Name: differential labeling of cell-surface and internalized proteins after antibody feeding of live cultured neurons
Uploaded: 2014-02-12T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Differential Labeling of Cell-surface and Internalized Proteins after Antibody Feeding of Live Cultured Neurons at JoVE.com

Forfatterne takker Teele Palumaa for assistance med tallene. Finansieret af Project Grant 1008046 fra National Health og Medical Research Council, Australien.

1.. Dissocieret Hippocampus neuronkultur <ol><li> Forbered dækglas (borosilikatglas): <ol><li> Vask i 100% ethanol. </li><li> Lufttørre under UV-bestråling. </li><li> Coat med poly-D-lysin (0,5 mg / ml i 0,15 M borat-buffer, natten over ved 4 ° C). </li><li> Den næste dag (den dag kultur) Vask 3x i PBS smøre med laminin (2,5 ug / ml naturlig muselaminin) + 5% v / v varmeinaktiveret føtalt kalveserum (FCS) fortyndet i PBS i 2 timer ved 37 ° C. </li></ol></li><li> Dissekere embryonale dag 18 (E18) rotte hippocam...

<ol>
	<li>Lewis, T. L., Mao, T., Arnold, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+role+for+myosin+VI+in+the+localization+of+axonal+proteins.">A role for myosin VI in the localization of axonal proteins.</a> PLoS Biol. 9, (2010).</li><li>von Zastrow, M., Williams, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulating+neuromodulation+by+receptor+membrane+traffic+in+the+endocytic+pathway.">Modulating neuromodulation by receptor membrane traffic in the endocytic pathway.</a> Neuron. 76, 22-32 (2012).</li><li>Gunnersen, J. M., Augustine, C., Spirkoska, V., Kim, M., Brown, M., Tan, S. -. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+analysis+of+gene+expression+patterns+in+developing+mouse+neocortex+using+serial+analysis+of+gene+expression.">Global analysis of gene expression patterns in developing mouse neocortex using serial analysis of gene expression.</a> Mol. Cell. Neurosci. 19, 560-573 (2002).</li><li>Gunnersen, J. M., Kim, M. 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=Sez-6+proteins+affect+dendritic+arborization+patterns+and+excitability+of+cortical+pyramidal+neurons.">Sez-6 proteins affect dendritic arborization patterns and excitability of cortical pyramidal neurons.</a> Neuron. 56, 621-639 (2007).</li><li>Kennedy, M. J., Davison, I. G., Robinson, C. G., Ehlers, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Syntaxin-4+Defines+a+Domain+for+Activity-Dependent+Exocytosis+in+Dendritic+Spines.">Syntaxin-4 Defines a Domain for Activity-Dependent Exocytosis in Dendritic Spines.</a> Cell. 141, 524-535 (2010).</li><li>Cullen, D. K., Gilroy, M. E., Irons, H. R., Laplaca, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synapse-to-neuron+ratio+is+inversely+related+to+neuronal+density+in+mature+neuronal+cultures.">Synapse-to-neuron ratio is inversely related to neuronal density in mature neuronal cultures.</a> Brain Res. 1359, 44-55 (2010).</li><li>Grabrucker, A., Vaida, B., Bockmann, J., Boeckers, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptogenesis+of+hippocampal+neurons+in+primary+cell+culture.">Synaptogenesis of hippocampal neurons in primary cell culture.</a> Cell Tissue Res. , 338-341 (2009).</li><li>Vaillant, A. R., Zanassi, P., Walsh, G. S., Aumont, A., Alonso, A., Miller, F. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Signaling+mechanisms+underlying+reversible,+activity-dependent+dendrite+formation.">Signaling mechanisms underlying reversible, activity-dependent dendrite formation.</a> Neuron. 34, 985-998 (2002).</li><li>Park, M., Penick, E. C., Edwards, J. G., Kauer, J. A., Ehlers, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recycling+endosomes+supply+AMPA+receptors+for+LTP.">Recycling endosomes supply AMPA receptors for LTP.</a> Science. 305, 1972-1975 (2004).</li><li>Kennedy, M. J. &. a. m. p. ;., Ehlers, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organelles+and+trafficking+machinery+for+postsynaptic+plasticity.">Organelles and trafficking machinery for postsynaptic plasticity.</a> Annu. Rev. Neurosci. 29, 325-362 (2006).</li><li>Lasiecka, Z. M., Yap, C. C., Caplan, S., Winckler, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+early+endosomes+require+EHD1+for+L1/NgCAM+trafficking.">Neuronal early endosomes require EHD1 for L1/NgCAM trafficking.</a> J. Neurosci. 30, 16485-16497 (2010).</li><li>Arancibia-C&#225;rcamo, I. L., Fairfax, B. P., Moss, S. J., Kittler, J. T., Kittler, J. T., Moss, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studying+the+localization,+surface+stability+and+endocytosis+of+neurotransmitter+receptors+by+antibody+labeling+and+biotinylation+approaches.">Studying the localization, surface stability and endocytosis of neurotransmitter receptors by antibody labeling and biotinylation approaches.</a> The Dynamic Synapse: Molecular Methods in Ionotropic Receptor Biology. , (2006).</li><li>Petrini, E. M., Lu, J., Cognet, L., Lounis, B., Ehlers, M. D., Choquet, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endocytic+trafficking+and+recycling+maintain+a+pool+of+mobile+surface+AMPA+receptors+required+for+synaptic+potentiation).">Endocytic trafficking and recycling maintain a pool of mobile surface AMPA receptors required for synaptic potentiation).</a> Neuron. 63, 92-105 (2009).</li><li>Reider, A., Wendland, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endocytic+adaptors+&#8211;+social+networking+at+the+plasma+membrane.">Endocytic adaptors &#8211; social networking at the plasma membrane.</a> J. Cell Sci. 124, 1613-1622 (2011).</li></ol>

