2011年1月10日
BKチャネルのイオン電流をパッチクランプ技術を使用して記録されます。 BKチャネルはで表されますアフリカツメガエル卵母細胞メッセンジャーRNAを注入することにより。パッチクランプ記録中に細胞内液を灌流システムによって制御されます。
この手順の全体的な目標は、制御された電圧下でBKチャネルの活性化を記録すると同時に、細胞内溶液を制御することです。これは、まずXenopus CytesにBKチャネルmRNAを注入することにより、BKチャネルを発現させることによって達成されます。手順の2番目のステップは、灌流システムを準備することです。
手順の3番目のステップは、卵母細胞膜とパッチピペットの間にギガシールを形成することです。手順の最後のステップは、膜パッチを切除することです。最終的に、パッチクランプ技術とプロフュージョンシステムを組み合わせて得られた結果は、BKチャネルが電圧とカルシウム濃度の変化によって活性化されることを示しています。
こんにちは、ワシントン大学のジェイミー・ズース博士研究室のジン・チョ・ヨンです。この方法は、イオンチャネル活性化の分子メカニズムに関する質問など、神経科学分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。それでは始めましょう。
手順の最初のステップは、パッチクランプの数日前に開始され、in vitroで転写されたBKチャネルmRNAを使用します。Xenopus Lavu Cytesをステージ5〜6で回収した後、0.05〜50ナノグラムのBKチャネルmRNAを細胞に注入します。ナノインジェクトを使用して、2つの自動ナノリットルインジェクターを注入します。
注入後、各mRNAについて12個の卵子に対して注入を繰り返します。ND 96溶液を使用して卵母細胞を2回すすぎます。次に、卵子を培養プレートに入れ、18°Cで2日以上インキュベートして、卵子がBKチャネルを発現する時間を確保します。
2〜5日間のインキュベーション後、卵母細胞はBKチャネルを発現しているはずなので、すでにパッチクランプが行われています。卵子を取り扱う前に、灌流システムから始めて、パッチクランプに必要なすべてのものを設定します。ここに示されているシステムは、自動バルブリンクです。
16 プロフュージョンシステム 加圧窒素は、プロフュージョン溶液を溶液リザーバーからプロフュージョンチューブを通ってプロフュージョンペンシルとチップに押し出します。滲出液の各流れの流れは、1つのリザーバーバルブと1つの電子バルブによって制御されます。このプロトコルでは、貯水池の1つは加圧されず、廃棄物収集器、ならびに圧力解放機構として機能します。
カルシウムまたはマグネシウムの濃度が異なる灌流溶液を実験前に調製することができます。リザーバーに灌流溶液を追加し、それぞれにカルシウムまたはマグネシウムの濃度を示すラベルを付けます。最初にプロフュージョンシステムをセットアップするには、チューブをプロフュージョンペンシルに接続します。
次に、電子バルブコントローラーをオンにし、電子バルブを開いて、チューブとプロフュージョンペンシルに詰まりや気泡がないことを確認します。脱イオン水で満たされたシリンジを使用して、脱イオン水を各チューブに押し込みます。この時点で、チューブを溶液リザーバーに接続し、ガスボンベのバルブを開いて窒素に加圧を適用します。
1つのリザーバーバルブを開いて、チューブにリザーバー溶液の1つを充填します。必要に応じて、リザーバーバルブをクリックして、溶液中の気泡を取り除きます。チューブに溶液が充填されたら、リザーバーバルブを閉じ、灌流チップに水を入れて、灌流ペンシルにねじ込みます。
気泡を引っ掛けないように注意してください。先端を接続するときは、モデリング粘土を使用して灌流鉛筆をバスステージに固定し、プロフュージョンチップがバススペースにあることを確認します。これで、プロフュージョンシステムが設定されました。
この時点で、脱イオン水をバスに加えます。プロフュージョンチップが水に沈んでいることを確認してください。各灌流溶液が灌流チップから正しく出てくることをテストします。
廃棄物収集装置のチューブに接続されている電子バルブを閉じ、いずれかのプロフュージョン溶液のバルブを開きます。顕微鏡下で、灌流チップから出てくる淹れ流し液のジェットを観察します。その増殖溶液のバルブを閉じ、廃棄物コレクターのバルブを開きます。
溢れんばかりのジェットはほとんど消えるはずです。各灌流溶液について同じテストを繰り返します。すべての灌流溶液が正しく流れることを確認したら、浴中の脱イオン水を目的の浴液に交換します。
次に、録音装置をセットアップします。各パッチクランプセッションの前に、銀記録電極を塩化銀で再コーティングする必要があります。まず、電極ワイヤーをピペットホルダーから取り外し、電極ワイヤーの先端半分を新鮮な漂白剤が入ったバイアルに少なくとも15分間浸します。
これにより、ワイヤ上に塩化銀の層が堆積します。電極ワイヤーを脱イオン水ですすぎ、ブロットして乾かします。次に、銀塩化銀電極をピペットホルダーに戻します。
次に、コンピューターの電源を入れます。ハードウェアキーをコンピューターのプリンターポートに差し込みます。データ集録ソフトウェア(HEA pulse)を使用するには、ハードウェアキーを差し込む必要があります。
アンプのスイッチを入れ、データ集録ソフトウェアを起動します。HEAパルス。プロトコルファイルをロードし、刺激スケールなどの構成設定を調整します。
構成設定を調整する目的は、テスト電位がコマンド電位と正確に等しいことを確認することです。これで、卵子を準備する準備が整いました。インキュベーターから卵子を取り出します。
卵子をストリッピング溶液に5〜10分間浸します。ストリッピング溶液は、ビテル膜を原形質膜から剥離し、ビテル膜を剥離することを可能にします。5〜10分後、卵母細胞からビン膜をそっと剥がします。
