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Method Article
* 이 저자들은 동등하게 기여했습니다
여기, 우리는 건강 하 고 기능적인 기본 마우스 hepatocytes의 격리에 대 한 프로토콜을 제시. 비 방사성 라벨 기판 간 초기 단백질 합성을 탐지 하기 위한 지침에에서 에너지 대사 항상성의 맥락에서 단백질 합성을 기본 메커니즘을 이해할 수 있도록 제공 되었다.
Hepatocytes 간 parenchymal 세포 고 합성 및 조직의 에너지 항상성에 필수적인 단백질의 분 비를 포함 한 여러 대사 기능을 갖습니다. 기본 hepatocytes murine 간에서 고립 된 간에서 발생 하는 변경 또는 기능 속성을 이해 하는 귀중 한 생물 도구를 구성 합니다. 여기 우리는 2 단계 콜라 관류 기법을 수행 하 여 기본 마우스 hepatocytes의 문화와 격리 하는 방법을 설명 하 고 단백질 대사 조사에 대 한 그들의 사용을 토론. 성인 마우스의 간은 순차적으로 에틸렌 글리콜-두번째 tetraacetic 산 (EGTA)와 콜라, hepatocytes 밀도 그라데이션 버퍼의 다음 끼얹는다. 이러한 격리 hepatocytes 문화 접시에 가능한 고 hepatocytes의 부여 특성의 대부분을 유지 한다. 이러한 hepatocytes 단백질 대사 비 방사성 시 약으로 초기 단백질 합성 등의 평가 대 한 사용할 수 있습니다. 우리는 격리 hepatocytes 쉽게 제어 하 고 구성 하는 단백질 합성 Tetramethylrhodamine (TAMRA) 단백질으로 항 암 치료-선택적 결 찰 반응을 이용 하 여 에너지 대사에 연결의 높은 품질과 볼륨 안정성을 보여 탐지 방법 그리고 서쪽 더 럽 히 분석입니다. 따라서,이 방법은 간 초기 단백질 합성에 에너지 항상성 연결을 조사 하는 데 유용 합니다. 다음 프로토콜 재료와 높은-품질 기본 마우스 hepatocytes의 격리 및 초기 단백질 합성의 검출을 위한 방법을 설명합니다.
단백질 중요 한 영양 요소 이며 인체의 건조 중량의 약 50%는 여러 생물 학적 특성과 기능1단백질으로 구성 되어 있습니다. 따라서, 단백질 합성은 대부분 에너지 소모 이벤트 중 하나 이며 단백질 대사에 변경 매우 개발과 관련 된 대사 질환2,,34를 포함 하 여 질병의. 총 에너지 소비5,6의 약 20-30%는 간 단백질 생 합성을 차지 하 고. 또한, 단백질 기능 뿐만 아니라 수동 또는 빌딩 블록 또한 활성 신호를 중재 요인 하지만 간 침으로 또는 extracellularly7조직 물질 대사 조절 한다. 혈 청 알 부 민, 합성 고 간 및 플라즈마8에서 가장 풍부한 단백질 분 비의 감소 된 수준 2 형 당뇨병 개발9,10, 의 위험을 증가 하는 예를 들어, 11, 높은 혈 청 알 부 민 농도 변화 증후군12개발에 대 한 보호. 또한, 방해 또는 분 비 또는 막 도약 간장 단백질, 지 단백질, LDLR, 및 LRP1를 포함 하 여 콜레스테롤 항상성 조절의 인슐린 저항, 고 지 혈 증, 또는 동맥 경화 증의 발전으로 이어질 수 있습니다. 13. 따라서, 간 및 그것의 관련된 대사 합병증에 단백질 대사 장애에 관련 된 분자 pathophysiological 메커니즘의 식별에 유용할 수 있습니다 소설 약리 발견 발병 지체 또는 인슐린 저항, 당뇨병, 비알코올 지방 간 등 대사 질환 치료에 접근 한다.
