يمكن أن يكون التضمين استثارة الخلايا العصبية من خلال عملية ديناميكية إندو-والرقابة إيونوتروبيك ضادات مستقبلات الغلوتامات. الموصوفة هنا مقايسة موجوداً، وارتفاع محتوى للتحديد الكمي لتجمعات السكان مستقبلات السطحية والداخلية.
بوستسينابتيك الاتجار مستقبلات من سطح الخلية وآلية هامة لتعدل الخلايا العصبية التي قدرتها على الاستجابة للمحفزات المختلفة. المستقبلات (امبا) حمض α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic، والمسؤولة عن انتقال متشابك ضادات سريع في الخلايا العصبية، يتجر بهم من السطح بوستسينابتيك بشكل حيوي تغيير استثارة الخلايا العصبية. امبا مستقبلات الاتجار ضروري اللدونة متشابك، ويمكن أن تتعطل في الأمراض العصبية. ومع ذلك، تجاهل النهج السائد للتحديد الكمي للاتجار مستقبلات مستقبلات أكمله برك، هي مفرطة الوقت-وكثيفة العمالة، أو يحتمل أن تعطيل آليات الاتجار بالبشر العادي وتعقيد ولذلك تفسير البيانات الناتجة عن ذلك. نقدم مقايسة عالية المحتوى للتحديد الكمي للسكان مستقبلات امبا السطحية والداخلية على حد سواء في الخلايا العصبية هيبوكامبال الابتدائي مثقف استخدام إيمونولابيلينج نيون مزدوج وماسح ضوئي القريبة من الأشعة تحت الحمراء فلورسنت 96-جيدا ميكروسكوبية. سطح كثافة مستقبلات مع تقليل المواد عينة هذا النهج ويسهل الفرز السريع من استيعاب الجزء الأكبر. ومع ذلك، لدينا أسلوب قد قيودا في الحصول على قرار خلية واحدة أو إجراء تصوير الخلايا الحية. وأخيراً، أن هذا البروتوكول قد تكون قابلة للمستقبلات وأنواع الخلايا المختلفة، وقدمت التعديلات المناسبة والتحسين الأخرى.
حجم وديناميات الزمانية لاستثارة الخلايا العصبية يعتمد إلى حد كبير على توافر وتكوين السكان مستقبلات السطحية التي ترانسدوسي الإشارات الكهروكيميائية. حين تركيب مستقبلات جديدة (أو مفارز مستقبلات) عموما عملية قوة مكلفة وطويلة الأمد نسبيا، مجموعة من الأجهزة الخلوية مخصصة إندو-والرقابة من المستقبلات الموجودة توفر وسيلة لإدخالهم بسرعة وإزالة من الغشاء1. ولذلك، بالإضافة إلى تنظيم مستقبلات النسخي ومتعدية الجنسيات، الاتجار مستقبلات بوسترانسلاشونال هو المغير هامة لاستثارة الخلايا العصبية.
ويعتقد اللدونة متشابك، أو قوة تغيير الاتصالات بين الخلايا العصبية مع التجربة، لتشكل أساسا للتعلم والذاكرة2،3. تقوية وإضعاف نقاط الاشتباك العصبي مع مرور الوقت، ووصف التقوية الطويلة الأجل (الكمونية) والاكتئاب الطويل الأجل (المحدودة)، على التوالي، يمكن أن يكون التضمين من خلال الاتجار بمستقبلات حمض α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic (امبا) 4 , 5-مستقبلات امبا هيتيروتيتراميرس تتألف من أربع وحدات فرعية (GluA1-4)، والتوسط في أغلبية ضادات سرعة انتقال متشابك في الدماغ6. وهكذا، استثارة الخلايا العصبية في جزء كبير منه دالة لكمية امبا مستقبلات على سطح بوستسينابتيك المتاحة لتنشيط بواسطة الغلوتامات. المحدودة ويرتبط عادة مع زيادة في امبا مستقبلات الالتقام، بينما LTP يرتبط أساسا بزيادة الرقابة مستقبلات امبا. يتطلب التعبير السطحي بوستسينابتيك امبا مستقبلات تسليم اندوسومال للبروتينات اكسوسيتوتيك، حيث يحدث الانصهار مع غشاء البلازما ثم في طريقة تعتمد على الكالسيوم7،،من89، 10 , 11 , 12 , 13 , 14-وتوجد أيضا مجموعة من الآليات التي تنظم نشاط تعتمد امبا مستقبلات الالتقام. واحد الأمثلة على ذلك عن طريق الجينات المبكر الفوري Arc/Arg3.1 (Arc). من بين مهام أخرى15، يعرف القوس التوسط مستقبلات الغلوتامات ميتابوتروبيك (مجلور)-تعتمد المحدودة عن طريق تعزيز امبا مستقبلات الالتقام من خلال شركائها الملزمة، التي تشمل البروتينات اندوسيتيك AP-2، اندوفيلين-3 ودينامين-2 16 , 17 , 18 , 19، في كلاثرين المغلفة حفر20،21. مستقبلات امبا المدخلة يمكن أما إعادة تدويرها مرة أخرى إلى غشاء البلازما أو المخصصة لتدهور22،23.
الأهم من ذلك، يساهم تشكيل وحدة فرعية من مستقبلات امبا ديناميات الاتجار24. أهمية رئيسية هو المجال ج-محطة داخل الخلايا من الوحدات الفرعية، حيث تحدث غالبية التعديلات بوستترانسلاشونال والتفاعلات المتصلة بالاتجار البروتين. GluA1 و GluA4 التي تحتوي على وحدة فرعية امبا المستقبلات خاصة عرضه للاتجار بهم إلى سطح الخلية خلال الكمونية، جزئيا بسبب وجود على يغاندس بدز، تسلسل الأحماض الأمينية ~ 90 التي تروج للأغشية رسو عبر التفاعل مع مختلف بدز المجال التي تحتوي على بروتينات25،26. من ناحية أخرى، تميل امبا المستقبلات المحتوية على GluA2 والتي تفتقر إلى GluA1 أو GluA4 إلى يهرب مؤثرا ولكن تتراكم إينتراسيلولارلي مع النشاط متشابك27. مفارز GluA2 الخضوع للحمض النووي الريبي التحرير التي، بالإضافة إلى تعزيز الاحتفاظ في هيولى28، يجعل المسام قناة كتيمة إلى29من الكالسيوم، كذلك تورط وحدة فرعية محددة الاتجار كوسيط رئيسي للخلايا العصبية التوازن واللدونه. من المثير للاهتمام، قد تبين توقف تدهور القوس ubiquitin-تعتمد على زيادة GluA1 الالتقام وزيادة التعبير السطحي GluA2 التي تحتوي على وحدة فرعية امبا مستقبلات بعد تحريض من مجلور–المحدودة مع انتقائية المجموعة الأولى مؤثر مجلور (ق)–3، 5-ديهيدروكسيفينيلجليسيني (دهبج)، مما يشير إلى أنه ما زال يمكن تعلمه بشأن الآليات ودور وحدة فرعية محددة امبا مستقبلات الاتجار30.
أساليب لمراقبة التغيرات في سطح التعبير عن مستقبلات غالباً ما تكون مرهقة، وتستغرق وقتاً طويلاً، أو إدخال غير ضرورية يفند. فحوصات على أساس البيوتين نهج منتشرة ومتوفرة تجارياً. انجذاب تطهير مستقبلات سطحية بيوتينيلاتيد يمثل أحد الأمثلة، إلا أن ضرورة إجراء التفريد يتطلب كمية كبيرة من مواد العينة ويمكن أن تجعل فحص عدة علاجات باهظة طويلة 31من العملية. ملحقات لهذا التحليل، حيث يتم تنفيذ متعددة النقاط الزمنية لوضع العلامات وإيمونوبريسيبيتيشنز لقياس التدهور التدريجي لإشارة أولية، وبالمثل الإهمال الإضافة جديدة – أو المعاد تدويرها – مستقبلات الخلية السطحية وإلا تؤدي إلى تفاقم الوقت والاحتياجات من المواد.
نهوج أخرى الاستفادة من بنيات تشيميريك أو إضافة علامات مضيئة لمراقبة الاتجار مستقبلات32، وفي بعض الأحيان استخدام لايف الخلية التصوير،من3334. في حين يحتمل أن تكون قوية، هذه التصاميم يمكن أن تؤثر على أنماط الاتجار العادي من مستقبلات سبب طفرات أو تغيرات دراماتيكية في الوزن الجزيئي وعرض في هذه البروتينات. استخدام الأصباغ التي تسمية المقصورات سوبسيلولار باستهداف الأس الهيدروجيني المنخفض34،35 هي غير محددة، وجعل التمييز بين الأقسام المختلفة داخل الخلايا الهامة لمستقبلات الاتجار غير المشروع (على سبيل المثال. ليسوسوميس و proteasomes) صعبة. وأخيراً، استخدام الفحص المجهري [كنفوكل] تصور كولوكاليزاتيون مستقبلات مع علامات المرتبطة بالاتجار بالأشخاص والتدهور، مثل البروتينات اندوسومال أو كلاثرين، بينما يحتمل أن توفر الترجمة محددة مع نظرة ثاقبة مفيدة القرار سوبسيلولار، والوقت، وكثيفة العمالة، ومكلفة بسبب ضرورة تحليل منفردة كل خلية، والاشتراط [كنفوكل] أو مجهرية فائقة القرار.
هنا، علينا أن نظهر مقايسة الاتجار مستقبلات عالية المحتوى متوافق مع ثقافة العصبية الأولية الاستعدادات30. تسميات هذا الأسلوب بشكل منفصل في تجمعات مستقبلات سطحية وداخل الخلية من الخلايا العصبية الثابتة، مما يتيح عرض البيانات كنسبة من سطح طبيعية أو كثافة مستقبلات المدخلة إلى الكثافة الإجمالية لأن المستقبلات. طبيعة المحتوى العالي من هذا الأسلوب مثالية لفحص عدة علاجات و/أو الأنماط الجينية في فترة زمنية قصيرة، وتتطلب خبرة حضانة استزراع وجسم الخلية القياسية فقط.
بإيجاز، الخلايا العصبية الأولية هي تزرع في معيار 96-جيدا ميكروبلاتيس وثم تعامل وفق ما تمليه التصميم التجريبي والمحتضنة مع الأجسام المضادة الأولية وغسلها وثابتة. ثم هي المحتضنة الخلايا مع جسم ثانوية لتسمية المستقبلات السطحية، تليها خطوة أخرى من التثبيت. بيرميبيليزيشن ثم يحدث وجسم ثانوية ثانية تستخدم لتسمية برك مستقبلات داخلية. وأخيراً، يتم تصويرها الخلايا استخدام ماسح ضوئي ميكروسكوبية فلورسنت الأشعة تحت حمراء لقياس كثافة السكان مستقبلات كل متكامل. ويلخص الشكل 1 لدينا مقايسة محتوى عالية بالمقارنة مع الإنزيم بيوتينيليشن تقليدية.
في حين عرضت البروتوكول هنا هو الأمثل ومحددة لمستقبلات امبا الاتجار في الثقافات العصبية هيبوكامبال الأولية، هذا الإجراء يمكن، من الناحية النظرية، الموسعة وتكييفها لمستقبلات مختلفة في مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا.
مستقبلات امبا هي النوع فرعي مستقبلات غلوتامات إيونوتروبيك التي جزء لا يتجزأ لوظائف الخلايا العصبية التي تشمل تشكيل المشبك المشبك واﻻستقرار اللدونة متشابك. اضطراب مستقبلات امبا مرتبط ب اضطرابات عصبية متعددة24 وتعتبر المخدرات جاذبية أهداف40. على سبيل المثال، أظهرت الدراسات أن واحدة من علامات المبكرة من مرض الزهايمر (AD) هو فقدان المشبك وخفض مستويات مستقبلات امبا متشابك41،42. الفضول، وإضافة ليغومرات اميلويد-ß يضعف التعبير مستقبلات المحتوية على GluA1 امبا السطحية في نهايات43. علاوة على ذلك، مركز epilepticus أسفل-ينظم مرناً GluA2 والبروتين في الخلايا العصبية هيبوكامبال السابقة على وفاة44. في التصلب العضلي الجانبي (المرض)، وأمراض البروتين (ماساتشوستس-43) “القطران الحمض النووي” ملزم، شذوذ جزيئية خاصة بالمرض، وقد تم مرتبطة بالكفاءة GluA2 Q/R الموقع-الجيش الملكي النيبالي تحرير45.
عالية–محتوى امبا مستقبلات الإنزيم الاتجار يوفر وسيلة فعالة لقياس التغيرات الأكبر في مستقبلات ملفات تعريف الاتجار بالبشر ضمن شبكة الخلايا العصبية استجابة لعوامل مختلفة، تستهلك أقل بكثير من الوقت والمواد من الأساليب البديلة. ميكروسكوبية 96-بئر واحدة توفر الآبار العديدة تشغيل تقنية متعددة وإنشاء نسخ متماثلة وعناصر تحكم للظروف التجريبية المختلفة في نفس اللوحة. كثافة منخفضة والطلاء 2 × 104 خلايا/جيدا بالنسبة إلى كثافة الخلايا/بئر 5 × 105 يقلل كثيرا من عدد الحيوانات والمواد المطلوبة لكل تجربة (الشكل 1). الماسح الضوئي الأشعة تحت الحمراء يمكن الصورة يصل إلى ستة 96-بئر ميكروبلاتيس في وقت واحد. يمكن أيضا تعديل المقايسة إلى ميكروسكوبية جيدا 38446، الذي يصبح على وجه التحديد قيمة إذا تم تشغيل الفحص عينات الثمينة التي يصعب الحصول عليها أو غالية الثمن للثقافة (العينات البشرية مثلاً والخلايا الجذعية المستحثة pluripotent). يمكن إكمال التحليل الكامل وحللت في نفس اليوم، مما يوفر وقتاً ثمينا (الشكل 1).
