Методическая статья

После вложения Immunogold маркировки синаптические белки в гиппокампе культур Slice

DOI:

10.3791/50273

3 апреля 2013 г.

В этой статье

Краткое содержание

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Локализация и распределение белков содержат важную информацию для понимания их клеточных функций. Улучшенные пространственное разрешение электронного микроскопа (ЭМ) может быть использован для определения внутриклеточной локализации данного антигена после иммуногистохимии. Для тканях центральной нервной системы (ЦНС), сохраняя структурную целостность при сохранении антигенности было особенно трудно в EM исследований. Здесь мы принять процедуру, которая используется для сохранения структуры и антигенов в ЦНС изучить и охарактеризовать синаптические белки в CA1 гиппокампа крысы пирамидальных нейронов.

Аннотация

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Иммуноэлектронная микроскопия является мощным инструментом для изучения биологических молекул на субклеточном уровне. Антитела, связанные с электронно-плотными маркерами, такими как коллоидное золото, могут выявить локализацию и распределение специфических антигенов в различных тканях1. Двумя наиболее широко используемыми методами являются методы предварительного и поствстраивания. При методах иммуноголд-электронной микроскопии (ЭМ) перед внедрением в ткань должна быть проникающей, чтобы обеспечить проникновение антител, прежде чем она будет внедрена. Эти методы идеально подходят для сохранения структур, но плохое проникновение антител (часто только в первые несколько микрометров) является существеннымнедостатком2. Методы маркировки после встраивания позволяют избежать этой проблемы, поскольку мечение происходит на участках фиксированных тканей, где антигены более доступны. За прошедшие годы ряд модификаций усовершенствовал поствстраиваемые методы для повышения иммунореактивности и сохранения ультраструктуры3-5.

Фиксация тканей является важной частью исследований ЭМ. Фиксаторы химически сшивают макромолекулы, чтобы зафиксировать тканевые структуры на месте. Выбор фиксатора влияет не только на сохранность структуры, но и на антигенность и контрастность. Тетраоксид осмия (OsO4), формальдегид и глутаральдегид были стандартными фиксаторами на протяжении десятилетий, в том числе для тканей центральной нервной системы (ЦНС), которые особенно подвержены структурным повреждениям во время химической и физической обработки. К сожалению,OsO4 обладает высокой реакционной способностью и, как было показано, маскирует антигены6, что приводит к плохому и недостаточному мечению. Альтернативные подходы к предотвращению химической фиксации включают замораживание тканей. Но эти методы сложны в исполнении и требуют дорогостоящих инструментов. Чтобы решить некоторые из этих проблем и улучшить мечение тканей ЦНС, Phend et al. заменил OsO4 на уранилацетат (UA) и дубильную кислоту (TA), а также успешно внедрил дополнительные модификации для повышения чувствительности обнаружения антигена и структурной консервации в тканях головного и спинного мозга7. Мы применили этот метод поствстраивания без осмия к тканям мозга крыс и оптимизировали технику мечения иммунозолотом для обнаружения и изучения синаптических белков.

Мы представляем здесь метод определения ультраструктурной локализации синаптических белков в пирамидальных нейронах гиппокампа CA1 крысы. Мы используем органотипические культивируемые срезы гиппокампа. Эти срезы поддерживают трисинаптическую схему гиппокампа и, таким образом, особенно полезны для изучения синаптической пластичности, механизма, который, как считается, лежит в основе обучения и памяти. Органотипические срезы гиппокампа от детенышей мышей/крыс на 5-й и 6-й день после рождения могут быть приготовлены, как описано ранее8, и они особенно полезны для острой подавления или сверхэкспрессии экзогенных белков. Ранее мы использовали этот протокол для характеристики нейрогранина (Ng), нейрон-специфичного белка, играющего решающую роль в регуляции синаптической функции8,9. Мы также использовали его для характеристики ультраструктурной локализации кальмодулина (CaM) и Ca2+/CaM-зависимой протеинкиназы II (CaMKII)10. Как показано в результатах, этот протокол обеспечивает хорошую ультраструктурную сохранность дендритных шипиков и эффективную маркировку Ng, чтобы помочь охарактеризовать его распределение в позвоночнике8. Кроме того, описанная здесь процедура может иметь широкое применение при изучении многих других белков, участвующих в функциях нейронов.

