Hayvan dokusu tahlili, radyo etiketli glikozun glikojene dahil edilmesini ölçerek glikojen sentazın enzimatik aktivitesini belirlemek için nükleer sintilasyon tespitini kullanır.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Hayvan dokusu tahlili, radyo etiketli glikozun glikojene dahil edilmesini ölçerek glikojen sentazın enzimatik aktivitesini belirlemek için nükleer sintilasyon tespitini kullanır.
Glikojen, birçok ökaryotik hücre için önemli bir metabolittir, enerji depolama ve hızlı enerji salınımının ayrılmaz bir parçasıdır. Molekülün yapısı, birincil işlevi büyüyen bir glikojen polimerinde glikoz birimlerinin sıralı bağlanmasını kolaylaştırma olan yüksek düzeyde düzenlenmiş bir enzim olan glikojen sentaza bağlıdır. Bu enzim, glikoz-6-fosfat tarafından allosterik olarak aktive edilir ve fosforilasyon ile birçok bölgede inhibe edilir. Glikojen sentaz enzimatik aktivitesi bilgisi, glikojen metabolizmasını, kas enerji seviyelerini ve diyabet ve glikojen depo hastalıkları gibi metabolik bozuklukları anlamanın önemli bir bileşenidir. Burada açıklanan, radyo etiketli [14C]-UDP-glikozdan glikojen moleküllerine entegre glikoz miktarını ölçerek hayvan kas dokusundaki glikojen sentazın aktivitesini belirlemenin oldukça hassas ve etkili bir yöntemidir. Bu prosedür radyoaktif 14C kullanır ve kullanım ve bertaraf için uygun izin ve laboratuvar alanı gerektirecektir. Bu prosedür ayrıca bir sıvı sintilasyon sayacına erişim gerektirecektir.
Glikoz birimlerinden oluşan oldukça dallı bir polisakkarit olan glikojen, kaslar, karaciğer ve beyin dahil olmak üzere çeşitli dokularda önemli bir enerji rezervi görevi görür1. Sentezi ve bozunması, özel enzimler ve düzenleyici proteinlerden oluşan karmaşık bir sistem tarafından düzenlenir. Biyosentezi için hayati önem taşıyan, iki izoformu (GYS1 ve GYS2) olan glikojen sentaz (GYS) enzimidir. GYS1, karaciğer dışı hücrelerde glikozdan glikojen oluşumundan doğrudan sorumlu düzenleyici bir enzimdir, GYS2 ise karaciğerde işlev görür. Glikojenez olarak bilinen bu süreç, büyüyen bir glikojen zincirine tek bir glikoz biriminin sırayla eklenmesidir. GYS, bir alfa-1,4-glikosidik bağlantı2 oluşturarak, ara üridin difosfat glikozdan (UDP-glikoz) bir glikojen zincirinin sonuna glikoz transferini katalize eder. Glikojen dallanma enzimi ile koordineli olarak bu reaksiyon, glikojen moleküllerini genişleterek hem verimli enerji depolama hem de salınım sağlar.
Enzimin aktivitesini ölçmek için tahlil teknikleri mevcuttur ve spektrofotometrik çeşitlilik 3,4'ten oluşan daha yaygın yöntem gruplarından biri vardır. Bu tahliller tipik olarak dolaylı bağlı reaksiyonlardan oluşan bir sisteme dayanır ve aşağı akış ürünü olan NADH'nin absorbansını 340 nm'de ölçer. Glikojen sentaz tarafından UDP-glikozdan serbest bırakılan her UDP birimi için bir birim NADH tüketilir ve glikojen sentaz aktivitesi 5,6 ile doğrudan ilişkili olan ölçülebilir bir uyarım üretilir. Spektrofotometri tahlilleri nispeten ucuz ve erişilebilir olsa da, dolaylı bir reaksiyona güvenmenin küçük dezavantajı ve numune bulanıklığı ve daha düşük hassasiyetten kaynaklanan parazitin büyük dezavantajları ile birlikte gelirler, özellikle daha küçük numuneler veya az/yüksek fosforile glikojen sentaz içeren numuneler için bir sorun. Yukarıda açıklanan birleştirilmiş reaksiyonları kullanan florometrik tahliller, insan 7 ve fare8'den alınan kas dokusundaki duyarlılığı artırmak için geliştirilmiştir. Glikojen sentazın miktarını belirlemek için immünoblotlama9 ve immünohistokimya10 gibi başka teknikler de mevcuttur; Bununla birlikte, bu teknikler yalnızca enzimin fiziksel miktarını ölçebilir ve en iyi ihtimalle fosforilasyondan aktivite çıkarabilir, ancak enzim aktivitesini11 doğrudan ölçemez.
Bu enzim tahlil teknikleri arasında, radyokimyasal yöntemler, numune bulanıklığı ile etkileşime girmemeleri ve yüksek hassasiyetleri nedeniyle memeli dokusunda glikojen sentaz aktivitesini belirlemek için en yaygın kullanılanlar olmaya devam etmektedir 8,9. Bu tahliller, 14C12 veya 3H13 ile etiketlenmiş UDP-glikozdan radyoaktif etiketli glikozu glikojene dahil ederek, belirli bir süre boyunca enzim aktivitesinin doğrudan ölçülmesine izin verir. Aşağıdaki prosedürde, glikojen sentaz içeren bir doku örneği, UDP-glikoz ve glikojen primerine maruz bırakılır. Glikojen sentaz, aşağıdaki denklemde gösterilen reaksiyonu katalize eder:
UDP-[14C]glukoz + (glikojen)n → (glikojen)n+1[14C] + UDP
Belirli bir süre sonra, reaksiyon sonlandırılır ve radyoaktif işaretli glikoz içeren glikojen ya filtre kağıdı12 üzerine çökeltilir (aşağıda açıklandığı gibi) ya da Niederwanger ve ark.14 tarafından tarif edildiği gibi jel filtrasyonuna tabi tutulur ve bir sintilasyon detektörü kullanılarak ölçülür. Bu yöntem ayrıca, glikojen sentazın allosterik bir aktivatörü olan glikoz-6-fosfatı (G6P) içeren ayrı bir özdeş reaksiyonu da içerir. Yeterli G6P seviyelerine sahip koşullar altında, glikojen sentaz aktivitesi maksimum düzeyde aktive edilir ve belirli bir numunenin glikojen sentaz aktivitesi için mutlak potansiyeli gösterir. Burada açıklanan yöntem, Suzuki ve meslektaşları15'ten 96 oyuklu bir formata değiştirildi ve fare kas dokusunda kullanım için optimize edildi; ancak protokol diğer dokular ve hayvan türleri için değiştirilebilir.
Radyoaktif malzemelerle ilgili doğal maliyet ve güvenlik hususlarına rağmen, radyokimyasal analizler, cihazların mevcut olması koşuluyla, radyoaktif olmayan alternatiflere göre önemli avantajlar sunar. Aşağıdaki prosedür, glikojen metabolizmasında anahtar bir enzim olan glikojen sentazın hayvan kas dokusundaki aktivitesini belirlemenin oldukça hassas ve sağlam bir yolunu detaylandırmaktadır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tüm prosedürler Ball State Üniversitesi Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi tarafından onaylandı. B6'nın erkek ve kadın kohortları; 129-Gaatm1Rabn/J 3 aylık vahşi tip fareler bu yazıda temsili bir örnek olarak kullanılmıştır. Kullanılan reaktifler ve ekipman Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Test öncesi hazırlık
2. Radyokimyasal glikojen sentaz aktivite reaksiyonu
DİKKAT: Bu adım, radyoaktif bir malzeme olan [14C]-UDP-glikozun kullanımını içerir. Nükleer Düzenleme Komisyonu (NRC) tarafından onaylanan bir şekilde taşıyın, saklayın ve imha edin.
3. Sintilasyon tespiti ile aktiviteyi ölçme
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokolü takiben, sintilasyon detektöründen oluşturulan bir çıktı, glikojen sentazın aktivite seviyesi ile doğrudan ilişkili olan, flakon içeren her kromatografi kağıdından yayılan ölçülen iyonlaştırıcı radyasyon miktarını içerecektir. Sintilasyon detektörü, belirli bir süre boyunca her numune, boş ve toplam için tespit edilen radyasyonun dakika başına sayısını (CPM) hesaplayacaktır. İlk olarak BGBM'yi, kullanılan sintilasyon sayacının verimliliğine (DPM=BGBM/verimlilik) bağlı olarak DP...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Glikojen sentaz enzim aktivitesinin ölçümü, çeşitli metabolik ve hastalık durumlarında glikojen metabolizmasının izlenmesi için değerli bir araçtır. Glikoz-6-fosfatın (G6P) yokluğunda ve varlığında yapılan ölçüm, enzimin düzenleyici durumu ve fosforilasyon durumunun dolaylı bir indeksi hakkında fikir verir. [U-14C]-UDP-glikoz birleştirme testi, glikojen sentaz enzimatik aktivitesini ölçmek için etkili ve iyi belgelenmiş bir tekniktir ve fare iskelet kası gibi küçük doku örnekl...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.
Finansman kısmen Ball State Üniversitesi, Indiana Üniversitesi Tıp Fakültesi-Muncie ve Aro Biotherapeutics tarafından sağlandı.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| [14C] Uridin 5-difosfos-glukoz | Amerikan Radyo Etiketli Kimyasallar | ARC 0154 | |
| 31 ETCHR kromatografi makalesi | Whatman | 3031 915 | |
| Benzamidin hidroklorür hidrat | Sigma | B6506 | |
| Beta merkaptoetanol | Sigma | M3148 | |
| Kuru banyo | Torey Pines Scientific | SC25 | |
| Etanol (200 proof) | PharmcoAaper | 111000200 | |
| Etilen glikol tetraasetik asit (EGTA) | Sigma | E4378 | |
| Etilen diamintetraasetik asit (EDTA) | Sigma | E5134 | |
| Glukoz-6-fosfat sodyum tuzu | Sigma | G7879 | |
| Tavşan karaciğerinden glikojen (Tip III) | Sigma | G8876 | |
| Mikroplaka, düz taban, 96 kuyu | Greiner | 655101 | |
| Mikroplaka, PCR, 96 iyi | DOT Scientific | 951-PCR | |
| Çok Amaçlı Scintillasyon Sayacı | Beckman Coulter | LS 6500 | |
| Potasyum florür dihidrat | Sigma | 221872 | |
| Proteaz inhibitörü kokteyli | GoldBio | GB-108-2 | |
| Scintillation kokteyli | Reasearch Products International | 111195 | |
| Scintillasyon şişeleri | Reasearch Products International | 125509 | |
| Sodyum florür | Sigma | S7920 | |
| Doku Yırtığı | Biospec Ürünleri | Model 398 | |
| Tosillisin Klorometil Keton (TLCK) | Sigma | T7254 | |
| Trizma tabanı (%99,9) | Sigma | T1503 | |
| Trizma hidroklorür | Sigma | T3253 | |
| Uridin 5-difospo-glukoz | Sigma | U-4625 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.