단백질 합성 세포 에너지 상태에 밀접 하 게 연결 (예를들면, 단백질 합성의 신장 단계 동안 한 펩 티 드 결합의 형성 필요 4 phosphodiester 채권14) 분자 경로 감지 하 여 규제 인테르-와 intra-cellular 양분 가용성15,16. AMP 활성화 한 단백질 키 니 아 제 (AMPK) 에너지 항상성17유지 세포내 에너지 센서 중 하나입니다. AMPK는 세포 에너지 레벨 낮은 될 때 활성화 됩니다, 일단 AMPK 및 그 타겟된 기판 catabolic 경로 자극 하 여 단백질 합성18,19를 포함 하 여 동화 작용 과정을 억제 기능. 단백질 합성의 규칙은 여러 번역 요인과 ribosomal 단백질20의 인 산화에 의해 중재 됩니다. 메모의 포유류의 대상이 rapamycin 복잡 한 1 (mTORC1), 단백질 합성의 주요 드라이버 AMPK21의 주요 목표 중 하나입니다. MTORC1 통로의 활성화는 자극 단백질 번역과 autophagy20,21여 세포 성장과 확산을 향상 시킵니다. 따라서, AMPK의 활성화가 중재 하는 mTORC1 단백질 합성22를 억제할 수 있는 논리적 이다. 사실, AMPK의 활성화 중화 하 고 직접 트레오닌 잔류물 2446 (Thr2446)의 비활성화23 및 단백질 생 합성24의 억제에 mTORC1 phosphorylates. 또한, AMPK 수 직접 억제 하지 인 산화 그리고 활성화의 결 절 경화 증 복합 2 (TSC2)25 mTORC1 신호 폭포의 상류 레 귤 레이 터는 mTORC1 기능. 즉, 이러한 경로에 dysregulation 종종 대사 질환의 발전에 연결 되어, 따라서 에너지의 규정에 이러한 통로의 역할을 조사 하기 위해 효과적인 실험 도구를 설치 하는 중요 한 필요 하 고 hepatocytes에 단백질 대사입니다.
고립 된 기본 hepatocytes의 기능적 속성과 vivo에서 hepatocytes 보다 생체 외에서 간 파생 셀 라인26,,2728와 사이 강한 유사성이 있다. 그것은 보였다 주 인간의 hepatocytes 간 biopsies의 77% 유사성을 공유 HepG2 세포를 잘 분화 된 간 암 세포는 간 기능을 조사 하기 위해 널리 사용 되의 맥락에서 48% 미만 표시 하는 반면 유전자 발현29프로필. 따라서, 불멸 하 게 문화 셀, 보다는 오히려 기본 hepatocytes, 활용의 중요 간 기능과 생리학, 조사 이며 여러 프로토콜 분리와 기본 hepatocytes의 문화에 대 한 사용할 수 있습니다. 특히 쥐30,31에서 쥐 hepatocytes 셀의 상대적으로 높은 수익률으로 유용한 동안, 마우스 hepatocytes 유전자 변조 된 쥐의 넓은 가용성 때문에 많은 과학적 측면에서 큰 잠재력을 있다. 그러나, 세포 및 분자 기반 평가 대 한 마우스에서 건강 하 고 풍부한 기본 hepatocytes 격리에 여러 기술 도전이 있다: 첫째, 버퍼 시 약으로 간 perfuse에 캐 뉼 러 삽입은 매우 처리 하기 어려운 작고 얇은 마우스 문맥 또는 열 등 한 베 나 정 맥; 둘째, 격리 하는 동안 세포의 더 긴 조작 시간을 일으킬 수 있습니다 감소 셀 수량 및 품질; 셋째, 효소 비 기계적 분리 방법 심각한 손상 하 고 가능한 격리 기본 hepatocytes32,33의 낮은 수익률을 생산할 수 있습니다. 1980 년대, 콜라 관류 기술 hepatocytes 동물34의 간은에서 격리 하기 위한 도입 되었습니다. 이 메서드는 간35,,3637, 칼슘 chelator 솔루션38,39, 효소 소화와 간 주입의 콜라 관류에 기반 하 고 간 실질35의 기계적 분리. 첫 번째 단계에서 마우스 간은 칼슘 [Ca2 +] 무료 버퍼를 포함 하는 [캘리포니아2 +] chelator (ethylenediamine tetraacetic 산, EDTA) 끼얹는다. 두 번째 단계에서 마우스 간 세포-기질 상호 작용은 하 콜라 포함 된 버퍼와 함께 끼얹는다는. 1 단계에서 사용 되는 버퍼와는 달리 [캘리포니아2 +] 두 번째 단계의 버퍼에서 이온의 존재는 효과적인 콜라 활동, 후 소화 간 더 부드럽게 그리고 기계적으로 분리 될 사이 집게를 사용 하는 필요는 간장 캡슐 그리고 parenchymatous 조직입니다. 마지막으로, 결합 조직, 필터링 하 여 제거 되 고 후속 원심 분리 가능한 hepatocytes에서 모두 비 parenchymal 세포 및 비-생활 hepatocyte 밀도 그라데이션 버퍼40,41 사용 42. 현재 연구에서 우리는 기본 hepatocytes에서 단백질 합성의 분석에 대 한 마우스 간 격리 수정된 2 단계 콜라 관류 기술을 보여줍니다.
