Synaptyczne receptory N-metylo-D-asparaginianu (NMDAR) odgrywają kluczową rolę w plastyczności synaptycznej i sygnalizacji przetrwania komórek, podczas gdy aktywacja pozasynaptycznych NMDAR-ów może wywołać neurodegenerację i śmierć komórki. Zmiany te zależą od ściśle kontrolowanej/regulowanej ekspresji genów zależnej od aktywności, a zatem wymagają stałej komunikacji między aktywowanymi synapsami lub dendrytami a jądrem7. Kinazy MAP ERK1 / 2 są efektorami dalszej sygnalizacji synaptycznych NMDAR i biorą udział w ekspresji genów indukowanej aktywacją NMDAR, podczas gdy sygnalizacja za pośrednictwem pozasynaptycznego NMDAR nie ma wpływu lub hamuje aktywność ERK1 / 28,11.
Istnieje wiele białek, które okazały się przemieszczać między dystalnymi dendrytami a jądrem. Wiele z tych białek zawiera sygnał lokalizacji jądrowej i jest aktywnie transportowanych wzdłuż mikrotubuli w sposób zależny od dyneiny i importyny do jądra6,9. Co ciekawe, niektóre z tych przekaźników przechodzą do jądra tylko w odpowiedzi na określone bodźce synaptyczne. Na przykład wsteczny transport cyklicznego białka wiążącego element odpowiedzi AMP 2 (CREB2) jest indukowany przez substancję chemiczną LTD, ale nie LTP12. Zlokalizowana stymulacja synaptyczna zależna od NMDAR napędza regulowany przez CREB koaktywator transkrypcji (CRTC1) do jądra, proces translokacji, który jest zaangażowany w długoterminową plastyczność hipokampa4. Niedawno wykazano, że białkowy przekaźnik Jacob przemieszcza się do jądra zarówno po synaptycznej, jak i pozasynaptycznej aktywacji NMDAR i reguluje transkrypcję genu 5 zależną odCREB. Synaptyczne lub pozasynaptyczne pochodzenie sygnału jest zakodowane w potranslacyjnej modyfikacji Jacoba. Aktywność synaptyczna indukuje zależną od ERK1/2 fosforylację Jacoba w kluczowej serynie w pozycji 180 (pJacobS 180), co jest niezbędne do późniejszej translokacji do jądra w pierwotnej hodowli hipokampa. Co więcej, w neuronach CA1 ostrych wycinków hipokampa pJacobS 180 przemieszcza się do jądra po LTP pobocznym Schaffera, ale nie LTD1,10. pS180 Jacob prowadzi do zwiększonej ekspresji genów związanych z plastycznością, a ta ekspresja genów wpływa z powrotem na funkcję synaptyczną. W przeciwieństwie do tego, Jacob, który przemieszcza się do jądra po pozasynaptycznej aktywacji NMDAR, nie jest fosforylowany w Ser180 i może być związany z innym kompleksem białkowym w jądrze, powodując "wyłączenie CREB" i wycofanie kontaktów synaptycznych10.
Większość opublikowanych badań nad importem jądrowym synapto-jądrowego przekaźnika białkowego przeprowadzono w zdysocjowanych pierwotnych kulturach neuronalnych. Dlatego interesujące byłoby sprawdzenie, czy takie odkrycia można odtworzyć w fizjologicznie bardziej odpowiednich warunkach przy użyciu wycinków hipokampa, w których połączenia i funkcje neuronów są znacznie lepiej zachowane. W tym miejscu przedstawiamy zoptymalizowany protokół oceny zależnej od LTP translokacji jądrowej przekaźników białkowych za pomocą immunoblottingu. Metoda ta nadaje się również do analizy zależnej od aktywności fosforylacji białek w surowej frakcji jądrowej. W szczególności obecny protokół obejmuje przygotowanie ostrych wycinków hipokampa CA1, indukcję i rejestrację LTP. Następnie region CA1 jest mikroskopowo wycinany w celu wyizolowania stymulowanego regionu. Połączyliśmy i zmodyfikowaliśmy protokół izolacji jądrowej dostarczony przez zestaw do ekstrakcji CellLytic NuCLEAR ze zmianami wprowadzonymi przez Zhao i współpracowników17. Zoptymalizowana procedura obejmuje lizę wypreparowanych regionów CA1 w hipotonicznym buforze, co pozwala na pęcznienie komórek i uwalnianie jąder. Lizę komórek i morfologię jąder można określić za pomocą badania mikroskopowego. Wzbogacanie jądrowe uzyskuje się poprzez krótki etap wirowania. Analiza immunoblottingu z przeciwciałami przeciwko NeuN i NSE2, specyficznym markerom frakcji jądrowych lub cytozolowych, wskazuje, że podejście to może być wykorzystane jako szybki i powtarzalny protokół do izolacji tych frakcji subkomórkowych i do badania bardzo labilnych modyfikacji potranslacyjnych, takich jak fosforylacja białek. Ponadto metoda ta jest korzystna w przypadku małych próbek tkanek pochodzących z wypreparowanych regionów CA1 wycinków hipokampa i może być stosowana w połączeniu z immunohistochemią wycinków hipokampa.