ב מדידות אלקטרופיזיולוגיות, הנוכחות של דיפוזיה פוטנציאליים מפריע את המידה המדויקת של הפוטנציאל הפוכה על ידי שינוי האלקטרודה פוטנציאליים. באמצעות גשר המלח מיקרו-אגר, ההשפעה של פעפוע פוטנציאליים ממוזער, מה שמאפשר מדידה מדויקת יותר של המצע מספרים תחלופה של חלבוני ממברנה רקומביננטי משוקם.
נכון להיום, למעלה מ-50% של כל התרופות תרופתי יעד את התחבורה קינטיקה של קרום חלבונים. אפיון הממברנה המוביל חלבונים מחדש השומנים bilayer ממברנות אלקטרופיזיולוגיות היא שיטה חזק אבל עדין להערכה של הנכסים שלהם physicochemical ולא תרופתי. המספר מחזור המצע הוא פרמטר ייחודי המאפשר ההשוואה של הפעילות של חלבוני ממברנה שונים. בהעברה electrogenic, מעבר הצבע של המצע translocated יוצר פוטנציאל קרום זה לא מופיע ישירות קצב תחלופת המצע של החלבון. באמצעות אלקטרודות כסף כלוריד, פוטנציאל דיפוזיה, הנקרא גם צומת נוזלי פוטנציאל, מושרה, אשר משנה את פוטנציאל אלקטרודה ומטרידה באופן משמעותי מדידות פוטנציאל ממברנה מדויק. ניתן למזער דיפוזיה פוטנציאליים באמצעות גשר מלח, אשר מאזן את פוטנציאל אלקטרודה. במאמר זה, גשר המלח מיקרו-אגר נועד לשפר את הסידור אלקטרופיזיולוגיות, אשר משתמשת micropipettes על היווצרות קרום. תמיסת מלח מלא לתוך טיפ פיפטה microcapillary, התייצב על ידי התוספת של agarose, יכול להיות מותקן בקלות אלקטרודה סטנדרטי. פוטנציאל אלקטרודה של אלקטרודה מיקרו-מלח גשר יציב יותר בהשוואה אלקטרודה סטנדרטי היישום של מערכת זו מייצבת אלקטרודה פוטנציאליים ומאפשרת מידות מדויקות יותר של פוטנציאל ממברנה שנוצרו על-ידי מעבר הדרגתי pH. באמצעות מערכת זו, שיעור תחלופה פרוטון של נשאים מיטוכונדריאלי UCP1, UCP3 reinvestigated, לעומת מדידות מוקדמות יותר.
קרום חלבונים הם מטרה עד 60% של תרופות ידועות כל1. מדידות אלקטרופיזיולוגיות של חלבוני ממברנה הם כלי רב עוצמה אך עדינה כדי לנתח התעבורה electrogenic של סובסטרטים מתווכת על-ידי קרום המוביל חלבונים. מודולציה של הזרם transmembrane על-ידי היישום של מתח קבוע או מתח רמפות מאפשר להעריך את תרופתי והפיזיקליות של נשאים, למשל, הפעלת וניגוד סובסטרטים או בתחבורה קינטיקה. עניין מיוחד הוא מספר מחזור המצע, אשר מציג את כמות המצע כי הוא translocated על ידי חלבון ממברנה ליחידת זמן. זה פרמטר מרכזי כאשר משווים את קינטיקה של חלבוני ממברנה שונים. יצירת שיפוע ריכוז של המצע טעון על פני הקרום יוצר כוח אלקטרו מניע שמהם הסיק המספר תחלופה של המצע.
באמצעות אלקטרודה AgCl, הנוכחות של מאגר ללא כלוריד יוצר פוטנציאל דיפוזיה הפיצולים אלקטרודה פוטנציאליים, גורמת לשינוי מתח זרם מדידות2. אמנם תמיד נוכח, זה זניח עבור מוליכות סטנדרטי ומדידות קיבולת מאז פרמטרים אלה הם גם התלויים על המדרון של זרם-מתח הקלטה (מוליכות) או האם ההבדל של הקלטה יחיד (קיבולת), אשר מבטל את הפוטנציאל. עם זאת, ההקלטה של הפוטנציאל הפוכה, אשר נוצר על-ידי התעבורה של מצע, יכול מופרע באופן משמעותי על ידי פעפוע פוטנציאליים. לפיכך, עבור מדידות מדויקות של הפוטנציאל הפוכה, פוטנציאל אלקטרודה יש להישמר קבוע.
