ミトコンドリアスーパーコンプレックス解析のためのミトコンドリアの単離 (Small Tissue and Cell Culture Samples)

スーパーコンプレックス(SC)は、個々の呼吸鎖複合体^1,2間の超分子的会合である。Schägger ^2,3のグループによるSCの最初の同定とその組成の説明以来、SCは異なる化学量論で呼吸複合体I、III、およびIV(CI、CIII、およびCIV)を含むことが確立されました。SCの2つの主要な集団、CIを含むもの(およびCIII単独またはCIIIとCIV)で、非常に高分子量(MW、小さいSCで~1.5MDaから開始:CI + CIII₂)と、CIIIとCIVを含み、CIVを含まないもの、はるかに小さいサイズ(~680kDaのCIII₂ + CIVなど)の2つの主要な集団を定義することができます。これらのSCは、ミトコンドリア内膜に遊離複合体と共存し、これも異なる割合で存在します。したがって、CIは主にその関連型(つまり、SCで:ウシの心臓で~80%、多くのヒト細胞タイプで90%以上)³で見られますが、CIVは遊離型で非常に豊富(ウシの心臓で80%以上)であり、CIIIはよりバランスの取れた分布を示しています(より豊富な遊離型で~40%、 二量体として、ウシの心臓で)。

彼らの存在は現在一般的に受け入れられていますが、その正確な役割はまだ議論の余地があります4,5,6,7,8,9,10。可塑性モデルによれば、細胞タイプまたは代謝状態^1,7,11に応じて、SCおよび個々の複合体の異なる比率が存在することができる。このアセンブリの動的な性質により、細胞は利用可能な燃料の使用と、^{環境変化に}応答した酸化的リン酸化(OXPHOS)システムの効率を調節することができる^4,5,7。SCはまた、活性酸素種の生成速度を制御し、個々の複合体^4,12,13,14の安定化および代謝回転に関与することにも貢献できる。SCアセンブリ状態の変形は、異なる生理学的および病理学的状況^15,16および老化プロセス¹⁷に関連して記載されている。

したがって、SCパターンの変化は^、増殖に用いる炭素源に依存する酵母2およびグルコースがガラク^トース4に置換されたときの培養哺乳動物細胞において記載されている。修飾は、絶食後のマウスの肝臓^{8およびミ}トコンドリア脂肪酸酸化がブロックされたときのアストロサイトでも報告されています¹⁸。さらに、SCおよびOXPHOSの減少または変化は、バルト症候群¹⁹、心不全²⁰、いくつかの代謝²¹および神経学的22,23,24障害、および異なる腫瘍25,26,27,28で発見されています.SCアセンブリとレベルのこれらの変化が主要な原因であるか、またはこれらの病理学的状況における二次的な影響を表しているかどうかは、まだ調査中です^15,16。さまざまな方法論により、SCの組み立てと機能に関する情報を得ることができます。これらには、活動測定^8,29、超微細構造解析^30,31、およびプロテオミクス^32,33が含まれます。ますます採用されつつあり、前述のいくつかの方法論の出発点となっている有用な代替手段は、Schäggerのグループ^34,35によってこの目的のために開発されたBlueネイティブ(BN)電気泳動によるSCアセンブリの状態の直接決定です。

このアプローチでは、ミトコンドリア膜を取得して可溶化するための再現性のある効率的な手順が必要であり、ゲル内活性分析(IGA)、2次元電気泳動、ウェスタンブロット(WB)などの他の手法で補完できます。BN電気泳動によるSCダイナミクスの研究における制限は、開始細胞または組織サンプルの量である可能性があります。Schäggerのグループ法から適応されたSCアセンブリと機能の分析のための一連のプロトコルを提示し、わずか20 mgの組織から始まる新鮮または凍結の細胞または組織サンプルに適用できます。