フローサイトメトリーによる細胞膜へのGLUT4転の定量的測定

Koshy, S., Alizadeh, P., Timchenko, L. T., Beeton, C. Quantitative Measurement of GLUT4 Translocation to the Plasma Membrane by Flow Cytometry. J. Vis. Exp. (45), e2429, doi:10.3791/2429 (2010).

グルコースはその血中濃度の一定の規制を必要とする、身体のエネルギーの主な情報源です。膵臓からのインスリン放出は、インスリン感受性組織、特に脳、骨格筋、および脂肪細胞によるグルコース取り込みを誘導する。 2型糖尿病および/または肥満に苦しむ患者はしばしばインスリン抵抗性を開発し、そのグルコースの恒常性を制御することはできません。インスリン抵抗性のメカニズムに新しい洞察は、2型糖尿病の新しい治療戦略を提供することがあります。

グルコーストランスポーターのGLUTファミリーは、本体¹全体の異なる組織に分散し13人で構成されています。グルコーストランスポータータイプ4（GLUT4）はそのような骨格筋などのインスリン感受性組織による仲介グルコースの取り込みを主要なトランスポーターです。その受容体にインスリンが結合すると、GLUT4のグルコースの取り込みを誘導、細胞質から細胞膜へ転位する含有小胞。減少GLUT4転座は、2型糖尿病^2,3のインスリン抵抗性の原因の一つです。

細胞質から形質膜へのGLUT4のトランスロケーションは、蛍光標識GLUT4 -特異的抗体を用いて、免疫細胞化学により可視化することができます。

ここで、我々は、フローサイトメトリーを用いて、選択した期間中に細胞の形質膜へのGLUT4転座の合計額を定量化する手法を説明します。このプロトコルは急速である（4時間未満、インスリンとのインキュベーションを含む）と一回の実験で、わずか3000のような細胞または条件ごとに、多くの100万などの細胞の分析を行うことができます。それはそれにバインドするとすぐそれが細胞膜へトランスロケーションした後に細胞外培地にさらされるとして、そのトランスポーターの外部エピトープに向けられた抗GLUT4抗体に依存しています。

1。細胞の染色

1. 細胞を準備します。それでも積極的に（ - 80％コンフルエント60）成長中の細胞を使用する必要があります。回復するために2時間-血清は、一晩30分間インキュベーター内で24ウェルプレートと場所に0.5 mLの無血清培地（37℃、5％CO _2）にも当たり0.1万でプレートそれらの細胞を細胞を飢えさせるトリプシン処理から。
2. 一次および二次抗体を混ぜる。ミックス（AlexaFluor 488コンジュゲート1μL二次ニワトリ抗ヤギIgG抗体と一次抗GLUT4抗体の5μL）井戸のx数。暗闇の中で、室温で10分間インキュベートする。
3. 培地で希釈してインスリンの2X作業用ストックを準備します。
4. 細胞が付着したかしていないかどうかを確認します。
5. 穏やかに細胞を含むウェルにインスリンのご2X作業用ストックの6μL抗体ミックスと0.5 mLを加える。培地のいずれかの乱流を避けてください。暗所で30分間インキュベート（37℃、5％CO _2）、。
6. 細胞を振盪せずに、各ウェルにPBS + 1％PFAの0.5 mLを加えることによって細胞を固定する。暗闇の中で、室温で20分間インキュベートする。
7. あなたの細胞がウェルに付着している場合は、軽く細胞リフターでそれらを持ち上げます。あなたのフローサイトメーターに適合して細胞をペレット化する遠心チューブに細胞を（1 mLの合計）に転送します。
8. 0.4 mLのPBS + 1％PFAで1 mLのPBSに懸濁するで二回ペレットを洗浄します。この時点で、細胞はホイルでラップすることができますし、冷蔵庫に保存されている（4-8 ° C）または即時のデータ取得のためのフローサイトメーターに撮影。

2。データ収集

1. 側方散乱光（SSC）に対する前方散乱光（FCS）パネルで、生細胞の周り広範なゲートを設定します。おFL1パラメータを設定するには、負のチューブを（アイソタイプコントロールとインスリンや細胞で処理していない細胞"ステンドグラス"）を使用してください。あなたのピークは、パネルで完全に下側のカットではないことを確認してください。
2. チューブごとに少なくとも10,000個の細胞からデータを取得する。

3。データ解析

1. SSC VS FSCパネル（図1A）で生細胞の周りにゲートを描きます。 AlexaFluor 488蛍光強度に対する生細胞ゲート内の細胞（図1B）の数のヒストグラムをプロット。あなたは（図1C）の違いを視覚化する別のヒストグラムをオーバーレイが定量のために、各細胞集団の平均値と中央値蛍光強度を判断し、比較のためにこれらの番号を使用することができます。
2. として図の1Cと1Dに示すようにインスリンの非存在下で得られた値にデータを正規化する。

4。代表的な結果

健常者（無インスリン抵抗性）から分離された筋芽細胞で、インスリンは細胞質から形質膜（図1、左）へのGLUT4の用量依存性の転座を誘発する。対照的に、インスリンは、インスリン抵抗性（図1、右）の患者から分離された筋芽細胞の形質膜へのGLUT4トランスロケーションを誘導しない。

図1。染色実験の例。の筋芽細胞がインスリン抵抗性のないドナー（左）からとインスリン抵抗性（右）患者から分離された。生細胞の周りのゲートと、SSC（側方散乱光）に対するFCS（前方散乱）プロット。B、セルはゲート、GLUT4の外部エピトープに対する抗体で染色し、そして非刺激左（赤）またはインスリン1nMの（青）、10nMの（オレンジ）、または100 nm（緑）で刺激した。図をわかりやすくするために、我々は唯一、C。インスリン抵抗性を持つ細胞に100 nMのインスリンなしとでデータを表示Bに示すようにヒストグラムの蛍光強度（MFI）の平均（無インシュリン）非刺激のまま細胞のMFIに標準化した。 D、Bに示すように、ヒストグラムから正規化されたMFIのデータのプロット

我々は、フローサイトメトリーにより細胞質から細胞の形質膜へのGLUT4のトランスロケーションを定量化するための迅速な技術を実証している。

GLUT4は、一時的に細胞の形質膜に発現され、エンドサイトーシスされる。結合した抗体は、さらにエンドサイトーシスの間に、GLUT4に接続されたままにするので、蛍光シグナルはインスリンの存在下でインキュベーションの選択した期間中に形質膜に露出されてGLUT4の総量を与えます。

この手法は、目的のタンパク質の外エピトープに向け良好な抗体を提供する、細胞内コンパートメントから形質膜への他の蛋白質の転座を勉強にも適用することができる利用可能です。例えば、同じようなアッセイは、現在一般的に^4,5それらの形質膜にCD107aの転座を測定することにより、細胞傷害性Tリンパ球およびナチュラルキラーリンパ球の脱顆粒の割合を評価するために使用されます。細胞のアポトーシスやネクローシスの間に原形質膜の内側から外側へのホスファチジルセリンの転座はまた、蛍光標識アネキシンV ^6を使用して、フローサイトメトリーにより検出することができます。

アッセイの迅速性に加え、フローサイトメトリーは、混合細胞集団における形質膜へのタンパク質転移の研究をできるという利点を提示。確かに、一つはマルチレーザーフローサイトメーター⁷のデータ取得、続いて細胞のサブセットマーカーのために、目的のタンパク質の染色を組み合わせることができます。

プロトコルのパラグラフ1.2で与えられた抗体の量は、出発点であり、私たちは、あなたがあなたの最大の信号を与える最小の抗体濃度を決定する目的の細胞を使用して抗体を滴定することをお勧めします。我々がここで使用している主要な抗ヒトGLUT4抗体が試験管当たり1〜10μL（チューブあたりすなわち0.2〜2μgの抗体）、これ以上の100万人以上のセルを含む各チューブになるための良い出発範囲。他の一次抗体の場合は、供給者の指示を参照してください。

細胞の自家蛍光は、ドナーからアクセプターへと実験間に変化するとして、データの正規化が必要である。

利害の衝突は宣言されません。

この作品は、ミセスクリフォードエルダーホワイトグラハムがCBに、NIH（AR052791、AR044387 - ARRA、＆NS063298）からLTTに研究基金とNIHの（AR059838）寄附からの補助金によって、医学サイトメトリーのベイラー大学によってサポートされていましたNIH（NCRR S10RR024574、NIAID AI036211、＆NCI P30CA125123）からの資金でコアをソートしてセル。内容はもっぱら著者の責任であり、必ずしもNIHの公式見解を表すものではありません。

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