Name: measurement of mitochondrial oxygen consumption in permeabilized fibers of drosophila using minimal amounts of tissue
Uploaded: 2018-04-07T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measurement of Mitochondrial Oxygen Consumption in Permeabilized Fibers of Drosophila Using Minimal Amounts of Tissue at JoVE.com

Denne studien ble finansiert av tilskudd fra National Sciences og Engineering Research Council (NSERC, oppdagelsen grant) og Université de Moncton til NP. LHB ønsker å erkjenne finansiering støtte fra Canadian Institute of Health Research (CIHR), New Brunswick innovasjon Foundation (NBIF) og Université de Moncton. Arbeidet med EHC støttes av Alzheimers Society of Canada, hjernen Canada, NSERC, kanadiske Breast Cancer Foundation, New Brunswick innovasjon Foundation, New Brunswick Health Research Foundation og Université de Moncton.

1. reagenser forberedelse
<ol><li>Klargjør følgende løsninger for disseksjon og permeabilization av vev.<ol>
<li>Forberede bevaring løsning: 2,77 mM CaK2EGTA, 7.23 mM K2EGTA, 5.77 mM Na2ATP, 6,56 mM MgCl2, 20 mM taurine, 15 mM Na2phosphocreatine, 20 mM imidazole, 0,5 mM dithiothreitol, og 50 mM K-MES, pH 7.1 (kan lagres på 20 ° C).</li>
		<li>Forberede saponin løsning: 5 mg saponin i 1 mL av bevaring løsning (forberede fresh daglig).</li>
	</ol>
</li>
	<li>...

<ol>
	<li>Stephenson, R., Metcalfe, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drosophila+melanogaster:+a+fly+through+its+history+and+current+use.">Drosophila melanogaster: a fly through its history and current use.</a> The journal of the Royal College of Physicians of Edinburgh. 43 (1), 70-75 (2013).</li><li>Morgan, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+attempt+to+analyze+the+constitution+of+the+chromosomes+on+the+basis+of+sex-limited+inheritance+in+Drosophila.">An attempt to analyze the constitution of the chromosomes on the basis of sex-limited inheritance in Drosophila.</a> Journal of Experimental Zoology. 11 (4), 365-413 (1911).</li><li>Dobzhansky, T., Wright, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetics+of+Natural+Populations.+V.+Relations+between+Mutation+Rate+and+Accumulation+of+Lethals+in+Populations+of+Drosophila+Pseudoobscura.">Genetics of Natural Populations. V. Relations between Mutation Rate and Accumulation of Lethals in Populations of Drosophila Pseudoobscura.</a> Genetics. 26 (1), 23-51 (1941).</li><li>Zipursky, S. L., Rubin, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+Neuronal+Cell+Fate:+Lessons+from+the+R7+Neuron+of+Drosophila.">Determination of Neuronal Cell Fate: Lessons from the R7 Neuron of Drosophila.</a> Annual Review of Neuroscience. 17 (1), 373-397 (1994).</li><li>Costa, R., Speretta, E., Crowther, D. C., Cardoso, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Testing+the+therapeutic+potential+of+doxycycline+in+a+Drosophila+melanogaster+model+of+Alzheimer+disease.">Testing the therapeutic potential of doxycycline in a Drosophila melanogaster model of Alzheimer disease.</a> The Journal of biological chemistry. 286 (48), 41647-41655 (2011).</li><li>Blandini, F., Armentero, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+Parkinson's+disease.">Animal models of Parkinson's disease.</a> FEBS Journal. 279 (7), 1156-1166 (2012).</li><li>Baker, K. D., Thummel, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diabetic+Larvae+and+Obese+Flies-Emerging+Studies+of+Metabolism+in+Drosophila.">Diabetic Larvae and Obese Flies-Emerging Studies of Metabolism in Drosophila.</a> Cell Metabolism. 6 (4), 257-266 (2007).</li><li>Morris, S. N. 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=Development+of+diet-induced+insulin+resistance+in+adult+Drosophila+melanogaster.">Development of diet-induced insulin resistance in adult Drosophila melanogaster.</a> Biochimica et Biophysica Acta - Molecular Basis of Disease. 1822 (8), 1230-1237 (2012).</li><li>Abou-Sleiman, P. M., Muqit, M. M. K., Wood, N. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expanding+insights+of+mitochondrial+dysfunction+in+Parkinson's+disease.">Expanding insights of mitochondrial dysfunction in Parkinson's disease.</a> Nature Reviews Neuroscience. 7 (3), 207-219 (2006).</li><li>McGurk, L., Berson, A., Bonini, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drosophila+as+an+in+vivo+model+for+human+neurodegenerative+disease.">Drosophila as an in vivo model for human neurodegenerative disease.</a> Genetics. 201 (2), 377-402 (2015).</li><li>Lin, M. T., Beal, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+dysfunction+and+oxidative+stress+in+neurodegenerative+diseases.">Mitochondrial dysfunction and oxidative stress in neurodegenerative diseases.</a> Nature. 443 (7113), 787-795 (2006).</li><li>Carri, M. T., Valle, C., Bozzo, F., Cozzolino, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxidative+stress+and+mitochondrial+damage:+importance+in+non-SOD1+ALS.">Oxidative stress and mitochondrial damage: importance in non-SOD1 ALS.</a> Frontiers in Cellular Neuroscience. 9, 1-6 (2015).</li><li>Balaban, R. S., Nemoto, S., Finkel, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondria,+oxidants,+and+aging.">Mitochondria, oxidants, and aging.</a> Cell. 120 (4), 483-495 (2005).</li><li>Szibor, M., Holtz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+ageing.">Mitochondrial ageing.</a> Basic Research in Cardiology. 98 (4), 210-218 (2003).</li><li>Palikaras, K., Lionaki, E., Tavernarakis, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coordination+of+mitophagy+and+mitochondrial+biogenesis+during+ageing+in+C.+elegans.">Coordination of mitophagy and mitochondrial biogenesis during ageing in C. elegans.</a> Nature. 521 (7553), 525-528 (2015).</li><li>L&#243;pez-Lluch, G., Irusta, P. M., Navas, P., de Cabo, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+biogenesis+and+healthy+aging.">Mitochondrial biogenesis and healthy aging.</a> Experimental Gerontology. 43 (9), 813-819 (2008).</li><li>Muoio, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolic+inflexibility:+When+mitochondrial+indecision+leads+to+metabolic+gridlock.">Metabolic inflexibility: When mitochondrial indecision leads to metabolic gridlock.</a> Cell. 159 (6), 1253-1262 (2014).</li><li>Efeyan, A., Comb, W. C., Sabatini, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nutrient-sensing+mechanisms+and+pathways.">Nutrient-sensing mechanisms and pathways.</a> Nature. 517 (7534), 302-310 (2015).</li><li>Brown, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+respiration+and+ATP+synthesis+in+mammalian+mitochondria+and+cells.">Control of respiration and ATP synthesis in mammalian mitochondria and cells.</a> The Biochemical journal. 284 (1), 1-13 (1992).</li><li>McDonald, A. E., Pichaud, N., Darveau, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=&amp;#34;Alternative&amp;#34;+fuels+contributing+to+mitochondrial+electron+transport:+Importance+of+non-classical+pathways+in+the+diversity+of+animal+metabolism.">&amp;#34;Alternative&amp;#34; fuels contributing to mitochondrial electron transport: Importance of non-classical pathways in the diversity of animal metabolism.</a> Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology. , (2017).</li><li>Soares, J. B. R. C., Gaviraghi, A., Oliveira, M. F., Veuthey, J., Zamboni, N., Westermann, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+Physiology+in+the+Major+Arbovirus+Vector+Aedes+aegypti:+Substrate+Preferences+and+Sexual+Differences+Define+Respiratory+Capacity+and+Superoxide+Production.">Mitochondrial Physiology in the Major Arbovirus Vector Aedes aegypti: Substrate Preferences and Sexual Differences Define Respiratory Capacity and Superoxide Production.</a> PLOS ONE. 10 (3), e0120600 (2015).</li><li>Newell, C., Kane, C. L., Kane, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+substrate+specificity+in+beetle+flight+muscle:+assessing+respiratory+oxygen+flux+in+small+samples+from+Dermestes+maculatus+and+Tenebrio+molitor.">Mitochondrial substrate specificity in beetle flight muscle: assessing respiratory oxygen flux in small samples from Dermestes maculatus and Tenebrio molitor.