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

Este trabalho foi apoiado por subsídios do Conselho de pesquisa do Instituto de estudos avançados em ciências básicas (IASBS), Zanjan, Irã.

Todos os experimentos com animais foram realizados de acordo com o Comitê institucional de cuidados e uso de animais (IACUC) de ciências médicas da Universidade de Teerão. Esforços máximos foram feitos para minimizar o sofrimento e os efeitos prejudiciais para os ratos, afiando as lâminas de guilhotina e aplicando movimentos resolutos e rápidos da lâmina.
1. homogeneização cerebral e isolamento mitocondrial
Nota: todos os reagentes para isolamento mitocondr...

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	<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. 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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. 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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. 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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. 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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>

Uma riqueza de resultados experimentais sustenta a hipótese de que a citotoxicidade dos agregados fibrilares está significativamente associada à sua capacidade de interagir e permeabilizar as membranas biológicas4,5. No entanto, a maioria dos dados são baseados em bicamadas lipídico artificial que não refletem necessariamente as propriedades intrínsecas das membranas biológicas, que são estruturas heterogêneas com uma grande variedade de fosfolipídios...

Transtornos relacionados ao amiloide, conhecidos como amiloiidoses, constituem um grande grupo de doenças definidas pelo surgimento de depósitos proteicos insolúveis em diferentes tecidos e órgãos1,2. Dentre eles, as desordens neurodegenerativas são as formas mais freqüentes em que os agregados proteicos aparecem no sistema nervoso central ou periférico2. Embora vários mecanismos tenham sido propostos para estarem envolvidos na toxicidade dos agregados amilóides3, um corpo crescente de evidências aponta para o rompimento da membrana celular e a permeabilização como o mecanismo primário da patologia amilóide4, a 5. Além da membrana plasmática, as organelas internas (ou seja, mitocôndrias) também podem ser afetadas.
Curiosamente, evidências emergentes sugerem que a disfunção mitocondrial desempenha um papel crítico na patogênese de distúrbios neurodegenerativos, incluindo a doença de Alzheimer e de Parkinson6,7. De acordo com essa questão, inúmeros relatos indicaram ligação e acúmulo de proteínas de peptídeo amilóide, α-sinucleina, huntingtina e SOD1 com as mitocôndrias8,9,10, 11. pensa-se que o mecanismo de permeabilização da membrana por agregados amiloides ocorra através da formação de canais discretos (poros) e/ou através de um mecanismo de detergente não específico5,12, trezeanos. Destaca-se que a maioria dessas conclusões tem sido baseada em relatos envolvendo sistemas de modelo fosfolipídeo, e estudos direcionados diretamente aos eventos que ocorrem nas membranas biológicas são raros. Claramente, esses bicamadas lipídico artificial não refletem necessariamente as propriedades intrínsecas das membranas biológicas, incluindo as das mitocôndrias, que são estruturas heterogêneas e compostas por uma grande variedade de fosfolipídios e proteínas.
No presente estudo, as mitocôndrias isoladas de cérebros de ratos são utilizadas como um modelo biológico in vitro para examinar os efeitos destrutivos das fibrilas amilóides decorrentes da α-sinucleina (como uma proteína amiloidogênica), a insulina bovina (como um peptídeo modelo mostrando homologia estrutural significativo com o insulin humano envolvido no amyloidosis injeção-localizado), e o lisozima branco do ovo de galinha (Hewl; como uma proteína modelo comum para o estudo da agregação do amilóide). As interações e possíveis danos das membranas mitocondriais induzidas por fibrilas amilóides são então investigadas observando-se a liberação de malato mitocondrial desidrogenase (MDH) (localizada na matriz mitocondrial) e de oxigênio reativo das mitocôndrias melhoramento de espécies (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