פעפוע פוטנציאליים ניתן למזער על ידי שתי שיטות: (i) רכוש קרום bilayer, ריכוז המצע צריך להיות מוגברת בצד אחד של הממברנה3,4, או (ii) גשר המלח מאזן את האלקטרודה פוטנציאליים 5-השיטה הראשונה תלויה מאוד יציבות המדידות. הקרום יש לשרוד למשך מספר דקות, מהתוספת של המצע מתחת תוך ערבוב עד המצע מופץ כמעט באותה מידה הפתרון. אם הקרום ציסטות נקרעות בין, מעבר הצבע המצע היא שונה על ידי חילופי חינם מולקולות טעונות, ופנו מדידות לא מדויק. השיטה השנייה מאזנת פעפוע פוטנציאל אך הוא מוגבל על ידי גודל הסידור. יישום קטן אבל מתפקד גשר המלח במגוון מיקרו שיבנו אלקטרופיזיולוגיות הוא מאתגר6. עבור השיטה השנייה, תמיסת מלח מלא לתוך טיפ microcapillary, התייצב על ידי התוספת של agarose כדי למנוע דיפוזיה של הפתרון מלח בופר.
ב פרוטוקול זה, מתואר הפקה ישירה של מיקרו-אגר גשר המלח וכן יישום לתוך הגדרת אלקטרופיזיולוגיות בהתבסס על הגדרת פיפטה7 . טיפ microcapillary מותאמת להכיל פתרון אשלגן כלורי 3 מ’ עם 1 mol % (w/v) agarose והן לגשר פתרון אלקטרודה ומאגר AgCl. היתרון של הגשר מיקרו-מלח מוצג על ידי הקלטות זמן המשמרת פוטנציאל אלקטרודה את מידות מדויקות יותר של קרומית אפשרית ב- pH מדרגים שונים. במערכת מודל של חומרים מחדש לתוך ליפוזומים, שיעור תחלופה של נשאים מיטוכונדריאלי UCP1 ו- UCP3 המיוצר תנאים דומים reinvestigated, לעומת תוצאות קודמות3,8.
היישום של הגשר מלח מיקרו-אגר עם האלקטרודה ממזער שלה דיפוזיה פוטנציאליים ומאפשרת מידות מדויקות יותר של פוטנציאל ממברנה שנוצרו על-ידי מעבר הדרגתי pH. בנוכחות מדרגים שונים transmembrane pH, משמרת פוטנציאלי של שתי אלקטרודות היה מקובל-ΔpH = 0.35 בהשוואת לערך תיאורטי של המאזן נרנסט פוטנציאליים (באופן כללינרנסט = 23.8 mV עבור ΔpH = 0.4). עם זאת, ב יותר pH פיזיולוגיים הדרגתיים, כמו עבור מופע בתוך המיטוכונדריה בין המטריקס ומרחב intermembrane, האלקטרודה AgCl רגיל לא הצליח למדוד במדויק את המשמרת פוטנציאליים-ΔpH = 1 (איור 3א). האלקטרודה גישור עם מיקרו-אגר מלח נמסר הערכים שהיו הרבה יותר להשוות התיאוריה.
דיפוזיה פוטנציאלי עלול להתרחש גם על האלקטרודה הפניה AgCl אם הפתרון המאגר משתנה במהלך הניסוי. בופר ללא כלוריד שימש בניסויים כיוון חלבונים uncoupling הוצעו כדי להעביר כלורידים, ה-pH הותאם באמצעות טריס או MES. האלקטרודה פוטנציאל, בהיעדרו של ריכוז משמעותי של כלוריד, תלוי בעיקר זיהומים כלוריד בופר. כפי הקומפוזיציה שלה לא השתנתה במהלך הניסויים, זה פשוט יגרום פוטנציאל הסטת מתמדת. עם זאת, מדידות הפרש הפוטנציאלים מוחלט בין שתי אלקטרודות, מערכת מלח-גשר אגר פשוטה (Ag/AgCl 3 מ’ אשלגן) יכול לשמש גם עבור האלקטרודה הפניה.
