Mevcut protokol, nöronal K-Cl ko-transporter KCC2’nin fonksiyonlarını ve aktivitelerini incelemek için batı blotlama tekniğinin uygulanmasını vurgulamaktadır. Protokol, kinaz düzenleyici bölgeler Thr906/1007’de batı lekelenmesi yoluyla KCC2 fosforilasyonunun araştırılmasını açıklamaktadır. Ayrıca, KCC2 etkinliğini doğrulamak için ek yöntemler bu metinde kısaca vurgulanmıştır.
Potasyum klorür kotransporterleri 2 (KCC2), sadece nöronda bulunan katyon-klorür-kotransporterlerin (CCC’ler) çözünen taşıyıcı ailesi 12’nin (SLC12) bir üyesidir ve Cl-homeostazın düzgün çalışması ve sonuç olarak fonksiyonel GABAerjik inhibisyon için gereklidir. KCC2’nin uygun şekilde düzenlenmesindeki başarısızlık zararlıdır ve epilepsi de dahil olmak üzere çeşitli nörolojik hastalıkların prevalansı ile ilişkilendirilmiştir. Araştırmacıların işlevlerini ve faaliyetlerini incelemelerini sağlayan tekniklerin geliştirilmesine akredite edilmiş KCC2’nin düzenlenmesinde yer alan mekanizmaların anlaşılması konusunda önemli ilerlemeler kaydedilmiştir; doğrudan (kinaz düzenleyici bölgelerin fosforilasyonunu değerlendirmek) veya dolaylı (GABA aktivitesini gözlemlemek ve izlemek) araştırmalar yoluyla . Burada protokol, kinaz düzenleyici bölgelerde (Thr906 ve Thr1007) KCC2 fosforilasyonunun batı lekelenme tekniğini kullanarak nasıl araştırılacağını vurgulamaktadır. Rubidyum iyonu ve talyum iyonu alım testi gibi KCC2 aktivitesini doğrudan ölçmek için kullanılan başka klasik yöntemler de vardır. GABA aktivitesini ölçmek için yama-kelepçe-elektrofizyoloji gibi diğer teknikler kullanılır; Bu nedenle, hücre içi klorür iyonu homeostazının değerlendirilmesi ile bilgilendirildiği gibi dolaylı olarak aktif ve / veya inaktive edilmiş KCC2’yi yansıtmaktadır. Bu ek tekniklerden birkaçı bu makalede kısaca tartışılacaktır.
Potasyum klorür kotransporterleri 2 (KCC2), sadece nöronda bulunan katyon-klorür-kotransporterlerin (CCC’ler) çözünen taşıyıcı ailesi 12’nin (SLC12) bir üyesidir ve Cl-homeostazın düzgün çalışması ve sonuç olarak fonksiyonel GABAerjik inhibisyon 1,2,3,4 için gereklidir. KCC2 ile 4-6 mM’de düşük intranöronal Cl-konsantrasyonunun ([Cl–]i) korunması, beyin ve omurilikte γ-aminobütirik asit (GABA) / glisin hiperpolarizasyonunu ve sinaptik inhibisyonunu kolaylaştırır5. KCC2’nin uygun şekilde düzenlenmesindeki başarısızlık, epilepsi4 de dahil olmak üzere çeşitli nörolojik hastalıkların prevalansı ile ilişkilendirilmiştir. Ayrıca, azalmış KCC2 aracılı Cl− ekstrüzyon ve bozulmuş hiperpolarize edici GABAA ve / veya glisin reseptörü aracılı akımlar epilepsi, nöropatik ağrı ve spastisite 6,7 ile ilişkilendirilmiştir. Nöronal KCC2, C-terminali hücre içi etki alanındaki anahtar düzenleyici kalıntıların, lizinsiz (WNK)-STE20 / SPS1 ile ilişkili prolin / alanin bakımından zengin (SPAK) / Oksidatif strese duyarlı (OSR) kinaz sinyal kompleksi1 tarafından fosforilasyonu yoluyla negatif olarak modüle edilir ve bu da olgunlaşmamış nöronlarda depolarize GABA aktivitesinin korunmasını kolaylaştırır 2,8,9 . WNK-SPAK / OSR1, treonin kalıntıları 906 ve 1007’yi (Thr906 / Thr1007) fosforile eder ve daha sonra KCC2’nin mRNA gen ekspresyonunu aşağı regüle eder ve bunun sonucunda fizyolojik fonksiyonundabozulmaya yol açar 8,10. Bununla birlikte, daha da önemlisi, WNK-SPAK / OSR1 kinaz kompleksinin KCC2 ekspresyonu 1,2,4,11,12’yi fosforile ettiği ve inhibe ettiği ve Thr906 / Thr1007’yi fosforile etmek için kinaz kompleksi sinyal yollarının inhibisyonunun KCC2 mRNA geninin artan ekspresyonu ile bağlantılı olduğu zaten bir gerçektir13,14,15 . Nöronal KCC2 ve Na+-K+-2Cl– kotransporters 1 (NKCC1) ekspresyonunun protein fosforilasyonu yoluyla düzenlenmesinin eşzamanlı ve ters paternlerde1,4,16 olarak çalıştığını belirtmek önemlidir.
Araştırmacıların işlevlerini ve faaliyetlerini incelemelerini sağlayan tekniklerin geliştirilmesine akredite edilmiş KCC2’nin düzenlenmesinde yer alan mekanizmaların anlaşılması konusunda tutarlı ve önemli ilerlemeler kaydedilmiştir; doğrudan (kinaz düzenleyici bölgelerin fosforilasyonunu değerlendirmek) veya dolaylı (GABA aktivitesini gözlemlemek ve izlemek) araştırmalar yoluyla . Burada sunulan protokol, kinaz düzenleyici bölgeler Thr906/1007’de kotransporterin fosforilasyonunu araştırarak nöronal K + -Cl – ko-transporter KCC2’nin fonksiyonlarını ve aktivitelerini incelemek için batı lekeleme tekniklerinin uygulanmasını vurgulamaktadır.
Western blot, bir doku veya hücre örneğinden ilgilenilen spesifik proteinleri tespit etmek için kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntem önce proteinleri elektroforez yoluyla boyutlarına göre ayırır. Proteinler daha sonra, hedef protein spesifik bir antikor kullanılarak işaretlenmeden önce elektroforetik olarak katı bir desteğe (genellikle bir zar) aktarılır. Antikorlar, kolorimetrik, kemilüminesans veya floresan yöntemleri kullanılarak tespit edilen farklı etiketlere veya florofor konjuge antikorlara konjuge edilir. Bu, belirli bir hedef proteinin bir protein karışımından tespit edilmesini sağlar. Bu teknik, KCCs1’in fosfospesifik bölgelerini karakterize etmek için kullanılmıştır ve KCC3 Thr991 / Thr1048 fosforilasyon17’yi inhibe eden kinaz inhibitörlerini tanımlamak için kullanılmıştır. Bu protokolü izleyerek, hücre / doku lizatlarından toplam ve fosforile KCC2’yi spesifik olarak tespit edebilirsiniz. Prensip olarak, protein konjuge antikorların bu teknikle tespiti, fizyolojik düzenlemelerinde yer alan moleküler mekanizmalara ışık tutan KCC2’nin fosfo-bölgelerindeki işbirlikçi faaliyetlerin anlaşılmasını geliştirmeye yardımcı olduğu için oldukça etkilidir. Toplam protein ekspresyonunun kantitatif analizi, KCC2’nin işlevini ve aktivitesini temsil eder. Rubidyum iyonu ve talyum iyonu alım testi gibi KCC2 aktivitesini doğrudan ölçmek için kullanılan başka klasik yöntemler de vardır. GABA aktivitesini ölçmek için yama-kelepçe-elektrofizyoloji gibi diğer teknikler kullanılır; Bu nedenle, hücre içi klorür iyonu homeostazının değerlendirilmesi ile bilgilendirildiği gibi dolaylı olarak aktif ve / veya inaktive edilmiş KCC2’yi yansıtmaktadır.
KCC2 de dahil olmak üzere nöronlarda eksprese edilen CCC’lerin SLC12 aktivitelerini ölçmek için birçok yöntem kullanılmıştır. Bu tekniklerin birçoğunun, bu taşıyıcıların fonksiyonel ilgisinin analizi ve hastalıkla ilgili farklı mutasyonlardaki yapı-fonksiyon paternleri hakkında bilimsel bilgiyi arttırdığı kanıtlanmıştır. Kritik olarak, çeşitli yöntemlerin avantajları ve uyarıları vardır21. Bununla birlikte, yukarıda açıklanan protokol, KCC2’nin işlevlerini …
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma The Royal Society UK (Hibe no. IEC\NSFC\201094) ve Commonwealth Ph.D. Bursu tarafından desteklenmiştir.
40% acrylamide | Sigma-Aldrich | A2917 | Used to make seperating and stacking gel for SDS-PAGE |
Ammonium Per Sulfate | Sigma-Aldrich | 248614 | Used to make seperating and stacking gel for SDS-PAGE |
anti pSPAK | Dundee University | S670B | Used as primary antibody for western blotting |
anti-KCC2 | Dundee University | S700C | Used as primary antibody for western blotting |
anti-KCC2 pSer940 | Thermo Fisher Scientific | PA5-95678 | Used as primary antibody for western blotting |
anti-KCC2 pThr1007 | Dundee University | S961C | Used as primary antibody for western blotting |
anti-KCC2 pThr906 | Dundee University | S959C | Used as primary antibody for western blotting |
anti-mouse | Cell Signalling technology | 66002 | Used as secondary antibody for western blotting |
anti-NKCC1 | Dundee University | S841B | Used as primary antibody for western blotting |
anti-NKCC1 pThr203/207/212 | Dundee University | S763B | Used as primary antibody for western blotting |
anti-rabbit | Cell Signalling technology | C29F4 | Used as secondary antibody for western blotting |
anti-sheep | abcam | ab6900 | Used as secondary antibody for western blotting |
anti-SPAK | Dundee University | S669D | Used as primary antibody for western blotting |
anti-β-Tubulin III | Sigma-Aldrich | T8578 | Used as primary antibody for western blotting |
Benzamine | Merck UK | 135828 | Used as component of lysis buffer |
Beta-mercaptoethanol | Sigma-Aldrich | M3148 | Used as component of loading buffer and lysis buffer |
Bradford Coomasie | Thermo Scientific | 1856209 | Used for lysate protein quantification |
Casting apparatus | Atto | WSE-1165W | Used to run SDS-page electrophoresis |
Centrifuge | Eppendorf | 5804 | Used in lysate preparation |
Centrifuge | VWR | MicroStar 17R | Used for spinning samples |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | D2650-100ML | Used for cell culture experiment |
Dried Skimmed Milk | Marvel | N/A | Used to make blocking buffer |
Dulbecco's Modified Eagle's Medium – high glucose | Sigma-Aldrich | D6429 | Used for cell culture |
ECL reagent | Perkin Elmer | ORTT755/2655 | Used to develop image for western blotting |
EDTA | Fisher Scientific | D/0700/53 | Used as component of lysis buffer |
EGTA | Sigma-Aldrich | e4378 | Used as component of lysis buffer |
Electrophoresis Power Supply | BioRad | PowerPAC HC | To supply power to run SDS-page electrophoresis |
Ethanol | ThermoFisher | E/0650DF/17 | Used for preparing sterilized equipments and environment |
Fetal Bovine Serum - heat inactivated | Merck Life Sciences UK | F9665 | Used for cell culture |
Fumehood | Walker | A7277 | Used for cell culture |
Gel Blotting – Whatman | GE Healthcare | 10426981 | Used in western blotting to make transfer sandwich |
Glycine | Sigma-Aldrich | 15527 | Used to make buffers |
GraphPad Prism Software | GraphPad Software, Inc., USA | Version 6.0 | Used for plotting graphs and analysing data for western blotting |
HCl | Acros Organics | 10647282 | Used to make seperating and stacking gel for SDS-PAGE |
Heating block | Grant | QBT1 | Used to heat WB loading samples |
HEK293 cells | Merck UK | 12022001-1VL | Cell line for culture experiment |
ImageJ Software | Wayne Rasband and Contributors; NIH, USA | ImageJ 1.53e | Used to measure band intensities from western blotting images |
Imaging system | BioRad | ChemiDoc MP | Used to take western blotting images |
Incubator | LEEC | LEEC precision 190D | Used for cell culture |
Isopropanol | Honeywell | 24137 | Used in casting gel for electrophoresis |
L-glutamine solution | Sigma-Aldrich | G7513 | Used for cell culture |
Lithium dodecyl sulfate (LDS) | Novex | NP0008 | Used as loading buffer for western blotting |
MEM Non-essential amino acid | Merck Life Sciences UK | M7145 | Used for cell culture |
Microcentrifuge | Eppendorf | 5418 | Used for preparing lysates for WB |
Microplate reader | BioRad | iMark | Used for lysate protein concentration readout |
Microsoft Powerpoint | Microsoft, USA | PowerPoint2016 | Used to edit western blotting images |
Molecular Weight Marker | BioRad | 1610373 | Used for western blotting |
N-ethylmaleimide | Thermo Fisher Scientific | 23030 | Used for cell culture experiment |
Nitrocellulose membrane | Fisher Scientific | 45004091 | Used for western blotting |
Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15140122 | Used for cell culture |
pH Meter | Mettler Toledo | Seven compact s210 | Used to monitor pH of buffer solutions |
Phenylmethylsulfonylfluoride (PMSF) | Sigma-Aldrich | P7626 | Used as component of lysis buffer |
Phosphate Buffer Saline | Sigma-Aldrich | D8537 | Used for cell culture |
PKCδ pThr505 | Cell Signalling technology | 9374 | Used as primary antibody for western blotting |
Sepharose Protein G | Generon | PG50-00-0002 | Used for immunoprecipitation |
Sodium chloride | Sigma-Aldrich | S7653 | Used as component of wash buffer |
Sodium Chloride | Sigma-Aldrich | S7653 | Used to prepare TBS-T buffer |
Sodium Dodecyl Sulfate | Sigma-Aldrich | L5750 | Used to make seperating and stacking gel for SDS-PAGE |
sodium orthovanadate | Sigma-Aldrich | S6508 | Used as component of lysis buffer |
Sodium Pyruvate | Sigma-Aldrich | S8636 | Used for cell culture |
sodium-β-glycerophosphate | Merck UK | G9422 | Used as component of lysis buffer |
Staurosporine (from Streptomyces sp.) | Scientific Laboratory Supplies, UK | S4400-1MG | Used for cell culture experiment |
Sucrose | Scientifc Laboratory Supplies | S0389 | Used as component of lysis buffer |
TEMED | Sigma-Aldrich | T7024 | Used to make seperating and stacking gel for SDS-PAGE |
Transfer Chamber | BioRad | 1658005EDU | Used in western blotting to transfer protein on membrane |
Tris | Sigma-Aldrich | T6066 | Used to make seperating and stacking gel for SDS-PAGE |
Triton-X100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Used as component of lysis buffer |
Trypsin-EDTA Solution | Merck Life Sciences UK | T4049 | Used for cell culture |
Tween-20 | Sigma-Aldrich | P3179 | Used as make TBS-T buffer |
Vacuum pump | Charles Austen | Dymax 5 | Used for cell culture |
Vortex | Scientific Industries | K-550-GE | Used in sample preparation |
Vortex mixer | Scientific Industries Ltd | Vortex-Genie K-550-GE | Used of mixing resolved sample |
Water bath | Grant Instruments Ltd. (JB Academy) | JBA5 | Used to incubate solutions |