Den her beskrevne teknik er komplementær til celleoverflade-biotinylering (gennemgået af Arancibia-Carcamo et al.) 12, og det er den foretrukne metode til at bevare information om den subcellulære lokalisering af det internaliserede protein, forudsat at en passende primære antistof til et extracellulær epitop er tilgængelig. Desuden kan kvantificering af protein handel / internalisering tiden udføres (ved fastsættelse af dækglas på forskellige tidspunkter i løbet af levende celler inkubati...

Ved at etablere funktionen på nyligt identificerede proteiner, kan undersøgelse af subcellulære lokalisering og handel af proteinet pågældende give vigtige fingerpeg om sandsynlige rolle / s af proteinet 1,2. Bioinformatisk analyse af transkriptomet i udviklingslandene neocortex 3 forsynet os med en liste over gener udviser ændret udtryk i løbet af mus hjerne corticogenesis. Vi vedtog derefter et gen knockout tilgang til at konstatere, at proteinet kodet af et af disse gener, sez6, har en central rolle i neuron udvikling. Vi observerede, at beslaglæggelsen-relateret gen 6 eller Sez6, protein ligger i udviklingslandene dendritter og er også til stede i dendritiske Torner, specialiserede strukturer på dendritter, der modtager og integrerer excitatory signaler. Desuden, når dette protein mangler, dendritter og excitatoriske synapser undlader at danne korrekt 4. Den sandsynlige dominerende isoform af proteinet har funktioner i en transmembrane receptoren selv, når den subcellulære fordeling af immunmærket protein blev undersøgt ved konfokal mikroskopi eller ved immunoelektronmikroskopi de fleste, hvis ikke alle, af signalet banke forbundet med små blærer i somatodendritisk rum med lidt eller slet ingen, protein mærkes på plasmamembranen på celleoverfladen. For endeligt at vise, at denne formodede receptor med et forventet stort ekstracellulært domæne handles til plasmamembranen vi vedtaget en levende-celle-fremgangsmåde under anvendelse af antiserum vi havde genereret til en ekstracellulær del af proteinet til at mærke proteiner på celleoverfladen. Ved at kombinere dette &quot;antistof fodring&quot; tilgang med to anvendelser af differentielt mærket sekundært antistof adskilt af en omfattende blokering skridt og et permeabilization skridt, var vi i stand til at identificere to forskellige puljer af protein kendetegnet ved binding til fluorescens-mærkede sekundære antistoffer bærer forskellige fluorescerENT tags. Således var vi i stand til at skelne protein, der var blevet internaliseret ved endocytose i antistoffet inkubationstrin fra protein, der enten forblev på celleoverfladen eller var handles til overfladen i løbet af denne periode. Ved hjælp af denne fremgangsmåde, har vi konstateret, at proteinet af interesse handles til og fra celleoverfladen i neuroner. Derfor er dette relativt hurtig og enkel teknik vist sig mere informativ end traditionelle immuncytokemi metoder eller præ-indlejring immunguld elektronmikroskopi, trods det faktum, at vi brugt den samme kanin polyklonalt antiserum for alle disse teknikker. Denne teknik er alment gældende for enhver transmembrane protein gav en god antistof, som genkender ekstracellulære domæne epitoper er til rådighed. Teknikken har tidligere været anvendt til at studere receptor handel glutamatreceptoren GluR1 underenhed 5.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="937">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:383px;">PBS with Ca and Mg</td>
			<td style="width:269px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:119px;">14040182</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:383px;">Neurobasal medium</td>
			<td style="width:269px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:119px;">21103-049</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:383px;">B27 supplement</td>
			<td style="width:269px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:119px;">17504-044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:383px;">L-glutamine</td>
			<td style="width:269px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:119px;">25030-081</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:383px;">Papain Dissociation System</td>
			<td style="width:269px;">Worthington Biochemical Corporation</td>
			<td style="width:119px;">PDS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:383px;">Bovine Serum Albumin&#160;</td>