لإتمام ناجحة وفعالة المقايسة، تحتاج بعض النقاط التي سينظر فيها. أولاً، من المهم إعداد الحل دهبج في نفس اليوم لعلاج العصبية. لا إعادة استخدام أو تجميد الأرصدة دهبج. كما ينبغي الطازجة السكروز paraformaldehyde/4% 4 ٪ في حل برنامج تلفزيوني في اليوم نفسه من التجربة. وثانيا، آبار مراقبة تعامل مع ت فقط أو مركبة مطلوبة لضمان محددة لمعالجة آثار لاحظ. كما أن من المهم أن تشمل الآبار تعامل مع الأجسام المضادة الثانوية فقط لعنصر التحكم للأسفار الخلفية التي تنتجها ملزمة غير محددة. علما أن الخطوة الثانية التثبيت (تبييض التالية من الأجسام المضادة الثانوية) هي المفتاح للحد من تأثيرات خلفية جسم الثانوي وتحقيق وسمها فعال من مفارز مستقبلات.
حلول توفيقية والقيود، كما هو الحال مع أي أسلوب، موجودة. هذا التحليل لا يوفر القرار خلية واحدة (أو سوبسيلولار)، ولا يسمح بتتبع في الوقت الحقيقي من مستقبلات الاتجار مثل أخرى أساليب32،،من3335. بالإضافة إلى ذلك، يجب اتخاذ الرعاية المناسبة خلال الخطوة بيرميبيليزيشن من الخلايا العصبية، هذا الأسلوب سوف تكون حساسة لتسرب العناصر داخل الخلايا في حالة الإفراط بيرميبيليزيشن.
The authors have nothing to disclose.
ونحن نشكر الين زخاري للمساعدة التقنية. هذا العمل كان تدعمه “مؤسسة وايت هول” (منحة عام 2017-05-35) و “كليون جيم Arrington البحوث بدء برنامج منح” (تلاعب-93) A.M.M. ماج و D.W.Y. على حد سواء حظيت بزمالة 2CI “نيوروجينوميكس جامعة الدولة في جورجيا”.
Mouse monoclonal (RH95) anti-GluA1 N-terminal | EMD Millipore | Cat#MAB2263MI, RRID: AB_11212678, LOT#2869732 | |
Mouse monoclonal (6C4) anti-GluA2 | ThermoFisher Scientific | Cat#32-0300, RRID: AB_2533058, LOT#TE268315 | |
IRDye 680RD Goat anti-Mouse IgG (H+L) | Li-COR Biosciences | Cat# 926-68070, RRID: AB_10956588, LOT#C60107-03 | |
IRDye 800CW Donkey anti-Mouse IgG (H+L) | Li-COR Biosciences | Cat# 926-32212, RRID: AB_621847, LOT#C60524-15 | |
(RS)-3,5-DHPG | Tocris Bio-Techne | Cat#0342 | |
Tetrodotoxin Citrate (TTX) | Tocris Bio-Techne | Cat#1069 | |
Poly-D-Lysine Hydrobromide (PDL) | Sigma-Aldrich | Cat#P7280-5X5MG | |
Saponin | ACROS Organics | Cat# 419231000 | |
B-27 Supplement (50 X), Serum Free | Gibco | Cat#17504044 | |
Glutamax Supplement | Gibco | Cat#35050061 | |
5-Fluoro-2′-deoxyuridine (FUDR) | Sigma-Aldrich | Cat#F0503 | |
Gentamycin (10 mg/ml) | Gibco | Cat#15710064 | |
Paraformaldehyde, EM Grade, Purified | Electron Microscopy Sciences | Cat#19210 | |
Sucrose (EP/BP/NF) | FisherScientific | Cat#S2500GM | |
Odyssey Blocking Buffer (TBS) | Li-COR | Cat#927-50003 | Refered to as "Blocking Buffer" in the protocol |
Cell Culture Grade Water | HyClone | Cat#SH30529.02 | |
DPBS, no calcium, no magnesium | Gibco | Cat#14190250 | |
Neurobasal Medium, minus phenol red | Gibco | Cat#12348017 | Referred to as "neuronal Media" in the protocol |
28 mm Diameter Syringe Filters, 0.2 µm Pore SFCA Membrane, Sterile | Corning | Cat#431219 | |
96-well Black/Clear and White/Clear Bottom Polystyrene Microplates | Corning | Cat#3603 | |
ImageJ | NIH | https://imagej.nih.gov/ij/ ; RRID: SCR_003070 | |
FIJI (Fiji is Just ImageJ) | NIH | http://fiji.sc/ ; RRID: SCR_002285 | |
Odyssey CLx imaging system | Li-COR Biosciences |