Name: interactions with and membrane permeabilization of brain mitochondria by amyloid fibrils
Uploaded: 2019-09-28T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Interactions with and Membrane Permeabilization of Brain Mitochondria by Amyloid Fibrils at JoVE.com

Ces travaux ont été soutenus par des subventions du Conseil de recherche de l'Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS), À Zanjan, en Iran.

Toutes les expériences sur les animaux ont été réalisées conformément au Comité institutionnel de soins et d'utilisation des animaux (IACUC) des sciences médicales de l'Université de Téhéran. Des efforts maximaux ont été faits pour minimiser la souffrance et les effets néfastes pour les rats en aiguisant les lames de guillotine et en appliquant des mouvements résolus et rapides de la lame.
1. Homogénéisation du cerveau et isolement mitochondrial
REMAR...

<ol>
	<li>Merlini, G., Bellotti, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+mechanisms+of+amyloidosis.">Molecular mechanisms of amyloidosis.</a> New England Journal of Medicine. 349, 583-596 (2003).</li><li>Berg, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Modeling amyloid disease in Drosophila melanogaster, Link&#246;ping Studies in Science and Technology Dissertation No. 1320. , (2010).</li><li>Kagan, B. L., Uversky, V. N., Fink, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+aggregation,+ion+channel+formation,+and+membrane+damage.">Protein aggregation, ion channel formation, and membrane damage.</a> Protein Misfolding, Aggregation, and Conformational Diseases. , 223-236 (2006).</li><li>Demuro, 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=Calcium+dysregulation+and+membrane+disruption+as+a+ubiquitous+neurotoxic+mechanism+of+soluble+amyloid+oligomers.">Calcium dysregulation and membrane disruption as a ubiquitous neurotoxic mechanism of soluble amyloid oligomers.</a> The Journal of Biological Chemistry. 280, 17294-17300 (2005).</li><li>Kayed, 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=Permeabilization+of+lipid+bilayers+is+a+common+conformation-dependent+activity+of+soluble+amyloid+oligomers+in+protein+misfolding+diseases.">Permeabilization of lipid bilayers is a common conformation-dependent activity of soluble amyloid oligomers in protein misfolding diseases.</a> The Journal of Biological Chemistry. 279, 46363-46366 (2004).</li><li>Manczak, M., Park, B. S., Jung, Y., Reddy, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+expression+of+oxidative+phosphorylation+genes+in+patients+with+Alzheimer's+disease:+implications+for+early+mitochondrial+dysfunction+and+oxidative+damage.">Differential expression of oxidative phosphorylation genes in patients with Alzheimer's disease: implications for early mitochondrial dysfunction and oxidative damage.</a> Neuromolecular Medicine. 5, 147-162 (2004).</li><li>Vila, M., Ramonet, D., Perier, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+alterations+in+Parkinson's+disease:+new+clues.">Mitochondrial alterations in Parkinson's disease: new clues.</a> Journal of Neurochemistry. 107, 317-328 (2008).</li><li>Petersen, C. A. 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=The+amyloid+&#946;-peptide+is+imported+into+mitochondria+via+the+TOM+import+machinery+and+localized+to+mitochondrial+cristae.">The amyloid &#946;-peptide is imported into mitochondria via the TOM import machinery and localized to mitochondrial cristae.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105, 13145-13150 (2008).</li><li>Devi, L., Raghavendran, V., Prabhu, B. M., Avadhani, N. G., Anandatheerthavarada, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+import+and+accumulation+of+&#945;-synuclein+impair+complex+I+in+human+dopaminergic+neuronal+cultures+and+Parkinson+disease+brain.">Mitochondrial import and accumulation of &#945;-synuclein impair complex I in human dopaminergic neuronal cultures and Parkinson disease brain.</a> The Journal of Biological Chemistry. 283, 9089-9100 (2008).</li><li>Costa, V., Scorrano, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shaping+the+role+of+mitochondria+in+the+pathogenesis+of+Huntington's+disease.">Shaping the role of mitochondria in the pathogenesis of Huntington's disease.</a> EMBO Journal. 31, 1853-1864 (2012).</li><li>Vande Velde, C., Miller, T. M., Cashman, N. R., Cleveland, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+association+of+misfolded+ALS-linked+mutant+SOD1+with+the+cytoplasmic+face+of+mitochondria.">Selective association of misfolded ALS-linked mutant SOD1 with the cytoplasmic face of mitochondria.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105, 4022-4027 (2008).</li><li>Kagan, B. L., Azimov, R., Azimova, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amyloid+peptide+channels.">Amyloid peptide channels.</a> The Journal of Membrane Biology. 202, 1-10 (2004).</li><li>Lashuel, H. A., Hartley, D., Petre, B. M., Walz, T., Lansbury, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurodegenerative+disease:+amyloid+pores+from+pathogenic+mutations.">Neurodegenerative disease: amyloid pores from pathogenic mutations.</a> Nature. 418, 291 (2002).</li><li>Sims, N. R., Anderson, 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=Isolation+of+mitochondria+from+rat+brain+using+Percoll+density+gradient+centrifugation.">Isolation of mitochondria from rat brain using Percoll density gradient centrifugation.</a> Nature Protocols. 3, 1228-1239 (2008).</li><li>Ghobeh, 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=Interaction+of+A&#946;+(25-35)+Fibrillation+Products+with+Mitochondria:+Effect+of+Small-Molecule+Natural+Products.">Interaction of A&#946; (25-35) Fibrillation Products with Mitochondria: Effect of Small-Molecule Natural Products.</a> Peptide Science. 102, 473-486 (2014).</li><li>Lowry, O. H., Rosebrough, N. J., Farr, A. L., Randall, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+measurement+with+the+folin+phenol+reagent.">Protein measurement with the folin phenol reagent.</a> The Journal of Biological Chemistry. 193, 265-275 (1951).</li><li>Sottocasa, G. L., Kuylenstierna, B., Ernester, L., Bergstrand, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separation+and+some+enzymatic+properties+of+the+inner+and+outer+membrane+of+rat+liver+mitochondria.">Separation and some enzymatic properties of the inner and outer membrane of rat liver mitochondria.</a> Methods in Enzymology. 10, 448-463 (1967).</li><li>Hoyer, W., 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=Dependence+of+a-Synuclein+Aggregate+Morphology+on+Solution+Conditions.">Dependence of a-Synuclein Aggregate Morphology on Solution Conditions.</a> Journal of Molecular Biology. 322, 383-393 (2002).</li><li>Weinreb, P. 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=NACP,+a+protein+implicated+in+Alzheimer's+disease+and+learning,+is+natively+unfolded.">NACP, a protein implicated in Alzheimer's disease and learning, is natively unfolded.</a> Biochemistry. 35, 13709-13715 (1996).</li><li>Porter, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Partition+chromatography+of+insulin+and+other+proteins.">Partition chromatography of insulin and other proteins.</a> The Biochemical Journal. 53, 320-328 (1953).</li><li>Goldberg, M. E., Rudolph, R., Jaenicke, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+kinetic+study+of+the+competition+between+renaturation+and+aggregation+during+the+refolding+of+denatured+reduced+egg+white+lysozyme.">A kinetic study of the competition between renaturation and aggregation during the refolding of denatured reduced egg white lysozyme.</a> Biochemistry. 30, 2790-2797 (1991).</li><li>Young, T. A., Cunningham, C. C., Bailey, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactive+oxygen+species+production+by+the+mitochondrial+respiratory+chain+in+isolated+rat+hepatocytes+and+liver+mitochondria:+studies+using+myxothiazol.">Reactive oxygen species production by the mitochondrial respiratory chain in isolated rat hepatocytes and liver mitochondria: studies using myxothiazol.</a> Archives of Biochemistry and Biophysics. 405, 65-72 (2002).</li><li>Meratan, A. A., Ghasemi, A., Nemat-Gorgani, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Membrane+integrity+and+amyloid+cytotoxicity:+a+model+study+involving+mitochondria+and+lysozyme+fibrillation+products.">Membrane integrity and amyloid cytotoxicity: a model study involving mitochondria and lysozyme fibrillation products.</a> Journal of Molecular Biology. 409, 826-838 (2011).</li><li>Katebi, B., Mahdavimehr, M., Meratan, A. A., Ghasemi, A., Nemat-Gorgani, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protective+effects+of+silibinin+on+insulin+amyloid+fibrillation,+cytotoxicity+and+mitochondrial+membrane+damage.">Protective effects of silibinin on insulin amyloid fibrillation, cytotoxicity and mitochondrial membrane damage.</a> Archives of Biochemistry and Biophysics. 659, 22-32 (2018).</li><li>Fink, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+aggregation+and+fibrillation+of+alpha-synuclein.">The aggregation and fibrillation of alpha-synuclein.</a> Accounts of Chemical Research. 39, 628-634 (2006).</li><li>Diraviyam, K., Stahelin, R. V., Cho, W., Murray, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computer+modeling+of+the+membrane+interaction+of+FYVE+domains.">Computer modeling of the membrane interaction of FYVE domains.</a> Journal of Molecular Biology. 328, 721-736 (2003).</li><li>Van Rooijen, B. D., Claessens, M., Subramaniam, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipid+bilayer+disruption+by+oligomeric+&#945;-synuclein+depends+on+bilayer+charge+and+accessibility+of+the+hydrophobic+core.">Lipid bilayer disruption by oligomeric &#945;-synuclein depends on bilayer charge and accessibility of the hydrophobic core.</a> Biochimica et Biophysica Acta. 1788, 1271-1278 (2009).</li><li>Kourie, J. I., Henry, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ion+channel+formation+and+membrane-linked+pathologies+of+misfolded+hydrophobic+proteins:+the+role+of+dangerous+unchaperoned+molecules.">Ion channel formation and membrane-linked pathologies of misfolded hydrophobic proteins: the role of dangerous unchaperoned molecules.</a> Clinical and Experimental Pharmacology &amp; Physiology. 29, 741-753 (2002).</li><li>Bucciantini, 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=Inherent+toxicity+of+aggregates+implies+a+common+mechanism+for+protein+misfolding+diseases.">Inherent toxicity of aggregates implies a common mechanism for protein misfolding diseases.</a> Nature. 416, 507-511 (2002).</li><li>Bolognesi, B., 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=ANS+binding+reveals+common+features+of+cytotoxic+amyloid+species.">ANS binding reveals common features of cytotoxic amyloid species.</a> ACS Chemical Biology. 5, 735-740 (2010).</li><li>Posse, E., De Arcuri, B. F., Morero, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lysozyme+interactions+with+phospholipid+vesicles:+relationships+with+fusion+and+release+of+aqueous+content.">Lysozyme interactions with phospholipid vesicles: relationships with fusion and release of aqueous content.</a> Biochimica et Biophysica Acta. 1193, 101-106 (1994).</li><li>Roqanian, 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=Polyphenols+protect+mitochondrial+membrane+against+permeabilization+induced+by+HEWL+oligomers:+possible+mechanism+of+action.">Polyphenols protect mitochondrial membrane against permeabilization induced by HEWL oligomers: possible mechanism of action.</a> International Journal of Biological Macromolecules. 103, 709-720 (2017).</li><li>Ulmer, T. S., Bax, A., Cole, N. B., Nussbaum, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+and+dynamics+of+micelle-bound+human+alphasynuclein.">Structure and dynamics of micelle-bound human alphasynuclein.</a> The Journal of Biological Chemistry. 280, 9595-9603 (2005).</li><li>Stockl, M., Fischer, P., Wanker, E., Herrmann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alpha-synuclein+selectively+binds+to+anionic+phospholipids+embedded+in+liquid-disordered+domains.">Alpha-synuclein selectively binds to anionic phospholipids embedded in liquid-disordered domains.</a> Journal of Molecular Biology. 375, 1394-1404 (2008).</li><li>Devi, L., 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=Mitochondrial+import+and+accumulation+of+&#945;-synuclein+impair+complex+I+in+human+dopaminergic+neuronal+cultures+and+Parkinson+disease+brain.">Mitochondrial import and accumulation of &#945;-synuclein impair complex I in human dopaminergic neuronal cultures and Parkinson disease brain.</a> The Journal of Biological Chemistry. 283, 9089-9100 (2008).</li><li>Ghio, S., Kamp, F., Cauchi, R., Giese, A., Vassallo, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interaction+of+&#945;-synuclein+with+biomembranes+in+Parkinson's+disease-role+of+cardiolipin.">Interaction of &#945;-synuclein with biomembranes in Parkinson's disease-role of cardiolipin.</a> Progress in Lipid Research. 61, 73-82 (2016).</li><li>Petersen, C. A. 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=The+amyloid+&#946;-peptide+is+imported+into+mitochondria+via+the+TOM+import+machinery+and+localized+to+mitochondrial+cristae.">The amyloid &#946;-peptide is imported into mitochondria via the TOM import machinery and localized to mitochondrial cristae.</a> Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America. 105, 13145-13150 (2008).</li><li>Costa, V., Scorrano, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shaping+the+role+of+mitochondria+in+the+pathogenesis+of+Huntington's+disease.">Shaping the role of mitochondria in the pathogenesis of Huntington's disease.</a> EMBO Journal. 31, 1853-1864 (2012).</li><li>Vande Velde, C., Miller, T. M., Cashman, N. R., Cleveland, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+association+of+misfolded+ALS-linked+mutant+SOD1+with+the+cytoplasmic+face+of+mitochondria.">Selective association of misfolded ALS-linked mutant SOD1 with the cytoplasmic face of mitochondria.</a> Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America. 105, 4022-4027 (2008).</li><li>Oladzad Abbasabadi, 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=Disruption+of+mitochondrial+membrane+integrity+induced+by+amyloid+aggregates+arising+from+variants+of+SOD1.">Disruption of mitochondrial membrane integrity induced by amyloid aggregates arising from variants of SOD1.</a> International Journal of Biological Macromolecules. 61, 212-217 (2013).</li></ol>

Une multitude de résultats expérimentaux appuie l'hypothèse que la cytotoxicité des agrégats fibrillaires est significativement associée à leur capacité d'interagir avec les membranes biologiques et de perméabilize4,5. Cependant, la plupart des données sont basées sur des bicouches lipidiques artificielles qui ne reflètent pas nécessairement les propriétés intrinsèques des membranes biologiques, qui sont des structures hétérogènes avec une gran...

Les troubles amyloïdes, connus sous le nom d'amyloïdes, constituent un grand groupe de maladies définies par l'apparition de dépôts insolubles de protéines dans différents tissus et organes1,2. Parmi eux, les troubles neurodégénératifs sont les formes les plus fréquentes dans lesquelles les agrégats protéiques apparaissent dans le système nerveux central ou périphérique2. Bien qu'un certain nombre de mécanismes aient été proposés pour être impliqués dans la toxicité des agrégats amyloïdes3, un corps croissant de preuves indique la perturbation et la perméabilisation de membrane cellulaire comme mécanisme primaire de la pathologie amyloïde4, 5. En plus de la membrane plasmatique, les organites internes (c.-à-d. les mitochondries) peuvent également être affectés.
Fait intéressant, les preuves émergentes suggèrent que le dysfonctionnement mitochondrial joue un rôle critique dans la pathogénie des désordres neurodegenerative, y compris la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson6,7. Conformément à ce numéro, de nombreux rapports ont indiqué la liaison et l'accumulation de l'amyloïde- peptide, de la synucléine, de la huntingtine et des protéines SOD1 mutantes liées à la SLA aux mitochondries8,9,10, 11. On pense que le mécanisme de perméabilisation de la membrane par les agrégats amyloïdes se produit soit par la formation de canaux discrets (pores) et/ou par un mécanisme non spécifique de détergent-like5,12, 13. Il est à noter que la plupart de ces conclusions ont été basées sur des rapports impliquant des systèmes modèles phospholipides, et les études ciblant directement les événements se produisant dans les membranes biologiques sont rares. De toute évidence, ces bicouches lipidiques artificielles ne reflètent pas nécessairement les propriétés intrinsèques des membranes biologiques, y compris celles des mitochondries, qui sont des structures hétérogènes et composées d'une grande variété de phospholipides et de protéines.
Dans la présente étude, les mitochondries isolées du cerveau des rats sont utilisées comme modèle biologique in vitro pour examiner les effets destructeurs des fibrilles amyloïdes résultant de la synucléine (en tant que protéine amyloïdogénique), de l'insuline bovine (comme modèle de peptide montrant homologie structurale significative avec l'insuline humaine impliquée dans l'amyloidosis injection-localisée), et lysozyme blanc d'oeuf de poule (HEWL ; comme protéine modèle commune pour l'étude de l'agrégation amyloïde). Les interactions et les dommages possibles des membranes mitochondriales induites par les fibrilles amyloïdes sont alors étudiés en observant la libération de la déshydrogénase mitochondriale (MDH) (située dans la matrice mitochondriale) et de l'oxygène réactif des mitochondries l'amélioration des espèces (ROS).