			<td style="width:269px;">Sigma Aldrich Australia</td>
			<td style="width:119px;">A9418</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:383px;">Hank&#39;s balanced salt solution without calcium, magnesium, phenol red</td>
			<td style="width:269px;">Invitrogen (Gibco)</td>
			<td style="width:119px;">14175-079</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:383px;">Poly-D-Lysine</td>
			<td style="width:269px;">Sigma Aldrich Australia</td>
			<td style="width:119px;">P0899</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:383px;">Natural mouse laminin</td>
			<td style="width:269px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:119px;">23017-015</td>
			<td>Thaw on ice prior to making aliquots</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:383px;">Fetal bovine serum HyClone</td>
			<td style="width:269px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:383px;">fluorodeoxyuridine</td>
			<td style="width:269px;">Sigma Aldrich Australia</td>
			<td style="width:119px;">F0503</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:383px;">uridine</td>
			<td style="width:269px;">Sigma Aldrich Australia</td>
			<td style="width:119px;">U3003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:383px;">18 mm round glass coverslips</td>
			<td style="width:269px;">Menzel Gl&#228;ser</td>
			<td>CB00180RA1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:383px;">VECTASHIELD aqueous mounting medium</td>
			<td style="width:269px;">Vector Laboratories</td>
			<td style="width:119px;">H1400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Donkey anti-rabbit Dylight 649&#160;</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch Laboratories</td>
			<td style="width:119px;">711-495-152</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">AffiniPure Fab fragment Goat anti-Rabbit 1gG (H+L)&#160;</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch Laboratories</td>
			<td>111-007-003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:383px;">Paraformaldehyde</td>
			<td style="width:269px;">Sigma Aldrich Australia</td>
			<td style="width:119px;">P6148</td>
			<td>TOXIC - handle in fume hood</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:383px;">Triton-X-100</td>
			<td style="width:269px;">Sigma Aldrich Australia</td>
			<td style="width:119px;">T8787</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Alexafluor 488-conjugated donkey anti-rabbit 2&#176; antibody</td>
			<td style="width:269px;">Invitrogen - Molecular Probes</td>
			<td style="width:119px;">A21206</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

differential labeling of cell-surface and internalized proteins after antibody feeding of live cultured neurons

For at påvise celleoverfladen lokalisering af en formodet transmembran-receptor i dyrkede neuroner, vi mærkede protein på overfladen af ​​levende neuroner med en specifik primær antistof rejst mod en ekstracellulær del af proteinet. Eftersom receptorer bliver solgt til og fra overfladen, hvis cellerne permeabiliseret efter fiksering derefter både celle-overflade og indre protein vil blive detekteret af den samme mærket sekundært antistof. Her har vi tilpasset en metode, der anvendes til at studere protein-handel (&quot;antistof fodring&quot;), differentielt etiket-protein, der var blevet internaliseret ved endocytose i antistoffet inkubationstrin og protein, der enten forblev på celleoverfladen eller var handles til overfladen i løbet af denne periode . Evnen til at skelne mellem disse to puljer af protein blev muliggjort gennem inkorporering af en overnatning blokering skridt med højt koncentrerede umærket sekundært antistof efter en indledende incubation af unpermeabilized neuroner med en fluorescens-mærket sekundært antistof. Efter blokering trin permeabilisering af neuroner tilladt påvisning af internaliseret pool med en fluorescerende sekundært antistof mærket med en anden fluorofor. Ved at bruge denne teknik, som vi var i stand til at indhente vigtige oplysninger om den subcellulære placering af denne formodede receptor, der afslører, at det var faktisk handles til celleoverfladen i neuroner. Denne teknik er bredt anvendelig til en række celletyper og celleoverfladeproteiner, der giver en egnet antistof mod en extracellulær epitop er tilgængelig.

