Aqui, apresentamos um protocolo de fracionamento de membrana cerebral que representa um procedimento robusto para isolar proteínas pertencentes a diferentes compartimentos sinápticos.
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Artigo de método
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Aqui, apresentamos um protocolo de fracionamento de membrana cerebral que representa um procedimento robusto para isolar proteínas pertencentes a diferentes compartimentos sinápticos.
Avaliar a composição ea função das proteínas sinápticas constitui um desafio importante na neurociência. No entanto, não é fácil avaliar a neurotransmissão que ocorre dentro das sinapses, pois é altamente regulada por interações dinâmicas proteína-proteína e eventos de fosforilação. Consequentemente, quando qualquer método é utilizado para estudar a transmissão sináptica, um objectivo principal é preservar estas modificações fisiológicas transitórias. Aqui, apresentamos um protocolo de fracionamento de membrana cerebral que representa um procedimento robusto para isolar proteínas pertencentes a diferentes compartimentos sinápticos. Em outras palavras, o protocolo descreve uma metodologia bioquímica para realizar o enriquecimento protéico a partir de compartimentos pré-sinápticos, pós-sinápticos e extrasinápticos. Primeiro, os sinaptossomas, ou terminais sinápticos, são obtidos a partir de neurônios que contêm todos os compartimentos sinápticos por meio de um gradiente descontínuo de sacarose. De notar, a qualidade desta preparação de membrana sináptica inicial é cRitical. Subsequentemente, o isolamento dos diferentes compartimentos subsinápticos é conseguido com solubilização leve utilizando detergentes suaves a condições de pH diferenciais. Isto permite a separação por gradiente e centrifugações isopicnicas. Por fim, o enriquecimento protéico nos diferentes compartimentos sub-sinápticos ( ie, frações de membrana pré, pós e extrasináptica) é validado por meio de análise de imunotransferência utilizando marcadores de proteína sináptica bem caracterizados (SNAP-25, PSD-95 e sinaptofisina, Respectivamente), permitindo assim uma avaliação directa da distribuição sináptica de qualquer proteína neuronal particular.
A transmissão sináptica baseia-se na integridade física da sinapse, um conceito que estava previsto já em 1897 por Foster e Sherrington 1 . Assim, a compreensão da distribuição de componentes chave de neurotransmissão ( por exemplo, canais iónicos, receptores, etc. ) é essencial para elucidar a função sináptica, tanto em condições normais como patológicas. A microscopia eletrônica (EM) tem contribuído enormemente para a atual noção ultraestrutural das sinapses prototípicas do sistema nervoso central (SNC). Desta forma, EM tem finamente estabelecido as diferenças entre as densidades pré e pós-sinápticas, que são separadas por uma fenda de uma distância bastante uniforme (~ 25 nm) 2 . Curiosamente, o aparelho pós-sináptico exibe um espessamento relativamente contínuo, denso de elétrons abaixo de sua membrana plasmática, a chamada densidade pós-sináptica, ou PSD2. Inversamente, no aparelho pré-sináptico,E a rede de citomatriz descontínua é disposta logo abaixo da membrana plasmática, que é essencial para o alinhamento e acoplamento das vesículas sinápticas à zona activa da membrana plasmática 3 . Assim, EM constitui a aproximação experimental dourada para pesquisar a distribuição de proteínas dentro das sinapses do SNC estruturalmente preservadas. No entanto, as informações fornecidas por micrografia eletrônica é estática. De fato, as evidências acumuladas mostram que as sinapses in vivo são extremamente dinâmicas, experimentando, assim, mudanças estruturais dramáticas na transmissão sináptica sustentada. Além disso, a morfologia e composição das sinapses podem mudar ao longo de diferentes regiões do SNC e ao desenvolvimento, maturação, envelhecimento e desenvolvimento de condições neuropatológicas. Globalmente, um protocolo focado no isolamento de proteínas pertencentes a diferentes compartimentos sinápticos em condições fisiológicas representa uma ferramenta valiosa para um estudo mais abrangente do funcionamento sináptico.
