このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。

方法論記事

質量分析法を用いた ショウジョウバエ の光受容体における脂質シグナルの解析

1.8K 回視聴

⸱

DOI:

10.3791/63516

⸱

2022年3月7日

 ,  ,  , 

この記事について

サマリー

この論文は、 ショウジョウバエ の光受容体から数種類の脂質を同定し定量するための、汎用性が高く、堅牢で高感度な質量分析プロトコルを示しています。

要約

ホスホリパーゼCβ(PLCβ)の活性化は、 ショウジョウバエ の光受容体における感覚伝達中の重要なステップです。PLCβ活性は、膜脂質ホスファチジルイノシトール4,5ビスリン酸[PI(4,5)P2]の加水分解をもたらし、最終的に一過性受容体電位(TRP)およびTRP様(TRPL)チャネルの活性化につながります。PLCβの活性は、その後、多くの脂質種の生成にもつながり、そのうちのいくつかはTRPおよびTRPL活性化に関与することが提案されています。さらに、いくつかのクラスの脂質が、光受容体の細胞生物学を組織化してシグナル伝達反応を最適化し、最適な感覚伝達を実現する上で重要な役割を果たすことが提案されています。歴史的に、これらの発見は、特定の脂質のレベルを制御する酵素のために ショウジョウバエ 変異体を単離し、これらの変異体の光受容体生理学の解析を行う能力によって推進されてきました。最近では、高感度で特異性の高い脂質の単離と定量分析のための強力な質量分析法が開発されています。これらは、放射性核種の標識を必要とせずに光受容体からの脂質分析が可能になった ショウジョウバエ での使用に特に適しています。この記事では、 ショウジョウバエ の光受容体におけるさまざまなシグナル伝達脂質の堅牢で高感度かつ正確な定量評価のための脂質質量分析の使用における概念的および実用的な考慮事項について説明します。分子遺伝学や生理学的解析の既存の方法とともに、このような脂質は、生物学における発見のモデルシステムとして、光受容体の力を高める可能性があります。

概要

ショウジョウバエの光伝達は、Gタンパク質共役PLCβカスケードによって媒介され、光活性化チャネルTRPおよびTRPL1の活性化につながります。PLCβは、膜結合リン脂質であるホスファチジルイノシトール4,5ビスホスフェート[PI(4,5)P2]を加水分解し、ジアシルグリセロール(DAG)とイノシトール1,4,5トリスホスフェート(IP3)を生成します。その後、DAGはDAG-キナーゼによってリン酸化され、ホスファチジン酸(PA)が生成されます。その後、脂質中間体の生成を伴う一連の反応を通じて、PI(4,5)P2が再生されます2。このPI(4,5)P2サイクルのいくつかの成分は、ショウジョウバエの光受容体で機能を持っています。PLCの活性化がTRPおよびTRPLチャネルゲーティングにつながるメカニズムは未解決のままです。しかし、いくつかの証拠は、PI(4,5)P2加水分解によって生成された脂質中間体がこのプロセスを媒介する可能性があることを示唆しています3。したがって、ショウジョウバエの光伝達におけるTRPおよびTRPLの活性化メカニズムを明らかにするためには、こ....

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

プロトコル

1.ハエの飼育と薬品の調製

  1. リアフライ(Drosophila melanogaster)は、内部照明なしで25°Cで相対湿度50%のインキュベーター内の標準的なフライフードに乗った。80 g/Lのトウモロコシ粉、20 g/LのD-グルコース、40 g/Lのスクロース、8 g/Lの寒天、15 g/Lの酵母抽出物、4 mLのプロピオン酸、0.7 g/LのTEGO(メチルパラヒドロキシ安息香酸)、および0.6 mLのオルトリン酸を加えてフライフードを準備します https://bangalorefly.ncbs.res.in/drosophila-media-preparation。25°Cに維持された冷却インキュベーターで、~2,000ルクスの連続白色光照明で1セットのハエを成長させます。
  2. クロロホルム:メタノール:2.4 M 塩酸を 250:500:200 (vol/vol/vol) の比率で添加して、ホスホイノシチド溶出バッファー (PEB) を調製します。メタノール:1 M 塩酸:クロロホルムを 235:245:15 (vol/vol/vol) の比率で添加し、低相洗浄バッファー (LPWS) を調製します。誘導体化後の洗浄液を調製するには、クロロホルム:メタノール:水を8:4:3(vol/vol/vol)の比率で添加し....

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

結果

MSにおける測定の直線性の決定。直線性とは、脂質分析種の濃度に正比例する結果を提供する MS 分析法の能力です。直線性は、(a)脂質分析種のイオン化効率、および(b)異なる濃度での脂質分析種のイオン化挙動は、使用するイオン源に依存します。この研究で使用したエレクトロスプレーイオン化(ESI)では、(a)ESIソースから質量分析器へのイオン輸送、(b)質量分析器の設計、および検出器の信号の直線性に応じて、低濃度で直線性が維持されます。分析対象の分子の内部標準を使用した線形性測定は、実験ごとに推定する必要があります。データセットの例として、 図4 は、2桁にわたる濃度範囲にわたるDIMS実験のPA(12:0/13:0)標準の線形性応答を示しています。

DIMSアプローチ。図5は、グローバルDIMSアプローチを使用して野生型のショウジョウバエから検出および定量されたすべての脂質クラスを.......

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

ディスカッション

多くの証拠は、ショウジョウバエの光受容体の組織と機能の調節におけるシグナル伝達脂質の複数の役割に収束しています。光伝達3の調節における脂質のよく研究された役割に加えて、シグナル伝達脂質は、タンパク質輸送および細胞内組織化にも関与している23,30,39,40,41。これらの研究は、ショウジョウバエモデル系における光受容体機能の生理学的42および遺伝的解析43のための十分に開発された方法によって可能になった。しかし、ショウジョウバエの光受容体における脂質分.......

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

開示事項

著者は何も開示していません。

謝辞

この原稿に記載されている作業は、インド政府原子力省(Project Identification No.RTI 4006)、バイオテクノロジー省、インド政府(BT / PR4833 / MED / 30/744/2012)およびインドアライアンスシニアフェローシップ(IA / S / 14/2/501540)にPRします。NCBS質量分析施設、特にDhananjay Shinde博士とPRラボのメンバーの皆様には、これらのメソッドの開発に貢献していただいたことに感謝いたします。

....

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

材料

2
この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
0.1 N メタノール酸 HCL全脂質単離用
0.88% KClシグマ アルドリッチP9541総脂質単離用
1.5 ml / 2ml LoBind エッペンドルフチューブエッペンドルフ,022431081/022431102全脂質単離用
2.3.18 16:0/18:1 Diether PEAvanti 極性脂質999974脂質内部標準
37% 純粋な HClシグマ・アルドリッチ320331全脂質単離用
96ウェルプレート全有機リン酸塩アッセイ
アセトンフィッシャーサイエンティフィック32005解剖用
モリブデン酸アンモニウム全有機リン酸塩アッセイ
アスコルビン酸全有機リン酸塩アッセイ
バスソニケーター
BEH300 C18 カラム [1.0 mm x 100mm x 1.7 mm]Waters India Pvt. Ltd.186002352LC
ブレードホルダーファインサイエンティフィックツール10052-11解剖用
BODインキュベーター全有機リン酸塩アッセイ
壊れやすいブレードファインサイエンティフィックツール10050-00解剖用
バターペーパーGEヘルスケア10347671解剖用
C4, 300 A0, [1.7μm x1 mm x 100 mm] コラムWaters India Pvt. Ltd.186004623LC
クロマトグラフィー 琥珀色ガラスバイアル インサート付きMerck27083-U
d18:1/17:0)Avanti 極性脂質860517脂質内部標準
d5-ホスファチジルイノシトール 3,5-ビスリン酸 [PI(3,5)P2]-16:0/16:0Avanti 極性脂質850172脂質内部標準
解剖顕微鏡オリンパスSZ51解剖用
ドライヒートバス。
溶離液Aキサン:イソプロピルアルコール:100 mM酢酸アンモニウム水溶液(68:30:2)、LC溶
離液Bヘキサン:イソプロピルアルコール:100 mM酢酸アンモニウム水溶液(70:20:10)、LC
フィルターペーパーIndica-HM274039解剖用
フラスコボロシル剖用
フライNANARaghu Padinjatラボ
フライフードNANANCBSラボキッチン、組成:トウモロコシ粉80 g / L、D-グルコース20 g / L、スクロース40 g / L、寒天8 g / L、酵母抽出物15 g / L、プロピオン酸4 mL、TEGO(メチルパラヒドロキシ安息香酸)0.7 g / L、オルトリン酸0.6 mL)
鉗子ファインサイエンティフィックツール11254-20解剖用
ヒュームフード
ファンネル解剖用ボロシル
氷河酢酸フィッシャーサイエンティフィックA35-500誘導体化用
ガラス瓶:透明で琥珀色全脂質分離用
高温耐性リン酸塩フリーガラス管。全有機リン酸塩アッセイ
酸化ジルコニウムビーズ全脂質分離
用 ホモジナイザー機器Precellys
フライパッドプッシング用
照明制御インキュベーターパナソニック 三洋電機MIR-553フライ用飼育
初期有機混合物メタノール:クロロホルム(2:1)、全脂質単離用
LC-MSグレード クロロホルムシグマアルドリッチ650498全脂質単離用
LC-MSグレード メタノールアルドリッチ34860全脂質単離用
LC-MSグレード水シグマアルドリッチ34877全脂質単離用
ライトメーターHTC 機器LX-103
低保持チップEppendorf0030072006/72014/72022/72030全脂質分離用
LTQ Orbitrap XL 機器サーモフィッシャーサイエンティフィック、ブレーメン、ドイツ
リゾホスファチジン酸 (LPA)- 13:0アバンティ極性脂質LM-1700脂質内部標準
リゾホスファチジン酸 (LPA)- 17:1Avanti極性脂質LM 1701脂質内部標準
リゾホスファチジルコリン (LPC) -13:0Avanti 極性脂質LM-1600脂質内部標準
リゾホスファチジルコリン (LPC) -17:1Avanti 極性脂質855677脂質内部標準
リゾホスファチジルコリン (LPC)- 19:0Avanti 極性脂質855776脂質内部標準
過塩素酸。全有機リン酸塩アッセイ
リン酸標準リン酸二水素全有機リン酸塩アッセイ
リン酸緩衝生理食塩水 (PBS)NANA組成:137mMNaCl、2.7mM KCl、10 mM Na2HPO4、および1.8 mM KH2PO4、pH 7.4
ホスファチジン酸 (PA)- 12:0/13:0アバンティ極性脂質、LM-1400 脂質内部標準
ホスファチジン酸(PA)-17:0/14:1アバンティ極性脂質LM-1404脂質内部標準
ホスファチジン酸(PA)-(17:0/17:0)アバンティ極性脂質830856脂質内部標準
ホスファチジン酸(PA)-16:0-D31/18:1バンティ極性脂質860453脂質内部標準
ホスファチジルコリン(PC)-12:0/13:0アバンティ極性脂質LM-1000脂質内部標準
ホスファチジルコリン (PC)- 17:0/14:1アバンティ極性脂質LM-1004脂質内部標準
ホスファチジルエタノールアミン (PE) - 17:0/14:1アバンティ極性脂質LM-110脂質内部標準
ホスファチジルイノシトール (PI) - 17:0/14:1アバンティ極性脂質LM-1504脂質内部標準
ホスファチジルイノシトール4,5-ビスホスフェート [PI(4,5)P2)]-17:0/20:4Avanti極性脂質LM-1904内部標準
ホスファチジルイノシトール4-リン酸(PI4P)-17:0/20:4Avanti極性脂質LM-1901内部標準
ロボットナノフローイオン源TriVersa NanoMate(Advion BioSciences、イサカ、ニューヨーク、米国)
ロトスピン機器ターソン3090X
シリコンパッド解剖
用溶媒 A水中の0.1% ギ酸、LC溶剤
Bアセトニトリル中の0.1% ギ酸
LC卓上遠心分離機
サーモミキサー
TMS-ジアゾメタンAcrosAC385330050誘導体化用
トリプル四重極質量分析計AB SciexQTRAP 6500
UPLC システムWaters Acquity
真空遠心濃縮器Scanvac , Labogene
Vortex マシン
ヘ用解付きホモジナイズチューブ に接続された加湿CO フライカリウム ア脂質脂質、

参考文献

  1. Hardie, R. C. C., Raghu, P. Visual transduction in Drosophila. Nature. 413 (6852), 186-193 (2001).
  2. Raghu, P., Yadav, S., Mallampati, N. B. N. Lipid signaling in Drosophila photoreceptors. Biochimica et Biophysica Acta. 1821 (8), 1154-1165 (2012).
  3. Hardie, R. C.

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

再版と許可

さらに記事を探す

ホスホリパーゼCβPI(45)P2加水分解TRPチャネルTRPLチャネル脂質定量分子遺伝学感覚伝達

この記事は公開されました

動画は近日公開