방법 논문

형광 프로브를 이용한 배양 된 뉴런의 엔도 좀과 리소좀 기능의 정량화

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DOI:

10.3791/55488

2017년 5월 22일

이 논문에서

요약

막 인신 매매에 대한 조사는 신경 기능을 이해하는 데 중요합니다. 여기서는 뉴런에서 소포 운동성을 정량화하는 방법을 소개합니다. 이것은 신경계에서 막 인신 매매의 정량화에 적용 할 수있는 편리한 방법입니다.

초록

뇌에서 멤브레인 트래 피킹 시스템은 연결 형태, 시냅스 가소성, 생존 및 신경 교종과 같은 신경 기능을 조절하는 데 중요한 역할을합니다. 지금까지 수많은 연구에서 이러한 시스템의 결함이 다양한 신경 질환을 일으킨다 고보고했습니다. 따라서, 소포 역학의 기저를 이해하는 메커니즘은 여러 가지 신경 질환의 치료에 도움이 될 수있는 영향력있는 단서를 제공 할 수 있습니다. 여기에서는 ImageJ 플랫폼 용 소프트웨어 플러그인을 사용하여 운동 거리 및 이동 속도와 같은 소포 운동을 정량화하는 방법을 설명합니다. 정량화를위한 ​​이미지를 얻기 위해, 우리는 EGFP - 태그 소낭 마커 단백질과 연결 endosome - 리소좀 구조를 표시하고 시간 경과 현미경을 사용하여 소포의 움직임을 관찰했다. 이 방법은 매우 유용하고 축삭 및 수상 돌기와 같은 신경 돌기뿐만 아니라 뉴런 및 신경아 교세포의 소마에서 소포 운동성 측정을 단순화합니다. 추가이 방법은 섬유 아세포 및 내피 세포와 같은 다른 세포주에도 적용될 수있다. 이 접근법은 막 밀매에 대한 우리의 이해를 진전시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

서론

Endosome-lysosome trafficking의 정확한 조절은 신경 기능 조절에 필수 불가결합니다. 주목할 만하게,이 vesicles의 동적 인 운동은 신경질 형태학, 발달 및 생존의 규칙의 기초가되는 중요한 요인이다. 이 시스템의 결함은 심한 신경 장애를 유발합니다 1 , 2 . 소포 인신 매매를 신경 질환과 연결시키는 분자 메커니즘은 복잡하다고 여겨지며, 몇몇 그룹에서는이 관련성을 조사하려고 시도해 왔습니다. 예를 들어, 늦은 엔도 솜 운동성을 교란 시키면 리소좀 결함으로 인해 유전되는 신경 퇴행성 질환 인 Niemann-Pick C 질병 3 과 유의 한 연관성이있는 것으로보고되었습니다. 다른 예는 리소좀 운동성을 손상시키는 리소좀 성 Ca 2+ 채널 trpml 1의 돌연변이로 리소좀 성 저장 질환 4 , 5 , 6 . 우리 그룹은 PtdIns (3,5) P 2 turnover의 조절 장애가 뉴런의 엔도 좀과 ....

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프로토콜

모든 동물 실험은 쓰쿠바 대학 동물 케어 및 사용위원회 (IACUC)의 승인을 받아 수행되었습니다.

1. 해부

  1. 배아 일 13-14 ICR 또는 C57BL / 6 태아를 준비하기 위해, 자궁 경부 탈구로 임신 생쥐를 안락사. 자궁을 제거하고 행크의 균형 소금 솔루션 (HBSS)와 페트리 접시에 넣어. 혈액을 제거하기 위해 잘 헹구십시오.
  2. 겸자를 사용하여 70 % 에탄올로 자궁을 새로운 페트리 접시에 옮겨 멸균하십시오.
  3. 자궁을 HBSS로 새로운 페트리 접시로 옮깁니다. 살균 해부 포셉 및 수술 가위를 사용하여 자궁에서 태아를 제거하십시오.
  4. 외과 용 가위로 태아를 처치하십시오. HBSS와 함께 새로운 페트리 접시에 그들을 놓으십시오.
  5. 피부와 두개골을 제거하고 살균 해부 포 셉를 사용하여 두뇌를 꺼내. 그들을 HBSS와 페트리 접시에 넣어.
    참고 :이 단계부터 깨끗한 상태에서 절차를 수행하는 것이 가장 좋습니다벤치.
  6. 입체 현미경으로 멸균 해부 포셉을 사용하여 meninges를 제거합니다. 겸자를 사용하여 기저핵, 해마 및 소뇌를 차단하십시오. 곡선 팁 포셉을 사용하여 HBSS와 함께 새로운 페트리 접시에 cortices를 전송....

