May 4th, 2018
このプロトコルの目標はオンカラム細胞外の電子受容体を用いたトランス プラズマ膜電子輸送を監視し、これらの細胞外の電子アクセプターに発生する酵素の相互作用を解析します。
この手順の全体的な目標は、分光光度アッセイを通じて、トランスプラズマ膜の電子輸送のプロセスをリアルタイムで監視することです。この方法は、トランスプラズマ膜電子輸送のメカニズムと細胞の酸化還元環境がどのように維持されるかに関するラドックス生物学分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。この手法の主な利点は、アッセイがリアルタイム、マルチウェル、迅速な分光光度法であることです。
まず、C2C-12接着細胞を96ウェルプレートの列AからFの列に1平方センチメートルあたり10〜4番目の細胞の2倍に座らせ、次に細胞を増殖培地で覆います。摂氏37度のインキュベーターで細胞を5%二酸化炭素とインキュベートします。培養で24時間後、増殖培地を吸引し、150マイクロリットルのPBSで洗浄し、分化培地と交換し、さらに24〜48時間細胞をインキュベー
トします。次に、ストックWST-1およびPMS溶液を準備します。033グラムのWST-1を5ミリリットルのPBSに溶解することにより、WST-1の10ミリモルストック溶液を作成します。次に、溶液をボルテックスします。
次に、0023グラムのPMSを1.5ミリリットルのイオン水に溶解することにより、PMSの原液を調製します。解決策をボルテックスします。作業溶液を調製するには、PBSにグルコースを加えて、11.4ミリリットルの5ミリモルグルコース溶液を作ります。
この溶液に、480マイクロリットルのWST-1ストック溶液を添加して最終濃度を400マイクロモルWST-1にし、48マイクロリットルのPMSストック溶液を添加して最終濃度を20マイクロモルPMSにします。溶液を渦巻きにして混ぜます。次に、溶液を2つの6ミリリットルアリコートに分割します。
アッセイに応じて、ここで説明する関連成分を添加します。溶液を調製した状態で、細胞から分化培地を吸引し、150マイクロリットルのPBSで1回洗浄します。PBSを取り外し、アリコート1から100マイクロリットルを列1から6に追加します。
そして、アリコート2から96ウェルプレートの7列目から12列目に100マイクロリットルを追加します。96ウェルプレートをプレートリーダーにセットし、438ナノメートルで1時間、10分ごとに吸光度値を測定します。最終読み取り後、メディアを吸引し、150マイクロリットルのPBSで各ウェルを洗浄します。
次に、PBSを吸引します。分析では、同じウェルの後の時点での吸光度からウェルの初期吸光度を差し引くことにより、各ウェルの吸光度の変化を計算します。バックグラウンドウェルで観察される吸光度の変化に基づいて、この変更を修正します。
背景を補正したら、吸光度データを 60 分間のコントロール測定値に正規化します。あるいは、標準的なBCAタンパク質アッセイを使用して、各ウェルのタンパク質含有量で標準化します。最後に、データを定量化して、WST-1 の減少量をマイクログラムのタンパク質で求めます。
DPIP還元アッセイを開始するには、WST-1還元アッセイで示されているように、C2C-12接着細胞を増殖させ、分化させます。次に、029グラムのDPIPを10ミリリットルのイオン化水に溶解することにより、10ミリモルDPIPを含むストック溶液を調製します。次に、溶液をボルテックスします。
分光光度計を使用して溶液の吸光度を600ナノメートルで測定することにより、濃度を確認します。ワーキングソリューションを作成するには、10ミリモルのDPIPストック溶液の120マイクロリットルをグルコースとPBSの5ミリモル溶液の11.88ミリリットルに加えて、100マイクロモルの最終DPIPワーキング濃度にします。次に、溶液をボルテックスします。
次に、溶液を2つの6ミリリットルアリコートに分割します。アッセイに応じて、ここで説明する関連成分を添加します。溶液を調製した状態で、細胞から分化培地を吸引し、150マイクロリットルのPBSで1回洗浄します。
PBSを取り外し、アリコート1から100マイクロリットルを列1から6に追加し、アリコート2から列7から12に96ウェルプレートを追加します。96ウェルプレートをプレートリーダーにセットし、600ナノメートルで1時間、10分ごとに吸光度値を測定し、WST-1還元アッセイ分析で説明されているように結果の値を分析します。まず、2つの解決策を準備します。
まず、PBSに400マイクロモルのWST-1と20マイクロモルのPMSを6ミリリットル調製します。次に、DPIPとPBSの100マイクロモル溶液を6ミリリットル調製します。細胞が存在しない平底板の列AからDに100マイクロリットルのWST-1/PMS溶液を加えて最初の96ウェルプレートを調製し、438ナノメートルの分光光度計で吸光度を測定します。
