Bu iletişim kuralı tarafından mavi yerli polyacrylamide jel elektroforez mitokondrial solunum zinciri kompleksleri analizini gösterir. Burada kültürlü insan hücrelerine uygulanan yöntem açıklanmıştır.
Mitokondrial solunum Oksidatif fosforilasyon (OXPHOS) kompleksleri mitokondri içinde tarafından gerçekleştirilir. İç ve çevresel faktörler OXPHOS kompleksleri kararlılığını ve derleme huzursuz. Bu iletişim kuralı mitokondrial solunum zinciri kompleksleri analizini kültürlü insan hücreleri uygulamaya mavi yerli polyacrylamide jel elektroforez (BN-sayfa) tarafından açıklanır. Önce mitokondri digitonin kullanarak hücrelerden ayıklanır sonra loril maltoside kullanarak, bozulmamış OXPHOS kompleksleri mitokondrial membranlar izole edilmiştir. OXPHOS kompleksleri sonra degrade jel elektroforez olumsuz dolu boya, Coomassie mavi, protein toplama engeller ve elektroforetik protein kompleksleri katot doğru hareketliliğini sağlar huzurunda tarafından çözümlenir. Son olarak, OXPHOS kompleksleri standart immunoblotting tarafından tespit edilir. Böylece, BN-sayfa temel SDS-sayfa yalnızca bireysel OXPHOS karmaşık alt birimleri çalışma izin aksine tüm OXPHOS kompleksleri Meclisi değerlendirmek için kullanılan bir uygun ve ucuz tekniğidir.
Mitokondri çok fonksiyonlu organelleri enerji üretiminde, sinyal, apoptozis, yaşlanma, vb1,2,3hücresel metabolizma düzenlenmesi önemli bir rol vardır. Mitokondri enerji üretiminde solunum ATP sentezi ile çiftler Oksidatif fosforilasyon işlevini kullanır. İnsan hücrelerinde beş kompleksleri mitokondriyal Oksidatif fosforilasyon sistem (OXPHOS) oluşur. Konut projeleri ı-IV tarafından karmaşık V ATP üretmek için kullanılan mitokondriyal intermembrane uzayda bir elektrokimyasal proton degrade oluşturun. Her OXPHOS karmaşık multimeric olduğunu ve karmaşık II dışında nükleer ve mitokondrial genler tarafından kodlanmış altbirimden oluşur. Mutasyonlar veya çevresel stres neden OXPHOS kompleksleri çekirdek bileşenlerinin herhangi bir kusurun derleme ve Oksidatif fosforilasyon sisteminin işlevselliğini şekilde huzursuz. Buna ek olarak, işlev OXPHOS kompleksleri uygun montaj montaj faktörler4,5,6, çok sayıda gerektirir.
Mavi yerli polyacrylamide jel elektroforez (BN-sayfa) olduğu gibi protein kompleksleri analizini sağlayan bir temel teknik ve Meclisi OXPHOS kompleksleri, çalışma için kullanılabilir. İlk olarak, mitokondri hücrelerden digitonin tarafından hangi hücrelerin plazma zarı permeabilizes hafif bir deterjan olduğunu izole edilmiştir. Sonra loril maltoside kullanarak, OXPHOS kompleksleri mitokondrial membranlar salınır. Degrade jel elektroforez kullanarak, OXPHOS kompleksleri onların kitle göre ayrılır. Örnek arabellek ve mavi katot tampon mavi G-250 (değil R-250) eklendi Coomassie deterjan değişken dernekler ayrışıp ancak bireysel solunum zinciri kompleksleri sağlam8korur. Elektroforez sırasında boya içeren mavi katot arabellek katot arabellek PVDF membran8OXPHOS kompleksleri ve verimli aktarımı sağlar boya olmadan değiştirilir. OXPHOS kompleksleri görselleştirmek için PVDF membran sırayla beş OXPHOS kompleksleri seçili alt birimleri için karşılık gelen antikorlar ile inkübe.
Burada bazı değişiklikler ile açıklanan yöntemi herhangi bir kültürlü hücrelere uygulanabilir. Buna ek olarak, bu yöntem OXPHOS kompleksleri doku örnekleri9‘ dan izole mitokondri içinde çözümlenmesi için kullanılabilir. BN-sayfa başına her örnek için en az 5-10 µg mitokondri, gerektirir. Burada açıklanan yöntemi kullanarak, 500.000 hücreleri HEK293, SH-SY5Y gibi kültürlü veya 143B hücreleri yaklaşık 10 µg mitokondri yol açabilir. Ancak, hücre BN analiz için yeterli miktarda belirli hücre türüne göre değişir.
Mitokondriyal OXPHOS proteinler çalışmaya en yaygın yöntem SDS-sayfa ve western Blot değildir. Ancak, SDS-sayfa yalnızca bireysel OXPHOS alt birimleri eğitim sağlar ve BN-sayfa aksine, tüm OXPHOS kompleksleri Meclisi değerlendirmek için kullanılamaz. Protein kompleksleri yerel şartları olumsuz dolu boya olmaksızın açık yerli-sayfa ayıran ve önemli ölçüde daha düşük bir çözünürlük BN-sayfasına göre vardır. Ancak, açık yerli-sayfa BN-sayfa hafif bu nedenle protein kompleksleri altında BN-sayfa koşullar10ayrışmış OXPHOS supercomplexes gibi değişken supramolecular derlemeler koruyabilirsiniz. Bu protokol için degrade jel kompleksleri ayırmak için kullanılır; nispeten pahalı degrade makinesi kullanılabilir11değilse ancak, alternatif olarak, degrade ayrılık kullanılabilir.
Önemli burada açıklanan yöntemi kompleksleri işlevselliğini değil değerlendirilir iken OXPHOS kompleksleri, Meclisi analiz sağlar. Yüksek çözünürlüklü bir BN-sayfa jel faaliyet tahlil11 yanı sıra spektrofotometrik enzimatik aktivite assay mitokondrial kompleksleri12 takip OXPHOS kompleksleri fonksiyonel analizi için etkili teknikler vardır. Ancak, bu yöntemlerin her ikisi de OXPHOS kompleksleri Meclisi tahlil değil.
Böylece, BN-sayfa bireysel OXPHOS kompleksleri Meclisi araştırmak için en iyi yöntemdir. Örneğin, Leber kalıtsal optik nöropati (LHON), laktik asidoz ve inme gibi bölümleri (MELAS), mitokondrial ensefalopati gibi bazı mitokondrial bozukluklar OXPHOS bir veya daha fazla bileşen değişmiş derleme ile ilişkili Sistem5. BN-sayfa yöntem tanımlamak burada kullanarak, mitokondriyal hastalıklar moleküler mekanizmaları okudu olabilir.
Protokolü’nün en önemli parçalarından biri olduğu gibi OXPHOS kompleksleri numune hazırlama sırasında depolama korumak ve Elektroforez jel etmektir. Bu nedenle, mitokondri 4 ° C’de yalıtılması gerekir ve örnekleri donma-çözülme çevrimleri geçmesi değil. OXPHOS kompleksleri sadece bir donma-çözülme döngüsü tüm prosedürü sırasında tolere edebilir. Birden çok donma-çözülme döngüsü OXPHOS kompleksleri (Şekil 1B) yok. Kontrol ve deney örnekleri karşılaştırılacak olan paralel olarak yanıltıcı sonuçlar verebilir saklama koşulları tüm farklılıkları önlemek için hazırlanmalıdır. Tüm örnekleri ile paralel iletişim kuralının tüm adımları gerçekleştirmek mümkün değilse, biz yıkanmış hücre granül-80 ° c (adım 1.4 bu protokolü) donma ve daha sonra tüm örnekleri için protokol geri kalanını birlikte en az jel elec kadar gerçekleştirmek için tavsiye trophoresis. Elektroforez cihazları (tank, kaset) temizlik için özel dikkat. SDS-sayfa için aynı aparat kullanılıyorsa, çok iyi BN-sayfa önce yıkayın. Herhangi bir kalıntı SDS OXPHOS kompleksleri ayrılma Elektroforez sırasında neden olabilir.
Yüksek kaliteli degrade jelleri protokolün kritik bir parçası vardır. Prekast jelleri mavi yerel sayfa için ticari olarak kullanılabilir; Ancak, onları kullanmadan önce ticari tırnaklar için jeller kullanılan arabellekleri örnek arabelleklerinden farklı bir kompozisyon olabilir tavsiye edilmez. Burada kullanılan jel (6-%15) degrade bireysel OXPHOS kompleksleri ayrılması için en iyi yöntemdir. Üst düzey OXPHOS, olarak da bilinen solunum zinciri supercomplexes14, supramolecular yapıları algılamak için bazı optimizasyon gerekli11yaşında.
OXPHOS görselleştirme için kompleksleri özel antikorlar sırayla, özelliklerine göre kullanın. Örneğin, önce en zayıf sinyal ve en güçlü sinyali ile antikor son verir antikor kullanın. Bu önemli çünkü sıyırma algılama (Şekil 1 d) zayıflatır. BN-sayfa sonra ikinci boyutu SDS-sayfa15jel tabi tutulur Eğer solunum zinciri kompleksleri bileşimi soruşturma olmaktır.
Burada açıklanan protokol bireysel OXPHOS kompleksleri karşı antikor sırayla kullanarak önerir. Bununla birlikte, piyasada bulunan OXPHOS antikor kokteyl aynı anda tüm beş OXPHOS kompleksleri algılamak için kullanılabilir. Yine de, eksik olarak monte OXPHOS kompleksleri algılamak ve kimliklerini tanımlamak edebilmek için bireysel OXPHOS kompleksleri karşı antikor ardışık olarak kullanılmalıdır. Bu adım zaman alır; Ancak, yeni deneysel koşullar ve modelleri sınamak için temel olabilir.