Протокол

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Фиксация

Фиксаторы являются канцерогенными, перчатках и обращаться с фиксаторами в вытяжном шкафу. Если не указано иное, все сделано инкубации на льду и все решения должны быть отфильтрованы перед использованием. Использование электронной микроскопии класса реагентов.

День 1

  1. После экспериментальных условиях (например, вирусные инъекции, медикаментозное лечение), поместите мембрану с органотипических срезов гиппокампа в 60 х 15 мм полистирола чашке Петри содержащие ледяной 0,1 М фосфатный буфер (фосфатный буфер Соренсена), рН 7,3. Добавить 1 - 2 мл 0,1 М фосфатного буфера непосредственно на кусочки, чтобы держать их холодными.

Важным шагом: Всегда используйте свежеприготовленный буферов и фиксаторов. Убедитесь, что рН буфера находится в пределах желаемого диапазона. Невыполнение этого требования может привести к повреждению клеточных структур.

  1. Чтобы изолировать подполе CA1 среза, используйтеодноразовые скальпеля, чтобы аккуратно разрезать поперек кусочек рядом с DG, параллельно CA1 слой клеток (рис. 1). Затем вырежьте оставшийся кусочек вертикально, чтобы удалить CA3 подполе и подлежащая ткань. Отрежьте угол среза, чтобы помочь определить верхнюю поверхность ткани.

ПРИМЕЧАНИЕ: В случае отсутствия вирусной поставки интересующего белка требуется, весь кусок ткани могут быть установлены после того, как средства массовой информации удаляется с нежной промыть ледяной буфера. Это то следует вырезать CA1.

Важным шагом: следите за верхней ткани для того, чтобы надлежащим секционирования сетей в дальнейшем.

  1. Осторожно выньте ткань из мембранных использованием обратной стороне скальпель. С помощью пипетки Пастера, чтобы мягко передать тканей на 12-луночный планшет, содержащий 0,1 М фосфатного буфера.
  2. Снимите буфер в колодец, из пластины и добавить 500 м иU, L - 1 мл ледяной фиксатором (рН 7,3) состоит из следующих: 0,1% пикриновой кислоты, 1% параформальдегида и 2,5% глутарового альдегида в 0,1 М фосфатного буфера. Выдержите в течение 2 часов при температуре 4 ° C.

ПРИМЕЧАНИЕ: пикриновой кислоты может быть взрывоопасной, когда сухо. Держите его смачивают водой в плотно закрытой таре. Хранить в сухом и хорошо проветриваемом месте.

  1. Снимите фиксатор из колодца и мыть образцы 3 раза (20 мин каждая) в 0,1 М фосфатного буфера.
  2. Инкубировать в течение 40 мин в 1% дубильной кислоты (вес / объем) в 0,1 М малеат буфера, рН 6,0.
  3. Промыть два раза (20 мин каждая) в малеата буфера.
  4. Инкубировать в течение 40 мин в 1% уранилацетата (вес / объем) в малеата буфера в темноте. Уранилацетата чувствителен к свету и является радиоактивным. Накройте стакан с Parafilm при растворении и хранить неиспользованную буфера в темноте при 4 ° C.
  5. Промыть два раза (20 мин каждая) в малеата буфера.
  6. Инкубировать в течение 20 мин в 0,5% платины хлораIDE (вес / объем) в малеата буфера.
  7. Промыть два раза (20 мин каждая) в малеата буфера. Храните образцы при 4 ° С, пока они не готовы для дальнейшей обработки.

2. Обезвоживание и внедрения

Окись пропилена является канцерогенным. Избегайте паров работать с ней в вытяжном шкафу. Используйте абсолютный, 100% чистого этанола, который содержит никаких следов воды. Разбавить это абсолютный этанол для производства различных концентрациях для обезвоживания.

День 2

  1. Выдержите в течение 5 мин в 50% этаноле, а затем в течение 5 мин в 70% этаноле.
  2. Инкубировать в течение 15 мин в свежеприготовленный 1% р-фенилендиамин (PPD) в 70% этаноле.
  3. Промойте три раза в 70% этаноле.
  4. Выдержите в течение 5 мин в 80% этанола, а затем в течение 5 мин в 95% этаноле.
  5. Инкубируйте в 100% этанола в два раза 5 мин.
  6. Подготовить стеклянные флаконы с винтовой крышкой и убедитесь, что они чистые и абсолютно сухими. Передача кусочки стеклянные флаконы имаркировать каждый флакон просто и ясно.
  7. Выдержите в течение 5 мин в смеси 1:1 этанол: оксид пропилена.
  8. Инкубируйте в 100% окиси пропилена в два раза 5 мин.
  9. Добавить смолы (Epon) для каждого флакона, чтобы сделать смесь 1:1 с окисью пропилена. Тщательно перемешать в течение 2 часов. Не трясите флаконах слишком строго, чтобы предотвратить пузыри, которые могут помешать вложения.
  10. Добавить смолой, чтобы сделать смеси 3:1 с окисью пропилена, и перемешивают в течение 2 часов.
  11. Переход на 100% смолы и инкубировать O / N.

День 3

  1. Сэндвич образцов между полосами ACLAR пластика и лечение в течение 24 ч при температуре 60 ° C.

3. Секционирование и монтаж на сетях

День 4

  1. Вырезать полу-тонкие (0,5 мкм) разделов и пятно с 1% толуидиновым синим + 1% буры, чтобы определить правильную ориентацию образцов.
  2. Вырезать ультратонких срезов (60 нм) и установить на никелевой сетки, одна секция в сетку.

4. Иммуногистохимия

Все буферы и воду следует фильтровать перед использованием.

День 5

  1. Место падения (~ 50 мкл) 1% Tween-20/phosphate буфера (T / PB), рН 7,5, на кусок чистой Parafilm на плоской поверхности. Аккуратно поднимите сетку с чистой щипцы по краю и плавать его на буфер, в разделе вниз, и инкубировать в течение 10 мин при комнатной температуре.
  2. Слейте лишнюю жидкость из сетки, создав раздел вверх на фильтровальную бумагу и затем плавают на 50 мМ глицина в T / PB в течение 15 мин при комнатной температуре.

Важный шаг: во избежание чрезмерного "перенос" решений от одного решения капли на следующий течение инкубации, слейте лишнюю жидкость, слегка касаясь края сетки на # 1 фильтровальную бумагу между решением изменений. Кроме того, удалите любое решение в ловушке между руками EM щипцы проведения сетку, аккуратно влагу с кусочек фильтровальной бумаги между руками щипцами в то время как ensuпозвонить в разделах не высыхают полностью.

  1. Высушите сетку с фильтровальной бумагой, а затем плавают на блокирующий раствор, содержащий 2,5% BSA и 2,5% сыворотки от животных вторичных антител в T / PB в течение 30 мин при комнатной температуре.
  2. Инкубируйте с первичными антителами (в т / PB) при комнатной температуре или O / N при 4 ° C. Оптимальное время и температуру инкубации, а также концентрации антител, должны быть определены экспериментально.
  3. Промойте сетку в три раза (2 мин каждая) с T / PB.
  4. Инкубируйте с вторичными антителами (1:20 анти-кролик или анти-мышь соединена с 10 нм золота) в течение 1 часа при комнатной температуре.
  5. Вымойте три раза (2 мин каждая) с T / PB.
  6. Postfix с 2% глутаральдегида в Т / PB в течение 5 мин.
  7. Вымойте три раза (2 мин каждая) с Т / PB, а затем три раза (2 мин каждая) с фильтрованной водой.
  8. Инкубируйте с 2% уранилацетата в воде в течение 10 мин.

В то время как сетка окрашивание, подготовить CO 2-бесплатные камеры placinга кусок Parafilm в центре стеклянное блюдо Петри. Затем поместите 4-6 гранулы NaOH в блюдо вокруг Parafilm поглощать CO 2 в воздухе. Держите верхний закрыта в течение нескольких минут. С помощью пипетки Пастера и быстро передавать небольшие объемы раствора цитрата свинца Рейнольдса в Parafilm в стеклянном блюде Петри. Откройте верхний достаточно вставить пипетки Пастера, чтобы свести к минимуму повторное введение CO 2 в камеру.

ПРИМЕЧАНИЕ: Для того, чтобы ведущий раствора цитрата Рейнольдса, кипятить 100 мл деионизированной воды в микроволновую печь и дайте остыть в герметичном контейнере. В 50 мл мерную колбу с пробкой, смесь 1,33 г нитрата свинца, 1,76 г цитрата натрия и 30 мл кипяченой воды путем встряхивания энергично в течение 1 мин. Затем встряхнуть с перерывами в течение 30 мин. Для этого мутный раствор, добавьте 8 мл 1 М раствором гидроксида натрия и медленно перевернуть колбу несколько раз. Решение станет ясно. Доведите раствор до 50 мл с вареной ватер. Хранить раствор плотно закрытыми. Если появляется осадок, выбросить и сделать новую.

  1. В трех небольших стаканах подготовить теплую, свежекипяченой деионизированной воды. Смыть уранилацетата путем погружения сетки в первый стакан и осторожно закружить вокруг в течение 30 сек. Повторите этот шаг, в других двух стаканах.
  2. Откройте крышку стеклянной посуде Петри достаточно, чтобы поместить сетку на каплю раствора цитрата свинца Рейнольдса. Если это возможно, носить маску, делая это, чтобы избежать вдыхания на цитратом свинца и для предотвращения образования осадка. Инкубировать в течение 10 мин.
  3. Откройте верхний достаточно, чтобы удалить сетку. Избегайте вдыхания на цитратом свинца. Промойте сетку в три раза путем погружения его последовательно в трех стаканах теплой, свежекипяченой дистиллированной воды. Пусть сетка сухая на кусок фильтровальной бумаги, раздел вверх. Образец готов к электронным микроскопом.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Рисунок 2B показан пример распределения эндогенных молекул Нг в дендритных шипиков в CA1 пирамидальных нейронов гиппокампа. Никель сетки с ультратонкими (60 нм) тканей, содержащих региона CA1 гиппокампа (как показано на рисунке 2А) были покрыты в 1% T / PB, 50 мМ глицина, то их с 2,5% BSA и 2,5% сыворотки до инкубации с анти Ng-антитело. После промывания T / PB, сетки были затем покрыты анти-кролик вторичные антитела, соединенный с 10 нм золота. Наконец, сетки промывают T / PB и заканчи...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В этом протоколе, мы приняли Phend и Вайнберга метод головного и спинного ткани шнур для изучения дендритных шипиков в гиппокампа крысы культур срез. Дендритных шипиков в гиппокампе СА3-СА1 тонкие структуры, содержащие огромное разнообразие белков, которые играют важную роль в регуляции функций нейронов. Представленный метод обеспечивает сбалансированный подход для обеспечения более антигенности при сохранении хорошей сохранности ультраструктурным (рис. 2A), что позволяет разумные эффективность маркиров...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Нам нечего раскрывать.

Благодарности

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы хотели бы поблагодарить Мэтью Флоренцию для подготовки гиппокампе культур срез. Эта работа была поддержана грантами от американского Национального института по проблемам старения и Ассоциации Альцгеймера NZG.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
60 x 15 мм Полистирол Чашка ПетриFalcon351007
Одноразовый скальпельEXELINT29552
Вставки для клеточных культурMilliporePICM03050
10 нм Коза-анти-кроличья золотаЭлектронная микроскопия Sciences25108
Антитела против нейрогранинаMilliporeAB5620
100% Пикриновая кислотаЭлектронная микроскопияНауки 19550
96% ПараформальдегидAcros OrganicsAC41678-0030
25% Глутаральдегид (класс EM)SigmaG5882
УранилацетатЭлектронная микроскопия Науки22400
-фенилендиаминSigmaP6001
Платина (IV) хлоридSigma379840
Дубильная кислотадля электронной микроскопии21710

Ссылки

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Faulk, W. P., Taylor, G. M. An immunocolloid method for the electron microscope. Immunochemistry. 8, 1081-1083 (1971).
  2. Stirling, J. W. Immuno- and affinity probes for electron microscopy: a review of labeling and preparation techniques. J. Histochem. Cytochem. 38, 145-157 (1990).
  3. Phend, K. D., Weinberg, R. J., Rustioni, A. Techniques to optimize post-embedding single and double staining for amino acid neurotransmitters. Journal of Histochemistry & Cytochemistry. 40, 1011-1020 (1992).
  4. Berryman, M. A. Effects of tannic acid on antigenicity and membrane contrast in ultrastructural immunocytochemistry. J. Histochem. Cytochem. 40, 845-857 (1992).
  5. Akagi, T., et al. Improved methods for ultracryotomy of CNS tissue for ultrastructural and immunogold analyses. J. Neurosci. Methods. 153, 276-282 (2006).
  6. Stirling, J. W. Ultrastructual localization of lysozyme in human colon eosinophils using the protein A-gold technique: effects of processing on probe distribution. J. Histochem. Cytochem. 37, 709-714 (1989).
  7. Phend, K. D., Rustioni, A., Weinberg, R. J. An osmium-free method of epon embedment that preserves both ultrastructure and antigenicity for post-embedding immunocytochemistry. Journal of Histochemistry & Cytochemistry. 43, 283-292 (1995).
  8. Zhong, L., Cherry, T., Bies, C. E., Florence, M. A., Gerges, N. Z. Neurogranin enhances synaptic strength through its interaction with calmodulin. Embo J. 28, 3027-3039 (2009).
  9. Zhong, L., Kaleka, K. S., Gerges, N. Z. Neurogranin phosphorylation fine-tunes long-term potentiation. Eur. J. Neurosci. 33, 244-250 (2011).
  10. Zhong, L., Gerges, N. Z. Neurogranin targets calmodulin and lowers the threshold for the induction of long-term potentiation. PloS one. 7, e41275(2012).
  11. Horisberger, M., Vauthey, M. Labelling of colloidal gold with protein. A quantitative study using beta-lactoglobulin. Histochemistry. 80, 13-18 (1984).
  12. Bendayan, M. A review of the potential and versatility of colloidal gold cytochemical labeling for molecular morphology. Biotech. Histochem. 75, 203-242 (2000).
  13. Racz, B., Weinberg, R. J. Spatial organization of coflin in dendritic spines. J. Neuroscience. 138 (2), 447-456 (2006).
  14. Posthuma, G., Slot, J. W., Geuze, H. J. Usefulness of the immunogold technique in quantitation of a soluble protein in ultra-thin sections. J. Histochem. Cytochem. 35, 405-410 (1987).
  15. Howell, K. E., Reuter-Carlson, U., Devaney, E., Luzio, J. P., Fuller, S. D. One antigen, one gold? A quantitative analysis of immunogold labeling of plasma membrane 5'-nucleotidase in frozen thin sections. Eur. J. Cell Biol. 44, 318-327 Forthcoming.
  16. Yokota, E., Kawaguchi, T., Kusaba, T., Niho, Y. [Immunologic analysis of families with complement receptor deficiency]. Nihon. Rinsho. 46, 2040-2045 (1988).
  17. Kehle, T., Herzog, V. Interactions between protein-gold complexes and cell surfaces: a method for precise quantitation. Eur. J. Cell Biol. 45, 80-87 (1987).
  18. Bozzola, J. R., Lonnie, Ch. 2. Electron Microscopy. 30, Second Edition, Jones and Bartlett Publishers. (1992).
  19. Cho, K. O., Hunt, C. A., Kennedy, M. B. The rat brain postsynaptic density fraction contains a homolog of the Drosophila discs-large tumor suppressor protein. Neuron. 9, 929-942 (1992).
  20. Hunt, C. A., Schenker, L. J., Kennedy, M. B. PSD-95 is associated with the postsynaptic density and not with the presynaptic membrane at forebrain synapses. J. Neurosci. 16, 1380-1388 (1996).
  21. Gispen, W. H., Leunissen, J. L., Oestreicher, A. B., Verkleij, A. J., Zwiers, H. Presynaptic localization of B-50 phosphoprotein: the (ACTH)-sensitive protein kinase substrate involved in rat brain polyphosphoinositide metabolism. Brain Research. 328, 381-385 (1985).
  22. Biewenga, J. E., Schrama, L. H., Gispen, W. H. Presynaptic phosphoprotein B-50/GAP-43 in neuronal and synaptic plasticity. Acta Biochim. Pol. 43, 327-338 (1996).
  23. Maunsbach, A. A., Bjorn, Ch. 16. Biomedical Electron Microscopy Illustrated Methods and Interpretations. , Academic Press. 383-426 (1999).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи