Name: visualization of endogenous mitophagy complexes in situ in human pancreatic beta cells utilizing proximity ligation assay
Uploaded: 2019-05-02T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Visualization of Endogenous Mitophagy Complexes In Situ in Human Pancreatic Beta Cells Utilizing Proximity Ligation Assay at JoVE.com

Die Autoren würdigen die finanzielle Unterstützung von JDRF (CDA-2016-189 und SRA-2018-539), dem National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases, National Institutes of Health (R01-DK-108921), der Familie Brehm und der Familie Anthony. Der JDRF Career Development Award an S.A.S. wird teilweise von der Danish Diabetes Academy unterstützt, die von der Novo Nordisk Foundation unterstützt wird.

Die Verwendung von nicht identifizierten spenderhumanen Pankreasinseln erfolgt über eine Ausnahmedesweise des Institutional Review Board (IRB) und in Übereinstimmung mit der IRB-Richtlinie der University of Michigan. Menschliche Pankreasinseln wurden vom von NIH/NIDDK gesponserten Integrated Islet Distribution Program (IIDP) bereitgestellt.
1. Humane Insel Probenvorbereitung
<ol><li>
Einzelzelldissoziation
	<ol>
<li>Kultur menschliche Islet-Proben (4000–6000 Islet-Äquiv...

