Name: using an &#945;-bungarotoxin binding site tag to study gaba a receptor membrane localization and trafficking
Uploaded: 2014-03-28T15:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Using an ÃŽÂ±-Bungarotoxin Binding Site Tag to Study GABA A Receptor Membrane Localization and Trafficking at JoVE.com

O apoio foi fornecido pelo startup-fundos do Departamento de Farmacologia e Biologia Química da Universidade de Pittsburgh School of Medicine. Aviso de membros do laboratório Jacob que contribuíram para a apresentação de vídeo: Nicholas Graff.

Todos os protocolos descritos abaixo são de acordo com o IACUC e IRB conselhos de revisão institucional da Universidade de Pittsburgh School of Medicine. 1. Preparação das Culturas Hippocampal neuronal em Cultura de Tecidos capa Nota: Use uma técnica asséptica e reagentes em todo protocolo 1. <ol><li> Prepare a poli-D-lisina (0,1 mg / ml em H2O) lamelas de vidro revestido, como um substrato para a cultura neuronal. <ol><li> Coloque 4-5 lamínulas redondas dentro de...

<ol>
	<li>Jacob, T. C., 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=Gephyrin+regulates+the+cell+surface+dynamics+of+synaptic+GABAA+receptors.">Gephyrin regulates the cell surface dynamics of synaptic GABAA receptors.</a> J. Neurosci. 25, 10469-10478 (2005).</li><li>Bogdanov, Y., 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=Synaptic+GABAA+receptors+are+directly+recruited+from+their+extrasynaptic+counterparts.">Synaptic GABAA receptors are directly recruited from their extrasynaptic counterparts.</a> EMBO J. 25, 4381-4389 (2006).</li><li>Thomas, P., Mortensen, M., Hosie, A. M., Smart, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+mobility+of+functional+GABA(A)+receptors+at+inhibitory+synapses.">Dynamic mobility of functional GABA(A) receptors at inhibitory synapses.</a> Nat. Neurosci. 8, 889-897 (2005).</li><li>Wilkins, M. E., Li, X., Smart, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tracking+Cell+Surface+GABAB+Receptors+Using+an+&#945;-Bungarotoxin+Tag.">Tracking Cell Surface GABAB Receptors Using an &#945;-Bungarotoxin Tag.</a> J. Biol. Chem. 283, 34745-34752 (2008).</li><li>Saliba, R. S., Pangalos, M., 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=The+ubiquitin-like+protein+Plic-1+enhances+the+membrane+insertion+of+GABAA+receptors+by+increasing+their+stability+within+the+endoplasmic+reticulum.">The ubiquitin-like protein Plic-1 enhances the membrane insertion of GABAA receptors by increasing their stability within the endoplasmic reticulum.</a> J. Biol. Chem. 283, 18538-18544 (2008).</li><li>Bannai, 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=Activity-Dependent+Tuning+of+Inhibitory+Neurotransmission+Based+on+GABAAR+Diffusion+Dynamics.">Activity-Dependent Tuning of Inhibitory Neurotransmission Based on GABAAR Diffusion Dynamics.</a> Neuron. 62, 670-682 (2009).</li><li>Muir, 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=NMDA+receptors+regulate+GABAA+receptor+lateral+mobility+and+clustering+at+inhibitory+synapses+through+serine+327+on+the+gamma2+subunit.">NMDA receptors regulate GABAA receptor lateral mobility and clustering at inhibitory synapses through serine 327 on the gamma2 subunit.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 16679-16684 (2010).</li><li>Katchalski-Katzir, E., 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=Design+and+synthesis+of+peptides+that+bind+alpha-bungarotoxin+with+high+affinity+and+mimic+the+three-dimensional+structure+of+the+binding-site+of+acetylcholine+receptor.">Design and synthesis of peptides that bind alpha-bungarotoxin with high affinity and mimic the three-dimensional structure of the binding-site of acetylcholine receptor.</a> Biophys. Chem. 100, 293-305 (2003).</li><li>Scherf, T., 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=A+beta+-hairpin+structure+in+a+13-mer+peptide+that+binds+alpha+-bungarotoxin+with+high+affinity+and+neutralizes+its+toxicity.">A beta -hairpin structure in a 13-mer peptide that binds alpha -bungarotoxin with high affinity and neutralizes its toxicity.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 6629-6634 (2001).</li><li>Wilkins, M. E., Li, X., Smart, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tracking+cell+surface+GABAB+receptors+using+an+alpha-bungarotoxin+tag.">Tracking cell surface GABAB receptors using an alpha-bungarotoxin tag.</a> J. Biol. Chem. 283, 34745-34752 (2008).</li><li>Miesenbock, G., De Angelis, D. A., Rothman, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualizing+secretion+and+synaptic+transmission+with+pH-sensitive+green+fluorescent+proteins.">Visualizing secretion and synaptic transmission with pH-sensitive green fluorescent proteins.</a> Nature. 394, 192-195 (1998).</li><li>Jacob, T. C., 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=Benzodiazepine+treatment+induces+subtype-specific+changes+in+GABAA+receptor+trafficking+and+decreases+synaptic+inhibition.">Benzodiazepine treatment induces subtype-specific changes in GABAA receptor trafficking and decreases synaptic inhibition.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109, 18595-18600 (2012).</li><li>Anderson, M. J., Cohen, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescent+staining+of+acetylcholine+receptors+in+vertebrate+skeletal+muscle.">Fluorescent staining of acetylcholine receptors in vertebrate skeletal muscle.</a> J. Physiol. 237, 385-400 (1974).</li><li>Axelrod, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crosslinkage+and+visualization+of+acetylcholine+receptors+on+myotubes+with+biotinylated+alpha-bungarotoxin+and+fluorescent+avidin.">Crosslinkage and visualization of acetylcholine receptors on myotubes with biotinylated alpha-bungarotoxin and fluorescent avidin.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 77, 4823-4827 (1980).</li><li>Axelrod, 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=Lateral+motion+of+fluorescently+labeled+acetylcholine+receptors+in+membranes+of+developing+muscle+fibers.">Lateral motion of fluorescently labeled acetylcholine receptors in membranes of developing muscle fibers.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 73, 4594-4598 (1976).</li><li>Sekine-Aizawa, Y., Huganir, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+of+receptor+trafficking+by+using+alpha-bungarotoxin-binding-site-tagged+receptors.">Imaging of receptor trafficking by using alpha-bungarotoxin-binding-site-tagged receptors.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101, 17114-17119 (2004).</li><li>Jacob, T. C., 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=GABAA+receptor+membrane+trafficking+regulates+spine+maturity.">GABAA receptor membrane trafficking regulates spine maturity.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106, 12500-12505 (2009).</li><li>Hannan, S., 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=GABAB+receptor+internalisation+is+regulated+by+the+R2+subunit.">GABAB receptor internalisation is regulated by the R2 subunit.</a> J. Biol. Chem. , (2011).</li><li>Saliba, R. S., Kretschmannova, K., 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=Activity-dependent+phosphorylation+of+GABAA+receptors+regulates+receptor+insertion+and+tonic+current.">Activity-dependent phosphorylation of GABAA receptors regulates receptor insertion and tonic current.</a> EMBO. 31, 2937-2951 (2012).</li><li>Beqollari, D., Betzenhauser, M. J., Kammermeier, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Altered+G-Protein+Coupling+in+an+mGluR6+Point+Mutant+Associated+with+Congenital+Stationary+Night+Blindness.">Altered G-Protein Coupling in an mGluR6 Point Mutant Associated with Congenital Stationary Night Blindness.</a> Mol. Pharmacol. 76, 992-997 (2009).</li><li>Terunuma, M., 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=Prolonged+activation+of+NMDA+receptors+promotes+dephosphorylation+and+alters+postendocytic+sorting+of+GABAB+receptors.">Prolonged activation of NMDA receptors promotes dephosphorylation and alters postendocytic sorting of GABAB receptors.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 13918-13923 (2010).</li><li>Goslin, K. G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Culturing+Nerve+Cells.">Culturing Nerve Cells.</a> , (1998).</li></ol>

As técnicas fixos e vivos baseado BBS descritos aqui podem ser utilizados para controlar o receptor ou outro tráfico de membrana de proteína de plasma em linhas de células, os neurónios e outras células primárias. Este método tem sido utilizado com êxito para estudar a inserção na membrana e a remoção de canais iónicos dependentes de ligandos e de GPCR e avaliar as mudanças no tráfico, devido à presença de agonistas e moduladores de receptores. Os aspectos principais incluem a localização apropriada ...

