (3), 17992 (2011).
  30. Liu, J., Ma, X., Cooper, G. F., Lu, X. Explicit representation of protein activity states significantly improves causal discovery of protein phosphorylation networks. BMC Bioinformatics. 21 (13), 1-17 (2020).
  31. Terstappen, G. C. Nonradioactive rubidium ion efflux assay and its applications in drug discovery and development. Assay and Drug Development Technologies. 2 (5), 553-559 (2004).
  32. Carmosino, M., Rizzo, F., Torretta, S., Procino, G., Svelto, M. High-throughput fluorescent-based NKCC functional assay in adherent epithelial cells. BMC Cell Biology. 14 (1), 1-9 (2013).
  33. Adragna, N. C., et al. Regulated phosphorylation of the K-Cl cotransporter KCC3 is a molecular switch of intracellular potassium content and cell volume homeostasis. Frontiers in Cellular Neuroscience. 9, 255 (2015).
  34. Zhang, D., Gopalakrishnan, S. M., Freiberg, G., Surowy, C. S. A thallium transport FLIPR-based assay for the identification of KCC2-positive modulators. Journal of Biomolecular Screening. 15 (2), 177-184 (2010).
  35. Yu, H. B., Li, M., Wang, W. P., Wang, X. L. High throughput screening technologies for ion channels. Acta Pharmacologica Sinica. 37 (1), 34-43 (2016).
  36. Hill, C. L., Stephens, G. J. An Introduction to Patch Clamp Recording. Patch Clamp Electrophysiology. , 1-19 (2021).
  37. Conway, L. C., et al. N-Ethylmaleimide increases KCC2 cotransporter activity by modulating transporter phosphorylation. Journal of Biological Chemistry. 292 (52), 21253-21263 (2017).
  38. Heigele, S., Sultan, S., Toni, N., Bischofberger, J. Bidirectional GABAergic control of action potential firing in newborn hippocampal granule cells. Nature Neuroscience. 19 (2), 263-270 (2016).
  39. Moore, Y. E., Deeb, T. Z., Chadchankar, H., Brandon, N. J., Moss, S. J. Potentiating KCC2 activity is sufficient to limit the onset and severity of seizures. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (40), 10166-10171 (2018).
  40. Kim, H. R., Rajagopal, L., Meltzer, H. Y., Martina, M. Depolarizing GABAA current in the prefrontal cortex is linked with cognitive impairment in a mouse model relevant for schizophrenia. Science Advances. 7 (14), 5032 (2021).
  41. Yelhekar, T. D., Druzin, M., Karlsson, U., Blomqvist, E., Johansson, S. How to properly measure a current-voltage relation?-interpolation vs. ramp methods applied to studies of GABAA receptors. Frontiers in Cellular Neuroscience. 10, 10 (2016).
  42. Ishibashi, H., Moorhouse, A. J., Nabekura, J. Perforated whole-cell patch-clamp technique: a user's guide. Patch Clamp Techniques. , 71-83 (2012).
  43. Ebihara, S., Shirato, K., Harata, N., Akaike, N. Gramicidin-perforated patch recording: GABA response in mammalian neurones with intact intracellular chloride. The Journal of Physiology. 484 (1), 77-86 (1995).
  44. Kyrozis, A., Reichling, D. B. Perforated-patch recording with gramicidin avoids artifactual changes in intracellular chloride concentration. Journal of Neuroscience Methods. 57 (1), 27-35 (1995).
  45. Lamsa, K., Palva, J. M., Ruusuvuori, E., Kaila, K., Taira, T. Synaptic GABAA activation inhibits AMPA-kainate receptor-mediated bursting in the newborn (P0-P2) rat hippocampus. Journal of Neurophysiology. 83 (1), 359-366 (2000).

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