<ol>
	<li>Pearson, 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=Clec16a,+Nrdp1,+and+USP8+Form+a+Ubiquitin-Dependent+Tripartite+Complex+That+Regulates+beta-Cell+Mitophagy.">Clec16a, Nrdp1, and USP8 Form a Ubiquitin-Dependent Tripartite Complex That Regulates beta-Cell Mitophagy.</a> Diabetes. 67 (2), 265-277 (2018).</li><li>Soleimanpour, S. A., 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+diabetes+susceptibility+gene+Clec16a+regulates+mitophagy.">The diabetes susceptibility gene Clec16a regulates mitophagy.</a> Cell. 157 (7), 1577-1590 (2014).</li><li>Kaufman, B. A., Li, C., Soleimanpour, S. 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+regulation+of+&#946;-cell+function:+Maintaining+the+momentum+for+insulin+release.">Mitochondrial regulation of &#946;-cell function: Maintaining the momentum for insulin release.</a> Molecular Aspects of Medicine. , (2015).</li><li>Hattori, N., Saiki, S., Imai, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+by+mitophagy.">Regulation by mitophagy.</a> The International Journal of Biochemistry &amp; Cell Biology. 53, 147-150 (2014).</li><li>Soleimanpour, S. A., 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=Diabetes+Susceptibility+Genes+Pdx1+and+Clec16a+Function+in+a+Pathway+Regulating+Mitophagy+in+beta-Cells.">Diabetes Susceptibility Genes Pdx1 and Clec16a Function in a Pathway Regulating Mitophagy in beta-Cells.</a> Diabetes. 64 (10), 3475-3484 (2015).</li><li>Zhong, L., Tan, Y., Zhou, A., Yu, Q., Zhou, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RING+Finger+Ubiquitin-Protein+Isopeptide+Ligase+Nrdp1/FLRF+Regulates+Parkin+Stability+and+Activity.">RING Finger Ubiquitin-Protein Isopeptide Ligase Nrdp1/FLRF Regulates Parkin Stability and Activity.</a> Journal of Biological Chemistry. 280 (10), 9425-9430 (2005).</li><li>Durcan, T. 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=USP8+regulates+mitophagy+by+removing+K6-linked+ubiquitin+conjugates+from+parkin.">USP8 regulates mitophagy by removing K6-linked ubiquitin conjugates from parkin.</a> The EMBO Journal. 33 (21), 2473-2491 (2014).</li><li>Gauthier, T., Claude-Taupin, A., Delage-Mourroux, R., Boyer-Guittaut, M., Hervouet, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proximity+Ligation+In+situ+Assay+is+a+Powerful+Tool+to+Monitor+Specific+ATG+Protein+Interactions+following+Autophagy+Induction.">Proximity Ligation In situ Assay is a Powerful Tool to Monitor Specific ATG Protein Interactions following Autophagy Induction.</a> PLoS ONE. 10 (6), e0128701 (2015).</li><li>Silva Xavier, D. a., G, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Cells+of+the+Islets+of+Langerhans.">The Cells of the Islets of Langerhans.</a> Journal of Clinical Medicine. 7 (3), 54 (2018).</li><li>Steiner, D. J., Kim, A., Miller, K., Hara, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pancreatic+islet+plasticity:+Interspecies+comparison+of+islet+architecture+and+composition.">Pancreatic islet plasticity: Interspecies comparison of islet architecture and composition.</a> Islets. 2 (3), 135-145 (2010).</li><li>Cabrera, O., 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+unique+cytoarchitecture+of+human+pancreatic+islets+has+implications+for+islet+cell+function.">The unique cytoarchitecture of human pancreatic islets has implications for islet cell function.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 103 (7), 2334 (2006).</li><li>Brissova, 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=Assessment+of+Human+Pancreatic+Islet+Architecture+and+Composition+by+Laser+Scanning+Confocal+Microscopy.">Assessment of Human Pancreatic Islet Architecture and Composition by Laser Scanning Confocal Microscopy.</a> Journal of Histochemistry and Cytochemistry. 53 (9), 1087-1097 (2005).</li><li>Babu, D. A., Deering, T. G., Mirmira, 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=A+feat+of+metabolic+proportions:+Pdx1+orchestrates+islet+development+and+function+in+the+maintenance+of+glucose+homeostasis.">A feat of metabolic proportions: Pdx1 orchestrates islet development and function in the maintenance of glucose homeostasis.</a> Molecular Genetics and Metabolism. 92 (1), 43-55 (2007).</li><li>Poitout, V., 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=Glucolipotoxicity+of+the+pancreatic+beta+cell.">Glucolipotoxicity of the pancreatic beta cell.</a> Biochimica Biophysica Acta. 1801 (3), 289-298 (2010).</li><li>Pearson, G., Soleimanpour, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+ubiquitin-dependent+mitophagy+complex+maintains+mitochondrial+function+and+insulin+secretion+in+beta+cells.">A ubiquitin-dependent mitophagy complex maintains mitochondrial function and insulin secretion in beta cells.</a> Autophagy. 14 (7), 1160-1161 (2018).</li><li>Li, 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=Single-cell+transcriptomes+reveal+characteristic+features+of+human+pancreatic+islet+cell+types.">Single-cell transcriptomes reveal characteristic features of human pancreatic islet cell types.</a> EMBO Reports. 17 (2), 178-187 (2016).</li><li>DiGruccio, M. 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=Comprehensive+alpha,+beta+and+delta+cell+transcriptomes+reveal+that+ghrelin+selectively+activates+delta+cells+and+promotes+somatostatin+release+from+pancreatic+islets.">Comprehensive alpha, beta and delta cell transcriptomes reveal that ghrelin selectively activates delta cells and promotes somatostatin release from pancreatic islets.</a> Molecular Metabolism. 5 (7), 449-458 (2016).</li><li>Lawlor, N., 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=Single-cell+transcriptomes+identify+human+islet+cell+signatures+and+reveal+cell-type&#8211;specific+expression+changes+in+type+2+diabetes.">Single-cell transcriptomes identify human islet cell signatures and reveal cell-type&#8211;specific expression changes in type 2 diabetes.</a> Genome Research. 27 (2), 208-222 (2017).</li><li>Dorrell, 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=Human+islets+contain+four+distinct+subtypes+of+&#946;+cells.">Human islets contain four distinct subtypes of &#946; cells.</a> Nature Communications. 7, 11756 (2016).</li><li>Dorrell, 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=Isolation+of+major+pancreatic+cell+types+and+long-term+culture-initiating+cells+using+novel+human+surface+markers.">Isolation of major pancreatic cell types and long-term culture-initiating cells using novel human surface markers.</a> Stem Cell Research. 1 (3), 183-194 (2008).</li><li>Jayaraman, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+method+for+the+detection+of+viable+human+pancreatic+beta+cells+by+flow+cytometry+using+fluorophores+that+selectively+detect+labile+zinc,+mitochondrial+membrane+potential+and+protein+thiols.">A novel method for the detection of viable human pancreatic beta cells by flow cytometry using fluorophores that selectively detect labile zinc, mitochondrial membrane potential and protein thiols.</a> Cytometry Part A. 73 (7), 615-625 (2008).</li><li>Arda, H. 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=Age-Dependent+Pancreatic+Gene+Regulation+Reveals+Mechanisms+Governing+Human+&#223;-Cell+Function.">Age-Dependent Pancreatic Gene Regulation Reveals Mechanisms Governing Human &#223;-Cell Function.</a> Cell Metabolism. 23 (5), 909-920 (2016).</li><li>Allen, G. F. G., Toth, R., James, J., Ganley, I. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Loss+of+iron+triggers+PINK1/Parkin-independent+mitophagy.">Loss of iron triggers PINK1/Parkin-independent mitophagy.</a> EMBO Reports. 14 (12), 1127-1135 (2013).</li><li>Villa, E., Marchetti, S., Ricci, 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=No+Parkin+Zone:+Mitophagy+without+Parkin.">No Parkin Zone: Mitophagy without Parkin.</a> Trends in Cell Biology. , (2018).</li></ol>

