Fare Adrenal Kromafin Cell Hücre bağlı Kapasitans Ölçümler Yöntemleri
Summary
After exocytosis, fused plasma membrane is retrieved through a process known as endocytosis. This mechanism reforms new synaptic vesicles for the next round of release. Individual endocytic events are captured and analyzed through the use of the cell-attached capacitance recordings in mouse adrenal chromaffin cells.
Abstract
Neuronal transmission is an integral part of cellular communication within the brain. Depolarization of the presynaptic membrane leads to vesicle fusion known as exocytosis that mediates synaptic transmission. Subsequent retrieval of synaptic vesicles is necessary to generate new neurotransmitter-filled vesicles in a process identified as endocytosis. During exocytosis, fusing vesicle membranes will result in an increase in surface area and subsequent endocytosis results in a decrease in the surface area. Here, our lab demonstrates a basic introduction to cell-attached capacitance recordings of single endocytic events in the mouse adrenal chromaffin cell. This type of electrical recording is useful for high-resolution recordings of exocytosis and endocytosis at the single vesicle level. While this technique can detect both vesicle exocytosis and endocytosis, the focus of our lab is vesicle endocytosis. Moreover, this technique allows us to analyze the kinetics of single endocytic events. Here the methods for mouse adrenal gland tissue dissection, chromaffin cell culture, basic cell-attached techniques, and subsequent examples of individual traces measuring singular endocytic event are described.
Introduction
Sinaptik nörotransmiter içeren sinaptik veziküllerin ekzositozu aracılık eder ve bu veziküller uzun vadede nöronal iletişim sağlamak için sinir terminal içinde yerel endositik geri dönüşüm geçmesi gerekmektedir. Sinaptik vezikül döngüsü, bir bütün olarak, hücresel haberleşme daha iyi bir kavramaya yönelik gerekli bir temel teşkil eden moleküler makine anlaşılması, sinaptik iletim temel rolü göz önüne alındığında. Hücre modeli sistemleri arasında, adrenal kromafin hücre sinaptik vezikül geri dönüşüm altında yatan moleküler makineler içine en kesin içgörü bazı sağlamıştır. Ekzositoz, nörotransmitter açıklamasında son adım, son derece okudu ve adrenal chromaffin hücrenin 1,2 kullanımı yoluyla incelenmiştir. Aslında, salgı granüllerin oluşumuna, hedefleme, yerleştirme ve füzyon orkestra moleküler oyuncu büyük çapta div uygulanmasından tespit edilmiştirkromafin hücreleri 1 erse teknikleri. Ayrıca, Ekzositoz katılan protein makine tek-vezikül çözümü için izin için bir fırsat sağlayarak, kromaffin hücre vezikül füzyonu 3 soruları yanıtlamak için güçlü bir model kalır.
Hücre bağlı kapasitans ölçümleri ilk Ekzositoz 3 sırasında tek vezikül füzyon çözümünde kullanılmıştır. ~ Çapı 60 mil gösterilmiştir kadar küçük veziküller Ekzositoz hücre konfigürasyonda bağlı olarak 4-7 yama kelepçe tekniğiyle birlikte hücre zarı admitans ölçümleri ile tespit edilebilir. Admittans bir devre ya da cihaz, bir akımın akmasına izin verecek kadar kolay bir ölçüsü olarak tanımlanır; Bu empedansının tersidir. Böylece, giriş ölçümler membran kapasitans anlaşılmasını sağlamak. Bu, plazma membranı içine veziküler membranın eklenmesi ile gerçekleştirilir; Bu birleşme yüzeyinde değişiklikler ortayaalan 8. Her bir füzyon vezikül membran kapasitans 9,10 kademeli bir artışa neden olur. Ayrıca, bu geçiri ölçüm membran iletkenliğini ve eksositotik olay 3 sırasında füzyon gözenek iletkenlik sağlar. Bu tekniğin Ekzositoz sırasında tek vezikül kinetiği belirlenmesi eşsiz bir araç sağladı gibi, bizim laboratuvar son zamanlarda tek kesecikler 11,12 endositozu algılamak için bu kavramı başvurdu.
Bizim özel ilgi birçok hücreleri 13 ve nöronal terminalleri 14,15 sinaptik vezikül endositoz için bir ana yol olarak temel bir temizlik bileşeni olarak kabul edilmiştir klatrin aracılı endositoz (CME), olduğunu. CME Ancak kinetiği nedeniyle tekil endositik olayların izlenmesinde teknik sınırlamalara tam olarak anlaşılamamıştır, biyolojik olarak önemli olduğu bilinmektedir. Kromaffin hücreleri ve nöronlar arasındaki 1 ekzositik mekanizmalarında benzerlikler dikkate alındığında, plchromaffin hücreleri fisyon mekanizmalar büyük olasılıkla nöronlarda sinaptik vezikül endositoz için geçerli olabilir ausible. Hücre bağlı kapasite ölçümleri bireysel endositik olayları izlemek ve en yöntemleri çözemiyorsanız fisyon kinetik analiz için kullanılmıştır. Bizim hücre bağlı kayıtlarında, 20 kHz'de bir sinüs dalgası tutma potansiyelinden üzerine biner, ve çıkış akımı yükseltici kilitli iki fazdan, başka bir kanalda bir kanal ve membran kapasitans membran iletkenliği ayrılır 16- 18. Membran iletimini ve kapasitanstaki değişimlere kaynaktan, tek bir olasılıkla kabarcık kıstırma önce plazma zarına içe vezikül bağlayan boru şeklindeki zar boynuna karşılık fisyon-gözenekli, kinetiğini hesaplayabilir. Topluca, bu teknik bize CME sırasında vezikül fisyon düzenleyici mekanizmaları incelemek için fırsat verir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hücre bağlı kapasite ölçümleri başarılı bir şekilde yüksek kalitede ses kayıtları elde etmek için bazı kritik adımları gerektirir: böbreküstü bezlerinden hazırlanmış 1) canlı ve sağlıklı hücreleri; Lamelleri 2) PDL kaplama; 3) gigaohm yalıtım oluşturma; 4) sistem gürültü seviyesi; ve 5) faz düzeltme.
