האינסולין המיוצר על ידי תאי ביתא הלבלב איון, וזה המפתח מווסת של מטבוליזם של גלוקוז1. מוות או תפקוד לקוי של תאי הבטא מפריע גלוקוז הומאוסטזיס ומוביל סוכרת2. אינסולין ארוזה בגרגרים ליבה צפופה שפורסמו ב Ca2 +-אופן התלויים3. שחקרתי כמה אינסולין גרגר אקסוציטוזה מוסדר חיוני להבין באופן מלא את מה קובע את הפרשת האינסולין, פותח דרכים חדשות לזיהוי מטרות טיפולית חדשנית לטיפול בסוכרת.
אינסולין אקסוציטוזה נחקרה בהרחבה שימוש בגישות אלקטרופיזיולוגיות, כגון מידות קיבול הממברנה, וגישות מיקרוסקופיים בשילוב עם מולקולות פלורסנט. מידות קיבול הממברנה יש רזולוציה טמפורלית טובים ומאפשרים הקלטות תא בודד. עם זאת, שינויים קיבוליות שישקפו את השינוי השטח נטו של התא ולא ללכוד אירועים בודדים פיוז'ן או להבדיל אינסולין פיוז'ן גרגר אחרים שלפוחית הפרשה ללא אינסולין3. גישות מיקרוסקופיים, כגון השתקפות פנימית שני הפוטונים או סכום מיקרוסקופ קרינה פלואורסצנטית (TIRF) בשילוב עם הגששים פלורסנט וחלבונים מטען שלפוחית, לספק פרטים נוספים. טכניקות אלה ללכוד אירועים exocytotic יחיד, גם בשלבים שלפני, פוסט-exocytotic והוא יכול לשמש ללימוד דפוסי exocytotic באוכלוסיות של תאים3.
כתבים פלורסנט יכולה להיות משלושה סוגים: 1) חוץ-תאית, cytoplasmic 2) או 3) vesicular. 1) הכתבים חוץ-תאית, המשדרים קוטבי (למשל, dextrans, sulforhodamine B (SRB), לוציפר צהוב, pyranine) זה יכול להיות מוצג דרך חצרו חוץ-תאית4. השימוש של המשדרים קוטבי מאפשר החקירה של הנקבובית פיוז'ן בקרב אוכלוסיה של תאים ו לוכדת מבנים המערכת שונים כגון כלי דם. עם זאת, הם אינם מדווחים על התנהגות מטען שלפוחית. 2) הכתבים cytoplasmic, פלורסנט הגששים מצמידים חלבוני ממברנה-הקשורים פנים הציטופלסמה, מעורבים עגינה והוצאה אקסוציטוזה. דוגמאות כוללות את בני מסיסים N- ethylmaleimide רגיש גורם מצורף חלבון קולטן (מוקש) משפחת בהן השתמשו בהצלחה במדעי המוח ללמוד שחרור נוירוטרנסמיטר5. חלבונים כאלה יש שותפים איגוד מרובים ואינם אינסולין-גרגר ספציפיים. 3) הכתבים vesicular, פלורסנט הגששים התמזגו חלבונים מטען vesicular לאפשר חקירת התנהגות ספציפית מטען שלפוחית. אינסולין-גרגר מטען מסוים חלבונים כוללים אינסולין, c-פפטיד, איון מפוליפפטיד עמילואיד NPY בין היתר6,7. NPY רק נוכח אינסולין המכיל גרגירים, שיתוף שוחרר עם אינסולין, שהופך אותו שותף מצוין כתב פלורסנט8.
היתוך גרעיני של שונה פלורסנט חלבונים כדי NPY כבר מועסקים בעבר לחקור היבטים שונים של אקסוציטוזה תאים נוירואנדוקריניים, כגון הדרישה של synaptotagmin ספציפיים איזופורמים9,10 וכיצד זמן-קורס של שחרור תלוי על שלד התא של אקטין צולבות הקישור חוטים שרירן II11,12. במחקר זה, בחרנו pHluorin כמו הכתבת פלורסנט, אשר GFP ששונה זה הלא-פלורסנט-רמת ה-pH חומצי בתוך ליבה צפופה בגרגרים אך הופך פלורסנט במאור פנים עם חשיפה ה-pH נייטרלי חוץ-תאית13. אינסולין בוגרת בגרגרים יש pH חומצי של מתחת 5.5. ברגע גרגר ולספות עם קרום פלזמה, פותח, את מטענה חשופים חוץ-תאי ה-pH נייטרלי של 7.4, המאפשר השימוש pHluorin ה-pH רגיש חלבונים בתור כתבת7,14.
לאור האופי הרגיש pH של pHluorin ואת הביטוי סלקטיבי של NPY ב אינסולין בגרגרים, הבונה פיוז'ן NPY-pHluorin ניתן ללמוד מאפיינים שונים של אינסולין גרגר אקסוציטוזה. מסירה ויראלי של הבונה פיוז'ן מבטיחה יעילות גבוהה תרביות תאים ועובד על ראשי תאי הבטא או שורות תאים, כמו גם על איים מבודדים. שיטה זו יכולה לשמש גם כקו מנחה ללמוד אקסוציטוזה בכל סוג תא אחר עם שלפוחית המכילה NPY. זה יכול גם להיות משולב עם כל דגם העכבר מהונדס ללמוד על ההשפעות של תנאים מסוימים (נפילות, ביטוי, וכו ') על אקסוציטוזה. טכניקה זו שימש בעבר כדי לאפיין יכולות דפוסי הפרשת האינסולין גרגר באוכלוסיות תאי בטא אנושיים איונים15.