Hier beschreiben wir einen einfachen und effizienten Ansatz zur Verwendung von NRDP1:USP8 PLA in Geweben/Zellen von Interesse, um die Bildung von vorgelagerten Mitophagie-Komplexen zu quantifizieren. Zuvor haben wir die Bildung des Mitophagiekomplexes CLEC16A-NRDP1-USP8 in pankreatischen Betazellen durch verschiedene Methoden bestätigt, darunter Co-Immunpräzipitationsexperimente, zellfreie Interaktionsstudien und in vitro sowie zellbasierte Ubiquitinationstests und demonstrierte, wie dieser Komplex regulierten mitophag...

Pankreas-Betazellen produzieren das Insulin, das erforderlich ist, um eine normale Glukosehomöostase aufrechtzuerhalten, und ihr Versagen führt zur Entwicklung aller Formen von Diabetes. Beta-Zellen behalten eine robuste mitochondriale Fähigkeit, die Energie zu erzeugen, die erforderlich ist, um den Glukosestoffwechsel mit der Insulinfreisetzung zu koppeln. Kürzlich hat sich gezeigt, dass die Aufrechterhaltung der funktionellen mitochondrialen Masse von zentraler Bedeutung für die optimale Beta-Zellfunktion1,2,3ist. Um die funktionelle mitochondriale Masse aufrechtzuerhalten, verlassen sich Betazellen auf Qualitätskontrollmechanismen, um dysfunktionale, beschädigte oder alternde Mitochondrien zu entfernen4. Wir und andere haben zuvor gezeigt, dass Betazellen auf einer spezialisierten Form des mitochondrialen Umsatzes, genannt mitochondriale Autophagie (oder Mitophagie), beruhen, um die mitochondriale Qualitätskontrolle sowohl bei Nagetieren als auch bei menschlichen Inseln aufrecht zu erhalten1, 2,5. Leider gab es jedoch keine einfache Methode, um Mitophagie oder endogen exprimierte Mitophagiekomponenten in menschlichen Pankreas-Betazellen zu erkennen.
Wir haben vor kurzem gezeigt, dass die vorgelagerte Regulierung der Mitophagie in Betazellen auf der Bildung eines Proteinkomplexes beruht, der die E3-Ligase CLEC16A und NRDP1 und die Deubiquitinase USP81umfasst. NRDP1 und USP8 haben unabhängig gezeigt, mitophagie durch Maßnahmen auf den wichtigsten Mitophagie-Initiator PARKIN6,7beeinflussen. NRDP1 zielt auf PARKIN für Ubiquitination und Abbau, um Mitophagie6abzuschalten, und USP8 deubiquitiniert speziell K6-verknüpfte PARKIN, um seine Translokation zu Mitochondrien zu fördern7. Die Proximity Ligation Assay (PLA)-Technologie ist seit kurzem ein Fortschritt auf dem Gebiet der Proteininteraktionsbiologie8, die die Visualisierung endogener Proteininteraktionen in situ in einzelnen Zellen ermöglicht und nicht durch knappes Probenmaterial begrenzt wird. Diese Methode ist besonders verlockend für die menschliche Islet/Beta-Zellbiologie, aufgrund der geringen Verfügbarkeit von Proben, gekoppelt an die Notwendigkeit, physiologisch relevante Proteinkomplexe innerhalb heterogener Zelltypen zu verstehen.
Mit Dem PLA-Ansatz sind wir in der Lage, wichtige endogene Mitophagie-Komplexe in primären menschlichen Pankreas-Beta-Zellen und neuronalen Zelllinien zu beobachten und die Auswirkungen einer diabetogenen Umgebung auf den Mitophagieweg1zu demonstrieren. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das übergeordnete Ziel dieses Protokolls darin besteht, spezifische Mitophagie-Proteinkomplexe in Geweben zu analysieren, die kein reichlichvorhandenes Material haben oder bei denen herkömmliche Protein-Interaktionsstudien nicht möglich sind.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.25% trypsin-EDTA 1X</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>25200-056</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibiotic-Antimycotic</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15240-062</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Block solution</td>
			<td>Homemade</td>
			<td></td>
			<td>Use 1X PBS, add 10 % donkey serum, and 0.3% Triton X-100 detergent.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buffer A</td>
			<td>Homemade</td>
			<td></td>
			<td>To make 1L: Mix 8.8g NaCl, 1.2g Tris base, 500ul Tween-20, with 750mL ddH20. pH to 7.5 with HCl, and fill to 1L. Filter solution and store at 4C. Bring to RT before experimental use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buffer B</td>
			<td>Homemade</td>
			<td></td>
			<td>To make 1L: Mix 5.84g NaCl, 4.24g Tris base, 26g Tris-HCl with 500mL ddH20. pH to 7.5, and fill to 1L. Filter solution and store a 4C. Bring to RT before experimental use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cy5-conjugated AffiniPure donkey anti-goat</td>
			<td>Jackson Labs</td>
			<td>705-175-147</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Detection Reagents Red</td>
			<td>Sigma- Aldrich</td>
			<td>DU092008-100RXN</td>
			<td>Kit containing: ligation solution stock (5X), ligase, amplification solution stock (5X) and polymerase.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DuoLink PLA probe anti-mouse MINUS</td>
			<td>Sigma- Aldrich</td>
			<td>DU092004-100RXN</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DuoLink PLA probe anti-rabbit PLUS</td>
			<td>Sigma- Aldrich</td>
			<td>DU092002-100RXN</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal bovine serum</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat polyclonal anti-PDX1 (clone A17)</td>
			<td>Santa Cruz</td>
			<td>SC-14664</td>
			<td>RRID: AB_2162373</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES (1M)</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15630-080</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MIN6 pancreatic cell line</td>
			<td>Gift from D. Stoffers</td>
			<td></td>
			<td>Mouse insulinoma cell line, utilized for cell-based assays.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse monoclonal anti-USP8 antibody (clone US872)</td>
			<td>Sigma- Aldrich</td>
			<td>SAB200527</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pap-pen</td>
			<td>Research Products International</td>
			<td>195505</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Use to seal antibody and probe solutions on your cells to prevent evaporation when using small solution volumes.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBT (phosphate buffered saline with triton)</td>
			<td>Homemade</td>
			<td></td>
			<td>To make 50mL: 43.5mLddH2O, 5mL 10X PBS, 0.5mL 10X BSA(100mg/mL solution), 1mL 10% triton X-100 solution in ddH20)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-Streptomycin (100X)</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15140-122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate buffered saline, 10X</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP399-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PIM(ABS) Human AB serum</td>
			<td>Prodo Labs</td>
			<td>PIM-ABS001GMP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PIM(G) (glutamine)</td>
			<td>Prodo Labs</td>
			<td>PIM-G001GMP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PIM(S) media</td>
			<td>Prodo Labs</td>
			<td>PIM-S001GMP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PR619</td>
			<td>Apex Bio</td>
			<td>A812</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prolong Gold antifade reagent with DAPI</td>
			<td>Life Technologies (Molecular Probes)</td>
			<td>P36935</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rabbit polyclonal anti-FLRF/RNF41 (Nrdp1)</td>
			<td>Bethyl Laboratories</td>
			<td>A300-049A</td>
			<td>RRID: AB_2181251</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SH-SY5Y cells</td>
			<td>Gift from L. Satin</td>
			<td></td>
			<td>Human neuroblastoma cell line, utilized for cell-based assays.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Pyruvate (100X)</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>11360-070</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP151-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tween-20</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP337-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water for RNA work (DEPC water)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP361-1L</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

visualization of endogenous mitophagy complexes in situ in human pancreatic beta cells utilizing proximity ligation assay

Mitophagie ist ein wesentlicher mitochondrialer Qualitätskontrollweg, der für die Betazell-Bioenergetik der Pankreas-Islet entscheidend ist, um die Glukose-stimulierte Insulinfreisetzung zu fördern. Die Bewertung der Mitophagie ist eine Herausforderung und erfordert oft genetische Reporter oder mehrere komplementäre Techniken, die nicht leicht in Gewebeproben verwendet werden können, wie z. B. primäre menschliche Pankreasinseln. Hier zeigen wir einen robusten Ansatz zur Visualisierung und Quantifizierung der Bildung von wichtigen endogenen Mitophagiekomplexen in primären menschlichen Pankreasinseln. Mit der empfindlichen Näherungsligations-Assay-Technik zur Erkennung der Wechselwirkung der Mitophagieregler NRDP1 und USP8 sind wir in der Lage, die Bildung wesentlicher Mitophagiekomplexe vor Ort gezielt zu quantifizieren. Durch die Kopplung dieses Ansatzes zur Gegenfärbung des Transkriptionsfaktors PDX1 können wir Mitophagiekomplexe und die Faktoren quantifizieren, die die Mitophagie beeinträchtigen können, insbesondere innerhalb von Betazellen. Die von uns beschriebene Methodik überwindet den Bedarf an großen Mengen zellulärer Extrakte, die für andere Protein-Protein-Interaktionsstudien wie Immunpräzipitation (IP) oder Massenspektrometrie erforderlich sind, und ist ideal für wertvolle menschliche Isletproben, die in der Regel nicht in ausreichenden Mengen für diese Ansätze zur Verfügung. Darüber hinaus entfällt diese Methode die Notwendigkeit von Strömungsssierungstechniken, um Betazellen aus einer heterogenen Isletpopulation für nachgelagerte Proteinanwendungen zu reinigen. So beschreiben wir ein wertvolles Protokoll zur Visualisierung von Mitophagie, die für den Einsatz in heterogenen und begrenzten Zellpopulationen hochkompatibel ist.

Wir führten erste Experimente in der MIN6-Pankreas-Beta-Zelllinie und der SH-SY5Y-Neuroblastom-Zelllinie SH-SY5Y durch, um sowohl die Spezifität der Antikörper als auch die visualisierten Proteinwechselwirkungen zu optimieren und zu bestätigen. MIN6-Zellen wurden mit 30.000 Zellen/ml auf Deckscheiben plattiert und für 48 h, SH-SY5Y-Zellen auf Abdeckungen mit 15.000 Zellen/ml plattiert und für 24 h haften gelassen. Das PLA-Protokoll wurde dann wie oben gefolgt, beginnend mit Schritt ...

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Visualization of Endogenous Mitophagy Complexes In Situ in Human Pancreatic Beta Cells Utilizing Proximity Ligation Assay

Visualisierung von endogenen Mitophagie-Komplexen in Situ in menschlichen Pankreas-Betazellen unter Verwendung von Proximity Ligation Assay

Dieses Protokoll skizziert eine Methode zur quantitativen Analyse der Mitophagie-Protein-Komplexbildung speziell in Beta-Zellen aus primären menschlichen Ischenproben. Diese Technik ermöglicht somit die Analyse der Mitophagie aus begrenztem biologischem Material, die in wertvollen menschlichen Betazellproben der Bauchspeicheldrüse entscheidend sind.

Mitophagy is an essential mitochondrial quality control pathway, which is crucial for pancreatic islet beta cell bioenergetics to fuel glucose-stimulated ...

