The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Arabic was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
Department of Biochemistry and Molecular Biology, School of Biomedical Sciences, Monash University
Mijaljica, D., Prescott, M., Devenish, R. J. A Fluorescence Microscopy Assay for Monitoring Mitophagy in the Yeast Saccharomyces cerevisiae. J. Vis. Exp. (53), e2779, doi:10.3791/2779 (2011).
الالتهام الذاتي المهم للدوران من المكونات الخلوية في ظل مجموعة من الظروف المختلفة. أنها تخدم وظيفة أساسية استتبابي فضلا عن آلية لمراقبة الجودة التي يمكن أن تستهدف بشكل انتقائي وتتحلل المادة الخلوية بما في ذلك 4 - organelles1. على سبيل المثال ، تضررت أو زائدة الميتوكوندريا (الشكل 1) ، وليس التخلص منها عن طريق الالتهام الذاتي يمكن أن تمثل تهديدا للتوازن الخلوية وبقاء الخلية. في الخميرة ، خميرة يمكن السكيراء ، والحرمان من المواد الغذائية (مثل المجاعة النيتروجين) أو الضرر تعزيز دوران الانتقائي للالميتوكوندريا التي الالتهام الذاتي في عملية تسمى mitophagy 5-9.
وصفنا بسيطة نهج المجهري مضان لتقييم الالتهام الذاتي. من أجل الوضوح ونحن لدينا وصف تقييد هنا لاظهار كيف يمكن استخدام نهج لرصد mitophagy في خلايا الخميرة. ويجعل من استخدام مقايسة مراسل الفلورسنت ، روزيلا ، وهو جهاز الاستشعار البيولوجي المزدوجة الانبعاثات يضم الحموضة مستقرة نسبيا بروتين فلوري الأحمر مرتبطة بروتين درجة الحموضة حساسة الفلورية الخضراء. تشغيل هذا المراسل تعتمد على الاختلافات في درجة الحموضة بين (5،0-5،5 درجة الحموضة ~) فجوة والميتوكوندريا (درجة الحموضة ~ 8.2) في الخلايا الحية. تحت ظروف النمو ، وخلايا النوع البري يحمل كل مضان أحمر وأخضر وزعت في طريقة مميزة في الميتوكوندريا. لا يرتبط مضان الانبعاثات مع فجوة. عندما تتعرض لمجاعة النيتروجين ، وهو الشرط الذي يدفع mitophagy ، بالإضافة إلى مضان أحمر وأخضر وصفها الميتوكوندريا ، والخلايا يحمل تراكم الحمراء ، ولكن لا مضان أخضر ، في التجويف وفجوي الحمضية يمثل تسليم الميتوكوندريا إلى فجوة. احرز مع الخلايا الحمراء ، ولكن يمكن استخدام الفجوات الفلورية الخضراء لا كمقياس للنشاط في الخلايا mitophagic 5،10-12.
مناسبة اختيار سلالات الخميرة السيطرة
ويعتمد على مقايسة المجرب تقييم بصريا تراكم مضان أحمر في فجوة الخميرة. على هذا النحو في مقايسة هو ذاتي ويعتمد على اختيار سلالات مناسبة ومراقبة ظروف النمو. ويستخدم نوع السيطرة البرية للإشارة إلى مستويات الالتهام الذاتي المتوقع عادة. كعنصر تحكم السلبية فارغة للتعبير عن سلالة واحدة من الجينات الالتهام الذاتي الأساسية (على سبيل المثال ، ATG3) هو مناسب ؛ سلالات لا يمكن تسليم هذه المواد (على سبيل المثال ، الميتوكوندريا ، النواة) إلى فجوة
1. تحويل خلايا الخميرة مع DNA البلازميد
ويمكن بسهولة جعل خلايا الخميرة المختصة للتحول عن طريق التعامل مع LiAcetate. ويمكن شراء مجموعات تجارية (على سبيل المثال ، EasyComp ، Invitrogen) والبروتوكولات نشرت متوفرة 13.
في هذا البروتوكول نستخدم نوع السلالة البرية BY4741 (MAT a his3Δ1 leu2Δ0 met15Δ0 ura3Δ0) ، وبعض أعضاء مكتبة شاملة لسلالات متحولة الحذف (على سبيل المثال ، Δ atg3) المستمدة من ذلك ، تفتقر إلى كل تعبير من الجين غير الضرورية المختلفة. مكتبة سلالة الحذف يمثل أداة قيمة للتحقيق في استخدام روزيلا الالتهام الذاتي القائم على التحقيقات. مراسل يعمل في هذا البروتوكول هو MT - روزيلا لالميتوكوندريا (الشكل 2A) ، المشفرة بواسطة pAS1NB : MT - 12 روزيلا.
تستند الخطوات التالية على استخدام الخلايا التي المختصة باستخدام أدوات تحويل EasyComp وتخزينها في المجمد -80 درجة مئوية لاستخدام مريحة.
2. مؤكدا التعبير عن روزيلا في خلايا الخميرة
وينبغي قبل الشروع في تجارب مفصلة وأكد أن توطين الصحيح والفعال للتعبير روزيلا.
3. نمو الخلية وتحريض الالتهام الذاتي
يمكن أن يتسبب الالتهام الذاتي باستخدام عدد من الظروف التجريبية المختلفة ، بما في ذلك الدخول في مرحلة ثابتة ، تغيير في مصدر الكربون ، وإدارة rapamycin ، أو الموت جوعا النيتروجين. نستخدم عادة النيتروجين التجويع كأسلوب للحث على mitophagy.
ملاحظة : الوسم من فجوة مع الارجنتين تواجه المركز.
عند تأسيس أول تجربة من المفيد لتأكيد التسليم تحت المجهر مضان من روزيلا إلى فجوة. على الرغم من أن الخميرة هي فجوة كبيرة عضية الموقع الذي غالبا ما يكون من السهل تحديدها بالرجوع إلى الصور المنقولة الضوء ، في بعض سلالات من الخميرة وفقا لبعض الشروط نمو فجوة يمكن أن تكون مجزأة ويصعب العثور عليها.
ويمكن للفجوة المسمى بسهولة باستخدام صبغة الكومارين المستندة إلى فجوة مثل الارجنتين تواجه المركز - (7 - 4 - الأمينية chloromethylcoumarin ، L - أرجينين أميد). عمل البروتياز فجوي على النتائج في وضع العلامات صبغة زرقاء زاهية مضان من فجوة. يمكن أن تكون الانبعاثات الزرقاء تمييزها بسهولة من انبعاثات الأحمر والأخضر من روزيلا 11. وسم مع الارجنتين تواجه المركز ، لا يحتاج إلى أن يقوم بشكل روتيني ، ولكن من المستحسن بالنسبة لأولئك الذين ليسوا مطلعين على الموقع ، وظهور فجوة في الخميرة.
4. وسم من فجوة مع الارجنتين تواجه المركز ،
5. تركيب خلايا الخميرة الحية ليزر متحد البؤر المسح المجهري (CLSM)
6. تصور الالتهام الذاتي باستخدام CLSM
ويتم تقييم روتيني مستوى الالتهام الذاتي في عدد السكان من الخلايا من خلال تحديد عدد الخلايا الحمراء تظهر مضان فجوي قبل وبعد تحريض الالتهام الذاتي. مثالي ويتم رصد التقدم من الالتهام الذاتي في الوقت المحدد نقاط التالية تحريض الالتهام الذاتي (الشكل 3). يتم تنفيذ هذا من خلال وضع تصور أفضل عن طريق مجهر المجهر. من المهم أن تستخدم هذه الضوابط الصحيحة (على سبيل المثال ، Δ atg3 متحولة) ، وأنه ضبط المجهر تتغير بين لمراقبة عينات مختلفة (مثل استخدام مرشحات الكثافة محايدة ، واختيار مرشح).
