Здесь мы представляем протокол фракционирования мозговых мембран, который представляет собой надежную процедуру для выделения белков, принадлежащих к различным синаптическим компартментам.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
* These authors contributed equally
Здесь мы представляем протокол фракционирования мозговых мембран, который представляет собой надежную процедуру для выделения белков, принадлежащих к различным синаптическим компартментам.
Оценка состава и функции синаптического белка представляет собой важную проблему в неврологии. Однако оценить нейропередачу, которая происходит в синапсах, непросто, поскольку она сильно регулируется динамическими белок-белковыми взаимодействиями и событиями фосфорилирования. Соответственно, когда какой-либо метод используется для исследования синаптической передачи, основная цель заключается в сохранении этих переходных физиологических изменений. Здесь мы представляем протокол фракционирования мозговых мембран, который представляет собой надежную процедуру для выделения белков, принадлежащих к различным синаптическим компартментам. Другими словами, протокол описывает биохимическую методологию для осуществления обогащения белков из пресинаптических, постсинаптических и экстрасинаптических компартментов. Во-первых, синаптосомы или синаптические терминалы получают из нейронов, которые содержат все синаптические компартменты с помощью прерывистого градиента сахарозы. Следует отметить, что качество этого исходного препарата синаптической мембраны critical. Впоследствии выделение различных субсинаптических компартментов достигается при легкой солюбилизации с использованием слабых детергентов при дифференциальных условиях рН. Это позволяет разделять градиент и изопикнические центрифуги. Наконец, обогащение белка в различных субсинаптических компартментах ( т. Е. До-, пост- и экстрасинаптические фракции мембран) проверяется с помощью иммуноблот-анализа с использованием хорошо охарактеризованных синаптических маркеров белка ( т.е. SNAP-25, PSD-95 и синаптофизина, Соответственно), что дает возможность прямой оценки синаптического распределения любого конкретного нейронального белка.
Синаптическая передача основывается на физической целостности синапса, концепции, которая была предусмотрена еще в 1897 году Фостером и Шеррингтоном 1 . Таким образом, понимание распределения ключевых компонентов нейротрансмиссии ( например, ионных каналов, рецепторов и т . Д.) Необходимо для выяснения синаптической функции как в нормальных, так и в патологических состояниях. Электронная микроскопия (ЭМ) внесла огромный вклад в современное ультраструктурное представление синапсов прототипической центральной нервной системы (ЦНС). Таким образом, ЭМ точно установила разницу между до- и постсинаптической плотностью, разделенными расщелиной на довольно равномерном расстоянии (~ 25 нм) 2 . Интересно, что постсинаптический аппарат имеет относительно непрерывное, электронно-плотное утолщение под его плазматической мембраной, так называемую постсинаптическую плотность, или PSD 2 . Напротив, в пресинаптическом аппарате заметнаE разрывная цитоматричная сеть расположена непосредственно под плазматической мембраной, которая необходима для выравнивания и стыковки синаптических везикул с активной зоной плазматической мембраны 3 . Следовательно, ЭМ представляет собой золотой экспериментальный подход к исследованию распределения белков в структурно сохраненных синапсах CNS. Однако информация, предоставленная электронными микрофотографиями, является статичной. Действительно, накапливающиеся свидетельства показывают, что синапсы in vivo чрезвычайно динамичны, и поэтому испытывают серьезные структурные изменения при длительной синаптической передаче. Кроме того, морфология и состав синапсов могут изменяться в разных областях ЦНС, а также при развитии, созревании, старении и развитии невропатологических состояний. В целом протокол, посвященный изоляции белков, принадлежащих к разным синаптическим компартментам в физиологических условиях, представляет собой ценный инструмент для более полного исследования синаптического функционирования.
Здесь мы описываем этот тип дополнительного экспериментального подхода, который позволяет получить препаративное биохимическое обогащение различных отделений синаптических мембран, а именно, экстра-, пре- и постсинаптические мембранные домены. Этот способ мембранного фракционирования, впервые описанный Philips и др . (2001) 4 , основан на сдвиге рН, который ослабляет адгезивные взаимодействия, происходящие в пред- и постсинаптической аппаратуре. Во-первых, используя мягкие моющие средства при рН 6,0, можно обнаружить адгезионный переход, который удерживает пред- и постсинаптический аппарат, и который поддерживается из области экстрасинаптической мембраны, которая солюбилизирована и, таким образом, может быть извлечена из синаптических контактов. Впоследствии повышение рН от 6,0 до 8,0 в присутствии слабых детергентов ослабляет прочность адгезивного соединения, которое удерживает пресинаптически активную зону плотно связанной с постсинаптической плотностью. Следовательно, пресинаптическое отделение настолькоЛибилизируется и может быть отделена от постсинаптической плотности, которая в основном сохраняется, поскольку концентрация используемого детергента не способствует его солюбилизации 4 . Интересно, что эффективность фракционирования, в конечном итоге выше 90%, может быть подтверждена различными субсинаптическими маркерами: i ) синаптосомальный белок 25 (SNAP-25) из пресинаптической активной зоны; Ii) синаптофизин из экстрасинаптической фракции ( т.е. вне активной зоны и включая микросомы); И iii ) постсинаптический белок плотности 95 (PSD-95), из постсинаптической плотности. Примечательно, что этот метод фракционирования головного мозга успешно использовался. Соответственно, было возможно точно определить субсинаптическую локализацию различных рецепторов, таких как рецепторы альфа-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионовой кислоты (АМРА) 5 , рецептор аденозина A 1 (A 1 R) 6 ,Аденозиновый рецептор А 2А (A 2 A R) 7 , рецепторы Р2 аденозинтрифосфата (АТФ) 8 , субъединицы 9 никотинового ацетилхолина и рецептор, ассоциированный с болезнью Паркинсона GPR37 10 . Однако ряд ограничений может помешать правильной оценке синаптического распределения конкретного нейронального белка. Таким образом, в этой процедуре мы не только полностью описываем весь протокол, но также выделяем некоторые критические моменты, которые необходимо учитывать, например, достаточно большое количество ткани, низкий выход белка и обязательное требование проверки эффективности Каждое разделение перед выполнением определенного эксперимента.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все эксперименты на животных были одобрены Комитетом по использованию и уходу за животными в Барселоне (CEEA) Университета Барселоны в соответствии с руководящими принципами, описанными в Руководстве по уходу и использованию лабораторных животных 11 и в соответствии с Европейским сообществом, законом 86/609 / CCE, FELASA и ARRIVE. Таким образом, мышей размещают в стандартных клетках с неограниченным доступом к пище и воде и выдерживают в контролируемых стандартных условиях (12 ч темный / светлый цикл, начинающийся в 7:30, температура 22 ° C и влажность 66%).
1. Получение синаптосом мышиного мозга с использованием прерывистого градиента сахарозы.
Примечание: ранее этот метод был описан 10 .
2. Пре-, пост- и экстрасинаптическая изоляция
3. Проанализируйте образцы с помощью иммуноблота, чтобы проверить мембранное фракционирование
