JoVE 비디오를 활용하시려면 도서관을 통한 기관 구독이 필요합니다. 전체 비디오를 보시려면 로그인하거나 무료 트라이얼을 시작하세요.
Method Article
막 접촉 부위(MCS)를 연구하기 위한 새로운 접근법의 필요성은 이러한 세포 구조와 그 구성 요소 연구에 대한 관심이 증가함에 따라 증가했습니다. 여기에서는 MCS에 상주하는 세포 소기관 내 및 세포 기관 간 단백질 복합체를 식별하고 정량화하기 위해 이전에 사용 가능한 현미경 기술을 통합하는 프로토콜을 제시합니다.
막 접촉 부위(MCS)는 막 융합을 포함하지 않고 병치된 세포 기관 사이의 다양한 생체 분자(즉, 칼슘 및 지질)의 동적 교환을 허용하고 조절하는 가까운 막 근접 영역입니다. MCS는 세포 항상성에 필수적이며, 그 기능은 종종 다량체 단백질 복합체로 존재하는 상주 성분에 의해 보장됩니다. MCS는 종종 지질 합성 및 세포 칼슘 저장의 주요 부위인 소포체(ER)를 포함하며, 고전적인 소포 수송 경로에서 제외되는 미토콘드리아와 같은 세포 소기관에 특히 중요합니다. 지난 몇 년 동안 ER과 미토콘드리아 사이의 MCS는 그 기능이 세포 대사/생체 에너지에 큰 영향을 미치기 때문에 광범위하게 연구되었습니다. 이러한 접촉 부위에서 막 밧줄, 칼슘 채널 및 지질 전달 단백질을 포함한 여러 단백질이 확인되기 시작했으며, 따라서 이러한 MCS 구성 요소를 연구하기 위한 새로운 방법론과 기술적 접근의 필요성이 높아졌습니다. 여기에서는 근접 결찰 분석(PLA), 미토콘드리아 염색 및 3D 이미징 분할을 포함하는 결합된 기술 접근 방식으로 구성된 프로토콜을 설명하며, 이를 통해 물리적으로 서로 가까운(>40nm) 단백질을 검출할 수 있으며 ER-미토콘드리아 MCS에서 동일한 멤브레인에 상주합니다. 예를 들어, 우리는 이전에 ER-미토콘드리아 및 ER-원형질막 MCS에서 상호 작용하고 국소화되는 것으로 밝혀진 두 개의 ER 고정 지질 전달 단백질인 ORP5 및 ORP8을 사용했습니다. ORP5-ORP8 PLA를 세포 이미징 소프트웨어 분석과 연관시킴으로써, 미토콘드리아 표면으로부터 ORP5-ORP8 복합체의 거리를 추정하고, ORP5-ORP8 PLA 상호작용의 약 50%가 미토콘드리아에 근접한 ER 서브도메인에서 발생한다는 것을 결정할 수 있었다.
세포 기관 간 통신은 진핵 세포의 특징입니다. 세포 소기관이 소통하는 한 가지 방법은 밧줄, 지질 전달 단백질 및 칼슘 채널과 같은 구조적 및 기능적 단백질에 의해 유지되는 두 세포 기관 사이의 가까운 막 대립인 막 접촉 부위(MCS)를 형성하는 것입니다1. MCS는 유사하거나 다른 세포 기관 사이에서 확립될 수 있으며 세포 항상성을 유지하는 데 중요한 세포 구성 요소의 교환을 매개합니다. 현재까지 소포체(ER)-미토콘드리아, ER-원형질막(PM) 및 ER-지질 액적(LD) 접촉을 포함한 여러 MCS가 확인되었습니다1. 그 중 ER과 미토콘드리아 사이에 형성되는 것들(MERCS)은 지질과 칼슘 항상성을 포함한 여러 세포 기능의 조절에 관여하기 때문에 가장 많이 연구된 것 중 하나이다2. 미토콘드리아는 고전적인 소포 수송 경로에서 크게 제외되기 때문에 MERCS와 분자 성분에 의존하여 ER에서 주요 지질 또는 지질 전구체를 가져옵니다. MERCS를 통한 이러한 지질의 비소포 수송은 적절한 미토콘드리아 지질 조성과 기능적 및 구조적 완전성의 유지를 보장합니다3.
다종 화학 물질 민감증이 다양한 세포 기능에 결정적으로 관여한다는 점을 감안할 때, 다종 화학 물질의 분자 성분에 대한 더 깊은 이해를 제공하는 데 대한 관심이 지난 몇 년 동안 크게 증가했습니다. MCS에 대한 지식을 발전시키기 위해 여러 유형의 이미징 기반 접근 방식이 사용되었습니다. 그 중 형광 프로브 기반 근접 결찰 분석법(PLA)은 내인성 수준에서 세포 소기관 간 단백질-단백질 상호작용(검출 범위 40nm)을 검출하여 MCS의 풍부도를 나타내는 지표로 널리 사용되고 있다4. 예를 들어, MERCS는 VDAC1-IP3R, GRP75-IP3R, CypD-IP3 및 PTPIP51-VAPB 5,6,7,8을 포함한 여러 미토콘드리아-ER 단백질 쌍 사이의 PLA를 사용하여 시각화 및 정량화되었습니다. 이 기술은 MCS 5,7,9,10,11에 존재하는 세포 소기관 간 단백질-단백질 상호작용을 감지하고 정량화하는 데 사용되었지만 대부분의 연구에서는 PLA와 세포 소기관 염색을 결합하지 않았습니다. 결과적으로, PLA 상호 작용과 관련 세포 기관 사이의 근접성을 측정할 수 있는 정량적 방법은 아직 개발되지 않았습니다. 따라서 지금까지 ER 단백질의 경우 다른 세포 기관과 접촉하는 막 하위 영역 내에서의 상호 작용은 널리 분포된 ER 네트워크 내에서의 상호 작용과 구별되지 않았습니다.