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>2&#8242;,7&#8242;-Dichlorodihydrofluorescein diacetate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>35845</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium sulfate</td>
			<td>Merck</td>
			<td>1012171000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Black 96-well plate</td>
			<td>Corning</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Black Clear-bottomed 96-well plate</td>
			<td>Corning</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine insulin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>I6634</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin (BSA)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>A2153</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BSA essentially fatty acid-free</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>A6003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Sigma</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Crystal clear sealing tape</td>
			<td>Corning</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CuSO4</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>451657</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dialysis bag (cut off 2 KDa)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>D2272</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dounce homogenizer</td>
			<td>Potter Elvehjem</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDTA</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>E9884</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescence plate reader</td>
			<td>BioTek</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescence spectrophotometer</td>
			<td>Cary Eclipse VARIAN</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Folin</td>
			<td>Merck</td>
			<td>F9252</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycine</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>G7126</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Guillotine</td>
			<td>Made in Iran</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HCl</td>
			<td>Merck</td>
			<td>H1758</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hen Egg White Lysozyme (HEWL)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>L6876</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2CO3</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S7795</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaH2PO4</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S7907</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaOH</td>
			<td>Merck</td>
			<td>S8045</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxaloacetate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>O4126</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Percoll</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffer Saline (PBS)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>CS0030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PMSF</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P7626</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium sodium tartrate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>217255</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quartz cuvette</td>
			<td>Sigma</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrophotometer</td>
			<td>analytik jena</td>
			<td>SPEKOL 2000 model</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Succinate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S2378</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sucrose</td>
			<td>Merck</td>
			<td>1076871000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermomixer</td>
			<td>Eppendorph</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thioflavin T</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>T3516</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris-HCl</td>
			<td>Merck</td>
			<td>1082191000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>T9284</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tryptone</td>
			<td>QUELAB</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water bath</td>
			<td>Memmert</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yeast Extract</td>
			<td>QUELAB</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#946;-NADH</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>N8129</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

interactions with and membrane permeabilization of brain mitochondria by amyloid fibrils

Un corps croissant de preuves indique que la perméabilisation de membrane, y compris les membranes internes telles que des mitochondries, est une caractéristique commune et le mécanisme primaire de la toxicité amyloïde d'agrégat-induite dans les maladies neurodegenerative. Cependant, la plupart des rapports décrivant les mécanismes de la perturbation de membrane sont basés sur des systèmes de modèle de phospholipid, et les études ciblant directement des événements se produisant au niveau des membranes biologiques sont rares. Décrit ici est un modèle pour étudier les mécanismes de la toxicité amyloïde au niveau de la membrane. Pour l'isolement mitochondrial, le milieu de gradient de densité est utilisé pour obtenir des préparations avec une contamination minimale de la myéline. Après confirmation d'intégrité de membrane mitochondriale, l'interaction des fibrilles amyloïdes résultant de la synuclein, de l'insuline bovine, et du lysozyme blanc d'oeuf de poule (HEWL) avec des mitochondries de cerveau de rat, comme modèle biologique in vitro, est étudiée. Les résultats démontrent que le traitement des mitochondries cérébrales avec des assemblages fibrillaires peut causer différents degrés de perméabilisation de la membrane et l'amélioration de la teneur en ROS. Ceci indique des interactions structure-dépendantes entre les fibrilles amyloïdes et la membrane mitochondriale. On lui suggère que les propriétés biophysiques des fibrilles amyloïdes et leur liaison spécifique aux membranes mitochondriales puissent fournir des explications pour certaines de ces observations.

Le protocole décrit un modèle pour étudier les interactions du fibril amyloïde avec les mitochondries de cerveau de rat comme modèle biologique in vitro. Pour la préparation mitochondriale, 15% (v/v) milieu de gradient de densité a été utilisé pour enlever la myéline comme contamination majeure du tissu cérébral14. Comme le montre la figure 1A, la centrifugation à 30 700 x g a produit deux bandes distinctes de matériel, la myéline <span style=...

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Interactions with and Membrane Permeabilization of Brain Mitochondria by Amyloid Fibrils

Fourni ici est un protocole pour étudier les interactions entre la forme indigène, préfibrillaire, et les fibrilles amyloïdes matures de différents peptides et protéines avec des mitochondries isolées de différents tissus et diverses zones du cerveau.

Interactions avec et perméabilisation des membranes des mitochondries cérébrales par amyloïde Fibrils

A growing body of evidence indicates that membrane permeabilization, including internal membranes such as mitochondria, is a common feature and primary ...

Dans cette vidéo, nous décrivons une étude modèle pour le mécanisme de toxicité amyloïde au niveau de la membrane utilisant les mitochondries de cerveau de rat comme modèle biologique in vitro. En dépit de l’accumulation de rapport décrivant le mécanisme des perturbations de membrane par l’agrégat amyloïde dans les systèmes modèles phospholipides étudiés ciblant directement les événements commençant à développer la membrane biologique. Dans la présente vidéo, nous décrivons les fibrilles amyloïdes de l’alpha-synucléine analysant la membrane des mitochondries cérébrales du rat comme modèle biologique in vitro.Nous croyons que les mitochondries en tant qu’organite avec les membranes bien caractérisées peuvent fournir un système biologique extrêmement utile de modèle pour des études moléculaires liées au mécanisme de cytotoxicité amyloïde au niveau de membrane relatif aux maladies neurodegenerative. Décapiter le rat avec une petite guillotine animale et retirer le cerveau de l’écaille dans la minute qui a pris la décapitation du rat pour limiter la détérioration possible des propriétés mitochondriales. Il est important de travailler rapidement et de tout garder sur la glace tout au long de la procédure.Lavez le tissu deux fois avec 30 millilitres de tampon d’isolement. Transférer dans un bécher contenant un tampon d’isolement froid et hacher finement le cerveau avec des ciseaux. Transférer la suspension tissulaire dans un homogénéiseur dounce froid de 20 millilitres.Homogénéiser les morceaux de tissu à l’aide de neuf coups de haut en bas avec un pilon motorisé. Laissez le mélange sur la glace pendant environ 30 secondes après chaque série de trois coups d’homogénéisation pour s’assurer que l’homogénéité reste froide. Transférer l’homogénéate dans un tube de centrifugeuse pré-refroidi et une centrifugeuse à 1300 G à quatre Centigrades pendant trois minutes.Décanter soigneusement le supernatant et le transférer dans un tube de centrifugeuse pré-refroidi. Centrifugeuse à 21 000 G à 4 Centigrades pendant 10 minutes. Jetez le supernatant et resuspendez la pastille dans un milieu de gradient de densité en remuant doucement le mélange avec la pipette.Centrifugeuse dans un rotor à angle fixe à 30 700 G à quatre Centigrades pendant cinq minutes. À l’aide d’une pipette Pasteur, retirer l’extrémité tranchante du matériau accumulé au sommet, qui contient principalement de la myéline. Ajouter un tampon d’isolement de huit millilitres à la fraction mitochondriale tout en remuant doucement le mélange avec la pipette.Centrifugeuse à 16 700 G à 4 Centigrades pendant 10 minutes. Retirez soigneusement le supernatant, en laissant la pastille lâche du fond intacte. Ajouter un millilitre de 10 milligrammes par millilitre de BSA sans acide gras au tube de centrifugeuse tout en remuant doucement le mélange avec la pointe de la pipette.Composent le volume à cinq millilitres en ajoutant un tampon d’isolement. Centrifugeuse à 6 900 G à 4 Centigrades pendant 10 minutes. Cela devrait produire une pastille ferme.Décanter le supernatant et resuspendre doucement la pastille mitochondriale dans un tampon d’isolement. Diluer l’homogénéité mitochondriale à un milligramme par millilitre avec tampon d’isolement froid et placer dans deux tubes de 1,5 millilitre, généralement 195 microlitres de mitochondries par tube. Ajouter cinq microlitres 20% de volume par volume Triton X-100 à un tube comme contrôle positif pour l’activité enzymatique maximale et cinq microlitres d’eau déionisée à un autre tube pour le contrôle, suivie par le mélange avec un agitateur.Incuber les tubes pendant 10 minutes dans un bain d’eau chaude réglé à 30 Centigrades. Mitochondries de granulés par centrifugation des tubes dans un rotor à angle fixe à 16 000 G quatre Centigrades pendant 15 minutes. Recueillir soigneusement les supernatants résultants pour évaluer l’activité de la déshydrogénase malate mitochondriale à l’aide d’un test spectrophotométrique standard décrit sur la partie suivante.Calculez l’intégrité de la membrane mitochondriale comme suit. Pour la détermination de l’activité de déshydrogénase malate, pipette 890 et 880 microlitres 50 millimollar Tris-HCL tampon à blanc et échantillonner les cuvettes d’essai respectivement suivie de 100 microlitres 50 millimollar oxaloacetate et 10 microlitres de 10 millimollar bêta-NADH. Mettez les cuvettes dans un spectrophotomètre et faites référence contre le blanc.Ajouter 10 microlitres d’homogénéité mitochondriale d’un milligramme par millilitre pour échantillonner la cuvette. Mélanger immédiatement par inversion. Diminution record de l’absorption due à l’oxydation du NADH à 340 nanomètres pendant une minute.Pour la fibrillation amyloïde alpha-synucléine, ajouter 294 microlitres de solution protéique, 200 micromolaires à chaque tube de 1,5 millilitre. Ajoutez ensuite six microlitres solution ThT d’un millimolaire. Mélanger les solutions et incuber les tubes dans un thermomixeur à 37 Centigrades en remuant constamment à 800 RPM.Pour la fibrillation amyloïde à insuline bovine, ajouter 637 microlitres de solution protéique, 250 micromolaires à 1,5 millilitre de tube. Ajouter ensuite la solution ThT de 13 microlitres d’un millimolaire suivie de remuer. Ajouter aliquots 200 microlitres de solutions protéiques à chaque puits d’une plaque de fond clair de 96 puits.Sceller la plaque avec du ruban d’étanchéité limpide. Chargez la plaque dans cytation 5 lecteur de plaque de fluorescence. Mesurer la fluorescence tht à intervalles de 30 minutes pendant 12 heures.Utilisez excitation à 440 nanomètres et émission à 485 nanomètres. Sélectionnez les puits. Secouez la plaque pendant cinq secondes avant chaque mesure.Réglez la température à 57 Centigrades sans agitation. Préparez deux séries de tubes de 1,5 millilitre contenant des homogénéités mitochondriales, une série pour l’analyse de libération MDH et d’autres pour la mesure mitochondriale ROS. Ajouter des aliquots de fibrilles fraîches ou amyloïdes d’alpha-synucléine, d’insuline bovine ou de lysozyme de blanc d’œuf de poule à l’homogénéité mitochondriale suivie d’un pipetage en douceur.Tubes d’incubation contenant des suspensions mitochondriales pendant 30 minutes dans un bain d’eau chaude réglé à 30 Centigrades. Pour déshydrogénase malate, la centrifugeuse a incubé des homogénéités mitochondriales à 16 000 G pendant 15 minutes. Recueillir soigneusement les supernatants résultants pour évaluer l’activité de MDH mitochondrial tel que décrit sur la partie quatre de section de protocole.Calculez la libération de MDH comme suit. Pour la mesure mitochondriale de ROS, pipette 191 microliter d’homogénéité mitochondriale incubée à chaque puits d’une plaque de 96 puits. Ajouter quatre microlitres de 50 micromolaires DCFDA.Ajouter ensuite cinq microlitres de succinate de 200 millimlaires. Incuber la plaque pendant 30 minutes dans un bain d’eau chaude réglé à 30 Centigrades tout en remuant doucement. Chargez la plaque dans un lecteur de plaque de fluorescence Cytation 5 et mesurez l’intensité de fluorescence selon la section protocole.L’intégrité mitochondrique de membrane a été évaluée en mesurant l’activité de MDH dans les mitochondries isolées avant et après la perturbation de membrane et la libération enzymatique par Triton X-100. Comme vous le voyez, nous avons généralement constaté que les préparations mitochondriales sont d’environ 93% intactes. L’essai de fluorescence de ThT a été effectué pour surveiller la croissance des fibrilles amyloïdes.La courbe pour la fibrillation amyloïde de trois protéines a montré un modèle sigmoidal typique, atteignant à un plateau à environ 96, 12, et 96 heures pour l’alpha-synucléine, l’insuline bovine, et le lysozyme blanc d’oeuf de poule respectivement, suggérant la formation des fibrilles amyloïdes qui a été plus confirmée par la mesure d’AFM. La perméabilisation possible et les dommages de la membrane mitochondrique par les fibrilles amyloïdes ont été étudiés par la libération du MDH mitochondrial et de la mesure mitochondrique de ROS. Comme vous le voyez dans le graphique gauche, la libération substantielle de MDH a été observée sur l’addition des fibrilles amyloïdes d’alpha-synuclein aux mitochondries.Tandis qu’une légère libération a été détectée par des fibrilles d’insuline, les fibrilles de lysozyme blanc d’oeuf de poule se sont avérées inefficaces. Le graphique droit montre l’effet des fibrilles amyloïdes sur la teneur en ROS mitochondrial. Tandis qu’aucune amélioration significative dans ros mitochondrial n’a été observée sur l’addition du lysozyme blanc d’oeuf de poule ou des fibrilles amyloïdes d’insuline, le traitement avec des fibrils d’alpha-synuclein a mené à une augmentation considérable de la teneur en ROS des mitochondries de cerveau.La présente vidéo décrit une étude modèle pour le mécanisme de cytotoxicité globale du péroné au niveau de la membrane, démontrant comment les fibrilles amyloïdes provenant de diverses protéines peuvent causer différents degrés de dommages à la membrane et de perméabilisation. Alors que certains sujets des fibrilles amyloïdes et de leur membrane de liaison spécifique semblent fournir la capacité d’interagir avec et de provoquer la déstabilisation et les perturbations subséquentes des membranes. Après cette vidéo, vous serez en mesure d’étudier l’interaction de la forme indigène, pré-fibrillar, et matures fibrilles amyloïdes de peptides différents et avec des mitochondries isolées de différents tissus ou diverses zones du cerveau.

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

Utilisation de Scaffold Liposomes à Reconstituer interactions protéine-protéine Lipid-proximal<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 ...

Recherche

Biochimie

Method to Visualize and Analyze Membrane Interacting Proteins by Transmission Electron Microscopy

Méthode pour visualiser et analyser membrane protéines interagissant par microscopie électronique à transmission

Monotopic proteins exert their function when attached to a membrane surface, and such interactions depend on the specific lipid composition and on the ...

A Tailored HPLC Purification Protocol That Yields High-purity Amyloid Beta 42 and Amyloid Beta 40 Peptides, Capable of Oligomer Formation

Un protocole Purification Tailored HPLC que les rendements de haute pureté amyloïde bêta 42 et bêta-amyloïde 40 Peptides, capable de former Oligomère

Amyloidogenic peptides such as the Alzheimer's disease-implicated Amyloid beta (A&#946;), can present a significant challenge when trying to obtain high ...

Imaging Amyloid Tissues Stained with Luminescent Conjugated Oligothiophenes by Hyperspectral Confocal Microscopy and Fluorescence Lifetime Imaging

Imagerie des tissus amyloïdes colorées avec Luminescent thiol conjugués par Hyperspectral confocale microscopie et imagerie de Fluorescence Lifetime

Proteins that deposit as amyloid in tissues throughout the body can be the cause or consequence of a large number of diseases. Among these we find ...

Isolation and Respiratory Measurements of Mitochondria from Arabidopsis thaliana

Isolation and Respiratory Measurements of Mitochondria from Arabidopsis thaliana

Isolement et mesures respiratoire des mitochondries d’Arabidopsis thaliana

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Rab10 Phosphorylation Detection by LRRK2 Activity Using SDS-PAGE with a Phosphate-binding Tag

Rab10 détection de Phosphorylation par LRRK2 l’activité à l’aide de SDS-PAGE avec une balise de Phosphate-binding

Mutations in leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2) have been shown to be linked with familial Parkinson&#39;s disease (FPD). Since abnormal activation of ...

Detection of Detergent-sensitive Interactions Between Membrane Proteins

Détection de détergent-sensibles aux Interactions entre les protéines membranaires

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Use of Two Dimensional Semi-denaturing Detergent Agarose Gel Electrophoresis to Confirm Size Heterogeneity of Amyloid or Amyloid-like Fibers

Utilisation de deux dimensions semi dénaturation détergent Gel d’agarose pour confirmer l’hétérogénéité de la taille des fibres amyloïdes ou type amyloïde

Amyloid or amyloid-like fibers have been associated with many human diseases, and are now being discovered to be important for many signaling pathways. ...

Generation of Native, Untagged Huntingtin Exon1 Monomer and Fibrils Using a SUMO Fusion Strategy

Génération d’indigène, non balisés la huntingtine Exon1 monomère et de fibrilles en utilisant une stratégie de Fusion de SUMO

Huntington&#39;s Disease (HD) is an inherited fatal neurodegenerative disease caused by a CAG expansion (&#8805;36) in the first exon of the HD gene, ...

Detection of Small GTPase Prenylation and GTP Binding Using Membrane Fractionation and  GTPase-linked Immunosorbent Assay

Détection des petits GTPase prénylation et GTP Binding utilisant le fractionnement Membrane et GTPase-linked Immunosorbent Assay

The Rho GTPase family belongs to the Ras superfamily and includes approximately 20 members in humans. Rho GTPases are important in the regulation of ...