단백질의 radiolabeling 널리 이용 된다 계량 식 레벨, 이직 률, 방사능44의 탐지의 높은 감도 때문에 단백질43 의 생물 분포 결정 하. 그러나, 방사성 동위 원소를 사용 하 여 매우 제어 연구 상황 및 절차45를 요구 한다. 다른 비 방사능 방법 개발 되었습니다 하 고 점점 더 인기를 얻고 있다. Tetramethylrhodamine (TAMRA) 단백질 검출 방법으로 항 암 치료-선택적 결 찰 반응 그들 중 하나 이며 사이 아 지 드와 alkyne 그룹46와 같은 휴대 전화 이벤트를 분석 하는 이용 될 수 있는 선택적 항 암 치료 반응에 따라 초기 단백질 합성 및 glycoproteins 수정 아 지 드 그룹의 하위 클래스를 감지 합니다. 초기 단백질 합성에 대 한 L-Azidohomoalanine (L-아 하, 아 지 드 수정 아미노산) 수 metabolically 단백질에 통합 되며 TAMRA 단백질 검출 방법47를 사용 하 여 감지. 기본 마우스 hepatocytes에서이 분석 결과 사용 하 여 우리 초기 단백질 합성 속도 미토 콘 드리 아에서 ATP의 가용성에 밀접 하 게 연결 되어 표시 및 AMPK 활성화 (그림 1).
요약 하자면, 기본 마우스 hepatocytes의 활용 조사 단백질 및 에너지 대사에 중요 한 이며 초기 단백질 합성 측정 경로 개발에 관련 된 생리 적 역할에 대 한 통찰력을 확보 하는 데 유용 하 고 hepatocyte 관련 된 질병의 치료입니다.
이 프로토콜에는 실험실 쥐를 사용 하 여를 포함 되어 있습니다. 동물 관리 및 실험 절차는 신시내티 아동 병원 의료 센터의 동물 보호 위원회에 의해 승인 절차에 따라 수행 했다.
1입니다. 기본 마우스 Hepatocytes의 격리
2. 항 암 치료-선택적 결 찰 반응 분석 결과 초기 단백질 합성의 검출에 대 한
기본 마우스 hepatocytes 격리 약 20 x 106 총 셀/마우스의 수율에서 결과. 조직학, 라이브 및 연결 된 기본 hepatocytes 표시 다각형 또는 전형적인 육각형 모양에 명확 하 게 설명 막 경계 후에 24 시간 보육 (그림 2).
고립 된 세포 주 hepatocytes 인지를 확인 하려면 우리는 고립 된 기본 마우스 hepatocytes (PMHs), ...
비록 여러 불멸 하 게 간 셀 라인 제안 되 고 간 기능49,50,,5152를 조사 하는 데 사용, 이러한 세포 일반적으로 중요 하 고 근본적인 부족 알 부 민 (그림 3)의 식 등 정상적인 hepatocytes의 기능. 그것은 널리 인식, 따라서 기본 hepatocytes 활용 하는 것이 간 생리학, 문화, 경작 하 고 이러...
저자 들은 관심의 없습니다 충돌을 나타냅니다.