Tofarvet fluorescerende immunfarvning teknik præsenteres her, er nyttige til mærkning af ekstracellulære domæner af transmembrane proteiner i levende celler (vist skematisk i figur 1). Under inkubationsperioden immunoglobulinerne binder tilgængelige epitoper og en del af populationen af ​​proteinmolekyler sammen med bundet antistof, endocytose. Desuden kan nysyntetiserede protein at nå celleoverfladen via fremad handel og genbrugsmaterialer proteinmolekyler kan returneres til plasmamembranen <...

Watch this Scientific Journal Video about Differential Labeling of Cell-surface and Internalized Proteins after Antibody Feeding of Live Cultured Neurons at JoVE.com

Differential Labeling of Cell-surface and Internalized Proteins after Antibody Feeding of Live Cultured Neurons

Vi beskriver en fremgangsmåde til at mærke proteiner på overfladen af ​​levende neuroner under anvendelse af et specifikt polyklonalt antistof mod ekstracellulære epitoper. Protein bundet af antistof på celleoverfladen og derefter internaliseres via endocytose kan skelnes fra protein forbliver på eller handles til overfladen under inkubationen.

Differential Mærkning af Celle-overflade og internaliseres Proteiner efter Antibody Fodring Live dyrkede neuroner

In order to demonstrate the cell-surface localization of a putative transmembrane receptor in cultured neurons, we labeled the protein on the surface of ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

DiOLISTIC Labeling of Neurons from Rodent and Non-human Primate Brain Slices

DiOLISTIC staining uses the gene gun to introduce fluorescent dyes, such as DiI, into neurons of brain slices (Gan et al., 2009; O'Brien and Lummis, 2007; ...

Fluorescence Recovery After Photobleaching (FRAP) of Fluorescence Tagged Proteins in Dendritic Spines of Cultured Hippocampal Neurons

Fluorescence Recovery After Photobleaching FRAP of Fluorescence Tagged Proteins in Dendritic Spines of Cultured Hippocampal Neurons

FRAP has been used to quantify the mobility of GFP-tagged proteins. Using a strong excitation laser, the fluorescence of a GFP-tagged protein is bleached ...

Analysis of Dendritic Spine Morphology in Cultured CNS Neurons

Dendritic spines are the sites of the majority of excitatory connections within the brain, and form the post-synaptic 
compartment of synapses. These ...

Live Imaging of Dorsal Root Axons after Rhizotomy

The primary sensory axons injured by spinal root injuries fail to regenerate into the spinal cord, leading to chronic pain and permanent sensory loss. ...

Inducing Dendritic Growth in Cultured Sympathetic Neurons

Fremkalde dendritisvækst i dyrkede sympatiske neuroner

The shape of the dendritic arbor determines the total synaptic input a neuron can receive 1-3, and influences the types and distribution of these inputs ...

Simultaneous Recording of Calcium Signals from Identified Neurons and Feeding Behavior of Drosophila melanogaster

Simultaneous Recording of Calcium Signals from Identified Neurons and Feeding Behavior of Drosophila melanogaster

Samtidig optagelse af calcium Signaler fra Identificerede Neuroner og spiseadfærd af Drosophila melanogaster</em

To study neuronal networks in terms of their function in behavior, we must analyze how neurons operate when each behavioral pattern is generated.  Thus, ...

Lateral Diffusion and Exocytosis of Membrane Proteins in Cultured Neurons Assessed using Fluorescence Recovery and Fluorescence-loss Photobleaching

Lateral Diffusion og exocytose af membranproteiner i dyrkede neuroner vurderes ved hjælp af Fluorescens Recovery og Fluorescens-tab fotoblegning

Membrane proteins such as receptors and ion channels undergo active trafficking in neurons, which are highly polarised and morphologically complex. This ...

Membrane Potential Dye Imaging of Ventromedial Hypothalamus Neurons From Adult Mice to Study Glucose Sensing

Membranpotentialet Dye Imaging af ventromedial Hypothalamus neuroner fra voksne mus til Study Glucose Sensing

Studies of neuronal activity are often performed using neurons from rodents less than 2 months of age due to the technical difficulties associated with ...

Quantification of Endosome and Lysosome Motilities in Cultured Neurons Using Fluorescent Probes

Kvantificering af endosom og lysosommotiliteter i dyrkede neuroner ved anvendelse af fluorescerende prober

In the brain, membrane trafficking systems play important roles in regulating neuronal functions, such as neuronal morphology, synaptic plasticity, ...