Ten protokół ustanawia nowatorską metodę izolacji i oczyszczania kropelek lipidów z wątroby myszy, przy użyciu dobrze znanego zestawu do izolacji retikulum endoplazmatycznego.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Ten protokół ustanawia nowatorską metodę izolacji i oczyszczania kropelek lipidów z wątroby myszy, przy użyciu dobrze znanego zestawu do izolacji retikulum endoplazmatycznego.
Kropelki lipidów (LD) to bioaktywne organelle znajdujące się w cytozolu najbardziej eukariotycznych i niektórych komórek prokariotycznych. LD składają się z obojętnych lipidów otoczonych monowarstwą fosfolipidów i białek. Lipidy LD w wątrobie, takie jak ceramidy i białka, są zaangażowane w kilka chorób, które powodują stłuszczenie wątroby. Chociaż poprzednie metody izolacji LD zostały ustalone, wymagają one czasochłonnego przygotowania odczynników i nie są przeznaczone do izolacji wielu kompartmentów subkomórkowych. Staraliśmy się ustalić nowy protokół, który umożliwiłby izolację LD, retikulum endoplazmatycznego (ER) i lizosomów z pojedynczej wątroby myszy.
Ponadto, wszystkie odczynniki używane w przedstawionym tutaj protokole są dostępne na rynku i wymagają minimalnego przygotowania odczynnika bez poświęcania czystości LD. Poniżej przedstawiamy dane porównujące ten nowy protokół ze standardowym protokołem gradientu sacharozy, wykazując porównywalną czystość, morfologię i wydajność. Dodatkowo możemy wyizolować ER i lizosomy przy użyciu tej samej próbki, zapewniając szczegółowy wgląd w tworzenie i przepływ wewnątrzkomórkowy lipidów i powiązanych z nimi białek.
LD to bioaktywne organelle występujące w cytozolu większości komórek eukariotycznych i niektórych komórkach prokariotycznych1,2,3. Rdzeń LD składa się z neutralnych lipidów, takich jak trójglicerydy (TG) i estry cholesterolu. Zawierają również ceramidy, bioaktywne lipidy biorące udział w komórkowych szlakach sygnałowych4,5. LD są otoczone monowarstwą fosfolipidową i pokryte białkami, w tym białkami perylipiny 2 (PLIN2) i 3 (PLIN3)1,5,6. Obecne są również enzymy lipogenne, lipazy i białka transportujące błonę, które zostały powiązane z kilkoma chorobami stłuszczeniowymi wątroby, w tym niealkoholową stłuszczeniową chorobą wątroby, alkoholową chorobą wątroby i wirusowym zapaleniem wątroby C3,5,6,7,8,9,10.
LDs są uważane za formowane z zewnętrznej błony ER i zawierają nowo zsyntetyzowane TG pochodzące z wolnych kwasów tłuszczowych pochodzących z ER11. Nie wiadomo jednak, czy zgromadzone lipidy pączkują, pozostają połączone, czy też są wycinane z klasy ER6,11, co sprawia, że izolacja LD wolnych od ER jest technicznie trudna. Wolne kwasy tłuszczowe mogą być uwalniane z LD przez działanie lipaz powierzchniowych w celu zapewnienia produkcji energii lub syntezy błonowej. Dodatkowo, LD mogą być degradowane przez lipofagię jako mechanizm regulacyjny i do produkcji wolnych kwasów tłuszczowych12.
Oprócz ER i lizosomów, istnieją inne organelle - takie jak mitochondria, endosomy, peroksysomy i błona plazmatyczna - które znajdują się w ścisłym związku z LDs11. Ta ścisła poligamia utrudnia przeprowadzenie czystej ekstrakcji LD. Jednak wrodzoną niską gęstość neutralnych lipidów można wykorzystać poprzez wirowanie5.
Tradycyjnie, LD były izolowane za pomocą gradientu gęstości sacharozy1,5,13. Jednak metody te nie zostały zaprojektowane do izolowania innych organelli. Dodatkowo wymagają czasochłonnego przygotowania odczynników. Protokół ten dostosowuje dostępny na rynku zestaw izolacyjny ER (patrz Tabela materiałów), aby umożliwić izolację LD. Używamy bufora ekstrakcyjnego dostarczonego przez zestaw, dodając krok izolacji LD. Co więcej, protokół może być również stosowany do izolacji ER i lizosomów przy użyciu tych samych próbek, co pozwala na uzyskanie bardziej kompleksowego obrazu cyklu życia LD. Aby zwalidować tę nową metodę, oznaczamy wydajność, morfologię, wielkość i czystość LD. Przedstawione tutaj wyniki porównujemy z wynikami uzyskanymi za pomocą powszechnie stosowanego protokołu wykorzystującego gradient sacharozy do izolacji LD.
Użyliśmy 10- do 12-tygodniowej, 20-gramowej samicy myszy C57BL/6 na czczo przez 16 godzin (usuwanie pokarmu o 17:00 do 9:00 czasu izolacji LD) z wolnym dostępem do wody. Typowa wydajność dla TG wynosi 0,6 mg/g wątroby, a dla białka LD 0,25 mg/g wątroby. Zapewnia to wystarczającą ilość materiału na ~10 immunoblot przez SDS PAGE. Poniższy protokół wyszczególnia użyte odczynniki oraz protokół odpowiedni dla pojedynczej 1 g wątroby. Protokół izolacji gradientu sacharozy jest zaadaptowany z Sato14 i Wu15.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie eksperymenty zostały przeprowadzone na stanowisku laboratoryjnym z osobistym sprzętem ochronnym odpowiednim dla poziomu bezpieczeństwa biologicznego 1, w tym fartuchem laboratoryjnym, rękawicami i okularami ochronnymi. Eksperymenty przeprowadzono zgodnie z protokołami zatwierdzonymi przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami i Ich Użytkowania (IACUC) Uniwersytetu Pensylwanii. Dołożono wszelkich starań, aby zminimalizować dyskomfort zwierząt, a zwierzęta były traktowane z humanitarną opieką.
1. Izolacja LD za pomocą zestawu izolacyjnego ER
2. Izolacja LD za pomocą gradientu gęstości sacharozy
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przeprowadziliśmy izolację LD za pomocą zestawu ER na około 30 myszach i porównaliśmy wyniki z tymi, które zastosowano zgodnie z protokołem izolacji sacharozy na około 40 myszach. Przedstawione wyniki są typowe dla obu protokołów. Myszy poszczono przez noc ze swobodnym dostępem do wody, aby zwiększyć wydajność LD. Izolację LD z wykorzystaniem gradientu sacharozy prowadzono równolegle z protokołem izolacji LD zestawu ER. Próbki PNS, PMS, PER, CLD i LD zostały pobrane w całym protokole izol...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Biologia LD wątroby jest coraz częściej uznawana za krytyczny regulator fizjologii komórek wątrobowych zarówno w zdrowiu, jak i chorobie. Jako organelle działające w dobrej wierze, LD są dynamiczne, wchodzą w interakcje z innymi strukturami komórkowymi i zawierają w nich bioaktywne składniki biorące udział zarówno w homeostazie lipidów, jak i glukozy. Gradient sacharozy jest rutynowo stosowany do izolacji LD i umożliwia badaczom badanie struktury LD, ale wymaga od nich wykonania wielu. Wykazaliśmy, że zastosowanie dostęp...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dr Carr otrzymuje wsparcie badawcze od Intercept Pharmaceuticals.