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결과

이 분석은 체외 배양 에서 소포 역학을 측정하기 위해 고안되었습니다. 이 분석은의 연결 형태 및 생존과 관련된 소포 운동성을 결정하는 데 활용되었습니다. 그림 1AB 는 뉴런의 리소좀 운동성을 보여주는 대표적인 데이터를 표시합니다. 피질 뉴런은 리소좀 마커, LAMP-EGFP로 형질 감염되었고, 표준 형광 현미경을 사용하여 관찰되었다. 이전에는 특정 엔도 좀 - 리소좀 소포가 쉬고있는 뉴런 에서조차도 매우 이동성이 있다고보고되었습니다. 사실, 이러한 결과는 같은 수상 돌기 ( 그림 1AB )에 휴식과 움직이는 소포 둘 다 보여줍니다. 일반적으로 쉬고있는 소포는 갈색의 움직임과 같은 진동 운동을 뉴런 수상 돌기에서 나타낸다. 대조적으로, 움직이는 소포는 불규칙한 운.......

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토론

이 프로토콜은 소포 운동성을 정량화하는 절차를 소개합니다. 일차 뉴런에서 엔도 좀과 리소좀은 젊은 뉴런에서 높은 운동성을 나타내는 경향이 있습니다 (4-6 DIV). 뉴런은 신경 프로세스를 길게하기 위해 리딩 에지에 몇 가지 구성 요소를 제공해야한다는 것을 감안할 때 멤브레인 트래 피킹은이 단계에서 동적으로 발생해야합니다. 따라서, 신경 dendrites의 동적 운동을 관찰하기 위해 젊은 뉴런을 사용하는 것이 중요합니다. 또한, 큰 베 시클은 젊은 뉴런에서도 높은 운동성을 나타내는 경향이 없습니다. 소포 크기의 조절은 융합 - 핵분열 단계의 빈도와 관련이있다. 역동적으로 움직이지 않는 특정 소포는 다른 소포를 쉽게 받아들이고 운동을 종결시킬 수 있습니다. 따라서 소포를 선택하는 것은이 분석을위한 중요한 과정입니다.

객체를 추적하기 위해 몇 가지 무료 플러그인 소프트웨어 패키지를 사용할 수 있습니다 21 . 예를 들어, 트랙메이트 패키.......

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공개 사항

저자는 공개 할 것이 없습니다.

감사의 글

이번 분석을 돕기 위해 Ricardo Dolmetsch 박사 (Stanford University of Medicine, 현재 : Novartis Institute for Biomedical Research)와 Matthew Wood 박사, Aihara Takum, Dongsook Kim에게 감사드립니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
Neurobasal 배지Thermo Fisher21103-049
Dulbecco's modified eagle medium (DMEM)Wako044-29765
Opti-MEMThermo Fisher31985070무혈청 배지
Hank's balanced salt solution (HBSS)Thermo Fisher14170112
Penicilin StreptmycinThermo Fisher15140122
L-글루타민Thermo Fisher25030081
B-27 보충제Thermo Fisher17504044
2.5% 트립신Thermo Fisher15090046
Poly-D-Lysine hydrobromide (PDL)SigmaP7280
Poly-L-Ornithine (PLO)SigmaP4957
나일론 셀 스트레이너Corning431750
Lipofectamine 2000Thermo Fisher11668027Transfection 시약
Polyethyleneimine "Max" (PEI)polysciences24765Transfection 시약. Lipofectamine2000의 대안으로 멸균수에 용해된 0.1mg/mL 폴리에틸렌이민을 사용할 수 있습니다. 그러나 효율성이 낮고 독성이 높습니다.
BIOREVO BZ-9000KeyenceNA
배양 시스템 INUG2-K13Tokay HitNA
GraphPad Prism 버전 6.0GraphPad 소프트웨어NA
Excel 버전 15MicrosoftNA
ImageJ 버전 1.47NANA

참고문헌

  1. Nicot, A. S., Laporte, J. Endosomal phosphoinositides and human diseases. Traffic. 9 (8), 1240-1249 (2008).
  2. De Matteis, M. A., Luini, A. Mendelian disorders of membrane trafficking. N Engl J Med. 365 (10), 927-938 (2011).
  3. Lebrand, C.

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재인쇄 및 허가

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허가 요청

태그

ImageJLAMP EGFP

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