ネイティブ電気泳動、インゲルアッセイおよび電気溶出を用いたミトコンドリア電子輸送鎖のスーパーコンプレックスの解析

ATPの形態のミトコンドリアのエネルギーは、細胞生存に必須であるだけでなく、細胞死の調節にも必須である。酸化的リン酸化によるATPの生成には、機能的電子伝達鎖（ETC; Cx-1〜IV）およびミトコンドリアATPシンターゼ（Cx-V）が必要である。最近の研究は、これらの大きなタンパク質複合体が、レスピラソームおよびシンセサム^1,2と呼ばれるスーパーコンプレックスに組織化されていることを示している。これらの大規模な複合体およびスーパーコンプレックスのアセンブリ、ダイナミクス、およびアクティビティの規制を分析することは困難です。分光光度計を用いて実施された酸素電極および酵素アッセイを用いた酸素消費測定はETC複合体活性に関する貴重な情報を与えることができるが、これらのアッセイはタンパク質複合体または関連するスーパーコンプレックスの存在、サイズおよびサブユニット組成に関する情報を提供することができない。しかし、青色で透明なネイティブ（BNおよびCN）PAGE ³は、複雑な組成およびアセンブリ/分解に関する重要な情報、ならびに生理学的および病理学的条件下でのこれらの生命を脅かす呼吸器複合体の超分子構成の動的調節に関する強力なツールを創出した⁴ 。

これらの複合体を高次スーパーコンプレックスに集合させることは、ミトコンドリア構造および機能を調節するようである⁵ 。例えば、レスピアソームアセンブリは、電子伝達の効率およびミトコンドリア内膜⁵にわたるプロトン原動力の生成を増加させる。さらに、シンサソームの集合体は、ATP産生の効率および細胞質²へのエネルギー等価物の移動を増加させるだけでなく、ミトコンドリア内膜を管状クリステイ^{6 、}/ u> ⁷ 。マウス胚における心臓発達中のスーパーコンプレックス集合体の研究は、心臓におけるCx-1含有スーパーコンプレックスの発生が、およそ胚の13。 ⁸日に始まることを示している。他は、Cx-I含有スーパーコンプレックスの量が、老化または虚血/再かん流傷害のために心臓において減少すること、 ^{9,10 、}または神経変性疾患の進行に役割を果たす可能性があることを示している¹¹ 。

このプロトコールは、ETC複合体およびスーパーコンプレックスのアセンブリおよび活性を調べるために用いることができる天然のゲルPAGEのための方法を記載する。ミトコンドリアのスーパーコンプレックスのおおよその分子量は、CNまたはBNポリアクリルアミドゲル中のタンパク質複合体を分離することによって評価することができる。 CN PAGEはまた、ゲル中で直接的に全てのミトコンドリア複合体の酵素活性の可視化を可能にする（in-gelアッセイ;IGA） ¹² 。この研究は、IGAを介してNADHを酸化するCx-Iの能力およびIGAによるCx-VのATP加水分解活性に起因するシンサソームの存在を強調することによって、呼吸器の活性を実証している。 Cx-IおよびCx-Vを含む複数の複合体およびスーパー複合体はまた、タンパク質をニトロセルロース膜上に移し、イムノブロッティングを行うことによって実証することができる。このアプローチの利点は、BNまたはCN PAGEが一般に、それらの生理学的サイズおよび組成に基づいてタンパク質複合体を分離することである。膜への移動はこのバンドのパターンを保持する。 BNまたはCN PAGEにおけるタンパク質複合体の分析は、2D-PAGE（デモンストレーションのためにFiala ら ¹³参照）またはショ糖密度遠心分離^14,15を用いて行うこともできる。特定のバンドをさらに分析するために、それをBN PAGEから切り出すことができ、このタンパク質複合体からのタンパク質を精製することができるそれらを自然条件下で電気溶出することにより、ネイティブの電気溶出は数時間以内に行うことができ、ゲルから周囲のバッファーへのタンパク質の受動拡散（参考文献16で使用されているような）に有意差を生じさせる可能性がある。

要約すると、これらの方法は、ミトコンドリア膜からの高分子量スーパーコンプレックスのさらなる特徴付けを可能にするいくつかのアプローチを記載する。