Dieses Protokoll ermöglicht es uns, endogene Mitophagie-Komplexe in menschlichen Geweben wie Beta-Zellen zu überwachen und so die Mitophagieforschung in schlüsselrelevanten translationsrelevanten Geweben zu erleichtern. Ein Vorteil dieser Technik ist ihre Fähigkeit, wichtige Mitophagie-Komplexe in vivo in Geweben mit einer seltenen Verfügbarkeit oder in kleinen Probenzahlen zu visualisieren. Nach Isolation nach Standardprotokollen, Kultur vier bis sechs mal 10 bis die dritte menschliche Islet Äquivalente in 10 Milliliter komplette Pankreas-Islet-Medium für mindestens einen Tag bei 37 Grad Celsius.Verwenden Sie am nächsten Tag ein Sezieren von Lichtmikroskop bei dreifacher Vergrößerung, um einzelne menschliche Inselchen innerhalb der Kultur zu zählen. Pick 40 Inselchen pro Behandlung oder Zustand von Interesse in 1,5 Milliliter Rohre Inselmedium. Sedimentieren Sie die Inseln durch Zentrifugation und setzen Sie das Pellet in einem Milliliter PBS, ergänzt mit 50 Mikromolaren PR619, wieder auf.Invertieren Sie die Röhre und sammeln Sie die Inseln durch Zentrifugation für eine zweite Wäsche in frischen PBS plus Deubiquitinase-Inhibitor. Nach der zweiten Zentrifugation dissoziieren Sie die Inselchen in Einzelzellen mit 125 Mikrolitern 0,25%Trypsin plus Inhibitor für drei Minuten bei 37 Grad Celsius mit periodischer sanfter Pipettierung. Am Ende der Inkubation, halten Sie die Reaktion mit einem Milliliter von 37 Grad Celsius erwärmt Bauchspeicheldrüsen-Islet-Medium mit PR619 ergänzt.Sammeln Sie die Inseln durch Zentrifugation für zwei Wäschen in frischen PBS plus Inhibitor pro Waschgang. Nach der zweiten Wäsche die dissoziierten Inselchen in 150 Mikrolitern frischer PBS plus Inhibitor wieder aussetzen. Zur Haftung und Fixierung der einzelnen Inselchen wird die Zelllösung auf frostig geladene Mikroskopdias gezwickt und mit einem hydrophoben Pen im Zellbereich dargestellt.Dann fixieren Sie die eingekreisten Zellen mit 4%Paraformaldehyd und PBS für 15 Minuten bei Raumtemperatur. Für die immunhistochemische Analyse der Ischenproben die Zellen mit zwei fünfminütigen Waschungen in PBS bei Raumtemperatur waschen, gefolgt von einer unspezifischen Bindungsblockierung mit 10% Eselserum und PBS plus 0,3% Waschmittel für eine Stunde bei Raumtemperatur. Am Ende der blockierenden Inkubation die Zellen mit primärem Mausantikörper gegen Ubiquitin-spezifische Peptidase 8, primären Kaninchenantikörper gegen Neuregulin-Rezeptor-Abbauprotein-1 und einen Marker spezifisch für die Beta-Zell-Identifikation, der nicht in Maus oder Kaninchen angehoben wurde, um das Proximity Ligation Assay-Signal über Nacht bei vier Grad Celsius nicht zu stören.Am nächsten Morgen waschen Sie die Proben mit zwei fünfminütigen Wäschen in PBS auf eine Wippe. Fügen Sie Anti-Ziegen Cy5 Sekundärantikörper zu einer frisch zubereiteten Näherungligations-Assay-Lösung hinzu. Nach der zweiten Wäsche jede Isletprobe mit 20 Mikrolitern Sondenlösung beschriften und die Dias mit Kunststofffolie für eine einstündige Inkubation bei 37 Grad Celsius wiederherstellen.Am Ende der Inkubation die Zellen mit zwei fünfminütigen Wäschen in Puffer A auf einer Wippe waschen, gefolgt von einer Inkubation mit 20 Mikrolitern frisch zubereiteter Ligationslösung, ergänzt mit 0,25 Einheiten pro Mikroliter Ligase pro Rutsche für eine 30-minütige Inkubation bei 37 Grad Celsius. Am Ende der Ligation die Zellen zweimal mit Puffer A zwei Minuten pro Wäsche waschen. Bedecken Sie jede Probe mit 20 MikroliterN Verstärkungslösungen, ergänzt mit Polymerase für