لقد أنشأنا مقايسة إعادة تجميع لوسيفيراز سبليت لمراقبة ملامسات الشبكة الإندوبلازمية والميتوكوندريا في الخلايا الحية. باستخدام هذا الاختبار ، نصف بروتوكولا لقياس مستوى هذه الاقتران بين العضيات في الخلايا HEK293T ، كاما ، في حالة المعالجة الكيميائية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
لقد أنشأنا مقايسة إعادة تجميع لوسيفيراز سبليت لمراقبة ملامسات الشبكة الإندوبلازمية والميتوكوندريا في الخلايا الحية. باستخدام هذا الاختبار ، نصف بروتوكولا لقياس مستوى هذه الاقتران بين العضيات في الخلايا HEK293T ، كاما ، في حالة المعالجة الكيميائية.
تلعب مواقع التلامس بين الشبكة الإندوبلازمية (ER) والميتوكوندريا دورا مهما في صحة الخلايا والتوازن ، مثل تنظيم Ca2+ والتوازن الدهني ، وديناميكيات الميتوكوندريا ، والتكوين الحيوي للجسيم الذاتي والانقسام المبرمج. الفشل في الحفاظ على اقتران ER الطبيعي والميتوكوندريا متورط في العديد من الأمراض التنكسية العصبية مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون والتصلب الجانبي الضموري والشلل النصفي التشنجي الوراثي. من الأهمية بمكان استكشاف كيف يمكن أن يؤدي عدم تنظيم ملامسات الميتوكوندريا ER إلى موت الخلايا وما إذا كان إصلاح هذه الاتصالات إلى المستوى الطبيعي يمكن أن يحسن من الظروف التنكسية العصبية. وبالتالي ، فإن المقايسات المحسنة التي تقيس مستوى هذه الاتصالات يمكن أن تساعد في إلقاء الضوء على الآليات المسببة للأمراض لهذه الأمراض. في النهاية ، سيسهل إنشاء فحوصات بسيطة وموثوقة تطوير استراتيجيات علاجية جديدة. نصف هنا مقايسة سبليت لوسيفيراز لقياس مستوى ملامسات الميتوكوندريا ER في الخلايا الحية. يمكن استخدام هذا الاختبار لدراسة الدور الفيزيولوجي المرضي لهذه جهات الاتصال وكذلك لتحديد معدلات الفحص عالي الإنتاجية.
تعتبر التفاعلات بين ER والميتوكوندريا أمرا حيويا للتوازن الخلوي والبقاءعلى قيد الحياة 1،2،3،4. تشير الأدلة السابقة إلى أن أي نوع من الاضطراب أو عدم التنظيم في مواقع الاتصال بالميتوكوندريا ER يمكن أن يساهم في العديد من الأمراض التنكسية العصبية والتمثيل الغذائي والقلب والأوعية الدموية ، بالإضافة إلى السرطان5،6،7،8،9،10. على سبيل المثال ، يمكن أن تؤدي الزيادة غير الطبيعية لامتصاص Ca2+ في الميتوكوندريا إلى موت الخلايا عن طريق فتح المسام الانتقالية لنفاذية الميتوكوندريا ، والتي تظهر بشكل شائع في بعض نماذج مرض الزهايمر5،11. وبالمثل ، يمكن أن يؤدي انخفاض ملامسات الميتوكوندريا ER إلى انخفاض في إنتاج ATP وضعف تناول Ca2+ ، كما هو موضح في نماذج التصلب الجانبي الضموري5،11،12. مع إجراء المزيد من الدراسات في مجال اتصالات الميتوكوندريا ER ، يتم اكتشاف بروتينات وجينات إضافية مرتبطة بالأمراض يمكن أن تؤثر على هذه الاتصالات. على الرغم من المعرفة والأدلة الحالية التي تظهر دور مواقع الاتصال بالميتوكوندريا ER ، لا تزال هناك حاجة إلى الكثير من العمل لتوضيح كيف يمكن أن تؤدي هذه الاتصالات إلى فقدان الوظيفة الخلوية وموت الخلايا في النهاية.