خلايا الخميرة هي صغيرة نسبيا تتطلب نوعية جيدة مضان المجهر (على سبيل المثال ، أوليمبوس Fluoview FV500) مجهزة الإثارة / الانبعاثات مرشحات مناسبة لتصور منفصلة و / أو GFP pHluorin (مخضر الانبعاثات) (FITC فلتر) وDsRed.T3 (أحمر مضان الانبعاثات) (TRITC فلتر).
7. ممثل النتائج :
هنا ، علينا اظهار نتائج نموذجية تم الحصول عليها باستخدام MT - روزيلا ، التي أعرب عنها في نوع البرية وΔatg3 خلايا متحولة. في ظل ظروف المتنامية مع الايثانول كمصدر الكربون ، وكلاهما نوع البرية وΔatg3 خلايا متحولة المعرض توزيع الخلوية من مضان (الأحمر والأخضر) نموذجية من الميتوكوندريا في خلايا الخميرة. لم يتم الكشف عن أحمر وأخضر الانبعاثات مضان في فجوة (الشكل 2B و2C). عندما تتعرض لمجاعة النيتروجين لمدة 6 ساعات ثم وخارجها ، بالإضافة إلى مضان أحمر وأخضر الموافق الميتوكوندريا ، وخلايا نوع البرية أيضا يحمل تراكم الحمراء ، ولكن لا مضان أخضر في التجويف فجوي (الشكل 2B ؛ الشكل 3) . ومع ذلك ، في Δatg3 خلايا متحولة مضان أحمر ولا أخضر ولا يتراكم في التجويف فجوي (الشكل 2C ؛ الشكل رقم 3).

الشكل 1. أعلى ، مخطط العضيات ومقصورات في خلية الخميرة. ويقدم الجزء السفلي ، وهو رأي فجوة مركزية لخلية الخميرة مشيرا إلى تدهور autophagic العضيات المختلفة والمقصورات. بعض الاختلافات بين أنواع محددة عضية مختلفة من الالتهام الذاتي (على سبيل المثال ، mitophagy ، nucleophagy) تشمل النوعية (اختيار البضائع) من محتويات غارقة ، والاحتياجات المختلفة داخل الخلايا والعظة خارج الخلية (على سبيل المثال ، والتجويع ، والضرر) ، وإشارات محددة ، ATG الجينات والتبعية الوقت.




الشكل 2. (أ) تمثيل تخطيطي للMT - روزيلا. يتم استخدام تسلسل زعيم الميتوكوندريا (في هذه الحالة من سينسيز سيترات) لاستهداف جهاز الاستشعار البيولوجي روزيلا إلى المصفوفة الميتوكوندريا. يشار إلى الإثارة وانبعاث ماكسيما لبروتين فلوري كلا الحمراء (DsRed.T3) والبروتينات الفلورية الخضراء (pHluorin). عند درجة الحموضة العالية (8.2 درجة الحموضة ~ الميتوكوندريا) وجهاز الاستشعار البيولوجي تتفلور كلا اللونين الأحمر والأخضر ، ولكن ، في انخفاض الرقم الهيدروجيني (درجة الحموضة فجوي ~ 5.5) فإنه تتفلور الحمراء فقط (باء) التمثيل التخطيطي للنتائج المتوقعة في نوع البرية وΔ atg3 معربا عن الخلايا الطافرة MT - روزيلا (C) النتائج الفعلية التي حصلت عليها CLSM للخلايا نوع البرية تحت ظروف المجاعة المتزايدة والنيتروجين. من اليسار إلى اليمين : مدينة دبي للإنترنت (الاختلاف في المقابل) ، RFP (DsRed.T3) مضان الانبعاثات ، GFP (pHluorin) مضان الانبعاثات ، والارجنتين تواجه المركز ، وصورة مضان دمج (D) النتائج الفعلية التي تم الحصول عليها بواسطة الفحص المجهري لمضان Datg3 الخلايا الطافرة تحت المتنامية وظروف المجاعة النيتروجين. من اليسار إلى اليمين : مدينة دبي للإنترنت (الاختلاف في المقابل) ، RFP (DsRed.T3) مضان الانبعاثات ، GFP (pHluorin) مضان الانبعاثات ، والارجنتين تواجه المركز ، وصورة مضان الدمج.

الشكل 3 ، وتبلغ نسبة النوع البرية وΔ atg3 خلايا متحولة ، معربا عن MT - روزيلا ونمت في ظل المجاعة النيتروجين ، والتي تبين مضان أحمر في فجوة على مدى دوام 48 ساعة. وسجلت نسبة الخلايا تظهر تراكم مضان أحمر في فجوة في 0 ، 6 ، 24 ، 12 و 48 ساعة بعد بدء التجويع النيتروجين.
في الصور المعروضة في شكل تمثيلية. ويمكن 2B 2C يمكن ان ينظر اليها بشكل واضح أن استخدام عضية محددة للصحفيين الفلورسنت ومضان المجهري توفر أدلة على توطين الميتوكوندريا / التوزيع في كل من النمو والخلايا النيتروجين المتعطشة ، ويسمح mitophagy أن تصور.
فمن ينبغي التأكيد على أن لا يقتصر هذا الأسلوب لmitophagy التالية. يمكن رصد الالتهام الذاتي من المكونات الخلوية الأخرى أو العضيات (على سبيل المثال ، ريبوسوم ، قطرات الدهون ، peroxisomes ، شبكية هيولي باطني والنواة) مع وضع العلامات المناسبة. وقد ذكرت تفاصيل عن بناء جهاز الاستشعار البيولوجي روزيلا ، والظروف والنتائج خلية ثقافة نموذجية لدوران النواة (nucleophagy) 11،12 توضح التوسع في تطبيق الأسلوب.
استخدام عضية محددة للصحفيين الفلورسنت لرصد الالتهام الذاتي يتطلب أن تبقى عدة اعتبارات تصميم بناء في الاعتبار. وهذه تشمل : (1) اختيار والانصهار في إشارة إلى مناسبة تستهدف تحقيق عضية محددة الاستهداف ؛ (2) اختيار البروتين الفلوري المناسبة (ق) ، (3) الانبعاثات مضان قوية ؛ (4) توطين عضية الصحيح و / أو التوزيع داخل الخلية. بمجرد مراسل عضية محددة أعرب بنجاح في استضافة الخميرة اختيار سلالة المجموعة الثانية من الاعتبارات يصبح : (1) ظروف نمو الخميرة ، (2) إعداد نموذج الخلية ؛ (3) معلمات التصوير كما أنه من المهم أن المعلمات المختارة لCLSM (على سبيل المثال ، وكثافة الليزر ، وفحص معدل واسطة ، قيمة ذات الثقب ، وقيمة التكبير وأهدافها المستخدمة أو التعرض للكاميرا CCD) تمسك طوال تجربة ضمان إمكانية إجراء مقارنات بين السيطرة (خلايا النمو) وعينات جوعا ؛ ( 3) الحث الالتهام الذاتي وناجحة تسليم الصحفي إلى فجوة.
عموما ، هذا الأسلوب المجهري الفلورسنت سهلة وسريعة نسبيا ، والتطبيق المحتمل لفحص إنتاجية عالية على المخدرات الرواية التي تعزز أو تعيق الالتهام الذاتي ، وأيضا عن الجينات التي تنظم أو تعدل الالتهام الذاتي.
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
وأيد هذا العمل عن طريق البحث الاسترالي غرانت DP0986937 المجلس.
Is it possible to obtain a sample of pAS1NB:mt-Rosella plasmid? I would like to verify a mitochondrial protein which, when missing, leads to mitophagy. I am a beginer in this area.
Best regards
Anna Kurlandzka (ania218@ibb.waw.pl)
Inst. Biochem. Biophys., Polish Academy of Sciences
Pawinskiego 5A
02-106 Warsaw,
Poland
1
ReplyPosted by: Anna K.September 24, 2012, 8:36 AM