En marquant les domaines extracellulaires des récepteurs membranaires avec pHluorin superecliptic, et par imagerie par ces récepteurs de fusion dans les neurones de souris en culture, on peut directement visualiser les différents événements d'insertion vésiculaires des récepteurs à la membrane plasmique. Cette technique permet de contribuer à élucider les mécanismes moléculaires qui régissent l'insertion du récepteur à la membrane plasmique.
Une meilleure compréhension des mécanismes qui régissent le trafic des récepteurs entre la membrane plasmique (PM) et les compartiments intracellulaires nécessite une approche expérimentale avec une excellente résolution spatiale et temporelle. En outre, une telle approche doit également avoir la capacité de distinguer les récepteurs localisés sur la PM de ceux dans les compartiments intracellulaires. Plus important encore, la détection de récepteurs dans une seule vésicule nécessite une sensibilité de détection remarquable, puisque chaque vésicule porte seulement un petit nombre de récepteurs. Les méthodes habituelles pour l'examen trafic des récepteurs comprennent la biotinylation de surface suivie d'une détection biochimique, qui manque à la fois les résolutions nécessaires spatiales et temporelles, et l'examen microscopie à fluorescence de récepteurs de surface immunomarquées, ce qui nécessite la fixation chimique des cellules et manque par conséquent une résolution temporelle suffisante 1-6. Pour surmonter ces limitations, nous et d'autres avons développé et utilisé une nouvelle stragie qui permet la visualisation de l'insertion dynamique des récepteurs dans le PM avec d'excellentes résolutions spatiales et temporelles 7-17. L'approche de marquage comprend de la GFP sensible au pH, l'superecliptic pHluorin 18, pour le domaine extracellulaire N-terminal des récepteurs. Superecliptic pHluorin a la propriété unique d'être fluorescente à pH neutre et non fluorescent à pH acide (pH <6,0). Par conséquent, les récepteurs sont marqués non fluorescente lorsque la lumière à l'intérieur de vésicules acide trafic intracellulaire ou endosomes, et ils deviennent facilement visualiser uniquement lorsqu'il est exposé à l'environnement pH neutre extracellulaire, sur la surface extérieure de l'heure. Notre stratégie permet donc de distinguer les récepteurs de surface de particules provenant ceux dans les vésicules de trafic intracellulaire. Pour atteindre suffisamment de résolutions spatiale et temporelle, ainsi que la sensibilité nécessaire pour étudier le trafic dynamique des récepteurs, nous avons employé interne totale reflètention microscopie à fluorescence (TIRFM), ce qui nous a permis d'atteindre la résolution spatiale optimale de l'imagerie optique (~ 170 nm), la résolution temporelle de la vidéo-microscopie taux (30 images / sec), et la sensibilité à détecter la fluorescence GFP d'un seul molécule. En imagerie pHluorin-récepteurs marqués sous TIRFM, nous avons pu visualiser directement individuelles événements d'insertion du récepteur dans le PM dans les neurones en culture. Cette approche d'imagerie peut potentiellement être appliquée à n'importe quelle protéine membranaire avec un domaine extracellulaire qui pourrait être étiquetés avec pHluorin superecliptic, et permettra à la dissection des mécanismes clés détaillées régissant l'insertion des protéines membranaires (récepteurs différents, les canaux ioniques, transporteurs, etc) à le Premier ministre.
Pour des raisons inconnues, les neurones de souris sont toujours plus difficiles à la culture de neurones de rat. Dans notre expérience, une culture mixte des neurones et des cellules gliales fonctionne bien pour les neurones primaires de souris en culture. Cependant, une telle culture mixte n'est pas adapté pour des expériences d'imagerie TIRF, comme dans ce type de neurones de la culture et de leurs processus ont tendance à croître au-dessus des cellules gliales, situant le corps cellulaires des neurones…
The authors have nothing to disclose.
Ce travail est soutenu par des fonds de démarrage de The Jackson Laboratory.
Name of Reagent | Company | Catalogue Number | Comments |
purified bovine collagen solution (Purecol) | Advanced Biomatrix | 5005-B | |
Hank’s Balanced Salt Solution (HBSS) | GIBCO | 14185-045 | |
penicillin-streptomycin (Pen Strep) | GIBCO | 15140-122 | |
sodium pyruvate | GIBCO | 11360-070 | |
DMEM High Glucose | GIBCO | 10313-021 | |
fetal bovine serum (FBS) | |||
GlutaMAX | GIBCO | 35050-061 | |
papain | Worthington Biochemical Corp. | LS003126 | |
Deoxyribonuclease I from bovine pancreas (DNase I) | SIGMA | DN25-10MG | |
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline (DPBS) | GIBCO | 14190-144 | |
0.05% trypsin | GIBCO | 25300-054 | |
poly-l-lysine hydrobromide | SIGMA | P2636-1G | |
boric acid | Fisher-Scientific | BP 168-500 | |
Neurobasal Medium | GIBCO | 21103-049 | |
B-27 Serum-Free Supplement | GIBCO | 17504-044 | |
heat inactive horse serum | GIBCO | 26050-070 | |
Lipofectamine 2000 | Invitrogen | 11668 019 | |
HEPES | Fisher-Scientific | BP310-500 | |
Culture Insert | Millipore | PICM03050 |