A utilização da fluorescência acoplado α-bungarotoxina para estudar a localização do receptor e dinâmica foi pioneira nos estudos do receptor de acetilcolina nicotínico 13-15, alvo endógeno da toxina. Subsequentemente, a incorporação do péptido mínimo Bgt ligação (BBS) foi usado para estudar o tráfico de ambos os canais iónicos dependentes de ligandos excitatórios e inibidores e receptores acoplados a proteína G 2,10,16-21. Esta técnica baseia-BBS oferece vantagens a outras abordagens utilizadas para estudos de tráfico, tais como métodos de biotinilação superfície, rotulagem anticorpo de células vivas com anticorpos para epitopos extracelulares, e recuperação de fluorescência após a fotodegradação (FRAP). Durante superfície celular biotinilação aminas livres são covalentemente modificado, com o potencial de afetar a atividade celular. Estudos baseados em anticorpos têm sido muitas vezes dificultada pela aglomeração antigénio de superfície ou capeamento, que podem alterar os acontecimentos de tráfego. Devido ao passo de branqueamento de FRAP sSTUDOS, uma preocupação importante é danificar a estrutura celular subjacente. Uma vantagem adicional é que BBS marcado construções também podem ser utilizados para as metodologias bioquímicas com tráfico receptor bungarotoxina para avaliar acoplado a biotina. Esta técnica é facilmente aplicável a linhas celulares e células primárias. Para utilização em células que expressam de acetilcolina nicotínica (nAChR) receptores, o antagonista de tubocurarina nAChR deve ser utilizada ao longo do protocolo, tal como indicado. Realizando uma Bgt rotulagem superfície simples (equivalente ao ponto de tempo t = 0 para o protocolo de endocitose) em células não transfectadas, na ausência de tubocurarina fornecerá provas de nAChR endógeno. Uma consideração importante para o uso desta técnica é a inserção adequada da BBS, de modo que este se encontra em uma localização extracelular quando a proteína de interesse é entregue para a membrana plasmática. Por exemplo, os domínios N-terminais das subunidades GABAAR reside no lúmen vesiculares durante trafficking e tornar extracelular do receptor após a inserção na membrana do plasma, permitindo marcação específica de receptores da superfície celular e da avaliação da sua remoção da superfície da célula por endocitose eventos. Mostrámos previamente que a adição de GFP, myc, ou BBS epitopos para este domínio de subunidades GABAAR é funcionalmente silenciosa. Controlos padrão deve ser realizada para assegurar que a proteína marcada é expressa em níveis semelhantes aos de uma construção não marcado, que se adequadamente localizada, e que não afecta a função do receptor. Esta caracterização de construções transfectadas também vai ajudar na solução de problemas superexpressão preocupações.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:811px;" width="809">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:227px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:201px;">Company</td>
			<td style="width:196px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:187px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:227px;">P3 Primary Cell 4D kit&#160;</td>
			<td style="width:201px;">Lonza</td>
			<td style="width:196px;">V4XP-3024</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:227px;">&#945;-bungarotoxin, Alexa Fluor 647 conjugate</td>
			<td style="width:201px;">Molecular Probes</td>
			<td style="width:196px;">B35450</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:227px;">&#945;-bungarotoxin, Alexa Fluor 488 conjugate</td>
			<td style="width:201px;">Molecular Probes</td>
			<td style="width:196px;">B13422</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:227px;">&#945;-bungarotoxin, Alexa Fluor 594 conjugate</td>
			<td style="width:201px;">Molecular Probes</td>
			<td style="width:196px;">B13423</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:227px;">(+)-Tubocurarine chloride</td>
			<td style="width:201px;">Tocris</td>
			<td style="width:196px;">2820</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:227px;">mounting medium&#160;</td>
			<td>DAKO</td>
			<td style="width:196px;">cS703</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">DPBS no calcium,magnesium&#160;</td>
			<td style="width:201px;">Invitrogen&#160;</td>
			<td style="width:196px;">14190-136</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:227px;">poly-D-lysine&#160;</td>
			<td style="width:201px;">Sigma</td>
			<td style="width:196px;">P6407</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:227px;">gephyrin antibody</td>
			<td>Synaptic Systems</td>
			<td>147 011</td>
			<td>1:300</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:227px;">VIAAT/VGAT antibody</td>
			<td>Synaptic Systems</td>
			<td>131 002</td>
			<td>1:1000</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:227px;">anti GFP</td>
			<td style="width:201px;">Life Technologies</td>
			<td>A6455</td>
			<td>1:2000</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:227px;">glass bottom tissue culture dish</td>
			<td style="width:201px;">MatTek Corporation</td>
			<td colspan="2">P35G-1.5-14-C - Mattek Dishes</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:227px;">coverslips (round cover glass), #1 thickness, 12 mm</td>
			<td style="width:201px;">Warner Instruments</td>
			<td style="width:196px;">640-0702</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using an &#945;-bungarotoxin binding site tag to study gaba a receptor membrane localization and trafficking