Mitokondrial yalıtımı için kullanılan digitonin konsantrasyonu belirli hücre türü için optimize edilmelidir. Bir deterjan hücre zarları digitonin permeabilizes. Digitonin en iyi konsantrasyon verimli bir şekilde mitokondrial membranlar dokunmadan hücrelerinin plazma zarı permeabilizes. Çok yüksek konsantrasyon mitokondrial membranlar zarar ve toplam mitokondrial verim azaltır süre digitonin çok düşük konsantrasyon mitokondrial özler yüksek kirlilik neden olur. En uygun digitonin/protein oranı (g/g) 0,3 1 olarak değişir. Western blot Analizi granül ve supernatants çıkarılan proteinlerin en iyi konsantrasyon digitonin16test etmek için kullanılabilir.
Bu iletişim kuralı immunoblot üzerindeki yükleme protein içermez; Bu nedenle, ayıklanan kompleksleri protein konsantrasyonu dikkatle en az eşit yükleme sağlamak için triplicates içinde ölçülmelidir. Buna ek olarak, örnekleri BN-sayfa içinde çoğaltır içinde çalıştırabilirsiniz. Seçici OXPHOS kompleksleri Meclisi Engelli ise, etkilenmemiş kompleksleri denetimleri yükleme olarak hizmet verebilir.
BN sayfasındaki protein kompleksleri moleküler kütlesi tahmini18meydan okuyor. Geçerli Protokolü moleküler ağırlık işaretçiyi içermez; Bu nedenle, OXPHOS kompleksleri Meclisi tahmin etmek için etkilenmemiş kompleksleri içeren kontrol örnekleri her zaman Analize dahil edilmelidir. BN-sayfa kontrol örnekleri genellikle tedavi edilmemiş veya vahşi türü hücrelerdir.
Burada sunulan Yöntem mitokondrial solunum zinciri kompleksleri tespiti için optimize edilmiştir; Ancak, aynı zamanda Oligomerizasyonda mitokondrial proteinler19değerlendirme için uygulanabilir. Buna ek olarak, OXPHOS kompleksleri derleme oranı kloramfenikol ve kloramfenikol10çıkarıldıktan sonra onların kurtarma takip ederek ilk tüketen mitokondrial kodlanmış alt birimi içeren kompleksleri tarafından okudu olabilir. Böylece, BN-sayfa kararlı durum düzeyleri ve OXPHOS Meclisi insan mitokondrial bozukluklar9,11Moleküler diagnostik dahil olmak üzere farklı uygulamaların değerlendirmek için kullanılabilir.
The authors have nothing to disclose.
Helsinki Üniversitesi Kütüphanesi Yayıncılık mali destek için teşekkür etti.
100 mm cell plates | Thermo Fisher Scientific | 130182 | |
40% Acrylamide/Bis 37.5:1 | Bio-Rad | 161-0148 | |
Aminocaproic acid | Sigma | A2504 | |
Ammonium persulfate | Sigma | A3678 | |
Anti-ATP5A | Abcam | 14748 | Complex V subunit |
Anti-MTCOI | Abcam | 14705 | Complex VI subunit |
Anti-NDUFA9 | Abcam | 14713 | Complex I subunit |
Anti-SDHA | Abcam | 14715 | Complex II subunit |
Anti-UQCRC2 | Abcam | 14745 | Complex III subunit |
Bis-tris | Sigma | B7535 | |
Bradford protein assay kit | BioRad | 5000006 | |
Cell scrapers | Fisher | 11597692 | |
Coomassie blue G250 (Serva Blue G) | Serva | 35050 | |
Digitonin | Sigma | D141 | |
DMEM | Lonza | 12-614F/12 | |
EDTA | Life Technologies | 15575-038 | |
FBS | Life Technologies | 10270106 | |
Fetal bovine serum | Life Technologies | 10270106 | |
Glycerol | (Sigma | G5516 | |
Gradient maker | Bio-Rad | 1654120 | |
Lauryl maltoside (n-Dodecyl β-D-maltoside) | Sigma | D4641 | |
L-glutamine | Life Technologies | 25030024 | |
L-glutamine | Gibco | 25030 | |
N,N,N′,N′-Tetramethylethylenediamine (TEMED) | Sigma | T9281 | |
PBS | Life Technologies | BE17-516F | |
Penicillin/Streptomycin | Lonza | 17-602E | |
Penicillin/streptomycin | Gibco | 15140 | |
Power supply | GE Healthcare | EPS 301 | |
Protease inhibitors | Thermo Scientific | 10137963 | |
Trans-blot turbo mini PVDF | BioRad | 1704156 | |
Tricine | Sigma | T9784 | |
Trypsin-EDTA | Gibco | 15400054 | |
Vertical electrophoresis apparatus | BioRad | 1658004 |