</a> Physiological Entomology. 41 (2), 96-102 (2016).</li><li>Teulier, L., Weber, J. M., Crevier, J., Darveau, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proline+as+a+fuel+for+insect+flight:+enhancing+carbohydrate+oxidation+in+hymenopterans.">Proline as a fuel for insect flight: enhancing carbohydrate oxidation in hymenopterans.</a> Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 283 (1834), 20160333 (2016).</li><li>Ferguson, M., Mockett, R. J., Shen, Y., Orr, W. C., Sohal, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-associated+decline+in+mitochondrial+respiration+and+electron+transport+in+Drosophila+melanogaster.">Age-associated decline in mitochondrial respiration and electron transport in Drosophila melanogaster.</a> The Biochemical journal. 390 (2), 501-511 (2005).</li><li>Miwa, S., Brand, 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=The+topology+of+superoxide+production+by+complex+III+and+glycerol+3-phosphate+dehydrogenase+in+Drosophila+mitochondria.">The topology of superoxide production by complex III and glycerol 3-phosphate dehydrogenase in Drosophila mitochondria.</a> Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. 1709 (3), 214-219 (2005).</li><li>Katewa, S. D., Ballard, J. W. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sympatric+Drosophila+simulans+flies+with+distinct+mtDNA+show+difference+in+mitochondrial+respiration+and+electron+transport.">Sympatric Drosophila simulans flies with distinct mtDNA show difference in mitochondrial respiration and electron transport.</a> Insect Biochemistry and Molecular Biology. 37 (3), 213-222 (2007).</li><li>Brand, M. D., Nicholls, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+mitochondrial+dysfunction+in+cells.">Assessing mitochondrial dysfunction in cells.</a> Biochemical Journal. 435 (2), 297-312 (2011).</li><li>St-Pierre, J., Buckingham, J. A., Roebuck, S. J., Brand, 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=Topology+of+superoxide+production+from+different+sites+in+the+mitochondrial+electron+transport+chain.">Topology of superoxide production from different sites in the mitochondrial electron transport chain.</a> Journal of Biological Chemistry. 277 (47), 44784-44790 (2002).</li><li>Kuznetsov, A. V., Veksler, V., Gellerich, F. N., Saks, V., Margreiter, R., Kunz, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+mitochondrial+function+in+situ+in+permeabilized+muscle+fibers,+tissues+and+cells.">Analysis of mitochondrial function in situ in permeabilized muscle fibers, tissues and cells.</a> Nature Protocols. 3 (6), 965-976 (2008).</li><li>Gnaiger, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capacity+of+oxidative+phosphorylation+in+human+skeletal+muscle.+New+perspectives+of+mitochondrial+physiology.">Capacity of oxidative phosphorylation in human skeletal muscle. New perspectives of mitochondrial physiology.</a> International Journal of Biochemistry and Cell Biology. 41 (10), 1837-1845 (2009).</li><li>Picard, M., Taivassalo, T., Gouspillou, G., Hepple, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondria:+isolation,+structure+and+function.">Mitochondria: isolation, structure and function.</a> The Journal of Physiology. 589 (18), 4413-4421 (2011).</li><li>Pichaud, N., Ballard, J. W. O., Tanguay, R. M., Blier, P. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+sensitivity+of+mitochondrial+functions+in+permeabilized+muscle+fibers+from+two+populations+of+Drosophila+simulans+with+divergent+mitotypes.">Thermal sensitivity of mitochondrial functions in permeabilized muscle fibers from two populations of Drosophila simulans with divergent mitotypes.</a> American Journal of Physiology - Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 301 (1), R48-R59 (2011).</li><li>Pichaud, N., Ballard, J. W. O., Tanguay, R. M., Blier, P. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Naturally+occurring+mitochondrial+dna+haplotypes+exhibit+metabolic+differences:+insight+into+functional+properties+of+mitochondria.">Naturally occurring mitochondrial dna haplotypes exhibit metabolic differences: insight into functional properties of mitochondria.</a> Evolution. 66 (10), 3189-3197 (2012).</li><li>Pichaud, N., Messmer, M., Correa, C. C., Ballard, J. W. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diet+influences+the+intake+target+and+mitochondrial+functions+of+Drosophila+melanogaster+males.">Diet influences the intake target and mitochondrial functions of Drosophila melanogaster males.</a> Mitochondrion. 13 (6), 817-822 (2013).</li><li>Wolff, J. N., Pichaud, N., Camus, M. F., C&#244;t&#233;, G., Blier, P. U., Dowling, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolutionary+implications+of+mitochondrial+genetic+variation:+mitochondrial+genetic+effects+on+OXPHOS+respiration+and+mitochondrial+quantity+change+with+age+and+sex+in+fruit+flies.">Evolutionary implications of mitochondrial genetic variation: mitochondrial genetic effects on OXPHOS respiration and mitochondrial quantity change with age and sex in fruit flies.</a> Journal of Evolutionary Biology. 29 (4), 736-747 (2016).</li><li>Gnaiger, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capacity+of+oxidative+phosphorylation+in+human+skeletal+muscle.">Capacity of oxidative phosphorylation in human skeletal muscle.</a> The International Journal of Biochemistry &amp; Cell Biology. 41 (10), 1837-1845 (2009).</li><li>Phang, J. M., Donald, S. P., Pandhare, J., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+metabolism+of+proline,+a+stress+substrate,+modulates+carcinogenic+pathways.">The metabolism of proline, a stress substrate, modulates carcinogenic pathways.</a> Amino Acids. 35 (4), 681-690 (2008).</li><li>Bender, T., Martinou, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mitochondrial+pyruvate+carrier+in+health+and+disease:+To+carry+or+not+to+carry?.">The mitochondrial pyruvate carrier in health and disease: To carry or not to carry?.</a> Biochimica et Biophysica Acta - Molecular Cell Research. 1863 (10), 2436-2442 (2016).</li><li>Divakaruni, A. 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=Thiazolidinediones+are+acute,+specific+inhibitors+of+the+mitochondrial+pyruvate+carrier.">Thiazolidinediones are acute, specific inhibitors of the mitochondrial pyruvate carrier.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (14), 5422-5427 (2013).</li><li>McCommis, K., 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=An+ancestral+role+for+the+mitochondrial+pyruvate+carrier+in+glucose-stimulated+insulin+secretion.">An ancestral role for the mitochondrial pyruvate carrier in glucose-stimulated insulin secretion.</a> Molecular Metabolism. 5 (8), 602-614 (2016).</li></ol>

