神経細胞の興奮は、遠藤の動的過程と興奮性イオン型グルタミン酸受容体の開口放出を変調することができます。表面と内部の受容体人口プールを定量化するためのアクセス可能な高アッセイは、ここで説明しました。
シナプス後受容器細胞の表面との間の売買は、ニューロンは、さまざまな刺激に敏感さを調節する重要なメカニズムです。ニューロンの速い興奮性シナプス伝達の責任ですが、α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic 酸 (AMPA) 受容は、神経細胞の興奮を動的に変更するシナプスの表面との間に人身売買します。AMPA 受容体トラフィッ キング シナプス可塑性のため不可欠ですし、神経疾患で破壊することができます。ただし、受容体トラフィッ キングを定量化するための一般的なアプローチは、全体の受容体プールを無視するが過度に時間と労働集約的な通常の人身売買メカニズムが中断される可能性やその結果データの解釈を複雑にします。デュアル蛍光反応と近赤外蛍光 96 ウェル マイクロ プレート レーザスキャナーを用いた培養一次海馬ニューロンの表面と内部の両方の AMPA 受容体集団の定量化のための高コンテンツ分析を提案します。このアプローチは、一括内面の迅速なスクリーニングを容易に、サンプル材料を最小限に抑えながら受容体密度の表面。ただし、手法には、単一セルの解像度を取得または生きているセルイメージ投射を行うに制限があります。最後に、このプロトコルは、他の受容体と異なったセルタイプに適切な調整と最適化を提供を受けやすい可能性があります。
大きさと神経細胞の興奮のダイナミクスは、可用性と電気信号を変換する表面受容体集団の構成に大きく依存。専用の遠藤と既存の受容体の分泌細胞機械装置のホストが彼らの高速な挿入の手段を提供する新たな受容体 (または受容体サブユニット) の合成は精力的にかかると比較的長引くプロセスでは一般的に、除去膜1から。したがって、受容体の転写と翻訳の規制に加えて、神経細胞の興奮の重要な変調器には翻訳受容体トラフィッ キングです。
シナプス可塑性や経験と、ニューロン間の接続に変化する強度は学習およびメモリの2,の3の基礎を形作ると考えられます。長期増強 (LTP) や長期抑圧 (LTD) と呼ばれる時間をかけて、シナプスの弱体化と強化, α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic 酸 (AMPA) 受容体の人身売買を変調することができます。4,5. AMPA 受容体は、heterotetramers (GluA1 4)、4 つのサブユニットから成る脳の6高速興奮性シナプス伝達の大半を仲介します。したがって、ニューロン興奮性は大部分に AMPA 受容体シナプス表面のグルタミン酸によってアクティブにする使用可能な量の関数であります。LTP は主に AMPA 受容体分泌の増加に関連付けられているに対し、LTD は一般的 AMPA 受容体エンドサイトーシスの増加に関連付けられて。AMPA 受容体のシナプス表面発現分泌蛋白質、カルシウム依存的7,8,9,のどこ、細胞膜との融合が発生したエンドソーム配信が必要です。10,11,12,13,14. 活動依存的 AMPA 受容体のエンドサイトーシスを制御するメカニズムのホストも存在します。これの 1 つの例は即時の早い遺伝子アーク/Arg3.1 (アーク) を経由です。代謝型グルタミン酸受容体 (mGluR) を仲介する他の関数の15日間でアークは知られている-結合パートナー、エンドサイトーシス蛋白質 AP 2、エンドフィリン-3 ダイナミン 2 などを通じて AMPA 受容体のエンドサイトーシスを促進することによって依存 (株)16,17,18,19、クラスリン被覆ピット20,21です。内面化された AMPA 受容体は細胞膜に戻ってリサイクルまたは、劣化22,23のために充当できます。
