Name: monitoring the effect of osmotic stress on secretory vesicles and exocytosis
Uploaded: 2018-02-19T13:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 8 s
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著者は、スウェーデン研究評議会 (349-2007-8680) 資金調達のため、Dalsjöfors コットツーク AB (Dalsjöfors、スウェーデン) ウシ副腎の寄付に感謝したいと思います。

1. 副腎から酵素消化によって牛クロム親和性細胞の培養
<ol><li>採集されたウシ副腎髄質細胞を分離するには、細胞 70% エタノール溶液を滅菌します。離れて脂肪と結合組織をメスを使用してトリミングします。血液を削除するには、37 ° c. に恒温されているロックのソリューション (塩化ナトリウム 154 mM、KCl 5.6 mM、NaHCO3 3.6 ミリメートル、ヒドロキシエチル piperazineethanesulfonic 酸 (HEPES) ph 7.4 5.6 mM) を使用して副腎静脈をすすいでください。</li>
	<li>組織を消化するため暖かい無菌ろ過 0.2% コラゲナーゼ P ソリューション副腎静脈注射器を使用しての約 2.5 mL を注入することにより各腺をふくらませ、37 ° C で 20 分間組織を孵化させなさい髄質の消化プロセスが完了したことを確認するために腺を調べます。組織には、ソフトでない緊張を感じるはずです。</li>
	<li>長手方向に腺を離れて切り取ることによる消化の延髄を収集します。メスを使用して髄質のティッシュをミンチします。鋼のふるい上組織懸濁液をフィルター処理し、コラゲナーゼ p. の活動を減らすために容積で約 50 mL にロックのソリューションで希釈</li>
	<li>室温で 10 分間遠心分離機で 300 x g で細胞のペレット 50 mL 滅菌試験管に収集しています。20 mL ロックのソリューションで得られたペレットを再停止し、チューブに滅菌 100 μ m ナイロン メッシュ ソリューションをフィルターします。</li>
	<li>滅菌 Percoll (1:1) とクロム親和性細胞懸濁液を混合し、室温で 20 分間 18,600 x g で細胞液を遠心分離します。密度勾配の最上層を収集し、ソリューションをチューブに 100 μ m ナイロン メッシュ フィルターします。</li>
	<li>Percoll を除外すると、再ロックのソリューションにペレットを中断する前にロックのソリューションと 300 x g で室温で 10 分間遠心する細胞懸濁液を希釈します。孤立した細胞懸濁液の推定の細胞密度は約 400 万セル/mL です。</li>
	<li>分泌と細胞内フローサイトメトリー測定電流記録、プレート髄質細胞コラーゲン IV の約 17.5 × 103セル/cm2の密度で 60 mm プラスチック製の食器をコーティングし、5% CO2の 37 ° C で細胞をインキュベート環境。細胞培養の 1-3 日以内電気化学の実験を実行します。</li>
	<li>TEM のイメージング実験、プレート 75 cm2細胞培養フラスコ フラスコあたり 700 万セルの密度でのクロム親和性細胞と 1 日 37 ° c 5% CO2環境で孵化させなさい。</li>
</ol>2. 単一のセル エキソサイトーシス アンペロメトリー実験24
<ol><li>これらの実験のための炭素繊維電極を作製するには、これらの実験で使用される頭の段階で電極ホルダーに適した外径のキャピラリーのガラスを取る。1.2 mm の外径と内径 0.69 mm のホウケイ酸ガラス管を使用します。<ol>
<li>水吸引チューブ毛細血管の先の 1 つに接続します。ホワイト ペーパー、可視化を強化する部分など、何かに 5 μ m 径のカーボン繊維を配置します。</li>
		<li>単一炭素繊維を識別し、毛細血管のオープン エンドの位置づけが炭素繊維の自由な端への近さの場所に炭素繊維を維持する指の 1 つの端の繊維を押しします。炭素繊維は、毛細血管の両端を通って突き出るようにそっとガラス管に炭素繊維を吸引します。吸引力を離れて移動します。</li>
	</ol></li>
	<li>マイクロ ピペットの引き手に炭素繊維と毛細血管を配置、2 つの独立したガラスのピペット チップにガラスの毛管を引き出します。2 枚のガラスのチップ間接続されている炭素繊維を切断するには、炭素繊維をカットして、2 つの炭素繊維電極はさみのペアを使用します。</li>
	<li>顕微鏡で繊維はメスを使用してガラス毛細管塗布から拡張してどこの端カーボン繊維の手動切断ができる厚い顕微鏡スライド上に炭素繊維を配置します。</li>
	<li>ガラス コーティング炭素繊維先端を残して、炭素繊維を切断した後 10 分間エポキシをプルアップし、炭素繊維と周囲のガラスの間の任意の可能なオープン スペースをシールするエポキシ ソリューションに電極先端部の数 mm を挿入します。電極の先端に形成からかさばるの接着剤の低下を防ぐためにエポキシ ソリューションからゆっくりと電極を持ち上げます。</li>
	<li>電極をアタッチできる両面粘着耐熱テープでホルダー (例えば、フラット棒) 電極を配置します。100 ° C のオーブンで一晩処理エポキシ電極を焼くヒント簡単に中断する場合は、サーフェスと接触する電極は電極をように常に安全に保存されて電極は固定されています、ヒントでは触れられることはリスクはホルダーを使用して。</li>
	<li>平らなディスク電極表面を得るためには、microgrinder のホルダーに電極を配置および 45 ° の天使に各炭素繊維電極をベベルします。べべリ ン グ後、永久的なマーカーを使用して、後で開口放出測定用細胞の近くに電極を配置するときに 45 ° の角度でディスク電極表面を見つける方法を知っているその表面毛細血管をマークします。 注: この手順はこれらの実験のように重要な楕円形ディスク電極はフラット ペトリ皿の表面に平行な表面のセルの上に配置する必要があります。また、面取り電極は、新鮮できれいな電極表面をことを確認するための実験と同じ日に行われます。</li>
	<li>使用前に循環ボルタンメトリーを用いる現在の定常状態を監視する (例えば、PBS バッファー (pH 7.4) の 0.1 mM ドーパミン) テスト ソリューションの各炭素繊維電極を配置します。サイクリックボルタンメトリー スキャン適用三角形の潜在的な波形-0.2 0.8 V に V から取得する良い反応速度データを確保するため 100 mV/秒で銀/塩化銀参照電極対が 5 μ m 径ディスクの理論的に計算される値と一致して炭素繊維電極25。</li>
	<li>エキソサイトーシスのアンペロメトリー記録、倒立顕微鏡上にクロム親和性細胞をシャーレに配置します。録音、測定されている非常に小さな電流で誘導される電流中に電子ノイズを除去するためにファラデーケージとセットアップ顕微鏡をシールドすることが重要です。細胞実験中に 37 ° C の温度を維持するためにステージを加熱顕微鏡を使用します。</li>
	<li>低騒音パッチ クランプ計測器を使用して 700 の潜在的な定数を適用する作用電極からシャーレにも配置されている銀/塩化銀参照電極に対して作用電極で mV。記録クロム親和性細胞の開口放出、10 kHz の信号をデジタル化し、内部ローパス 2 kHz の記録された信号をフィルターでベッセル フィルターを適用します。</li>
	<li>アンペロ メトリック単一細胞記録を実行するには、電気化学測定装置で使用されるヘッド ステージの電極ホルダーに新鮮な面取り及びテスト炭素繊維ディスク電極をマウントします。<ol>
<li>優しく、フラット楕円形ディスク形状電極表面の方を向いて、細胞の頂端表面に電極を配置し、マニュピュレーターを使用して細胞膜と接触する電極を配置します。</li>
		<li>細胞膜上に配置する際に電極による細胞変形を監視することにより電極からセルまでの距離を調整し、セルが元のセル形状に近い形状を取り戻す距離に電極を慎重に撤回し.速度論的および定量的な記録に最適、シナプスの化学物質放出後シナプスの検出のための同じような条件である別の電極とセルの表面に 100 ナノメートルの薄い液膜を作成します。</li>
	</ol></li>
	<li>先端サイズ 2-3 μ m の直径、任意のソリューションに影響を与えるピペット チップからの漏れを防ぐために、セルから少なくとも 20 μ m の距離で 5 mM BaCl2液でいっぱいのガラス マイクロ ピペットの位置、開口放出する細胞を刺激する、実験し、5 mM 開口放出する細胞を刺激するために細胞表面の BaCl2ソリューションの 5 秒噴射パルスを適用します。</li>