eine 100-bis 120-minütige Inkubation bei 37 Grad Celsius.Um die Zellen auf die Bildgebung vorzubereiten, waschen Sie die Proben zweimal in frischem Puffer A für 10 Minuten pro Wäsche auf einer Wippe, gefolgt von einer Wäsche in 0,1x Puffer B für zwei Minuten auf der Wippe. Nach der letzten Wäsche montieren Sie die Dias mit einem Tropfen Montagemedium mit DAPI und legen Sie vorsichtig einen Deckelschlupf über jede Probe mit einem Skalpell, um blasen zu drücken. Dann versiegeln Sie die Abdeckungen mit klarem Nagellack an den Rändern.Um die Proben abzubilden, legen Sie eine Folie auf die Bühne eines Mikroskops, das mehrere Brennebenen erfassen kann, und wählen Sie die 100-fache Vergrößerung aus. Stellen Sie die Z-Stack-Höhe auf ca. 0,45 Mikrometer und die entsprechenden Flecken-, Gegenflecken- und Live-Zellsignalanregungs- und Emissionsparameter ein. Erhalten Sie mindestens neun verschiedene Fokale-Ebenenbilder.Um sicherzustellen, dass die Fluoreszenzbild-Hintergrundsignale und streunendes Licht minimiert werden, verarbeiten Sie die Bilder unter Verwendung eines zweidimensionalen Dekonvolution-Algorithmus für den nächsten Nachbarn mithilfe einer Standard-Bildverarbeitungssoftware der Wahl. Um die Interaktionen mit der Nähe von Ligationsassay zu quantifizieren, öffnen Sie ImageJ und öffnen Sie das Proximity Ligation Assay-Bild. Klicken Sie ausgehend vom ersten scharfen Bild mit fokussiert auf Bild, und wählen Sie Anpassen und Schwellenwert aus.Passen Sie den Schwellenwert an, um das gesamte unspezifische Näherungsligations-Assaysignal zu entfernen, und notieren Sie sich die Schwellenwertanpassung, um zu versuchen, das Signal während der gesamten Analyse konsistent zu halten. Klicken Sie auf Prozess, und wählen Sie Binär und Binary erstellen aus. Vergewissern Sie sich, dass Größe auf Null auf unendlich, Zirkularität auf Null auf eins, Anzeigen auf Gliederung und die Felder Ergebnisse anzeigen und Ergebnisse löschen aktivieren.Beachten Sie die Anzahl der Partikel, die in einer Kalkulationstabelle analysiert wurden, die die Probe und die Z-Stack-Position angibt. Klicken Sie dann auf Partikel analysieren und analysieren, um die Partikel zu messen. Wenn alle fokussierten Z-Stacks für die Probe analysiert wurden, senden Sie die Gesamtzahl der Partikel für die Probe in der Kalkulationstabelle, um die Gesamtzahl der Interaktionen zu quantifizieren.Die Antikörper, die im Näherungstest verwendet werden, sind spezifisch für die Liganden und weisen keine Überlappung auf. Wie bereits beobachtet, ist das Dispersionsprotokoll hocheffizient bei der Gewinnung einzelner Zellen im Mikroskopfeld für die nachgeschaltete Analyse und die Betazellfärbung bleibt nach der Proximity-Ligations-Assay-Färbung in primären menschlichen Inselchen erhalten. Mit Den gezeigten Techniken konnte festgestellt werden, dass die Wechselwirkung von Neuregulin-Rezeptor-Abbauprotein-1 und Ubiquitin-spezifischem Peptidase 8 nach einer 48-stündigen Exposition gegenüber Palmitat verringert wird, was die Durchführbarkeit dieses Tests zur Bewertung wichtiger endogener Mitophagiefaktoren nach diabetoogenen Reizen unterstreicht.Die effiziente und schonende Dispersion menschlicher Inselchen ist entscheidend, um die Quantifizierung der richtigen Zellpopulationen flussabwärts zu gewährleisten. PLA ermöglicht die Bewertung wichtiger Mitophagie-Komplexe in menschlichen Isätsproben, die die Analyse von Mitophagie- und biologisch wichtigen menschlichen Patientenproben ermöglichen, die das Feld der Diabetesforschung voranbringen.

