JoVE Journal > Biochemistry
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
עברית

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Biochemistry

מדידה של צריכת חמצן מיטוכונדריאלי של סיבי Permeabilized דרוזופילה באמצעות כמויות מינימליות של רקמות

Published: April 07, 2018
doi:
10.3791/57376
, , , ,
1Département de chimie et biochimie,Université de Moncton, 2Département de biologie,Université de Moncton

Summary

בנייר זה, מתוארת שיטה למדידת צריכת החמצן באמצעות respirometry ברזולוציה גבוהה ב- thoraxes permeabilized של דרוזופילה. טכניקה זו דורשת כמות מזערית של רקמות לעומת הטכניקה בידוד מיטוכונדריאלי קלאסי, התוצאות המתקבלות רלוונטיים יותר מבחינה פיזיולוגית.

Abstract

זבוב הפירות, דרוזופילה melanogaster, מייצג מודל המתעוררים עבור המחקר של חילוף החומרים. אכן, דרוזופילה יש מבנים הומולוגיים לאברים אנושיים, בעלי מאוד שנשמרת מסלולים מטבוליים, יש אורך חיים קצר יחסית המאפשר לימוד מנגנונים בסיסיים שונים בתקופה קצרה של זמן. עם זאת, מפתיע כי באחד המנגנונים חיוני לחילוף החומרים הסלולר, הנשימה מיטוכונדריאלי לא ביסודיות נבדקה במודל זה. סביר כי המדד הנשימה מיטוכונדריאלי ב דרוזופילה בדרך כלל דורש מספר רב מאוד של אנשים, התוצאות המתקבלות אינן מאוד לשחזור. כאן, מתוארת שיטה ומאפשר המידה המדויקת של צריכת החמצן מיטוכונדריאלי באמצעות כמויות מינימליות של רקמה מתוך דרוזופילה. בשיטה זו, thoraxes ביתר, permeabilized באופן מכני עם מלקחיים חדה והן מבחינה כימית עם סאפונין, ומאפשר תרכובות שונות לעבור את קרום התא לווסת את הנשימה מיטוכונדריאלי. לאחר permeabilization, פרוטוקול מתבצע כדי להעריך את היכולת של מתחמי שונים של מערכת התחבורה אלקטרון (ETS) להתחמצן מצעים שונים, כמו גם תגובתם של uncoupler, מעכבי מספר. שיטה זו מציג יתרונות רבים לעומת שיטות שימוש ומשום מיטוכונדריאלי, כמו זה רלוונטי יותר מבחינה פיזיולוגית בגלל המיטוכונדריה עדיין אינטראקציה עם רכיבים אחרים התאית, המורפולוגיה מיטוכונדריאלי כולו. יתר על כן, מדגם ההכנות מהירים יותר, ואת התוצאות המתקבלות הן מאוד לשחזור. על ידי שילוב היתרונות של דרוזופילה כמודל לחקר מטבוליזם עם הערכת הנשימה מיטוכונדריאלי, חשוב תובנות חדשות יכול להיות חשפה, במיוחד כאשר הזבובים חווים שונים סביבתי או pathophysiological תנאים.

