Name: measuring synaptic vesicle endocytosis in cultured hippocampal neurons
Uploaded: 2017-09-04T12:30:00
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Nous remercions m. Zhu Yong-Ling prévoyant la fourniture VAMP2-phluorin de construction synaptophysine-pHluorin2x et Dr. James E. Rothman. Nous remercions le Dr Susan Cheng et Virginia Crocker de NINDS Electron Microscopy Facility pour leur soutien technique et aide. Ce travail a été soutenu par le National Institute of Neurological Disorders et programme de recherche intra-muros accident vasculaire cérébral aux États-Unis et une subvention de la KRIBB Research Initiative (programme coréen biomédicale scientifique Fellowship), Korea Research Institute of Bioscience et biotechnologie, République de Corée.

Remarque : le protocole suivant décrit les méthodes d’imagerie pHluorin et les méthodes de EM utilisés dans des neurones hippocampal cultivés. pHluorin moniteurs Vésicule synaptique protéine absorption dans les cellules vivantes et EM détecte l’absorption des vésicules synaptiques et modifications ultrastructurales.
 soins aux animaux et la procédure suivie NIH guidelines et ont été approuvés par le Comité de l’utilisation et le NIH animalerie.
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	<li>Sankaranarayanan, S., Ryan, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+measurements+of+vesicle-SNARE+recycling+in+synapses+of+the+central+nervous+system.">Real-time measurements of vesicle-SNARE recycling in synapses of the central nervous system.</a> Nature cell biol. 2 (4), 197-204 (2000).</li><li>Sun, T., Wu, X. 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=The+role+of+calcium/calmodulin-activated+calcineurin+in+rapid+and+slow+endocytosis+at+central+synapses.">The role of calcium/calmodulin-activated calcineurin in rapid and slow endocytosis at central synapses.</a> J Neurosci. 30 (35), 11838-11847 (2010).</li><li>Wu, X. -. S. S., Lee, S. 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=Actin+Is+Crucial+for+All+Kinetically+Distinguishable+Forms+of+Endocytosis+at+Synapses.">Actin Is Crucial for All Kinetically Distinguishable Forms of Endocytosis at Synapses.</a> Neuron. 92 (5), 1020-1035 (2016).</li><li>Granseth, B., Odermatt, B., Royle, S. J., Lagnado, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clathrin-mediated+endocytosis+is+the+dominant+mechanism+of+vesicle+retrieval+at+hippocampal+synapses.">Clathrin-mediated endocytosis is the dominant mechanism of vesicle retrieval at hippocampal synapses.</a> Neuron. 51 (6), 773-786 (2006).</li><li>Atluri, P. P., Ryan, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+kinetics+of+synaptic+vesicle+reacidification+at+hippocampal+nerve+terminals.">The kinetics of synaptic vesicle reacidification at hippocampal nerve terminals.</a> J Neurosci. 26 (8), 2313-2320 (2006).</li><li>Royle, S. J., Granseth, B., Odermatt, B., Derevier, A., Lagnado, 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+phluorin-based+probes+at+hippocampal+synapses.">Imaging phluorin-based probes at hippocampal synapses.</a> Methods Mol Biol. 457, 293-303 (2008).</li><li>Moulder, K. L., Mennerick, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reluctant+vesicles+contribute+to+the+total+readily+releasable+pool+in+glutamatergic+hippocampal+neurons.">Reluctant vesicles contribute to the total readily releasable pool in glutamatergic hippocampal neurons.</a> J Neurosci. 25 (15), 3842-3850 (2005).</li><li>Li, Z., Burrone, J., Tyler, W. J., Hartman, K. N., Albeanu, D. F., Murthy, V. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+vesicle+recycling+studied+in+transgenic+mice+expressing+synaptopHluorin.">Synaptic vesicle recycling studied in transgenic mice expressing synaptopHluorin.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 102 (17), 6131-6136 (2005).</li><li>Morris, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elements+of+a+neurobiological+theory+of+hippocampal+function:+the+role+of+synaptic+plasticity,+synaptic+tagging+and+schemas.">Elements of a neurobiological theory of hippocampal function: the role of synaptic plasticity, synaptic tagging and schemas.</a> Eur J Neurosci. 23 (11), 2829-2846 (2006).</li><li>Sankaranarayanan, S., Ryan, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+accelerates+endocytosis+of+vSNAREs+at+hippocampal+synapses.">Calcium accelerates endocytosis of vSNAREs at hippocampal synapses.</a> Nat Neurosci. 4 (2), 129-136 (2001).</li><li>Balaji, J., Armbruster, M., Ryan, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+control+of+endocytic+capacity+at+a+CNS+synapse.">Calcium control of endocytic capacity at a CNS synapse.</a> J Neurosci. 28 (26), 6742-6749 (2008).