É cada vez mais evidente que os receptores de neurotransmissores, incluindo os receptores ionotrópicos GABA A (GABAAR), exposição de tráfico altamente dinâmica e mobilidade da superfície celular 1-7. Para estudar a localização na superfície da célula do receptor e a endocitose, a técnica aqui descrita combina a utilização de fluorescência α-bungarotoxina com células expressando construções que contêm um-bungarotoxina α (TGN) local de ligação (BBS). O BBS (WRYYESSLEPYPD) baseia-se na subunidade α do receptor de acetilcolina nicotínico muscular, que se liga com alta afinidade Bgt 8,9. A incorporação do local de BBS permite a localização da superfície e as medições de inserção ou a remoção do receptor com aplicação de fluorescente Bgt exógena, tal como anteriormente descrito no rastreamento de GABAA e GABAB receptores metabotrópicos de 2,10. Além de o site da BBS, inserimos um GFP sensível ao pH (pHGFP 11) entre os aminoácidos 4 e 5 da subunidade GABAAR maduro por m padrãobiologia e PCR clonagem estratégias olecular (ver Figura 1) 12. O BBS é 3 &#39;do repórter GFP sensível ao pH, separados por um ligante de 13 amino-ácido alanina / prolina. Por tráfico de estudos descritos nesta publicação que são baseadas em amostras fixadas, o pHGFP serve como repórter do total marcado GABAAR níveis de proteína da subunidade, permitindo a normalização da Bgt rotulado população receptor à população total receptor. Isto minimiza a célula para célula Bgt variabilidade do sinal de coloração resultante da expressão da linha de base maiores ou menores das subunidades GABAAR etiquetados. Além disso, a tag pHGFP permite uma fácil identificação de células expressando construto para experimentos com imagens ao vivo ou pré-fixados.

Caracterização de uma construção de BBS etiquetas inclui controlos importantes, tais como determinar se a proteína expressa monta adequadamente (particularmente com receptores de múltiplas subunidades composto), transita para a superfície da célula e localiza apropriadamente. Sinapses inibitórias são compostas de GABA A aglomerados de superfície receptor que colocalize com o gefirina proteína andaime inibitório e estão apostos aos terminais inibitórios pré-sinápticos, identificados pelo transportador ve...

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Using an ÃƒÅ½Ã‚Â±-Bungarotoxin Binding Site Tag to Study GABA A Receptor Membrane Localization and Trafficking

Usando um α-Bungarotoxina Binding Tag Site para Estudar GABA um receptor de membrana Localização e Tráfico

Aqui demonstramos a utilização do corante fluorescente Alexa acoplado a α-bungarotoxina para medir GABA A localização do receptor de superfície e endocitose em neurónios do hipocampo. Através da utilização de construções que ostentam uma marca curta extracelular que se liga α-bungarotoxina, análise de proteína da membrana plasmática do tráfico endocítica pode ser alcançado.

It is increasingly evident that neurotransmitter receptors, including ionotropic GABA A receptors (GABAAR), exhibit highly dynamic trafficking and cell ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Using an &#945;-Bungarotoxin Binding Site Tag to Study GABA A Receptor Membrane Localization and Trafficking

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Análise quantitativa de Reposição da vesícula sináptica Piscina em Cultured neurônios granulares do cerebelo usando Dyes FM

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