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Описанная методика в основном использовалась для субсинаптического анализа нейрональных белков в целом и для выделения и биохимической характеристики синаптических рецепторов 5 , 6 , 7 , 8 , 9, в частности. Интересно, что репрезентативный результат, показанный здесь, показывает полезность этой экспериментальной процедуры для а...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Представленный здесь протокол представляет собой мощный биохимический инструмент для изучения субсинаптического распределения специфических белков в любой области мозга. Тем не менее, есть некоторые недостатки, присущие этой технике, которые заслуживают того, чтобы быть выделенными здесь. Например, одним из основных ограничений является относительно большое количество ткани, необходимое для очистки разумного количества белка для проведения иммуноблоттинг-анализа всех субсинаптических фракций. Эта проблема может быть связ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа была поддержана Министерством экономики и конкурентоспособности / Институтом Салуда Карлоса III (SAF2014-55700-P, PCIN-2013-019-C03-03 и PIE14 / 00034), Институтом Каталонии Рекурсии и Эстудис Avançats (ICREA Academia-2010 ), И Agentschap voor Innovatie door Wetenschap en Technologie (SBO-140028) для FC. Кроме того, X. M, VF-D. И FC принадлежат к аккредитованной исследовательской группе «Нейрофармакология и боль» (Generalitat de Catalunya, 2014 SGR 1251) , Работа была также поддержана «Программой Pesquisador Visitante Especial-Ciência sem Fronteiras» от CAPES (Бразилия) до ФК
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Сахароза | Pancreac Quí mica SL, Барселона, Испания | 1 316 211 | |
| CaCl2 | Pancreac Quí слюда SL, Барселона, Испания | 2,112,211,210 | |
| MgCl2· 6H2O | Поджелудочный Quí mica SL, Барселона, Испания | 1,313,961,210 | |
| Коктейль ингибитора протеазы Набор III | Millipore, Дармштадт, Германия | 535140 | |
| Trizma Base | Sigma, Сент-Луис, Миссури, США | T1503 | |
| Tris-HCl | Pancreac Quí mica SL, Барселона, Испания | 1 236 541 209 | |
| Triton X-100 | Sigma, Сент-Луис, Миссури, США | X100 | |
| SDS | Sigma, Сент-Луис, Миссури, США | L3771 | |
| Глицерин | Сигма, Сент-Луис, Миссури, США | G5516 | |
| Бромфенол Синий | Панкреак Quí mica SL, Барселона, Испания | 1,311,651,604 | |
| Dithiothreitol | Sigma, Сент-Луис, Миссури, США | D0632 | |
| Tween 20 | Sigma, Сент-Луис, Миссури, США | P2287 | |
| Обезжиренное сухое молоко | |||
| NaCl | Pancreac Quí mica SL, Барселона, Испания | 1 216 591 211 | |
| KCl | Pancreac Quí mica SL, Барселона, Испания | 1,314,941,210 | |
| KH2PO4 | Merck | 4873 | |
| Na2HPO4 | Pancreac Quí mica SL, Барселона, Испания | 1,316,781,211 | |
| Basic 20 pH | Crison, Алелья, Испания | ||
| Polytron VDI 12 Адаптируемый гомогенизатор | VWR, Раднор, Пенсильвания, США. | ||
| Ультрапрозрачные пробирки (14x89 мм) | Beckman Coulter, Hospitalet de Llobregat, Барселона | 344059 | Пробирки должны быть заполнены почти полностью при использовании, чтобы предотвратить разрушение из-за ультрацентрифугирования. |
| Центробежные фильтры Amicon Ultra-15 Ultracel -10K | Merck Millipore, Дармштадт, Германия | UFC901008 | |
| Centrifuge 5430R | Eppendorf, Гамбург, Германия | ||
| Optima L-90K Ультрацентрифуга | Beckman Coulter, Hospitalet de Llobregat, | ||
| Barcelona Sonifier 250 | Branson, Danbury, Connecticut | ||
| Amersham Imager 600 | GE Healthcare Europe GmbH, Барселона, Испания | ||
| Одноразовые стеклянные пипеты Пастера 230 мм | VWR, Раднор, Пенсильвания, США | 612-1702 | |
| Компактные весы EK-610 | A& D, Токио, Япония | ||
| Пирс и трейд; Набор для анализа белка BCA | Pierce Biotechnology, Рокфорд, Иллинойс, США | ||
| SuperSignal западный пикохемилюминесцентный субстрат | Thermo Fisher Scientific Inc., Уолтем, Массачусетс, США | ||
| GR 200 Precision Balance | A& D, Токио, Япония | ||
| Anti-GPR37 | Домашнее антитело против GPR37 произведено и валидировано в лаборатории Франсиско Сируэла. | Первичные антитела используются в конечной концентрации 0,250 мкм; г/мл | |
| Anti-SNAP-25, анти-PSD-95, анти-синаптофизин | Abcam, Кембридж, Великобритания | Первичные антитела разведенные 1:10 000 | |
| HRP-конъюгированный козий антимышиный IgG | Thermo Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс, США. | Вторичное антитело разбавлено в соотношении 1:10 000 | |
| HRP-конъюгированным козьим антикроликом IgG | Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, США. | Вторичное антитело разбавлено в соотношении 1:30 000 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.