כאן, אנו מציגים פרוטוקול קרום המוח פרוקציה המייצג תהליך חסון לבודד חלבונים השייכים תאים סינפטית שונים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
כאן, אנו מציגים פרוטוקול קרום המוח פרוקציה המייצג תהליך חסון לבודד חלבונים השייכים תאים סינפטית שונים.
הערכת הרכב החלבון הסינפטי ותפקודו מהווה אתגר חשוב בתחום מדעי המוח. עם זאת, לא קל להעריך נוירוטרנסמינציה המתרחשת בתוך סינפסות כי זה מוסדר מאוד על ידי אינטראקציות חלבונים דינמי דינמי ואירועים זרחן. לפיכך, כאשר כל שיטה משמשת כדי ללמוד שידור סינפטית, המטרה העיקרית היא לשמור על שינויים אלה פיזיולוגיים חולף. כאן, אנו מציגים פרוטוקול קרום המוח פרוקציה המייצג תהליך חסון לבודד חלבונים השייכים תאים סינפטית שונים. במילים אחרות, פרוטוקול מתאר מתודולוגיה ביוכימי לבצע העשרת חלבון מ presynaptic, postsynaptic, ו extrasynaptic תאים. ראשית, synaptosomes, או מסופים סינפטי, מתקבלים נוירונים המכילים את כל תאים סינפטיים באמצעות שיפוע סוכרוז רציפה. ראוי לציין, את האיכות של ההכנה הראשונית הממברנה הסינפטי הזה הוא גקריטי. לאחר מכן, בידוד של תאים subsynaptic שונים מושגת עם solubilization קל באמצעות דטרגנטים מתונים בתנאים pH דיפרנציאלי. זה מאפשר הפרדה לפי צנטריפוגה ו צנטריפוגות isopycnic. לבסוף, העשרת החלבון בתאים הסובסינפטיים השונים ( כלומר, שברי קרום לפני ואחרי) נבדקה באמצעות ניתוח אימונובלוט תוך שימוש בסמנים חלבונים סינפטיים המאופיינים היטב ( כלומר, SNAP-25, PSD-95 ו- synaptophysin, בהתאמה), ובכך מאפשר הערכה ישירה של התפלגות הסינפטי של כל חלבון נוירונים מסוים.
שידור סינפטית מסתמך על השלמות הפיזית של הסינפסה, מושג שנחזה כבר בתחילת 1897 על ידי פוסטר ו Sherrington 1 . לכן, הבנת התפלגות של מרכיבים ניירוטרנסמיים מרכזיים ( למשל, תעלות יונים, קולטנים וכו ' ) חיונית להבהרת הפונקציה הסינפטית, הן בתנאים הנורמליים והן בפתולוגים. מיקרוסקופית אלקטרונים (EM) תרמה רבות לרעיון ultrastructural הנוכחי של סינפסות מערכת העצבים המרכזית (CNS). בדרך זו, EM הקימה היטב את ההבדלים בין צפיפות טרום-פוסטינפטית, אשר מופרדים על ידי סדק של מרחק אחיד למדי (~ 25 ננומטר) 2 . מעניין, את מנגנון postsynaptic מציגה רציפה יחסית, עיבוי צפוף אלקטרונים מתחת קרום הפלזמה שלה, שנקרא צפיפות postsynaptic, או PSD 2 . לעומת זאת, במנגנון presynaptic, הודעה E רשת רציפה cytomatrix מסודרת בדיוק מתחת קרום פלזמה, אשר חיוני היישור ואת עגינה של שלפוחית סינפטי לאזור קרום פלזמה פעיל 3 . לפיכך, EM מהווה את הגישה הניסויית הזהב לסקור את החלוקה של חלבונים בתוך סינפסה CNS נשמר מבנית. עם זאת, המידע שסופק על ידי מיקרוסקופ אלקטרונים הוא סטטי. ואכן, הצטברות הראיות עולה כי סינפסות vivo הם דינמיים מאוד, ובכך חווים שינויים מבניים דרמטי על שידור סינפטי מתמשכת. בנוסף, המורפולוגיה ואת הרכב הסינפסות יכול להשתנות בכל אזורי CNS שונים על התפתחות, התבגרות, הזדקנות, ופיתוח של תנאים נוירופתולוגי. בסך הכל, פרוטוקול התמקד בידוד חלבונים השייכים תאים סינפטי שונים בתנאים פיזיולוגיים מייצג כלי רב ערך עבור מחקר מקיף יותר של תפקוד סינפטי.
Lace = "jove_content"> כאן, אנו מתארים סוג זה של גישה ניסויית משלימה, המאפשרת העשרה ביוכימית הכנה של תאים שונים קרום סינפטי, כלומר, תוספת, מראש ו-דפוסי postsynaptic הממברנה. שיטה זו שברירית הממברנה, שתוארה לראשונה על ידי Philips et al . (2001) 4 , מבוסס על שינוי pH כי מחלישה את אינטראקציות דבק המתרחשים בתוך מראש ו postsynaptic המנגנון. ראשית, באמצעות דטרגנטים מתונה ב pH 6.0, ניתן להבחין צומת adherers המחזיקה מראש ו postsynaptic המנגנון וכי נשמר מן תחום קרום extrasynaptic, אשר solubilized ולכן ניתן לחלץ מן אנשי הקשר הסינפטי. לאחר מכן, העלאת ה- pH מ 6.0 ל 8.0 בנוכחות דטרגנטים מתון מחליש את כוח צומת adherens שמחזיק את אזור פעיל presynaptic בחוזקה הצפיפות postsynaptic. לפיכך, התא presynaptic הוא כל כךLubilized ויכול להיות מופרדים צפיפות postsynaptic, אשר נשמר בעיקר בגלל ריכוז של חומר ניקוי בשימוש לא לקדם solubilization שלה 4 . מעניין, יעילות הפיצול, בסופו של דבר גבוה מ -90%, ניתן לאשר על ידי סמנים subsynaptic שונים: i ) synaptosomal הקשורים חלבון 25 (SNAP-25), מן אזור פעיל presynaptic; Ii ) synaptophysin, מן חלק extrasynaptic ( כלומר, מחוץ לאזור פעיל כולל microsomes); ו iii ) postsynaptic צפיפות חלבון 95 (PSD-95), מן צפיפות postsynaptic. יש לציין, שיטה זו שבירת המוח קרום שימש בהצלחה. לפיכך, ניתן היה לקבוע במדויק את לוקליזציה subynaptic של קולטנים שונים, כגון קולטנים שונים של אלפא-אמינו-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic (AMPA) 5 , אדנוזין קולטן A 1 (A 1 R) 6 ,אדנוזין קולטן 2A (A 2A R) 7 , אדנוזין טריפוספט (ATP) קולטנים P2 8 , קולטן אצטילכולין ניקוטין 9 , ו קולטן מחלת פרקינסון הקשורים GPR37 10 . עם זאת, מספר מגבלות עלול לעכב את הערכה נכונה של התפלגות הסינפטי של חלבון עצבי מסוים. לכן, בהליך זה, אנו לא רק לתאר באופן מלא את הפרוטוקול כולו, אבל אנחנו גם להדגיש כמה נקודות קריטיות להיחשב, כגון כמות גדולה למדי של רקמות הצורך, התשואה חלבון נמוך, ואת הדרישה המנדטורית כדי לאמת את היעילות של כל הפרדה לפני ביצוע הניסוי מוגדר.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים הניסויים בבעלי חיים אושרו על ידי ועדת ברצלונה לשימוש בבעלי חיים וטיפול בבעלי חיים (CEEA), בהתאם לקווים המנחים המתוארים במדריך לטיפול ולשימוש בחיות מעבדה 11 ובעקבות הקהילה האירופית, חוק 86/609 / CCE, FELASA ו- ARRIVE. לפיכך, עכברים שוכנים בכלובים סטנדרטיים, עם גישה למודעה libitum למזון ומים, והם נשמרים בתנאים סטנדרטיים מבוקרים (12 שעות כהה / אור מחזור החל בשעה 7:30 בבוקר, 22 ° C טמפרטורה, ו 66% לחות).
1. קבלת עכבר Synaptosomes המוח באמצעות מעבר Surorose רציפה
הערה: שיטה זו דווחה בעבר 10 .
2. בידוד, post- ו extrasynaptic- בידוד
3. לנתח את הדגימות על ידי immunoblot כדי לאמת את החלוקה הממברנה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המתודולוגיה המתוארת שימשה בעיקר לניתוח subsynaptic של חלבונים עצביים בכלל לבידוד אפיון ביוכימי של קולטנים סינפטיים 5 , 6 , 7 , 8 , 9 בפרט. מעניין, התוצאה נציג מוצג כאן להראות את התועלת של הליך זה ניסיוני לניתוח ההפצה בהיפוקמפוס subsynaptic של קולטן G יתום-מצמידים חלבון- כלומר, קולטן פרקי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הפרוטוקול המוצג כאן מהווה כלי ביוכימי רב עוצמה לחקר ההתפלגות התת-סינפטית של חלבונים ספציפיים בכל אזור במוח. עם זאת, ישנם כמה חסרונות אינהרנטיים לטכניקה שראוי להדגיש כאן. לדוגמה, אחת המגבלות העיקריות היא הכמות הגדולה יחסית של רקמה הדרושה לטיהור כמות סבירה של חלבון על מנת לבצע את ניתוח הכתמים החיסוניים של כל השברים התת-סינפטיים. בעיה זו עשויה להיות קשורה לעובדה שסינפסות (כלומר, סינפטוזומים) מייצגות רק 1-2% מכלל נפח ההיפוקמפוס12. ואכן, בין 1 ל-1.5 גרם של רקמה טרייה (כלומר, ההיפוקמפו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי Ministerio de Economà ¢ â, ¬ â "¢ â, ¬ â" ¢ DE / Salud קרלוס השלישי (SAF2014-55700-P, PCIN-2013-019-C03-03 ו- PIE14 / 00034), המכון לאקדמיה של אוניברסיטת אקרה ), ובדוקטורט ו - FC שייכים לקבוצת המחקר "נוירופרמקולוגיה וכאב" (Generalitat de Catalunya, 2014 SGR 1251). . היצירה נתמכה גם על ידי "תוכנית הפיסכיאדאריות ביקור בקרנות מיוחדות" מ - CAPES (ברזיל) ל FC
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| סוכרוז | לבלב Quí mica SL, ברצלונה, ספרד | 1,316,211,211 | |
| CaCl2 | Pancreac Quí mica SL, ברצלונה, ספרד | 2,112,211,210 | |
| MgCl2· 6H2O | לבלב Quí נציץ SL, ברצלונה, ספרד | 1,313,961,210 | |
| קוקטייל מעכב פרוטאז סט III | Millipore, דרמשטדט, גרמניה | 535140 | |
| Trizma Base | Sigma, סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | T1503 | |
| Tris-HCl | לבלב Quí נציץ SL, ברצלונה, ספרד | 1,236,541,209 | |
| Triton X-100 | Sigma, סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | X100 | |
| SDS | Sigma, סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | L3771 | |
| גליצרול | סיגמא, סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | G5516 | |
| ברומופנול לבלב כחול | Quí mica SL, ברצלונה, ספרד | 1,311,651,604 | |
| Dithiothreitol | Sigma, סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | D0632 | |
| Tween 20 | Sigma, סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | P2287 | |
| חלב | |||
| NaCl | Pancreac Quí mica SL, ברצלונה, ספרד | 1,216,591,211 | |
| KCl | Pancreac Quí mica SL, ברצלונה, ספרד | 1,314,941,210 | |
| KH2PO4 | Merck | 4873 | |
| Na2HPO4 | Pancreac Quí mica SL, ברצלונה, ספרד | 1,316,781,211 | |
| בסיסי 20 pH | Crison, Alella, ספרד | ||
| Polytron VDI 12 Adaptable Homogenizer | VWR, Radnor, PA, ארה"ב. | ||
| צינורות אולטרה-שקופים (14x89 מ"מ) | בקמן קולטר, הוספיטלט דה לוברגאט, ברצלונה | 344059 | יש למלא את הצינורות כמעט לחלוטין כאשר משתמשים בהם כדי למנוע קריסה עקב אולטרה-צנטריפוגה. |
| מסננים צנטריפוגליים Amicon Ultra-15 Ultracel -10K | Merck Millipore, דרמשטאדט, גרמניה | UFC901008 | |
| צנטריפוגה 5430R | Eppendorf, המבורגו, גרמניה | ||
| אופטימה L-90K אולטרה-צנטריפוגה | בקמן קולטר, הוספיטלט דה לוברגאט, ברצלונה | ||
| סוניפייר 250 | ברנסון, דנבורי, קונטיקט | ||
| אמרשם אימג'ר 600 | GE Healthcare Europe GmbH, ברצלונה, ספרד | ||
| פיפטס זכוכית חד פעמית פסטר 230 מ"מ | VWR, רדנור, פנסילבניה, ארה"ב | 612-1702 | |
| איזון קומפקטי EK-610 | A& D, טוקיו, יפן | ||
| פירס אנד טרייד; ערכת בדיקת חלבון BCA | פירס ביוטכנולוגיה, רוקפורד, אילינוי, ארה"ב | ||
| SuperSignal west pico chemiluminescent מצע Thermo | Fisher Scientific Inc., וולת'אם, MA, ארה"ב | ||
| GR 200 Precision Balance | A& D, טוקיו, יפן | ||
| Anti-GPR37 | נוגדן תוצרת בית נגד GPR37 מיוצר ואושר במעבדת פרנסיסקו סירואלה. | נוגדנים ראשוניים המשמשים בריכוז סופי של 0.250 μ g/mL | |
| Anti-SNAP-25, anti-PSD-95, anti-synaptophysin | Abcam, קיימברידג', בריטניה | נוגדנים ראשוניים מדוללים 1:10,000 | |
| HRP מצומד עז נגד עכבר IgG | Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, ארה"ב. | נוגדן משני מדולל 1:10,000 | |
| HRP מצומד עז נגד ארנב IgG | Thermo Fisher Scientific, וולת'אם, MA, ארה"ב. | נוגדן משני מדולל 1:30,000 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.