et al . (2001) 4 , é baseado em um deslocamento do pH que enfraquece as interações adesivas ocorrendo dentro do aparelho pré e pós-sináptico. Em primeiro lugar, utilizando detergentes suaves a pH 6,0, é possível discernir a junção de aderentes que mantém o aparelho pré e pós-sináptico e que é mantida a partir do domínio da membrana extra-sináptica, que é solubilizada e, assim, pode ser extraída dos contatos sinápticos. Subsequentemente, aumentar o pH de 6,0 para 8,0 na presença de detergentes suaves enfraquece a resistência da junção de aderentes que mantém a zona activa pré-sináptica fortemente ligada à densidade pós-sináptica. Assim, o compartimento pré-sináptico éLubilizado e pode ser separado da densidade pós-sináptica, que é preservada principalmente porque a concentração de detergente usado não promove sua solubilização 4 . Curiosamente, a eficiência de fraccionamento, eventualmente superior a 90%, pode ser confirmada por diferentes marcadores sub-sinápticos: i ) proteína sinaptosomal associada 25 (SNAP-25), da zona pré-sináptica activa; Ii ) sinaptofisina, a partir da fracção extra-sináptica ( isto é, fora da zona activa e incluindo microssomas); E iii ) proteína de densidade pós-sináptica 95 (PSD-95), a partir da densidade pós-sináptica. Notavelmente, este método de fraccionamento de membrana cerebral tem sido utilizado com sucesso. Consequentemente, tem sido possível determinar com precisão a localização subsináptica de diferentes receptores, tais como receptores 5 de ácido alfa-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazolepropiónico (AMPA), receptor A1 de adenosina (AiR) 6 ,Receptor A 2A (A 2A R) 7 de adenosina, receptores P2 de trifosfato de adenosina (ATP) 8 , subunidades nicotínicas do receptor de acetilcolina 9 e receptor GPR37 associado à doença de Parkinson 10 . No entanto, uma série de limitações podem impedir a avaliação adequada da distribuição sináptica de uma determinada proteína neuronal. Desta forma, neste procedimento, não apenas descrevemos totalmente o protocolo, como também destacamos alguns pontos críticos a serem considerados, como a grande quantidade de tecido necessário, o baixo rendimento protéico eo requisito obrigatório para validar a eficiência de Cada separação antes de realizar a experiência definida.
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Todos os procedimentos experimentais com animais foram aprovados pelo Comitê de Uso e Cuidado de Animais (CEEA) da Universidade de Barcelona, de acordo com as diretrizes descritas no Guia para Cuidados e Uso de Animais de Laboratório 11 e seguindo a Lei 86/609 / CCE, FELASA e ARRIVE. Assim, os ratinhos são alojados em gaiolas padrão, com acesso ad libitum a alimentos e água, e são mantidos sob condições padrão controladas (ciclo de luz / luz de 12 h a partir das 7:30 horas, temperatura de 22 ° C e 66% de humidade).
1. Obtenção de Sinaptossomas Cerebrais de Rato Utilizando um Gradiente de Sacarose Ininterrupto
Nota: Este método foi relatado anteriormente 10 .
2. Isolamento pré, pós e extra-sináptico
3. Analisar as amostras por imunotransferência para validar o fraccionamento da membrana
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A metodologia descrita tem sido amplamente utilizada para a análise subsináptica de proteínas neuronais em geral e para o isolamento e caracterização bioquímica de receptores sinápticos 5 , 6 , 7 , 8 , 9 em particular. Curiosamente, o resultado representativo apresentado aqui mostra a utilidade deste procedimento experimental ...
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O protocolo aqui apresentado constitui uma poderosa ferramenta bioquímica para o estudo da distribuição subsináptica de proteínas específicas em qualquer região do cérebro. No entanto, existem algumas desvantagens inerentes à técnica que merecem ser destacadas aqui. Por exemplo, uma das principais limitações é a quantidade relativamente grande de tecido necessária para purificar uma quantidade razoável de proteína para realizar a análise de immunoblot de todas as frações subsinápticas. Esse problema pode estar relacionad...
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Os autores não têm nada a revelar.
