从先前冷冻的存档固体组织中制备富含线粒体的样品,使研究人员能够以各种实验方式对线粒体进行功能和分析评估。这项研究展示了如何从冷冻的心脏组织制备富含线粒体的制剂,并对线粒体进行分析评估。
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从先前冷冻的存档固体组织中制备富含线粒体的样品,使研究人员能够以各种实验方式对线粒体进行功能和分析评估。这项研究展示了如何从冷冻的心脏组织制备富含线粒体的制剂,并对线粒体进行分析评估。
线粒体电子转移复合物(ETC)谱在运动母猪所生后代的心脏组织中被修改。提出并测试的假设是,在怀孕期间母猪的定期母体运动将增加后代心脏生物能量的线粒体效率。通过使用轻度分离程序分离线粒体来评估线粒体ETC和超复合物谱,以测试该假设。这里描述的程序允许处理先前冷冻的存档心脏组织,并消除了新鲜线粒体制备评估线粒体ETC复合物,超复合物和ETC复合物活性谱的必要性。该协议描述了使用蓝天然凝胶电泳进行基于多重抗体的免疫印迹和超复杂评估中的最佳ETC蛋白复合物测量。
该协议的目标是提供详细的步骤,通过一种低能机械破坏组织的新技术从先前冷冻的心脏组织中获得富含线粒体的制剂,从而改善组织裂解和线粒体的提取。通过这种方法,可以在不产生高剪切应力或高温的情况下提高提取效率,并且均质时间短(10-12秒)可实现1。
从存档的冷冻组织中获得线粒体是进行功能2 和生化研究3的宝贵资产, 否则在确切的实验条件下不容易重复。经典的Potter-Elvehjem特氟龙杵玻璃均质机或Dounce均质机已被使用,并且仍在研究实验室中使用,以均质化肝脏,肾脏和大脑等软组织。然而,肌肉和心脏等硬组织均质化需要更多的均质时间,酶处理,高速均质和丰富的用户体验。这对于从肌肉和心脏等硬组织中提取完整的细胞器(如线粒体)是不利的。该方案中描述的方法用于获得高产量的富含线粒体的制剂,以分析线粒体电子传递链(ETC)蛋白质复合物及其在从运动和久坐不动的母猪出生的后代收获的心脏组织中的超复合物形成,在液氮中快速冷冻,并储存在-80°C以备将来使用。该方法允许用户从先前冷冻的存档组织中分离出富含线粒体的制剂。
外界纳米材料暴露于妊娠期啮齿动物会对后代的心脏功能、线粒体呼吸和生物能量产生负面影响4。然而,有氧运动诱导的妊娠期胎儿肌细胞生物能量的积极变化尚未得到证实。然而,新兴研究提供证据表明,孕产妇在怀孕期间进行有氧运动对胎儿心脏功能有积极影响5。为了提供进一步的证据,分析了妊娠期间母体运动对后代心脏线粒体呼吸链复合物(即复合物I至复合物V)的纵向影响。
这项研究具有重要的健康相关性,因为结果可能表明母亲的运动可以提高后代心脏线粒体的能量产生效率。在这项研究中,母猪(母猪)被用作动物模型有两个原因:(i)心脏生理学与人类相似6,以及(ii)根据机构IACUC批准,从不同时间点的后代收获心脏组织是可行的。拟议的研究旨在回答许多基本问题,这些问题与母亲的运动及其对后代心脏组织的细胞和生化组成的潜在积极影响有关。这种方法需要温和而有效的线粒体分离技术,这些技术来自先前冷冻的心脏组织,这些研究来自冗长且昂贵的纵向研究,这些研究解决了怀孕期间胎儿心肌细胞内生物能量变化的问题。本研究中描述的方法允许利用大量先前冷冻的存档组织进行富含线粒体的制备,以进行分析和功能研究。该研究还将通过提供初步数据来帮助填补该领域的知识空白,这可能导致未来的研究确定孕产妇运动对子宫内外心脏健康的影响。
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冷冻的后代心脏组织从Sean Newcomer博士那里收到了机构IACUC的批准函。心脏组织来自长期纵向研究,在液氮中快速冷冻,并储存在-80°C以备将来使用。所有关于后代心脏组织处理的协议都遵循堪萨斯城大学IBC和IACUC委员会的指导方针。
1. 缓冲液和试剂的制备
注:按照制造商的指南准备所有样品。在所有配方和实验步骤中使用超纯水或等效水。在此过程中,请佩戴个人防护装备(实验室手套、口罩、手套和护目镜/面罩)。缓冲液体积适用于处理六个组织样品。
2. 从冷冻心脏组织中分离线粒体
注意:在4°C的冷室中执行线粒体分离程序。但是,如果冷藏室不可用,请使用大尺寸的冰浴来执行该过程。

图1:与碎纸机一起使用的组织碎纸机室(管)。 在碎纸机管中进行组织均质化需要每个组织样品约10-12秒。一旦均质化组织通过穿孔的圆盘进入上腔室,组织均质化就完成了。 请点击此处查看此图的放大版本。

图1:与碎纸机一起使用的组织碎纸机室(管)。 在碎纸机管中进行组织均质化需要每个组织样品约10-12秒。一旦均质化组织通过穿孔的圆盘进入上腔室,组织均质化就完成了。 请点击此处查看此图的放大版本。
3. 线粒体电子转移复合物(ETC)评估
注意:单个线粒体 ETC 蛋白(即复合物-I、II、III、IV、V)可通过标准免疫印迹测定进行评估。由于样品种类繁多(4个时间点:48小时,3个月,6个月,9个月),两种实验条件(运动和久坐)和许多免疫探测抗体(五种抗体),建议进行多重免疫印迹。执行多重免疫印迹,如下所示。
4. 蓝色天然聚丙烯酰胺凝胶电泳(BN-PAGE)的线粒体超复合物评估
注意:ETC的超复杂轮廓也可以通过使用BN-PAGE技术进行评估。
| 蛋白 | 洋地黄素/蛋白质 | 4x 样品缓冲液 | 5%地黄素 | 水 | 最终卷 | 5%考马斯G-250 |