</li><li>Ferguson, S. M., Brasnjo, G., 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+selective+activity-dependent+requirement+for+dynamin+1+in+synaptic+vesicle+endocytosis.">A selective activity-dependent requirement for dynamin 1 in synaptic vesicle endocytosis.</a> Science. 316 (5824), 570-574 (2007).</li><li>Baydyuk, M., Wu, X. S., He, L., Wu, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain-derived+neurotrophic+factor+inhibits+calcium+channel+activation,+exocytosis,+and+endocytosis+at+a+central+nerve+terminal.">Brain-derived neurotrophic factor inhibits calcium channel activation, exocytosis, and endocytosis at a central nerve terminal.</a> J Neurosci. 35 (11), 4676-4682 (2015).</li><li>Wu, X. S., Zhang, Z., Zhao, W. D., Wang, D., Luo, F., Wu, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcineurin+is+universally+involved+in+vesicle+endocytosis+at+neuronal+and+nonneuronal+secretory+cells.">Calcineurin is universally involved in vesicle endocytosis at neuronal and nonneuronal secretory cells.</a> Cell Rep. 7 (4), 982-988 (2014).</li><li>Zhang, Z., Wang, 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=The+SNARE+proteins+SNAP25+and+synaptobrevin+are+involved+in+endocytosis+at+hippocampal+synapses.">The SNARE proteins SNAP25 and synaptobrevin are involved in endocytosis at hippocampal synapses.</a> J Neurosci. 33 (21), 9169-9175 (2013).</li><li>Wu, L. -. G. G., Hamid, E., Shin, W., Chiang, H. -. C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exocytosis+and+endocytosis:+modes,+functions,+and+coupling+mechanisms.">Exocytosis and endocytosis: modes, functions, and coupling mechanisms.</a> Annu Rev Physiol. 76 (1), 301-331 (2014).</li><li>Daniele, F., Di Cairano, E. S., Moretti, S., Piccoli, G., Perego, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TIRFM+and+pH-sensitive+GFP-probes+to+evaluate+neurotransmitter+vesicle+dynamics+in+SH-SY5Y+neuroblastoma+cells:+cell+imaging+and+data+analysis.">TIRFM and pH-sensitive GFP-probes to evaluate neurotransmitter vesicle dynamics in SH-SY5Y neuroblastoma cells: cell imaging and data analysis.</a> J Vis Exp. (95), e52267 (2015).</li><li>Shaner, N. C., Lin, M. Z., 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=Improving+the+photostability+of+bright+monomeric+orange+and+red+fluorescent+proteins.">Improving the photostability of bright monomeric orange and red fluorescent proteins.</a> Nat Methods. 5 (6), 545-551 (2008).</li><li>Li, Y., Tsien, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=pHTomato,+a+red,+genetically+encoded+indicator+that+enables+multiplex+interrogation+of+synaptic+activity.">pHTomato, a red, genetically encoded indicator that enables multiplex interrogation of synaptic activity.</a> Nat Neurosci. 15 (7), 1047-1053 (2012).</li><li>Leitz, J., Kavalali, E. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+retrieval+and+autonomous+regulation+of+single+spontaneously+recycling+synaptic+vesicles.">Fast retrieval and autonomous regulation of single spontaneously recycling synaptic vesicles.</a> Elife. 3, e03658 (2014).</li><li>Bisht, K., El Hajj, H., Savage, J. C., S&#225;nchez, M. G., Tremblay, M. -. &. #. 2. 0. 0. ;. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlative+Light+and+Electron+Microscopy+to+Study+Microglial+Interactions+with+&#946;-Amyloid+Plaques.">Correlative Light and Electron Microscopy to Study Microglial Interactions with &#946;-Amyloid Plaques.</a> J Vis Exp. (112), e54060 (2016).</li><li>Schikorski, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+Synaptic+Vesicle+Protein+Sorting+with+Enhanced+Horseradish+Peroxidase+in+the+Electron+Microscope.">Monitoring Synaptic Vesicle Protein Sorting with Enhanced Horseradish Peroxidase in the Electron Microscope.</a> High-Resolution Imaging of Cellular Proteins: Methods and Protocols. , 327-341 (2016).</li><li>Kononenko, N. L., Puchkov, 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=Clathrin/AP-2+mediate+synaptic+vesicle+reformation+from+endosome-like+vacuoles+but+are+not+essential+for+membrane+retrieval+at+central+synapses.">Clathrin/AP-2 mediate synaptic vesicle reformation from endosome-like vacuoles but are not essential for membrane retrieval at central synapses.</a> Neuron. 82 (5), 981-988 (2014).</li><li>Wu, Y., O'Toole, E. 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+dynamin+1-,+dynamin+3-+and+clathrin-independent+pathway+of+synaptic+vesicle+recycling+mediated+by+bulk+endocytosis.">A dynamin 1-, dynamin 3- and clathrin-independent pathway of synaptic vesicle recycling mediated by bulk endocytosis.</a> eLife. 2014 (3), e01621 (2014).</li><li>Heuser, J. E., Reese, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+for+recycling+of+synaptic+vesicle+membrane+during+transmitter+release+at+the+frog+neuromuscular+junction.">Evidence for recycling of synaptic vesicle membrane during transmitter release at the frog neuromuscular junction.