Hayvan ameliyatı için bir potansiyel yapabilirsiniz değişiklikler en uygun dirayeti cerrahi yaklaşımı ayarlamak ve diseksiyon sırasında zarar görmesi…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work is supported by a National Science Foundation award (1145581) to LWG.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Poly-D-Lysine | Sigma | P0899 | |
| DMEM | 15066024 | Keep out of UV | |
| Dulbecco’s Modified Eagle Medium | Life Technologies | ||
| Cover Glass | Carolina Biological | 633029 | 12mm |
| Penicillin Streptomycin | Life Technologies | 15140122 | 100mL |
| Insulin-Trans-Sel-X | Life Technologies | 51500056 | Only thaw on ICE! |
| Papain | Worthington | 39S11614 | |
| EPC-7 plus patch amplifier | HEKA | ||
| BNC-2090 data acquisition board | National Instruments | ||
| Igor data acquisition software | Wavemetrics | ||
| P-97 pipette puller | Sutter Instruments | ||
| Microforge | Scientific Instruments | ||
| Borosilicate glass capillaries | Sutter Instruments | B150-110-10 | Outer diameter-1.5 mm |
| Inner diameter 1.10 mm | |||
| Length- 10 cm |
Referencias
- Rettig, J., Neher, E. Emerging roles of presynaptic proteins in Ca++-triggered exocytosis. Science. 298, 781-785 (2002).
- Gong, L. W., et al. Phosphatidylinositol phosphate kinase type I gamma regulates dynamics of large dense-core vesicle fusion. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102, 5204-5209 (2005).
- Lindau, M., Alvarez de Toledo, G. The fusion pore. Biochimica et Biophysica Acta. 1641, 167-173 (2003).
- Albillos, A., et al. The exocytotic event in chromaffin cells revealed by patch amperometry. Nature. 389, 509-512 (1997).
- Lollike, K., Borregaard, N., Lindau, M. Capacitance flickers and pseudoflickers of small granules, measured in the cell-attached configuration. Biophys J. 75, 53-59 (1998).
- Lollike, K., Borregaard, N., Lindau, M. The exocytotic fusion pore of small granules has a conductance similar to an ion channel. The Journal of cell biology. 129, 99-104 (1995).
- Dernick, G., Gong, L. W., Tabares, L., Alvarez de Toledo, G., Lindau, M. Patch amperometry: high-resolution measurements of single-vesicle fusion and release. Nat Methods. 2, 699-708 (2005).
- Neher, E., Marty, A. Discrete changes of cell membrane capacitance observed under conditions of enhanced secretion in bovine adrenal chromaffin cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 79, 6712-6716 (1982).
- Gong, L. W., de Toledo, G. A., Lindau, M. Exocytotic catecholamine release is not associated with cation flux through channels in the vesicle membrane but Na+ influx through the fusion pore. Nature Cell Biology. 9, 915-922 (2007).
- Gong, L. W., Hafez, I., Alvarez de Toledo, G., Lindau, M. Secretory vesicles membrane area is regulated in tandem with quantal size in chromaffin cells. The Journal of Neuroscience : the Official Journal of the Society for Neuroscience. 23, 7917-7921 (2003).
- Yao, L. H., et al. Actin polymerization does not provide direct mechanical forces for vesicle fission during clathrin-mediated endocytosis. The Journal of Neuroscience : the Official Journal of the Society for Neuroscience. 33, 15793-15798 (2013).
- Yao, L. H., et al. Synaptotagmin 1 is necessary for the Ca2+ dependence of clathrin-mediated endocytosis. The Journal of Neuroscience : the Official Journal of the Society for Neuroscience. 32, 3778-3785 (2012).
- McMahon, H. T., Boucrot, E. Molecular mechanism and physiological functions of clathrin-mediated endocytosis. Nature reviews. Molecular Cell Biology. 12, 517-533 (2011).
- Murthy, V. N., De Camilli, P. Cell biology of the presynaptic terminal. Annu Rev Neurosci. 26, 701-728 (2003).
- Granseth, B., Odermatt, B., Royle, S. J., Lagnado, L. Clathrin-mediated endocytosis is the dominant mechanism of vesicle retrieval at hippocampal synapses. Neuron. 51, 773-786 (2006).
- Rosenboom, H., Lindau, M. Exo-endocytosis and closing of the fission pore during endocytosis in single pituitary nerve terminals internally perfused with high calcium concentrations. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 91, 5267-5271 (1994).
- MacDonald, P. E., Eliasson, L., Rorsman, P. Calcium increases endocytotic vesicle size and accelerates membrane fission in insulin-secreting INS-1 cells. Journal of Cell Science. 118, 5911-5920 (2005).
- Zhao, Y., Fang, Q., Straub, S. G., Lindau, M., Sharp, G. W. Hormonal inhibition of endocytosis: novel roles for noradrenaline and G protein G(z). J Physiol. 588, 3499-3509 (2010).
- Debus, K., Lindau, M. Resolution of patch capacitance recordings and of fusion pore conductances in small vesicles. Biophys J. 78, 2983-2997 (2000).