Um corpo de evidência crescente indica que a permeabilização da membrana, incluindo as membranas internas tais como a mitocôndria, é uma característica comum e um mecanismo preliminar da toxicidade agregado-induzida amilóide em doenças neurodegenerativas. Entretanto, a maioria de relatórios que descrevem os mecanismos do rompimento da membrana são baseados em sistemas modelo do fosfolipídeo, e os estudos que alvejam diretamente os eventos que ocorrem no nível de membranas biológicas são raros. É descrito aqui um modelo para estudar os mecanismos da toxicidade do amilóide a nível da membrana. Para a isolação mitochondrial, o meio do inclinação da densidade é usado para obter preparações com contaminação mínima do mielina. Após a confirmação da integridade da membrana mitocondrial, é investigada a interação de fibrilas amilóides decorrentes de α-synucleina, insulina bovina e lisozima branca de ovo de galinha (HEWL) com mitocôndrias cerebrais de ratos, como modelo biológico in vitro. Os resultados demonstram que o tratamento de mitocôndrias cerebrais com conjuntos fibrilares pode causar diferentes graus de permeabilização da membrana e aprimoramento do conteúdo de Eros. Isto indica interações estrutura-dependentes entre fibrilas do amilóide e membrana mitochondrial. Sugere-se que as propriedades biofísicas das fibrilas amilóides e sua ligação específica às membranas mitocondriais possam fornecer explicações para algumas dessas observações.

O protocolo descreve um modelo para estudar as interações do fibrila do amilóide com as mitocôndria do cérebro do rato como um modelo in vitro biológico. Para a preparação mitocondrial, o meio de gradiente de densidade de 15% (v/v) foi usado para remover mielina como maior contaminação do tecido cerebral14. Como mostrado na Figura 1a, a centrifugação em 30.700 x g produziu duas bandas distintas de material, mielina (...

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Interactions with and Membrane Permeabilization of Brain Mitochondria by Amyloid Fibrils

Fornecido aqui é um protocolo para investigar as interações entre a forma nativa, prefibrillar, e fibrilas amiloides maduras de diferentes peptídeos e proteínas com mitocôndrias isoladas de diferentes tecidos e várias áreas do cérebro.

Interações com e permeabilização de membrana de mitocôndrias cerebrais por fibrilas amiloides