تم تطوير طرق مختلفة لتقييم القرب بين الغشاءين ، والتشكل الهيكلي ، والمسافة بين موقعي التلامس العضية3،4،13. تشمل مناهج مراقبة اقتران الميتوكوندريا ER التصوير القائم على علامة التألق14،15 ، والتصوير المستند إلى مراسل FRET16 ، والتصوير القائم على مسبار التألقالمنفصل 17،18 ، والتي تستخدم الفحص المجهري اللامع والبؤر. يعد الفحص المجهري فائق الدقة والدقة الذرية أيضا أدوات قوية لتصور جهات الاتصال بين العضيات بدقة ، على الرغم من أن استخدامها في تحليل موقع التلامس لا يزال محدودا لأنها تتطلب مجاهر مخصصة للغاية وخبرة فنية19. بالإضافة إلى ذلك ، يشيع استخدام المجهر الإلكتروني للإرسال (TEM) ، والفحص المجهري الإلكتروني الماسح (SEM) ، وتقنيات EM الأخرى مثل التصوير المقطعي الإلكتروني (ET) والفحص المجهري الإلكتروني بالتبريد ، لأنها توفر تصويرا فوق هيكلي عالي الدقة لمواقع التلامس ، والتي غالبا ما يكون من المستحيل استكشافها باستخدام مناهج تجريبية أخرى20،21،22. ومع ذلك ، فإن هذه الطرق القائمة على EM هي تقنية منخفضة الإنتاجية للغاية يمكن أن تتأثر أيضا بإجراءات التثبيت الكيميائي. في الآونة الأخيرة ، تم استخدام طرق قائمة على وضع العلامات على القرب للكشف عن مواقع الاتصال وكذلك لتحديد بروتينات موقع الاتصال الجديدة. على سبيل المثال ، تم استخدام مقايسة ربط القرب (PLA) لتحديد تقارب العضية23،24 ، بينما تم استخدام نسخة منقحة من مقايسة الأسكوربات بيروكسيداز (APEX) في تحديد بروتينات موقع التلامسالجديدة 25،26. من المهم أن ندرك أن كل هذه الطرق الموضحة أعلاه لها نقاط قوة وقيود جوهرية في الكشف عن التلامس بين العضيات. وبالتالي ، فإن الاقتران بين التقنيات المختلفة مطلوب للحصول على تفسير شامل لمواقع التلامس العضية.
في السابق ، أنشأنا مقايسة إعادة تجميع Renilla luciferase 8 (مقايسة Split-Rluc) لمراقبة مستوى ملامسات غشاء الميتوكوندريا ER (الشكل 1 أ) 24،26،27. باختصار ، يتم اقتران كل نصف منقسم من Renilla luciferase مع تسلسل استهداف ER أو الميتوكوندريا. عند نقلها معا ، يتم التعبير عن كل نصف منقسم من الإنزيم إما في ER أو غشاء الميتوكوندريا. عندما يتم وضع ER والميتوكوندريا على مقربة من بعضهما البعض ، يجتمع النصفان المنقسمان معا ويعيدان تكوين الإنزيم بأكمله بنشاط لوسيفيراز. بالنسبة لبناء split-Rluc ، استخدمنا Renilla luciferase 8 (Rluc8) في pBAD / Myc-His27 للقالب الأولي. تم تحديد موقع الانقسام (بين الأحماض الأمينية 91 و 92) بناء على التقارير السابقة27. بالنسبة للنصف الطرفي N من Rluc8 ، تم دمج تسلسل الحمض النووي للأحماض الأمينية 1-91 من Rluc8 في نهاية 3 'من علامة FLAG وتسلسل استهداف الميتوكوندريا AKAP1 للفأر في ناقل pcDNA3.1 TOPO بواسطة PCR27. بالنسبة للنصف الطرفي C الذي يستهدف ER ، تم دمج تسلسلات الحمض النووي التي تشفر الأحماض الأمينية 92-311 في نهاية 5 'من علامة myc وتسلسل توطين الخميرة UBC6 ER. هنا ، قمنا بترقية بنية البلازميد المنقسمة Rluc بحيث يتم التعبير عن نصفين منقسمين من Renilla luciferase في ناقل واحد (pCAG) تحت نفس المحفز ثم يتم تقسيمها لاحقا إلى جزأين مثل T2A ، وهو تسلسل ببتيد 2A ذاتي الشق من فيروس Thosea asigna ، يتم إدخاله بين النصفين المنقسمين (الشكل 1 ب). يتم توفير خريطة الحمض النووي البلازميد وتسلسلاته في الملف التكميلي 1 والشكل التكميلي S1. باستخدام هذا النظام ، قمنا بقياس تأثيرات ثلاث مواد كيميائية (تثبيط GTPases المشاركة في بلمرة الأكتين) على ملامسات ER والميتوكوندريا. هذا الاختبار المنقسم Rluc هو نظام فحص بسيط ولكنه قوي للفحص عالي الإنتاجية لمعدلات التلامس بين العضيات24.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. صيانة الخلايا والبذر (اليوم 1)
2. تعداء الخلايا بوساطة البولي إيثيلين إيثيلين (PEI) وبذر الخلايا بعد التعدي (اليوم 2)
3. المعالجة الكيميائية ومقايسة لوسيفيراز في الخلايا الحية (اليوم 3)
4. التحقق من صحة اختبار split-Rluc بطرق أخرى.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لقد استخدمنا البروتوكول الموصوف أعلاه لقياس مستوى اتصالات الميتوكوندريا ER عند إضافة ثلاثة مركبات معروفة بتثبيط GTPases المحددة. CDC42 و RHO و RAC هي GTPases التي تعزز بلمرة الأكتين28 عند تنشيطها ويتم تثبيطها بواسطة ZCL278 و Rhosin و Ehop-016 ، على التوالي24. تم التعامل مع HEK293T الخلايا المنقولة باستخدام Split-Rluc باستخدام DMSO (السيطرة) أو ZCL278 (50 ميكرومتر) أو Rhosin (50 ميكرومتر) أو Ehop-016 (25 ميكرومتر) واحتضانها لمدة ساعة واحدة و 2 ساعة و 5 ساعات. باستخد...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لقد استخدمنا مقايسة إعادة تجميع Renilla luciferase 8 (مقايسة Split-Rluc) لتحديد مستوى وصلات ER-mitochondria. في هذه الدراسة ، قمنا بتعديل بناء split-Rlucالأصلي 24 عن طريق إنشاء متجه واحد ، pCAG-MitoRluc N-T2A-R lucCER-IRES-mCherry ، وترميز كل مكون من مكونات Split-Rluc (MitoRlucN و RlucCER) وتسلسل الببتيد 2A ذاتي الشق من فيروس Thosea asigna ل...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن أصحاب البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح.
يعرب المؤلفون عن امتنانهم للدكتور جيفري جولدن (مركز سيدارز سيناي الطبي) على المراجعة النقدية للمخطوطة. تم تمويل هذا العمل جزئيا من قبل المعهد الوطني للأمراض العصبية والسكتة الدماغية (NINDS ، R01NS113516).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 1.7 مل أنبوب الطرد المركزي الدقيق SafeSeal | سورنسون | 16070 | |
| 6 آبار لوحة TC المعالجة | الولايات المتحدة الأمريكية العلمية | CC7682-7506 | |
| 10 مل نصائح الماصة OneTip | الولايات المتحدة الأمريكية العلمية | 1110-3700 | |
| 10 & L نصائح ماصة OneTip | الولايات المتحدة الأمريكية العلمية | 1110-3700 | |
| 20-200 & L نصائح مشطوفة OneTip | USA Scientific | 1111-1210 | |
| 50 مل أنبوب مخروطي من مادة البولي بروبيلين | Falcon | 352070 | |
| رفوف الأنابيب الدقيقة ذات الزعانف 96 | جيدا ThermoFisher Scientific | 8770-11 | |
| لوحة 96 بئر TC المعالجة ؛ | الولايات المتحدة الأمريكية العلمية | CC7682-7596 | |
| 100 مم × 20 مم TC الطبق المعالج الولايات | المتحدة الأمريكية العلمية | CC7682-3394 | |
| 1250 & L نصائح OneTip | الولايات المتحدة الأمريكية العلمية | 1112-1720 | |
| أجهزة الطرد المركزي 5910 ؛ Ri - جهاز طرد مركزي مبرد | Eppendorf | 5943000131 | |
| ثنائي ميثيل سلفوكسيد ، لا مائي ، & ge ؛ 99.9٪ | سيجما ألدريتش | 276855-100 مل | |
| DMEM ، ارتفاع الجلوكوز | ThermoFisher Scientific | 11965092 | |
| DPBS ، خال من الكالسيوم ، خال من المغنيسيوم | ThermoFisher Scientific | 14190144 | |
| EHop 016 | Bio-Techne Tocris | 6248 | يذوب في DMSO ؛ تخزين عند -70 درجة ؛ C |
| EnduRen Live Cell Substrate | Promega | E6481 | تخزين aliquots عند -70 درجة ؛ سي |
| إيبندورف 2-20 مو ؛ L ماصة | Eppendorf | 3123000039 | |
| Eppendorf Research plus 100-1000 & mu ؛ ماصة L | Eppendorf | 3123000063 | |
| Eppendorf Research Plus 1-10 & micro ؛ L ماصة | Eppendorf | 3123000020 | |
| Eppendorf Research بالإضافة إلى 12 قناة | Eppendorf | 3125000028 | |
| Eppendorf Research plus 200 & mu ؛ L ماصة | Eppendorf | 3123000055 | |
| مصل الأبقار الجنينية ، مناطق مؤهلة ومعتمدة من وزارة الزراعة الأمريكية | ThermoFisher Scientific | 10437028 | |
| Forma Steri-Cycle CO2 & nbsp ؛ حاضنة ، 184 لتر ، مصقول من الفولاذ المقاوم للصدأ | ThermoFisher Scientific | 381 | |
| عداد إحصاء يدوي | Sigma-Aldrich | HS6594 | |
| HEK 293T خلايا | ATCC | CRL-3216 | |
| مقياس الدم - Neubauer Bright Line ، غرفة العد المزدوج | LW Scientific | CTL-HEMM-GLDR | |
| Invitrogen TE Buffer | ThermoFisher Scientific | 8019005 | |
| مجهر | Zeiss | Axiovert 25 CFL | |
| Mini Centrifuge | Benchmark Scientific | C1012 | |
| رف متعدد الأنابيب لأنابيب 50 مل مخروطية ، 15 مل مخروطية ، وأنابيب طرد مركزي دقيقة | Boekel Scientific | 120008 | |
| PEI MAX - إعادة الإرسال الخطي البولي إيثيلينيمين هيدروكلوريد (ميغاواط 40،000) | Polysciences | 24765-100MG | |
| Pipet-Aid XP | USA Scientific | 4440-0101 | |
| Poly-D-lysine hydrobromide | Sigma-Aldrich | P6407-5MG | |
| Rhosin hydrochloride | Bio-Techne Tocris | 5003 | تذوب في DMSO ؛ تخزين في -70 درجة ؛ C |
| Trypsin-EDTA (0.05٪) ، الفينول الأحمر | ThermoFisher Scientific | 25300054 | |
| Varioskan LUX قارئ الألواح الدقيقة متعدد الأوضاع | ThermoFisher | Scientific VL0000D0 | |
| Vortex | ThermoFisher Scientific | 2215365 | المستوى 8 |
| VWR نظام الشفط الفراغي | VWR 75870-734 | ||
| ZCL 278 | Bio-Techne Tocris | 4794 | يذوب في DMSO ؛ يخزن في -70 درجة ؛ ج |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.