Este trabalho foi apoiado pelo Ministério da Economia e Competitividade / Instituto de Saúde Carlos III (SAF2014-55700-P, PCIN-2013-019-C03-03 e PIE14 / 00034), Instituciò Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA Academia 2010) ), E FC pertencem ao grupo de pesquisa acreditado "Neuropharmacology and Pain" (Generalitat de Catalunya, 2014 SGR 1251) . O trabalho também foi apoiado pelo "Programa Pesquisador Visitante Especial-Ciência sem Fronteiras" da CAPES (Brasil) para FC
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| de Sacarose | Quí mica SL, Barcelona, Espanha | 1.316.211.211 | |
| CaCl2 | Pancreac Quí mica SL, Barcelona, Espanha | 2.112.211.210 | |
| MgCl2· 6H2O | Pancreac Quí mica SL, Barcelona, Espanha | 1,313,961,210 | |
| Conjunto de coquetel inibidor de protease III | Millipore, Darmstadt, Alemanha | 535140 | |
| Trizma Base | Sigma, St. Louis, MO, USA | T1503 | |
| Tris-HCl | Pancreac Quí mica SL, Barcelona, Espanha | 1,236,541,209 | |
| Triton X-100 | Sigma, St. Louis, MO, USA | X100 | |
| SDS | Sigma, St. Louis, MO, USA | L3771 | |
| Glycerol | Sigma, St. Louis, MO, USA | G5516 | |
| Bromofenol Blue | Pancreac Quí mica SL, Barcelona, Espanha | 1,311,651,604 | |
| Dithiothreitol | Sigma, St. Louis, MO, USA | D0632 | |
| Tween 20 | Sigma, St. Louis, MO, USA | P2287 | |
| Leite | |||
| NaCl | Pancreac Quí mica SL, Barcelona, Espanha | 1.216.591.211 | |
| KCl | Pancreac Quí mica SL, Barcelona, Espanha | 1.314.941.210 | |
| KH2PO4 | Merck | 4873 | |
| Na2HPO4 | Pancreac Quí mica SL, Barcelona, Espanha | 1.316.781.211 | |
| Basic 20 pH | Crison, Alella, Espanha | ||
| Polytron VDI 12 Homogeneizador Adaptável | VWR, Radnor, PA, EUA. | ||
| Tubos Ultra-Clear (14x89mm) | Beckman Coulter, Hospitalet de Llobregat, Barcelona | 344059 | Os tubos devem ser preenchidos quase completamente quando usados para evitar o colapso devido à ultracentrifugação. |
| Filtros centrífugos Amicon Ultra-15 Ultracel -10K | Merck Millipore, Darmstadt, Alemanha | UFC901008 | |
| Centrífuga 5430R | Eppendorf, Hamburgo, Alemanha | ||
| Optima L-90K Ultracentrifuge | Beckman Coulter, Hospitalet de Llobregat, Barcelona | ||
| Sonifier 250 | Branson, Danbury, Connecticut | ||
| Amersham Imager 600 | GE Healthcare Europe GmbH, Barcelona, Espanha | ||
| Pasteur Pippetes de vidro descartáveis 230 mm | VWR, Radnor, PA, EUA | 612-1702 | |
| Balança compacta EK-610 | A& D, Tóquio, Japão | ||
| Pierce™ Kit de Ensaio de Proteína BCA | Pierce Biotechnology, Rockford, IL, EUA | ||
| SuperSignal substrato quimioluminescente pico oeste | Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, EUA | ||
| GR 200 Balança de Precisão | A& D, Tóquio, Japão | ||
| Anti-GPR37 Anticorpo | caseiro anti-GPR37 produzido e validado no Laboratório Francisco Ciruela. | Anticorpos primários usados em uma concentração final de 0,250 μ g/mL | |
| Anti-SNAP-25, anti-PSD-95, anti-sinaptofisina | Abcam, Cambridge, Reino Unido | Anticorpos primários diluídos 1:10.000 | |
| HRP cabra conjugada anti-camundongo IgG | Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, EUA. | Anticorpo secundário diluído 1:10.000 | |
| HRP cabra conjugada anti-coelho IgG | Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, EUA. | Anticorpo secundário diluído 1:30.000 |
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