هنا، وصفنا بروتوكول لدراسة كميا تجميع وهيكل الأجزاء الأولية محور عصبي (AIS) من الخلايا العصبية فرس النهر التي تفتقر إلى AIS تجميعها مسبقا بسبب عدم وجود عملاقة أنكيرين-G.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
هنا، وصفنا بروتوكول لدراسة كميا تجميع وهيكل الأجزاء الأولية محور عصبي (AIS) من الخلايا العصبية فرس النهر التي تفتقر إلى AIS تجميعها مسبقا بسبب عدم وجود عملاقة أنكيرين-G.
الأجزاء الأولية المحورية العصبية (AIS) هي مواقع لبدء إمكانات العمل وقد تمت دراستها على نطاق واسع لهيكلها الجزيئي وتجميعها ولدونتها المعتمدة على النشاط. العملاقة ankyrin-G، المنظم الرئيسي لل AIS، يرتبط مباشرة مع غشاء تمتد الجهد الصوديوم مسور (VSVG) وقنوات البوتاسيوم (KCNQ2/3)، فضلا عن 186 kDa neurofascin، جزيء الالتصاق الخلية L1CAM. العملاقة ankyrin-G يربط أيضا إلى ويجند جزيئات AIS السيتوبلازمية بما في ذلك بيتا-4-سبيكترين, والبروتينات microtubule ملزمة, EB1/EB3 و Ndel1. العملاقة ankyrin-G كافية لانقاذ تشكيل AIS في الخلايا العصبية نقص ankyrin-G. Ankyrin-G يشمل أيضا أصغر 190 kDa isoform تقع في العمود الفقري dendritic بدلا من AIS, التي هي غير قادرة على استهداف AIS أو إنقاذ AIS في الخلايا العصبية أنكيرين-G-ناقصة. هنا، وصفنا بروتوكول باستخدام الخلايا العصبية فرس النهر المستزرعة من ANK3-E22/23-flox الفئران، والتي، عندما transfected مع فقدان المعرض Cre-BFP من جميع isoform من الأنكيرين-G وإضعاف تشكيل AIS. الجمع بين تعديل بانكر غليا / الخلايا العصبية نظام الثقافة المشتركة، وضعنا طريقة لtransfect ankyrin-G الخلايا العصبية فارغة مع 480 kDa ankyrin-G-GFP البلازميد، وهو ما يكفي لإنقاذ تشكيل AIS. نحن نستخدم أيضا طريقة القياس الكمي، التي وضعتها سالزر وزملاؤه للتعامل مع الاختلاف في مسافة AIS من أجسام الخلايا العصبية التي تحدث في ثقافات الخلايا العصبية فرس النهر. يسمح هذا البروتوكول بإجراء دراسات كمية لتجميع دي نوفو والسلوك الديناميكي ل AIS.
يقع الجزء الأولي من المحور عند المحور القريب في معظم الخلايا العصبية الفقارية. من الناحية الوظيفية ، AIS هو المكان الذي يتم فيه بدء إمكانات العمل بسبب الكثافة العالية لقنوات الصوديوم ذات بوابات الجهد في هذه المنطقة. AIS من بعض الخلايا العصبية مثيرة وتستهدف أيضا من قبل interneurons المثبطة من خلال تشكيل نقاط الاشتباك العصبي GABAergic1,2,3. لذلك ، AIS هو موقع حاسم لدمج إشارات الخلايا وتعديل استثارة الخلايا العصبية. AIS هو عادة 20-60 ميكرومتر في الطول وتقع ضمن 20 ميكرومتر من جسم الخلية. طول وموقف AIS يختلف في الخلايا العصبية عبر مناطق الدماغ, وكذلك في مراحل النمو المختلفة من نفس الخلايا العصبية4,5. وتشير الأدلة المتراكمة إلى أن تكوين وموقع AIS ديناميكية في الاستجابة لتغير نشاط الخلايا العصبية4و5و6و7.
480 kDa ankyrin-G هو المنظم الرئيسي ل AIS. 480 kDa ankyrin-G هو بروتين محول مرتبط بالغشاء يرتبط مباشرة بقنوات الصوديوم المسورة بالجهد وكذلك بروتينات AIS الرئيسية الأخرى بما في ذلك beta4-spectrin و KCNQ2/3 القنوات التي تعدل نشاط قناة الصوديوم8و9و 186 kDa neurofascin ، وهو L1CAM يوجه نقاط الاشتباك العصبي GABAergic إلى AIS2،10. 480 kDa ankyrin-G أسهم المجالات الكنسي ankyrin وجدت في قصيرة 190 kDa ankyrin-G isoform (ANK يكرر, المجال ملزمة spectrin, المجال التنظيمي), ولكن تتميز exon العملاقة التي توجد فقط في الفقاريات ويتم التعبير عنها على وجه التحديد في الخلايا العصبية (الشكل 1A)11,12. ال 480 kDa ankyrin-G مجال الخلايا العصبية محددة (NSD) مطلوب لتشكيل AIS12. و190 kDa ankyrin-G لا يعزز AIS التجمع أو الهدف AIS في الخلايا العصبية ankyrin-G-null12. ومع ذلك، 190 كدا ankyrin-G يتركز في AIS تحتوي على 480 kDa ankyrin-G12. هذه القدرة من 190 kDa ankyrin-G لاستهداف AIS تجميعها مسبقا من الخلايا العصبية البرية كان مصدرا للارتباك في الأدب وأبطأت تقدير الوظائف المتخصصة الحرجة من 480 kDa ankyrin-G في جمعية AIS. لذلك، فمن الأهمية بمكان لدراسة الجمعية AIS في الخلايا العصبية ankyrin-G-null التي تفتقر إلى AIS تجميعها مسبقا.
هنا، نقدم طريقة لدراسة تجميع وهيكل AIS باستخدام الخلايا العصبية فرس النهر المستزرعة من ANK3-E22/23-flox الفئران التي تقضي على جميع isoforms من ankyrin-G13 (الشكل 1B). عن طريق تحويل الخلايا العصبية مع بناء Cre-BFP قبل أن يتم تجميع AIS، قمنا بتوليد الخلايا العصبية ankyrin-G-ناقص تفتقر تماما إلى AIS (الشكل 1B، الشكل 2). يتم إنقاذ تجميع AIS بالكامل بعد المشاركة في إعادة العدوى من 480 kDa ankyrin-G-GFP plasmid مع بلازميد Cre-BFP. يوفر هذا الأسلوب طريقة لدراسة تجميع AIS في بيئة AIS غير تجميعها مسبقا. كما قمنا بتعديل نظام الثقافة المشتركة بين الخلايا العصبية من غاري بانكر دون استخدام المضادات الحيوية ، المصممة سابقا للخلايا العصبية الجنينية في اليوم 18 ، لتطبيقها على الخلايا العصبية الماوس بعد الولادة وتكييفها طريقة كمية AIS لمتوسط قياسات AIS من الخلايا العصبية المتعددة لتطبيع الاختلاف من AIS14،15.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ملاحظة: يتم تكييف هذه الطريقة ثقافة الخلايا العصبية فرس النهر من بعد الولادة 0-يوم ANK3-E22/23و / و الفئران من غاري بانكر في غليا / الخلايا العصبية نظام الثقافة المشتركة. لذلك، من المهم جدا تنفيذ جميع الخطوات بعد تشريح غطاء محرك السيارة باستخدام أدوات معقمة. يستغرق هذا البروتوكول شهرا. يتم عرض سير العمل في الشكل 3. يتبع البروتوكول المبادئ التوجيهية الحيوانية لجامعة ديوك.
1. إعداد الأغطية وأطباق الطلاء العصبي
2. إعداد أطباق التغذية بالخلايا غليا (2 أسابيع قبل يوم الثقافة)
3. ثقافة الخلايا العصبية فرس النهر
ملاحظة: يتم تنفيذ كافة الخطوات في درجة حرارة الغرفة.
4. تعطيل AIS بالضربة القاضية من Ankyrin-G في مرحلة مبكرة من تطور الخلايا العصبية
5. تحديد كمي للجزء الأولي من المحور
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وينبغي أن تشمل مجموعة كاملة من التجربة Cre-BFP transfection فقط كتحكم سلبي، Cre-BFP بالإضافة إلى 480 kDa ankyrin-G المشارك transfection كتحكم إيجابي وحالة غير مصابة كتحكم تقني. في التحكم فقط في Cre-BFP ، تفتقر الخلايا العصبية المصابة إلى تراكم علامات AIS ، بما في ذلك ankyrin-G (ankG) وبيتا4-سبيكترين (β4) و neurofascin (Nf) وقنوات الصوديوم المسورة الجهد (VSVG) (الشكل 4A)16. في المقابل، كري و 480 kDa ankyrin-G الخلايا العصبية المشتركة المصابة قد جمعت تماما AIS كشفت عن و...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يتم تنظيم جمعية AIS من قبل 480 kDa ankyrin-G. ومع ذلك، أنكيرين-G لديه isoforms أقصر التي يمكن أن تستهدف AIS من الخلايا العصبية البرية، والتي قد تؤدي إلى صعوبة في تفسير تحليلات هيكل وظيفة التجمع AIS. هنا نقدم طريقة باستخدام الخلايا العصبية من ANK3-E22/23-flox الفئران التي تسمح لدراسة الجمعية دي نوفو من AIS. عن طريق التحويل مع Cre-BFP في 3 div ، نقضي على جميع الأشكال الذاتية من ankyrin-G. يمكننا أيضا المشاركة في العدوى 480 kDa ankyrin-G لإنقاذ تشكيل AIS. وهذا يسمح بدراسة تكوين AIS في نظام نظيف. من خلال اع...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.
نشكر الدكتور غاري بانكر على اقتراحه بشأن بروتوكول ثقافة الخلايا العصبية. ويدعم هذا العمل معهد هوارد هيوز الطبي، وهو منحة من المعاهد القومية للصحة، وهبت جورج بارث جيلر الأستاذية (V.B.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 10xHBSS | Thermo Fisher Scientific | 14065-056 | |
| غطاء زجاجي مقاس 18 مم (1.5D) | Fisher Scientific | 12-545-84-1D | |
| 190kDa ankyrin-G-GFP | Addgene | # 31059 | |
| 2.5٪ Tripsin بدون فينول أحمر | Thermo Fisher Scientific | 14065-056 | |
| 480kDa مختبر ankyrin-G-GFP | قدم | عند الطلب | |
| ANK3-E22 / 23f / f / f < / sup> الفئران | JAX | رقم السهم: 029797 | B6.129-Ank3tm2.1Bnt / J ؛ |
| مكمل B27 الخالي من المصل | Thermo Fisher Scientific | A3582801 | |
| حمض البوريك | مصفاة خلية Sigma-Aldrich | B6768 | |
| مع شبكة 70 مم | BD Biosciences | 352350 | |
| رف تلطيخ غطاء سيراميك | توماس سيانتيفيك | 8542E40 | |
| Cre-BFP | Addgene | # 128174 | |
| D-Glucose | Sigma-Aldrich | G7021 | |
| DMEM | Thermo Fisher Scientific | 11995073 | |
| GlutaMAX-I مكمل | غذائي Thermo Fisher Scientific | A1286001 | |
| Lipofectamine 2000 | Thermo Fisher Scientific | 11668030 | |
| MEM مع إيرل s أملاح و L-glutamine | Thermo Fisher Scientific | 11095-080 | |
| Neurobasal medium | Thermo Fisher Scientific | 21103-049 | |
| حمض النيتريك 70٪ | سيجما ألدريتش | 225711 | |
| Opti-MEM I مصل منخفض متوسط | حراري فيشر علمي | 31985062 | |
| بارافورمالديهايد | سيجما ألدريتش | P6148 | |
| البنسلين الستربتومايسين | ثيرمو فيشر 15140122 | ||
| بولي إل ليسين هيدروكلوريد | سيجما ألدريتش | 26124-78-7 | |
| هيدروكسيد البوتاسيوم | سيجما ألدريتش | 1310-58-3 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.