우리가 그들의 과학적인 입력 및 토론에 대 한 박사 Joonbae 서 장 훈과 비비 안 화 감사합니다. 이 작품은 국립 보건원 (NIH) (R01DK107530)에 의해 지원 되었다. T.N. 일본 과학과 기술 기관에서 프레스 토에 의해 지원 되었다. 이 연구의 일부는 소화 질병 연구 핵심 센터 신시내티에 대 한 NIH (P30DK078392)에서 교부 금에 의해 지원 되었다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
HEPES buffer | Fisher Scientific | BP310-500 | |
D-glucose | Fisher Scientific | D16-500 | |
Ethylene glycol-bis(β-aminoethyl ether)-tetraacetic acid | AmericanBio | AB00505-00025 | |
Antibiotic-Antimycotic (100x) | Gibco | 15240-062 | |
HBSS (10x) no calcium, magnesium, phenol red | Gibco | 14185-052 | |
Calcium Chloride Dihydrate (CaCl2.2H2O) | Fisher Scientific | C79-500 | |
Density gradient buffer | GE Healthcare | 17-0891-02 | |
DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium) low glucose, pyruvate | Gibco | 11885-084 | |
Fetal Bovine Serum | Hyclone | SH30910.03 | |
Phosphate Buffered Saline (PBS) (1x) | Gibco | 1897141 | |
Williams medium E, no glutamine | Gibco | 12551-032 | |
L-alanyl-L-glutamine dipeptide supplement | Gibco | 35050-061 | |
Collagenase Type X | Wako Pure Chemical Industries | 039-17864 | |
Perfusion pump | Cole-Parmer | Masterflex L/S | Equipment |
IV administration set | EXELINT | 29081 | Equipment |
A water bath | REVSCI | RS-PB-200 | Equipment |
Tube heater | Fisher Scientific | Isotemp | Equipment |
Ethanol | Decon Lab, Inc | 0-39613 | |
Isoflurane | PHOENIX | 10250 | |
Autoclaved Cotton Tips | Fisherbrand | 23-400-124 | |
100 mm Petri Dish | TPP | 93100 | |
Connector (Male Luer Lock Ring) | Cole-Parmer instrument | EW-4551807 | |
24 G catheters | TERUMO | Surflo 24Gx3/4' | |
100 μm Filter (CELL STRAINERS) | VWR | 10199-658 | |
15 mL conical-bottom centrifuge tubes | VWR | 89039-666 | |
50 mL conical-bottom centrifuge tubes | VWR | 89039-658 | |
Chemoselective ligation reaction PROTEIN ANALYSIS DETECTION KIT, TAMRA ALKYNE | Invitrogen | C33370 | |
AHA (L-azidohomoalanine) | Invitrogen | C10102 | |
DMEM (methionine free) | Gibco | 21013024 | |
L-Cystine Dihydrochloride | SIGMA | C2526 | |
Laemmli sample buffer | BioRad | 161-0737 | |
Protease Inhibitor Cocktail | SIGMA | P9599 | |
SDS solution (20%) | BioRad | 161-0418 | |
Tris-HCL (1M) | American Bioanalytical | AB14044-01000 | |
Phosphatase Inhibitor Cocktail | SIGMA | P5726 | |
Protein concentration measuring Kit (Bovin Serum Albumin-BSA) | BioRad | 500-0207 | |
6-well tissue culture plate | TPP | 92006 | |
Digital Heatblock | VWR | 12621-092 | Equipment |
Multi-Rotator | Grant-bio | PTR-60 | Equipment |
Ultrasonic Sonicator | Cole-Parmer | GE130PB | Equipment |
Standard Heavy-Duty Vortex Mixer | VWR | 97043-566 | Equipment |
A variable mode laser scanner | GE Healthcare Life Science | FLA 9500 | Equipment |
Coomassie-dye reagent | Thermo Scientific | 24594 | |
Inverted microscope | Olympus | CKX53 | Equipment |
Western Blotting apparatus | BioRad | 1658004 | Equipment |
Centrifuge | Eppendorf | 5424R | Equipment |
Automated cell counter | BioRad | TC20 | Equipment |
FluorChem R system | proteinsimple | - | Equipment |
p-Ampka (T172) antibody | Cell signaling | 2535 | |
Total-AMPK antibody | Cell signaling | 5832 | |
Albumin antibody | Cell signaling | 4929 | |
beta actin antibody | Santa Cruz | sc-130656 | |
Fine scissors and forceps |
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