$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Транспорт ионов и растворенных веществ через мембраны плазмы имеет важное значение для выживания клеток и, следовательно, организмов1. Селективный транспорт ионов и растворенных веществ достигается массив специализированных каналов и транспортер белков. Мутации в эти белки часто приводят в различных клинических условий, предоставление канала и транспортер белки потенциальных целей для медикаментозное лечение1. К сожалению понимания механизмов, лежащих в основе функции канала и транспортер и регулирование часто ограничивается подходы, доступные для изучения их деятельности по2,3,4.
В частности, транспортеры примерно югу делятся на две большие группы, в зависимости от того, ли они изменяют трансмембранный потенциал клеток во время транспортировки растворенных веществ: изменения electrogenic ионных транспортеров [например, -фосфат натрия Совместное транспортер 2a (NaPi2a), обменный натрий кальций (NCX), и т.д.] или не изменяя Электронейтральная ионных транспортеров [например, обменный натрий Протон (NHE), хлоридно Сопредседатель транспортер, NaPi2c, и др.]. Деятельность обоих классов перевозчиков были изучены широко используя поглощение радиоактивных изотопов и Краски люминесцентные, флуоресцентные мембраны permeant2. Оба подхода оценить деятельность перевозчиков путем измерения изменения в массовой концентрации ионов конкретных цитоплазмы, и оба метода имеют ограничения, например умеренной чувствительности и времени резолюции и недостаточный контроль над внутриклеточной окружение. Действительно деятельность многих перевозчиков зависит цитоплазматическая концентрация ионов осуществляется (например, NHE3, NCX), и ожидается, что изменения в концентрации этих ионов играть значительную роль в регулировании деятельности перевозчик2 , 3 , 5. точное измерение этих регулирующих механизмов ограничена с использованием классических методов.
Чтобы преодолеть эти ограничения, патч зажим методы используются для изучения транспортер активность2,6. В частности самовызываемого ионоселективные электроды (МОСЭ)7,8 в сочетании с патч, зажимные системы недавно позволила измерения Электронейтральная транспортер деятельности3,4 , 5. ISEs, основывается на том, что перевозчик деятельность создает ионный градиент в непосредственной близости к клеточной мембраны. Ино, двигаясь вверх и от клеточной мембраны в повторяющихся, колебательные моды записывает разница напряжения (МКВ). Напряжения различия могут быть преобразованы в ионный поток значения с помощью метода калибровки, который применяет первый закон Фика диффузии2,9. Хотя ISEs используются для обнаружения потока ионов, движущихся из клеток, метод зажима патч в обоих поклеточного или наизнанку конфигурации используется для контроля потенциальных и внутриклеточных ионного состава мембраны. Кроме того применение метода зажим гигантских патч позволяет изменения внутриклеточной состава не только ионы, но и липидов и белков в3,5.
Таким образом универсальность метода зажим патч по сравнению с что других методов для изучения деятельности транспортер сделал патч зажима подходит для преодоления общих ограничений этих других методов. Комбинация ссылающиеся сами на себя ISEs и методы зажим патч предлагает уникальную возможность для измерения активности Электронейтральная транспортеров в жестко контролируемой среде экспериментальной и обнаружить роман биофизических и молекулярной свойства клеточной мембраны транспорт3,4,5. Этот подход успешно использовался для изучения деятельности NHE. У млекопитающих NHE белка семьи катализирует Электронейтральная чистого обмена внеклеточного натрия (Na+) для внутриклеточного Протон (H+)10,11 используя уклоном внутрь Na+ . В млекопитающих NHE белка семьи включает в себя 11 родственных белков (NHE1-9 и NHA1-2) и спермы конкретных NHE10,12,13.
NHEs (семейство SLC9a) встречаются повсеместно в большинстве живых организмов от простых прокариот для высших эукариот и участвуют в различных жизненно важных клеток функции10,11, включая управление защиты клетки солености в прокариот, поддержания кислотно щелочного гомеостаза и клетки объем и регулирование поглощения воды и соли в различных специализированных эпителия10,12,14,15. Биологическая роль NHEs и значение их функции были определены через несколько исследований; Однако несколько исследований изучили биофизических и молекулярные свойства млекопитающих NHEs из-за методологических недостатков4. Недавно применение ссылающиеся сами на ISEs во время пережатия поклеточного патч выявил новые молекулярные механизмы NHE изоформ регулируется изменения внутриклеточной концентрации ионов, белков и фосфолипидов в3, 4.
В частности, протокол в этой рукописи излагаются методы и подходы для изучения деятельности и регулирования NHE изоформы 3 (NHE3), одним из основных игроков в поглощении Na+, Cl–, HCO3– и жидкости в кисть границы мембрана почек и кишечного эпителия14,16. Новое понимание различия в чувствительности NHE3 активность внутриклеточных фосфоинозитидов (phosphatidylinositide 4,5-Бисфосфат [PI (4,5) P2] и phosphatidylinositide 3,4,5-трифосфата [PI(3,4,5]P3]) сообщается. Клетки транспортных белков, таких как каналы и перевозчиков, регулируются фосфоинозитидов17, и NHE3 прямо связывает PI (4,5) P2 и P3 PI (3,4,5)18. Основываясь на существующей литературы, либо phosphoinositide может быть соответствующие физиологические или патофизиологические регулирования NHE35,18,19. Наши выводы поддерживают отдельные роли для PI (4,5) P2 и P3 PI (3,4,5) в регулирование деятельности NHE3. Это различие стало возможным благодаря применение методов ISE в сочетании с поклеточного патч зажим записи. Этот метод также позволяет контроль клеточного содержания phosphoinositide через внутриклеточные перфузии различных фосфоинозитидов во время измерения NHE3 деятельности.