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

Neste vídeo, descrevemos um estudo modelo para o mecanismo da toxicidade amiloide no nível da membrana usando mitocôndrias cerebrais de ratos como um modelo biológico in vitro. Apesar de acumular relatório descrevendo mecanismo de perturbações de membrana por agregado amiloide em sistemas modelo fosfolipídico estudados diretamente visando os eventos que começam no desenvolvimento da membrana biológica. No presente vídeo, descrevemos fibrilas amiloides de alfa-sinucleína analisando a membrana mitocôndria cerebral de rato como um modelo biológico in vitro.Acreditamos que as mitocôndrias como uma organela com membranas bem caracterizadas podem fornecer um sistema de modelo biológico extremamente útil para estudos moleculares relacionados ao mecanismo de citotoxicidade amiloide no nível da membrana relacionada a doenças neurodegenerativas. Decapite o rato com uma guilhotina animal pequena e remova o cérebro da escala dentro de um minuto da decapitação do rato para limitar a possível deterioração das propriedades mitocondriais. É importante trabalhar rapidamente e manter tudo no gelo durante todo o procedimento.Lave o tecido duas vezes com 30 mililitros de tampão de isolamento. Transfira para um béquer contendo tampão de isolamento frio e pique finamente o cérebro com uma tesoura. Transfira a suspensão do tecido para um homogeneizador de dounce frio de 20 mililitros.Homogeneize os pedaços de tecido usando nove traços para cima e para baixo com um pilão motorizado. Deixe a mistura no gelo por aproximadamente 30 segundos após cada conjunto de três golpes de homogeneização para garantir que a homogeneização permaneça fria. Transfira o homogene de homogene para um tubo de centrífuga pré-refrigerado e centrífuga a 1.300 G a quatro centígrados por três minutos.Decante cuidadosamente o supernatante e transfira-o para um tubo de centrífuga pré-refrigerado. Centrífuga a 21.000 G em quatro centígrados por 10 minutos. Descarte o supernatante e resuspenque a pelota em um meio de gradiente de densidade, mexendo suavemente a mistura com a pipeta.Centrífuga em um rotor de ângulo fixo a 30,700 G em quatro Centígrados por cinco minutos. Usando uma pipeta Pasteur, remova a extremidade afiada do material acumulado na parte superior, que contém principalmente mielina. Adicione oito amortecedores de isolamento mililitro à fração mitocondrial enquanto mexe suavemente a mistura com a pipeta.Centrífuga a 16.700 G em quatro centígrados por 10 minutos. Remova cuidadosamente o supernatante, deixando a pelota solta sem ser perturbada. Adicione um mililitro de 10 miligramas por mililitro sem ácido graxo BSA ao tubo de centrífuga enquanto mexe suavemente a mistura com a ponta da pipeta.Coma o volume a cinco mililitros adicionando tampão de isolamento. Centrífuga a 6.900 G em quatro centígrados por 10 minutos. Isso deve produzir uma pelota firme.Decante o supernatante e reaproste bem a pelota mitocondrial no tampão de isolamento. Diluir a homogeneizar mitocondrial a um miligrama por mililitro com tampão de isolamento frio e colocar em dois tubos de 1,5 mililitro, tipicamente 195 microliteres de mitocôndrias por tubo. Adicione cinco microliter 20% de volume por volume Triton X-100 a um tubo como controle positivo para a atividade máxima da enzima e cinco microliter de água deionizada a outro tubo para controle, seguido pela mistura com um agitador.Incubar os tubos por 10 minutos em banho de água morna definido para 30 centígrados. Mitocôndrias de pelotas por centrifugação de tubos em um rotor de ângulo fixo a 16.000 G quatro Centígradas por 15 minutos. Colete cuidadosamente os supernantes resultantes para avaliar a atividade do desidrogenase de malate mitocondrial usando um ensaio espectrofotométrico padrão descrito na próxima parte.Calcule a integridade da membrana mitocondrial da seguinte forma. Para determinação de atividade de desidrogenase malate, pipeta 890 e 880 microliter 50 mililitros Tris-HCL tampão para pó e amostra de cuvettes de teste, respectivamente seguido por 100 microliter 50 milimolar oxaloacetato e 10 microliter de 10 milimolar beta-NADH. Coloque as cuvetas em um espectrofotômetro e referência contra o espaço em branco.Adicione 10 microliter mitocondrial homogeneizar um miligrama por mililitro para provar cuvette. Misture imediatamente por inversão. Queda recorde na absorvância devido à oxidação de NADH em 340 nanômetros por um minuto.Para fibrilação amiloide alfa-sinucleína, adicione 294 microliter de solução proteica, 200 micromolar a cada tubo de 1,5 mililitro. Em seguida, adicione seis soluçãos de ThT de microliter um mililitro. Misture as soluções e incuba os tubos em um termomixer a 37 Centígrados sob constante agitação a 800 RPM.Para fibrilação amiloide de insulina bovina, adicione 637 microliteres de solução proteica, 250 micromolar a tubo de 1,5 mililitro. Em seguida, adicione 13 microliter ThT solução um mililitro seguido de agitação. Adicione alíquotas de 200 microliter de soluções proteicas a cada poço de uma placa de fundo claro de 96 poços.Sele a placa com fita de vedação cristalina. Coloque a placa no leitor de placas de fluorescência Cytation 5. Meça fluorescência tht em intervalos de 30 minutos durante 12 horas.Use excitação a 440 nanômetros e emissão a 485 nanômetros. Selecione os poços. Agite a placa por cinco segundos antes de cada medição.Coloque a temperatura em 57 centígrados sem agitação. Prepare duas séries de tubos de 1,5 mililitro contendo homogeneados mitocondriais, uma série para ensaio de liberação de MDH e outra para medição de ROS mitocondrial. Adicione alíquotas de fibrilas frescas ou amiloides de alfa-sinucleína, insulina bovina ou lysozyme branco de ovo de galinha ao homogeneato mitocondrial seguido de pipetação suave.Incubar tubos contendo suspensões mitocondriais por 30 minutos em banho de água morna definidos para 30 centígrados. Para ensaio de liberação de desidrogenase malate, centrífuga incubada alfabetizados mitocondriais a 16.000 G por 15 minutos. Colete cuidadosamente os supernantes resultantes para avaliar a atividade do MDH mitocondrial, conforme descrito na seção de protocolo parte quatro.Calcule a liberação do MDH da seguinte forma. Para medição mitocondrial ros, pipeta 191 microliter de homogeneizar mitocondrial incubado para cada poço de uma placa de 96 poços. Adicione quatro microliter de 50 micromolars DCFDA.Em seguida, adicione cinco microliter de 200 mililitros de succinato. Incubar a placa por 30 minutos em banho de água morna definido para 30 centígrados enquanto mexe suavemente. Coloque a placa em um leitor de placa de fluorescência Cytation 5 e meça a intensidade da fluorescência de acordo com a seção de protocolo.A integridade da membrana mitocondrial foi avaliada pela medição da atividade de MDH nas mitocôndrias isoladas antes e depois da interrupção da membrana e liberação de enzimas por Triton X-100. Como você vê, normalmente descobrimos que os preparativos mitocondriais estão cerca de 93% intactos. O ensaio de fluorescência tht foi realizado para monitorar o crescimento de fibrilas amiloides.A curva para fibrilação amiloide de três proteínas mostrou um padrão sigmoidal típico, atingindo um platô em cerca de 96, 12 e 96 horas para alfa-sinucleína, insulina bovina e lisesozyme de ovo de galinha, respectivamente, sugerindo formação de fibrilas amiloides que foi mais confirmada pela medição da AFM. A possível permeabilização e dano da membrana mitocondrial por fibrilas amiloides foi investigada pela liberação da medição mitocondrial de MDH e ROS mitocondrial. Como você vê no gráfico esquerdo, a liberação substancial de MDH foi observada após a adição das fibrilas amiloides alfa-sinucleínas às mitocôndrias.Enquanto uma leve liberação foi detectada por fibrilas de insulina, fibrilas de lise de lise de lysozyme brancas de galinha foram consideradas ineficazes. O gráfico certo mostra o efeito das fibrilas amiloides no conteúdo ROS mitocondrial. Embora nenhum aumento significativo na ROS mitocondrial tenha sido observado após a adição de lisesozyme branco de ovo de galinha ou fibrilas amiloides de insulina, o tratamento com fibrilas alfa-sinucleína levou a um aumento considerável no teor de ROS de mitocôndrias cerebrais.O presente vídeo descreve um estudo modelo para o mecanismo da citotoxicidade agregada da fíbula ao nível da membrana, demonstrando como fibrils amiloides decorrentes de várias proteínas podem causar diferentes graus de dano à membrana e permeabilização. Enquanto alguns tópicos de fibrilas amiloides e sua membrana de ligação específica parecem fornecer a capacidade de interagir e causar desestabilização e perturbações subsequentes de membranas. Após este vídeo, você poderá investigar a interação de formas nativas, fibrilações amiloides pré-fibrilais e maduras de diferentes peptídeos e com mitocôndrias isoladas de diferentes tecidos ou várias áreas do cérebro.

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

Usando andaime lipossomas para reconstituir interações proteína-proteína 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 ...

Bioquímica

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

Método para visualizar e analisar proteínas de interação de membrana por microscopia eletrônica de transmissão

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

A purificação Protocolo Tailored HPLC que os rendimentos de alta pureza beta-amilóide 42 e beta-amilóide 40 Peptides, capaz de Formação Oligï¿½ero

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

Imagem de tecidos amiloides manchado com Luminescent Oligothiophenes conjugados por hiperespectrais Confocal imagem de vida de fluorescência e microscopia

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

Isolamento e medições respiratória de mitocôndrias de Arabidopsis thaliana

Mitochondria are essential organelles involved in numerous metabolic pathways in plants, most notably the production of adenosine triphosphate (ATP) from ...

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

Deteção de fosforilação Rab10 pela atividade LRRK2 utilizando SDS-PAGE com um Tag de ligação de fosfato

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

Deteção de detergente sensíveis interações entre proteínas de membrana

Our ability to explore protein-protein interactions is the key to understanding regulatory connections in the cell. However, detection of protein-protein ...

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

Utilização de eletroforese em Gel de Agarose detergente semi desnaturação Dimensional dois para confirmar a heterogeneidade de tamanho das fibras de amiloides ou Amyloid-como

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

Geração de nativos, sem marcas de formatação da huntingtina Exon1 monômero e fibrilas usando uma estratégia de fusão de sumô

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

Deteção de pequena GTPase Prenilação e GTP ligação usando o fracionamento de membrana e ensaio de imunoabsorção ligada de GTPase

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