גשר המלח מיקרו-אגר מאזנת פעפוע פוטנציאליים על ידי equilibration של האלקטרודה פוטנציאליים. על מנת לייצב את תמיסת מלח, agarose 1% (w/v) נוספה כדי למנוע ערבוב של הפתרון מלח עם הפתרון מאגר. היונים מלח K+ ו- Cl– יש mobilities דומה בנוזל, לאזן את האלקטרודה פוטנציאליים. כדי להתקין כראוי את הגשר מלח, אגר מלח שהפתרון צריך להיות מחומם מספיק כדי למלא את הטיפ microcapillary ללא בועות אוויר, כדי לכסות את האלקטרודה AgCl. לפני עוד שימוש, קשר חשמלי בין האלקטרודה גשר המלח האלקטרודה הפניה יש להיבדק. העשל שהגשר מלח משמש מלח שהפתרון צריך להיות מספיק הג’לי כדי למנוע כל ערבוב של הפתרון מלח עם המאגר. . זה קריטי במיוחד, אם K+ או מובילי Cl– נחקרות. הגשר מלח שימש במשך זמן קצר, • תנאי של agarose היא זניחה בטווח זמן זה. ריכוז גבוה יותר של agarose של עד 5%, או של אגר (3% – 5%), מאפשרת באמצעות הגשר מלח לתקופה ארוכה יותר של זמן6,12.
שיטה זו מאפשרת לקבוע את התחבורה קינטיקה של נהג ממברנה (i) במחירים תחלופה נמוכה, (ii) של חלבונים מיטוכונדריאלי הקרומית הפנימית, אשר בקושי יכול ייחקרו set-ups מלחציים תיקון תקן13. הדיוק שלה תלויה בעיקר המדידה פוטנציאליים הפוכה, איזה דיוק הוא ירד של מוליכות הממברנה הכולל נמוך ומילויים הדרגתיים ריכוז קטן אשר זירוז קרום פוטנציאליים מתחת הרעש של הקלטה.
שימוש זה, שיעור תחלופה של UCP1 ו- UCP3 מיוצר תחת באותם התנאים נמדדו. עקב מעבר הצבע pH גבוה יותר, שיעור שהושג נראה בשלוות נפש מאת חפצי הנובע משמרת פוטנציאל אלקטרודה קטנה ומדויק יותר. זה יכול לשמש עוד לנתח ולהשוות בין מובילי ממברנה מיטוכונדריאלי מיוצר בתנאים דומים.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה על ידי קרן המחקר האוסטרי (P31559-B20 כדי E.E.P.). המחברים תודה שרה Bardakji לסיוע טכני מעולה בתחום הייצור, בנייתו מחדש של העכבר UCP1 ו- UCP3 לתוך proteoliposomes.
Microloader tips | Eppendorf | 5242956.003 | Microcapillary pipette tip |
Ethanol 99% | AustrAlco Österr. Agrar-Alkohol Handelsges.m.b.H | AAAH-5020-07025-230317 | |
Kaliumchlorid | Carl Roth GmbH + Co. Kg | 6781.3 | |
DC supply | Voltcraft | V10/CPG 1940 -01 | |
Agarose Standard | Carl Roth GmbH + Co. Kg | 3810.2 | |
Patch Clamp Amplifier | Heka | ||
Sample tube | Carl Roth GmbH + Co. Kg | 5863.1 | |
Na2SO4 | Carl Roth GmbH + Co. Kg | 8560.3 | |
MES | Carl Roth GmbH + Co. Kg | 4256.2 | |
TRIS | Carl Roth GmbH + Co. Kg | AE15.2 | |
EGTA | Carl Roth GmbH + Co. Kg | 3054.1 | |
Hexane | Sigma-Aldrich | 296090-100ML | |
Hexadecane | Sigma-Aldrich | 296317-100ML | |
Heating wire | Voltcraft | USPS-2250 |