En metode for eksempel forberedelse før målinger av mitokondrie oksygenforbruk i Drosophila er beskrevet i denne studien. Denne metoden ble utviklet for å overvinne ulike problemer knyttet til protokoller med mitokondrie isolasjoner, spesielt når det gjelder varighet og antall personer som kreves. I stedet for å arbeide med mitokondrie isolasjoner vanligvis krever store mengder vev fra flere personer, utføres dette eksperimentet på permeabilized muskel fiber fra thoraxes av noen Drosophila. I denne protokollen for...

Frukt fly, Drosophila melanogaster, har blitt brukt som en modell organisme for genetisk forskning for tallet1. Studiet av denne organismen har ikke bare ført til betydelige grunnleggende kunnskaper om sex-linked arv2, mutasjon rate3, utviklingen av nevrale systemet og cellen skjebne besluttsomhet4, men har også nylig dukket opp som en verdifullt verktøy for å studere mekanismer ligger flere sykdommer som Alzheimers og Parkinsons5,6. Videre er det en populær modell å studere aldringsprosessen, som de kan heves i mange over en kort periode og har en kort levetid. De har homologe strukturer til organer, som et hjerte, oenocytes (hepatocyte-lignende celler), fett organer (fungerer på samme måte som fettvev leveren og hvite), insulin produserende celler (tilsvarer β-bukspyttkjertelen celler), samt hemolymph transport metabolitter (analog til blodet av virveldyr)7. Videre er sentrale veiene av mellomledd metabolisme (inkludert insulin/insulin-lignende vekstfaktor-lignende signalveien og målet på Rapamycin-TOR veier) også høyt konservert7. For disse grunner, Drosophila har nylig blitt utnyttet for å beskrive de grunnleggende mekanismene som styrer metabolisme, spesielt i patologiske forhold iboende menneskelige metabolske sykdommer som diabetes8. En viktig komponent i stoffskiftet er mitokondrie som integrerer flere veier og utfører en av livets viktigste biologiske funksjoner, ATP produksjon, via oxidative fosforylering prosessen (OXPHOS). Vurderer deres sentrale rolle i organismes metabolisme er det ikke overraskende at mitokondrie dysfunksjoner er involvert i mange sykdommer som Parkinsons9 og Alzheimers sykdommer10og amyotrofisk lateral sklerose 11 , 12. de er også grunnleggende determinanter av aldringsprosessen. Faktisk er de produsenter av reaktive oksygen arter (ROS) i cellen, som kan være skadelig for cellen i høy konsentrasjon til oksidative skader11. Aldring har også vært knyttet til opphopning av skadet eller mutert Mitokondrielt DNA13, mitophagy dysfunksjoner14,15 , samt verdifall mitokondrie biogenesis16. Mitokondrier er også viktige determinanter av cellens homeostase som de kan bruke ulike underlag for å justere flere cellulære funksjoner etter overflod eller mangel av makronæringsstoffer17,18.
Faktisk er de ulike næringsstoffene i dietten (karbohydrater, lipider og proteiner) fordøyd, absorberes og transportert i cellene. De deretter transformeres i stoffer og avledede substrater transporteres inn i mitokondrie matrix der de produserer redusere ekvivalenter, som NADH og FADH219. Disse redusere ekvivalenter er deretter oksidert av ulike enzymatisk komplekser av elektronet transportsystem (ETS). Disse kompleksene er innebygd i mitokondrie interne membran, som kompleks I og komplekse II. I tillegg representerer andre enzymatisk komplekser som mitokondrie glyserol-3-fosfat dehydrogenase og proline dehydrogenase alternative ruter for oppføringen av elektroner i ETS20,21. Disse "alternative" komplekser er spesielt viktig i insekter, som ifølge arter, de kan delta aktivt for å øke åndedrett20,22,23,21. Elektroner fra disse ETS fôring systemer overføres til ubiquinone og senere til komplekse III, og deretter komplekse IV, før den endelige acceptor, molekylær oksygen. Denne elektron overføringen genererer en proton motiv kraft over interne mitokondrie membran kjører fosforylering av ADP til ATP på komplekse V (figur 1). Vurderer sentral rolle i mitokondrier i celle homeostase, studere mitokondrie metabolisme med relevante model D. melanogaster representerer et kraftig verktøy for å avgrense de underliggende mekanismene av ulike patofysiologiske betingelser eller under mobilnettet og miljømessige påkjenninger. Overraskende imidlertid målt bare en håndfull studier faktisk mitokondrie åndedrett i Drosophila24,25,26. Eksperimenter sikte på å evaluere mitokondrie oksygenforbruk krever isolering av mitokondrier. Men en fordel for måling av forskjellige mitokondrie funksjoner (som ROS produksjon eller P/O forholdet som markør mitokondrie effektivitet27,28), krever disse isolasjoner vanligvis ganske store mengder vev fra flere personer24,29. Dette kravet for store mengder vev og enkeltpersoner er en viktig begrensende faktor, spesielt med tanke på at alle individer bør være på samme alder og fortrinnsvis av samme kjønn for eksperimenter, gjøre mål på åndedrett på ulike tidspunkt poeng arbeidskrevende i beste fall. Videre mens mitokondrie isolasjoner kan gi betydelig innsikt i grunnleggende mekanismer for mitokondrie metabolisme, har metodene som brukes til å isolere mitokondrier flere ulemper som er vanskelig å få repliserbar resultater , avbrudd i mitokondrie nettverket og endring av mitokondrie29,30,31-med struktur og funksjon.
Målet med denne studien er å presentere en robust protokoll for å måle mitokondrie oksygenforbruk i Drosophila bruker bare en begrenset mengde av svært få individer. Denne protokollen består av måle mitokondrie oksygen forbruk i situ med permeabilized muskelfibre29 fra Drosophila thoraxes i kombinasjon med høy oppløsning respirometry32,33, 34 , 35. denne metoden har også flere fordeler sammenlignet med metoden klassiske mitokondrie isolasjon siden samhandling med andre komponenter cellen som vel som mitokondrie struktur og funksjon er mer bevart i permeabilized fiber29,31,36, som gjør denne metoden mer fysiologisk relevant. Med denne protokollen, kan mitokondrie funksjoner nøyaktig evalueres med høy oppløsning respirometry i tre thoraxes i Drosophila, underlag slik at fastsetting av oksygenforbruk i flere forskjellige trinn av ETS. Derfor kunne denne protokollen hjelpe svar på viktige spørsmål om grunnleggende mekanismer som styrer forbrenningen i sammenheng med mange miljømessige eller patofysiologiske forhold ved å utnytte Drosophila modellen.
Å måle oksygenforbruk i flere forskjellige trinn av ETS og vurdere hvordan ulike underlag bidra til respirasjon, ulike underlag (figur 1), uncoupler og hemmere er brukt30 etter permeabilization av den vev. Spesielt utføres sekvensielle filer av forskjellige underlag for å stimulere oppføringen av elektroner gjennom ulike komplekser av ETS. En uncoupler, karbonyl cyanide 4-(trifluoromethoxy) phenylhydrazone (FCCP), deretter lagt på optimal konsentrasjon for å måle ikke-kombinert åndedrett, dvs. ikke-phosphorylating åndedrett stimulert til maksimalt oksygenopptak. Sekvensiell hemninger av komplekser I, II og III utføres da for å overvåke de resterende oksygenforbruk som skyldes ikke-ETS reaksjoner. Til slutt, komplekse IV maksimal åndedrett kapasitet kan evalueres ved injeksjon av N, N, N', N - Tetramethyl - p-phenylenediamine (TMPD), en kunstig elektron leverandør og ascorbate. Det er viktig å merke seg at eksperimenter er gjennomført på 24 °C siden det er temperaturen som fluene er hevet.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>High-resolution respirometer Oxygraph O2K</td>
			<td>Oroboros Instruments, Innsbruck, Austria</td>
			<td>10022-02</td>
			<td>Startup O2K respirometer kit 
			&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>O2K-Titration Set&#160;</td>
			<td>Oroboros Instruments, Innsbruck, Austria</td>
			<td>20820-03</td>
			<td>Hamilton syringes with different volumes 
			&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Datlab software</td>
			<td>Oroboros Instruments, Innsbruck, Austria</td>
			<td>20700</td>
			<td>Software for data acquisition and analysis 
			&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fine-tipped antimagnetic forceps</td>
			<td>VWR</td>
			<td>82027-400</td>
			<td> 
			&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Secura225D-1S-DQE</td>
			<td>Sartorius AG, Goettingen, Germany</td>
			<td></td>
			<td>Semi-micro balance (distributed by several companies)&#160; 
			&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drosophila melanogaster wild-type w1118</td>
			<td>Bloomington Drosophila stock Center, IN, USA</td>
			<td></td>
			<td> 
			Storage Condition: 24 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylene glycol-bis(2-aminoethylether)-N,N,N&#8242;,N&#8242;-tetraacetic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>E4378</td>
			<td>EGTA 
			Storage Condition: RT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KOH</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P1767</td>
			<td>CAUTION: corrosive to metals, acute toxicity, skin corrosion, serious eye damage, acute aquatic toxicity. 
			Storage Condition: RT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCO3</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C4830</td>
			<td> 
			Storage Condition: RT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2ATP</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A2383</td>
			<td> 
			Storage Condition: -20 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgCl2.6H2O</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M9272</td>
			<td> 
			Storage Condition: RT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Taurine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T0625</td>
			<td> 
			Storage Condition: RT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2Phosphocreatine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P7936</td>
			<td> 
			Storage Condition: -20 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imidazole</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>I5513</td>
			<td> 
			Storage Condition: RT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dithiothreitol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D0632</td>
			<td> 
			Storage Condition: 2-8 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MES hydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M8250</td>
			<td> 
			Storage Condition: RT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saponin from quillaja bark</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S7900</td>
			<td>Saponin 
			Storage Condition: RT 