</a> J Cell Biol. 57 (2), 315-344 (1973).</li><li>Ceccarelli, B., Hurlbut, W. P., Mauro, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Turnover+of+transmitter+and+synaptic+vesicles+at+the+frog+neuromuscular+junction.">Turnover of transmitter and synaptic vesicles at the frog neuromuscular junction.</a> J Cell Biol. 57 (2), 499-524 (1973).</li><li>Watanabe, S., Rost, B. 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=Ultrafast+endocytosis+at+mouse+hippocampal+synapses.">Ultrafast endocytosis at mouse hippocampal synapses.</a> Nature. 504 (7479), 242-247 (2013).</li><li>Watanabe, S., Trimbuch, 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=Clathrin+regenerates+synaptic+vesicles+from+endosomes.">Clathrin regenerates synaptic vesicles from endosomes.</a> Nature. 515 (7526), 228-233 (2014).</li><li>Sankaranarayanan, S., Atluri, P. P., Ryan, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Actin+has+a+molecular+scaffolding,+not+propulsive,+role+in+presynaptic+function.">Actin has a molecular scaffolding, not propulsive, role in presynaptic function.</a> Nat Neurosci. 6 (2), 127-135 (2003).</li><li>Zhu, Y., Xu, J., Heinemann, S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two+pathways+of+synaptic+vesicle+retrieval+revealed+by+single-vesicle+imaging.">Two pathways of synaptic vesicle retrieval revealed by single-vesicle imaging.</a> Neuron. 61 (3), 397-411 (2009).</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 (6689), 192-195 (1998).</li><li>Arnao, M. B. B., Acosta, M., del Rio, J. A. A., Garc&#237;a-C&#225;novas, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inactivation+of+peroxidase+by+hydrogen+peroxide+and+its+protection+by+a+reductant+agent.">Inactivation of peroxidase by hydrogen peroxide and its protection by a reductant agent.</a> Biochim Biophys Acta. 1038 (1), 85-89 (1990).</li><li>De&#225;k, F., Schoch, 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=Synaptobrevin+is+essential+for+fast+synaptic-vesicle+endocytosis.">Synaptobrevin is essential for fast synaptic-vesicle endocytosis.</a> Nat Cell Biol. 6 (11), 1102-1108 (2004).</li><li>Clayton, E. L., Evans, G. J. O., Cousin, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bulk+synaptic+vesicle+endocytosis+is+rapidly+triggered+during+strong+stimulation.">Bulk synaptic vesicle endocytosis is rapidly triggered during strong stimulation.</a> J Neurosci. 28 (26), 6627-6632 (2008).</li><li>Kavalali, E. T., Jorgensen, E. 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A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+vesicles+interchange+their+membrane+proteins+with+a+large+surface+reservoir+during+recycling.">Synaptic vesicles interchange their membrane proteins with a large surface reservoir during recycling.</a> Neuron. 51 (2), 179-186 (2006).</li><li>Gimber, N., Tadeus, G., Maritzen, T., Schmoranzer, J., Haucke, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusional+spread+and+confinement+of+newly+exocytosed+synaptic+vesicle+proteins.">Diffusional spread and confinement of newly exocytosed synaptic vesicle proteins.</a> Nat Commun. 6, 8392 (2015).</li><li>Nicholson-Fish, J. C., Smillie, K. J., Cousin, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+activity-dependent+bulk+endocytosis+with+the+genetically-encoded+reporter+VAMP4-pHluorin.">Monitoring activity-dependent bulk endocytosis with the genetically-encoded reporter VAMP4-pHluorin.</a> J Neurosci Methods. 266, 1-10 (2016).</li><li>Burrone, J., Li, Z., Murthy, V. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studying+vesicle+cycling+in+presynaptic+terminals+using+the+genetically+encoded+probe+synaptopHluorin.">Studying vesicle cycling in presynaptic terminals using the genetically encoded probe synaptopHluorin.</a> Nat Protoc. 1 (6), 2970-2978 (2006).</li><li>Wisse, E., Braet, F., 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=Fixation+methods+for+electron+microscopy+of+human+and+other+liver.">Fixation methods for electron microscopy of human and other liver.</a> World journal of gastroenterology. 16 (23), 2851-2866 (2010).</li><li>Magidson, V., Khodjakov, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circumventing+Photodamage+in+Live-Cell+Microscopy.">Circumventing Photodamage in Live-Cell Microscopy.</a> Methods in Cell Biology. 114, 545-560 (2013).</li><li>S&#248;ndergaard, C. R., Garrett, A. 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=Structural+artifacts+in+protein-ligand+X-ray+structures:+implications+for+the+development+of+docking+scoring+functions.">Structural artifacts in protein-ligand X-ray structures: implications for the development of docking scoring functions.</a> J Med Chem. 52 (18), 5673-5684 (2009).</li></ol>

Nous démontrons ici deux méthodes pour surveiller l’endocytose de la vésicule synaptique. Dans la première méthode, nous avons suivi pHluorin fondu avec une protéine de la vésicule synaptique dans les neurones transfectées et stimulé par la suite électriquement. Deuxièmement, nous avons utilisé l’imagerie EM d’absorption HRP car induite par le KCl. Nous avons utilisé différents stimuli pour deux raisons. Tout d’abord, application de potassium élevé induit une dépolarisation de tous les neurones d...

Neurotransmetteurs sont stockées dans des vésicules synaptiques et libérées par exocytose. La membrane des vésicules synaptiques et la protéine sont internalisés par endocytose, puis réutilisés dans la prochaine série d’exocytose. L’endocytose des vésicules synaptiques est important pour le maintien des piscines de la vésicule synaptique et supprime la saillie vésicules de la membrane plasmique. La protéine fluorescente verte sensibles au pH pHluorin, qui est trempé dans des conditions acides et dequenched à pH neutre, a été utilisé pour mesurer le temps d’endocytose cours à vivent les cellules1,2,3. La protéine pHluorin est généralement attachée au côté lumière des protéines des vésicules synaptiques, comme synaptophysine ou VAMP2/synaptobrévine. Au repos, pHluorin est trempé dans le lumen de pH 5,5 des vésicules synaptiques. La fusion des vésicules de la membrane plasmique expose la lumière vésiculaire à la solution extracellulaire où le pH est ~ 7,3, résultant en une augmentation pHluorin de fluorescence. Après exocytose, l’augmentation de la fluorescence décroît, en raison de l’endocytose des protéines Vésicule synaptique, suivie par une vésicule ré-acidification dans ces vésicules récupérés. Bien que la désintégration reflète l’endocytose et vésiculaire ré-acidification, il reflète surtout endocytose, parce que la réacidification est plus rapide que l’endocytose dans la plupart des conditions1,4. La constante de temps de ré-acidification est 3-4 s ou moins5,6, qui est généralement plus rapide que les 10 s ou plus requis pour la vésicule endocytose4,5. Si les expériences sont nécessaires pour distinguer l’endocytose de ré-acidification, les expériences trempe acides avec un pH de 5.5 à l’aide de la solution de (MES) acide 4-Morpholineethanesulfonic (25 mM) peuvent être utilisés pour déterminer si les protéines des vésicules synaptiques sont récupérés de la membrane plasmique par endocytose1,3,4. Ainsi, l’augmentation d’intensité de fluorescence pHluorin fait apparaître un solde d’exo - et l’endocytose et la diminution après une stimulation nerveuse reflète précisément l’endocytose.
pHluorin imagerie peut être utilisé non seulement pour mesurer l’évolution temporelle de l’endocytose, mais aussi la taille des vésicules synaptiques piscines7,8, et la probabilité de libération évoquée et spontanée de sortie9. Plusieurs facteurs et les protéines impliquées dans la régulation de l’endocytose, tels que le calcium, les protéines solubles NSF-attachment protein receptor (SNARE), factor(BDNF) neurotrophique dérivé du cerveau et de la calcineurine sont identifiés au moyen d’imagerie pHluorin1 , 2 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16. en outre, la libération du neurotransmetteur pouvait être détectée dans les neurones pas primaires mais dans les cellules de neuroblastome avec TIRFM17. Récemment, pHTomato, dsRed, mOrange et variantes de pHluorin ont été développés pour le suivi des enregistrements simultanés de facteurs multiples dans une seule synapse18,19. Par exemple, pHTomato a été fusionné avec synaptophysine et utilisé avec un indicateur de calcium génétiquement encodé (GCaMP5K) pour surveiller la fusion des vésicules présynaptiques et l’influx de Ca2 + dans le compartiment post-synaptique20. Par conséquent, pHluorin attaché aux protéines synaptiques fournit une méthode utile pour analyser la relation entre l’endocytose et l’exocytose.
EM est une autre méthode couramment utilisée pour étudier l’endocytose, en raison de la haute résolution spatiale qui montre les changements ultrastructuraux au cours de l’endocytose. Deux domaines généraux sont la possibilité de visualiser des changements pathologiques dans les cellules neuronales21 et de suivre les vésicules protéines22. En particulier, l’observation d’absorption de la vésicule synaptique, courbure de membrane enduite de clathrine dans la zone de periactive, et les structures endosomale sont possibles avec EM3,23,24,25 ,26,27,28. Tandis qu’EM implique des artefacts potentiels, tels que des malformations induites par le fixateur, qui peuvent affecter l’endocytose, et analyse des données est de main-d'oeuvre, que la résolution offre la possibilité de visualiser la structure cellulaire attrayante. Les problèmes potentiels de fixateur et la limitation en résolution temporelle EM peuvent être surmontés en haute pression, congélation, fournissant une méthode rapide et non chimiques de stabiliser les structures délicates présents au cours de l’endocytose27.

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	<tbody>
		<tr>
			<td>Lipofectamine LTX with Plus</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>15338-100</td>
			<td>Transfection of plasmid DNA including synaptophysin or VAMP2-pHluorin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>neurobasal medium</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>21103-049</td>
			<td>Growth medium for neuron, Warm up to 37&#176;C before use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B27</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>17504-044</td>
			<td>Gradient for neuronal differentiation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutamax</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>35050-061</td>
			<td>Gradient for neuronal culture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly-D-Lysine coated coverslip</td>
			<td>Neuvitro</td>
			<td>GG-25-pdl</td>
			<td>Substrate for neuronal growth and imaging of pHluorin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin XI from bovine pancrease</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>T1005</td>
			<td>Neuronal culture-digest hippocampal tissues</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deoxyribonuclease I from bovine pancreas</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>D5025</td>
			<td>Neuronal culture-inhibits viscous cell suspension</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pulse stimulator</td>
			<td>A-M systems</td>
			<td>model 2100</td>
			<td>Apply electrical stimulation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Slotted bath with field stimulation</td>
			<td>Warner Instruments</td>
			<td>RC-21BRFS</td>
			<td>Apply electrical stimulation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>stimulus isolation unit</td>
			<td>Warner Instruments</td>
			<td>SIU102</td>
			<td>Apply electrical stimulation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>lubricant</td>
			<td>Dow corning</td>
			<td>111</td>
			<td>pHluorin imaging-seal with coverslip and imaging chamber, avoid leak from chamber</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AP5</td>
			<td>Tocris</td>
			<td>3693</td>
			<td>Gradient for normal saline, selective NMDA receptor antagonist, inhibit postsynaptic activity which have potential for recurrent activity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CNQX</td>
			<td>Tocris</td>
			<td>190</td>
			<td>Gradient for normal saline, competitive AMPA/kainate receptor antagonist, inhibit postsynaptic activity which have potential for recurrent activity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Illuminator</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>C-HGFI</td>
			<td>Metal halide light source for pHluorin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EMCCD camera</td>
			<td>Andor</td>
			<td>iXon3</td>
			<td>pHluorin imaging, detect pHluorin fluorescence intensity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted microscopy</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>Ti-E</td>
			<td>Imaging for synaptophysin or VAMP2 pHluorin transfected cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NIS-Elements AR</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>NIS-Elements Advanced Research</td>
			<td>Software for imaging acquisition and analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Igor Pro</td>
			<td>WaveMetrics</td>
			<td>Igor pro</td>
			<td>Software for imaging analysis and data presentation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>imaging chamber</td>
			<td>Warner Instruments</td>
			<td>RC21B</td>
			<td>pHluorin imaging, apply field stimulation on living cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>poly-l-lysine</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P4832</td>
			<td>Electron microscopy, substrate for neuronal growth, apply on multiwell plate for 1 h at room temperature then wash with sterilized water 3 times</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Horseradish peroxidase(HRP)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P6782</td>
			<td>Electron microscopy, labeling of endocytosed synaptic vesicles by catalyzing DAB in presence hydrogen peroxide, final concentration is 5 mg/mL in normal saline, make fresh before use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na cacodylate</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>12300</td>
			<td>Electron microscopy, buffer for fixatives and washing, final concentration is 0.1 N</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3,3&#8242;-Diaminobenzidine(DAB)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>D8001</td>
			<td>Electron microscopy, labeling of endocytosed synaptic vesicles, substrate for HRP, final concentration is 0.5 mg/mL in DDW and filtered, make fresh before use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen peroxide solution</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>H1009</td>
			<td>Electron microscopy, labeling of endocytosed synaptic vesicles by inducing HRP-DAB reaction, final concentration is 0.3% in DDW, make fresh before use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glutaraldehyde</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>16365</td>
			<td>Electron microscopy, fixatives, final concentration is 4% in Na-cacodylate buffer, make fresh before use, shake well before to use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEM</td>
			<td>JEOL</td>
			<td>200CX</td>
			<td>Electron microscopy, imaging of endocytosed vesicles and ultrastructural changes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CCD digital camera</td>
			<td>AMT</td>
			<td>XR-100</td>
			<td>Electron microscopy, capturing images</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lead citrate</td>
			<td>Leica microsystems</td>
			<td>16707235</td>
			<td>Electron microscopy, grid staining</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring synaptic vesicle endocytosis in cultured hippocampal neurons