重要なは、AMPA の受容器の亜単位の構成は、人身売買のダイナミクス24に貢献します。主要な関連の翻訳後修飾と人身売買関連蛋白質の相互作用の大半が発生する、サブユニットの細胞内 C 末端ドメインです。GluA1 と GluA4 サブユニットを含む AMPA 受容体人身売買されている細胞表面に LTP、中に一部 PDZ リガンド、様々 な PDZ との相互作用を介してアンカー膜を促進する 〜 90 アミノ酸配列の存在のために特にがちであります。ドメインを含むタンパク質25,26。その一方で、AMPA 受容体 GluA2 を含む、GluA1、または GluA4 に欠ける恒常取り引きされるが、シナプス活動27と細胞内に蓄積する傾向にあります。GluA2 サブユニット RNA 編集、28の小胞体に保持の促進に加えてレンダリング チャネルの気孔カルシウム29、不浸透性でありさらにサブユニット固有神経の重要な因子として人身売買関与を受ける恒常性と可塑性。興味深いことに、ユビキチン依存性アーク劣化の中断は GluA1 エンドサイトーシスと mGluR アゴニスト群選択と mGluR 株式会社の誘導後の GluA2 サブユニットを含む AMPA 受容体の発現を増加が示されています。(S) – 3, 5 – Dihydroxyphenylglycine (DHPG)、メカニズムとサブユニット固有 AMPA 受容体人身売買30の役割について学んだこと多く残っていることを示します。
表面受容体発現の変化を観察するためメソッド煩雑で時間がかかり、多くの場合、または不要な紹介を困惑させます。ビオチンに基づく試金、普及し、商業的に利用可能なアプローチです。ビオチン化表面受容体の親和性の浄化などの 1 つの例を表しますは、しかし、電気泳動の実行の必要性サンプル材料の大きい量を必要とし、非常に長い複数の治療法のスクリーニングをレンダリングできます。31を処理します。最初の信号の漸進的な劣化を定量化するラベルと immunoprecipitations の複数の時間ポイントを実行する、このアッセイの拡張機能は同様に新しい添加を無視- やリサイクル-受容器細胞の表面だけを悪化させる時間と材料の要件。
他のアプローチはキメラ コンストラクトの使用または受容体人身売買32を観察する蛍光タグの追加、セル画像33,34の時にライブを使用します。一方、強力なこれらのデザイン受容体の突然変異またはこれらのタンパク質に導入された分子の重量の劇的な変化のための正常な人身売買パターンに影響します。ラベル低 pH34,35をターゲットによって細胞内コンパートメントは非固有であり、異なる細胞内コンパートメント人身売買 (例えば.のリソソームの受容体の重要な区別を作る染料の使用プロテアソーム) 困難であります。最後に、人身売買とエンドソーム タンパク質やクラスリンなど、潜在的に特定のローカリゼーションの有用な洞察を提供しながらの劣化と関連するマーカーを持つ受容体の共存を視覚化する共焦点顕微鏡を使用細胞内の解像度は、時間、手間、費用のために各セルと共焦点の要件を個別に分析する必要性や超解像顕微鏡法。
ここでは、初代神経細胞培養の準備30と互換性のある高コンテンツ受容体人身売買法を示す.このメソッドは、別々 に正規化された表面または内面化された受容体密度とその受容体の全体的な密度の比率としてデータのプレゼンテーションを有効にする固定のニューロンの表面と細胞内受容体プールをラベル付けします。このメソッドの高自然複数の治療および/または短いタイム フレームで遺伝子をスクリーニングに最適です、唯一の標準細胞培養と抗体インキュベーションの専門知識が必要があります。
簡潔に、一次ニューロンは標準の 96 ウェル マイクロ プレートで栽培実験デザインによって決定として扱われ、一次抗体の孵化、洗浄、固定します。細胞に続き、別の固定ステップの表面の受容器のラベルに二次抗体と、孵化します。透過し発生し、2 番目の二次抗体は内部受容体プールをラベルとして使われます。最後に、細胞は、各受容体人口の集積密度を定量化する蛍光マイクロ プレートの赤外線スキャナーを使用して作成されます。図 1は、伝統的なビオチン化アッセイと比較して我々 の高いコンテンツ分析をまとめたものです。
