ポストエンベッドイムノゴールド法は、特定の分子の細胞内局在を高解像度で分析するための最も効果的な方法の一つです。ここでは、網膜リボンシナプスにおけるグルタミン酸受容体を定量的に解析するためのプロトコールについて述べます。
方法論記事
ポストエンベッドイムノゴールド法は、特定の分子の細胞内局在を高解像度で分析するための最も効果的な方法の一つです。ここでは、網膜リボンシナプスにおけるグルタミン酸受容体を定量的に解析するためのプロトコールについて述べます。
網膜神経節細胞(RGC)は、双極細胞から興奮性グルタミン酸作動性入力を受け取ります。RGCのシナプス興奮は、NMDA受容体(NMDAR)およびAMPA受容体(AMPAR)によってシナプス後に媒介されます。生理学的データは、RGCのグルタミン酸受容体がシナプス後だけでなく、シナプス周囲またはシナプス外膜コンパートメントでも発現することを示しています。しかし、RGCシナプスにおけるグルタミン酸受容体の正確な解剖学的位置は決定されていません。中央シナプスにおけるグルタミン酸受容体の高分解能定量分析は広く採用されていますが、このアプローチは網膜での成功は限られています。私たちは、膜受容体の分析のためのポストエンベッドイムノゴールド法を開発し、網膜リボンシナプスにおけるこれらの受容体の数、密度、および変動性を推定することを可能にしました。ここでは、1)網膜固定の調製の成功、2)凍結置換、3)埋め込み後の免疫金電子顕微鏡(EM)免疫細胞化学、および4)リボンシナプスにおけるグルタミン酸受容体の定量的可視化に必要なツール、試薬、および実践的な手順について説明します。
グルタミン酸は網膜1における主要な興奮性神経伝達物質です。双極細胞2からのグルタミン酸作動性シナプス入力を受けた網膜神経節細胞(RGCを)は、脳に視覚情報を送信する網膜の出力ニューロンです。生理学的研究は、RGCのシナプスの励起がNMDA受容体(NMDARを)およびAMPA受容体(AMPA受容体)3,4,5によってシナプス後部媒介されることを示しました。網膜神経節細胞における興奮性シナプス後電流(EPSCs)はAMPA受容体とNMDARを3,5,6,7,8によって媒介されるが、RGCを上の自発的なミニチュアEPSCs(mEPSCs)が唯一のAMPA受容体媒介成分4,5,9を示します 。しかし、グルタミン酸の取り込みを低減することがRGCの樹状突起上のNMDARをが興奮性シナプスの外側に位置することができることを示唆し、自発EPSCs 5 NMDAR成分を明らかにしました。膜関連グアニル酸キナーゼなどPSD-95など(MAGUKs)はグルタミン酸受容体およびイオンチャネルを含むクラスタの神経伝達物質受容体、シナプス部位でのsが、また明確なシナプス下発現パターン10,11,12,13,14を示します 。
最近の数十年にわたって、共焦点免疫組織化学およびプレ埋め込み電子顕微鏡(EM)免疫組織化学は、膜受容体の発現を研究するために使用されてきました。共焦点免疫染色は、受容体の発現の幅広いパターンを明らかにしているが、その低解像度は、それが不可能な細胞内位置を区別するために使用することができます。哺乳動物の網膜の前埋め込 むEM研究は、NMDARサブユニットはコーン双極細胞のリボンシナプス15,16,17でのシナプス後要素に存在していることを示しています。これは、生理学的証拠には明らかとは対照的です。しかしながら、反応生成物の拡散は、プレ埋め込み免疫法における周知のアーチファクトです。したがって、このアプローチは、通常、統計的に信頼性の高いデータが得られていないとシナプス外膜18,19,20,21対シナプス膜への局在化との間の区別を除外することができます。に一方、生理学的および解剖学的データは、RGCを3,5,7,9,22上のAMPA受容体のシナプス局在と一致しています。したがって、網膜リボンシナプスにおけるグルタミン酸受容体とMAGUKsは、シナプス後にもperisynapticまたはシナプス外膜区画にだけでなく、ローカライズされています。しかし、網膜リボンシナプスにおけるこれらの膜タンパク質の高分解能定量分析が依然として必要とされています。
ここでは、NMDARサブユニットのシナプス下局在を調べるために、包埋後のEMの免疫技術を開発し、ラットのRGCにシナプスでのこれらのタンパク質の数、密度および変動性を推定することによって、続いAMPARサブユニットとPSD-95は、コレラ毒素サブユニットB(CTB)を用いて標識逆行性トレーシング方法。
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お手入れと動物の取り扱いは、NIH動物実験委員会のガイドラインに従いました。 12時間の明:暗サイクル上丘を介して、左右1から1.2パーセントCTBを注射生後日(P)15-21 Sprague-Dawleyラットは、12で維持しました。
1.網膜組織固定
2.凍結置換
注:この凍結置換法は、以前公開されたプロトコル19,20から変更されています。また、機器が(手袋を着用)非常に冷たいことが重要です。 O楽器で触れたときtherwise、組織が部分的に解凍することがあります。これらの工程の全ては、AFSチャンバー内で行われ、器具は、チャンバの縁の上に移動することができることはありません。同様に、AFSで使用されるすべての化学物質の適切な冷却が必要です。
3.包埋後のEMイムノゴールド免疫細胞化学
注:23,24,25 に記載のように包埋後の免疫細胞化学を行います。
4.定量
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以前に24,25説明したように、ここで示された結果は、ラットの網膜におけるRGCの樹状突起上GluA 2/3とNMDARをの著しく異なるシナプス下局在パターンを示しています。 RGC樹状プロファイルでGluA 2/3免疫粒子の77%は、最も中心的なシナプスと同様に、PSD( 図1A)内に位置していました。しかし、NMDARをは、いずれのシナプスまたはextrasynaptically位置していました。 GluN2Aの免疫金粒子の83%は、PSDに局在した( 図1C、図2A、図2B)、優先OFFシナプス、及び金粒子でのPSD( 図2C)の中心に、より濃縮しました。対照的に、GluN2B用粒子標識(96%)の大部分は、端から180 nmのピークの粒子密度と、主にシナプス形質膜に沿って分布PSD( 図1B、2A、2B)の外側に配置されましたPSD( 図2B)。特に、GluN2BはONのシナ...
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1)短いと弱い固定、2)、3)ポスト埋め込み免疫染色、および4)定量化置換をフリーズ:私たちは、埋め込み後イムノゴールドEM成功定量するための4つの技術を記載しています。
EMの免疫は、超薄組織切片中の特定のタンパク質の検出を可能にします。金粒子で標識された抗体は、直接EMを使用して可視化することができます。膜受容体のシナプス下局在を検出する際の強力な一方で、EMの免疫は、技術的に困難であること、および組織固定および処理方法の厳密な最適化を必要とすることができます。
膜の完全性及び抗原性の間の最適なバランスを取るために、我々は別の固定方法と時間をテストしました。例えば、中枢シナプス19,20で包埋後のEM NMDARに使用される成功したプロトコルは、網膜にNMDARの免疫反応性を検出することができませんでした。この研究は、に穏やかな固定と短いインキュベーション時間を採用しました強い、長期の固定16後NMDA受容体の抗原性の還元を避けます。
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著者は開示していません。
この作品は、国立衛生研究所の難聴やその他のコミュニケーション障害に関する神経疾患・脳卒中研究所(NINDS)と国立研究所(NIDCD)、(NIH)の学内プログラムによってサポートされていました。私たちは、NINDS EM施設と支援のためのNIDCD高度なイメージングコア(コード#ZIC DC 000081から03)をお願いいたします。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| パラホルムアルデヒド | EMS | 15710 | |
| グルタルアルデヒド | EMS | 16019 | |
| NaH2PO4 | Σ | S9638 | |
| Na2HPO4 | σ | 7782-85-6 | |
| CaCl2 | σ | C-8106 | |
| BSA | Σ | A-7030 | |
| Triton X-100 | Σ | T-8787 | |
| NaOH | Sigma | 221465 | |
| NaN3 | JT Baker | V015-05 | |
| グリセロール | Gibco BRL | 15514-011 | |
| Lowicryl HM 20 | Polysciences | 15924-1 | |
| Tris-Base | Fisher | BP151-500 | |
| Tris | Fisher | 04997-100 | |
| Anti-GluN2A | ミリポア | AB1555P | 希釈 1/50 |
| 抗GluN2B | ミリポア | AB1557P | 希釈 1/30 |
| 抗GluA2/3 | ミリポア | AB1506 | 希釈 1/30 |
| アンチ PSD-95 | ミリポア | MA1–046 | 希釈 1/100 |
| ロバ反ウサギ IgG-10 nm 金粒子 | EMS | 25704 | 希釈 1/20 |
| ロバ反マウス IgG-10 nm 金粒子 | EMS | 25814 | 希釈 1/20 |
| ロバ反マウス IgG-5 nm 金粒子 | EMS | 25812 | 希釈 1/20 |
| ロバ反ヤギ IgG-18 nm 金粒子 | ジャクソン免疫研究 | 705-215-147 | 希釈1/20 |
| Formvar-カーボンコーティングされたニッケルスロットグリッド。 | EMS | FCF2010-Ni | |
| 酢酸ウラニル | EMS | 22400-1 | |
| メタノール | EMS | 67-56-1 | |
| クエン酸鉛 | ライカ | ||
| ライカ EM AFS | ライカ | ||
| ライカ EM CPC | ライカ | ||
| ウルトラミクロトーム | ライカ | ||
| 日本電子 1200 EM | 日本電子液体 | ||
| 窒素 | ロバーツ酸素 | ||
| プロパン | ロバーツ酸素 | ||
| CTB | リスト生物研究所 | 104 | 1 - 1.2% |
| 抗CTB | リスト生物研究所 | 703 | 希釈1/4,000 |
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