Name: visualizing mitophagy with fluorescent dyes for mitochondria and lysosome
Uploaded: 2022-11-30T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Visualizing Mitophagy with Fluorescent Dyes for Mitochondria and Lysosome at JoVE.com

עבודה זו מומנה בחלקה על ידי תוכנית המחקר והפיתוח הלאומית של סין (2017YFA0105601, 2018YFA0107102), הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (81970333,31901044,), והתוכנית לפרופסור למינוי מיוחד במוסדות להשכלה גבוהה בשנחאי (GZ2020008).

1. תרבית תאים ומעבר
הערה: הפרוטוקול מתואר באמצעות פיברובלסטים עובריים (MEFs) של עכברים בתרבית שגרתית כדוגמה.
<ol><li>תרבית תאי MEF במנות תרבית תאים בקוטר 10 ס"מ עם 10 מ"ל של מדיום הנשר המתוקן (DMEM) של דולבקו. דגירה ב-37°C ו-5% CO2 וניטור התאים תחת מיקרוסקופ בהגדלה של פי 100.</li>
	<li...

<ol>
	<li>Tao, 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=Animal+mitochondria:+evolution,+function,+and+disease.">Animal mitochondria: evolution, function, and disease.</a> Current Molecular Medicine. 14 (1), 115-124 (2014).</li><li>Henze, K., Martin, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolutionary+biology:+essence+of+mitochondria.">Evolutionary biology: essence of mitochondria.</a> Nature. 426 (6963), 127-128 (2003).</li><li>Kiriyama, Y., Nochi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intra-+and+intercellular+quality+control+mechanisms+of+mitochondria.">Intra- and intercellular quality control mechanisms of mitochondria.</a> Cells. 7 (1), (2017).</li><li>Rossmann, M. P., Dubois, S. M., Agarwal, S., Zon, L. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+function+in+development+and+disease.">Mitochondrial function in development and disease.</a> Disease Models &amp; Mechanisms. 14 (6), 048912 (2021).</li><li>Suliman, H. B., Piantadosi, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+quality+control+as+a+therapeutic+target.">Mitochondrial quality control as a therapeutic target.</a> Pharmacological Reviews. 68 (1), 20-48 (2016).</li><li>Wong, H. S., Dighe, P. A., Mezera, V., Monternier, P. A., Brand, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+superoxide+and+hydrogen+peroxide+from+specific+mitochondrial+sites+under+different+bioenergetic+conditions.">Production of superoxide and hydrogen peroxide from specific mitochondrial sites under different bioenergetic conditions.</a> Journal of Biological Chemistry. 292 (41), 16804-16809 (2017).</li><li>Zhao, R. Z., Jiang, S., Zhang, L., Yu, Z. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+electron+transport+chain,+ROS+generation+and+uncoupling+(Review).">Mitochondrial electron transport chain, ROS generation and uncoupling (Review).</a> International Journal of Molecular Medicine. 44 (1), 3-15 (2019).</li><li>Murphy, M. P., Hartley, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondria+as+a+therapeutic+target+for+common+pathologies.">Mitochondria as a therapeutic target for common pathologies.</a> Nature Reviews: Drug Discovery. 17 (12), 865-886 (2018).</li><li>Fan, 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=Mitochondrial+quality+control+in+cardiomyocytes:+a+critical+role+in+the+progression+of+cardiovascular+diseases.">Mitochondrial quality control in cardiomyocytes: a critical role in the progression of cardiovascular diseases.</a> Frontiers in Physiology. 11, 252 (2020).</li><li>Ma, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitophagy,+mitochondrial+homeostasis,+and+cell+fate.">Mitophagy, mitochondrial homeostasis, and cell fate.</a> Frontiers in Cell and Developmental Biology. 8, 467 (2020).</li><li>Kraus, F., Roy, K., Pucadyil, T. J., Ryan, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Function+and+regulation+of+the+divisome+for+mitochondrial+fission.">Function and regulation of the divisome for mitochondrial fission.</a> Nature. 590 (7844), 57-66 (2021).</li><li>Ren, 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+dynamics:+fission+and+fusion+in+fate+determination+of+mesenchymal+stem+cells.">Mitochondrial dynamics: fission and fusion in fate determination of mesenchymal stem cells.</a> Frontiers in Cell and Developmental Biology. 8, 580070 (2020).</li><li>Onishi, M., Yamano, K., Sato, M., Matsuda, N., Okamoto, K. <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+and+physiological+functions+of+mitophagy.">Molecular mechanisms and physiological functions of mitophagy.</a> The EMBO Journal. 40 (3), 104705 (2021).</li><li>Palikaras, K., Lionaki, E., Tavernarakis, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+mitophagy+in+cellular+homeostasis,+physiology+and+pathology.">Mechanisms of mitophagy in cellular homeostasis, physiology and pathology.</a> Nature Cell Biology. 20 (9), 1013-1022 (2018).</li><li>Khaminets, A., Behl, C., Dikic, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ubiquitin-dependent+and+independent+signals+in+selective+autophagy.">Ubiquitin-dependent and independent signals in selective autophagy.</a> Trends in Cell Biology. 26 (1), 6-16 (2016).</li><li>Fritsch, L. E., Moore, M. E., Sarraf, S. A., Pickrell, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ubiquitin+and+receptor-dependent+mitophagy+pathways+and+their+implication+in+neurodegeneration.">Ubiquitin and receptor-dependent mitophagy pathways and their implication in neurodegeneration.</a> Journal of Molecular Biology. 432 (8), 2510-2524 (2020).</li><li>Narendra, D., Tanaka, A., Suen, D. F., Youle, 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=Parkin+is+recruited+selectively+to+impaired+mitochondria+and+promotes+their+autophagy.">Parkin is recruited selectively to impaired mitochondria and promotes their autophagy.</a> Journal of Cell Biology. 183 (5), 795-803 (2008).</li><li>Lazarou, M., Jin, S. M., Kane, L. A., Youle, 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=Role+of+PINK1+binding+to+the+TOM+complex+and+alternate+intracellular+membranes+in+recruitment+and+activation+of+the+E3+ligase+Parkin.">Role of PINK1 binding to the TOM complex and alternate intracellular membranes in recruitment and activation of the E3 ligase Parkin.</a> Developmental Cell. 22 (2), 320-333 (2012).</li><li>Chen, 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=Mitophagy+receptor+FUNDC1+regulates+mitochondrial+dynamics+and+mitophagy.">Mitophagy receptor FUNDC1 regulates mitochondrial dynamics and mitophagy.</a> Autophagy. 12 (4), 689-702 (2016).</li><li>Ding, W. X., Yin, X. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitophagy:+mechanisms,+pathophysiological+roles,+and+analysis.">Mitophagy: mechanisms, pathophysiological roles, and analysis.</a> Biological Chemistry. 393 (7), 547-564 (2012).</li><li>Parzych, K. R., Klionsky, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+overview+of+autophagy:+morphology,+mechanism,+and+regulation.">An overview of autophagy: morphology, mechanism, and regulation.</a> Antioxidants and Redox Signaling. 20 (3), 460-473 (2014).</li><li>Hasegawa, 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=Autophagosome-lysosome+fusion+in+neurons+requires+INPP5E,+a+protein+associated+with+Joubert+syndrome.">Autophagosome-lysosome fusion in neurons requires INPP5E, a protein associated with Joubert syndrome.</a> The EMBO Journal. 35 (17), 1853-1867 (2016).</li><li>Presley, A. D., Fuller, K. M., Arriaga, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MitoTracker+Green+labeling+of+mitochondrial+proteins+and+their+subsequent+analysis+by+capillary+electrophoresis+with+laser-induced+fluorescence+detection.">MitoTracker Green labeling of mitochondrial proteins and their subsequent analysis by capillary electrophoresis with laser-induced fluorescence detection.</a> Journal of Chromatography B. Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences. 793 (1), 141-150 (2003).</li><li>Chazotte, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Labeling+lysosomes+in+live+cells+with+LysoTracker.">Labeling lysosomes in live cells with LysoTracker.</a> Cold Spring Harbor Protocols. 2011 (2), 5571 (2011).</li><li>Pickles, S., Vigie, P., Youle, 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=Mitophagy+and+quality+control+mechanisms+in+mitochondrial+maintenance.">Mitophagy and quality control mechanisms in mitochondrial maintenance.</a> Current Biology. 28 (4), 170-185 (2018).</li><li>Ashrafi, G., Schwarz, T. 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+pathways+of+mitophagy+for+quality+control+and+clearance+of+mitochondria.">The pathways of mitophagy for quality control and clearance of mitochondria.</a> Cell Death and Differentiation. 20 (1), 31-42 (2013).</li><li>Berezhnov, A. 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=Intracellular+pH+modulates+autophagy+and+mitophagy.">Intracellular pH modulates autophagy and mitophagy.</a> Journal of Biological Chemistry. 291 (16), 8701-8708 (2016).</li><li>Takemori, 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=Visualization+of+mitophagy+using+LysoKK,+a+7-nitro-2,1,3-benzoxadiazole-(arylpropyl)benzylamine+derivative.">Visualization of mitophagy using LysoKK, a 7-nitro-2,1,3-benzoxadiazole-(arylpropyl)benzylamine derivative.</a> Mitochondrion. 62, 176-180 (2022).</li><li>Maeda, 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=The+new+live+imagers+MitoMM1/2+for+mitochondrial+visualization.">The new live imagers MitoMM1/2 for mitochondrial visualization.</a> Biochemical and Biophysical Research Communications. 562, 50-54 (2021).</li><li>Feng, X. R., Yin, W., Wang, J. L., Feng, L., Kang, Y. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitophagy+promotes+the+stemness+of+bone+marrow-derived+mesenchymal+stem+cells.">Mitophagy promotes the stemness of bone marrow-derived mesenchymal stem cells.</a> Experimental Biology and Medicine. 246 (1), 97-105 (2021).</li><li>Chu, C. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiolipin+externalization+to+the+outer+mitochondrial+membrane+acts+as+an+elimination+signal+for+mitophagy+in+neuronal+cells.">Cardiolipin externalization to the outer mitochondrial membrane acts as an elimination signal for mitophagy in neuronal cells.</a> Nature Cell Biology. 15 (10), 1197-1205 (2013).</li><li>Sentelle, R. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ceramide+targets+autophagosomes+to+mitochondria+and+induces+lethal+mitophagy.">Ceramide targets autophagosomes to mitochondria and induces lethal mitophagy.</a> Nature Chemical Biology. 8 (10), 831-838 (2012).</li></ol>