Introduction

זבוב הפירות, דרוזופילה melanogaster, שימש כאורגניזם מודל עבור מחקר גנטי עבור מעל המאה ה1. המחקר של האורגניזם הזה הוביל לא רק ידע משמעותי על ירושה שאיי2, קצב מוטציה3, הפיתוח של מערכת העצבים, את קביעת גורל התא4, אבל גם לאחרונה התפתחה כלי חשוב ללמוד את המנגנונים הטמון כמה מחלות כגון אלצהיימר ופרקינסון5,6. יתר על כן, זה מודל פופולרי ללמוד את תהליך ההזדקנות, כפי שהם יכולים לגדול במספר גדול על פני תקופה קצרה של זמן יש אורך חיים קצר. הם גם בעלי מבנים הומולוגיים לאיברים אנושי, כגון לב, oenocytes (כמו hepatocyte תאים), שומן הגוף (מתפקד באופן דומה רקמת שומן בכבד ולבן), לייצר תאים (שקול לתאי β בלבלב), אינסולין, כמו גם hemolymph הובלת מטבוליטים (מקביל להדם של בעלי חוליות)7. יתר על כן, משעולים המרכזי של מתווך חילוף החומרים (כולל את מסלול איתות כמו פקטורי גדילה דמויי אינסולין/אינסולין מסלולים היעד של Rapamycin-תור) הם גם מאוד שנשמרת7. מסיבות אלו, דרוזופילה לאחרונה נוצלה כדי לתאר את המנגנונים הבסיסיים השולטים חילוף החומרים, במיוחד בתנאים פתולוגיים הקשורות למחלות מטבוליות כגון סוכרת8. רכיב מרכזי של חילוף החומרים הוא מיטוכונדריון משלב מספר מסלולים ומבצע אחת מהפונקציות הביולוגי החשוב ביותר של החיים, ייצור ATP, באמצעות תהליך זרחון חמצוני (OXPHOS). בהתחשב שלהם תפקיד מרכזי בחילוף החומרים של האורגניזם, זה לא מפתיע כי תפקוד מיטוכונדריאלי מעורבים במחלות כמו פרקינסון9 ו מחלות אלצהיימר10, כמו גם נוירודגנרטיביות 11 , 12. הם גם המשפיעים של תהליך ההזדקנות. אכן, הם המפיקים הראשי של מינים חמצן תגובתי (ROS) בתא, אשר עלולה לפגוע בבריאותך לתא ריכוז גבוה דרך נזק חמצוני11. הזדקנות גם היה קשור להצטברות של ניזוק או מוטציה מיטוכונדריאלי דנ א13,14,mitophagy בתפקוד15 , כמו גם ליקוי להן מיטוכונדריאלי16. המיטוכונדריה הם גם גורמים מרכזיים של הומאוסטזיס של התא, כפי שהם יכולים לנצל סובסטרטים שונים כדי להתאים את מספר הסלולר פונקציות בהתאם שפע או מחסור של macronutrients17,18.

אכן, החומרים המזינים שונים בתזונה (פחמימות, שומנים וחלבונים) מתעכל, נספג, מועבר בתאים. . הם הופכים לאחר מכן ב ציטוזול ולאחר סובסטרטים נגזר מועברים לתוך מאטריקס מיטוכונדריאלי שבו הם מייצרים מקבילות תוך צמצום, כגון2NADH ו FADH19. הם אלה מקבילות תוך צמצום ואז תחמוצת על-ידי מתחמי אנזימטיות שונות של מערכת התחבורה אלקטרון (ETS). מכלולים אלה מוטבעות ממברנה פנימית מיטוכונדריאלי, כגון מתחם I ו- II מורכבים. בנוסף, מתחמי אנזימטי אחרים כגון דהידרוגנאז מיטוכונדריאלי של גליצרול-3-פוספט דהידרוגנאז פרולין מייצגים דרכים חלופיות עבור הערך של אלקטרונים לתוך ה ETS20,21. מתחמי “אלטרנטיבי” אלה חשובים במיוחד חרקים, כמו לפי המין, הם יכולים באופן פעיל להשתתף כדי להגדיל את הנשימה20,22,23,21. אלקטרונים אלה ETS האכלה מערכות מועברים את ubiquinone, לאחר מכן השלישי מורכב ולאחר מכן הרביעי מורכבים, עד מקבל הסופי, חמצן מולקולרי. העברת האלקטרון הזה יוצר פרוטון-מניע כוח על פני קרום מיטוכונדריאלי הפנימי שנוסעים זירחון של ADP ATP-V מורכבים (איור 1). בהתחשב התפקיד המרכזי של מיטוכונדריה הומאוסטזיס של התא, לומד מיטוכונדריאלי חילוף החומרים באמצעות מייצג melanogaster ד את הדגם הרלוונטי כלי רב עוצמה כדי ניסחו את המנגנונים שבבסיס שונים הקשורים pathophysiological תנאים או תחת לחצים הסלולר וסביבתיים. באופן מפתיע, רק קומץ מחקרים למעשה נמדד נשימה מיטוכונדריאלי דרוזופילה24,25,26. אכן, ניסויים במטרה להעריך את צריכת החמצן מיטוכונדריאלי דורשים את ניתוקה של המיטוכונדריה. למרות יתרון עבור המידה של פונקציות מיטוכונדריאלי שונות (כגון ייצור ROS או יחס P/O כמו סמן של יעילות מיטוכונדריאלי27,28), ומשום אלה בדרך כלל דורשים כמויות די גדולות של רקמה מתוך24,יחידים מספר29. דרישה זו עבור כמויות גבוהות של רקמות ויחידים הוא גורם מגביל חשוב, במיוחד בהתחשב בעובדה כי כל אדם צריך להיות באותו הגיל, רצוי מאותו המין על הניסויים, שהופך את מידת הנשימה בזמן שונה נקודות מפרך במקרה הטוב. יתר על כן, בעוד ומשום מיטוכונדריאלי יכול לספק תובנה משמעותית המנגנונים הבסיסיים המסדירים את חילוף החומרים מיטוכונדריאלי, האמצעים שננקטו כדי לבודד המיטוכונדריה יש מספר חסרונות כגון הקושי להשיג תוצאות ניתן לשכפול , הפרעה של רשת מיטוכונדריאלי, ושינוי של מיטוכונדריאלי מבנה ותפקוד29,30,31.