次に、細胞が存在しない平底板の列AからDに100マイクロリットルのDPIP溶液を加えて、2番目の96ウェルプレートを調製し、分光光度計で600ナノメートルの吸光度を測定します。次に、ウェルの半分に1マイクロリットルの10ミリモルアスコルビン酸を加えて、最終濃度を100マイクロモルにします。プレートが安定するまで、プレート内の吸光度を監視します。
この後、DPIPで繰り返します。安定化したら、生成された電子受容体が基板であるかどうかを判断します。スーパーオキシド変異化物用アスコルビン酸オキシダーゼは、アスコルビン酸オキシダーゼまたはスーパーオキシド変異化物のいずれかを各ウェルに添加し、吸光度の変化を1時間観察します。
トランスプラズマ膜の電子輸送をモニターするために、アスコルビン酸オキシダーゼを使用してアスコルビン酸を介した還元の影響をブロックし、スーパーオキシドジスムターゼを使用してスーパーオキシドを介した還元をブロックして、WST-1 の還元のどの部分が各成分によるものかを決定しました。アスコルビン酸オキシダーゼの添加により、WST-1の減少が約30%抑制され、トランスプラズマ膜の電子輸送の約30%がアスコルビン酸の輸出によるものであることが示されました。スーパーオキシドジスムターゼの添加により、WST-1の減少は約70%抑制され、トランスプラズマ膜の電子輸送の約70%が細胞外スーパーオキシド放出によるものであったことが示された。
減少したDPIPがアスコルビン酸オキシダーゼまたはスーパーオキシドジスムターゼの基質であるかどうかを判断するために、DPIPレベルをアスコルビン酸で低減しました。20分後、アスコルビン酸オキシダーゼを添加し、吸光度をモニターしました。回収率は、DPIPの低下がアスコルビン酸オキシダーゼの基質であることを示しています。
スーパーオキシドジスムターゼを添加すると、DPIPも再酸化されましたが、速度は遅くなりました。したがって、還元DPIPはこれらの酵素の基質であり、これらの酵素とともに利用される適切な細胞外電子受容体ではありません。このテクニックは、一度マスターすれば、適切に実行すれば2時間で完了することができます。この手順を試す際には、すべての試薬を毎日新鮮にすることを忘れないようにすることが重要です。
その開発後、この技術は、酸化還元生物学の分野の研究者がさまざまな細胞タイプにおける細胞膜貫通電子輸送を研究する道を開きました。このビデオを見れば、細胞外電子受容体を利用したトランスプラズマ膜の電子輸送の測定方法や、その電子受容体がアッセイで利用される酵素の基質であるかどうかを判断する方法について、十分に理解できるはずです。
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このプロトコルは、分光光度測定アッセイを用いて、リアルタイムでトランスプラズマ膜電子輸送をモニタリングすることを目的としています。この輸送プロセスに関与するメカニズムに関して、レドックス生物学の重要な質問に対応します。
Trans-plasma membrane electron transport (tPMET) is a critical mechanism for maintaining cellular redox balance, with implications for understanding oxidative stress responses in disease models. This real-time, multi-well spectrophotometric assay enables quantitative monitoring of tPMET using extracellular electron acceptors, supporting mechanistic de-risking in early discovery. By distinguishing ascorbate export from superoxide production contributions, the method provides predictive confidence in target validation pathways involving redox regulation.
The assay fits within the discovery continuum from target validation through lead optimization, particularly for programs targeting redox homeostasis, mitochondrial dysfunction, or oxidative stress pathways.