Name: 표적화 된 Ca를 이용한 ER / SR 칼슘 방출 모니터링 2+ 센서 캐쳐 + (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-19T15:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 30 s
Description: 학습하세요 CatchER+를 이용한 HEK293 및 C2C12 세포의 ER/SR 칼슘 동역학 실시간 모니터링 방법을. 이 기술은 유전자 인코딩 칼슘 지시자를 활용하여 신속한 칼슘 신호 변화를 정확하게 측정하고 질병 진단에 활용할 수 있습니다.

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1. 슬라이드 준비 <ol><li> 장소 당 22cm x 40mm 유리 현미경 슬라이드 6cm 세포 문화 요리, 접시 당 1 슬라이드. </li><li> 멸균 후드에서 살균하기 위해 15-20 분 동안 자외선 (UV) 빛에 각 슬라이드뿐만 아니라 6cm 요리의 각 측면을 노출. </li><li> parafilm으로 내부 슬라이드로 접시를 덮고 4 ° C에서 사용할 준비가 될 때까지 보관하십시오. </li></ol> 2. 배지, 완충액, 용액 및 시약의 준비 <ol><li> 탈 이온수에 행크의 균형 소금 용액 (HBSS) 1 L를 준비하고 10 MM HEPES, 5 MM NaHCO 3 및 1 MM EGTA를 추가합니다. NaOH로 pH 7.2-7.3으로 조정한다. 0.22 μm 필터를 가진 완충액을 오토 클레이브 한 병에 넣습니다. </li><li> 탈 이온수에서 고 포도당 Dulbecco Modified Eagle &#39;s Medium (DMEM) 900 mL를 준비한다. 44 MM NaHCO 3 를 첨가하고 HCl로 pH 7.2-7.3을 조정한다. Autoclaved 병에 0.22 μm의 필터와 미디어를 필터링합니다. 태아 보비 100 mL를 넣는다.(FBS)을 첨가하여 FBS 농도를 10 %로 만든다. 4 ° C에서 보관하십시오. </li><li> 탈 이온수에서 세포 내 버퍼 (125 MM KCl, 25 MM NaCl, 10 MM HEPES, 0.2 MM CaCl 2 , 0.5 MM EGTA, 0.2 MM MgCl 2 )의 1 L을 준비하고 7.25로 산도를 조정합니다. 최종 [칼슘 2+ ]는 ~ 100nM입니다. 사용하기 전에 0.5 mM ATP를 첨가하십시오. 실내 온도에 보관하십시오. </li><li> 탈 이온수에 링거 완충액 (121 MM NaCl, 2.4 MM K 2 HPO 4 , 0.4 MM KH 2 PO 4 , 10 MM HEPES 및 1.2 MM MgCl 2 ) 1 L를 준비하고 pH를 7.2로 조정합니다. 실내 온도에 보관하십시오. 50 ML 튜브로 나누어지는 50 ML을 사용하고 1.8 MM 칼슘 2 + 및 10 MM 포도당을 추가하십시오. </li><li> 탈 이온수에서 1L의 KCl 헹굼 용액 (125mM KCl, 25mM NaCl, 10mM HEPES, 0.2mM MgCl 2 )을 준비하고 pH를 7.25로 맞 춥니 다. </li><li> 디메틸 술폭 사이드 (DMSO) 1 mL에 이오 노마 이신 5 mg을 녹인다. Microtubes에 나누어지는 30 μL 및 -20에 저장6; C. </li><li> CPA를 DMSO에 녹여 시클로 피아 존산 (CPA) 스톡을 준비하십시오. apoptosis를 방지하기 위해 세포에 첨가 된 CPA에 대해 DMSO의 최종 비율이 1 % 이하인지 확인하십시오. 여과 된 H 2 O에 용해시켜 37 ℃에서 밤새 녹인 후 20 mM 4- 클로로 -m- 크레졸 (4-cmc)을 준비한다. 100mM로 여과 된 H 2 O에 용해시켜 ATP 스톡을 준비한다. </li><li> 원위치 K d 를 결정하기 위해, 1 mM EGTA, 0.2 mM, 0.6 mM, 2 mM, 5 mM, 10 mM, 20 mM, 50 mM 및 100 mM Ca 2+ 를 각각 100 mL mM EGTA 스톡 및 1M CaCl2 스톡을 탈 이온수에 용해시켰다. </li></ol> 3. 세포 배양 <ol><li> 문화 C2C12 myoblast 및 HEK293 세포 멸균 자외선 후드에있는 10cm 세포 배양 접시를 사용하여 각각에 대한 ATCC 프로토콜. 참고 : C2C12 세포는 myoblast가 differentia 시작하기 때문에 ~ 70 % 이상의 합류보다 성장 허용해서는 안됩니다te로 myotubes. HEK293과 C2C12 세포는 쉽게 자라며 세포의 완전성을 유지하기 위해 100 % 이상의 농도로 성장하지 않아야합니다. 또한, 세포 건강을 보존하기 위해 실험을 위해 사용하기 전에 세포를 10 배 이상 통과 시켜서는 안됩니다. </li></ol> 4. HEK293 세포의 형질 감염 <ol><li> HEK293 세포를 멸균 된 22mm x 40mm 유리 현미경 슬라이드에 6cm 접시에 넣어서 형질 감염 당일 ~ 70 %의 합류가되도록하십시오. </li><li> 다음날, 감소 된 혈청 배지 ( 예 : Opti-MEM)에서 2 μg의 CatchER + cDNA와 1 : 3 (중량 / 부피) DNA : 형질 전환 시약 비율을 사용하여 세포를 형질 감염시키는 형질 전환 시약에 대한 제조업체의 프로토콜을 따르십시오. </li><li> 접시에서 DMEM 미디어를 비우고 감소 혈청 미디어 3 ML을 추가합니다. DNA : transfection 시약 혼합물을 접시에 넣고 37 ℃에서 4 ~ 6 시간 동안 배양합니다. </li><li> 인큐베이션 후, 세포를 HBSS 5-6 mL로 세척한다. HBSS f 삭제ROM 접시를 교체하고 신선한 DMEM 3 ML로 교체하고 GECI의 표현을 허용하기 위해 48 시간 동안 37 ° C에서 그들을 품어. </li><li> C2C12 myoblast 세포의 형질 감염 <ol><li> C2C12 myoblast 세포의 경우, 접시 (1-2 mL)의 바닥을 덮을만큼 충분한 trypsin을 첨가하여 세포를 트립신 처리하십시오. 접시의 바닥에서 세포를 느슨하게 트립신 수 있도록 2-6 분 37 ° C 배양기에 접시를 놓습니다. </li><li> 부화가 완료되면 트립신을 제거하고 DMEM 8 ML에있는 세포를 대기음. DMEM으로 철저히 피펫 세포를 고르게 분산시키고 재현 탁하고 최종 합류가 60 %가되도록 DMEM 3 mL가 들어있는 6 cm 세포 배양 접시에 멸균 된 coverslips 위에 뿌린다. </li><li> 4.2-4.3 단계에서 설명한대로 세포를 transfect하십시오. 37 ° C에서 24 시간 동안 품어 낸다. </li><li> 4.4 단계를 반복하십시오. </li></ol></li></ol> 5. 슬라이드 및 형광 현미경의 제작 <ol><li> m을 켭니다.icroscope 및 광원을 선택한 다음 Simple PCI 프로그램을 엽니 다. 현미경이 15-20 분 동안 또는 전하 결합 소자 (CCD) 카메라가 -65 ° C까지 냉각 될 때까지 기다립니다. 기다리는 동안 챔버를 준비하고 세포와 함께 슬라이드. </li><li> 면봉으로 얇은 층의 실런트로 로우 프로파일 오픈 다이아몬드 욕조 영상 실을 덮으십시오. </li><li> 인큐베이터에서 transfected 세포를 포함하는 슬라이드를 가져 가라. 37 ℃로 예열 된 10 mM 포도당과 1.8 mM Ca 2+ 가있는 링거 완충액 1 mL로 부드럽게 3 회 씻어 낸다. </li><li> 세포가 말라는 것을 막기 위해 접시에 링거 완충액 1 mL를 놓고 접시에서 슬라이드를 꺼내기 위해 집게를 사용하십시오. 