プロトコルは、ここでは最適化とプライマリの海馬ニューロンの文化で人身売買 AMPA 受容体の特定を提供して、この手順、理論的には、拡張でき様々 な種類の細胞の異なる受容体に適応。
AMPA 受容体は、シナプス形成、シナプスの安定性、可塑性など神経の機能に不可欠ですがイオン型グルタミン酸受容体サブタイプです。AMPA 受容体の破壊は複数の神経疾患24にリンクされているし、魅力的な薬目標40。たとえば、研究では、アルツハイマー病 (AD) の初期の兆候の一つがシナプス損失し、シナプス AMPA 受容体レベル41,42の減少を示しています。興味を持って、アミロイド β オリゴマーの添加は、シナプス43で表面の GluA1 含む AMPA 受容体の発現を損ないます。さらに、てんかん発作重積状態を下降調節 GluA2 mRNA および蛋白質海馬ニューロン44彼らの死の前に。筋萎縮性側索硬化症 (ALS)、タール DNA 結合タンパク質 (TDP-43) 病理学、ALS の分子異常、非効率的にリンクされている GluA2 Q/R サイト RNA 編集をしている45。
高コンテンツ AMPA 受容体輸送アッセイは、受容体応答をはるかに少ない時間と代替方法よりも材料を消費して、さまざまな要因での神経ネットワーク内で人身売買プロファイル一括変更を測定するための効果的な手段を提供します。単一の 96 ウェル マイクロ プレートは、複数技術を複製し、同じプレートに異なる実験条件の制御を実行する多数の井戸を提供します。2 x 104 5 x 10 の5細胞/ウェル密度に関連して細胞/ウェルの低いめっき密度動物や各実験 (図 1) に必要な材料の数が激減します。赤外線スキャナーは、同時に最大六つの 96 ウェル マイクロ プレートを映すことができます。入手が困難または文化 (例えば人間のサンプル、誘導多能性幹細胞) に高価な貴重なサンプルの分析を実行する場合に特に貴重になる 384 ウェル マイクロ プレート46に、アッセイを変更もできます。全体アッセイを完了し、分析し、同じ日に、(図 1) の貴重な時間を節約することができます。
アッセイの正常な完了、いくつかの点は考慮する必要があります。まず、神経治療の同じ日に DHPG ソリューションを準備することが重要です。再利用、DHPG 株を凍結したりしないでください。PBS 溶液中 4 %paraformaldehyde/4% ショ糖もしなければならない新鮮な実験の同じ日に。第二に、制御井戸処理 TTX のみまたは車両が見られる効果が治療に固有であることを確認する必要。また、井戸の非固有のバインディングによって生成された背景の蛍光性のコントロールに対する二次抗体のみで治療を含めることが重要です。2 番目の固定ステップ (二次抗体の次ウォッシュ アウト) は二次抗体の背景の影響を減らすと受容体サブユニットの効果的な分類を達成するための鍵であることに注意。
妥協と制限、任意のメソッドと同様存在します。この試金は単一セル (または細胞) の解像度を提供しません、他方法32,33,35のような人身売買受容体の実時間追跡を許可しません。さらに、適切な注意が必要、ニューロンの透過の段階としてこのメソッドは過透過の場合細胞内成分の漏洩に敏感になります。
The authors have nothing to disclose.
ザカリー ・ アレンは、技術支援を感謝いたします。この作品は、ホワイト ホール財団 (グラント 2017年-05-35) によって支えられた、クレオン C. アーリントンの研究開始助成 (リグ-93) A.M.M マグと D.W.Y. の両方のジョージア州立大学ゲノミクス 2CI 交わりでサポートされていた。
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 |