	<li>エキソサイトーシス過程における浸透圧のリバーシブルの影響を研究する 310 mOsm/kg iso 浸透圧と調整することで高張バッファー等張緩衝液 (150 mM NaCl、KCl、1.2 mM MgCl2、5 mM グルコース 10 mM HEPES、5 ミリメートル pH 7.4) の準備、730 mOsm/kg に対応する、浸透圧と等張緩衝液の NaCl 濃度。</li>
	<li>張バッファー内セルを置き、約 3 分間開始エキソサイトーシス活動中に電流の過渡電流を記録しながらバリウム注入パルス印加による開口放出する細胞を刺激します。<ol>
<li>高張状態に等張状態で分泌応答を比較するには、高張緩衝液で 10 分間細胞をインキュベートし、その後バリウム注入パルス分泌を刺激し、電流記録の 3 分を実行するを適用します。</li>
		<li>細胞の可逆的反応、等張緩衝液で 10 分間再度セルを孵化させなさい、5 s を適用することで細胞を刺激するため、バリウム注入パルスし、細胞から開口放出の応答を記録する 3 分を実行します。</li>
	</ol></li>
	<li>同じ BaCl2刺激細胞に置かれた張バッファーの複数のバリウム刺激によって分泌活性に及ぼす影響を決定するための制御実験を実行から 3 回連続してエキソサイトーシス リリースのアンペロ メトリック記録と同じ時間プロトコルを使用して、異なる浸透圧で連続細胞培養実験のため。</li>
</ol>3. 細胞内電気化学 Cytometry24,26
<ol><li>小胞素量サイズ計測用電極を作製するには、のと同じ素材を使用し、セクション 2.1 と 2.2 アンペロ メトリック エキソサイトーシスの電極作製の説明によると炭素繊維電極を直径 5 μ m を準備を開始測定。</li>
	<li>顕微鏡で 30 から 100 μ m まで長さの炭素繊維はガラス先端から突き出してするのでガラスの先端から炭素繊維拡張カットにメスを使用します。</li>
	<li>炭素繊維電極の炎エッチング先端を準備、ブタン炎を使用します。均等にエッチングを達成するために円筒形電極チップ、それを回転させながら円筒形炭素繊維電極を保持して、炭素繊維から延びるガラス ブタン炎の青の端にカーボンの先端開発赤まで配置色。これがかかる未満 2 s。正常終了した場合は、(そのような先端の SEM のイメージは図 5Bに示すように) 直径 50 ~ 100 nm のエッチング電極先端サイズでこの結果します。炎は、エッチング、電極先端部を評価する顕微鏡下で電極を配置します。</li>
	<li>3 分、15 秒浸漬電極先端部のアセトン溶液に続いてエポキシ ソリューションに円筒形のナノ針状電極を挿入します。これにより中アセトン クリア エッチング炭素繊維電極表面をエポキシ樹脂炭素繊維と絶縁ガラス毛管壁の間の潜在的なギャップ空間を密封するエポキシです。エポキシを治すためには、100 ° C で一晩オーブンで電極を焼く</li>
	<li>2.7 のセクションで説明したように、各炭素繊維電極の定常電流のテストを使用する前に循環ボルタンメトリーを用いるします。実験、高原の周り現在の表示電極のみ使用 1.5 2.5 nA27。</li>
	<li>細胞間電流測定、2.8 で説明されているように、顕微鏡でセルを配置し、ポテンシオスタット 2.9 で説明したようの同じ実験的設定を使用します。</li>
	<li>細胞内電流測定を実行し、セルに重要な物理的な損傷を防ぐために、ナノチップ円筒電極をセルに追加することによって挿入します. 穏やかな機械力、細胞プラズマ電極をプッシュするのに十分で、膜とマニュピュレーターを使用してセルの細胞質に。</li>
	<li>挿入後との円筒電極封入細胞膜は、生細胞でその場でアンペロ メトリック録音を開始します。酸化電位電極に適用されている、小胞が電極表面に吸着し、確率的破裂します。 したがって、このプロセスを開始する刺激のあらゆる種類の必要はありません。</li>
	<li>浸透圧に及ぼす影響小胞素量サイズを判断するには、等張および高張バッファーのセクション 2.13 で前述の実験条件を使用してに培養されている細胞のグループから細胞のフローサイトメトリー測定を収集します。</li>
</ol>4 アンペロメトリー録音のデータの分析
<ol><li>分泌と細胞内小胞素量サイズ分析から記録された電流データを解析する、その動力学的時間トレース対記録電流の過渡電流の解析を可能にするソフトウェア プログラムを使用して、ピークのパラメーターと個々 の電流ピークの統合された合計の料金を確認できます。データ分析のためイゴール28データ解析プログラムの書き込まれた Sulzer ラボで開発されたソフトウェアを使いました。</li>
	<li>スパイク、アンペロ メトリックを分析するときは、3 回根意味正方形 (RMS) 標準偏差の各録音のノイズのピークのしきい値の制限を選択します。</li>
	<li>ガウス形状に従う、差し込みエキソサイトーシス イベントの結果、3 回のしきい値を持つガウス形スパイクを受け入れることができるスパイクをダブルクリックしないでください偽のスパイクを防ぐために手動でそれぞれの細胞の記録から電流スパイクを収集します。RMS ノイズよりも高い。</li>
	<li>単一電流あたりの合計料金でデータのピークし、ファラデー法を使用して収集 (N = QnF) エキソサイトーシスまたは N はモルの単一細胞内の小胞破裂イベントごとに検出したカテコールアミン神経伝達物質のモルの量を計算するにはQ 電極表面でのレドックスの反作用を通過して神経伝達物質各スパイク、n 中に検出された合計の料金を = = 電子酸化還元反応で転送の数 (n = カテコールアミンの 2) と Faraday´s の定数 F = 96485 C/mol。</li>
	<li>最初にセルごとにイベントごとに検出した平均の料金を計算することによって収集されたデータの統計分析を実行します。[セル間の差異、セル間の平均料金の計算し、分散が等しくないと仮定するとセル間スチューデントの t 検定を使用します。この調査は、統計分析のための MATLAB プログラムを使用しました。</li>
</ol>5. TEM 画像小胞サイズ分析
<ol><li>異なる浸透圧条件下での細胞の電子顕微鏡イメージングを実行するには、セルの化学固定の前に 5% CO2環境で 37 ° C で 10 分間のアイソトニックまたは高張バッファー内セル孵化させなさい最初。</li>
	<li>Karnovsky 固定法29を使用してセル固定を実行します。このメソッドを使用して、0.01% アジ化ナトリウム、1% ホルムアルデヒドおよび 4 ° C でサンプルを格納できる 1.25% グルタルアルデヒド溶液とセルを孵化させなさい</li>
	<li>固定後、0.15 M ナトリウム cacodylate バッファーを持つセルを洗浄します。</li>
	<li>細胞を染色するには、サンプルは固定の記事し、透過電子顕微鏡イメージング用の準備、4 ° c、暗闇の中で常温 0.5% ウラニル酢酸溶液で 1 h 2 h 1% オスミウム四酸化ソリューションで細胞をインキュベートします。</li>
	<li>最終的な固定の手順でまず 100% エタノールでセルを洗浄によって細胞を脱水してアセトンでセルをすすいでください。</li>
	<li>エポキシ樹脂の細胞サンプルを埋め込むとその後 30-40 分間 4,000 x g で遠心分離を行うし、60 ° C で 48 時間培養 15 h の 40 ° C で重合するセルのサンプルを許可します。</li>
	<li>イメージングの準備で、セルのサンプルのセクションに埋め込まれた寒天 100 樹脂スライスに、厚みは 60 nm、ウルトラミクロトームを使用します。</li>
	<li>20 続いて 4 分 4% ウラニル acetate/25% エタノール溶液セルを対象水で洗浄の s。レイノルズ鉛クエン酸 3 分、20 の順でセルを洗浄して水で洗浄の s。</li>
	<li>細胞試料の透過電子顕微鏡イメージングを実行します。実験では、120 で運行されており透過型電子顕微鏡を用いて kV。</li>
	<li>細胞の細胞内小胞の人口を表示するセル超微細構造を示すセル セクションの各記録された画像から最初各 TEM 像で記録されたスケール バーに関してピクセルで画像のピクセル サイズを調整します。アイソトニックまたは高張の条件にさらされる細胞の各画像で小胞のサイズを決定するのにには、イメージング ソフトウェアを使用します。実験の結果, 画像解析ソフトウェア ImageJ を使用しました。それは、細胞の電子顕微鏡画像からの細胞の微細構造の画像解析、細胞の断面の厚さに基づいてこれらの測定のサイズ調整する必要がありますとみなされ、以前 Almers´s ラボ30によって記述されている注目に値するです。</li>
</ol>

<ol>
	<li>Albillos, A., 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+exocytotic+event+in+chromaffin+cells+revealed+by+patch+amperometry.">The exocytotic event in chromaffin cells revealed by patch amperometry.</a> Nature. 389 (6650), 509-512 (1997).</li><li>Dunevall, 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=Characterizing+the+Catecholamine+Content+of+Single+Mammalian+Vesicles+by+Collision-Adsorption+Events+at+an+Electrode.">Characterizing the Catecholamine Content of Single Mammalian Vesicles by Collision-Adsorption Events at an Electrode.</a> J Am Chem Soc. 137 (13), 4344-4346 (2015).</li><li>Crivellato, E., Nico, B., Ribatti, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+chromaffin+vesicle:+advances+in+understanding+the+composition+of+a+versatile,+multifunctional+secretory+organelle.">The chromaffin vesicle: advances in understanding the composition of a versatile, multifunctional secretory organelle.</a> Anat Rec. 291 (12), 1587-1602 (2008).</li><li>Morris, S., Schultens, H., Schober, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+osmometer+model+for+changes+in+the+buoyant+density+of+chromaffin+granules.">An osmometer model for changes in the buoyant density of chromaffin granules.</a> Biophys J. 20 (1), 33 (1977).</li><li>Winkler, H., Smith, A. 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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=Nicotinic+receptor-mediated+catecholamine+secretion+from+individual+chromaffin+cells.+Chemical+evidence+for+exocytosis.">Nicotinic receptor-mediated catecholamine secretion from individual chromaffin cells. Chemical evidence for exocytosis.</a> J Biol Chem. 265 (25), 14736-14737 (1990).</li><li>Wightman, R., 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=Temporally+resolved+catecholamine+spikes+correspond+to+single+vesicle+release+from+individual+chromaffin+cells.">Temporally resolved catecholamine spikes correspond to single vesicle release from individual chromaffin cells.</a> P Natl Acad Sci. 88 (23), 10754-10758 (1991).</li><li>Fathali, H., Dunevall, J., Majdi, S., Cans, A. -. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracellular+osmotic+stress+reduces+the+vesicle+size+while+keeping+a+constant+neurotransmitter+concentration.">Extracellular osmotic stress reduces the vesicle size while keeping a constant neurotransmitter concentration.</a> ACS Chemical Neuroscience. , (2017).</li><li>Bath, B. 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=Subsecond+adsorption+and+desorption+of+dopamine+at+carbon-fiber+microelectrodes.">Subsecond adsorption and desorption of dopamine at carbon-fiber microelectrodes.</a> Anal Chem. 72 (24), 5994-6002 (2000).</li><li>Li, X., Majdi, S., Dunevall, J., Fathali, H., Ewing, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+Measurement+of+Transmitters+in+Individual+Vesicles+in+the+Cytoplasm+of+Single+Cells+with+Nanotip+Electrodes.">Quantitative Measurement of Transmitters in Individual Vesicles in the Cytoplasm of Single Cells with Nanotip Electrodes.</a> Angew Chem Int Edit. 54 (41), 11978-11982 (2015).</li><li>Zoski, C. G., Mirkin, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Steady-state+limiting+currents+at+finite+conical+microelectrodes.">Steady-state limiting currents at finite conical microelectrodes.</a> Anal Chem. 74 (9), 1986-1992 (2002).</li><li>Mosharov, E. V., Sulzer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+exocytotic+events+recorded+by+amperometry.">Analysis of exocytotic events recorded by amperometry.</a> Nat Methods. 2 (9), 651-658 (2005).</li><li>Morris, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+formaldehyde+glutaraldehyde+fixative+of+high+osmolality+for+use+in+electron+microscopy.">A formaldehyde glutaraldehyde fixative of high osmolality for use in electron microscopy.</a> J Cell Biol. 27, 137-139 (1965).</li><li>Parsons, T. D., Coorssen, J., Horstmann, H., Almers, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Docked+granules,+the+exocytic+burst,+and+the+need+for+ATP+hydrolysis+in+endocrine+cells.">Docked granules, the exocytic burst, and the need for ATP hydrolysis in endocrine cells.</a> Neuron. 15 (5), 1085-1096 (1995).</li></ol>

著者が明らかに何もありません。

我々 はここで、プロトコルと分泌小胞や浸透圧などの物理的な力に分泌小胞の影響のより良い理解を得るために開口放出のプロセスを分析する 3 つの補完的な分析手法を組み合わせることの利点を提示します。分泌細胞の開口放出プロセス。これらのメソッドは、エキソサイトーシス活動、彼らのネイティブ環境で小胞の素量サイズを決定するため使用すると、細胞内の電気化学的フローサ...

副腎髄質の細胞は、神経伝達物質分子を血流に放出神経内分泌のセルです。これはドッキングを含む細胞プロセスとエキソサイトーシスと呼ばれるプロセスの細胞外空間に小胞からコンテンツのリリースで、その結果神経伝達物質で満たされた小胞の融合により発生します。クロム親和性細胞内伝達物質 (アドレナリン、ノルアドレナリン)、積極的に大きい密中心の小胞 (LDCVs) に膜タンパク質によって運ばれ、高濃度 (~0.5-1 M)1,2に格納されます。クロモグラニン蛋白質 (~ 169 mg/mL)3,4,5 から成る小の密度の高い核蛋白質のマトリックスへのカテコールアミン分子の親和性、LDCVs の中の神経伝達物質の蓄積は、します。 ,6、および ATP (125-300 mM)7Ca2 +などの小胞にカテコールアミンの読み込みとストレージの主要なコンポーネントを含む小カクテル ソリューション (ソリューション 〜 40 mM で 50-100 μ M が行き、たんぱく)8、9Mg2 + (5 mM)、アスコルビン酸 (10-30 mM)10、および ~5.511,12の pH。にもかかわらず、ベシクル内理論の溶質濃度を合計 750 mM 以上まで、LDCVs は細胞細胞質 (310 mOsm/kg)13iso 浸透圧条件を維持します。小成分の組成はのみ読み込みと、カテコールアミン、溶質の集計ストレージの密度の高い核蛋白質のマトリックスに必要ではありません。これが激減する小胞の浸透圧が大幅に低下し、エキソサイトーシス5,6時にリリースされる量カテコールアミンに影響を与えることができます。
高細胞外浸透圧分泌活性を阻害してシングルから分泌される神経伝達物質の数が減るに電流記録によるエキソサイトーシス過程に及ぼす細胞外の浸透圧の研究が報告されています。小胞の区画4,14,15,16,17,18,19。これらの観察の説明は、高分子の細胞細胞質阻害小胞融合イベントの数に影響を与える膜生物物理学的特性の変化の可能な強化に推測しています。エキソサイトーシス時解放の神経伝達物質。これらの考えは、高い細胞外浸透圧ストレスがトリガー エキソサイトーシス14,の前段階で小胞のコンパートメントに格納されている神経伝達物質の分子の数を定義する小胞素量サイズを与えないことと見なされます15,17,19,20,21. 単一細胞における分泌リリースのアンペロ メトリック測定、炭素繊維ディスク電極は実験的にシナプス構成を模倣したセットアップを作成する細胞表面と連絡を密に配置されます場所、アンペロ メトリック電極は、シナプス後の検出器 (図 1)22,23として機能します。開口放出する細胞を刺激することによって細胞膜と融合し、細胞外スペースに一部またはにおける小胞の内容を解放する神経伝達物質で満たされた小胞を引き起こすことができる 1 つ。酸化還元電位は 700 mV vs 銀/塩化銀参照電極を適用することによって神経伝達物質 (例えばカテコールアミン) ゲルロボット場合電気化学電極の表面でこれらの神経伝達物質の分子を検出できます。.その結果、電流スパイクのシリーズは、個々 のエキソサイトーシス イベントの検出をマークします。アンペロ メトリックの記録で時間トレース対電流から各単一電流スパイクの下の領域はエキソサイトーシス イベントごとに検出した電荷を表し、リリース、ファラデー方程式を用いた神経伝達物質のモルに変換することができます。したがって、アンペロ メトリック録音単一開口放出イベントから追放された量の神経伝達物質の定量的情報を提供、エキソサイトーシス イベントの頻度に関する報告書が分泌小胞に関する定性的情報はありません。小胞の融合および神経伝達物質のリリース前にコンテンツが開始されました。
したがって、セルにどのように分泌小胞のより良い理解を得るため細胞質に応答細胞外浸透圧ストレス、開口放出を受けるセルを発生する前にこの情報を豊かにする他の補完的な手法を使用できます。例えば、化学固定後細胞の小胞の大きさを測定するため、調べるため浸透圧ストレス小胞のボリュームを変更する場合、透過型電子顕微鏡 (TEM) を画像解析を使用できます。浸透圧ストレス小胞素量サイズに影響を与える場合を調べると、細胞の電気化学的フローサイトメトリーと呼ばれる最近開発されたアンペロ メトリック手法を小胞の分泌小胞神経伝達物質コンテンツの定量化のため適用できるのまだ26生きた細胞の細胞質に存在するときの本来の状態。細胞内電気化学フローサイトメトリー法でナノ針状円筒炭素繊維電極優しく 700 mV の電位をこの電極に適用することによってと生きた細胞の細胞質に挿入されます (対銀/塩化銀参照電極)、衝突、吸着、電極表面で破裂その後確率的とに対してその内容を解放単一の小胞からの酸化還元電流スパイクの検出によって小胞のカテコールアミンの量を定量化することができます、電極表面26。したがって、時間トレース対現在の電流に各単一の小胞の連動イベント過渡電流に可能性があり、各電流スパイクの領域を統合することにより小胞素量サイズは Faraday´s 法を使用して計算することができます。
したがって、細胞の電気化学的フローサイトメトリーで記録された小胞素量サイズ分析と共に電子顕微鏡イメージングを用いた小胞サイズ測定から得られる定量的な情報をリンクすることにより小胞神経伝達物質濃度ことも決定されます。これは細胞がさまざまな浸透圧条件にさらされる小胞のキャラクタリゼーションをことができます、どのように小胞の開口放出する前の段階で細胞外の浸透圧ストレス応答可能性がありますに良いビューを提供します。これらの測定値から相対変化に関する定量的な情報を比較することを示す、細胞外の高浸透圧の存在下での小胞が縮小し、素量サイズ調整からこれらの方法を組み合わせて結果を示しています。縮小中、小胞は、その内容と定数神経伝達物質濃度24を維持するためにサイズを調整します。したがって、このような理解、浸透圧ストレスにさらされた細胞の伝達物質の放出は、観測への接続です。これらのプロトコルで細胞外浸透圧に対応するネイティブ環境でどのように分泌小胞のキャラクタリゼーションと分泌に及ぼすこの応答を許可するこれらの 3 つ補完手法の使用について述べるプロセス。エキソサイトーシス24の高浸透圧の影響について私たちの前の観察、に加えて高浸透圧刺激と髄質で複数のバリウム刺激の効果の後細胞回復を記述する追加の実験を提案します。セルです。

<table><tbody><tr><td>NaCl</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S7653</td><td></td></tr><tr><td>KCl</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P9333</td><td></td></tr><tr><td>NaHCO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S5761</td><td></td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Sigma Aldrich</td><td>H3375</td><td></td></tr><tr><td>MgCl2</td><td>Sigma Aldrich</td><td>M-2670</td><td></td></tr><tr><td>Glucose</td><td>Sigma Aldrich</td><td>G8270</td><td></td></tr><tr><td>Collagenase P</td><td>Roche, Sweden</td><td>11 213 857 001</td><td></td></tr><tr><td>100-&amp;micro;M Nylon mesh</td><td>Fisher Sientific</td><td>08-771-19</td><td></td></tr><tr><td>Percoll</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P1677</td><td></td></tr><tr><td>Collagen IV coated 60 mm plastic dish</td><td>VWR</td><td>354416</td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Avanti J-20XP</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Borosilicate glass capillary</td><td>Sutter instrument Co., Novato, CA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Micropipette puller</td><td>Narishing Inc., Japan</td><td>PE-21</td><td></td></tr><tr><td>Epoxy solutions (A and B)</td><td>Epoxy technology, Billerica, MA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Beveller</td><td>Narishing Inc.</td><td>EG-400</td><td></td></tr><tr><td>Inverted Microscope</td><td>Olympus</td><td>IX81</td><td></td></tr><tr><td>Patch clamp Instrument</td><td>Molecular Devices, Sunnyvale, CA</td><td>Axopatch 200B</td><td></td></tr><tr><td>Micromanipulator</td><td>Burleigh Instrument Inc., USA</td><td>PCS-5000</td><td></td></tr><tr><td>Butane Flame</td><td>Multiflame AB, H&amp;auml;sselholm, Sweden</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Transmission electron microscopy</td><td>Omega</td><td>Leo 912 AB</td><td></td></tr></tbody></table>

monitoring the effect of osmotic stress on secretory vesicles and exocytosis

分泌細胞は分泌活動と単一の開口放出イベントで小胞から解放の神経伝達物質の量を減らすことによってこの物理的なストレスに応答する高浸透圧刺激を受ける細胞のアンペロメトリー記録。浸透圧ストレス応答の細胞縮小し、仮定した細胞の細胞内分泌小胞を受けません追放の神経伝達物質の減少膜生物物理学的特性の変化のため、それが示唆されています。細胞外浸透圧ストレス。エキソサイトーシスのアンペロメトリー記録は、瞬間、小胞は細胞膜と融合が、小胞の融合が発生する前に小胞のコンテンツに情報を提供しませんが細胞からリリースが何を監視します。したがって、あるアンペロメトリーを組み合わせることで細胞の開口放出を発生する前に、分泌小胞を特徴付けることができる他の補完的な分析方法と記録、どのように分泌小胞を調べるための広範な概要を提供していますと、高浸透圧刺激による開口放出プロセスを受けます。ここで分泌小胞サイズや神経伝達物質の変化を特徴付けるアンペロメトリーを利用した細胞内電気化学フローサイトメトリーと透過電子顕微鏡 (TEM) イメージング記録を補完するを使用する方法について述べるクロム親和性細胞浸透圧ストレスへの暴露の前後分泌活動に関連して。すべての 3 つの分析方法を用いた実験から得られる定量的な情報をリンクすることによって結論は以前に行われたサイズで縮小する小胞素量サイズを減らすことによって分泌小胞が細胞外浸透圧ストレスに応答します。一定の小胞神経伝達物質濃度を維持します。したがって、これはなぜ小胞、浸透圧ストレス応答削減量神経伝達物質分泌のリリース時に発表に関するいくつかの明確化を提供します。アンペロ メトリック録音をここで示すときに置かれた細胞は、等張性の環境に戻されます、高浸透圧刺激神経伝達物質を充てん後、これは可逆過程とその小胞。

我々 はここに一緒に 2 つの電気化学的方法、炭素繊維アンペロメトリーと細胞内電気化学フローサイトメトリー電子顕微鏡イメージングを組み合わせることの効果をほのめかしているより広範なビューを得る情報を提供方法のプロトコルを記述します。分泌小胞のエキソサイトーシス過程の細胞外浸透圧。分泌活動の大幅な削減実験 (図 1に示すように) 設定を使用して...

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Monitoring the Effect of Osmotic Stress on Secretory Vesicles and Exocytosis

浸透圧ストレスは、エキソサイトーシスとこの処理中に解放の神経伝達物質の量に影響します。透過型電子顕微鏡と共に電気化学的方法を組み合わせることを使用エキソサイトーシス活動、小胞素量サイズ、および神経伝達物質解放の量に細胞外の浸透圧の影響を検討することができる方法を紹介します。中に分泌します。

浸透圧ストレスの分泌小胞、分泌に及ぼす影響を監視

Amperometry recording of cells subjected to osmotic shock show that secretory cells respond to this physical stress by reducing the exocytosis activity ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

8.5K ビュー.  Chalmers University of Technology. 浸透圧ストレスは、エキソサイトーシスとこの処理中に解放の神経伝達物質の量に影響します。透過型電子顕微鏡と共に電気化学的方法を組み合わせることを使用エキソサイトーシス活動、小胞素量サイズ、および神経伝達物質解放の量に細胞外の浸透圧の影響を検討することができる方法を紹介します。中に分泌します。

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Membrane Remodeling of Giant Vesicles in Response to Localized Calcium Ion Gradients

In a wide variety of fundamental cell processes, such as membrane trafficking and apoptosis, cell membrane shape transitions occur concurrently with local variations in calcium ion concentration. The main molecular components involved in these processes have been identified; however, the specific interplay between calcium ion gradients and the lipids within the cell membrane is far less known, mainly due to the complex nature of biological cells and the difficultly of observation schemes. To bridge this gap, a synthetic approach is successfully implemented to reveal the localized effect of calcium ions on cell membrane mimics. Establishing a mimic to resemble the conditions within a cell is a severalfold problem. First, an adequate biomimetic model with appropriate dimensions and membrane composition is required to capture the physical properties of cells. Second, a micromanipulation setup is needed to deliver a small amount of calcium ions to a particular membrane location. Finally, an observation scheme is required to detect and record the response of the lipid membrane to the external stimulation. This article offers a detailed biomimetic approach for studying the calcium ion-membrane interaction, where a lipid vesicle system, consisting of a giant unilamellar vesicle (GUV) connected to a multilamellar vesicle (MLV), is exposed to a localized calcium gradient formed using a microinjection system. The dynamics of the ionic influence on the membrane were observed using fluorescence microscopy and recorded at video frame rates. As a result of the membrane stimulation, highly curved membrane tubular protrusions (MTPs) formed inside the GUV, oriented away from the membrane. The described approach induces the remodeling of the lipid membrane and MTP production in an entirely contactless and controlled manner. This approach introduces a means to address the details of calcium ion-membrane interactions, providing new avenues to study the mechanisms of cell membrane reshaping.

We present a technique for contactless micromanipulation of vesicles, using localized calcium ion gradients. Microinjection of a calcium ion solution, in the vicinity of a giant lipid vesicle, is utilized to remodel the lipid membrane, resulting in the production of membrane tubular protrusions.

ローカライズされたカルシウム イオン勾配に対応した膜小胞の膜を改造

In a wide variety of fundamental cell processes, such as membrane trafficking and apoptosis, cell membrane shape transitions occur concurrently with local ...

化学

Investigating Mast Cell Secretory Granules; from Biosynthesis to Exocytosis

Mast Cells (MC) are secretory cells of the immune system that accomplish their physiological and pathological functions by releasing pre-formed and newly synthesized allergic, inflammatory and immunoregulatory mediators. MCs&#8217; mediators affect multiple tissues and organs culminating in allergic and immune responses. The synthesis, storage and release of the MC mediators are highly regulated. The pre-formed mediators are packed in cytoplasmic secretory granules&#160;(SG) that fuse with the plasma membrane and release their content by regulated exocytosis. We present a protocol, based on the co-expression of a gene of interest with a reporter gene that is targeted to the SGs and is released in a regulated fashion alongside the endogenous SG mediators. The protocol enables high resolution four dimensional confocal analyses of the MC SGs and monitoring their timeline from biogenesis to triggered exocytosis. Thus, using this protocol for screening genes of interest for their phenotypic and functional impact allows deciphering the molecular mechanisms that govern the biogenesis and exocytosis of the MC SGs and identifying the regulators involved. Thereby, further insights into the cellular mechanisms that account for MCs function in health and disease should be provided.

The goal of the present&#160;protocol was to develop a method that will allow functional genomic analyses of mast cell secretion. The protocol is based on quantitative assessment of the release of a fluorescent reporter gene cotrasfected with the gene of interest and real time&#160;analyses of the secretory granule&#39;s morphology.

マスト細胞の分泌顆粒の調査。生からのエキソサイトーシスへ

Mast Cells (MC) are secretory cells of the immune system that accomplish their physiological and pathological functions by releasing pre-formed and newly ...

免疫・感染学

Modulating Shape of Polyester Based Polymersomes using Osmotic Pressure

Polymersomes are membrane-bound, bilayer vesicles created from amphiphilic block copolymers that can encapsulate both hydrophobic and hydrophilic payloads for drug delivery applications. Despite their promise, polymersomes are limited in application due to their spherical shape, which is not readily taken up by cells, as demonstrated by solid nanoparticle scientists. This article describes a salt-based method for increasing the aspect ratios of spherical poly(ethylene glycol) (PEG)- based polymersomes. This method can elongate polymersomes and ultimately control their final shape by adding sodium chloride in post-formation dialysis. Salt concentration can be varied, as described in this method, based on the hydrophobicity of the block copolymer being used as the base for the polymersome and the target shape. Elongated nanoparticles have the potential to better target the endothelium in larger diameter blood vessels, like veins, where margination is observed. This protocol can expand therapeutic nanoparticle applications by utilizing elongation techniques in tandem with the dual-loading, long-circulating benefits of polymersomes.

Polymersomes are self-assembled polymeric vesicles that are formed in spherical shapes to minimize Gibb's Free Energy. In the case of drug delivery, more elongated structures are beneficial. This protocol establishes methods to create more rod-like polymersomes, with elongated aspect ratios, using salt to induce osmotic pressure and reduce internal vesicle volumes.

浸透圧を用いたポリエステル系ポリマーの変形形状

Polymersomes are membrane-bound, bilayer vesicles created from amphiphilic block copolymers that can encapsulate both hydrophobic and hydrophilic payloads ...

生物工学

Temporal Quantification of MAPK Induced Expression in Single Yeast Cells

The quantification of gene expression at the single cell level uncovers novel regulatory mechanisms obscured in measurements performed at the population level. Two methods based on microscopy and flow cytometry are presented to demonstrate how such data can be acquired. The expression of a fluorescent reporter induced upon activation of the high osmolarity glycerol MAPK pathway in yeast is used as an example. The specific advantages of each method are highlighted. Flow cytometry measures a large number of cells (10,000) and provides a direct measure of the dynamics of protein expression independent of the slow maturation kinetics of the fluorescent protein. Imaging of living cells by microscopy is by contrast limited to the measurement of the matured form of the reporter in fewer cells. However, the data sets generated by this technique can be extremely rich thanks to the combinations of multiple reporters and to the spatial and temporal information obtained from individual cells. The combination of these two measurement methods can deliver new insights on the regulation of protein expression by signaling pathways.

Two complementary methods based on flow cytometry and microscopy are presented which enable the quantification, at the single cell level, of the dynamics of gene expression induced by the activation of a MAPK pathway in yeast.

シングル酵母細胞中のMAPK誘導発現の時間的な定量

The quantification of gene expression at the  single cell level uncovers novel regulatory mechanisms obscured in measurements  performed at the population ...

生物学

Imaging FITC-dextran as a Reporter for Regulated Exocytosis

Regulated exocytosis is a process by which cargo, which is stored in secretory granules (SGs), is released in response to a secretory trigger. Regulated exocytosis is fundamental for intercellular communication and is a key mechanism for the secretion of neurotransmitters, hormones, inflammatory mediators, and other compounds, by a variety of cells. At least three distinct mechanisms are known for regulated exocytosis: full exocytosis, where a single SG fully fuses with the plasma membrane, kiss-and-run exocytosis, where a single SG transiently fuses with the plasma membrane, and compound exocytosis, where several SGs fuse with each other, prior to or after SG fusion with the plasma membrane. The type of regulated exocytosis undertaken by a cell is often dictated by the type of secretory trigger. However, in many cells, a single secretory trigger can activate multiple modes of regulated exocytosis simultaneously. Despite their abundance and importance across cell types and species, the mechanisms that determine the different modes of secretion are largely unresolved. One of the main challenges in investigating the different modes of regulated exocytosis, is the difficulty in distinguishing between them as well as exploring them separately. Here we describe the use of fluorescein isothiocyanate (FITC)-dextran as an exocytosis reporter, and live cell imaging, to differentiate between the different pathways of regulated exocytosis, focusing on compound exocytosis, based on the robustness and duration of the exocytic events.

Here we detail a method for live cell imaging of regulated exocytosis. This method utilizes FITC-dextran, which accumulates in lysosome-related organelles, as a reporter. This simple method also allows distinguishing between different modes of regulated exocytosis in cells that are difficult to manipulate genetically.

規制エキソサイトーシスの記者として FITC デキストランをイメージング

Regulated exocytosis is a process by which cargo, which is stored in secretory granules (SGs), is released in response to a secretory trigger. Regulated ...

Quantifying Spatiotemporal Parameters of Cellular Exocytosis in Micropatterned Cells

Live imaging of the pHluorin tagged Soluble N-ethylmaleimide-sensitive-factor Attachment protein REceptor (v-SNARE) Vesicle-associated membrane protein 7 (VAMP7) by total internal reflection fluorescence microscopy (TIRFM) is a straightforward way to explore secretion from the lysosomal compartment. Taking advantage of cell culture on micropatterned surfaces to normalize cell shape, a variety of statistical tools were employed to perform a spatial analysis of secretory patterns. Using Ripley&#8217;s K function and a statistical test based on the nearest neighbor distance (NND), we confirmed that secretion from lysosomes is not a random process but shows significant clustering. Of note, our analysis revealed that exocytosis events are also clustered in nonadhesion areas, indicating that adhesion molecules are not the only structures that can induce secretory hot spots at the plasma membrane. Still, we found that cell adhesion enhances clustering. In addition to precisely defined adhesive and nonadhesive areas, the circular geometry of these micropatterns allows the use of polar coordinates, simplifying analyses. We used Kernel Density Estimation (KDE) and the cumulative distribution function on polar coordinates of exocytosis events to identify enriched areas of exocytosis. In ring-shaped micropattern cells, clustering occurred at the border between the adhesive and nonadhesive areas. Our analysis illustrates how statistical tools can be employed to investigate spatial distributions of diverse biological processes.

Live imaging of lysosomal exocytosis on micropatterned cells allows a spatial quantification of this process. Morphology normalization using micropatterns is an outstanding tool to uncover general rules about the spatial distribution of cellular processes.

微小パターン化細胞における細胞興奮性の時空間的パラメータの定量

Live imaging of the pHluorin tagged Soluble N-ethylmaleimide-sensitive-factor Attachment protein REceptor (v-SNARE) Vesicle-associated membrane protein 7 ...

Automated Detection and Analysis of Exocytosis

Timelapse TIRF microscopy of pH-sensitive GFP (pHluorin) attached to vesicle SNARE proteins is an effective method to visualize single vesicle exocytic events in cell culture. To perform an unbiased, efficient identification and analysis of such events, a computer-vision based approach was developed and implemented in MATLAB. The analysis pipeline consists of a cell segmentation and exocytic-event identification algorithm. The computer-vision approach includes tools for investigating multiple parameters of single events, including the half-life of fluorescence decay and peak &#916;F/F, as well as whole-cell analysis of the frequency of exocytosis. These and other parameters of fusion are used in a classification approach to distinguish distinct fusion modes. Here a newly built GUI performs the analysis pipeline from start to finish. Further adaptation of Ripley&#39;s K function in R Studio is used to distinguish between clustered, dispersed, or random occurrence of fusion events in both space and time.

We developed automated computer vision software to detect exocytic events marked by pH-sensitive fluorescent probes. Here, we demonstrate the use of a graphical user interface and RStudio to detect fusion events, analyze and display spatiotemporal parameters of fusion, and classify events into distinct fusion modes.

エキソサイトーシスの自動検出と解析

Timelapse TIRF microscopy of pH-sensitive GFP (pHluorin) attached to vesicle SNARE proteins is an effective method to visualize single vesicle exocytic ...

Role of ER in the Secretory Pathway

Eukaryotic cells have a special pathway that enables communication between various intracellular membrane-bound compartments and also with the extracellular environment. This pathway is termed as the secretory pathway.
Components of the secretory pathway
About a third of proteins synthesized in the cell are sorted via the secretory route. They shuffle between different compartments in membrane-bound vesicles until they reach their final destination. The main intracellular compartments involved in the secretory pathway are the endoplasmic reticulum, the ER-Golgi intermediate compartment, and the Golgi apparatus. Eventually, the functional protein cargo is delivered within the endomembrane system, exported out of the cell, or inserted into the plasma membrane.
Endoplasmic reticulum: the gateway to the secretory pathway
The endoplasmic reticulum is the primary gateway to the secretory pathway. It is the site where the proteins are folded, modified, and checked for quality before entering the secretory pathway. Various physiological stresses can increase the demand for secretory proteins or cause the accumulation of misfolded proteins in the ER. The disruption in the balance between protein demand and capacity to deliver correctly folded proteins in the ER causes stress.
Unchecked ER stress disturbs ER homeostasis, resulting in cellular dysfunction and disease. The primary characteristics of ER-related diseases are decreased protein folding capacity, failure to recognize and respond to misfolded proteins, and improper activation of responses to misfolded proteins. ER stress is implicated in the pathogenesis of diseases like diabetes mellitus, viral infections, and cancer.&#160; For example, in type II diabetes mellitus, insulin resistance in the peripheral tissues of the liver results in hypersecretion of insulin by the &#946; cells. The secretory overload experienced by the &#946; cells skews the ER balance. It can also result in cell death in later stages of type II diabetes mellitus.

分泌経路におけるERの役割

Eukaryotic cells have a special pathway that enables communication between various intracellular membrane-bound compartments and also with the ...

Education

JoVE Core

細胞生物学

ユニット １

小胞体とペルオキシソームにおける膜貫通輸送

KEY TERMS AND CONCEPTS

Exocytosis

Exocytosis is a process that releases molecules outside the cell. Like other bulk transport mechanisms, exocytosis requires energy.
Exocytosis is the opposite of endocytosis, which brings molecules inside the cell. Sometimes, the released materials are signaling molecules. For example, neurons typically use exocytosis to release neurotransmitters. Cells also use exocytosis to insert proteins such as ion channels into their cell membranes, secrete proteins for use in the extracellular matrix, or remove waste.
There are two main types of exocytosis in eukaryotes&#8212;regulated and non-regulated (or constitutive). Regulated exocytosis requires an external signal and is used to release neurotransmitters and secrete hormones. Unlike regulated exocytosis, constitutive exocytosis is carried out by all cells. Cells use constitutive exocytosis to release components of the extracellular matrix or incorporate proteins into the plasma membrane.
Both regulated and constitutive exocytosis occur in a stepwise manner.
The first step is vesicle trafficking, in which vesicles transport material to the plasma membrane. Motor proteins actively move vesicles along the cytoskeletal tracks of microtubules and filaments. The second step is vesicle tethering, in which vesicles are partially linked to the plasma membrane. In the third step, vesicle docking, the vesicle membrane attaches to the plasma membrane, and the two membranes begin to pair with each other.
The fourth step, vesicle priming, occurs only in regulated exocytosis. Vesicle priming includes modifications occurring after the vesicle docks but before releasing its contents. Priming prepares vesicles for fusion with the plasma membrane.
The fifth step is vesicle fusion. Vesicle fusion can be complete or kiss-and-run. In complete fusion, vesicles entirely collapse and become part of the plasma membrane, expelling the contents from the cell in the process. In kiss-and-run fusion, the vesicle is recycled: It only temporarily fuses with the plasma membrane, releases its contents, and returns to the cell&#39;s interior.

エキソサイトーシス

Exocytosis is a process that releases molecules outside the cell. Like other bulk transport mechanisms, exocytosis requires energy.
Exocytosis is the ...

エンドサイトーシスとエキソサイトーシス

Overview of Secretory Vesicles

Secretory vesicles, also known as dense core vesicles (DCVs), are membrane-bound vesicles that transport secretory proteins, such as hormones or neurotransmitters. Regulated secretory vesicles transport proteins from the trans-Golgi network to the exterior of the cell. Proteins present in regulated secretory vesicles are required to be rapidly exocytosed in large amounts upon a specific stimulus.
Various proteins regulate the aggregation of molecules inside the secretory vesicles. Chromogranins (Cgs) A and B are proteins that bind to soluble molecules present in secretory vesicles. This binding aggregates the soluble molecules, forming DCVs. Cgs function optimally at low pH and high intracellular calcium concentration. The low pH is maintained by the continuous pumping of protons by the V-type ATPases. A high concentration of calcium is present in the endoplasmic reticulum and Golgi complex of most mammalian cells. Hence, the secretory vesicles that bud off from the trans-Golgi network are rich in calcium. Calcium induces pH-dependent conformational changes in Cgs A and B. These conformational changes lead to the binding and aggregation of CgsA and B among other vesicular matrix proteins with the vesicular membrane. Aggregation is important for specific proteins to be sorted into regulated secretory vesicles.
The yeast Saccharomyces cerevisiae is a model system for studying the regulation of secretory vesicle-mediated transport. In 1979, Randy Schekman and Peter Novik generated temperature-sensitive mutants of S. cerevisiae. These mutants expressed proteins that were functional only at low temperatures but not at 37&#176;C. Schekman and Novik observed that these mutants accumulated vesicles and internal membranes. These mutants were also defective in different stages of protein secretion and therefore called them sec mutants. Some sec mutants contained vesicles that were unable to fuse with the plasma membrane, while other mutants could not transport proteins to other organelles. Further, molecular analysis of these mutants revealed 23 sec genes that produced proteins with regulatory roles in different transport stages of secretory vesicles.

浸透圧ストレスの分泌小胞、分泌に及ぼす影響を監視

要約

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ローカライズされたカルシウムイオン勾配に対応した膜小胞の膜を改造

マスト細胞の分泌顆粒の調査。生からのエキソサイトーシスへ

浸透圧を用いたポリエステル系ポリマーの変形形状

シングル酵母細胞中のMAPK誘導発現の時間的な定量

規制エキソサイトーシスの記者として FITC デキストランをイメージング

微小パターン化細胞における細胞興奮性の時空間的パラメータの定量

エキソサイトーシスの自動検出と解析

分泌経路におけるERの役割

エキソサイトーシス

Secretory Vesiclesの概要

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