여기에서는 동일한 세포 기관의 막에 있는 단백질 간의 PLA 상호 작용을 감지하고 MCS에서 파트너 세포 기관의 막에 대한 근접성을 분석하는 프로토콜을 설명합니다. 이 프로토콜은 두 가지 전제에 기초하여 개발되었다: 1) 과발현 조건에서, ER 지질 전달 단백질 ORP5 및 ORP8이 ER-미토콘드리아 및 ER-PM MCSs 12,13,14,15에서 공동 국소화 및 상호작용하고, ORP5가 ER-LD 접촉 16,17에서 국소화됨을 보여주는 이전 연구; 2) PLA, 컨포칼 현미경, 세포 소기관 라벨링 및 3D 이미징 분석을 포함한 기존 기술.
1. 미토콘드리아 염색 및 근접 결찰 분석(PLA)
2. 이미지 획득
3. 미토콘드리아와 관련된 PLA 반점의 이미지 처리 및 평가
위에서 설명한 프로토콜을 사용하여 두 개의 ER 고정 지질 전달 단백질인 ORP5 및 ORP8의 상호 작용 부위를 감지하고 다른 세포 기관, 특히 미토콘드리아와 접촉하는 ER 막 하위 도메인에서 발생을 평가했습니다. 이를 위해 HeLa 세포의 미토콘드리아 네트워크를 적색 미토콘드리아 마커로 염색하고, 1차 항체인 항-ORP5 및 항-ORP8을 사용하여 고정 후 ORP5-ORP8 PLA 녹색 반점을 검출했으며, 이들의 특이성은 ?...
이 프로토콜은 MCS, 특히 MERCS에서 세포 기관 간 단백질 PLA 상호작용을 식별하고 정량화하도록 설계되었습니다. 이 프로토콜의 참신함은 PLA를 여러 세포 소기관의 라벨링, 컨포칼 현미경 및 3D 이미지 분석과 결합하여 동일한 멤브레인에 있는 두 단백질 간의 PLA 상호 작용을 현지화하고 정량화한다는 것입니다. 이 프로토콜은 특정 MERCS뿐만 아니라 다른 MCS에서도 잠재적으로 국소화되는 단백질을 검...
저자는 공개 할 것이 없습니다.
이 작업은 ANR Jeune Chercheur (ANR0015TD), ATIP-Avenir 프로그램, Fondation pour la Recherche Medicale (n°206548) 및 Fondation Vaincre Alzheimer(eOTP:669122 LS 212527), I'Agence Nationale de la Recherche (ANR-11-EQPX-0029/Morphoscope, ANR-10-INBS-04/FranceBioImaging; ANR-11-IDEX-0003-02/Saclay Plant Sciences)를 참조하십시오.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1X Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (1X DPBS) | Gibco | 14190-094 | |
Ammonium chloride (NH4Cl) | VWR | 21236.291 | |
Bovine serum albumin (BSA) | Sigma | A7906 | |
Circular glass coverslips 13mm no. 1.5 | Agar Scientific | L46R13-15 | |
CMXRos red MitoTracker | Invitrogen | M7512 | red mitochondrial marker |
Confocal inverted microscope SP8-X | Leica | DMI 6000 | |
Corning Costar TC-Treated 24-Well Plates | Merck | CLS3526 | |
Duolink In Situ Detection Reagents Green | Sigma | DUO92002 | |
Duolink In Situ Mounting Medium with DAPI | Sigma | DUO82040 | |
Duolink In Situ PLA Probe Anti-Mouse MINUS | Sigma | DUO92004 | |
Duolink In Situ PLA Probe Anti-Rabbit PLUS | Sigma | DUO92014 | |
Duolink In Situ Wash Buffers, Fluorescence | Sigma | DUO82049 | |
Gibco Opti-MEM I Reduced Serum Medium, GlutaMAX Supplement | Gibco | 51985026 | serum free medium |
Imaris software v 9.3 | Bitplane | N/A | cell imaging software |
Incubator UINCU-line IL10 | VWR | 390-0384 | |
Microscope slide StarFrost (3“ x 1“) | Knittel Glass | ||
mouse anti-ORP8 | Santa Cruz | 134409 | |
Paraformaldehyde (PFA) | Sigma | P6148 | |
rabbit anti-ORP5 | Sigma | HAP038712 | |
Saponin | Sigma | 84510 | |
Ultra Pure Distilled Water, DNase/RNase free | Invitrogen | 10977-035 |
JoVE'article의 텍스트 или 그림을 다시 사용하시려면 허가 살펴보기
허가 살펴보기This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. 판권 소유