הפרוטוקול המתואר כאן מספק שיטה להערכה ולניטור התהליך הדינמי של מיטופגיה בתאים חיים, הכולל אוטופגוזומים, ליזוזומים וביקוע מיטוכונדריאלי, באמצעות צביעה משותפת עם מיטוכונדריה וצבעי ליזוזום המיועדים לתאים. השיטה יכולה לשמש גם לזיהוי מיטוכונדריה ולהערכת מורפולוגיה מיטוכונדריאלית. שני הצבע...

מיטוכונדריה הם תחנות הכוח של כמעט כל התאים האאוקריוטים 1,2. בנוסף לייצור ATP באמצעות פוספורילציה חמצונית, המיטוכונדריה ממלאת תפקיד חיוני בתהליכים אחרים כגון ביו-אנרגיה, הומאוסטזיס סידן, יצירת רדיקלים חופשיים, אפופטוזיס והומאוסטזיס תאי 3,4,5. כאשר המיטוכונדריה מייצרת מיני חמצן תגובתי (ROS) ממספר קומפלקסים בשרשרת הובלת האלקטרונים, הם מגורה כל הזמן על ידי עקה חמצונית פוטנציאלית, מה שעלול להוביל בסופו של דבר לנזק מבני ולתפקוד לקוי כאשר מערכת ההגנה נוגדת החמצון קורסת 6,7. נמצא כי תפקוד לקוי של המיטוכונדריה תורם למחלות רבות, כולל הפרעות מטבוליות, ניוון עצבי ומחלות לב וכלי דם8. לכן, חיוני לשמור על אוכלוסיות מיטוכונדריאליות בריאות ועל תפקודן התקין. מיטוכונדריה הם אברונים פלסטיים ודינמיים מאוד; המורפולוגיה והתפקוד שלהם נשלטים על ידי מנגנוני בקרת איכות מיטוכונדריאליים, כולל שינויים לאחר תרגום (PTM) של חלבונים מיטוכונדריאליים, ביוגנזה מיטוכונדריאלית, איחוי, ביקוע ומיטופגיה 9,10. ביקוע מיטוכונדריאלי בתיווך חלבון 1 הקשור לדינמין (DRP1), GTPase של משפחת-העל של הדינמין של חלבונים, יוצר מיטוכונדריה קטנה ועגולה ומבודד את המיטוכונדריה הלא מתפקדת, אשר ניתנת לניקוי ולפירוק על ידי מיטופגיה11,12.
מיטופגיה היא תהליך תאי המפרק באופן סלקטיבי את המיטוכונדריה על ידי אוטופגיה, המתרחשת בדרך כלל במיטוכונדריה פגומה בעקבות פציעה, הזדקנות או סטרס. לאחר מכן, מיטוכונדריה אלה מועברים לליזוזומים לצורך פירוק10. לפיכך, מיטופגיה היא תהליך קטבולי המסייע בשמירה על כמות ואיכות המיטוכונדריה במצב בריא במגוון רחב של סוגי תאים. הוא ממלא תפקיד מכריע בשיקום הומאוסטזיס תאי בתנאי פיזיולוגיה ועקה רגילים13,14. התאים מאופיינים במנגנון מיטופגיה מורכב, המושרה על ידי אותות שונים של לחץ תאי ושינויים התפתחותיים. מסלולי ויסות מיטופגיים מסווגים כתלויי יוביקוויטין או תלויי קולטן15,16; האוטופגיה התלויה באוביקוויטין מתווכת על ידי קינאז PINK1 וגיוס של אוביקוויטין ליגאז פרקין E3 למיטוכונדריה 17,18, בעוד שאוטופגיה תלוית קולטן כרוכה בקשירת קולטני אוטופגיה לשרשרת האור החלבונית הקשורה למיקרוטובול LC3 המתווכת מיטופגיה בתגובה לנזק למיטוכונדריה19.
מיקרוסקופיית אלקטרונים (TEM) היא השיטה הנפוצה ביותר, ועדיין אחת השיטות הטובות ביותר, כדי לבחון ולזהות mitophagy20. המאפיינים המורפולוגיים של מיטופגיה הם אוטופגוזומים או אוטוליזוזומים הנוצרים על ידי היתוך של אוטופגוזומים עם ליזוזומים, אשר ניתן לצפות בהם מתמונות מיקרוסקופיית אלקטרונים21. החולשה של מיקרוסקופיית אלקטרונים (EM), לעומת זאת, היא חוסר היכולת לנטר את התהליכים הדינמיים של מיטופגיה, כגון דה-פולריזציה של המיטוכונדריה, ביקוע מיטוכונדריאלי ואיחוי של אוטופגוזומים וליזוזומים, בתא החי20. לפיכך, הערכת מיטופגיה באמצעות הדמיה של אברונים חיים היא שיטה חלופית אטרקטיבית למחקר מיטוכונדריאלי. טכניקת הדמיית התאים החיים המתוארת כאן משתמשת בשני צבעים פלואורסצנטיים כדי להכתים את המיטוכונדריה ואת הליזוזומים. כאשר מתרחשת מיטופגיה, מיטוכונדריה פגומה או מיותרת שנבלעת על ידי אוטופגוזומים מוכתמת בירוק על ידי הצבע המיטוכונדריאלי, בעוד שהצבע האדום מכתים את הליזוזומים. ההיתוך של אוטופגוזומים וליזוזומים אלה, המכונים אוטוליזוזומים, גורם לפלואורסצנציה הירוקה והאדומה לחפוף ולהתבטא כנקודות צהובות, ובכך מצביע על התרחשות של מיטופגיה22. צבע המיטוכונדריה בעל התכולה (MitoTracker Green) מכיל מואטי כלורומתיל בעל תגובת קלה של תיול כדי לסמן את המיטוכונדריה23. כדי לתייג את המיטוכונדריה, התאים פשוט דוגרים עם הצבע, אשר מתפזר באופן פסיבי על פני קרום הפלזמה ומצטבר במיטוכונדריה פעילה. צבע מיטוכונדריה זה יכול בקלות להכתים תאים חיים, והוא פחות יעיל בהכתמת תאים קבועים או מתים של אלדהיד. צבע ליזוזום (LysoTracker Red) הוא גשושית פלואורסצנטית חומצית המשמשת לתיוג ומעקב אחר אברונים חומציים בתאים חיים. צבע זה מפגין סלקטיביות גבוהה עבור אברונים חומציים ויכול לסמן ביעילות תאים חיים בריכוזים ננומולריים24.
ההליכים לשימוש בצבעים פלואורסצנטיים אלה בתאים חיים, כולל טעינת הצבעים והדמיה של מיטוכונדריה וליזוזומים, מוצגים כאן. שיטה זו יכולה לסייע לחוקרים לצפות במיטופגיה באמצעות מיקרוסקופיה פלואורסצנטית של תאים חיים. ניתן להשתמש בו גם לכימות מיטוכונדריה וליזוזומים, ולהערכת מורפולוגיה מיטוכונדריאלית.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Automated cell counter</td>
			<td>Countstar</td>
			<td>IC1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell counting chamber slides</td>
			<td>Countstar</td>
			<td>12-0005-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s modified Eagle medium (DMEM)</td>
			<td>Corning</td>
			<td>10-013-CV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s phosphate-buffered saline (DPBS)</td>
			<td>Corning</td>
			<td>21-031-CVC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass bottom cell culture dish (confocal dish)</td>
			<td>NEST</td>
			<td>801002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image J (Rasband, NIH)</td>
			<td>NIH</td>
			<td></td>
			<td>https://imagej.nih.gov/ij/download.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Krebs&#8211;Henseleit(KHB) buffer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Self-prepared</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LysoTracker Red</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>1818430</td>
			<td>100 &#181;mol/L, red-fluorescent lysosome dye</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MitoTracker Green</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>1842298</td>
			<td>200 &#181;mol/L stock, green-fluorescent mitochondria dye</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse Embryonic Fibroblasts</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Self-prepared</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Objective (63x oil lens)</td>
			<td>ZEISS</td>
			<td>ZEISS LSM 880</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin-EDTA 0.25%</td>
			<td>Gibico</td>
			<td>Cat# 25200056</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ZEISS LSM 880 Confocal Laser Scanning Microscope</td>
			<td>ZEISS</td>
			<td>ZEISS LSM 880</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ZEN Microscopy Software 2.1 (confocal microscope imaging software)</td>
			<td>ZEISS</td>
			<td>ZEN 2.1</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

visualizing mitophagy with fluorescent dyes for mitochondria and lysosome

מיטוכונדריה, בהיותה תחנות הכוח של התא, ממלאת תפקידים חשובים בביו-אנרגיה, יצירת רדיקלים חופשיים, הומאוסטזיס סידן ואפופטוזיס. מיטופגיה היא המנגנון העיקרי של בקרת איכות מיטוכונדריאלית והיא נחקרת בדרך כלל באמצעות תצפית מיקרוסקופית, אולם מבחני מיטופגיה in vivo קשים לביצוע. הערכת מיטופגיה על ידי הדמיית אברונים חיים היא שיטה חלופית והכרחית למחקר מיטוכונדריאלי. פרוטוקול זה מתאר את ההליכים לשימוש בצבע המיטוכונדריה הירוק-פלואורסצנטי של התאים MitoTracker Green ובצבע הליזוזום האדום-פלואורסצנטי LysoTracker Red בתאים חיים, כולל העמסת הצבעים, הדמיה של המיטוכונדריה והליזוזום, והתוצאות הצפויות. שלבים מפורטים להערכת mitophagy בתאים חיים, כמו גם הערות טכניות על הגדרות תוכנה מיקרוסקופ, מסופקים גם. שיטה זו יכולה לסייע לחוקרים לצפות במיטופגיה באמצעות מיקרוסקופיה פלואורסצנטית של תאים חיים. בנוסף, ניתן להשתמש בו כדי לכמת מיטוכונדריה וליזוזומים ולהעריך מורפולוגיה מיטוכונדריאלית.

MitoTracker Green הוא כתם מיטוכונדריאלי ירוק-פלואורסצנטי המסוגל למקם במדויק את המיטוכונדריה. הצבע יכול בקלות להכתים תאים חיים והוא פחות יעיל בהכתמת תאים קבועים או מתים של אלדהיד (איור 2). צבע הליזוזום האדום-פלואורסצנטי LysoTracker Red מסוגל לסמן ולעקוב אחר אברונים ליזוזומליים חומציים וי...

Watch this Scientific Journal Video about Visualizing Mitophagy with Fluorescent Dyes for Mitochondria and Lysosome at JoVE.com

Visualizing Mitophagy with Fluorescent Dyes for Mitochondria and Lysosome

מיטופגיה היא המנגנון העיקרי של בקרת איכות מיטוכונדריאלית. עם זאת, ההערכה של mitophagy in vivo הוא הפריע על ידי היעדר בדיקות כמותיות אמין. מוצג כאן פרוטוקול לתצפית על מיטופגיה בתאים חיים באמצעות צבע מיטוכונדריה ירוק-פלואורסצנטי המיועד לתאים וצבע ליזוזום אדום-פלואורסצנטי.

הדמיה של מיטופגיה עם צבעים פלואורסצנטיים למיטוכונדריה וליזוזום

Mitochondria, being the powerhouses of the cell, play important roles in bioenergetics, free radical generation, calcium homeostasis, and apoptosis. ...

שיטה זו מסייעת לצפות במיטופגיה בתאים חיים באמצעות צבע מיטוכונדריה ירוק-פלואורסצנטי וצבע ליזוזום אדום-פלואורסצנטי. מיטופגיה ממלאת תפקיד חשוב בשמירה על הומאוסטזיס של המיטוכונדריה ועל היבטים שונים של תפקוד התא. טכניקה זו עשויה לספק גישה חדשה לטיפול במחלות הקשורות למיטוכונדריה.הליך זה אינו מסובך מאוד. לכידת תמונות ברורות חשובה מאוד לספירת שכבת העל של המיטוכונדריה והליזוזומים. כדי להתחיל, עכבר תרבית פיברובלסט עוברי או תאי MEF בצלחת תרבית תאים בגודל 10 ס"מ עם 10 מיליליטר של מדיום הנשר המתוקן של דולבקו או DMEM.לדגום ב-37 מעלות צלזיוס ו-5% פחמן דו-חמצני ולנטר את התאים תחת מיקרוסקופ בהגדלה של פי 100. כאשר התאים מגיעים למפגש של 80 עד 90%, שטפו אותם עם שני מיליליטרים של מלח זרחן של דולבקו. לאחר מכן להוסיף שני מיליליטר של 0.05% טריפסין EDTA במשך דקה אחת כדי לנתק את התאים, ואחריו שני מיליליטר של DMEM כדי לעצור את התגובה.צנטריפוגה של מתלה התא ב 100 G במשך שלוש דקות ולהניח את הכדור במיליליטר אחד DMEM. לספור את התאים באמצעות מונה תאים אוטומטי ותא ספירת תאים שקופיות ולחסן 1.5 כפול 10 עד התאים השישי לתוך צלחת תרבית תאים חדשה של 10 ס"מ המכילה 10 מיליליטר של DMEM. עבור בדיקת המיטופגיה, הכינו תרחיף תאים כמתואר ודללו את תרחיף התאים לפעם אחת 10 לתאים החמישים למיליליטר של DMEM טרי.מוסיפים שני מיליליטר של תרחיף התאים המדולל לצלחת קונפוקלית של 20 מילימטר ומנערים את התבשיל בצלב. דגירה ב 37 מעלות צלזיוס ו 5% פחמן דו חמצני במשך 24 שעות. הכן פתרונות עבודה של הצבעים על ידי דילול פתרונות המלאי.הוסף שני מיקרוליטרים כל אחד של צבע מיטוכונדריאלי 0.2 מילימולרי ו-50 צבע ליזוזום מיקרומולרי לשני מיליליטר של DMEM כדי להשיג ריכוז עבודה של 0.2 צבע מיטוכונדריאלי מיקרומולרי ו-50 צבע ליזוזום ננומולרי. מוציאים את המדיום מצלחת התרבית הקונפוקלית ומוסיפים מיליליטר אחד מתמיסת ההכתמה כדי לכסות את התאים. הניחו את צלחת תרבית התאים על 37 מעלות צלזיוס ו-5% פחמן דו-חמצני למשך 20 עד 30 דקות.הגדר את הפרמטרים של תוכנת הדמיית המיקרוסקופיה הקונפוקלית. עבור תמונות עירור כפולות, השתמש בעירור רציף ב- 488 ננומטר ו- 543 ננומטר ואסוף פליטה ב- 505 עד 545 ננומטר ויותר מ- 560 ננומטר בהתאמה. מוציאים את צלחת התרבית הבינונית המכילה את הצבע מהאינקובטור ומוסיפים מיליליטר אחד של קרבס-הנסלייט או חיץ KH לתבשיל.כדי לגרום למיטופגיה, טפלו בתאים עם FCCP במיקרומולר אחד במאגר KH במשך 10 דקות בטמפרטורת החדר ומיד המשיכו לדמות את התאים באמצעות המיקרוסקופ הקונפוקלי. יש למרוח כמות מתאימה של שמן על החלק העליון של עדשת השמן 63X. מניחים את הדגימה על שלב הדגימה של המיקרוסקופ הקונפוקלי ומזיזים אותה ישירות מעל העדשה האובייקטיבית.השתמש בתוכנת ההדמיה כדי למצוא את הדוגמה על ידי לחיצה על איתור הכרטיסייה בפינה השמאלית העליונה של ממשק התוכנה. בחרו ערכת מסננים ירוקה לניסוי. השתמש בידית הכוונון הגסה כדי להתמקד במהירות על-ידי הזזת העדשה האובייקטיבית למעלה ולמטה.לאחר שדגימת התא נראית בבירור דרך העינית, חפש ומקד את האזור של תאים בודדים והזז אותו למרכז שדה הראייה. לחץ על רכישה הכרטיסייה בפינה השמאלית העליונה של ממשק התוכנה כדי לרכוש תמונות. בחר רק את תעלת הננומטר של 488 ואת רזולוציית המסגרת 1024 על 1024 לתצוגה מקדימה.לחץ על הכרטיסייה Live בפינה הימנית העליונה כדי להתחיל סריקה בשידור חי. התאם את שדה הראייה לחד ביותר וכוונן את עוצמת הלייזר על-ידי הזזת המחוון שמאלה או ימינה. שמור על הגדרת הרווח מתחת ל-600 כדי להימנע מחשיפת יתר.התאם את ערך חור הסיכה ל- 156, ערך הרווח ל- 545 וערך ההסטה הדיגיטלית לאפס. בחר את שדה הראייה הטוב ביותר, בדוק את שני הערוצים ובחר את רזולוציית המסגרת 1024 על 1024. לחצו על 'הצמד' כדי לקבל תמונות דו-ממדיות ולשמור את התמונות שנרכשו.במחקר זה, FFCP שימש להפעלת מיטופגיה בתאי MEF לצורך הדמיה קונפוקלית. תמונות מייצגות של תאים המוכתמים בצבע המיטוכונדריה הירוק-פלואורסצנטי המציג מיטוכונדריה ומוכתמים בצבע ליזוזום אדום-פלואורסצנטי המציג ליזוזום מוצגות כאן. כאשר מיטוכונדריה מוכתמת בירוק נבלעים בליזוזומים המוכתמים באדום, הפלואורסצנטיות הירוקה והאדומה חופפות וחושפות ליזוזומים מיטוכונדריה צהובים.הנקודות הצהובות מתאימות לליזוזומים מיטוכונדריה מקומיים אלה המייצגים מיטופגיה מתמשכת, ולכן ניתן לספור אותן כדי להעריך את היקף המיטופגיה. הכנת תמיסה עובדת של צבעים למיטוכונדריה ולהכתמת ליזוזום ושמירה על מפגש תאים מתאים בעת הדמיה עם מיקרוסקופיה קונפוקלית הם שלבים מרכזיים שיש לזכור. הליך זה יכול לשמש גם לניתוח מספר המיטוכונדריה והמורפולוגיה החשובה להערכת הדינמיקה המיטוכונדריאלית.מיטופגיה קשורה קשר הדוק למגוון מחלות אנושיות וניתן להשתמש בטכניקה זו כדי לחקור את הקשר בין מיטופגיה למחלות אנושיות.

Research

JoVE Journal

Biology

Labeling Stem Cells with Fluorescent Dyes for non-invasive Detection with Optical Imaging

תיוג בתאי גזע עם צבעי ניאון על איתור פולשני עם דימות אופטי

Optical imaging (OI) is an easy, fast and inexpensive tool for in vivo monitoring of new stem cell based therapies. The technique is based on ex vivo ...

Visualizing the Live Drosophila Glial-neuromuscular Junction with Fluorescent Dyes

Visualizing the Live Drosophila Glial-neuromuscular Junction with Fluorescent Dyes

לדמיין את חיים תסיסנית גליה-neuromuscular צומת עם צבעי ניאון

Our project identified GFP labeled glial structures at the developing larval fly neuromuscular synapse. To look at development of live glial-nerve-muscle ...

Visualizing Single-molecule DNA Replication with Fluorescence Microscopy

חזותי יחיד מולקולת הדנ&quot;א שכפול עם מיקרוסקופ פלואורסצנטי

We describe a simple fluorescence microscopy-based real-time method for observing DNA replication at the single-molecule level. A circular, forked DNA ...

Visualizing Bacteria in Nematodes using Fluorescent Microscopy

Visualizing חיידקים בנמטודות באמצעות מיקרוסקופיה פלורסנט

 
Symbioses, the living together of two or more organisms, are widespread throughout all kingdoms of life. As two of the most ubiquitous organisms on ...

Confocal Imaging of Single Mitochondrial Superoxide Flashes in Intact Heart or In Vivo

Confocal Imaging of Single Mitochondrial Superoxide Flashes in Intact Heart or In Vivo

ההדמיה confocal של הבזקים בודדים מיטוכונדריאלי Superoxide בלב שלם או<em&gt; בVivo</em

Mitochondrion is a critical intracellular organelle responsible for energy production and intracellular signaling in eukaryotic systems. Mitochondrial ...

A Guide to Modern Quantitative Fluorescent Western Blotting with Troubleshooting Strategies

מדריך למודרני כמותי פלורסנט המערבי סופג עם אסטרטגיות לפתרון בעיות

The late 1970s saw the first publicly reported use of the western blot, a technique for assessing the presence and relative abundance of specific proteins ...

Genetic Barcoding with Fluorescent Proteins for Multiplexed Applications

Barcoding הגנטי עם חלבונים ניאון עבור יישומי Multiplexed

Fluorescent proteins, fluorescent dyes and fluorophores in general have revolutionized the field of molecular cell biology. In particular, the discovery ...

Visualizing Stromule Frequency with Fluorescence Microscopy

חזותי תדר Stromule עם מיקרוסקופ פלואורסצנטי

Stromules, or "stroma-filled tubules", are narrow, tubular extensions from the surface of the chloroplast that are universally observed in plant cells but ...

Sensitive Measurement of Mitophagy by Flow Cytometry Using the pH-dependent Fluorescent Reporter mt-Keima

מדידה רגיש של Mitophagy מאת Flow Cytometry באמצעות תלויי-pH הכתב פלורסנט mt-Keima

Mitophagy is a process of selective removal of damaged or unnecessary mitochondria using autophagy machinery. Close links have been found between ...

Application of Membrane and Cell Wall Selective Fluorescent Dyes for Live-Cell Imaging of Filamentous Fungi

יישום של ממברנה וקיר תא צבעי פלורסנט סלקטיבית עבור הדמיה בשידור חי התא של פטריות Filamentous

The application of membrane and cell wall selective fluorescent dyes for live-cell imaging analyses of organelle dynamics in fungal cells started two ...