Summary

Mitochondrial Ca2 + rétention capacité dosage et Ca2 +-déclenchée gonflement Mitochondrial test

Published: May 01, 2018
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Summary

Ce protocole a pour but de décrire une méthode afin d’examiner la capacité de rétention en Ca2 + et Ca2 +– déclenchée mitochondrial gonflement des mitochondries isolées de SH-SY5Y cellules étape par étape.

Abstract

La production d’ATP par phosphorylation oxydative est la principale fonction des mitochondries. Les mitochondries chez les eucaryotes supérieurs participent également à cytosolique Ca2 + mise en mémoire tampon, et la production d’ATP dans les mitochondries peut être véhiculée par intramitochondrial Ca2 + concentration libre. Capacité de ca2 + rétention peut être considérée comme la capacité des mitochondries pour retenir le calcium dans la matrice mitochondriale. Ca intracellulaire accumulé2 + conduit à la perméabilité de la membrane mitochondriale interne, appelé l’ouverture du pore de transition de perméabilité mitochondriale (mPTP), ce qui conduit à la fuite des molécules avec un moléculaire poids moins de 1,5 kDa. Ca2 +-a déclenché des mitochondries gonflement est utilisé pour indiquer l’ouverture du mPTP. Nous décrivons ici deux essais afin d’examiner la capacité de rétention en Ca2 + et Ca2 +-a déclenché un gonflement mitochondrique en mitochondries isolées. Après certains montants de Ca2 + sont ajoutés, toutes les étapes peuvent être remplies en une seule journée et enregistrés par un lecteur de microplaques. Ainsi, ces deux tests simples et efficaces peuvent être adoptées pour évaluer le Ca2 +-fonctions mitochondriales liées.

Introduction

Les mitochondries sont les principaux organes cellulaires pour produire près de 95 % de l’ATP utilisé dans les cellules de mammifère par la phosphorylation oxydative. Il est signalé que la concentration micromolaire séquestrée de Ca2 + par les mitochondries, la présence d’ADP et de phosphate inorganique peut être utilisé pour phosphoryler l’ADP à la synthèse d’ATP1. Quand la concentration cytosolique Ca2 + va au-delà d’un seuil, les mitochondries peuvent absorption Ca2 + rapidement et l’efflux il lentement. Ainsi, les mitochondries de fonctionnement peuvent afflux l’augmentation Ca cytosolique2 +. Sans rapport avec la participation de la phosphorylation oxydative, la mitochondrial Ca2 + également prendre part à des signaux de calcium cytosolique et activer le mécanisme apoptotique mitochondriale en provoquant l’ouverture de la PFMP en interne mitochondriale membrane2. Il a été largement reconnu qu’élévation anormale de la Ca intracellulaire2 + peut induire mitochondrial enflure massive en ouvrant le mPTP3. Ainsi, le présent protocole a pour but d’évaluer la fonction mitochondriale en quantifiant la capacité mitochondriale de Ca2 + rétention et Ca2 +-trigged gonflement mitochondrial.

Capacité de rétention en ca2 + est la mesure de la capacité des mitochondries de calcium cytosolique de l’absorption. Mitochondries peuvent mettre en mémoire tampon le calcium libre cytosolique et régulent les processus cellulaires dépendant du calcium par l’absorption de calcium sous forme de précipités inactives. Capacité altérée de Ca2 + rétention se produit dans les phénomènes de stress associés à la limitation de l’énergie et de4,maladies neurodégénératives voire5. Les mitochondries isolées ou cellules perméabilisées digitonine peuvent être utilisés pour identifier la capacité de rétention Ca2 + , et la capacité élevée d’accumuler Ca2 + par les mitochondries isolées avec le glutamate supplementaires et le malate n’est pas effectuée par le procédure d’isolement mitochondrial6. Une quantité titrée de digitonine devrait être utilisée pour permeabilize les membranes plasmiques des différents types de cellules. Le sel de hexapotassium de Ca2 +-liaison colorant fluorescent vert, un Ca2 +-cellule-imperméants sensible indicateur visible de la lumière-excitables, a été largement utilisé7. Ca2 +-vert colorant fluorescent est un indicateur de faible affinité et utilisée pour montrer que des concentrations2 + Ca libre intracellulaires continuent d’augmenter au cours de reliure prolongée de stimulations (5 min)8. Cette méthode était moins sensible que la technique du filtre radioactif, mais a été grandement simplifiée. Les autres Ca2 + élève fluorescence verte de calcium et l’absorption de Ca2 + par les mitochondries retourne la fluorescence au niveau de référence. Des additions séquentielles de Ca2 + ont été faites jusqu’à ce que les mitochondries n’a pas d’absorption extramitochondrial Ca2 + 9. Un lecteur de microplaques de fluorescence peut être utilisé pour signaler en permanence la fluorescence verte de calcium.

Après accumulation de Ca2 + , les mitochondries dépolarisé, libéré Ca2 + dans le milieu et a commencé à enfler. Ca2 +-a déclenché des mitochondries gonflement est utilisé pour indiquer l’ouverture du mPTP. La microscopie électronique et la diminution de lumière absorbance à 540 nm peut être utilisé pour mesurer le Ca2 +-déclenchée mitochondrial gonflement10,11. Volume de mitochondries peut être directement déterminé par l’angle avant diffusion de la lumière12, où la diminution de l’absorbance reflète gonflement passif de la matrice mitochondriale.

Ici, nous illustrons la méthodologie afin d’examiner la capacité mitochondriale de Ca2 + rétention et Ca2 +-a déclenché un gonflement mitochondrique en mitochondries isolées des cellules SH-SY5Y.

Protocol

1. isolation des mitochondries Remarque : Toutes les solutions et les équipements doivent être prérefroidir 0 – 4 ° C et gardés sur glace. Semences environ 3 x 106 SH-SY5Y cellules / boîte de Petri de cellule 10 cm. Des cellules de culture en haute-glucose Dulbecco modifiée milieu Eagle avec 10 % sérum de veau fœtal, la pénicilline (100 U/mL)-streptomycine (100 µg/mL). Maintenir à 37 ° C dans un incubateur contenant 5 % de CO2 pendant la nuit.N…

Representative Results

Représentant les résultats de Ca2 + capacité de rétention :Les résultats ont été exprimés en valeurs de fluorescence. Avec les impulsions supplémentaires du Ca2 + (200 nmols/mg protéine mitochondriale), la fluorescence a augmenté de double au-dessus de référence avec l’ouverture du mPTP. 5 μM Bongkrekate (BKA), un inhibiteur de Ca2 +-induite par le mPTP ouverture ou 1 μM atractyloside (RTA), un activateur de Ca2 +-…

Discussion

Ici, nous avons décrit un protocole simple et efficace pour le mitochondrial Ca2 + rétention capacité dosage et Ca2 +-déclenchée essai de gonflement mitochondrique.

Pour l’isolement mitochondriale, assurez-vous que tous les matériaux et les tubes sont sur la glace, surtout quand les cellules de l’homogénéisation. 0,25 % de trypsine-EDTA peut également servir pour détacher les cellules du plat pendant 5 min à 37 ° C. Après les coups de 15-25, il est néces…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Cette étude a été financée par des subventions de l’attribution de le scientifique exceptionnelle du Shandong (JQ201421) et la subvention de la NSFC (81371226).

Materials

SH-SY5Y cell line ATCC (The Global Bioresource Center) ATCC Number: CRL-2266
Calcium green-5N Life Technologies c-3737 Ca2+-binding green fluorescent dye
complete protease inhibitors Roche Molecular Biochemicals 4693116001
glass homogenizer Kimble Chase 9885303002
glutamate Sigma-Aldrich RES5063G-A7
malate Sigma-Aldrich 46940-U
rotenone Sigma-Aldrich R8875
HEPES Sigma-Aldrich H3375
MgCl2 Sigma-Aldrich 00457
K2HPO4 Sigma-Aldrich V900050
KCl Sigma-Aldrich P9541
CaCl2 Sigma-Aldrich V900266
Varioskan flash instruments Thermo Scientific IC100E
Bongkrekate Biovision 1820-100
atractyloside Sigma-Aldrich C4992
high-glucose Dulbecco’s modified Eagle medium Hyclone SH30022 4.5 g/L glucose, L-glutamine, without sodium pyruvate
fetal bovine serum Hyclone SV30087
penicillin Sigma-Aldrich P3032
streptomycin Invitrogen 11860-038
BCA assay kit Thermo Scientific NCI3225CH
PBS Hyclone SH30256.01
10 cm cell culture dish NEST 704001

References

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Cite This Article
Li, W., Zhang, C., Sun, X. Mitochondrial Ca2+ Retention Capacity Assay and Ca2+-triggered Mitochondrial Swelling Assay. J. Vis. Exp. (135), e56236, doi:10.3791/56236 (2018).

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