| 比率(克/克) | 样品添加剂 | |||||
| 50微克 | 8 | 5 | 8 | 7 | 20 | 2 |
| 50微克 | 4 | 5 | 4 | 11 | 20 | 1 |
表1:使用两种不同的洗涤剂/蛋白质比例制备样品缓冲液混合物。 为了从线粒体悬浮液中实现膜蛋白的最大溶解,应将洋地黄素/线粒体悬浮液蛋白浓度调节至4-8g洋地黄素/g蛋白之间。在心脏组织中,使用400μg洋地黄素用于50μg线粒体悬浮蛋白(即8g洋地黄素/ g线粒体蛋白)以最大化线粒体悬浮液的超复合物的溶解度。
5. 通过免疫印迹分析评估线粒体超共混物
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按照方案,从心脏组织制备了富含线粒体的蛋白质混合物的良好产量。从母猪后代收获的平均1.2g冷冻心脏组织中获得约15mg / mL富含线粒体的蛋白质混合物。观察表明,少于0.5g的冷冻心脏组织没有产生足够量的富含线粒体的蛋白质混合物以进行BN-PAGE测定。线粒体制剂的量足以进行(i)用于评估单个电子转移复合物(ETC)(即复合物-I,II,III,IV和复合物-V)的标准免疫印迹分析,(ii)通过BN-PAGE和免疫印迹分析进行线粒体超复合物评估,以及(iii)对所选复合物进行有限的酶测定。针对单个ETC蛋白复合物产生的抗体混合物提供了技术可行性,即每种抗体将在一次单一免疫印迹测定中识别其自身的靶蛋白。
富含线粒体的蛋白质是从心脏的左心室制备的,从母猪的后代中获得。后代出生于两组母猪:(1)一组在怀孕期间运动,(2)一组久坐不动。两组的心脏组织在出生后的不同时间点(48小时,3个月,6个月和9个月)收获。母亲运动是否对妊娠期后代的线粒体ETC有积极影响是本研究中测试的假设。由于漫长的线粒体富集分离过程,在任何一天都可以轻松处理四个心脏组织。
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此处指明了此协议的关键步骤。首先,应仔细处理组织均质化,以便在组织均质过程中不会施加过多的纯粹效应。应使用组织粉碎机,这是用于初始组织均质的压力循环技术(PCT)的一部分9。该步骤将减少玻璃对玻璃均质机的过度中风周期(图1B),由于冷冻组织条件,可能会进一步破坏已经脆弱的线粒体。其次,冷冻组织重量对于获得足够量的富含线粒体的制剂非常重要。推荐的起始组织量将大于0.8g,具体取决于组织的来源。心脏组织中线粒体非常丰富10,11;因此,推荐量将足以获得富含线粒体的制剂。第三,所有程序都应在冷藏室中进行。如果没有冷藏室,大型冰浴就足够了。
本研究已经证明了从先前冷冻的心脏组织中获得富含线粒体的制剂的可行性。该协议对于提供对存档冷冻组织的访问至关重要,从中可以分离线粒体,并从中可以评估线粒体ETC酶复合物。最近的一项研究表明,以前冷冻的组织和细胞的线粒体呼吸也是可以测...
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作者声明没有利益冲突。
这项工作得到了堪萨斯城大学对Abdulbaki Agbas的校内资助和Daniel Barrera的暑期研究奖学金的财政支持。作者感谢Jan Talley博士的编辑工作。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 氨基己酸 | Sigma/Aldrich | A2504-100G | |
| 抗 胡 总 OxPhos 复合物试剂盒 | Invitrogen | 458199 | |
| 抗 VDAC 抗体 | abcam | ab15895 | 使用 1 µg/mL |
| 考马斯 G-250 | ThermoSientific | 20279 | |
| 考马斯 GelCode Blue | ThermoScientific | 24592 | |
| 洋地黄黄蜂 | Cabiochem | 300410 | |
| 玻璃-玻璃杵均质器 | VWR | KT885451-0020 | |
| Image Studio | LICOR | ||
| IR-染料偶联抗兔抗体 | LICOR | LC0725 | |
| 多孔板检测仪 | BioTek | Synergy HT | |
| 非变性分子量标准品 | ThermoFisher | BN2001 | |
| 尼龙网单丝 | 小部件 Inc | CMN-74 | |
| 轨道摇床 | ThermoScientfic | ||
| PCT 碎纸机 | Pressure Bioscience Inc | ||
| SEABLOCK 封闭缓冲液 | ThermoScienctific | 37527 | |
| Shredder PULSE Tube | Pressure Bioscience Inc | FT500-PS | |
| 台式离心机 | Eppendorf | 5418 | |
| 胰蛋白酶 | Amresco | M150-1G | |
| 胰蛋白酶抑制剂 | Amresco | M191-1G | 需要新鲜的制备 |
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