RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
he_IL
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
כאן, אנו מתארים גישה כמותית לקביעת ההתפלגות של חלבון סינפטית יחסית חלבון סמן באמצעות צביעת immunofluorescence ', ' מיקרוסקופיה קונפוקלית, וניתוח מבוססת מחשב.
נוכחות, היעדרות, או רמות של חלבונים סינפטיים מסוימים יכול להשפיע באופן חמור הסינאפסית. בנוסף שחקרתי את הפונקציה של חלבון, זה חיוני גם לקבוע תפוצתו. כאן, אנו מתארים נוהל העסקת immunofluorescence קונפוקלית, מבוססת מחשב ניתוח כדי לקבוע את ההתפלגות של החלבון סינפטית Mover (המכונה גם TPRGL או SVAP30). אנו משווים את חלוקת Mover לזה של synaptophysin חלבון שלפוחית סינפטית, ובכך לקבוע את חלוקת Mover בצורה כמותית יחסית השפע הסינפטיות. ראוי לציין, ניתן ליישום שיטה זו פוטנציאל כדי לאפשר השוואה של ההתפלגות של חלבונים באמצעות נוגדנים שונים או מיקרוסקופ או דרך מחקרים שונים. השיטה שלנו עוקף ההשתנות הטבועה של immunofluorescent stainings נכנע יחס מאשר רמות קרינה פלואורסצנטית מוחלטת. בנוסף, השיטה נתאר מאפשר לנתח את ההתפלגות של חלבון ברמות שונות: מן כל המוח פרוסות לאזורים במוח כדי לאזורי משנה שונים באזור מוח אחד, כגון שכבות שונות של ההיפוקמפוס או חושית cortices. Mover הוא חלבון ספציפי חוליות המשויך הסינפטיות. בשיטה זו, אנו מראים כי Mover heterogeneously מפוזרים על-פני אזורים במוח, עם רמות גבוהות של pallidum הגחון, גרעינים במחיצה הבין-פרוזדורית ו האמיגדלה, וגם בתוך אזורים במוח יחיד, כגון שכבות שונות של ההיפוקמפוס.
התקשורת בין הנוירונים קורה באתרי קשר מיוחד שנקרא הסינפסות. הסינפסות להכיל מספר עצום של חלבונים שונים שננהל הסינאפסית. חלק אלה חלבונים להראות התפלגות הטרוגנית לאורך מערכת העצבים, אינם נוכחים בכל סינפסה1. דוגמה אחת על חלבון כזה היא Munc13, שבה הוא מעורב בתהליך לקרקע של הסינפטיות. ישנם איזופורמים שונים של Munc13, אשר heterogeneously מופצים ברחבי המוח2, נוכחות או היעדרות של איזופורמים ספציפי יכול להשפיע לטווח קצר פלסטיות סינפטית, שלפוחית סינפטית dynamics3, 4 , 5. לפיכך, יש חשיבות חיונית כדי להיות מסוגל לזהות הנוכחות של חלבונים סינפטיים שונים על פני אזורים במוח.
השיטות של בחירה על כימות של חלבונים סינפטיים - כה - הן ספקטרומטר מסה המערבי סופג, במקום אימונוהיסטוכימיה6,7,8,9. במקרים מסוימים, מספר שיטות משמשות משלימים אחד את השני כדי להעריך את הכמות וגם הלוקליזציה של חלבונים ספציפיים (קרי, וילהלם. et al. 10). שיטת נתאר כאן מאפשרת התאמה לשפות אחרות, כימות של חלבונים עניין ללא צורך באמצעות כל שיטה ביוכימית, פשוט העסקת immunofluorescent stainings. יתרון נוסף כאן הוא כימות יכול להיעשות על אזורים הרבה יותר קטן, לכן, ספציפיות יותר, מאשר אלה מושגת על ידי שיטות אחרות. עם זאת, יש לקחת בחשבון כי חלבון התייחסות אמין יש צורך להעריך את ההתפלגות של החלבון עניין.
