سوف نقوم شرح كيفية دراسة تأثير طفرة نقطة واحدة على وظيفة قناة أيون.
مقالة منهجية
سوف نقوم شرح كيفية دراسة تأثير طفرة نقطة واحدة على وظيفة قناة أيون.
سوف نقوم شرح كيفية دراسة الآثار الفنية لإدخال طفرة نقطة في قناة أيون. ندرس بروتين G - بوابات البوتاسيوم داخليا تصحيح (المشار إليها باسم GIRK) القنوات ، والتي تعتبر هامة لتنظيم استثارة الخلايا العصبية. هناك أربعة أنواع مختلفة من الثدييات قناة GIRK مفارز (GIRK1 - GIRK4) -- ونحن نركز على GIRK2 لأنه يشكل homotetramer. التحفيز من أنواع مختلفة من مستقبلات البروتين يقترن G (GPCRs) ، مثل مستقبلات المسكارينية (M2R) ، ويؤدي الى تفعيل قنوات GIRK. الكحول أيضا تنشيط قنوات مباشرة GIRK. وسوف نبين كيفية تحور one الأحماض الأمينية عن طريق تغيير واحد أو أكثر تحديدا النيوكليوتيدات في [كدنا] للقناة GIRK. سوف تتضخم تحور هذا التسلسل [كدنا] في البكتيريا ، وتنقيته ، وسوف يتم تأكيد وجود طفرة النقطة تسلسل الحمض النووي. وسيتم في transfected cDNAs للقنوات GIRK تحور والبرية من نوع الخلايا الجنينية البشرية في الكلى HEK293T تربيتها في المختبر. أخيرا ، سيتم استخدام خلية كاملة التصحيح ، المشبك الكهربية لدراسة التيارات العيانية البوتاسيوم من خلال القنوات وأعرب ectopically GIRK من النوع البري أو تحور. في هذه التجربة ، وسوف ندرس تأثير طفرة في L257W GIRK2 على تفعيل قنوات M2R والتي تعتمد على الكحول.
1. إخراج موقع الطفرات
نحن نستخدم تعبير البلازميد الثدييات pcDNA3.1 ترميز [كدنا] لGIRK2 وأعرض عن طفرة نقطة باستخدام Stratagene (اجيلنت تكنولوجيز) Quikchange موقع XL الثاني الموجه عدة الطفرات ، وفقا لتعليمات الشركة الصانعة.
ويمكن بسهولة ولدت الاشعال تسلسل عبر الانترنت باستخدام برنامج تصميم التمهيدي متاحة في :
https://www.genomics.agilent.com/CollectionSubpage.aspx؟PageType=Tool&SubPageType=ToolQCPD&PageID=15
ملاحظة : نحن نستخدم معيار إيبندورف 1.5 مل من أنابيب بدلا من أنابيب دينار بحريني 14 مل هو موضح في البروتوكول. ومع ذلك ، فإن استخدام XL10 الذهب E. ultracompetent القولونية سابقة التجهيز مع المركابتويثانول - β ، 30S الوقت الصدمة الحرارية وNZY + (أو NZYM +) وسائل الاعلام هي حاسمة لنجاح الطفرات. إذا كان ذلك ممكنا ، يمكن الهندسة و طفرة إضافية الصامتة التي بإنشاء موقع قيود جديدة تكون مناسبة لفحص المستعمرات متحولة أدناه.
2. Miniprep ، وتسلسل الحمض النووي Maxiprep
2.1 Qiagen miniprep وتسلسلها.
يتم اختيار المستعمرات البكتيرية الفردية وتزرع في مرق LB مع الأمبيسيلين (AMP). نحن اتباع تعليمات الشركة المصنعة لتنقية [كدنا]. ويمكن استخدام خلاصة القيد بسيطة تأكيد تطبيق ناجح للطفرة ، إذا تم إدراج موقع التقييد في الخطوة 1 أعلاه. تسلسل الحمض النووي الآلي ويتم ذلك بعيدا عن الموقع ، وهو ضروري لتأكيد وجود طفرة في [كدنا] ، وكذلك تقييم ما إذا كان هناك أي طفرات غير مرغوب فيها. هذه الخطوة مهمة جدا. نحن تسلسل تسلسل GIRK بأكملها باستخدام الترميز قدما T7 المروج وعكس التسلسل BGH الاشعال هذا الموقع الجناح استنساخ متعددة من البلازميد pcDNA3.1.
ملاحظة : من المهم لتفتيش دقيق لتسلسل مخطط رحلاني كافية لضمان جودة البيانات التسلسل. عالية الجودة ومخطط رحلاني حاد ، وعدم التداخل مع قمم الضوضاء في الخلفية قليلا.
2.2 Qiagen maxiprep.
نحن اتباع تعليمات الشركة المصنعة.
ملاحظة : يتم تضمين هذه الخطوة في تجاربنا لتحسين نقاء [كدنا] ، والتي نجد من المهم بالنسبة ترنسفكأيشن كفاءة.
3. الثقافة وترنسفكأيشن من الخلايا HEK293T
يجب أن تتم جميع هذه الخطوات في غطاء نسيج الثقافة العقيمة.
3.1 خلية ثقافة
HEK293T الخلايا هي ملائمة للاستخدام لأنها سهلة للثقافة (37 درجة مئوية ، و 5 ٪ CO 2 حاضنة ترطيب) ، والوقت سريع النسخ المتماثل ، عالية الكفاءة ترنسفكأيشن وقابلة للتصحيح ، المشبك الكهربية خلية كاملة. خلايا HEK293T أعرب SV40 المستضد T الكبيرة التي تضمن تكرار episomal من pcDNA3.1 البلازميد.
يتم استزراع خلايا HEK293T الجلوكوز في البلدان المنخفضة الدخل وسائل الاعلام DMEM تستكمل مع الجلوتامين - L و 10 ٪ مصل بقري جنيني (FBS). لخلايا الركض ، إضافة 0.25 ٪ التربسين / EDTA إلى خلايا متكدسة HEK293T (90-95 ٪) ، والانتظار حتى فصل من خلايا الأنسجة الطبق ، ثم وقف نشاط انزيم بواسطة وسائل الإعلام بالإضافة إلى ذلك الطازجة التي تحتوي على FBS /. لوحة ~ 1 X 10 5 خلية / إضافة إلى 12 خلية طبق جيدا الثقافة جنبا إلى جنب مع 1 مل من وسائل الاعلام ثقافة خالية من المضادات الحيوية لكل بئر. (1 X 10 5 الخلايا ~ 350 ميكرولتر من تعليق خلية تم الحصول عليها من القارورة T25 متموجة مع وسائل الاعلام معلق 10 مل).
3.2 ترنسفكأيشن
بعد 8-24 ساعة ، وسوف تلتزم الخلايا كلوة الجنين البشري من البلاستيك ونحن على استعداد لترنسفكأيشن. Transfect الخلايا مع قناة 0.2 ميكروغرام [كدنا] ، 0.4 ميكروغرام ميكروغرام مستقبلات و 0.04 [كدنا] [كدنا] YFP M2R باستخدام Invitrogen Lipofectamine 2000. ملاحظة : نحن نستخدم كمية صغيرة من YFP [كدنا] لتحديد الخلايا التي يتم transfected بنجاح (الخلايا الخضراء سيحتوي على الأرجح على حد سواء ومستقبلات القنوات GIRK M2). وسوف تركز على استخدام [كدنا] الحاجة إلى تعديل كل استنساخ.
3.3 التصور الإسفار transfected من الخلايا.
مكان جيد 12 لوحة في مرحلة من مراحل المجهر an مضان مقلوب ، وفحص الخلايا للتعبير YFP. مقارنة لصورة مدينة دبي للإنترنت وتقديم مذكرة من العدد التقريبي للخلايا خضراء. وهذا يوفر تقديرا للكفاءة ترنسفكأيشن.
3.4 إعداد 24 الأطباق وكذلك بولي - D - يسين زلات تغطية المغلفة
تنظيف 12 ملم زلات تغطية الزجاج (وارنر ، CS - 12R) التي تهتز لها بين عشية وضحاها مع Radiacwash ، تليها مع مياه الغسيل منزوع الأيونات وتهتز بين عشية وضحاها في الايثانول 95 ٪. تخزين زلات النظيفة في تغطية 70 ٪ من الإيثانول حتى الاستخدام.
زلات تغطية مكان في صحن بيتري مع الإيثانول ، لهب قبالة الإيثانول باستخدام ملقط والموقد ، ود مكان في بئر واحدة من 24 لوحة معقمة بشكل جيد.
تغطي كل بئر مع 250 ميكرولتر من بولي - D - يسين (PDL) حل [0.2 ملغ / مل] ، والسماح للانزلاق الغطاء الجلوس بين عشية وضحاها مغمورة في محلول معقم PDL تحت غطاء محرك السيارة. 24 لوحة التفاف جيدا في Parafilm لتجنب التبخر.
صباح اليوم التالي ، ونضح PDL 2X يغسل بالماء المعقم. إجازة مفتوحة لوحات لتجف تحت غطاء محرك السيارة ، ثم الغطاء. يمكن أن تكون ملفوفة الأطباق 24 جيدا مع زلات تغطية مغلفة بورق الألمنيوم في العقيمة وتخزن في درجة حرارة الغرفة لعدة أسابيع.
3.5 الخلايا التصفيحات HEK293T transfected على غلاف زلات
24H بعد ترنسفكأيشن خلايا ، تنقسم الى 24 طبق بشكل جيد (~ 4 X 10 3 خلية / أيضا) التي تحتوي على غطاء زجاجي زلات المغلفة مع البولي يسين - D. ملاحظة : يمكن استخدام الخلايا transfected تصل إلى 24-72 ترنسفكأيشن آخر ساعة. وتنقسم الخلايا لتوفير تغطية زلات التجربة الفردية عن التصحيح الكهربية المشبك.
4. الكهربية
4.1 إعداد حلول
خارج الخلية (حمام) الحل : 20 ملم بوكل ، 140 ملي مول كلوريد الصوديوم ، CaCl 0.5 مم 2 ، 2 مم 2 و 10 MgCl HEPES ملم (7.4 درجة الحموضة التي تم تحديدها مع هيدروكسيد الصوديوم).
حل قسامة حمام 20K المناسبة وإضافة جهري
حمام حلول مكان في المحاقن (الحاويات الحل) من نظام تبادل نضح السريع. ملاحظة : نحن نستخدم صمام قرصة ارنر نظام للسيطرة على حلول الحمام. ينصح أنابيب PE.
الحل الكهربائي الداخلي / : 140 مم بوكل ، 20 مم كلوريد الصوديوم ، 5 ملي EGTA و 5.4 ملي MgCl 2 ، 10 HEPES ملم (7.4 درجة الحموضة) للاعبي التنس المحترفين مع 2.5 مم 2 و 0.3 ميكرومتر K لى 2 GTP.
يمكننا أن نجعل من دون حل الكهربائي وGTP ATP. نحن نستعد للبطولة بشكل منفصل aliquots وGTP ، التي يتم تخزينها في -80 درجة مئوية ، وإضافة إلى الحل الكهربائي في يوم من التجربة. نستمر في المحاقن مع الحل النهائي الكهربائي على الجليد للحفاظ على ATP / GTP. نحن تصفية العقيمة (0.2 ميكرون) وحلول داخلية / خارجية لمنع نمو الجراثيم والحد من احتمال انسداد الأنابيب ، والقطب.
4.2 سحب أقطاب
نستخدم Narishige خطوتين مجتذب الرأسي والبورسليكات الزجاج الكهربائي من آلات وارنر (1.5 مم الخارجي ، وقطرها الداخلي 0.86 مم و 7.5 سم طول) للحصول على أقطاب 3-7 MΩ مع المقاومة عندما امتلأت حل داخل الخلايا.
ملاحظة : من الضروري تحديد معايير لتجريبيا مجتذب الكهربائي ونوع الزجاج الكهربائي في المختبر الخاص بك. لدينا مجتذب العمودي ، ونحن نستخدم إعداد حرارة 60،2 لسحب الأولى و43 ~ للسحب الثاني.
4.3 كامل الخلية التصحيح لقط
5. تحليل البيانات
نستخدم Clampfit 9.2 برامج لتحليل البيانات GIRK التيارات في بالسيارات -100.
6. ممثل النتائج
يجب أن تكون قادرة على السجل الحالي من الخلايا transfected مع البرية من نوع القنوات. لقياس قنوات GIRKد في حل خارج الخلية التي تحتوي على 20 ملي K + (و 145 ملي K + الخلايا) التي ينبغي أن تبدي تصحيح الداخل قوية واحتمال انعكاس بالسيارات -50 ~ ، الذي هو خاصية أساسية من قنوات البوتاسيوم. سوف الحالية من النوع البري بناء على طلب زيادة بقوة كرباكول (3-5 أضعاف الزيادة الحالية القاعدية) والرد بالمثل على الايثانول 100 مم. ملاحظة : توقيع اتفاقية لالكهربية الحالية هو ان الداخل هو سلبي وايجابي نحو الخارج الحالية. لطفرة L257W في جيب ملزمة GIRK2 الكحول ، سترى ردود الموهن لكلا كرباكول والايثانول. هذا يشير إلى أن تشارك في الكحول وL257 G تنشيط بروتين GIRK2 القنوات. لمزيد من الأمثلة لنتائج GIRK2 الطفرات ، انظر منشور صدر مؤخرا عن أريال وآخرون 1.

الشكل 1. نافذة 8.0 Clampfit الملف وتظهر بيانات لتسجيل GIRK2 من النوع البري. اللوحة اليسرى العليا يظهر فرضه الاحتلالات سجلت ردا على منحدر بروتوكول الجهد في وجود مختلف الحلول الخارجية باه. يتم وضع المؤشر 1 في بالسيارات -100. مكتوبة قيم المؤشر إلى جدول (اللوحة اليمنى). اللوحة اليسرى السفلى ويبين عدد من مؤامرة ضد الاجتياح ، الحالية. ملاحظة الزيادة في الحالي (انحراف النزولي) مع الإيثانول (EtOH) وكرباكول (كارب) وتثبيط الحالية مع با 2 +.

الشكل 2. نافذة 8.0 Clampfit الملف وتظهر بيانات لتسجيل GIRK2 - L257W متحولة. الأوصاف هي نفسها كما في الشكل 1. لاحظ فقدان التنشيط (كارب) والحد من كرباكول EtOH بفعل التيارات في القنوات متحولة.
موقع الموجه الطفرات هو النهج الكلاسيكي لدراسة بنية وظيفة علاقات القنوات الأيونية. لأنه يقوم على فرضية أن طريق تغيير بقايا تنتقد القناة الايونية ينبغي للمرء أن يكون قادرا على مراقبة التغيرات وضوحا في وظيفة القناة. في المقابل ، يمكن عرض العديد من الطفرات في موقف غير الحرجة دون حدوث اضطرابات كبيرة في وظيفة القناة. عادة ، يتم تحور لأول مرة في المسألة إلى بقايا ألانين ، صغيرة غير القطبية الأحماض الأمينية ، تليها لطفرة التربتوفان ، وهو أكبر من الأحماض الأمينية 2. إذا كانت بقايا المهم وظيفة القناة ، سوف تغير كل من الطفرات نشاط القناة. إذا تحولت بقايا أقل أهمية ، وآثار الطفرة ، وبخاصة للألانين وغالبا ما تكون غير ملحوظة. الطفرات التربتوفان هي أكثر احتمالا للتسبب تغيرات بسبب العراقيل المرتبطة الفراغية حجم التربتوفان. في كثير من الأحيان ، يمكن استخدام هذه المعلومات عندما تفتقد الهيكلية ، طفرة منهجية لألانين أو التريبتوفان في غضون جزء من قناة (تسمى ألانين أو المسح التربتوفان) لتحديد موقع بقايا حرجة. ومن المهم أن نلاحظ أن الحيوانات المستنسخة يمكن إعداد متعددة مع الطفرات نقطة مختلفة في السماح موازية لاختبار مخلفات متعددة ضمن فترة زمنية قصيرة نسبيا. في الآونة الأخيرة ، أصبحت هياكل الكريستال متعددة من القنوات المتاحة 3،4،5. يمكن استخدامها لاقتراح مخلفات الرئيسية المحتملة لفحصها باستخدام النهج الموصوفة في هذا البروتوكول.
وينبغي على قياسات البرية من نوع القناة ترافق دائما قياس قناة متحولة لتكون بمثابة مراقبة إيجابية للتأكد من أن أجريت تجارب ترنسفكأيشن والكهربية بشكل صحيح. الطفرات قد يؤدي إلى نقطة عدم وجود الوظيفية الحالية ، وهي مشابهة للائحة الحالية من النوع البري أو تغيير نشاط القناة. قد تفتقر الحالية قابلة للقياس يكون نتيجة لسوء الاتجار لطي أو تغييرها. في مثل هذه الحالة قد يكون من المفيد معرفة ما إذا كانت القناة يتاجر بشكل صحيح على السطح باستخدام مقايسة biotinylation أو تلطيخ المناعي ضد العلامة خارج الخلية (بدون permeabilization الخلية) للتمييز بين القنوات غير وظيفية في غشاء البلازما وقنوات الاحتفاظ داخل الخلية . وأخيرا ، فإنه من المستحسن أن التحقيق ليس فقط النشاط القاعدي للقناة ولكن أيضا من عواقب الطفرات بشأن تنظيم القناة. ويمكن دراسة آليات مختلفة للتعديل وظيفة قناة تبعا للقناة أيون ذات الاهتمام بما في ذلك تنظيم مجموعة من البروتينات ، PIP2 ، الأيونات ATP التركيز ، والفسفرة (باستخدام التيروزين ، أو السيرين ثريونين الطفرة) ، أو ubiquitination sumoylation (باستخدام الطفرة يسين) وفتاحات أو حاصرات قناة مباشرة.
وأدلى عملنا بفضل الدعم المالي من صندوق الهبات ماكنايت علم الأعصاب (PAS) ، والمعهد الوطني لتعاطي المخدرات (R01 DA019022 ؛ PAS) ، وقبل المعاهد الوطنية للصحة NRSA الدكتوراه زمالة للسلطة الفلسطينية (F31AA017042) من المعهد الوطني لتعاطي الكحول والإدمان على الكحول. وزودت متحولة GIRK2 - L257W الدكتور أريال Prafulla.
مضان المجهر ورعايته قدمت تفضلت آلات لايكا.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| الكيميائيات | Sigma | متنوعة | |
| طقم استخلاص البلازميد الصغير (Mini Prep Kit) | Qiagen | 27104 | |
| Radiacwash | Biodex | 005-100 | |
| هيدروبروميد بولي-دي-لايسين (Poly-D-lysine hydrobromide) | BD Biosciences | CB40210 | يمكن استخدام بولي-إل-لايسين أيضاً |
| طقم استخلاص البلازميد الكبير (Maxi Prep Kit) | Qiagen | 12263 | |
| طقم QuickChange XL II لإحداث طفرات موجهة في الموقع | Stratagene | 200512-5 | |
| Lipofectamine 2000 | Invitrogen | 11668-027 | |
| شرائح غطاء ˆ… 12 mm | Warner Instruments | CS-12R | |
| أنابيب زجاجية شعرية من البوروسيليكات- جدار قياسي | Warner Instruments | G150-3 | |
| مجهر فلوري مقلوب | Leica | DMI3000 B | |
| الفيزيولوجيا الكهربائية | Nikon/ Leica/ Zeiss | أي مجهر مقلوب يعمل بنظام تباين التداخل التفاضلي (DIC) (Hoffmann) مزود بالفلورة | |
| المضخم | Molecular Devices | مضخم Axon Axopatch 200B | |
| نظام التروية | Warner Instruments | VC-6 Perfusion MM-6 | |
| المحول الرقمي | Molecular Devices | محول Digidata 1320 الرقمي | |
| أجهزة المناولة | Sutter Instruments | جهاز المناولة: MP-85 | |
| جهاز سحب الأقطاب | Narishige | جهاز سحب أقطاب رأسي PC10 | |
| طاولة العزل | Technical Manufacturing Corporation | طاولة هوائية |
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن
Leica