כאן, אנו מציגים שינוי של שיטה שדווחה בעבר המאפשרת בידוד של מיטוכונדריה איכותית ומטוהרת מכמויות קטנות יותר של שרירי שלד עכבר. הליך זה מביא למיטוכונדריה בצימוד גבוה שנושמים בתפקוד גבוה במהלך מבחני רספירומטירק מבוססי מיקרופלייט.
מאמר שיטה
כאן, אנו מציגים שינוי של שיטה שדווחה בעבר המאפשרת בידוד של מיטוכונדריה איכותית ומטוהרת מכמויות קטנות יותר של שרירי שלד עכבר. הליך זה מביא למיטוכונדריה בצימוד גבוה שנושמים בתפקוד גבוה במהלך מבחני רספירומטירק מבוססי מיקרופלייט.
מיטוכונדריה שריר שלד מתפקד לשחק תפקיד בחילוף חומרים שינו נצפו עם הזדקנות, השמנת יתר וסוכרת סוג II. מבחני respirometric מיטוכונדריאלי מהכנות המיטוכונדריה מבודדות מאפשרים ההערכה של תפקוד המיטוכונדריה, כמו גם קביעת המנגנון (ים) של פעולה של תרופות וחלבונים המווסתים את חילוף חומרים. נהלי בידוד נוכחיים לעתים קרובות דורשים כמויות גדולות של רקמה להניב מיטוכונדריה באיכות גבוהה הנדרשת למבחני respirometric. השיטות שהוצגו במסמך זה מתארים כיצד באיכות גבוהה מטוהרת מיטוכונדריה (~ 450 מיקרוגרם) יכול להיות מבודדים מכמויות מינימליות (~ 75-100 מ"ג) של שריר שלד עכבר לשימוש במדידות בדרכי הנשימה תפוקה גבוהה. אנחנו קבענו כי שיטת הבידוד שלנו מניבה 92.5 ± 2.0% המיטוכונדריה שלמה על ידי מדידת פעילות synthase ציטראט spectrophotometrically. בנוסף, ניתוח כתם מערבי במיטוכונדריה המבודדת הביא לביטוי הקלוש של cytosoחלבון Lic, GAPDH, והביטוי חזק של חלבון המיטוכונדריה, COXIV. היעדר להקת GAPDH בולט במיטוכונדריה המבודדת מעיד על זיהום קטן ממקורות שאינן המיטוכונדריה במהלך הליך הבידוד. והכי חשוב, מדידת שיעור O 2 הצריכה עם טכנולוגיה מבוססת מיקרו-צלחת וקביעת יחס הנשימה השליטה (RCR) למבחני מצמידים respirometric תערוכות בשילוב מאוד (RCR;> 6 לכל מבחני) ומיטוכונדריה הפונקציונלית. לסיכום, התוספת של צעד זהיר, נפרד והפחתת מהירות הומוגניזציה מנוע מונע משיטה שדווחה בעבר באופן משמעותי אפשרה את הבידוד של איכות גבוהה ומיטוכונדריה המטוהרת מכמויות קטנות יותר של שרירי שלד עכבר, כי תוצאות במיטוכונדריה בשילוב מאוד כי לנשום עם פונקציה גבוהה במהלך מבחני respirometirc microplate מבוססים.
התפקיד העיקרי של המיטוכונדריה הוא לייצר ATP מזרחון חמצוני. עם זאת, למיטוכונדריה יש פונקציות תאיות חשובות רבות אחרות, כולל אך לא רק: ייצור וניקוי רעלים של מיני חמצן תגובתיים, ויסות סידן ציטופלזמי ומיטוכונדריאלי, סחר באברונים, הומאוסטזיס יוני ומעורבות באפופטוזיס1,2. לכן, אין זה מפתיע שמיטוכונדריה לא מתפקדת ממלאות תפקיד בפתולוגיות מחלות רבות, כגון הזדקנות, מחלות ניווניות, מחלות לב וכלי דם, סרטן, השמנת יתר וסוכרת3,4. חשוב לציין, מיטוכונדריה של שרירי השלד מעורבים באופן ספציפי ברבות מהפתולוגיות הללו3-5.
בדיקות נשימה מיטוכונדריאליות באמצעות מיטוכונדריה מבודדת מאפשרות הערכה של שרשרת הובלת האלקטרונים ותפקוד זרחון חמצוני, וקביעת מנגנוני הפעולה של תרופות וחלבונים המווסתים את חילוף החומרים. נהלי בידוד מיטוכונדריאלי קיימים עבור סוגי רקמות ותאים מרובים עבור מגוון מינים6,7. עם זאת, הליכים אלה דורשים לעתים קרובות כמויות גדולות של רקמות/תאים לתפוקת מיטוכונדריה באיכות גבוהה הנחוצה לבדיקות ספירומטריות קלאסיות.
בדיקות רספירומטירק מבוססות מיקרופלייט מאפשרות מדידות תפוקה גבוהות תוך שימוש בכמויות מינימליות של מיטוכונדריה מבודדות, לרוב רק כמה מיקרוגרם לבאר8. לכן, אנו מציגים שינוי של שיטות7 שפורסמו בעבר כדי לאפשר בידוד מיטוכונדריה באיכות גבוהה מכמויות קטנות יותר של שרירי שלד עכבר לשימוש במבחני רספירומטירק מבוססי מיקרו-פלטה. בנוסף, ניתנות שיטות לקביעת איכות הכנת הבידוד המיטוכונדריאלי ושלמות הממברנות המיטוכונדריאליות. בהתחשב בכך שהמיטוכונדריה של שרירי השלד מעורבים במצבים פתולוגיים רבים, מדידת צריכת O2 במחקרים מונעים מכניסטיים הופכת נפוצה יותר במחקר ביו-רפואי9,10.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקרים בבעלי חיים בוצעו תחת פרוטוקול שאושר על ידי הטיפול בבעלי חיים המוסדי הוועדה השתמש בוירג'יניה מכון הפוליטכני ואוניברסיטת מדינה.
1. הגדרות (זמן: ~ 45 דקות)
2. בידוד של שרירי שלד מיטוכונדריה (זמן: ~ 90 דקות)
3. Homogenization של כל הפריטים רקמות lysate (זמן: ~ 45 דקות, אפשר לעשות במהלך שלב 7)
4. קביעת חלבון (זמן: ~ 30 דקות)
5. המיטוכונדריה ממברנה יושרה; ציטראט synthase פעילות (CS) (זמן: ~ 15 דקות)
100 N (אחוזים הושגו מלמעלה)
6. איכות בידוד המיטוכונדריה; מערבי סופג (זמן: על פי פרוטוקול מעבדה)
7. Respirometric Assay הפעלה (זמן: ~ 90 דקות)
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פעילות synthase ציטראט משמשת כמדד לשלמות קרום מאז synthase ציטראט ממוקם בקרום המיטוכונדריה הפנימי, ובכך לא צריך להיות נוכח במתלים של המיטוכונדריה עם קרומים. איור 1 מייצג פעילות synthase ציטראט בדגימות של המיטוכונדריה-sonicated הלא לעומת sonicated דגימות מאותו הבידוד. Sonicating תוצאות מיטוכונדריה בעלייה משמעותית מבחינה סטטיסטית בפעילות synthase ציטרט (P <0.01). חשוב לציין, 92.5 ± 2.0% של המיטוכונדריה היו שלמים הבאים הבידוד.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השיטות שהוצגו במסמך זה מספקים תיאור מפורט של הליך בידוד המיטוכונדריה מכמויות מינימליות (~ 75-100 מ"ג) של שריר שלד עכבר. הליך בידוד זה מסוגל להניב בתפקוד גבוה, מיטוכונדריה הטהורה (~ 450 מיקרוגרם) כפי שמעיד O 2 שיעורי הצריכה, ערכי RCR, פעילות synthase ציטראט מקסימלי וביטוי חלבון מimmunoblotting. חשוב לציין, מיטוכונדריה מבודדת מהליך זה יכול לשמש למבחני respirometirc מרובים עם טכנולוגית microplate מבוססת O 2 הצריכה המאפשרת לתפוקה גבוהה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ג'ורג' רוג'רס הוא עובד של Seahorse Bioscience המייצרת את המכשיר שעבורו שונה פרוטוקול זה.
מכון המחקר למדעי החיים פרלין וליבת הפנוטיפינג המטבולי בווירג'יניה טק תמכו בעבודה זו.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| בעיקרו שומני | סיגמא אולדריץ' | A6003 | N/A |
| ללא חומצה- BSA | |||
| Tris/HCl | Promega | H5123 | N/A |
| KCL | Sigma Aldrich | P9541 | N/A |
| Tris Base | Promega | H5135 | N/A |
| EDTA | Sigma Aldrich | E6511 | N/A |
| EGTA | Sigma Aldrich | E4378 | N/A |
| סוכרוז | Sigma Aldrich | S7903 | N/A |
| D-MANNITOL | Sigma Aldrich | 63559 | N/A |
| טריפסין-EDTA (0.25%), פנול אדום | Thermo Scientific | 25200-056 | N/A |
| נתרן כלורי גבישים לבנים או אבקה גבישית ≥ 99.0 | Fisher Scientific | BP3581 | N/A |
| נתרן דודציל סולפט | Sigma Aldrich | L3771 | לא ישים |
| נתרן דאוקסיכולאט | סיגמא אולדריץ' | D6750 | לא ישים |
| פוליאוקסיאתילן (12) אתר נונילפניל, מסועף | סיגמא אולדריץ' | 238651 | N/A |
| סכיני גילוח חד צדדיים | פישר סיינטיפיק | 12-640 | N/A |
| Falcon- 100 uM מסנני תאי ניילון | פישר סיינטיפיק | 352360 | N/A |
| עצור פרוטאז & מעכב פוספטse קוקטייל | Thermo Scientific | 1861284 | N / A |
| 1.5 מ"ל צינורות מיקרוצנטריפוגה עם מכסה בורג | Thermo Scientific | 3474 | N/A |
| חרוזי תחמוצת זירקוניום | פישר סיינטיפיק | C9012112 | נוגדן N/A |
| GAPDH (1D4) | Santa Cruz Biotechnology | sc-59540 | N/A |
| Anti- COXIV נוגדנים | איתות תאים | 4844s | כל חלבון ממברנה פנימית מיטוכונדריאלית יספיק |
| חמור מצומד פרוקסידאז, אנטי ארנב IgG (H+L) | Jackson ImmunoResearh | 711-035-152 | /A |
| פרוקסידאז מצומד affinipure עז, אנטי עכבר IgG (H+L) | Jackson ImmunoResearh | 115-001-003 | N/A |
| Triton-X100 | Sigma Aldrich | X100 | N/A |
| Pierce BCA ערכת בדיקת חלבון | Thermo Scientific | 23225 | N/A |
| חומצה פירובית, 98% | Sigma Aldrich | 107360 | חנות ב-4 מעלות; C, pH עד 7.4 עם KOH לפני השימוש בבדיקה רספירומטרית |
| חומצה סוקסינית | Sigma Aldrich | S9512 | יש לאחסן בטמפרטורת החדר, pH עד 7.4 עם KOH לפני השימוש בבדיקה ספיררומטרית |
| L(-) חומצה מאלית, BioXtra, ≥ 95% | Sigma Aldrich | M6413 | יש לאחסן בטמפרטורת החדר, עד 7.4 עם KOH לפני השימוש בבדיקה רספירומטרית |
| L-Glutamic acid | Sigma Aldrich | G1251 | יש לאחסן בטמפרטורת החדר, עד 7.4 עם KOH לפני השימוש בבדיקה ספירומטרית, עד 7.4 עם KOH לפני השימוש בבדיקה |
| פלמיטואיל L-קרניטין כלוריד | סיגמא אולדריץ' | P1645 | יש לאחסן בטמפרטורה של -20 מעלות צלזיוס |
| אוליגומיצין A, ≥ 95% (HPLC) | Sigma Aldrich | 75351 | חנות ב-20 מעלות; C |
| קרבוניל ציאניד 4-(טריפלואורומטוקסי) | Sigma Aldrich | C2920 | חנות ב-2-8 מעלות; C |
| פנילהידרזון | |||
| ≥ 98% (TLC), אבקה [FCCP] | |||
| אנטימיצין A מסטרפטומיצס sp. | חנות סיגמא אולדריץ' | A8674 | ב -20 מעלות; C |
| אדנוזין 5′-דיפוספט מונופוטסיום מלח מיובש [ADP] | Sigma Aldrich | A5285 | יש לאחסן בטמפרטורה של -20 מעלות; C, עד 7.4 עם KOH לפני השימוש בבדיקה |
| Rotenone | Sigma Aldrich | R8875 | אחסן בטמפרטורת החדר |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה