November 15th, 2010
我们制定了一个敏感的技术标签在单个细胞中新合成的线粒体DNA(mtDNA),为了研究线粒体DNA的生物合成。该技术结合了一个酪胺信号放大(TSA)协议EDU纳入可视化的神经元亚细胞车厢内线粒体DNA的复制。
该程序的总体目标是标记和可视化培养神经元中的 M-T-D-N-A 复制。这是通过首先将神经元与胸苷类似物 EDU 孵育 2 到 24 小时来实现的。该程序的第二步是通过铜催化的共价反应用荧光 orgon green 4 88 叠氮化物标记含有 alkin 的 EDU。
该程序的最后一步是用芳纶信号放大步骤扩增 orgon green 信号,以便可视化新合成的 MT DNA 中掺入的 EDU。最终,可以获得结果 通过结合 clicka EDU 化学和随后的泪液信号放大,显示 MT DNA 在神经元的特定亚细胞区室中复制。与 BRDU 标记等现有方法相比,该技术的主要优点是 EDU 标记更容易、更温和,允许对神经元标志物进行额外的免疫荧光染色。
这种方法可以回答线粒体数量调节中的关键问题,例如神经元如何在其亚细胞区室(包括细胞体、轴突、树突和突触末梢)中满足不断变化的能量负荷。因此,这种方法可以深入了解多种基于线粒体的神经系统疾病(包括神经病变和神经退行性变)的发病机制。但重要的是,它也可以应用于线粒体 DNA 拷贝的变化可能是疾病状态发病机制基础的其他系统,包括药物毒性、癌症和衰老。
本视频将演示如何在无菌 12 毫米玻璃盖玻片上生长的背根神经节神经元中标记新合成的线粒体 DNA 缩写 M-T-D-N-A。在 24 孔培养板中,将 10 毫摩尔的 5 乙醇 2 多西尿苷原液稀释,从 Clicka EDO 微孔板检测试剂盒 1 到 100 的培养基中稀释 10 XDU 原液。然后将 10 XEDU 原液直接加入每个孔的培养基中,在 37 摄氏度和 5% 二氧化碳的通风橱中孵育处理过的神经元 2 至 24 小时。
在室温下将神经元固定在 2% 多聚甲醛中 10 至 15 分钟。在一次 XPBS 中洗涤两次,每次洗涤 2 到 5 分钟。固定的神经元可以在 4 摄氏度的新鲜 XPBS 中储存长达一个月。
按照随附文本中的说明准备一个潮湿室。使用细尖镊子将 28 个固定盖玻片(包括正负 EDU 对照)转移到潮湿室内的疏水多聚体 M 片上。重新涂抹 200 至 300 微升 1 XPBS 以覆盖每个盖玻片的表面。
按照文本、制造商和说明中的说明准备点击检测试剂盒,以 75 至 80 微升含有 0.1% tritton X 的渗透性溶液标记线粒体 DNA,每个 XPBS 盖上盖子,盖上盖子,并在室温下孵育 10 分钟。使用末端贴有 200 微升吸头的球形移液管。轻轻去除液体而不丢失细胞。
使用球形移液器轻轻冲洗盖子。加入 200 至 300 μL 的 one XPBS 进行滑动,以彻底洗掉之前的溶液。将每个盖玻片清洗两次。
将75 至 80 微升新鲜的 1% 过氧化氢在一个 XPBS 中移液到每个盖玻片上。在室温下盖上孵育 30 分钟,以淬灭内源性过氧化物酶活性。像以前一样,用一个 XPBS 冲洗两次,新鲜制备咔嗒一声反应鸡尾酒,如随附文本中所述。
上下管道混合。不要涡旋后固定神经元,每个盖玻片在 EDU 固定剂处用 75 至 80 微升咔嗒声固定,在室温下孵育 5 分钟。在后固定孵育过程中,用等体积的 clicka EDU 固定剂稀释反应混合物。
将反应混合物添加到每个盖上避光盖中,并在室温下孵育 25 分钟。在落射荧光显微镜下,用稀释的 1 x 封闭缓冲液轻轻去除反应混合物洗涤液两次。EDU 染色完成后,检查细胞核中的 orgon 绿染色。
开始白蚁信号放大或 TSA,向每个盖玻片中加入 1%TSA 块溶液,并在室温下孵育 30 分钟。短暂旋转 antione 绿辣根过氧化物酶偶联抗体原液:在 TSA 前 2 至 24 小时制备,在 TSA 封闭溶液中稀释一抗 1 至 300,然后倒置或移液以混合,调整打结涡旋。向每个盖子中加入 75 微升,滑动并在 4 摄氏度下孵育过夜。
第二天,在室温下用 1 个 XPBS 冲洗 3 次。将盖玻片在最终洗涤液中再孵育 30 至 60 分钟,以确保去除未结合的一抗。使用前立即根据该协议的文本部分准备 IDE 反应。
将盖玻片与 IDE 反应物在室温下孵育 15 分钟。像以前一样,在最后一次洗涤中用一个 XPBS 洗涤 3 次,孵育 30 至 60 分钟。使用含有 DPI 的 ANTIFA 封固剂检查载玻片上成功染色的 MT DNA 标记神经元,此处显示的是通常用于分析的胚胎和成人背根神经节神经元的代表性差异干涉对比图像。
这些示意图表示用绿色荧光信号在 MTD NA 中标记 EDU 的过程。有丝分裂活性的 F 11 神经母细胞瘤细胞用作阳性对照,并在这些覆盖在明场上的代表性荧光图像中说明了掺入细胞核和线粒体 DNA 中的 EDU 的标记模式。绿色点状信号显示扩增的 EDU 信号掺入胚胎和成人背根神经节神经元的新合成 M-D-D-N-A 中。
EDU 标记程序允许对神经元标志物(如红色神经丝)进行后续免疫荧光染色。这些示意图表示用红色荧光信号标记 EDU 和 MTD NA 的过程。有丝分裂活性的 F 11 神经母细胞瘤细胞作为阳性对照,并说明了掺入细胞核和线粒体 DNA 中的 EDU 的标记模式。
该示意图代表了用绿色或红色荧光信号在新合成的 M-T-D-N-A 中标记 BRDU 的过程。在尝试此程序时,重要的是要记住使用有丝分裂活性细胞运行对照,以便在进行扩增步骤之前检查 EDU 标记和细胞核是否成功,以可视化 MT DNA 标记遵循此程序。可以执行其他方法,如标准免疫荧光,以回答其他问题,例如线粒体 DNA 合成如何在神经元的特定亚群或神经元区室中受到调节由于其发展,这项技术将为神经生物学领域的研究人员铺平道路,以探索正常生理学和模拟受损疾病的培养模型中线粒体数量的调节。
神经系统状态。
本研究提出了一种在培养的神经元中标记新合成的线粒体DNA(mtDNA)的新技术,使得mtDNA复制的可视化成为可能。该方法结合了EdU掺入和酪胺酸信号放大,以提供关于神经元亚细胞区室内mtDNA生物合成的见解。
This technique enables sensitive visualization of mitochondrial DNA replication in individual cells, providing a quantitative readout for mitochondrial biogenesis. It supports target validation in neurodegenerative and metabolic disease models by linking mtDNA dynamics to cellular energy demands. The method enhances predictive confidence in preclinical screening by allowing direct comparison with neuronal markers and subcellular localization studies.
The method fits within the discovery continuum from target hypothesis testing through lead optimization, particularly for mitochondrial modulators. It supports hit validation by confirming on-target engagement via mtDNA synthesis in relevant subcellular compartments. The quantitative output aids in prioritizing compounds with favorable mitochondrial safety profiles.