Au cours de l’endocytose, fusion des vésicules synaptiques sont récupérées dans les terminaisons nerveuses, permettant de recyclage de la vésicule et donc l’entretien de la transmission synaptique au moment du tir nerf répétitives. Avec facultés affaiblies endocytose dans certaines pathologies conduit à une diminution des fonctions synaptiques de force et le cerveau. Nous décrivons ici les méthodes utilisées pour mesurer l’endocytose de la vésicule synaptique synaptique hippocampal mammifères en culture neuronale. Nous avons suivi l’endocytose de protéine Vésicule synaptique en fusionnant une protéine de la membrane de vésicules synaptiques, y compris synaptophysine et VAMP2/synaptobrévine, sur le côté lumière vésiculaire, avec pHluorin, une protéine fluorescente verte sensibles au pH qui augmente sa intensité de la fluorescence lorsque le pH augmente. Au cours de l’exocytose, pH lumen vésiculaire augmente, alors qu’au cours de la lumière vésiculaire endocytose pH est re-acidifié. Ainsi, une augmentation de l’intensité de fluorescence pHluorin indique fusion, alors qu’une diminution indique l’endocytose de la protéine marquée des vésicules synaptiques. Outre l’utilisation de la méthode d’imagerie pHluorin pour enregistrer l’endocytose, nous avons suivi endocytose de la membrane vésiculaire par microscopie électronique (me) mesures d’absorption de raifort peroxydase de raifort (HRP) par des vésicules. Enfin, nous avons suivi la formation de fosses terminal membrane nerveuse à des moments différents après forte dépolarisation induite par le potassium. L’évolution temporelle de la HRP absorption et membrane fosse formation indique l’évolution temporelle de l’endocytose.