מטרת מחקר זה היא להציג פרוטוקול חזקים כדי למדוד את צריכת החמצן מיטוכונדריאלי דרוזופילה באמצעות רק כמות מזערית של רקמות מאנשים מעט מאוד. פרוטוקול זה מורכב מדידת חמצן מיטוכונדריאלי צריכת בחיי עיר באמצעות סיבי השריר permeabilized29 מ דרוזופילה thoraxes בשילוב עם רזולוציה גבוהה respirometry32,33, 34 , 35. בשיטה זו יש גם יתרונות נוספים בהשוואה לשיטת הבידוד מיטוכונדריאלי קלאסי מאז האינטראקציות עם רכיבים אחרים של התא כמו מבנה ותפקוד טוב כמו מיטוכונדריאלי יישמרו יותר ב- permeabilized סיבי29,31,36, מה שהופך את גישה זו רלוונטית יותר מבחינה פיזיולוגית. עם פרוטוקול זה, פונקציות מיטוכונדריאלי ניתן בצורה מדויקת להעריך באמצעות respirometry ברזולוציה גבוהה ברק שלוש thoraxes של זבוב החומץ, עם מצעים המאפשר קביעת צריכת חמצן-מספר שלבים שונים של החוצנים. לכן, פרוטוקול זה יכול לעזור לענות על שאלות מפתח על המנגנונים הבסיסיים השולטים חילוף החומרים בהקשר של תנאים סביבתיים או pathophysiological רבים על-ידי ניצול של המודל דרוזופילה.

למדוד את צריכת החמצן מספר שלבים שונים של החוצנים ולהעריך כיצד סובסטרטים לתרום הנשימה, מצעים שונים (איור 1), uncoupler, מעכבי נמצאות בשימוש30 לאחר permeabilization של רקמות. באופן ספציפי, תוספות רציפים של סובסטרטים מבוצעות כדי לגרות את כניסתם של אלקטרונים בעלי מתחמים שונים של החוצנים. Uncoupler, קרבוניל ציאניד 4-(trifluoromethoxy) phenylhydrazone (FCCP), מצורף-ריכוז אופטימלי כדי למדוד את הנשימה הלא מצמידים, קרי, הנשימה phosphorylating מגורה צריכת חמצן מירבית. העכבות רציפים של מתחמי שאני II, III מבוצעות לאחר מכן כדי לפקח על צריכת חמצן שיורית הראוי תגובות חמצון הלא-ETS. לבסוף, ניתן להעריך יכולת הנשימה מקסימלי הרביעי מורכבים על ידי ההזרקה של N, N, N’, נ, – Tetramethyl – p-phenylenediamine (TMPD), ספק אלקטרון מלאכותי, ואת ascorbate. חשוב לציין כי הניסויים נערכים ב 24 °C שכן הוא הטמפרטורה בה מגודלים הזבובים.

Protocol

1. נוגדנים הכנה להכין את הפתרונות הבאים לנתיחה, permeabilization של הרקמה. להכין תמיסת השימור: 2.77 מ”מ CaK2EGTA, 7.23 מ מ K2EGTA, 5.77 מ מ נה2ATP, מ מ 6.56 MgCl2, טאורין, 20 מ מ 15 מ מ נה2phosphocreatine, imidazole 20 מ מ, dithiothreitol 0.5 מ מ, ו 50 מ מ K-MES, pH 7.1 (ניתן לאחסן ב-20 ° C). להכין סאפונין פתרון: 5 מ”ג ש…

Representative Results

עקבות נציג של צריכת החמצן מיטוכונדריאלי באמצעות פרוטוקול המתואר לעיל הינו מסופק באיור2. פירובט, בנויים מוזרק בתאי יחד עם סיבי השריר permeabilized מכונים הנשימה CI-דליפה, דהיינו, כאשר המתחם מלך החוצנים הוא מגורה על ידי NADH המופק באמצעות חמצון פירובט, בנויים בא…

Discussion

במחקר זה, מתוארת שיטה עבור הכנת הדוגמא לפני המידות של צריכת חמצן מיטוכונדריאלי דרוזופילה. שיטה זו פותחה כדי להתגבר על בעיות שונות הקשורות הפרוטוקולים באמצעות ומשום מיטוכונדריאלי, בייחוד מבחינת משך מספר האנשים הדרושים. במקום לעבוד עם ומשום מיטוכונדריאלי בדרך כלל נדרש גם כמות גדולה של רקמ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

מחקר זה מומן על ידי מענקים הלאומית למדעים ואת המועצה למחקר הנדסי (NSERC, גילוי גרנט), אוניברסיטת דה מונקטון NP. LHB הייתי רוצה להכיר את התמיכה המימון של המכון הקנדי של הבריאות מחקר (CIHR), קרן חדשנות ניו ברנזוויק (NBIF) ושל אוניברסיטת דה מונקטון. העבודה של EHC נתמך על ידי אגודת האלצהיימר של קנדה, קנדה המוח, NSERC, קרן סרטן השד קנדי, ניו ברנזוויק חדשנות קרן, קרן למחקר בריאות ניו ברנזוויק ו אוניברסיטת דה Moncton.

Materials

High-resolution respirometer Oxygraph O2K Oroboros Instruments, Innsbruck, Austria 10022-02 Startup O2K respirometer kit
 
O2K-Titration Set  Oroboros Instruments, Innsbruck, Austria 20820-03 Hamilton syringes with different volumes
 
Datlab software Oroboros Instruments, Innsbruck, Austria 20700 Software for data acquisition and analysis
 
Fine-tipped antimagnetic forceps VWR 82027-400
 
Secura225D-1S-DQE Sartorius AG, Goettingen, Germany Semi-micro balance (distributed by several companies) 
 
Drosophila melanogaster wild-type w1118 Bloomington Drosophila stock Center, IN, USA
Storage Condition: 24 °C
Ethylene glycol-bis(2-aminoethylether)-N,N,N′,N′-tetraacetic acid Sigma-Aldrich E4378 EGTA
Storage Condition: RT
KOH Sigma-Aldrich P1767 CAUTION: corrosive to metals, acute toxicity, skin corrosion, serious eye damage, acute aquatic toxicity.
Storage Condition: RT
CaCO3 Sigma-Aldrich C4830
Storage Condition: RT
Na2ATP Sigma-Aldrich A2383
Storage Condition: -20 °C
MgCl2.6H2O Sigma-Aldrich M9272
Storage Condition: RT
Taurine Sigma-Aldrich T0625
Storage Condition: RT
Na2Phosphocreatine Sigma-Aldrich P7936
Storage Condition: -20 °C
Imidazole Sigma-Aldrich I5513
Storage Condition: RT
Dithiothreitol Sigma-Aldrich D0632
Storage Condition: 2-8 °C
MES hydrate Sigma-Aldrich M8250
Storage Condition: RT
Saponin from quillaja bark Sigma-Aldrich S7900 Saponin
Storage Condition: RT
Solution Preparation: 5 mg in 1 mL of preservation solution. Prepare fresh daily.
KCl Sigma-Aldrich P9541
Storage Condition: RT
KH2PO4 Sigma-Aldrich P9791
Storage Condition: RT
HEPES Sigma-Aldrich H3375
Storage Condition: RT
BSA Sigma-Aldrich 05470
Storage Condition: 2-8 °C
Na2S2O4 Sigma-Aldrich 157953 Sodium dithionite. CAUTION: self-heating substances and mixtures, acute toxicity, acute aquatic toxi chronic aquatic toxicity.
Storage Condition: RT
Sodium pyruvate Sigma-Aldrich P2256 Pyruvate
Storage Condition: 2-8 °C
Solution Preparation: In MilliQ water. Prepare fresh daily.
L-(-)-Malic acid Sigma-Aldrich M1000 Malate
Storage Condition: RT
Solution Preparation: In MilliQ water. Neutralize with KOH and store at -20 °C.
Adenosine 5'-diphosphate monopotassium salt hydrate Sigma-Aldrich A5285 ADP
Storage Condition: -20 °C
Solution Preparation: In MilliQ water. Neutralize with KOH and store at -80 °C.
Cytochrome c from equine heart Sigma-Aldrich C7752 Cytochrome c
Storage Condition: -20 °C
Solution Preparation: In MilliQ water. Store at -20 °C.
L-Proline Sigma-Aldrich P0380 Proline
Storage Condition: RT
Solution Preparation: In MilliQ water. Store at -20 °C.
Sodium succinate dibasic hexahydrate Sigma-Aldrich S2378 Succinate
Storage Condition: RT
Solution Preparation: In MilliQ water. Neutralize with HCl and store at -20 °C.
sn-Glycerol 3-phosphate bis(cyclohexylammonium) salt Sigma-Aldrich G7886 Glycerol-3-phosphate
Storage Condition: -20 °C
Solution Preparation: In MilliQ water. Neutralize with HCl and store at -80 °C.
Carbonyl cyanide 4-(trifluoromethoxy)phenylhydrazone Sigma-Aldrich C2920 FCCP. CAUTION: acute toxicity, skin sensitisation, chronic aquatic toxicity.
Storage Condition: RT
Solution Preparation: In absolute ethanol. Store in glass vials at -20 °C.
Rotenone Sigma-Aldrich R8875 CAUTION: acute toxicity, skin irritation, eye irritation, specific target organ toxicity (respir sytem), acute aquatic toxicity, chronic aquatic toxicity.
Solution Preparation: In absolute ethanol. Store in dark vials at -20 °C.
Malonic acid Sigma-Aldrich M1296 Malonate. CAUTION: acute toxicity, serious eye damage.
Storage Condition: RT
Solution Preparation: In MilliQ water. Neutralize with KOH. Prepare fresh daily.
Antimycin A from Streptomyces sp. Sigma-Aldrich A8674 Antimycin A. CAUTION: acute toxicity, acute aquatic toxicity, chronic aquatic toxicity.
Storage Condition: -20 °C
Solution Preparation: In absolute ethanol. Store at -20 °C.
N,N,N′,N′-Tetramethyl-p-phenylenediamine Sigma-Aldrich T7394 TMPD
Storage Condition: RT
Solution Preparation: In MilliQ water. Store in dark vials at  -20 °C.
(+)-Sodium L-ascorbate Sigma-Aldrich A4034 Ascorbate
Storage Condition: RT
Solution Preparation: In MilliQ water. Store in dark vials at  -20 °C.
NaN3 Sigma-Aldrich S2002 Sodium azide. CAUTION: acute toxicity (oral and dermal), specific target organ toxicity (brain), aquatic toxicity, chronic aquatic toxicity. 
Solution Preparation: In MilliQ water. Store at -20 °C.
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Stephenson, R., Metcalfe, N. H. Drosophila melanogaster: a fly through its history and current use. The journal of the Royal College of Physicians of Edinburgh. 43 (1), 70-75 (2013).
  2. Morgan, T. H. An attempt to analyze the constitution of the chromosomes on the basis of sex-limited inheritance in Drosophila. Journal of Experimental Zoology. 11 (4), 365-413 (1911).
  3. Dobzhansky, T., Wright, S. Genetics of Natural Populations. V. Relations between Mutation Rate and Accumulation of Lethals in Populations of Drosophila Pseudoobscura. Genetics. 26 (1), 23-51 (1941).
  4. Zipursky, S. L., Rubin, G. M. Determination of Neuronal Cell Fate: Lessons from the R7 Neuron of Drosophila. Annual Review of Neuroscience. 17 (1), 373-397 (1994).
  5. Costa, R., Speretta, E., Crowther, D. C., Cardoso, I. Testing the therapeutic potential of doxycycline in a Drosophila melanogaster model of Alzheimer disease. The Journal of biological chemistry. 286 (48), 41647-41655 (2011).
  6. Blandini, F., Armentero, M. T. Animal models of Parkinson’s disease. FEBS Journal. 279 (7), 1156-1166 (2012).
  7. Baker, K. D., Thummel, C. S. Diabetic Larvae and Obese Flies-Emerging Studies of Metabolism in Drosophila. Cell Metabolism. 6 (4), 257-266 (2007).
  8. Morris, S. N. S., et al. Development of diet-induced insulin resistance in adult Drosophila melanogaster. Biochimica et Biophysica Acta – Molecular Basis of Disease. 1822 (8), 1230-1237 (2012).
  9. Abou-Sleiman, P. M., Muqit, M. M. K., Wood, N. W. Expanding insights of mitochondrial dysfunction in Parkinson’s disease. Nature Reviews Neuroscience. 7 (3), 207-219 (2006).
  10. McGurk, L., Berson, A., Bonini, N. M. Drosophila as an in vivo model for human neurodegenerative disease. Genetics. 201 (2), 377-402 (2015).
  11. Lin, M. T., Beal, M. F. Mitochondrial dysfunction and oxidative stress in neurodegenerative diseases. Nature. 443 (7113), 787-795 (2006).
  12. Carri, M. T., Valle, C., Bozzo, F., Cozzolino, M. Oxidative stress and mitochondrial damage: importance in non-SOD1 ALS. Frontiers in Cellular Neuroscience. 9, 1-6 (2015).
  13. Balaban, R. S., Nemoto, S., Finkel, T. Mitochondria, oxidants, and aging. Cell. 120 (4), 483-495 (2005).
  14. Szibor, M., Holtz, J. Mitochondrial ageing. Basic Research in Cardiology. 98 (4), 210-218 (2003).
  15. Palikaras, K., Lionaki, E., Tavernarakis, N. Coordination of mitophagy and mitochondrial biogenesis during ageing in C. elegans. Nature. 521 (7553), 525-528 (2015).
  16. López-Lluch, G., Irusta, P. M., Navas, P., de Cabo, R. Mitochondrial biogenesis and healthy aging. Experimental Gerontology. 43 (9), 813-819 (2008).
  17. Muoio, D. M. Metabolic inflexibility: When mitochondrial indecision leads to metabolic gridlock. Cell. 159 (6), 1253-1262 (2014).
  18. Efeyan, A., Comb, W. C., Sabatini, D. M. Nutrient-sensing mechanisms and pathways. Nature. 517 (7534), 302-310 (2015).
  19. Brown, G. C. Control of respiration and ATP synthesis in mammalian mitochondria and cells. The Biochemical journal. 284 (1), 1-13 (1992).
  20. McDonald, A. E., Pichaud, N., Darveau, C. A. "Alternative" fuels contributing to mitochondrial electron transport: Importance of non-classical pathways in the diversity of animal metabolism. Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology. , (2017).
  21. Soares, J. B. R. C., Gaviraghi, A., Oliveira, M. F., Veuthey, J., Zamboni, N., Westermann, B. Mitochondrial Physiology in the Major Arbovirus Vector Aedes aegypti: Substrate Preferences and Sexual Differences Define Respiratory Capacity and Superoxide Production. PLOS ONE. 10 (3), e0120600 (2015).
  22. Newell, C., Kane, C. L., Kane, D. A. Mitochondrial substrate specificity in beetle flight muscle: assessing respiratory oxygen flux in small samples from Dermestes maculatus and Tenebrio molitor. Physiological Entomology. 41 (2), 96-102 (2016).
  23. Teulier, L., Weber, J. M., Crevier, J., Darveau, C. A. Proline as a fuel for insect flight: enhancing carbohydrate oxidation in hymenopterans. Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 283 (1834), 20160333 (2016).
  24. Ferguson, M., Mockett, R. J., Shen, Y., Orr, W. C., Sohal, R. S. Age-associated decline in mitochondrial respiration and electron transport in Drosophila melanogaster. The Biochemical journal. 390 (2), 501-511 (2005).
  25. Miwa, S., Brand, M. D. The topology of superoxide production by complex III and glycerol 3-phosphate dehydrogenase in Drosophila mitochondria. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Bioenergetics. 1709 (3), 214-219 (2005).
  26. Katewa, S. D., Ballard, J. W. O. Sympatric Drosophila simulans flies with distinct mtDNA show difference in mitochondrial respiration and electron transport. Insect Biochemistry and Molecular Biology. 37 (3), 213-222 (2007).
  27. Brand, M. D., Nicholls, D. G. Assessing mitochondrial dysfunction in cells. Biochemical Journal. 435 (2), 297-312 (2011).
  28. St-Pierre, J., Buckingham, J. A., Roebuck, S. J., Brand, M. D. Topology of superoxide production from different sites in the mitochondrial electron transport chain. Journal of Biological Chemistry. 277 (47), 44784-44790 (2002).
  29. Kuznetsov, A. V., Veksler, V., Gellerich, F. N., Saks, V., Margreiter, R., Kunz, W. S. Analysis of mitochondrial function in situ in permeabilized muscle fibers, tissues and cells. Nature Protocols. 3 (6), 965-976 (2008).
  30. Gnaiger, E. Capacity of oxidative phosphorylation in human skeletal muscle. New perspectives of mitochondrial physiology. International Journal of Biochemistry and Cell Biology. 41 (10), 1837-1845 (2009).
  31. Picard, M., Taivassalo, T., Gouspillou, G., Hepple, R. T. Mitochondria: isolation, structure and function. The Journal of Physiology. 589 (18), 4413-4421 (2011).
  32. Pichaud, N., Ballard, J. W. O., Tanguay, R. M., Blier, P. U. Thermal sensitivity of mitochondrial functions in permeabilized muscle fibers from two populations of Drosophila simulans with divergent mitotypes. American Journal of Physiology – Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 301 (1), R48-R59 (2011).
  33. Pichaud, N., Ballard, J. W. O., Tanguay, R. M., Blier, P. U. Naturally occurring mitochondrial dna haplotypes exhibit metabolic differences: insight into functional properties of mitochondria. Evolution. 66 (10), 3189-3197 (2012).
  34. Pichaud, N., Messmer, M., Correa, C. C., Ballard, J. W. O. Diet influences the intake target and mitochondrial functions of Drosophila melanogaster males. Mitochondrion. 13 (6), 817-822 (2013).
  35. Wolff, J. N., Pichaud, N., Camus, M. F., Côté, G., Blier, P. U., Dowling, D. K. Evolutionary implications of mitochondrial genetic variation: mitochondrial genetic effects on OXPHOS respiration and mitochondrial quantity change with age and sex in fruit flies. Journal of Evolutionary Biology. 29 (4), 736-747 (2016).
  36. Gnaiger, E. Capacity of oxidative phosphorylation in human skeletal muscle. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 41 (10), 1837-1845 (2009).
  37. Phang, J. M., Donald, S. P., Pandhare, J., Liu, Y. The metabolism of proline, a stress substrate, modulates carcinogenic pathways. Amino Acids. 35 (4), 681-690 (2008).
  38. Bender, T., Martinou, J. C. The mitochondrial pyruvate carrier in health and disease: To carry or not to carry?. Biochimica et Biophysica Acta – Molecular Cell Research. 1863 (10), 2436-2442 (2016).
  39. Divakaruni, A. S., et al. Thiazolidinediones are acute, specific inhibitors of the mitochondrial pyruvate carrier. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (14), 5422-5427 (2013).
  40. McCommis, K., et al. An ancestral role for the mitochondrial pyruvate carrier in glucose-stimulated insulin secretion. Molecular Metabolism. 5 (8), 602-614 (2016).

Tags

DrosophilaMitochondrial RespirationHigh-resolution RespirometryPermeabilized FibersElectron Transport SystemSubstrate OxidationUncouplerInhibitors

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Simard, C. J., Pelletier, G., Boudreau, L. H., Hebert-Chatelain, E., Pichaud, N. Measurement of Mitochondrial Oxygen Consumption in Permeabilized Fibers of Drosophila Using Minimal Amounts of Tissue. J. Vis. Exp. (134), e57376, doi:10.3791/57376 (2018).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image