			Solution Preparation: 5 mg in 1 mL of preservation solution. Prepare fresh daily.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P9541</td>
			<td> 
			Storage Condition: RT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KH2PO4</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P9791</td>
			<td> 
			Storage Condition: RT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H3375</td>
			<td> 
			Storage Condition: RT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BSA</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>05470</td>
			<td> 
			Storage Condition: 2-8 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2S2O4</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>157953</td>
			<td>Sodium dithionite. CAUTION: self-heating substances and mixtures, acute toxicity, acute aquatic toxi chronic aquatic toxicity. 
			Storage Condition: RT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium pyruvate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P2256</td>
			<td>Pyruvate 
			Storage Condition: 2-8 &#176;C 
			Solution Preparation: In MilliQ water. Prepare fresh daily.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-(-)-Malic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M1000</td>
			<td>Malate 
			Storage Condition: RT 
			Solution Preparation: In MilliQ water. Neutralize with KOH and store at -20 &#176;C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adenosine 5&#39;-diphosphate monopotassium salt hydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A5285</td>
			<td>ADP 
			Storage Condition: -20 &#176;C 
			Solution Preparation: In MilliQ water. Neutralize with KOH and store at -80 &#176;C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cytochrome c from equine heart</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C7752</td>
			<td>Cytochrome c 
			Storage Condition: -20 &#176;C 
			Solution Preparation: In MilliQ water. Store at -20 &#176;C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-Proline</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P0380</td>
			<td>Proline 
			Storage Condition: RT 
			Solution Preparation: In MilliQ water. Store at -20 &#176;C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium succinate dibasic hexahydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S2378</td>
			<td>Succinate 
			Storage Condition: RT 
			Solution Preparation: In MilliQ water. Neutralize with HCl and store at -20 &#176;C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sn-Glycerol 3-phosphate bis(cyclohexylammonium) salt</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G7886</td>
			<td>Glycerol-3-phosphate 
			Storage Condition: -20 &#176;C 
			Solution Preparation: In MilliQ water. Neutralize with HCl and store at -80 &#176;C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbonyl cyanide 4-(trifluoromethoxy)phenylhydrazone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C2920</td>
			<td>FCCP. CAUTION: acute toxicity, skin sensitisation, chronic aquatic toxicity. 
			Storage Condition: RT 
			Solution Preparation: In absolute ethanol. Store in glass vials at -20 &#176;C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotenone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>R8875</td>
			<td>CAUTION: acute toxicity, skin irritation, eye irritation, specific target organ toxicity (respir sytem), acute aquatic toxicity, chronic aquatic toxicity. 
			Solution Preparation: In absolute ethanol. Store in dark vials at -20 &#176;C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Malonic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M1296</td>
			<td>Malonate. CAUTION: acute toxicity, serious eye damage. 
			Storage Condition: RT 
			Solution Preparation: In MilliQ water. Neutralize with KOH. Prepare fresh daily.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antimycin A from Streptomyces sp.</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A8674</td>
			<td>Antimycin A. CAUTION: acute toxicity, acute aquatic toxicity, chronic aquatic toxicity. 
			Storage Condition: -20 &#176;C 
			Solution Preparation: In absolute ethanol. Store at -20 &#176;C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N,N&#8242;,N&#8242;-Tetramethyl-p-phenylenediamine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T7394</td>
			<td>TMPD 
			Storage Condition: RT 
			Solution Preparation: In MilliQ water. Store in dark vials at&#160; -20 &#176;C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(+)-Sodium L-ascorbate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A4034</td>
			<td>Ascorbate 
			Storage Condition: RT 
			Solution Preparation: In MilliQ water. Store in dark vials at&#160; -20 &#176;C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaN3</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S2002</td>
			<td>Sodium azide. CAUTION: acute toxicity (oral and dermal), specific target organ toxicity (brain), aquatic toxicity, chronic aquatic toxicity.&#160; 
			Solution Preparation: In MilliQ water. Store at -20 &#176;C.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measurement of mitochondrial oxygen consumption in permeabilized fibers of drosophila using minimal amounts of tissue

Frukt fly, Drosophila melanogaster, representerer en ny modell for studiet av metabolismen. Faktisk drosophila har strukturer homologe til organer, har høyt konservert metabolske veier og har en relativt kort levetid der studie av ulike grunnleggende mekanismer i en kort periode. Imidlertid er det overraskende at en av mekanismene som er avgjørende for cellenes stoffskifte, mitokondrie åndedrett, ikke har blitt grundig undersøkt i denne modellen. Det er sannsynligvis fordi mål på mitokondrie åndedrett i Drosophila krever vanligvis et stort antall individer og resultatene er ikke svært reproduserbare. Her, er en metode som tillater presis måling av mitokondrie oksygenforbruk med minimale mengder vev fra Drosophila beskrevet. Denne metoden er thoraxes dissekert og permeabilized både mekanisk med skarpe tang og kjemisk saponin, slik at ulike forbindelser å krysse cellemembranen og modulere mitokondrie åndedrett. Etter permeabilization utføres en protokoll for å evaluere kapasiteten til de ulike kompleksene av elektronet transportsystem (ETS) å oksidere ulike underlag, og deres svar til en uncoupler og flere hemmere. Denne metoden gir mange fordeler sammenlignet med ved hjelp av mitokondrie isolasjoner, som det er mer fysiologisk relevant fordi mitokondrier er fortsatt i samspill med andre cellulære komponenter og mitokondrie morfologi er bevart. Videre eksempel forberedelsene er raskere, og resultatene er svært reproduserbare. Ved å kombinere fordelene med Drosophila som modell for studiet av metabolisme med evalueringen av mitokondrie åndedrett, viktig ny innsikt kan bli offentliggjort, spesielt når flyr opplever ulike miljømessige eller patofysiologiske forhold.

Representant spor av mitokondrie oksygenforbruk ved hjelp av protokollen beskrevet ovenfor gis i figur 2. Den pyruvate og malate injisert i kamre sammen med permeabilized muskelfibre henvises til CI-lekkasje åndedrett, dvsnår komplekset I ETS er stimulert av NADH produsert gjennom oksidering av pyruvate og malate via den tricarboxylic syre syklus (CI). Under denne pustefrekvens opprettholdes hovedsakelig mitokondrie oksygen for å kompensere for pr...

Watch this Scientific Journal Video about Measurement of Mitochondrial Oxygen Consumption in Permeabilized Fibers of Drosophila Using Minimal Amounts of Tissue at JoVE.com

Measurement of Mitochondrial Oxygen Consumption in Permeabilized Fibers of Drosophila Using Minimal Amounts of Tissue

En metode for å måle oksygenforbruk med høy oppløsning respirometry i permeabilized thoraxes av Drosophila er beskrevet i dette dokumentet. Denne teknikken krever minimalt med vev sammenlignet med klassisk mitokondrie isolasjon teknikken og resultatene er mer fysiologisk relevante.

Måling av mitokondrie oksygenforbruk i Permeabilized fiber av Drosophila med minimale mengder vev

The fruit fly, Drosophila melanogaster, represents an emerging model for the study of metabolism. Indeed, drosophila have structures homologous to human ...

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Using Scaffold Liposomes to Reconstitute Lipid-proximal Protein-protein Interactions In Vitro

Using Scaffold Liposomes to Reconstitute Lipid-proximal Protein-protein Interactions In Vitro

Bruke Stillas liposomer for å rekonstituere Lipid-proksimale Protein-protein interaksjoner<em&gt; In Vitro</em

Studies of integral membrane proteins in vitro are frequently complicated by the presence of a hydrophobic transmembrane domain. Further complicating ...

Simultaneous Measurement of Superoxide/Hydrogen Peroxide and NADH Production by Flavin-containing Mitochondrial Dehydrogenases

Samtidig måling av Superoxide/Hydrogen Peroxide og NADH produksjon av Flavin inneholder mitokondrie Dehydrogenases

It has been reported that mitochondria can contain up to 12 enzymatic sources of reactive oxygen species (ROS). A majority of these sites include ...

Measuring Liver Mitochondrial Oxygen Consumption and Proton Leak Kinetics to Estimate Mitochondrial Respiration in Holstein Dairy Cattle

Måle leveren mitokondrie oksygenforbruk og Proton lekkasje Kinetics å anslå mitokondrie åndedrett i Holstein melkeku

Oxygen consumption, proton motive force (PMF) and proton leak are measurements of mitochondrial respiration, or how well mitochondria are able to convert ...

Measuring and Interpreting Oxygen Consumption Rates in Whole Fly Head Segments

Måling og tolke oksygen forbruk priser helt Fly hodet segmenter

Regulated metabolic activity is essential for the normal functioning of living cells. Indeed, altered metabolic activity is causally linked with the ...

Direct Measurement of KDM1A Target Engagement Using Chemoprobe-based Immunoassays

Direkte måling av KDM1A Target Engagement ved hjelp av Chemoprobe-baserte immunanalyser

The assessment of the target engagement, defined as the interaction of a drug with the protein it was designed for, is a basic requirement for the ...

Rapid and Cost-Effective RNA Extraction of Rat Pancreatic Tissue

Rask og kostnadseffektiv RNA-ekstraksjon av rottepanasittvev

Regardless of the extraction method, optimized RNA extraction of tissues and cell lines are carried out in four stages: 1) homogenization, 2) effective ...

Measuring Mitochondrial Electron Transfer Complexes in Previously Frozen Cardiac Tissue from the Offspring of Sow: A Model to Assess Exercise-Induced Mitochondrial Bioenergetics Changes

Måling av mitokondrieelektronoverføringskomplekser i tidligere frossent hjertevev fra avkom av så: En modell for å vurdere treningsinduserte mitokondriebioenergiendringer

The mitochondrial electron transfer complex (ETC) profile is modified in the heart tissue of the offspring born to an exercised sow. The hypothesis ...

Quantification of Subcellular Glycogen Distribution in Skeletal Muscle Fibers using Transmission Electron Microscopy

Kvantifisering av subcellulær glykogenfordeling i skjelettmuskulaturfibre ved hjelp av transmisjonselektronmikroskopi

With the use of transmission electron microscopy, high-resolution images of fixed samples containing individual muscle fibers can be obtained. This ...

High-Throughput Quantification of the Synthesis and Distribution of mtDNA

High-Throughput Image-Based Quantification of Mitochondrial DNA Synthesis and Distribution

High-Throughput Image-Based Quantification of Mitochondrial DNA Synthesis and Distribution (Video) | JoVE 

High-throughput bildebasert kvantifisering av mitokondriell DNA-syntese og distribusjon

The vast majority of cellular processes require a continuous supply of energy, the most common carrier of which is the ATP molecule. Eukaryotic cells ...

Stable Isotope Tracing & LC-MS Analysis to Measure DHODH and SDH Activities

Oxygen-Independent Assays to Measure Mitochondrial Function in Mammals

Oxygen-Independent Assays to Measure Mitochondrial Function in Mammals (Video) | JoVE 

Oksygenuavhengige analyser for å måle mitokondriefunksjon hos pattedyr

The flow of electrons in the mitochondrial electron transport chain (ETC) supports multifaceted biosynthetic, bioenergetic, and signaling functions in ...