צביעת פלורסנט מאת אימונוהיסטוכימיה מאפשר לנו לזהות באופן שגרתי הלוקליזציה של חלבונים על פני אזורים במוח, כמו גם בתוך תאים עצביים שונים. כדי לזהות את מדורים שונים, משמשות סמני ספציפיים. בדרך כלל, נוגדנים נגד סינפסין ו synaptophysin11 ניתן לתייג הסינפטיות, בעוד נוגדנים נגד בסון תווית האזור הפעיל של מסוף presynaptic12. Vesicular מובילים, כגון שנאים גלוטמט vesicular (vGluT) או גאבא vesicular טרנספורטר (vGAT), משמשים להוספת תווית סינאפסות13 ו מעכבות14 מסופי presynaptic, בהתאמה. בצד postsynaptic, נוגדנים נגד החלבון הומר יכול להיות מועסק כדי לסמן מסופי postsynaptic ולאחר נוגדנים נגד צפיפות postsynaptic חלבון 95 (PSD95)15,16,17 או gephyrin18 , 19 , 20 יכול תווית מסופי postsynaptic סינאפסות או מעכבות, בהתאמה. באמצעות נוגדנים נגד חלבון של עניין סמנים כגון אלה שתוארו לעיל, ניתן לקבוע הלוקליזציה של חלבון כזה. מחקרים רבים עד היום לעשות את זה באופן איכותי21 עם זאת, כדי לקבוע באופן אמין ההתפלגות דיפרנציאלית של חלבון ספציפי סינפטית, אחד חייב לא רק לקבוע נוכחותו או היעדרות אלא גם הריכוז היחסי שלו. את הטרוגניות בגדלים וצפיפות של הסינפסות הופך חשוב להקים יחס בין דה מרקר סינפטית החלבון עניין. אחרת, סינפסה-עשיר אזורים כגון שכבות שאינן פירמידה של ההיפוקמפוס, השכבה המולקולרית של הצרבלום יראה צפיפות גבוהה של חלבונים סינפטיים, רק בשל צפיפות גבוהה יותר של הסינפסות אך לא בשל נוכחות חזקה של חלבון זה כל סינפסה (למשל, Wallrafen, Dresbach1). מצד שני, חלבונים ב- סומא עצביים (למשל, TGN3822) בדרך כלל יראה נוכחות חזקה שכבת תאים כפירמידה בהיפוקמפוס או שכבת תאים בהיפוקמפוס או אסטרוציטומה גרגר בשל הריכוז הגבוה של גופי תאים עצביים באזורים אלו. לכן, התפלגות זו אי-הומוגניות של מבנים, במקרה זה synapses, יכול להוביל שערוך שווא של ההתפלגות של החלבון עניין עצמו. יתר על כן, יש השתנות מהותי צביעת עוצמות מדגמים ב- immunohistochemical stainings. הפרוטוקול המתואר כאן לוקח זאת בחשבון ומונעת הטיות כזה, כמו גם אזהרות אחרים הנובעים משימוש בשיטות immunohistochemical.
האחרונים שלנו לומדים, אנחנו השתמשו בשיטה זו כדי לתאר את הביטוי דיפרנציאלית של Mover (הנקרא גם TPRGL23 או SVAP3024) על פני אזורים שונים במוח116. Mover הוא חלבון ספציפי חוליות סינפטית זה ניתן למצוא האגודה כדי הסינפטיות ומשפיע על2726,25,שחרור נוירוטרנסמיטר. לנו יש הקשורים לביטוי Mover שפע הסינפטיות, על ידי צביעת עבור synaptophysin כסמן הפניה שלפוחית סינפטית. מצאנו רמות גבוהות של Mover בפרט גרעינים במחיצה הבין-פרוזדורית pallidum על הגחון, האמיגדלה. בתוך ההיפוקמפוס, מצאנו בהתפלגות הטרוגנית של Mover, עם רמות גבוהות הרבדים הקשורים למחשוב אינטרה-בהיפוקמפוס, רמות נמוכות בשכבות הקלט והפלט.
פרוטוקול זה אינו כרוך בניסויים בבעלי חיים. בניסויים המערבים המתות חסד של בעלי החיים כדי להשיג דגימות המוח אושרו על ידי רשויות מקומיות להגנת בעלי חיים (Tierschutzkommission der Universitätsmedizin גטינגן) תחת מספר אישור T 10/30.
הערה: עבור פרוטוקול זה, 3 עכברים C57BL/6 מבוגרים זכר שימשו.
1. הכנת הדוגמא
2. immunofluorescence
3. הדמיה
4. המחשב המבוסס על ניתוח
5. נתונים טיפול
נציג מכתים דפוסים של סמנים שונים ניתן לראות באיור1. התבנית משתנה בהתאם להתפלגות של החלבון. דוגמאות של חמש רמות rostro-סימטרית מוצגים בעמודות (א)-(E). צביעת דאפי נציג מוצג בשורה הראשונה: דאפי לאנאפוליס ה-DNA של התא, ובכך גרעינים מוכתמים. התוצאה היא דפוס punctate. אזורים עם צפיפות גבוהה תא בהירים יותר אזורים עם צפיפות נמוכה התא. ניתן לראות דוגמא לכל חלבון heterogeneously מבוזרת בשורה השניה. מצביע התזוזה מכתים מגלה התפלגות דיפרנציאלית ברחבי המוח, באזורים חמה בהיר ופינות דימר. בשורה השלישית, מוצגת דוגמא אישית synaptophysin סמן הפניה מבוזרת יותר homogeneously. כיסוי של שני חלבונים (שורה רביעית) מציג את חלוקת Mover דיפרנציאלית (אדום) לעומת את סמן חלבון synaptophysin (ירוק).
איור 2 מציג כימות המתוארים בשלב 4 של הפרוטוקול. מוצגות ערכי העוצמה של זריחה רעה עבור הערוצים השונים על פני את ההמיספרות (Mover, איור 2A; synaptophysin, איור 2ב') ועל -פני את תחומי עניין (Mover, איור 2C; synaptophysin, איור 2D). כדי לקבוע את השפע Mover יחסית מספר הסינפטיות, נלקח יחס ערכי פלורסצנטיות Mover לערכים זריחה synaptophysin. אלה יחסי עבור תחומי עניין מוצגים באיור 2E, כבר מספקות אינדיקציה חלוקת Mover הטרוגנית, עם אזורים עם גבוה ונמוך Mover רמות ביחס הסינפטיות. בנוסף לפיצוי על ההשתנות טכני הטבועה, היחס באזור אחד של עניין (איור 2E) לעומת זאת על פני הכדור (לא מוצג) ותורגם באחוזים. זה מעניק שפע (איור 2F) יחסית Mover מודד כמה Mover קיים באזור אחד של ריבית יחסית את הממוצע.
כפי שהוזכר לעיל, אחד היתרונות העיקריים של טכניקה זו היא היכולת לקבוע את השפע של החלבון של עניין על-פני אזורים קטנים מאוד, אפילו לאזורי משנה ושכבות של תחומי עניין. דוגמה אחת של יישום זה מוצג באיור 3, שבו שפע Mover היחסי נקבע על הרבדים השונים תחומים של ההיפוקמפוס. כימות ברבדים שונים המוצגים באיור 3D, איור 3Fו- איור 3H מתייחס הרבדים שמוצג באיור 3C, איור 3Eו- איור 3G, עם הצבעים המתאימים. בתוך ההיפוקמפוס, Mover heterogeneously מופץ, עם רמות גבוהות Mover ביחס הסינפטיות בשכבות המשויך חישוב אינטרה-בהיפוקמפוס (קרי, השכבה פולימורף של הפיתול משוננת [די. ג'י], הרובד radiatum, מחזירת אור, oriens של Cornu Ammonis 3 [CA3], הרובד radiatum ו oriens של Cornu Ammonis 1 [CA1]), רמות נמוכות בשכבות הקלט והפלט (השכבה המולקולרית הפנימיים והחיצוניים של די. ג'י, הרבדים כפירמידה תא של CA3 ושל CA1, ו הרובד lacunosum-moleculare של CA1).

איור 1 : Immunofluorescence נציג תמונות של דאפי (בשורה הראשונה), Mover (שורה שנייה), synaptophysin (בשורה השלישית), שלהם כשכבת-על (שורה רביעית, מיצבנו synaptophysin אדום, בירוק) ברמות rostro-סימטרית 5 (A-E)- תחומי עניין לעריכה מוצללים באפור בשורה העליונה של לוחות. M1, קליפת מנוע העיקרית; הוועד האולימפי הבינלאומי, איים של Calleja; ACC, cingulate cortex הקדמי; סנו, גרעינים במחיצה הבין-פרוזדורית; VPa, הגחון pallidum; NuA, גרעין האקומבנס; CP, putamen המזונבת; S1, קליפת המגע העיקרית; Hc, ההיפוקמפוס; אני, האמיגדלה; מנהל, habenula המדיאלי; פג, גריי periaqueductal; SN, הסובסטנציה ניגרה; מע' ' מ, אזור הטגמנטום הגחוני; MLC, שכבה מולקולרית של הצרבלום; GLC, שכבה פרטנית של הצרבלום. סרגל קנה מידה = 500 מיקרומטר. איור זה השתנה בין Wallrafen ו Dresbach1. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 2 : כימות של ההתפלגות Mover על פני 5 רמות סימטרית-rostro. זאת אומרת פלורסצנטיות עוצמת האות Mover (A), האות synaptophysin (B) ברמות שונות. מתכוון פלורסצנטיות עוצמת האות Mover (C), האות synaptophysin (D)-16 אזורים במוח באופן ידני מוגדרים היטב. (E) יחסי של Mover, synaptophysin את המוח 16 תחומי עניין. כימות (F) של שפע Mover היחסי, השוואת יחס Mover/synaptophysin-האזור בהתאמה ליחס של הכדור המתאים. M1, קליפת מנוע העיקרית; הוועד האולימפי הבינלאומי, איים של Calleja; ACC, cingulate cortex הקדמי; סנו, גרעינים במחיצה הבין-פרוזדורית; VPa, הגחון pallidum; NuA, גרעין האקומבנס; CP, putamen המזונבת; S1, קליפת המגע העיקרית; Hc, ההיפוקמפוס; אני, האמיגדלה; מנהל, habenula המדיאלי; פג, גריי periaqueductal; SN, הסובסטנציה ניגרה; מע' ' מ, אזור הטגמנטום הגחוני; . MLC, שכבה מולקולרית של הצרבלום. נקודות שחורות מייצגים נקודות נתונים יחיד. ברים להציג זאת אומרת ± שגיאת התקן של הממוצע (SEM). איור זה השתנה בין Wallrafen ו Dresbach1. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 3 : התפלגות mover בהיפוקמפוס העכבר. Stainings immunofluorescence פרוסות הילתית ההיפוקמפוס העכבר. סקירה של ההיפוקמפוס מציגים התבנית ביטוי Mover הטרוגנית (A) וגם את Synaptophysin המתאים מכתים (B). שלושה אזורים מעניינים (DG, איור 3C; CA3, איור 3E; CA1, איור 3G) מפורטים עם קווים מנוקדים לבנים. (D,F,H) כימות השוואת היחס בין הרבדים בהתאמה ליחס של הכדור המתאים. הצבעים מגרפים תואמות ההצללה המתאימים בחלוניות C, E, ו- G. הביטוי mover היא גבוהה ברמות המשויך חישוב אינטרה-בהיפוקמפוס (קרי, השכבה פולימורף של די. ג'י, הרובד radiatum, מחזירת אור, oriens של CA3, ואת הרובד radiatum ו- oriens של CA1), ונמוך הקלט העיקרי - ואת הפלט שכבות ( שכבה מולקולרית הפנימיים והחיצוניים של די. ג'י, הרבדים כפירמידה תא של CA3 ושל CA1, ולא את הרובד lacunosum-moleculare של CA1). OML, השכבה המולקולרית החיצונית; IML, השכבה המולקולרית הפנימית; GrL, שכבה פרטנית; PmL, פולימורף שכבה/hilus; אז, הרובד oriens; מרגל, הרובד pyramidale; מחש, שכבה מחזירת אור; SR, הרובד radiatum; הסים, הרובד lacunosum-moleculare. סרגל קנה מידה = 500 מיקרומטר. נקודות שחורות לייצג נתונים יחיד נקודות. ברים להראות את זאת אומרת ± ב- SEM. איור זה השתנה בין Wallrafen ו Dresbach1. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

טבלה 1: פתרונות שימוש בפרוטוקול זה.

טבלה 2: נוגדנים בשימוש בפרוטוקול זה.

טבלה 3: דוגמה נתונים טיפול.
המחברים אין לחשוף.
כאן, אנו מתארים גישה כמותית לקביעת ההתפלגות של חלבון סינפטית יחסית חלבון סמן באמצעות צביעת immunofluorescence ', ' מיקרוסקופיה קונפוקלית, וניתוח מבוססת מחשב.
אנו מודים אירמגרד וייס לסיוע טכני מעולה. המחברים להכיר תמיכה על ידי הרמס Pofantis ו Andoniya Petkova. המחברים גם תודה מכון מדעי המוח האירופית השימוש של LSM800, סיוע טכני, במיוחד על ידי ד ר נילס Halbsgut. עבודה זו מומן על ידי גטינגן במרכז הרפואי אוניברסיטת. JSV מאשר תמיכה על ידי המרכז עבור ננו מיקרוסקופ ופיזיולוגיה מולקולרית של המוח (CNMPB).
| צינורות תגובה של 1.5 מ"ל | Eppendorf | 30120094 | |
| צינורות תגובה של 50 מ"ל | Greiner Bio-One | 227261 | |
| multiwell 24 well | Fisher Scientific | 087721H | |
| פיפטה מפלסטיק (חד פעמי) | Sarstedt | 861,176 | |
| 1000 מ"ל פיפטה | Rainin | 17014382 | |
| פיפטה 2 מ"ל | Eppendorf | 3123000012 | |
| Vortex Genius 3 | שקופיות מיקרוסקופ IKA | 3340001 | |
| Menzel | פישר סיינטיפיק | 10144633CF | |
| סטריאוסקופ | Leica | ||
| LSM800 | Zeiss | מיקרוסקופ קונפוקלי | |
| מקפיא מיקרוטום | Leica | ||
| PBS (10X) | Roche | 11666789001 | |
| PFA | Sigma | P6148-1 ק"ג | |
| NaCl | BioFroxx | 1394KG001 | |
| סוכרוז | neoFroxx | 1104KG001 | |
| רקמות טק | סאקורה | 4583 | OCT |
| Na2HPO4 | BioFroxx | 5155KG001 | |
| NaH2PO4 | Merck | 1,063,460,500 | |
| סרום עיזים רגיל | Merck Millipore | S26-100ML | |
| סרום חמור רגיל | Merck | S30-100ML | |
| Triton X-100 | Merck | 1,086,031,000 | |
| ארנב Anti-Mover | Synaptic Systems | RRID: AB_10804285 | |
| שרקנים אנטי-סינפטופיזין | מערכות סינפטיות | RRID: AB_1210382 | |
| חמור נגד ארנב AF647 | Jackson ImmunoResearch | RRID: AB_2492288 | |
| עז אנטי-עכבר AF488 | Jackson ImmunoResearch | RRID: AB_2337438 | |
| Mowiol4-88 | Calbiochem | 475904 | |
| ZEN2 כחול תוכנה | Zeiss | Microscopy תוכנה | |
| FIJI | ImageJ | Analysis תוכנה | |
| מיקרוסופט אקסל | מיקרוסופט |