Dziękujemy Instytutowi Badań nad Rakiem Rodziny Abramsonów. Prace te są wspierane przez następujące granty: NIH/NIAAA R01 AA026302-01, NIH/NIAAA K08-AA021424, Robert Wood Johnson Foundation, Harold Amos Medical Faculty Development Award, 7158, IDOM DRC Pilot Award P30 DK019525 (R.M.C.); NIH/NIAAA F32-AA024347 (J.C.). Prace te były częściowo wspierane przez NIH P30-DK050306 i jego główne urządzenia (Molecular Pathology and Imaging Core, Molecular Biology/Gene Expression Core i Cell Culture Core) oraz pilotażowy program grantów. Wyłączną odpowiedzialność za treść ponoszą autorzy i nie muszą one reprezentować oficjalnych poglądów National Institutes of Health.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Mieszalnik wirowy BioExpress | GeneMate | S-3200-1 | Wirówka mieszająca Vortex |
| 54242 R | Eppendorf | 54242 R | Mikrowirówka z chłodzeniem przeciwprądowym Wirnik: FA-45-24-11 |
| Wirówka Sorvall RC6 + | Thermo Scientific | RC6+ | Wirówka szybkoobrotowa z chłodzeniem Wirnik: Wirówka F21S-8x50Y |
| Sorvall Legend RT+ | Thermo Scientific | Legend RT+ | Chłodzona wirówka o dużej pojemności Wirnik: 75006445 Wiadro: 75006441 |
| cOmplete Koktajl inhibitorów proteazy | Sigma Aldrich | 04 693 116 001 | Tabletki inhibitora proteazy |
| Diagenode Bioruptur UCD-200 | System | Sonication | UCD-200 |
| Młynek do tkanek (45 ml) | Wheaton | 357546 | Użyj luźnego tłuczka |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami Dulbecco (1x) | Corning | 21-031-CM | |
| Zestaw do izolacji retikulum endoplazmatycznego | Sigma Aldrich | ER0100 | do zestawu ER Ekstrakcja: Zawiera: Bufor do ekstrakcji izotonicznej 5X 100 mL Bufor do ekstrakcji hipotonicznej 10 ml Chlorek wapnia, roztwór 2,5 M 5 ml OptiPrep Gradient Medium 100 mL Igła z noskiem 1 szt. |
| Zewnętrzne źródło światła do wzbudzenia fluorescencyjnego | Leica | Leica EL6000 | |
| Kwas solny | Sigma Aldrich | H1758 | Kwas solny |
| ImageJ | Oprogramowanie do analizy obrazu | ||
| Odwrócony modulowany mikroskop kontrastowy | Leica | DM IRB | |
| Zestaw do wzbogacania lizosomów do tkanek i hodowanych komórek | Thermo Fisher Scientific | 89839 | Do kamery mikroskopu do izolacji lizosomów |
| Qimaging | QICAM fast 1394 | ||
| Optima XL-100K Ultrawirówka | Beckman-Coulter | XL-100K | Ultrawirówka Wirnik: SW41Ti |
| Pipety Pasteura | Fisher Scientific | 22-042817 | |
| Szalka Petriego 5 cm | Fisher Scientific | FB0875713A | |
| Zestaw do oznaczania białek Pierce BCA | Thermo Fisher Scientific | 23225 | |
| PhosSTOP | Sigma Aldrich | 04 906 845 001 | Tabletki hamujące fosfatazę |
| Sterylne ostrze chirurgiczne #10 | Pioneer | S2646 | |
| Sacharoza | Fisher Scientific | S5-500 | Krystaliczny/certyfikowany |
| zestaw do triglicerydów ACS Liquicolor | Stanbio | 2200-225 | Zestaw triglicerydów kolorymetrycznych |
| Tris Base | Fisher Scientific | BP152-1 | Do buforu TE |
| Triton X-100 | Fisher BioReagents | BP151-100 | 5%, Eter p-(1,1,3,3-tetrametylobutylo)-fenylowy glikolu polietylenowego, Odczynnik do lizy białek |
| UltraPure EDTA (0,5 M, pH 8,0) | Thermo Fisher Scientific | 15575-038 | Do buforu TE |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie