このプロトコルは、エレクトロポレーションを利用して、マウスの筋線維に蛍光標識タンパク質を導入し、発現させます。エレクトロポレーション後の回収後、繊維は分離されます。次に、個々のファイバーを高解像度共焦点顕微鏡を使用して画像化し、筋肉構造を視覚化します。
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このプロトコルは、エレクトロポレーションを利用して、マウスの筋線維に蛍光標識タンパク質を導入し、発現させます。エレクトロポレーション後の回収後、繊維は分離されます。次に、個々のファイバーを高解像度共焦点顕微鏡を使用して画像化し、筋肉構造を視覚化します。
成熟した筋肉は、生細胞イメージングに適したユニークな構造を持っています。ここでは、蛍光標識タンパク質を短角屈筋(FDB)で発現するための実験プロトコルについて説明します。条件は最適化されており、筋肉の損傷を最小限に抑えながらエレクトロポレーションプラスミドを発現する高品質の筋繊維が多数提供されます。この方法では、さまざまなタンパク質に蛍光タグを使用します。この発現法を高解像度の共焦点顕微鏡と組み合わせることで、レーザー誘起損傷後のイメージングを含むライブセルイメージングが可能になります。蛍光色素と蛍光タグ付きタンパク質のイメージングを組み合わせることで、筋肉の基本構造と刺激に対する筋肉の応答に関する情報が得られます。
個々の筋線維は、大規模な、高度に組織化された合胞体細胞です。筋肉のためのいくつかの細胞培養モデルがあります。しかし、これらのモデルは、彼らが完全に成熟した筋線維に分化していない彼らの主要な制限として持ちます。例えば、C2C12およびL6細胞株は、マウス、ラット、それぞれ1-4から誘導されます。血清飢餓の条件下で、単核「筋芽細胞様」細胞は、増殖を止める細胞周期の撤退を受けて、サルコメアと多核細胞を形成する筋形成プログラムに入力して、筋管と呼ばれます。長期培養条件では、筋管が収縮特性を示すことができ、培養中の「けいれん」。ヒト細胞株は、今も5確立されています。これらの不死化細胞株に加えて、単核筋芽細胞が筋から単離することができ、血清飢餓の同様の条件下での筋管を形成します。これらの細胞株および初代筋芽細胞培養物は、高度に使用されていますそれらはプラスミドでトランスフェクトまたはウイルスで形質導入し、基本的な細胞生物学的プロセスを研究するために使用することができるので、FUL。筋管を形成するように誘導された場合しかし、これらの細胞は、さらに、成熟した筋組織の顕著な特徴の多くを欠いています。具体的には、筋管は、個々の成熟した筋線維よりもはるかに小さく、筋線維の正常な形状を欠いています。批判的に、筋管は、筋形質全体で効率的なのCa 2+放出のために必要な膜状のネットワークを横断(T-)細管を欠いています。
一次筋芽細胞または筋原細胞株の代替方法は、成熟した筋線維を使用することを伴います。形質転換は、標識タンパク質の発現を確立するために使用することができるが、この方法は、コストと時間がかかる。マウス筋肉のインビボ電気穿孔は、速度と信頼性6-10ための好ましい方法として浮上しています。
in vivoでのエレクトロポレーションおよび筋線維ヘクタールを効率的に分離するための方法マウス短趾屈筋(FDB)の筋肉6のために最適化されまし。方法は簡単に完了し、プラスミドからin vivo発現誘導するために最小限の侵襲性ですることができます。このアプローチは現在、筋細胞膜6,7のレーザ破壊後のイメージングを含む高解像度イメージング法と組み合わされます。蛍光色素および蛍光標識されたタンパク質の発現の組み合わせは、成熟筋線維中の細胞の生物学的プロセスをモニターするために使用することができます。
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この研究における方法は、医療施設内動物管理使用委員会(IACUC)のノースウェスタン大学フェインバーグ学校と倫理に従って行ったガイドラインを承認しました。すべての努力は苦痛を最小限にするために行われました。
マウスにおける屈筋Digitorumブレビスの in vivoエレクトロポレーション(FDB)筋肉バンドル1.実験手順
屈筋Digitorumブレビス(FDB)繊維の単離のための2.実験方法
共焦点顕微鏡を用いて、レーザ誘起膜損傷の可視化のための3実験手順
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エレクトロポレーションは、効率的に短趾屈筋(FDB)の筋肉の束( 図1A)に精製したプラスミドDNAを導入して低侵襲的手法です。七日には、蛍光標識タンパク質が分離された筋線維( 図1B)で可視化され、トランスフェクション後。単離された繊維は、次に、播種し、共焦点顕微鏡で画像化のために調製されます。繊維は、レーザ誘起損傷を受けることができます。 FM色素は膜損傷の部位を同定するために使用することができる( 図1C)
消化プロセスの間に、筋線維の数が少ない(白矢印)( 図2A)を負傷することができます。損傷した筋線維は筋細胞膜(黒矢印)で膜ブレブ形成の存在によって同定することができます。損傷した繊維は、更なる実験に適していないため、使用しないでください。式Oを示す代表的な共焦点画像分離された筋線維図2B
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生体内での蛍光タグ付きタンパク質を研究するためのエレクトロポレーションの使用は忠実に筋肉の全体のセル構造を複製し、適切な細胞株モデルの欠如与えられた筋肉の研究のために理想的に適しています。このプロトコルは、エレクトロポレーションおよびレーザー創傷後のタンパク質の局在化及び転座の詳細な画像を提供するために、高解像度の共焦点顕微鏡の利用を説明しています。この方法は、細胞骨格の再編成、輸送、及び融合を含む他の細胞プロセスを研究するために適合させることができます。
FDB筋束内、筋線維の90%までがこのプロトコルを使用して、プラスミドを発現し、これは、筋線維解離前と後の両方の蛍光顕微鏡で容易に見ることができます。注射部位寄りに観察高い発現を持つ式の勾配は、一般的にあります。なぜなら発現の勾配の、様々なタンパク質の発現の影響を監視することができるあちこちミリアンペア単一の実験。すべてのトランスフェクション法と同様に、このアプローチは、過剰発現に関連する問題によって制限されます。注目すべきことに、高レベルの発現を、タンパク質凝集を生じることができます。我々の経験では、...
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特別な利害関係はありません。
この作品は、国立衛生研究所NS047726、NS072027、およびAR052646を付与することによってサポートされていました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| DMEM | Life Technologies | 11995-073 | 解剖 Media 希釈:50 ml +100 g BSA |
| コラゲナーゼ、Type II | Life Technologies | 17101-015 | Fiber Digestion 希釈:160 mg / 4 ml DMEM (ストック 40 mg/ml アリコート) |
| Falcon 12-well dishes | Fisher Scientific | 877229 | Fiber Digestion |
| Ringers Solution | ファイバー消化とイメージング 希釈:146 mM NaCl 5 mM KCl 2 mM CaCl2 1 mM MCl2 10 mM HEPES pH7.4 in H2O | ||
| 1 ml ピペット | Axygen | T-1000-C-R | 消化 |
| カミソリの刃 | ペルソナ | 94-120-71 | 消化 |
| 精密グライド 30 G ニードル | BD バイオサイエンス | 305128 | 解剖 |
| 1x PBS (-/-) | ライフテクノロジー | ズ 14190-250 | 解剖 |
| シルガード 184 | フィッシャーサイエンティフィック | 50-366-794 | 解剖 |
| 鉗子 | FST by Dumont | #5/45 | 解剖 |
| 鉗子 | Roboz | RS-4913 | 解剖 |
| はさみ | World Precision Instruments | 500260 | 解剖 |
| BSA | Sigma | A7906 | 解剖 media 希釈率: 100 mg/50 ml DMEM |
| ファルコン 60 mm ディッシュ | フィッシャー・サイエンティフィック | 08772B | Dissection- シルガード |
| 粘土 | エレクトロポレーション | ||
| 刺激装置を保持するために使用されます | グラス | s88x | エレクトロポレーション |
| クランプ | ラジオ シャック | 270-356 | エレクトロポレーション |
| トライアジン | アプリケア | 82-220 | エレクトロポレーション |
| プレシジョン グライド 27 G ニードル | BD バイオサイエンス | 305136 | エレクトロポレーション |
| シミュレーター | グラス | SIU-V | エレクトロポレーション |
| ガーゼ | Covidien | 2146 | エレクトロポレーション |
| ヒアルロニダーゼ | Sigma | H4272 | 注射液 希釈液: 160 ul PBS (1x) を 40 µl 5x ストック |
| 1 cc U-100 インスリン注射器 (28G1/2) | BD Biosciences | 329420 | インジェクション |
| エッペンドルフ チューブ | フィッシャー サイエンティフィ | 02-682-550 | インジェクション |
| 35 mm ガラス底 マイクロウェル ディッシュ | MaTek | P35G-1.5-14-C | 顕微鏡 |
| FM 4-64 | ライフ テクノロジー | ズ T-13320 | 顕微鏡検査 希釈: 最終 2.5 ug/ml |
| FM 1-43 | ライフ テクノロジー | ズ T-35356 | 顕微鏡検査 希釈:最終 2.5 ug/ml |
| エンドトキシンフリープラスミド Maxi Kit | Qiagen | 12362 | プラスミド精製 |
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