En utilisant la méthode de transporteur de lipides, SpH a été exprimé dans les neurones de l’hippocampe, permettant l’identification des boutons (Figure 1 a). La stimulation électrique des cellules induites par exocytose et une augmentation correspondante dans l’intensité de la fluorescence. L’augmentation de fluorescence (ΔF) a été arrêtée en mettant fin à la stimulation (Figure 1 b). L’augmentation de la f...

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Measuring Synaptic Vesicle Endocytosis in Cultured Hippocampal Neurons

Endocytose Vésicule synaptique est détectée par microscopie de pHluorin fusionnée avec des protéines de la vésicule synaptique et par microscopie électronique de l’absorption de la vésicule.

Mesurer l’endocytose de la vésicule synaptique dans des neurones Hippocampal cultivés

During endocytosis, fused synaptic vesicles are retrieved at nerve terminals, allowing for vesicle recycling and thus the maintenance of synaptic ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Studying Synaptic Vesicle Pools using Photoconversion of Styryl Dyes

Etudier Piscines vésicules synaptiques utilisant des colorants styryle photoconversion

The fusion of synaptic vesicles with the plasma membrane (exocytosis) is a required step in neurotransmitter release and neuronal communication. The ...

Recherche

Neurosciences

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

Récupération de fluorescence après photoblanchiment (FRAP) de fluorescence protéines marquées dans les épines dendritiques des neurones de l&#39;hippocampe de culture

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

L&#39;analyse de la morphologie des épines dendritiques dans les neurones du SNC de culture

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

Quantitative Analysis of Synaptic Vesicle Pool Replenishment in Cultured Cerebellar Granule Neurons using FM Dyes

Analyse quantitative des vésicules reconstitution Piscine synaptique dans des cultures de neurones granulaires du cervelet utilisant des colorants FM

After neurotransmitter release in central nerve terminals, SVs are rapidly retrieved by endocytosis.  Retrieved SVs are then refilled with ...

Inducing Dendritic Growth in Cultured Sympathetic Neurons

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Detection of Protein Palmitoylation in Cultured Hippocampal Neurons by Immunoprecipitation and Acyl-Biotin Exchange ABE

Détection de la palmitoylation des protéines dans les neurones de l&#39;hippocampe en culture par immunoprécipitation et Acyl-biotine Exchange (ABE)

Palmitoylation is a post-translational lipid  modification involving the attachment of a 16-carbon saturated fatty acid,  palmitate, to cysteine residues ...

Assaying DNA Damage in Hippocampal Neurons Using the Comet Assay

Le dosage de dommages de l&#39;ADN dans les neurones hippocampiques Utilisation de l&#39;essai de comète

A number of drugs target the DNA repair pathways and induce cell kill by creating DNA damage. Thus, processes to directly measure DNA damage have been ...

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Étiquetage immunologique post-enrobage des protéines synaptiques dans l&#39;hippocampe cultures Slice

Immunoelectron microscopy is a powerful tool to study biological molecules at the subcellular level. Antibodies coupled to electron-dense markers such as ...

Examination of Synaptic Vesicle Recycling Using FM Dyes During Evoked, Spontaneous, and Miniature Synaptic Activities

Examen de la vésicule synaptique recyclage utilisant des colorants FM Pendant évoqués, spontanée, et les activités synaptiques miniatures

Synaptic vesicles in functional nerve terminals undergo exocytosis and endocytosis. This synaptic vesicle recycling can be effectively analyzed using ...