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Biology

Misurazione del flusso del substrato mitocondriale in cellule ricombinanti perfringolisina O-permeabilizzate

Published: August 13, 2021 doi: 10.3791/62902
* These authors contributed equally

Summary

In questo lavoro, descriviamo un protocollo modificato per testare il flusso del substrato respiratorio mitocondriale utilizzando la perfringolisina O ricombinante in combinazione con la respirometria basata su micropiastre. Con questo protocollo, mostriamo come la metformina influisce sulla respirazione mitocondriale di due diverse linee cellulari tumorali.

Abstract

Il flusso del substrato mitocondriale è una caratteristica distintiva di ciascun tipo di cellula e i cambiamenti nei suoi componenti come trasportatori, canali o enzimi sono coinvolti nella patogenesi di diverse malattie. Il flusso del substrato mitocondriale può essere studiato utilizzando cellule intatte, cellule permeabilizzate o mitocondri isolati. Lo studio delle cellule intatte incontra diversi problemi a causa dell'ossidazione simultanea di diversi substrati. Inoltre, diversi tipi di cellule contengono depositi interni di diversi substrati che complicano l'interpretazione dei risultati. Metodi come l'isolamento mitocondriale o l'uso di agenti permeabilizzanti non sono facilmente riproducibili. Isolare i mitocondri puri con membrane intatte in quantità sufficienti da piccoli campioni è problematico. L'uso di permeabilizzanti non selettivi provoca vari gradi di inevitabile danno alla membrana mitocondriale. La perfringolisina ricombinante O (rPFO) è stata offerta come permeabilizzante più appropriato, grazie alla sua capacità di permeabilizzare selettivamente la membrana plasmatica senza compromettere l'integrità mitocondriale. Se utilizzato in combinazione con la respirometria a micropiastre, consente di testare il flusso di diversi substrati mitocondriali con abbastanza repliche all'interno di un esperimento utilizzando un numero minimo di cellule. In questo lavoro, il protocollo descrive un metodo per confrontare il flusso del substrato mitocondriale di due diversi fenotipi cellulari o genotipi e può essere personalizzato per testare vari substrati o inibitori mitocondriali.

Introduction

La respirometria basata su micropiastre ha rivoluzionato la ricerca mitocondriale consentendo lo studio della respirazione cellulare di un campione di piccole dimensioni1. La respirazione cellulare è generalmente considerata un indicatore della funzione mitocondriale o "disfunzione", nonostante il fatto che la gamma di funzioni mitocondriali si estenda oltre la produzione di energia2. In condizioni aerobiche, i mitocondri estraggono l'energia immagazzinata in diversi substrati scomponendo e convertendo questi substrati in intermedi metabolici che possono alimentare il ciclo dell'acido citrico3 (Figura 1). Il flusso continuo di substrati è essenziale per il flusso del ciclo dell'acido citrico per generare "donatori di elettroni" ad alta energia, che forniscono elettroni alla catena di trasporto degli elettroni che genera un gradiente protonico attraverso la membrana mitocondriale interna, consentendo all'ATP-sintasi di fosforilare ADP in ATP4. Pertanto, un progetto sperimentale per analizzare la respirazione mitocondriale deve includere la natura del campione (cellule intatte, cellule permeabilizzate o mitocondri isolati) e substrati mitocondriali.

Le cellule mantengono una riserva di substrati indigeni5e i mitocondri ossidano diversi tipi di substrati contemporaneamente6,il che complica l'interpretazione dei risultati ottenuti da esperimenti eseguiti su cellule intatte. Un approccio comune per studiare la capacità mitocondriale di ossidare un substrato selezionato è quello di isolare i mitocondri o permeabilizzare le cellule studiate5. Sebbene i mitocondri isolati siano ideali per studi quantitativi, il processo di isolamento è laborioso. Affronta difficoltà tecniche come la necessità di grandi dimensioni del campione, la purezza della resa e la riproducibilità della tecnica5. Le cellule permeabilizzate offrono una soluzione per gli svantaggi dell'isolamento mitocondriale; tuttavia, gli agenti permeabilizzanti di routine di natura detergente non sono specifici e possono danneggiare le membrane mitocondriali5.

La perfringolisina ricombinante O (rPFO) è stata offerta come agente permeabilizzante selettivo della membrana plasmatica7ed è stata utilizzata con successo in combinazione con un analizzatore di flusso extracellulare in diversi studi7,8,9,10. Abbiamo modificato un protocollo che utilizza rPFO per lo screening del flusso del substrato mitocondriale utilizzando l'analizzatore di flusso extracellulare XFe96. In questo protocollo, vengono confrontate quattro diverse vie ossidanti del substrato in due fenotipi cellulari pur avendo repliche sufficienti e il controllo adeguato per ciascun materiale testato.

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Protocol

1. Un giorno prima del test

  1. Preparazione di reagenti e substrati.
    1. Soluzione per saggio mitocondriale (MAS): preparare le soluzioni stock di tutti i reagenti come descritto nella Tabella 1. Riscaldare le scorte di mannitolo e saccarosio a 37 °C per sciogliere completamente. Mescolare i reagenti per preparare 2 MAS, quindi riscaldare la miscela a 37 °C. Regolare il pH con 5N KOH a 7,4 (~7 mL), quindi aggiungere acqua per portare il volume fino a 1 L. Filtrare e conservare le aliquote a -20 °C fino al giorno della misurazione.
    2. Albumina sierica bovina (5% BSA): Sciogliere 5 g di BSA in 90 ml di acqua sterile preriscaldata su un agitatore magnetico ed evitare di agitare. Regolare il pH a 7,4 con 5 N KOH, quindi aggiungere acqua per portare il volume a 100 ml. Filtrare e conservare le aliquote a -20 °C fino al giorno della misurazione.
    3. Substrati mitocondriali: Preparare 1 M soluzioni stock di succinato di sodio, piruvato di sodio e glutammato di sodio in acqua sterile. Preparare 100 mM di soluzione madre di malato di sodio in acqua sterile e utilizzare acqua sterile preriscaldata per preparare una soluzione madre da 10 mM di palmitoil carnitina. Regolare il pH di ciascuna soluzione a 7,4 per 5 N KOH e sterilizzare con filtro. Conservare i substrati a 2-8 °C. Al momento dell'uso, riscaldare la palmitoil carnitina a 37 °C per sciogliere eventuali precipitati. Per un uso successivo, conservare le aliquote di tutti i substrati ad eccezione del piruvato a -20 °C.
    4. Inibitori mitocondriali: utilizzare il dimetilsolfossido (DMSO) per preparare soluzioni stock di 25 mM di oligomicina, 50 mM di carbonil cianuro 4-(trifluorometosi) fenilidrazone (FCCP), 20 mM di rotenone e 20 mM di antimicina A. Conservare le aliquote a -20 °C.
  2. Semina e trattamento delle cellule: come mostrato nella Figura 2, semina le celle nelle colonne 2-11. Le colonne 1 e 12 devono essere lasciate vuote per fungere da pozzetti di sfondo. In questo lavoro sono state utilizzate celle HepG2 e A549.
    1. Semina le cellule ad una densità di 20.000 cellule per pozzetto. Utilizzare 50-80 μL di terreno di coltura cellulare per la semina.
    2. Riempire i pozzetti vuoti con un volume uguale di terreno di coltura cellulare e incubare le cellule a 37 °C in un incubatore umidificato con il 5% di CO2. Lasciare che le cellule si attacchino per 3-4 ore, quindi aggiungere 100 μL di terreno di coltura cellulare a tutti i pozzetti.
    3. Con l'aggiunta finale del mezzo, applicare il trattamento nelle colonne 7-11. In questo lavoro, il gruppo sperimentale è stato trattato con 1 mM di metformina cloridrato per 16 ore e il gruppo di controllo è stato trattato con un volume uguale di acqua distillata sterile come controllo del veicolo.
  3. Idratazione dei sensori: pipettare 200 μL di acqua sterile per pozzo nella piastra di utilità, quindi restituire con attenzione la cartuccia del sensore durante l'immersione dei sensori in acqua. Incubare la cartuccia in un incubatore privo di CO2a 37 °C fino al giorno successivo.
  4. Il modello di protocollo di analisi: accendere l'analizzatore (vedere Tabella dei materiali)e l'unità di controllo. Avviare il software di controllo dello strumento e di acquisizione dati e progettare il protocollo di analisi come descritto nella Tabella 2. In Definizioni di gruppo, creare quattro strategie di iniezione in cui la porta A differisce in base al substrato iniettato ( Figura3). Assegna alle strategie il nome dei substrati o delle loro abbreviazioni.
  5. Alle porte B, C e D, assegnare rispettivamente i composti oligomicina, FCCP e rotenone/antimicina A. Create otto gruppi e denominateli come illustrato nella Figura 4. In Plate Map assegnare i gruppi ai pozzetti corrispondenti, quindi salvare il protocollo come modello pronto all'uso. Lasciare l'analizzatore acceso per consentire alla temperatura di stabilizzarsi durante la notte. Tenere l'analizzatore in un luogo con una temperatura stabile per evitare improvvisi sbalzi di temperatura.

2. Il giorno del test

  1. Sostituzione dell'acqua con il calibrante: scartare l'acqua dalla piastra di utilità e dalla pipetta 200 μL di calibrante preribalizzato per pozzo nella piastra di utilità. Riportare la cartuccia all'incubatore privo di CO2fino al momento del test. Per evitare una rapida evaporazione del calibrante, mantenere una fonte di umidità all'interno dell'incubatore e spegnere o ridurre al minimo la velocità della ventola.
  2. Preparazione delle soluzioni di lavoro: iniziare riscaldando 2x MAS, 5% BSA e acqua sterile a 37 °C. Nel frattempo, consentire alle scorte di inibitori di raggiungere la temperatura ambiente. Utilizzare 2 MAS caldo e acqua distillata sterile per preparare 5 ml della concentrazione di lavoro dei substrati e degli inibitori come descritto nella Tabella 3.
  3. Caricamento delle porte di iniezione: come mostrato nella Figura 3, caricare 20 μL dei substrati nella porta A. Caricare la miscela di succinato/rotenone nella porta A delle file A e B. Caricare la miscela di piruvato/malato nella porta A delle file C e D. Caricare la miscela di glutammato/malato nella porta A delle file E e F. Caricare la miscela palmitoil carnitina/malato nella porta A delle file G e H. Per l'intera piastra, porta di carico B con 22 μL di preparazione di oligomicina, porta C con 25 μL di preparazione FCCP e porta D con 27 μL di miscela di rotenone/antimicina A.
  4. Avvio della fase di calibrazione: nella scheda Esegui test, fare clic su Avvia esecuzione per avviare il test. Inserire la cartuccia del sensore caricata e avviare la fase di calibrazione. Attendere il completamento della calibrazione prima di procedere al passaggio successivo.
  5. Preparazione del mezzo di saggio (MAS-BSA-rPFO): per preparare 20 mL del mezzo di analisi, mescolare 10 mL di 2x MAS, 9,2 mL di acqua sterile e 0,8 mL di BSA al 5% in un tubo da 50 mL. Aggiungere 2 μL di 10 μM rPFO per ottenere una concentrazione di 1 nM e risospesciare la miscela con un pipettaggio delicato. Evitare di agitare e non utilizzare un miscelatore a vortice per la miscelazione. Incubare il tubo a 37 °C fino al momento dell'uso.
  6. Lavare le cellule: lavare le cellule e i pozzetti vuoti vuoti due volte con soluzione salina tamponata con fosfato (PBS) senza calcio e magnesio preriscaldata utilizzando una pipetta multicanale. Evitare di riutilizzare le stesse punte per scartare il terreno di coltura cellulare e aggiungere PBS. Eseguire questa fase al di fuori del flusso laminare per proteggere le celle dall'essiccazione da parte del flusso d'aria.
  7. Permeabilizzazione cellulare in mezzo di saggio: utilizzando una pipetta multicanale, scartare il PBS e sostituirlo con 180 μL del mezzo di saggio preriscaldato (MAS-BSA-rPFO).
  8. Avvio della misurazione: immediatamente dopo la permeabilizzazione, sostituire la piastra di utilità della cartuccia del sensore calibrata con la piastra cellulare e avviare la misurazione.

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Representative Results

Inizia normalizzando i risultati alla seconda misurazione della respirazione al basale per mostrare i valori come percentuale del tasso di consumo di ossigeno (OCR%). I risultati del test sono mostrati nelle Figure 5, Figura 6, Figura 7 e Figura 8. È importante assegnare i pozzetti di sfondo appropriati per ciascun gruppo e inattivare i pozzetti di sfondo di altri gruppi. La Figura 5 mostra che il gruppo trattato ha un più alto tasso di respirazione indotta da succinato. La risposta delle cellule A549 al trattamento con metformina (Figura 5A) è stata superiore a quella delle cellule HepG2 (Figura 5B). I pozzetti di controllo di fondo erano solo quelli delle stesse file del gruppo confrontato, in questo caso i pozzi A1, B1, A12 e B12. La Figura 6 mostra i cambiamenti nella respirazione indotta da piruvato/malato. La Figura 7 mostra i cambiamenti nella respirazione indotta da glutammato/malato e la Figura 8 mostra i cambiamenti nella respirazione indotta da palmitoil carnitina/malato.

Figure 1
Figura 1: Una rappresentazione schematica del ciclo dell'acido citrico. I substrati utilizzati per testare il flusso del substrato mitocondriale sono in rosso. Il malato non è usato da solo, ma usato in combinazione con piruvato, palmitoil carnitina e glutammato. Il ruolo del malato nella respirazione indotta da piruvato/malato e palmitoil carnitina/malato è quello di fornire ossalacetato attraverso l'azione dell'enzima malato deidrogenasi. Nella respirazione indotta da glutammato/malato, il malato prende parte alla navetta malato-aspartato. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2: Illustrazione del piano di semina cellulare nella micropiastra di coltura cellulare. I pozzetti vuoti nelle colonne 1 e 12 devono essere lasciati vuoti senza celle. Le colonne 7-11 sono usate per trattare il gruppo sperimentale. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3: Illustrazione della strategia di iniezione. La porta A delle file A e B viene caricata con miscela di succinato/rotenone. La porta A delle file C e D è caricata con miscela piruvato/malato. La porta A delle file E e F è caricata con miscela di glutammato/malato. La porta A delle file G e H è caricata con una miscela palmitoil carnitina/malato. Per l'intera piastra, le porte B, C e D sono caricate rispettivamente con oligomicina, FCCP e rotenone / antimicina A. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4: Nomi dei gruppi e mappa delle piastre. Ogni gruppo è nominato in base al fenotipo (controllo o trattato) e al substrato utilizzato per indurre la respirazione. (S), respirazione indotta da succinato. (P/M), respirazione indotta da piruvato/malato. (G/M), respirazione indotta da glutammato/malato. (CP/M), respirazione indotta da palmitoil carnitina/malato. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 5
Figura 5: Respirazione indotta da succinati. (A) A549 e (B) HepG2. Il gruppo testato è stato trattato con 1 mM di metformina cloridrato per 16 ore. Solo i pozzetti di sfondo A1, B1, A12 e B12 vengono utilizzati per la correzione. I risultati sono mostrati come OCR% medio ± SD. Il grafico e la griglia della piastra sono stati creati ed esportati come file di immagine dal software di progettazione del saggio, analisi dei dati e gestione dei file. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 6
Figura 6: Respirazione indotta da piruvato/malato. (A) A549 e (B) HepG2. Il gruppo testato è stato trattato con 1 mM di metformina cloridrato per 16 ore. Solo i pozzetti di sfondo C1, D1, C12 e D12 vengono utilizzati per la correzione. I risultati sono mostrati come OCR% medio ± SD. Il grafico e la griglia della piastra sono stati creati ed esportati come file di immagine dal software di progettazione del saggio, analisi dei dati e gestione dei file. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 7
Figura 7: Respirazione indotta da glutammato/malato. (A) A549 e (B) HepG2. Il gruppo testato è stato trattato con 1 mM di metformina cloridrato per 16 ore. Solo i pozzetti di sfondo E1, F1, E12 e F12 vengono utilizzati per la correzione. I risultati sono mostrati come OCR% medio ± SD. Il grafico e la griglia della piastra sono stati creati ed esportati come file di immagine dal software di progettazione del saggio, analisi dei dati e gestione dei file. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 8
Figura 8: Respirazione indotta da palmitoil carnitina/malato. (A) A549 e (B) HepG2. Il gruppo testato è stato trattato con 1 mM di metformina cloridrato per 16 ore. Solo i pozzetti di fondo G1, H1, G12 e H12 vengono utilizzati per la correzione. I risultati sono mostrati come OCR% medio ± SD. Il grafico e la griglia della piastra sono stati creati ed esportati come file di immagine dal software di progettazione del saggio, analisi dei dati e gestione dei file. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Mezzo di saggio mitocondriale
Magazzino (mM) Volume da magazzino per litro (mL) 2x MAS (mM) MAS (mM)
Saccarosio 1000 140 140 70
Mannitolo 1000 440 440 220
KH2PO4 1000 20 20 10
MgCl2 200 50 10 5
HEPES · 200 20 4 2
EGTA 200 10 2 1
ADP 200 20 4 2

Tabella 1: Soluzione per saggio mitocondriale. Mescolare il volume indicato di ciascuna soluzione madre di ingredienti per preparare (2x MAS). Riscaldare la soluzione a 37 °C, quindi regolare il pH con 5 N KOH a 7,4. Aggiungere acqua distillata per portare il volume a 1 L. Filtrare e quindi conservare le aliquote a -20 °C. Preparare il mezzo di saggio e le soluzioni di lavoro di substrati e inibitori mitocondriali utilizzando 2x MAS.

Comando Durata Composto iniettato
Taratura per impostazione predefinita
Equilibrio
Riferimento
2 Cicli
Mescolare 30 anni
Aspettare 30 anni
Misura 2 minuti
Porta di iniezione A Substrati
2 Cicli
Mescolare 30 anni
Aspettare 30 anni
Misura 2 minuti
Porta di iniezione B Oligomicina
2 Cicli
Mescolare 30 anni
Aspettare 30 anni
Misura 2 minuti
Porta di iniezione C FCCP ·
2 Cicli
Mescolare 30 anni
Aspettare 30 anni
Misura 2 minuti
Porta di iniezione D Rotenone + Antimicina A
2 Cicli
Mescolare 30 anni
Aspettare 30 anni
Misura 2 minuti

Tabella 2: Comandi del protocollo di analisi.

Volume in 5 mL
Substrati Stock conc. Lavoro conc. Ceppo 2x MAS dH2O Finale conc.
Succinato/rotenone 1 M/20 mM 100 mM/10 μM 500 μL/ 2,5 μL 2,5 ml 1997,5 μL 10 mM/1 μM
Piruvato/malato 1 M/100 mM 100 mM /10 mM 500 μL/500 μL 2,5 ml 1500 μL 10 mM /1 mM
Glutammato/malato 1 M/100 mM 100 mM /10 mM 500 μL/500 μL 2,5 ml 1500 μL 10 mM /1 mM
Palmitoil carnitina/malato 10 mM/100 mM 400 μM /10 mM 200 μL/500 μL 2,5 ml 1800 μL 40 μM /1 mM
Inibitori
Oligomicina 25 metri quadrati 15 μM 3 μL 2,5 ml 2497 μL 1,5 μM
FCCP · 50 metri quadrati 40 μM 4 μL 2,5 ml 2496 μL 4 μM
Rotenone/antimicina A 20 mM/20 mM 10 μM/ 10 μM 2,5 μL/2,5 μL 2,5 ml 2495 μL 1 μM/ 1 μM

Tabella 3: Elenco dei substrati mitocondriali e degli inibitori da caricare nelle porte di iniezione delle cartucce del sensore, come discusso in precedenza nella Figura 3. Mescolare i volumi indicati da soluzioni stock, 2x MAS e acqua distillata per preparare i 5 ml della concentrazione di lavoro di ciascun substrato o miscela inibitore. La concentrazione finale si ottiene nei pozzetti dopo il processo di iniezione.

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Discussion

Questo protocollo è una modifica degli studi precedentemente pubblicati7,8,9,10 e della guida per l'utente del prodotto. A differenza del protocollo del produttore, viene utilizzato 2x MAS invece di 3x MAS, poiché 2× MAS è più facile da sciogliere e non forma precipitazioni dopo il congelamento. Le aliquote MAS congelate 2x possono essere conservate fino a sei mesi e mostrare risultati coerenti. Un'altra differenza è includere ADP nei componenti di 2x MAS e omettere BSA dalla formula. Le soluzioni contenenti BSA sono più difficili da iniettare e causano una maggiore possibilità di errori e valori anomali. Tuttavia, la presenza di BSA è essenziale per ridurre la quantità necessaria di rPFO per ottenere una corretta permeabilizzazione. Pertanto, BSA viene aggiunto solo al mezzo di analisi (MAS-BSA-rPFO) utilizzato nella fase di permeabilizzazione dopo il lavaggio cellulare.

Per lavare le cellule dal terreno di coltura cellulare, questo protocollo utilizza PBS invece di MAS. PbS è isotonico e non causa alcun cambiamento nella forma cellulare, in contrasto con il MAS privo di sodio che è ricco di potassio e può alterare la morfologia cellulare. Un'altra grande differenza è mantenere la fase di equilibrio nel protocollo di analisi. La fase di equilibratura dura 12 minuti, pari a 2 cicli di misurazione. Lo scopo di mantenere la fase di equilibrio è quello di stabilizzare la temperatura all'interno dello strumento e, allo stesso tempo, consentire alle cellule di ossidare eventuali riserve interne ossidabili, che è potenziata dalla presenza di ADP nel mezzo di saggio.

Dovrebbero essere fatte alcune considerazioni riguardanti le tecniche di coltura cellulare. In questo lavoro, le cellule esaminate sono state seminate il giorno prima del test. Tuttavia, alcune cellule richiedono una coltura o un tempo di trattamento più lunghi. Se il disegno dello studio include cellule differenziate, cellule appena isolate o non aderenti, è necessario un rivestimento adeguato per fissare le cellule nella microplacca di coltura cellulare. Questo protocollo non è adatto per le cellule in sospensione e si raccomanda l'uso di adesivo cellulare e tissutale. Un'altra limitazione a questo protocollo è che questo metodo non è adatto per concludere dati quantitativi. In altre parole, non è possibile con questo metodo stimare la quantità effettiva di proteina mitocondriale in ciascun pozzo prima della misurazione. Pertanto, questo metodo genera uno screening rapido del flusso del substrato mitocondriale senza fornire una stima accurata del rapporto fosfato/ossigeno (rapporto P/O)5. Tuttavia, è possibile utilizzare questo protocollo per studi quantitativi su piccoli campioni11. A tale scopo, è necessario ottenere mitocondri appena isolati e utilizzare adesivo cellulare e tissutale per fissare i mitocondri alla micropiastra di coltura cellulare.

Per ottenere i migliori risultati riproducibili dall'utilizzo di questo protocollo, prestare attenzione alla concentrazione dei reagenti utilizzati. La temperatura delle soluzioni, degli incubatori e dello strumento utilizzati dovrebbe essere stabile. Assicurarsi che tutte le soluzioni e i substrati abbiano un pH regolato. Come accennato in precedenza, non è consigliabile includere BSA nelle soluzioni pianificate per essere iniettate. Se i risultati mostrano un ampio intervallo di errori, visualizzare i risultati nel formato pozzo anziché nel formato gruppo per cercare ed eliminare possibili valori anomali.

In questo lavoro, abbiamo cercato di ottenere il massimo utilizzo di una singola misurazione per schermare contemporaneamente più flussi di substrato mitocondriale con un adeguato controllo dello sfondo e abbastanza repliche in un tempo relativamente breve. Come mostrato nei risultati, il metodo è utile per confrontare due fenotipi creati trattando un gruppo con una concentrazione di un farmaco. Può essere impiegato per confrontare diverse linee cellulari o cellule geneticamente modificate. Il protocollo è versatile e diversi substrati o inibitori possono essere utilizzati per schermare l'adattamento del flusso del substrato mitocondriale in qualsiasi modello cellulare.

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Disclosures

Gli autori non hanno alcun conflitto di interessi da dichiarare.

Acknowledgments

Gli autori ringraziano i membri dello staff del Dipartimento di Fisiologia della Facoltà di Medicina di Hradec Králové e del Dipartimento di Fisiopatologia della Terza Facoltà di Medicina per l'aiuto con le sostanze chimiche e la preparazione dei campioni. Questo lavoro è stato supportato dai programmi di sovvenzione della Charles University PROGRES Q40/02, dalla sovvenzione del Ministero della Salute ceco NU21-01-00259, dalla sovvenzione della fondazione scientifica ceca 18-10144 e dal progetto INOMED CZ.02.1.01/0.0/0.0/18_069/0010046 finanziato dal Ministero dell'Istruzione, della Gioventù e dello Sport della Repubblica Ceca e dall'Unione Europea.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Adenosine 5′ -diphosphate monopotassium salt dihydrate Merck A5285 store at -20 °C
Antimycin A Merck A8674 store at -20 °C
Bovine serum albumin Merck A3803 store at 2 - 8 °C
Carbonyl cyanide 4-(trifluoromethoxy)phenylhydrazone Merck C2920 store at -20 °C
Dimethyl sulfoxide Merck D8418 store at RT
D-Mannitol Merck 63559 store at RT
Dulbecco's phosphate buffered saline Gibco 14190-144 store at RT
Ethylene glycol-bis(2-aminoethylether)-N,N,N′,N′-tetraacetic acid Merck 03777 store at RT
HEPES Merck H7523 store at RT
L(-)Malic acid disodium salt Merck M9138 store at RT
L-Glutamic acid sodium salt hydrate Merck G5889 store at RT
Magnesium chloride hexahydrate Merck M2670 store at RT
Oligomycin Merck O4876 store at -20 °C
Palmitoyl-DL-carnitine chloride Merck P4509 store at -20 °C
Potassium hydroxide Merck 484016 store at RT
Potassium phosphate monobasic Merck P5655 store at RT
Rotenone Merck R8875 store at -20 °C
Seahorse Wave Desktop Software Agilent technologies Download from www.agilent.com
Seahorse XFe96 Analyzer Agilent technologies
Seahorse XFe96 FluxPak Agilent technologies 102416-100 XFe96 sensor cartridges and XF96 cell culture microplates
Sodium pyruvate Merck P2256 store at 2 - 8 °C
Sodium succinate dibasic hexahydrate Merck S2378 store at RT
Sucrose Merck S7903 store at RT
Water Merck W3500 store at RT
XF calibrant Agilent technologies 100840-000 store at RT
XF Plasma membrane permeabilizer Agilent technologies 102504-100 Recombinant perfringolysin O (rPFO) - Aliquot and store at -20 °C

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References

  1. Gerencser, A. A., et al. Quantitative microplate-based respirometry with correction for oxygen diffusion. Analytical Chemistry. 81 (16), 6868-6878 (2009).
  2. Murphy, E., et al. Mitochondrial function, biology, and role in disease: A scientific statement from the American Heart Association. Circulation Research. 118 (12), 1960-1991 (2016).
  3. Owen, O. E., Kalhan, S. C., Hanson, R. W. The key role of anaplerosis and cataplerosis for citric acid cycle function. Journal of Biological Chemistry. 277 (34), 30409-30412 (2002).
  4. Nicholls, D. G., Ferguson, S. J. Bioenergetics 3. , Academic press. London. (2002).
  5. Brand, M. D., Nicholls, D. G. Assessing mitochondrial dysfunction in cells. Biochemical Journal. 435 (2), 297-312 (2011).
  6. Staňková, P., et al. Adaptation of mitochondrial substrate flux in a mouse model of nonalcoholic fatty liver disease. International Journal of Molecular Sciences. 21 (3), 1101 (2020).
  7. Salabei, J. K., Gibb, A. A., Hill, B. G. Comprehensive measurement of respiratory activity in permeabilized cells using extracellular flux analysis. Nature Protocols. 9 (2), 421-438 (2014).
  8. Divakaruni, A. S., et al. Thiazolidinediones are acute, specific inhibitors of the mitochondrial pyruvate carrier. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (14), 5422-5427 (2011).
  9. Divakaruni, A. S., Rogers, G. W., Murphy, A. N. Measuring mitochondrial function in permeabilized cells using the seahorse XF analyzer or a Clark-type oxygen electrode. Current Protocols in Toxicology. 60, 1-16 (2014).
  10. Elkalaf, M., Tůma, P., Weiszenstein, M., Polák, J., Trnka, J. Mitochondrial probe Methyltriphenylphosphonium (TPMP) inhibits the Krebs cycle enzyme 2-Oxoglutarate dehydrogenase. PLoS One. 11 (8), 0161413 (2016).
  11. Rogers, G. W., et al. High throughput microplate respiratory measurements using minimal quantities of isolated mitochondria. PLoS One. 6 (7), 21746 (2011).

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Biologia Numero 174 respirometria micropiastra mitocondri metformina cellule permeabilizzate perfringolisina O substrati mitocondriali
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Elkalaf, M.,More

Elkalaf, M., Vaněčková, K., Staňková, P., Červinková, Z., Polák, J., Kučera, O. Measuring Mitochondrial Substrate Flux in Recombinant Perfringolysin O-Permeabilized Cells. J. Vis. Exp. (174), e62902, doi:10.3791/62902 (2021).

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