يستخدم فحص الأنسجة الحيوانية الكشف عن التلألؤ النووي لتحديد النشاط الأنزيمي لسينسيز الجليكوجين عن طريق قياس دمج الجلوكوز المسمى راديو في الجليكوجين.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يستخدم فحص الأنسجة الحيوانية الكشف عن التلألؤ النووي لتحديد النشاط الأنزيمي لسينسيز الجليكوجين عن طريق قياس دمج الجلوكوز المسمى راديو في الجليكوجين.
الجليكوجين هو مستقلب مهم للعديد من الخلايا حقيقية النواة ، وهو جزء لا يتجزأ من تخزين الطاقة وإطلاق الطاقة بسرعة. يعتمد بناء الجزيء على سينسيز الجليكوجين ، وهو إنزيم عالي التنظيم وله وظيفته الأساسية تتمثل في تسهيل الارتباط المتسلسل لوحدات الجلوكوز في بوليمر الجليكوجين المتنامي. يتم تنشيط هذا الإنزيم خيفيا بواسطة الجلوكوز 6 فوسفات ويتم تثبيطه في مواقع متعددة عن طريق الفسفرة. تعد معرفة النشاط الأنزيمي لسينسيز الجليكوجين مكونا رئيسيا لفهم استقلاب الجليكوجين ومستويات طاقة العضلات واضطرابات التمثيل الغذائي مثل مرض السكري وأمراض تخزين الجليكوجين. الموصوفة هنا هي طريقة حساسة وفعالة للغاية لتحديد نشاط سينسيز الجليكوجين في أنسجة العضلات الحيوانية عن طريق قياس كمية الجلوكوز المتكامل ، من الجلوكوز المصنف بالراديو [14C] -UDP-glucose ، إلى جزيئات الجليكوجين. يستخدم هذا الإجراء 14درجة مئوية مشعة وسيتطلب الترخيص المناسب ومساحة المختبر للاستخدام والتخلص. سيتطلب هذا الإجراء أيضا الوصول إلى عداد تلألؤ السوائل.
الجليكوجين ، وهو عديد السكاريد شديد التفرع يتكون من وحدات الجلوكوز ، يعمل كاحتياطي مهم للطاقة في الأنسجة المختلفة ، بما في ذلك العضلات والكبد والدماغ1. يتم تنظيم تخليقها وتحللها بواسطة نظام معقد من الإنزيمات المتخصصة والبروتينات التنظيمية. حيوي لتخليقه الحيوي هو إنزيم السينثيز الجليكوجين (GYS) ، والذي يوجد منه شكلان إسويا (GYS1 و GYS2). GYS1 هو إنزيم تنظيمي مسؤول بشكل مباشر عن تكوين الجليكوجين من الجلوكوز في الخلايا غير الكبدية ، بينما يعمل GYS2 في الكبد. هذه العملية ، المعروفة باسم تكوين الجليكوز ، هي الإضافة المتسلسلة لوحدة فردية من الجلوكوز إلى سلسلة الجليكوجين المتنامية. يحفز GYS نقل الجلوكوز من جلوكوز ثنائي فوسفات يوريدين الوسيط (UDP-glucose) إلى نهاية سلسلة الجليكوجين ، مما يخلق رابطا ألفا 1،4 جليكوسيديك2. بالتنسيق مع إنزيم الجليكوجين المتفرع ، يوسع هذا التفاعل جزيئات الجليكوجين ، مما يوفر تخزينا فعالا للطاقة وإطلاقها.
توجد تقنيات الفحص لقياس نشاط الإنزيم ، مع واحدة من أكثر مجموعات الطرق شيوعا التي تتكون من تلك الموجودة في مجموعة الطيف الضوئي3،4. تعتمد هذه المقايسات عادة على نظام من التفاعلات المقترنة غير المباشرة وتقيس امتصاص المنتج النهائي ، NADH ، عند 340 نانومتر. يتم استهلاك وحدة واحدة من NADH لكل وحدة من UDP المحررة من UDP-glucose بواسطة سينسيز الجليكوجين ، مما ينتج عنه إثارة قابلة للقياس ترتبط ارتباطا مباشرا بنشاط سينسيز الجليكوجين5،6. في حين أن فحوصات قياس الطيف الضوئي غير مكلفة نسبيا ويمكن الوصول إليها ، إلا أنها تأتي مع جانب سلبي بسيط يتمثل في الاعتماد على تفاعل غير مباشر وسلبيات رئيسية للتداخل بسبب تعكر العينة وانخفاض الحساسية ، خاصة مشكلة بالنسبة للعينات الأصغر أو العينات التي تحتوي على القليل / عالي الفسفرة من السينسياز الجليكوجين. تم تطوير فحوصات القياس الفلوري ، باستخدام التفاعلات المقترنة الموضحة أعلاه ، لتحسين الحساسية في الأنسجة العضلية من الإنسان7 والفأر8. توجد تقنيات أخرى لقياس كمية سينسيز الجليكوجين ، مثل التنشيف المناعي9 ، والكيمياء المناعية10 ؛ ومع ذلك ، فإن هذه التقنيات قادرة فقط على تحديد الكمية المادية للإنزيم ، وفي أحسن الأحوال ، يمكن أن تستنتج النشاط من الفسفرة ولكن لا تحدد نشاط الإنزيم بشكل مباشر11.
من بين تقنيات فحص الإنزيم هذه ، تظل الطرق الكيميائية الإشعاعية هي الأكثر استخداما لتحديد نشاط سينسيز الجليكوجين في أنسجة الثدييات بسبب افتقارها إلى التداخل مع تعكر العينة وحساسيتها العالية8،9. تتضمن هذه المقايسات الجلوكوز المسمى إشعاعا من UDP-glucose المسمى إما ب 14C12 أو 3H13 في الجليكوجين ، مما يسمح بالقياس المباشر لنشاط الإنزيم خلال فترة زمنية محددة. في الإجراء التالي ، تتعرض عينة الأنسجة التي تحتوي على سينسيز الجليكوجين لبروكوجين UDP-الجلوكوز والتمهيدي الجليكوجين. يحفز سينسيز الجليكوجين التفاعل الموضح في المعادلة أدناه:
UDP- [14درجة مئوية] جلوكوز + (جليكوجين) ن → (جليكوجين) ن + 1 [14ج] + UDP
بعد فترة زمنية محددة ، يتم إنهاء التفاعل ويتم ترسيب الجليكوجين المحتوي على الجلوكوز المسمى إشعاعا على ورق الترشيح12 (كما هو موضح أدناه) أو يخضع لترشيح الهلام كما هو موضح من قبل Niederwanger et al.14 ويتم قياسه باستخدام كاشف التلألؤ. تتضمن هذه الطريقة أيضا تفاعلا منفصلا متطابقا يتضمن الجلوكوز 6-فوسفات (G6P) ، وهو منشط خيفي لسينسيز الجليكوجين. في ظل الظروف ذات المستويات الكافية من G6P ، يتم تنشيط نشاط سينسيز الجليكوجين إلى أقصى حد ، مما يعرض الإمكانات المطلقة لنشاط سينسيز الجليكوجين لعينة معينة. تم تعديل الطريقة الموضحة هنا من سوزوكي وزملاؤه15 إلى تنسيق 96 بئرا وتم تحسينها للاستخدام في أنسجة عضلات الفأر. ومع ذلك ، يمكن تغيير البروتوكول للأنسجة والأنواع الحيوانية الأخرى.
على الرغم من اعتبارات التكلفة والسلامة المتأصلة المرتبطة بالمواد المشعة ، فإن المقايسات الكيميائية الإشعاعية تقدم مزايا كبيرة على البدائل غير المشعة ، بشرط توفر الأدوات. يوضح الإجراء التالي بالتفصيل وسيلة حساسة وقوية للغاية لتحديد نشاط سينسيز الجليكوجين ، وهو إنزيم رئيسي في استقلاب الجليكوجين ، في أنسجة العضلات الحيوانية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت الموافقة على جميع الإجراءات من قبل لجنة رعاية واستخدام بجامعة بول ستيت. مجموعات الذكور والإناث من B6 ؛ 129-Gaatm1Rbn / J الفئران البرية ، التي يبلغ عمرها 3 أشهر ، تستخدم كمثال تمثيلي في هذه المخطوطة. يتم سرد الكواشف والمعدات المستخدمة في جدول المواد.
1. التحضير قبل الفحص
2. تفاعل نشاط سينسيز الجليكوجين الكيميائي الإشعاعي
تنبيه: تحتوي هذه الخطوة على استخدام [14C]-UDP-glucose، وهي مادة مشعة. التعامل معها وتخزينها والتخلص منها بطريقة معتمدة من قبل لجنة التنظيم النووي (NRC).
3. قياس النشاط مع كشف التلألؤ
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
باتباع البروتوكول ، ستحتوي النسخة المطبوعة التي تم إنشاؤها من كاشف التلألأ على الكمية المقاسة من الإشعاع المؤين المنبعث من كل ورقة كروماتوغرافيا تحتوي على قارورة ، مرتبطة ارتباطا مباشرا بمستوى نشاط سينسيز الجليكوجين. سيقوم كاشف التلألؤ بحساب عدد الإشعاع في الدقيقة (CPM) لكل عينة فارغة وإجمالي على مدى فترة زمنية محددة. قم أولا بتحويل CPM إلى DPM (التفكك في الدقيقة) ، والذي يعتمد على كفاءة عداد التلميع المستخدم (DPM = CPM / الكفاءة). يتم تحديد الكفاءة عن طريق حساب مصدر قياسي مع DPM معروف. ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعد قياس نشاط إنزيم سينسيز الجليكوجين أداة قيمة لمراقبة استقلاب الجليكوجين في حالات التمثيل الغذائي والمرضية المختلفة. يوفر القياس في حالة عدم وجود ووجود الجلوكوز 6-فوسفات (G6P) نظرة ثاقبة للحالة التنظيمية للإنزيم وفهرسا غير مباشر لحالة الفسفرة. [U-14C] -UDP-مقايسة دمج الجلوكوز هي تقنية فعالة وموثقة جيدا لقياس النشاط الأنزيمي لسينسيز الجليكوجين ، مما يوفر حساسية عالية ، وخصوصية الركيزة ، والقدرة على التكيف مع عينات الأنسجة الصغيرة مثل العضلات الهيكلية للفأر. في هذه المقالة ، ت...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
تم توفير التمويل جزئيا من قبل جامعة بول ستيت ، وكلية الطب بجامعة إنديانا - مونسي ، وآرو بيوثيرابيوتيكس.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| [<الأخبار>14C] يوريدين 5-ديفوسفو-جلوكوز | الكيميكيات الأمريكية ذات العلامات الإشعاعية | ARC 0154 | |
| ورق كروماتوغرافيا ETCHR 31 | واتمان | 3031 915 | |
| هيدرات هيدروكلوريد البنزاميدين | سيغما | B6506 | |
| بيتا ميركابتوإيثانول | سيغما | M3148 | |
| حمام جاف | توري باينز العلمي | SC25 | |
| الإيثانول (200 بروف) | فارمكوآبر | 111000200 | |
| حمض الإيثيلين غليكول رباعي الأسيتيك (EGTA) | سيغما | E4378 | |
| حمض الإيثيلين ديامين رباعي الأسيتيك (EDTA) | سيغما | E5134 | |
| ملح الصوديوم جلوكوز-6-فوسفات | سيغما | G7879 | |
| الجليكوجين من كبد الأرنب (النوع الثالث) | سيغما | G8876 | |
| ميكروبلايت، مسطح القاع، 96 بئر | غرينر | 655101 | |
| ميكروبلايت، pcr، 96 بئر | DOT Scientific | 951-PCR | |
| عداد الوميض متعدد الأغراض | بيكمان كولتر | LS 6500 | |
| ديهيدرات فلوريد البوتاسيوم | سيغما | 221872 | |
| كوكتيل مثبط البروتين | جولد بيو | GB-108-2 | |
| كوكتيل الوميض | منتجات البحث الدولية | 111195 | |
| قوارير الوميض | منتجات البحث الدولية | 125509 | |
| فلوريد الصوديوم | سيغما | S7920 | |
| تمزق الأنسجة | منتجات بايوسبك | الطراز 398 | |
| توسيليزين كلوروميثيل كيتون (TLCK) | سيغما | T7254 | |
| قاعدة تريزما (99.9٪) | سيغما | T1503 | |
| هيدروكلوريد تريزما | سيغما | T3253 | |
| يوريدين 5-ديفوسبو-جلوكوز | سيغما | U-4625 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.