Cuantificación basada en fluorescencia del potencial de membrana mitocondrial y los niveles de superóxido utilizando imágenes en vivo en células HeLa

Summary

Esta técnica describe un flujo de trabajo efectivo para visualizar y medir cuantitativamente el potencial de la membrana mitocondrial y los niveles de superóxido dentro de las células HeLa utilizando imágenes en vivo basadas en fluorescencia.

Abstract

Las mitocondrias son orgánulos dinámicos críticos para la homeostasis metabólica mediante el control de la producción de energía a través de la síntesis de ATP. Para apoyar el metabolismo celular, varios mecanismos de control de calidad mitocondrial cooperan para mantener una red mitocondrial saludable. Una de estas vías es la mitofagia, donde la quinasa 1 inducida por PTEN (PINK1) y la fosfoubiquitinación Parkin de las mitocondrias dañadas facilitan el secuestro de autofagosomas y la posterior eliminación de la célula a través de la fusión de lisosomas. La mitofagia es importante para la homeostasis celular, y las mutaciones en Parkin están relacionadas con la enfermedad de Parkinson (EP). Debido a estos hallazgos, ha habido un énfasis significativo en la investigación del daño mitocondrial y el recambio para comprender los mecanismos moleculares y la dinámica del control de calidad mitocondrial. Aquí, se utilizaron imágenes de células vivas para visualizar la red mitocondrial de células HeLa, para cuantificar el potencial de membrana mitocondrial y los niveles de superóxido después del tratamiento con cianuro de carbonilo m-clorofenil hidrazona (CCCP), un agente de desacoplamiento mitocondrial. Además, se expresó una mutación ligada a la PD de Parkin (Parkin^T240R) que inhibe la mitofagia dependiente de Parkin para determinar cómo la expresión mutante afecta la red mitocondrial en comparación con las células que expresan Parkin de tipo salvaje. El protocolo descrito aquí describe un flujo de trabajo simple que utiliza enfoques basados en fluorescencia para cuantificar el potencial de la membrana mitocondrial y los niveles de superóxido de manera efectiva.

Introduction

La red mitocondrial es una serie de orgánulos interconectados que desempeñan un papel crucial en la producción de energía¹, la inmunidad innata ^2,3 y la señalización celular ^4,5. La desregulación mitocondrial se ha asociado con enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson (EP)^6,7. La EP es un trastorno neurodegenerativo progresivo que afecta a las neuronas dopaminérgicas de la sustancia negra y que afecta a casi 10 millones de personas en todo....

Protocol

1. Preparación de muestras biológicas

NOTA: Realice los siguientes pasos utilizando una técnica estéril en un gabinete de bioseguridad. Rocíe la superficie del gabinete y todos los materiales con etanol al 70%.

1. Cultivo y transfección de células HeLa
   1. Cultive 30.000 células HeLa en el medio de águila modificado de Dulbecco (DMEM) que contiene 4,5 g/L de glucosa suplementado con 10% de suero bovino fetal y 1% de solución de L-glutamina (HeLa media; ver Tabla de materiales). Coloque las células en platos de imágenes con fondo de vidrio de 35 mm (ver Table of Materials) que cont....

Results

En este protocolo, se utilizó la cuantificación basada en fluorescencia para medir el potencial de membrana y los niveles de superóxido de la red mitocondrial después del tratamiento con CCCP (Figura 1). Este flujo de trabajo utilizó células HeLa, una línea celular inmortalizada derivada del cáncer cervical. Las células HeLa se utilizan rutinariamente para estudiar la biología mitocondrial y son relativamente planas, lo que facilita la visualización de la red mitocondrial mediante microscopí.......

Discussion

El flujo de trabajo descrito aquí se puede utilizar para cuantificar el potencial de la membrana mitocondrial y los niveles de superóxido de forma robusta y reproducible utilizando imágenes basadas en fluorescencia³⁰. Existen importantes limitaciones técnicas a considerar al diseñar estos experimentos. Las células HeLa se transfectaron con un vector YFP vacío, YFP-Parkin^WT o YFP-Parkin^T240R. El vector YFP vacío se utilizó como control para confirmar que los hallazgos experime.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
(cianuro >de
carbonilo m-clorofenil hidrazona)	Sigma-Aldrich	C2759
DMEM (1x) con 4,5 g/L de glucosa	Gibco	11-965-084
DMSO, Anhidro	ThermoFisher Scientific	D12345
Hiclón	suero fetal bovino	SH3007103
FuGENE 6 (Reactivo de tranfección)	Promega	E2691
GlutaMAX 100x (Solución de L-Glutamina)	Gibco	35-050-061
Hoescht 33342	ThermoFisher Scientific	62249
MitoSOX  Rojo	ThermoFisher Scientific	M36008
MitoTracker Rojo Intenso	ThermoFisher Scientific	M7514
Opti-MEM (Redued Serum media)	ThermoFisher scientific	31985070
Tetrametilrodamina, éster etílico, perclorato (TMRE)	ThermoFisher Scientific	T669
Modelos experimentales: Organismos/Cepas
HeLa-M (Homo sapiens)	A. Peden (Instituto de Investigación Médica de Cambridge)	N/A
Recombinant DNA
EYFP Empty Vector	N/A	N/A
YFP-Parkin T240R	Este artículo	generado por mutagénesis dirigida al sitio de YFP-Parkin
YFP-Parkin WT	Addgene; PMID:19029340	RRID:Addgene_23955
Software and Algorithms
Adobe Illustrator	Adobe Inc.	https://www.adobe.com/products/illustrator	(Schindelin, 2012)
Excel (software de hoja de cálculo)	Microsoft Office
ImageJ		https://imagej.net/software/fiji/
Leica Application Suite (LAS X)	Leica	https://www.leica-microsystems.com/products/microscope-software/p/leica-las-x-ls/
Microsoft Excel	Microsoft Office	https://www.microsoft.com/excel
Prism9 (estadístico Software de análisis)	Software GraphPad	https://www.graphpad.com
Otro
35 mm Plato, n.º 1,5 cubreobjetos, 20 mm de diámetro de vidrio, sin recubrimiento	MatTek	P35G-1.5-20-C
Incubadora de jaula (cámara ambiental)		Okolab
DMiL	Leica	N/A
LIGHTNING Software de deconvolución	Microscopio	N/A
STELLARIS 8	Leica	N/A