슬라이드의 가장자리를 실험실 조직에 접촉하여 과도한 용액을 실험실 조직에 흡수시킵니다. 그런 다음 셀이 그리스를 향하게하여 그리스가 들어있는 챔버의 측면에 놓고 드라이버를 사용하여 스테이지 마운트 위에 챔버를 고정시킵니다. </li><li> 1 추가챔버에 스테이지를 장착하고 나머지 현미경 셋업을 완료하는 동안 세포가 건조되는 것을 방지하기 위해 챔버에 링거 완충액 (mL)을 넣었다. 일단 진공 흡입 호스가 챔버에 부착되면 챔버가 보유하는 최종 용적은 ~ 450 μL입니다. </li><li> 현미경 대물 렌즈를 40X 오일 침지 대물 렌즈로 전환하십시오. </li><li> 렌즈 종이와 렌즈 세정액을 사용하여 세척하고 건조시킵니다. 목적을 문지르지 마십시오. 표면이 깨끗해질 때까지 살살하십시오. </li><li> 1 방울의 침지 오일을 목표물에 첨가하십시오. </li><li> 현미경 스테이지에 마운트를 놓고 진공 팁을 챔버에 추가하십시오. 일단 진공 흡입 호스가 챔버에 부착되고 켜지면 챔버가 보유하는 최종 용적은 ~ 450 μL입니다. 이 최종 볼륨은 챔버의 측면과 수평입니다. 과충전으로 인해 용액이 목표로 쏟아지는 것을 막기 위해 실험 중에 챔버 용액이 수평을 유지하는 것이 필수적입니다. </li><li&gt; 목표물을 높이고 목표물의 오일이 슬라이드의 바닥에 닿을 때까지 거친 조정을 사용하십시오. </li><li> 명 시야 모드를 사용하여 게인을 175로 조정하고 노출 시간을 0.03 초로 조정하여 셀을 초점에 맞 춥니 다. </li><li> 세포가 집중되면 488 nm 여기를 사용하여 형광 모드로 전환합니다. 노출 시간을 0.07 초로 변경하십시오. 이미지에 적절한 형광으로 건강한 세포가 충분한 시야를 찾습니다. </li><li> 시야가 선택되면 형광 및 명 시야 모드로 사진을 찍습니다. </li><li> 셀에서 관심 영역 (ROI)에 동그라미를 치거나 전체 셀을 선택 영역에서 강도를 기록합니다. </li></ol> 6. 이미징 약물 유발 칼슘 2 + 과도 및 현장 K d 보정 <ol><li> 5 초마다 1로 설정된 프레임 속도로 강도 측정을 시작하십시오. </li><li> 베이스 라인 강도가 20-30 프레임 (100-150 초) 동안 안정되도록하십시오. 필요한 경우 fr을 줄입니다.ames / s이 단계 동안 photobleaching을 방지합니다. </li><li> 200 μM의 최종 농도를 만들기 위해 ~ 450 μL의 최종 챔버 볼륨을 기반으로 20 MM 주식에서 필요한 4-cmc의 금액을 계산합니다. 필요에 따라 주식을 희석하십시오. </li><li> 조심스럽게 챔버에서 링어 완충액 60 μL를 취하여 미세 원심 분리 튜브에 넣으십시오. 이 용액으로 계산 된 4-cmc의 양을 희석하고 챔버에 다시 추가하여 이미지화되는 세포로부터 의도 된 반응을 유발하십시오. </li><li> 계산 된 양의 4-cmc를 미세 원심 분리 관에 넣고 피펫 팅으로 혼합하십시오. </li><li> 시야각 위에 솔루션을 부드럽게 추가하는 동시에 강도 측정에서 이벤트 마커를 추가하십시오. </li><li> 약물이 수용체에 결합하고 신호가 감소 할 때까지 기다린 다음 1.8mM Ca 2+ 와 10mM 포도당이 포함 된 3-6mL의 링거 완충액으로 동시에 닦으십시오. 동시에 이벤트 마커를 추가하십시오. 챔버 체적이 450 &amp; lt;# 181; L이고 진공 상태로 연결되어 있으며 3-6 mL의 완충액을 첨가하여 이전 약물이 함유 된 용액을 씻어 내고 새롭게 첨가 된 용액으로 교체합니다. </li><li> 각 분석에 대해 transfected 세포의 새로운 슬라이드를 사용하여 100 μM ATP 및 15 μM CPA에 대해 6.1-6.7을 반복하십시오. </li><li> 측정이 완료되면 Simple PCI 프로그램의 강도 측정 창에서 데이터 수집을 종료하십시오. </li><li> 세포의 형광 및 명 시야 사진을 찍습니다. </li><li> 실험을 위해 데이터 파일을 엽니 다. 필요한 경우 강도 값을 다시 계산하기 위해 관심있는 셀 또는 영역을 다시 표시하십시오. </li><li> C2C12 myoblast 세포 에서 in situ K d 를 결정하기 위해서는 section 4.2와 section 5에 명시된 protocol을 따르고 chamber에 0 mM Ca 2+ Ringer &#39;s buffer 1 mL를 넣는다. <ol><li> 15-30 초 동안 세포 내 완충액에 0.002-0.005 % saponin으로 세포를 침투시켜 모든 세포를 비우십시오.CatchER + 는 세포질에있을 수 있습니다. 10 μm의 ionomycin와 KCl 버퍼에 1 ML EGTA 3 ~ 6 ML로 세포를 씻으십시오. 고원에 도달 할 때까지 강도를 줄이십시오. </li><li> 10 μm의 ionomycin와 KCl 버퍼 3 ~ 6 ML로 씻어 강도가 안정되도록, 다음 각 칼슘 2 + 단계 2.7에서 자세한 솔루션을 추가합니다. 각 추가 사이의 강도가 고원에 도달하도록 허용하십시오. </li></ol></li><li> 기초 [Ca 2+ ] 정량을 위해 센서를 보정하려면 단계 6.12를 따르십시오. 최소 및 최대 형광 강도를 얻으려면 단계 2.7에서 EGTA와 100 MM 칼슘 2 + 버퍼를 사용하십시오. </li></ol> 7. 데이터 처리 <ol><li> 강도 측정 데이터의 스프레드 시트 파일을 다운로드하십시오. </li><li> 각 셀의 데이터를 기준 강도 (F / F 0 )로 표준화합니다. 모든 그래프 프로그램에서 정규화 된 데이터 대 시간을 플롯합니다. </li><li> % 변화를 계산하려면 표준화 된 피크 값을 빼십시오.1을 곱하고 100을 곱합니다. 여러 셀을 이미징 한 경우 평균 및 표준 편차를 계산합니다. </li><li> 신호대 잡음비, SNR을 계산하려면 실험에서 저장 한 이미지 파일을 ImageJ와 같은 이미지 처리 소프트웨어에서 열고 시그널, 감염된 세포 및 노이즈, 배경을 측정합니다. 방정식 SNR = 신호 / 잡음을 사용하여 SNR을 계산하십시오. </li><li> 수집 된 형광 이미징 데이터 에서 현장 K D 를 계산하려면 각 칼슘 2 + 농도와 EGTA (0 MM 칼슘 2 + )의 추가 후 평원을 포함하는 평균 데이터를 평균. θ = (F - F min ) / (F max - F min )을 사용하여 분수 채도 (상대 강도)를 계산하십시오. 여기서 θ는 상대 강도, F는 임의 지점에서의 형광, F min 은 최소 형광 강도, Fmax는 최대 형광 강도이며, t의 강도 변화를 확인합니다.그는 최소 강도와 비교하여 칼슘 2+를 첨가하여 탐침한다. 모든 그래프 및 곡선 피팅 프로그램에서 [Ca 2+ ]에 대한 상대 강도 데이터를 플롯합니다. 임의의 그래프 및 곡선 적합 프로그램에 대해 변환 된 1 : 1 결합 방정식 θ = [M T ] / (K d + [M T ])를 사용하여 K d 를 계산하십시오. M T 는 총 금속 농도이다. </li><li> 6.13에 요약 된 보정에서 기본 칼슘을 정량하기 위해 1 mM EGTA (F min ) 및 100 mM Ca 2+ (F max )를 첨가 한 후 평형을 구성하는 강도 데이터를 평균화합니다. 기본 칼슘을 계산하기 위해 교정 공식 [Ca 2+ ] = K d ([F - F min ) / (F max - F)]를 사용하십시오. </li></ol>

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CatchER + 와 같은 형광 프로브의 라이브 싱글 셀 이미징은 수용체 아고 니스트 또는 길항제에 대한 반응으로 각 세포에서 복잡한 ER / SR Ca 2+ 신호 전달 프로세스를 분석하는 효과적인 기술입니다. 이 기술은 Fura-2에 필요하거나 CatchER + 와 Rhod-2를 함께 사용하여 ER과 cytosolic calcium change를 동시에 모니터링하는 것과 같이 동시에 여러 파장을 사용하여 이미징하는 데 유용합니다. 이 프로토콜에는 몇 가지 중요한 단계가 있습니다. 세포 형질 감염은 이미징의 생존 능력에 큰 영향을 줄 수 있습니다. 낮은 형질 감염률은 칼슘 반응을 모니터링하기위한 GECI의 발현이 불충분해질 수 있습니다. 한편, CatchER +의 과발현은 합성 칼슘 염료와 관련된 문제인 ER / ER Ca 2+ 에 대한 완충 효과를 가지지 않습니다. Ca 2+ 프로브의 완충 효과는 세포 소기관...

세포 내 칼슘 (Ca 2+ ) 과도의 시공간적 특성은 다양한 생물학적 기능을 활성화시킨다 1 . 이러한 Ca 2+ 신호 전달 사건은 다른 자극을 통해 세포 외적으로 유발되어 주요 Ca 2+ 저장 기관과 수많은 Ca 2+ 펌프, 채널 및 Ca 2+ 결합 단백질에 의해 세포 내로 조절됩니다. Ca 2+ 과도 현상은 신호 변조로 인한 결함으로 인해 크게 달라질 수있어 다른 질병을 유발할 수 있습니다 2 . Ca 2+ 시그널링 시스템의 속도와 복잡성 때문에, 중심에서 endo- (ER)와 sarcoplasmic reticulum (SR)을 이용하여 빠른 속도론으로 포유류 발현을 위해 최적화 된 유 전적으로 암호화 된 Ca 2+ 프로브가 필요합니다 다른 세포에서 전지구 및 국부적 인 Ca 2+ 변화를 관찰 3 . ER과 SR, 근육 세포의 대응, 주요 세포 내 칼슘 2 + 저장 organelles 있으며 칼슘 2 + 싱크대 역할을 칼슘 2 + 신호 4 증폭하는 데 도움이됩니다. ER / SR은 신호의 송수신기 역할을하는 Ca 2+ 시그널링에서 필수적인 부분입니다. 리아 노딘 수용체 (RyR)와 이노시톨 1,4,5- 트리 포스페이트 수용체 (IP 3 R)는 Ca 2+ 6 에 의해 조절되는 ER / SR 막에 위치한 Ca 2+ 방출 수용체이다. 다른 약제는 이러한 수용체의 기능을 직접 또는 간접적으로 자극합니다. 4- 클로로 -m- 크레졸 (4-cmc)은 RyR의 강력한 효능 제이며, SRCa2 방출을 유도하기 위해 카페인보다 10 배 더 높은 감도를 가지며,이 둘 모두 RyR- 중재 된 Ca2 + 방출을 연구하는데 규칙적으로 사용된다 건강하고 병든 세포 7 . ATP는 IP 3 중재 된 칼슘 2+를 증가시킵니다.IP 3 R 8 을 통해 임대하십시오. ATP는 purinergic receptor P2YR, G-protein coupled receptor (GPCR)와 결합하여 IP 3 R에 결합하여 ER 3 , 10 으로부터 Ca 2+ 를 유리시키는 IP 3 의 생산을 촉발한다. sarco-endoplasmic reticulum calcium ATPase (SERCA) 펌프는 세포 내 Ca 2+ 를 감소시키고 ER / SR 루멘으로 이온을 능동적으로 펌핑하여 ER / SR을 재충전하는 ER / SR 막에 위치한 P 형 ATPase 펌프입니다 11 . SERCA 펌프의 특이적인 억제제는 아스 페르 길 루스 (Aspergillus ) 및 페니실린 (Penicillium)으로부터의 Thapsigargin , Thapsia garganica 및 CPA (cyclopiazonic acid)를 포함 한다. CPA는 펌프에 대한 친 화성이 낮고 Ca 2+ 액세스 포인트 12를 가역적으로 차단합니다. 다른 한편, aps시 가르 긴은 M3 헬릭스에서 나노 몰과 함께 F256 잔기의 칼슘 2+ 프리 펌프에 돌이킬 수 없게 결합한다ar 친화 도 11 . Ca 2+ 자극 사건과 관련된 변화를 분석하고 정량화하는 것은 여전히 ​​도전 과제입니다. ER / SR은 Ca 2+ 신호의 전파에 중요한 역할을하는 주요한 세포 내 Ca 2+ 함유 구획이기 때문에 많은 연구가 ER / SR Ca 2+ 신호 전달 5 에 초점을 맞추고 있습니다. 합성 Ca 2+ 염료의 생성은 칼슘 2 + 영상의 현장 및 실습을 발전시키는 데 도움이되었습니다. Mag-Fura-2와 같은 염료가 다른 세포에서 구획화 된 Ca 2+ 를 측정하는 데 널리 사용되었지만 13,14,15 염색 불균일 로딩, 광 표백 및 특정 세포 소기관을 타깃으로 할 수없는 것과 같은 한계가 있습니다 . 녹색 형광 단백질 (GFP)의 발견과 형광 단백질 -기반의 칼슘 2 + 프로브는 칼슘 2 + 전진 16 의 분야를 추진하고 있습니다. 기존 GECI의 일부는 황색 형광 단백질 (YFP), 시안 형광 단백질 (CFP), 칼 모듈 린 및 M13 결합 펩타이드 17 , 18을 포함 하는 포스터 공명 에너지 전달 (FRET) 쌍입니다. 트로포 닌 C 기반 GECI는 CFP와 Citrine의 FRET 쌍과 단일 형광 단 프로브 19 , 20 , 21로 사용할 수 있습니다. GCaMP2와 R-GECO와 같은 다른 것들은 calmodulin과 관련된 단 하나의 형광 단 센서이다 22 , 23 . Ca 2+ 결합 도메인 24 에서 발견되는 여러 Ca 2+ 결합 부위와 관련된 K d 와 협동 결합의 좁은 튜닝의 한계를 극복하기 위해 새로운 종류의 칼슘 원sors는 향상된 녹색 형광 단백질 (EGFP) 25 , 26 의 발색단 민감한 위치에서 베타 배럴의 표면에 칼슘 2 + 바인딩 사이트를 설계하여 만들어졌습니다. CatchER라고 불리는이 고도의 센서는 ~ 0.18 mM의 Kd, 확산 한계 근처의 아크 및 700 s -1 의 아크 오프 를 가지고 있습니다. CatchER는 HeLa, HEK293 및 C2C12와 같은 다른 포유류 세포주에서 수용체 매개 ER / SR 칼슘 방출을 모니터링하는 데 사용되었습니다. 그것의 빠른 동력학 때문에, CatchER는 FDB에서 탈분극 2 초 후에 더 많은 칼슘 2+ 가 SR에 남아 있음을 밝히기 위해 젊고 오래된 Friend Virus B NIH Jackson (FVB) 생쥐의 flexor digitorum brevis (FDB) 근육 섬유에 사용되었습니다. 젊은 쥐의 섬유와 비교 한 늙은 쥐의 섬유 27 . 포유 동물의 칼슘 이미징에서 그 적용을 방해하는 37 ° C에서 낮은 형광을 극복하기 위해우리는 CatchER + 라는 CatchER의 개선 된 버전을 개발했습니다. CatchER + 는 포유류 세포에서 더 잘 응용되기 위해 37 ℃에서 향상된 형광성을 나타냅니다. 추가적인 돌연변이가 CatchER에 통합되어 37 ° C 28 , 29 ° C에서 열 안정성과 형광성을 향상시켜 CatchER + 를 만들 수 있습니다. CatchER + 는 CatchER 30 보다 신호 대 잡음비 (SNR)가 6 배 증가합니다. 여기에서 CatchER + 를 이용한 HEK293 및 C2C12 세포의 배양 및 형질 감염에 대한 프로토콜과 ER / SR 수용체 매개 형 과도 현상을 모니터링하는 방법이 제시됩니다. 대표적인 결과는 4-cmc, CPA 및 ATP로 처리 된 HEK293 세포에서 발현 된 CatchER + 에 대해 나타내었다. 우리는 또한 C2C12 myoblast 세포와 qua에서 CatchER + 의 in situ Kd를 결정하기위한 프로토콜을 제공한다기초 [Ca 2+ ]의 함량.

<table><tbody><tr><td>4-클로로-3-메틸페놀(4-CmC)</td><td>시그마-알드리치</td><td>C55402</td><td></td></tr><tr><td>515DCXR 이색성 거울</td><td>Chroma Technology Corp.</td><td></td><td></td>NC338059</tr><tr><td>아데노신 5&프라임;-트리포스페이트 디소듐 염 수화물</td><td>시그마-알드리치</td><td>A26209</td><td></td></tr><tr><td>염화칼슘 이수화물</td><td>EMD 밀리포어</td><td>102382</td><td></td></tr><tr><td>코닝 조직 배양 처리 배양 접시 (100mm)</td><td>시그마-알드리치</td><td>CLS430167</td><td></td></tr><tr><td>코닝 조직 배양 처리 배양 접시 (60mm)</td><td>시그마-알드리치</td><td>CLS430166</td><td></td></tr><tr><td>Cyclopiazonic Acid (CPA)</td> <td>EMD Millipore</td><td>239805</td><td></td></tr><tr><td>D (+) - 포도</td>당 <td>ACROS 유기물</td><td>41095-0010</td><td></td></tr><tr><td>다우 코닝 111 밸브 윤활유 & 실란트</td><td>워너 인스트루먼트</td><td>64-0275</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco' 의 변형된 독수리' s 매체 (DMEM)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D7777</td><td></td></tr><tr><td>에틸렌비스(옥시에틸렌니트릴로) 테트라아세트산 (EGTA)</td><td>아크로스 유기물</td><td>409911000&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>태아 소 세럼 (FBS)</td><td>ThermoFisher</td><td>26140087</td><td></td></tr><tr><td>Fisherbrand 커버 안경 22x40 mm</td><td>Fisher Scientific</td><td>&nbsp; 12-544B</td><td></td></tr><tr><td>행크스 Balanced Salts (HBSS)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H4891</td><td></td></tr><tr><td>HEPES, Free Acid, Molecular Biology Grade</td><td>EMD Millipore</td><td>391340</td><td></td></tr><tr><td>Immersion Oil without autofluorescence</td><td>Leica</td><td>11513859</td><td></td></tr><tr><td>Ionomycin, Free Acid</td><td>Fisher Scientific</td><td>50-230-5804</td><td></td></tr><tr><td>Leica DM6100B 도립 현미경, 냉각 EM-CCD 카메라</td><td>Hamamatsu</td><td>C9100-13</td><td></td></tr><tr><td>Lipofectamine 2000 Transfection 시약</td><td>ThermoFisher</td><td>11668019</td><td></td></tr><tr><td>Lipofectamine 3000 Transfection 시약</td><td>ThermoFisher</td><td>L3000015</td><td></td></tr><tr><td>로우 프로파일 오픈 다이아몬드 배스 이미징 챔버</td><td>Warner Instruments</td><td>RC-26GLP</td><td></td></tr><tr><td>염화마그네슘 육수화물</td><td>Fisher Scientific</td><td>M33-500</td><td></td></tr><tr><td>Opti-MEM</td><td>ThermoFisher</td><td>51985034</td><td></td></tr><tr><td>염화칼</td>륨 <td>EMD Millipore</td><td>PX1405</td><td></td></tr><tr><td>인산칼륨, 이염기성</td><td>EMD Millipore</td><td>PX1570</td><td></td></tr><tr><td>인산칼륨, 일염기성</td><td>EMD Millipore</td><td>PX1565</td><td></td></tr><tr><td>사포닌</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>47036</td><td></td></tr><tr><td>SimplePCI 이미지 분석 소프트웨어</td><td>Hamamatsu</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>중탄산나트륨</td><td>Fisher Scientific</td><td>S233-3</td><td></td></tr><tr><td>염화나트륨</td><td>Fisher Scientific</td><td>S271-500</td><td></td></tr><tr><td>Sterivex-GV 0.22 &마이크로; m 필터</td><td>EMD Millipore</td><td>SVGVB1010</td><td></td></tr><tr><td>Till Polychrome V 크세논 램프</td><td>Till Photonics</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>트립신(2.5%), 페놀 레드 없음(10x)</td><td>ThermoFisher</td><td>15090046</td><td></td></tr></tbody></table>

표적화 된 ca를 이용한 er / sr 칼슘 방출 모니터링<sup&gt; 2+</sup&gt; 센서 캐쳐<sup&gt; +</sup

Monitoring ER/SR Calcium Release with the Targeted Ca2+ Sensor CatchER+

세포 외 자극에 의해 유발 된 세포 내 칼슘 (Ca 2+ ) 과도 현상은 살아있는 유기체에서 수많은 생물학적 과정을 일으킨다. 세포 내 칼슘 방출의 중심에는 주요 세포 내 칼슘 저장 소기관, 소포체 (endoplasmic reticulum, ER) 및 근육 세포에서보다 특이적인 소구엽 (sarcoplasmic reticulum, SR)이있다. 이러한 세포 소기관에서 칼슘의 동적 방출은 raranodine 수용체 (RyR)와 이노시톨 1,4,5- 트리 포스페이트 수용체 (IP 3 R)에 의해 매개되며, sarco / endoplasmic reticulum calcium ATPase (SERCA) 펌프를 통해 재충전이 일어납니다. ER / SR에서 급속한 칼슘 방출을 모니터링하기 위해 유 전적으로 코딩 된 칼슘 센서 (GECI) 인 CatchER를 만들었습니다. 여기에서 HEK293 및 C2C12 세포에서 개선 된 ER / SR 표적 GECI CatchER + 의 형질 감염 및 발현에 대한 상세한 프로토콜 및 IP 3 R, RyR 및 SERCA 펌프 매개 형 과도 단백질의 모니터링에 대한 적용s가 형광 현미경을 사용하여 HEK293 세포에서 설명됩니다. 수용체 작용제 또는 선택 억제제를 챔버 용액에 분산시키고 강도 변화를 실시간으로 기록한다. 이 방법으로 ER 칼슘의 감소는 4- 클로로 -m- 크레졸 (4-cmc)에 의한 RyR 활성화, 아데노신 트리 포스페이트 (ATP)에 의한 IP 3 R의 간접적 활성화, 사이클로 피아 조 닉성을 지닌 SERCA 펌프의 억제 산 (CPA). 우리는 또한 in situ K d 를 결정하고 C2C12 세포에서 기저 [Ca 2+ ]를 정량화하기위한 프로토콜을 논의한다. 요약하면, CatchER + 와 함께 사용되는이 프로토콜은 ER / SR 칼슘 관련 병리학을 연구 할 때 ER에서 수용체 매개 칼슘 방출을 유도 할 수 있습니다.

이 섹션은 다른 수용체 매개 경로를 통해 ER / SR 칼슘 2 +의 변화를 모니터링하기 위해 최적화 된 ER / SR 타겟 GECI CatchER + 를 사용하여 이전에 설명한 방법을 사용하여 달성 된 결과를 설명합니다. 그림 1 은 200 μM 4-cmc로 자극 된 RyR을 통한 ER 비우기를 보여줍니다. 4-cmc는 RyR의 항진제입니다. 약물의 첨가는 CatchER + 형광 강도의 감소로 측정 된 ER 칼슘의 감소를 유도한다. 표시된 바와 같이, 여기에 약술 된 프로토콜은 ER Ca 2+ 의 변화에 ​​대한 정보를 제공하는 CatchER + 를 사용하여 수용체 매개 Ca 2+ 과도의 ...

우리는 실시간 형광 현미경을 사용하여 HEK293 및 골격근 C2C12 세포의 소포체 / sarcoplasmic reticulum (ER / SR)에서 빠른 칼슘 과도 현상을 모니터링하기위한 우리의 표적 유전자 코딩 칼슘 지시약 (GECI) CatchER +의 적용 을위한 프로토콜을 제시합니다. 현장 K d 측정 및 교정을위한 프로토콜도 논의됩니다.

표적화 된 Ca를 이용한 ER / SR 칼슘 방출 모니터링<sup&gt; 2+</sup&gt; 센서 캐쳐<sup&gt; +</sup

Intracellular calcium (Ca2+) transients evoked by extracellular stimuli initiate a multitude of biological processes in living organisms. At the center of ...

본 실험의 전반적인 목표는 CatchER plus를 이용한 HEK293 및 C2C12 세포의 배양 및 형질전환 프로토콜을 제시하고, NC2KD 측정 시 ERSR 수용체 매개 칼슘 과도 현상을 모니터링하는 응용 방법을 보여주는 것입니다. 이 방법은 특정 세포의 ERSR 내 기초 칼슘 농도 및 그 급격한 변화와 같은 칼슘 신호 전달 및 이미징의 핵심 질문들에 답하고, 이러한 측정에 바이오센서 CatchER plus를 적용하는 방법을 제시하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 단일 세포의 형광 반응을 빠른 키네틱으로 실시간 기록할 수 있다는 점입니다.CatchER plus는 기능 부전이 발생한 칼슘 신호 전달 요소로 인해 이들 소기관에서 발생하는 비정상적인 칼슘 과도 상태(calcium transients)를 모니터링할 수 있으므로, 이 기술의 영향력은 ERSR 칼슘 관련 질환의 진단까지 확장됩니다. 세포 배양과 현미경 관찰은 오류가 발생할 수 있는 부분이 많아 세포 형질전환 및 형광 이미징 단계를 습득하기 어렵기 때문에, 이 방법에 대한 시각적 시연이 매우 중요합니다. 실험 절차 시연은 본 실험실의 박사후 연구원인 Florence Reddish가 진행하겠습니다.본 실험을 시작하려면, 6cm 디쉬 내의 멸균된 유리 현미경 슬라이드 위에 HEK293 세포를 접종하고, transfection 당일 약 70% 합류도(confluent)가 될 때까지 1~2일 동안 배양합니다. 그다음, 디쉬에서 DMEM을 제거하고 3mL의 저혈청 배지를 첨가합니다. 이어서, DNA transfection 시약 혼합물을 디쉬에 넣고 37°C에서 4~6시간 동안 배양합니다.HEK293 세포의 형질전환은 일반적으로 다른 세포주보다 쉽지만, 세포가 가혹한 조건에 덜 회복력이 있습니다. 따라서 세포 사멸(apoptosis)을 방지하기 위해 형질전환 시약에 노출시키는 시간을 4~6시간으로 제한하는 것이 중요합니다. 4~6시간 후, 5~6 mL의 HBSS로 세포를 세척하십시오.디쉬에서 HBSS를 제거하고 3 mL의 신선한 DMEM으로 교체합니다. 그 후, GECI가 발현될 수 있도록 세포를 37 °C에서 48시간 동안 배양합니다. C2C12 근아세포의 경우, 디쉬 바닥을 덮을 정도의 1~2 mL 트립신을 첨가하여 세포를 트립신 처리합니다.다음으로, trypsin이 접시 바닥에서 세포를 떼어낼 수 있도록 접시를 37 °C 인큐베이터에 2~6분 동안 둡니다. 배양이 완료되면 trypsin을 제거하고 8 mL의 DMEM으로 세포를 흡입합니다. DMEM을 사용하여 세포를 충분히 피펫팅하여 세포를 균일하게 분산시키고 재현탁합니다.그 후, 6 cm 배양 접시에 있는 멸균 커버슬립에 세포를 파종하고 DMEM 3 mL를 첨가하여 최종 합류도(confluence) 60%를 맞춥니다. 이어서 같은 날 세포를 형질전환합니다. 37 °C에서 24시간 동안 배양합니다. 배양 후, 5~6 mL의 HBSS로 세포를 세척합니다.디쉬에서 HBSS를 제거하고 3 mL의 신선한 DMEM으로 교체합니다. 그 다음, GECI가 발현될 수 있도록 37 °C에서 48시간 동안 배양합니다. 이 과정에서 현미경과 광원을 켜고 simple PCI 프로그램을 실행합니다.면봉을 사용하여 로우 프로파일 오픈 다이아몬드 배스 이미징 챔버 바닥에 실란트를 얇게 도포합니다. 그런 다음, 형질전환된 세포가 담긴 슬라이드를 배양기에서 꺼내어 37 °C로 예열된 10 mM glucose와 1.8 mM calcium이 포함된 Ringer's buffer 약 1 mL로 조심스럽게 3회 헹굽니다. 세포가 건조되는 것을 방지하기 위해 디시에 Ringer's buffer 약 1 mL를 남겨두고, 핀셋을 사용하여 디시에서 슬라이드를 꺼냅니다.슬라이드 가장자리를 실험용 티슈에 접촉시켜 과잉 용액을 흡수시킵니다. 그런 다음, 세포가 그리스 쪽을 향하도록 하여 챔버의 측면에 놓습니다. 이어서, 드라이버를 사용하여 챔버를 스테이지 마운트에 고정합니다.스테이지에 장착하고 현미경 설정을 완료하는 동안 세포가 건조해지는 것을 방지하기 위해 챔버에 Ringer's buffer를 약 1 mL 추가합니다. 현미경 대물렌즈를 40배 오일 침강 대물렌즈로 교체합니다. 대물렌즈에 침강유 한 방울을 떨어뜨립니다.그 후, 마운트를 현미경 스테이지 위에 놓습니다. 그런 다음, 용액의 수평을 유지하고 과충전을 방지하기 위해 진공 팁을 챔버에 배치합니다. 다음으로, 대물렌즈의 오일이 슬라이드 바닥에 닿을 때까지 조동나사를 사용하여 대물렌즈를 올립니다.명시야(bright field) 모드를 사용하여 게인을 175로, 노출 시간을 0.03초로 조정하여 세포에 초점을 맞춥니다. 세포의 초점이 잡히면 488nm 여기광을 사용하는 형광 모드로 전환하고 노출 시간을 0.07초로 변경합니다. 이미징에 적합한 형광 강도를 가진 건강한 세포가 충분히 포함된 시야를 찾습니다.그 다음, 형광 및 명시야 모드에서 사진을 촬영합니다. 세포 내 관심 영역을 지정하거나 세포 전체를 원으로 표시하여 선택한 영역의 강도를 기록합니다. 이제 프레임 속도를 5초당 1회로 설정하여 강도 측정을 시작합니다.기저 강도가 20에서 30 프레임 동안 안정화되도록 둡니다. 다음으로, 최종 챔버 부피 450 µL에서 최종 농도가 200 µM이 되도록 20 mM 스톡 용액에서 필요한 4-CMC의 양을 계산합니다. 그런 다음, 챔버에서 60 µL의 Ringer's buffer를 마이크로원심분리 튜브로 조심스럽게 옮깁니다.계산된 양의 4-CMC를 이 용액으로 희석하여 챔버에 다시 첨가함으로써 이미징 대상 세포로부터 의도한 반응을 유도합니다. 약물이 수용체에 결합하고 이후 신호가 감소할 때까지 시간을 둡니다. 그런 다음, 이벤트 마커를 동시에 첨가하면서 3~6 mL의 Ringer's buffer로 세포를 세척합니다.각 분석마다 형질전환된 세포가 있는 새 슬라이드를 사용하여 100 µM ATP와 15 µM CPA에 대해 동일한 절차를 반복하십시오. 측정이 완료되면 simple PCI 프로그램의 강도 측정 창에서 데이터 수집을 종료하십시오. 그 후, 세포의 형광 및 명시야 사진을 촬영하십시오.그런 다음, 실험 데이터 파일을 엽니다. 필요한 경우, 강도 값을 다시 계산하기 위해 관심 세포 또는 영역을 다시 지정하십시오. NC2KD 및 C2C12 근아세포를 결정하려면, 형질전환 절차를 반복하고 챔버에 1 mL의 칼슘 제거 Ringer's 완충액을 추가하십시오.세포질에 남아 있을 수 있는 CatchER plus를 제거하기 위해 0.002 내지 0.005% saponin과 세포 내 버퍼(intracellular buffer)로 15 내지 30초 동안 세포를 투과성 있게 처리합니다. 그 후, EGTA와 10 µM ionomycin이 포함된 KCL 버퍼 3 내지 6 mL로 세포를 세척합니다. 강도가 고점에 도달하여 일정해질 때까지 기다립니다.그 후, 10 µM ionomycin이 포함된 KCL 버퍼 3~6 mL로 세포를 세척하고 강도가 안정될 때까지 기다립니다. 이후, 각 첨가 단계 사이에서 강도가 평탄면에 도달할 수 있도록 서로 다른 칼슘 용액을 첨가합니다. 기저 칼슘 농도 정량을 위해 센서를 보정하려면, EGTA와 100 mM 칼슘 버퍼를 사용하여 최소 및 최대 형광 강도를 측정하십시오.여기에 CatchER plus를 형질전환한 투과화된 C2C12 근모세포에서 수집한 정규화된 강도의 대표적 특성이 제시되어 있습니다. 세포는 세포내 완충액에 0.005% saponin을 사용하여 15~30초 동안 투과화되었습니다. EGTA 및 칼슘 용액은 KCL 완충액으로 준비되었으며, N은 이미징된 세포 수를 나타냅니다.이 삽입된 형광 이미지들은 처리 전후 세포의 대표 이미지입니다. 10 µM ionomycin 존재 하에 투과화된 C2C12 근아세포에 0.2, 0.6, 2, 5, 10, 20, 50 및 100 mM calcium을 첨가하여 3.1 ± 1.4 mM의 KD 값을 얻었습니다. 이 그림은 1 mM EGTA와 10 µM ionomycin과 함께 100 mM calcium을 각각 첨가한 후, CatchER+ 형질전환 세포의 최소 및 최대 값에 대한 대표적인 강도 측정치를 보여줍니다.이 기술을 숙달하면 이미징에 30~60분이 소요되며, 형질전환을 포함할 경우 3일이 소요됩니다. 이 절차를 수행할 때는 항상 멸균 환경에서 세포를 취급하고, 실험 전 시약을 준비하며, 챔버에 그리스를 균일하게 도포하고, 시작 전 진공 장치를 연결해야 한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 이 절차 이후에는 CatchER plus의 발현 수준과 같은 추가적인 질문에 답하기 위해 웨스턴 블랏(western blot)과 같은 다른 방법을 수행할 수 있습니다.이 기술의 개발 이후, 칼슘 신호 전달 및 이미징 분야의 연구자들은 포유류 세포 내 ERSR 칼슘 역학을 탐구할 수 있는 길을 열게 되었습니다. 이 영상을 시청하고 나면, CatchER plus를 사용하여 세포를 형질전환하고 이미징하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.

monitoring-ersr-calcium-release-with-the-targeted-ca2-sensor-catcher

Research

연구

JoVE Journal

Biology

생물학

초점 칼슘 2 +</sup평활근에서> 과도 감지

이 프로토콜은 형광 이미징에 의해 mitochondrial 칼슘 fluxes의 실시간 측정을위한 방법을 설명합니다. 이 메서드는 선택 mitochondria로 표현 circularly permutated YFP 기반 듀얼 여기 ratiometric 칼슘 센서 (ratiometric pericam - MT)을 활용합니다.

유전자 변형으로 인코딩된 칼슘 센서를 사용하여 Apoptosis 동안 Mitochondrial 칼슘 레벨에서 동적 변경 사항 모니터링

우리는 세포 내 무료 칼슘 농도와 신경 효능의 변화가 동시에의 신경절 준비에 모니터링 할 수있는 방법을...

연체 동물에서 세포 내 칼슘 농도와 시냅틱 효능의 모니터링 변경<em&gt; Aplysia</em

대상 - 에스테르 가수 분해 효소 유도 염료로드 (TED)는 형광 이미징에 의해 세포 내 칼슘 저장소 역학의 분석을 지원합니다. 방법은 합성 낮은 친화력 CA의 로컬 폭로을 향상 소포체 (ER)로 재조합 Carboxylesterase의 대상에...

대상 - 에스테르 가수 분해 효소와 ER 칼슘의 직접 이미징 유발 염료 로딩 (TED)

절차는 막 전위 또는 현재 및 세포 내 칼슘 농도의 변화를 동시에 기록하는 것으로 설명됩니다. 시교차상핵 뉴런은 전체 세포 패치 클램프 구성에서 패치 클램프 전극을 사용하여 칼슘 지시자 bis-fura-2로 채워집니다.

시교차상핵 뉴런(Suprachiasmatic Nucleus Neuron)의 동시 전기생리학적 기록과 칼슘 이미징(Simultaneous Electrophysiological Recording and Calcium Imaging of Suprachiasmatic Nucleus Neurons)

소포체 칼슘 항상성은 다양한 병리학에서 파괴됩니다.  분비된 ER 칼슘 모니터링 단백질(SERCaMP) 리포터를 사용하여 ER 칼슘 저장소의 중단을 감지할 수 있습니다.   이 프로토콜은 가우시아 루시페라아제 SERCaMP를 사용하여 ER 칼슘 항상성을 in vitro 및 in vivo에서 검사하는 방법을 설명합니다.

사용 소포체 칼슘 항상성 모니터링<em&gt; Gaussia</em&gt; 루시 페라 제 SERCaMP

현재 사용 가능한 대부분의 칼슘 지표는 배양된 평활근 세포의 근 소포체에서 방출된 칼슘의 간접적인 측정으로 세포질 칼슘 과도 현상을 정량화하는 데 사용됩니다. 이 프로토콜은 sarcoplasmic reticulum lum lumen 내에서 칼슘 신호를 직접 측정할 수 있는 특정 FRET 기반 지표의 사용을 설명합니다.

배양 된 평활근 세포의 근질 그물 자리 내 칼슘 변동 FRET 측정을 기반으로 공 촛점 이미지

세포내 칼슘 재활용 cardiomyocytes에 수축 기 및 diastolic 기능의 규칙에 있는 중요 한 역할을 하고있다. 여기, 우리가 칼슘 이미징 시스템에 의해 sarcoplasmic 그물 캘리포니아2 + 예약 및 cardiomyocytes에 확장기 칼슘 제거 기능을 평가 하는 프로토콜을 설명 합니다.

격리 된 심 실 Cardiomyocytes에 Sarcoplasmic 그물 칼슘 예비 및 세포내 확장기 칼슘 제거의 평가

여기 우리는 캘리포니아2 + 이미징 신경 그리고 glial 세포, 캘리포니아2 + 신호 subcellular 해상도 해 부를 수 있게 하는 프로토콜을 제시. 이 프로세스는 유전자 인코딩된 Ca2 + 지표의 식을 허용 하는 모든 셀 형식에 적용 됩니다.

로컬 Ca2 + 신호 막 대상 Ca2 + 지표에 의해 경작된 한 세포에의 해 부

이 프로토콜은 바이러스에 감염된 인간 장 오가노이드에서 칼슘 이미징을 수행하기 위한 접근 방식을 설명하고 분석에 대한 접근 방식을 제공합니다.

유전적으로 인코딩된 칼슘 지표를 사용한 바이러스 감염 인간 장 오가노이드 단층의 라이브 칼슘 이미징

이 논문에서는 Fura-2/AM 염료를 사용한 단일 세포 Ca2+ 이미징을 사용하여 세포 내 칼슘 이온(Ca2+) 농도를 실시간으로 정량적으로 모니터링하는 방법을 제시합니다. 이 기술은 효율적인 염료 로딩과 형광 강도 비율을 통한 Ca2+ 수준의 정확한 계산을 가능하게 하여 연구 응용 분야를 위한 간단하고 빠른 접근 방식을 제공합니다.

칼슘 이온 채널의 활성화를 연구하기 위한 Single-cell Calcium Imaging

학습하세요 CatchER+를 이용한 HEK293 및 C2C12 세포의 ER/SR 칼슘 동역학 실시간 모니터링 방법을. 이 기술은 유전자 인코딩 칼슘 지시자를 활용하여 신속한 칼슘 신호 변화를 정확하게 측정하고 질병 진단에 활용할 수 있습니다.

표적화 된 Ca를 이용한 ER / SR 칼슘 방출 모니터링

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