Research

JoVE Journal

Medicine

Staining Protocols for Human Pancreatic Islets

Färbeprotokollen for Human Pankreasinseln

Estimates of islet area and numbers and endocrine cell composition in the adult human pancreas vary from several hundred thousand to several million and ...

Forschung

Medizin

Improved Visualization of Lung Metastases at Single Cell Resolution in Mice by Combined In-situ Perfusion of Lung Tissue and X-Gal Staining of lacZ-Tagged Tumor Cells

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Verbesserte Visualisierung von Lungenmetastasen bei Single Cell Auflösung in Mäusen durch kombinierte<em&gt; In-situ</em&gt; Perfusion des Lungengewebes und X-Gal Färbung von<em&gt; LacZ</em&gt;-Tagged Tumor Cells

Metastasis is the main cause of death in the majority of cancer types and consequently a main focus in cancer research. However, the detection of ...

Coculture Analysis of Extracellular Protein Interactions Affecting Insulin Secretion by Pancreatic Beta Cells

Cokultur Analyse der extrazellulären Protein Wechselwirkungen, die Insulinsekretion durch Betazellen des Pankreas

Interactions between cell-surface proteins help coordinate the function of neighboring cells. Pancreatic beta cells are clustered together within ...

A Protocol for Genetic Induction and Visualization of Benign and Invasive Tumors in Cephalic Complexes of Drosophila melanogaster

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Ein Protokoll für genetische Induktion und Visualisierung von Gut-und invasiven Tumoren in Cephalic Komplexe von<em&gt; Drosophila melanogaster</em

Drosophila has illuminated our  understanding of the genetic basis of normal development and disease for the  past several decades and today it continues ...

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Application of End-to-end Anastomosis in Robotic Central Pancreatectomy

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