Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Het meten van axonaal vrachttransport in primaire corticale gekweekte neuronen van muizen

780 weergaven

⸱

DOI:

10.3791/64999

⸱

24 februari 2023

 , 

In dit artikel

Samenvatting

Dit protocol beschrijft de hele procedure voor de analyse van axonaal transport. Met name de berekening van de transportsnelheid, exclusief het pauzeren, en de visualisatiemethode met behulp van open-access software "KYMOMAKER" worden hier getoond.

Samenvatting

Neuronale cellen zijn sterk gepolariseerde cellen die stereotiep meerdere dendrieten en een axon herbergen. De lengte van een axon vereist een efficiënt bidirectioneel transport door motoreiwitten. Verschillende rapporten hebben gesuggereerd dat defecten in axonaal transport geassocieerd zijn met neurodegeneratieve ziekten. Ook het mechanisme van de coördinatie van meerdere motoreiwitten is een aantrekkelijk onderwerp geweest. Omdat het axon unidirectionele microtubuli heeft, is het gemakkelijker om te bepalen welke motoreiwitten bij de beweging betrokken zijn. Daarom is het begrijpen van de mechanismen die ten grondslag liggen aan het transport van axonale lading cruciaal voor het blootleggen van het moleculaire mechanisme van neurodegeneratieve ziekten en de regulatie van motoreiwitten. Hier introduceren we het hele proces van axonale transportanalyse, inclusief het kweken van primaire corticale neuronen van muizen, transfectie van plasmiden die coderen voor ladingseiwitten, en richtings- en snelheidsanalyses zonder het effect van pauzes. Bovendien wordt de open-access software "KYMOMAKER" geïntroduceerd, die het mogelijk maakt om een kymograaf te genereren om transportsporen in hun richting te markeren en het axonale transport gemakkelijker te visualiseren.

Inleiding

Kinesine-familieleden en cytoplasmatisch dyneïne zijn motoreiwitten die langs de microtubuli in cellen bewegen om hun lading te transporteren1. De meeste kinesines bewegen naar het plus-uiteinde, terwijl dyneïne naar het min-uiteinde van een microtubuli beweegt. De functies en mechanismen van vrachttransport in het neuronale axon zijn uitgebreid onderzocht. Vanwege hun lengte hebben axonen stabiel transport over lange afstanden nodig om de gezondheid van neuronen te behouden. Defecten in het transport van mitochondriën, autofagosomen en blaasjes die amyloïde-β-eiwitprecursor (APP) bevatten, zijn gemeld als oorz....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

De experimenten werden goedgekeurd door de Animal Studies Committee van de Universiteit van Hokkaido, in navolging van de ARRIVE (Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments) richtlijnen. Vrouwelijke C57BL/6J-muizen (zwanger, 15,5 dagen) werden gebruikt voor de huidige studie.

1. Preparaat van primaire corticale gekweekte neuronen van muizen

  1. Voeg 0,1 mg/ml poly-L-lysine toe in 0,1 M Tris (tris(hydroxymethyl)aminomethaan)-HCl (pH 8,5) in een kamer met glazen bodem met 8 putjes (nr. 1,0) (zie materiaaltabel). Incubeer de kamer in een broedmachine van 37 °C g....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Primaire gekweekte neuronen uit de E15.5-muiscortex werden gekweekt in een schaal met glazen bodem zoals beschreven. APP-EGFP, Alcα-EGFP of Alcβ-EGFP werden bijvoorbeeld tot expressie gebracht in de primaire corticale neuronen. Van APP en Alcα is bekend dat ze in het axon worden getransporteerd door kinesine-1 2,17. APP associeert met kinesine-1 via het adaptereiwit JIP1 (JNK-interagerend eiwit 1), terwijl Alcα direct bi.......

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Er wordt een analysemethode voor axonaal transport beschreven, die de berekening van de gesegmenteerde snelheid en het genereren van kymografen omvat. Een kritieke stap tijdens de transfectiestap is het handhaven van de gezondheid van gekweekte neuronen. De transfectiemethode beschreven door Jiang en Chen29 werd gevolgd met kleine wijzigingen. Zachte menging van de DNA/CaCl2-oplossing en 2x HBS verhoogde de efficiëntie van transfectie door de grootte va.......

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

Dit werk werd ondersteund door KAKENHI (22K15270, Grant-in-Aid for Young Scientists) en de Akiyama Life Science Foundation for YS. We willen onze dankbaarheid betuigen aan Dr. Masataka Kinjo en Dr. Akira Kitamura, Laboratory of Molecular Cell Dynamics, Faculty of Advanced Life Science, Hokkaido University voor het leveren van kritische input en expertise die het onderzoek enorm hebben geholpen. De waarneming met TIRF-microscopie werd uitgevoerd met behulp van het instrument dat was geïnstalleerd in het Laboratory of Molecular Cell Dynamics, Faculty of Advanced Life Science, Hokkaido University. Het instrument is geregistreerd in het O....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
5-Fluoro-2-deoxyuridineSigma-AldrichF0503
Apo TIRF 100x/1.49 OILNikon
B-27 Supplement (50x), serum freeThermo fischer scientific17504044
Bovine serum albuminWako013-25773
CalPhos Mammalian Transfection KitTakara631312
Cell strainer  40 µm NylonFalcon352340
CoolSNAP HQPhotometrics
Deoxyribonuclease ISigma-AldrichDN-25
D-GlucoseWako041-00595
DMEM/Ham’s F-12Wako042-30555
Dumont No. 7 forcepsDumont No.7
Feather surgical blade FeatherNo.11
Feather surgical blade handle FeatherNo. 3
GentamicinWako079-02973
Gentamicin SulfateWako075-04913
GlutaMAX SupplementThermo fischer scientific35050061
HEPESDOJINDO342-01375
Horse Serum, heat inactivatedThermo fischer scientific26050088
KClWako163-03545
KH2PO4Wako169-04245
KYMOMAKERhttp://www.pharm.hokudai.ac.jp/shinkei/Kymomaker.html
L-15 Medium (Leibovitz)Sigma-AldrichL5520
MetaMorph version 6.2r1 Metamorph
Na2HPO4Wako197-02865
NaClWako197-01667
NaHCO3Wako191-01305
Neurobasal MediumThermo fischer scientific21103049
Nikon ECLIPSE TE 2000-ENikon
Nunc Lab-Tek  8 well Chambered CoverglassThermo fischer scientific155411
PapainWorthingtonLS003126
Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL)Thermo Fisher Scientific15140122
Poly-L-lysine hydrobromideSigma-AldrichP2636-500MG
Trizma baseMerckT1194-10PAKsolved with water to make 0.1 M Tris-HCl (pH.8.5)

Referenties

  1. Hirokawa, N., Noda, Y., Tanaka, Y., Niwa, S. Kinesin superfamily motor proteins and intracellular transport. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 10 (10), 682-696 (2009).
  2. Stokin, G. B., et al. Axonopathy and transport deficits early in the....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Meer artikelen verkennen

Corticale neuronen van muizenanalyse van axonaal transportmotorische eiwittenneurodegeneratieve ziektengenereren van kymografenbidirectioneel transporttransfectie van vrachteiwittendirectionele snelheidsanalysemicrotubuli-polariteit

Dit artikel is gepubliceerd

Video binnenkort beschikbaar