2つの鉗子を使用します。divi OCサイトは非常に壊れやすいため、必要なだけ移動しないでください。Devi卵子が空気や気泡にさらされないように注意して、卵子を浴に移すのに十分な溶液で満たされたガラスピペットを使用してください。
これで卵母細胞膜上のチャネルが露出し、パッチピペットの準備が整いました。ガラスキャピラリーチューブをマイクロピペットプーラーに挿入して、パッチピペットを引っ張ります。顕微鏡でピペットを観察し、先端の形状と開口部の直径を決定します。
開口径は、記録中の容量性電流を減らし、滑らかな先端を確保するために、先端をワックスでコーティングしてから燃焼させる必要があります。顕微鏡で磨きます。ピペットの先端をピペット溶液の中に入れ、プランジャーを引いて、ピペットの先端を満たします。
これにより、ピペットの先端が濡れます。次に、シリンジを使用してピペット溶液をピペット溶液で3分の1満たします。次に、ピペットをピペットホルダーに入れ、銀、塩化銀の電極を内側に入れます。
ワイヤー電極がピペット溶液に接触していることを確認してください。次のステップは、準備した卵子から内側のパッチを切り取ることです。まず、顕微鏡下で卵子の明確なエッジを見つけます。
マニピュレーターを使用して、パッチピペットを卵子に近づけ、卵子が水没していることを確認します。浴液に、ピペットの直列抵抗を記録します。パッチピペットの理想的な直列抵抗は、ピペット溶液で満たし、浴液に浸したときの1〜1.5ミリオームです。
次に、ピペットを卵子に対してゆっくりと押し付け、抵抗が約2倍になるまで押します。ピペットホルダーに接続された吸引チューブを通して口から穏やかに吸引することにより、ギガオームシールを取得します。ギガシールが形成されたことを確認したら、マイナス30mVで数分間保持してパッチを安定させます。
インサイドアウトパッチを取得するには、ピペットをOO部位にすばやく押し込み、次に軽く引き抜いてパッチを切除します。これで、インサイドアウトパッチをパッチクランプする準備が整いました。インサイドアウトパッチを保持しているピペットを、灌流チップの開口部から約100ミクロン離します。
廃棄物収集用の電子バルブを閉じ、目的の増殖溶液用のリザーバーバルブを開きます。パッチ全体の電流の記録を開始します。必要に応じて、電圧と拡散ソリューションを変更します。
録音が終了したら、詰まりを防ぐために脱イオン水を押し込んで、豊富なチューブの鉛筆と先端を清掃します。ここで得られたパッチクランプの記録は、卵母細胞膜パッチ上の野生型BKチャネルが電圧とカルシウムの両方に応答することを示しています。この図は、灌流溶液中のカルシウムが公称ゼロのパッチ記録を示しています。
電流トレースの上の方形波は、パッチに印加される電圧を示しています。50ミリボルトから200ミリボルトまでの4つの電圧が50ミリボルト刻みで印加されました。最大電流は約2ナノアンペアで、最大電圧は200ミリボルトでした。
電圧の増加に伴う電流振幅のこの増加は、BKチャネルのオープン確率が電圧とともに増加することを示しました。この図は、さまざまな電圧に対するインサイドアウトパッチの応答を示しています。灌流溶液中に1マイクロモルのカルシウムがある場合、電圧ステップが印加されました。
次の図のように、200ミリボルトの電圧ステップに対する応答は、Perfu 8にカルシウムがある場合、カルシウムを含まない2ナノアンペアと比較して、最大応答は約3ナノアンペアに増加しました。これは、BKチャネルのオープン確率がカルシウムの存在下で増加したことを示しています。要約すると、このパッチクランプ手順は、BKチャネルが電圧とカルシウムに依存していることを示しました。
このビデオを見た後、プロ燃料供給システムと組み合わせたパッチクランプ技術を使用してアイアンチャネルの活性化を記録する方法をよく理解しているはずです。今。ご覧いただきありがとうございます、そしてあなたの実験に頑張ってください。
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この記事では、カエルの卵母細胞におけるBKチャネルの活性化をパッチクランプ法で記録する手順について詳しく説明しています。この方法では、mRNA注入によってBKチャネルを発現し、灌流システムで細胞内溶液を制御します。
This protocol enables precise interrogation of ion channel function under controlled voltage and intracellular conditions, supporting target validation in neuroscience and cardiovascular drug discovery. By isolating BK channel responses to pharmacological or genetic perturbations, it provides quantitative data for mechanistic de-risking of therapeutic hypotheses. The Xenopus oocyte expression system offers a scalable platform for early-stage assay development and lead optimization workflows.
The method fits within early discovery to lead identification stages, providing functional confirmation after target identification and before medium-throughput screening campaigns.