Method Article
ويرد هنا بروتوكول بسيط وتم التحقق من صحتها جيدا لقياس النشاط تنحية أوتوفاجيك الأكبر في خلايا الثدييات. الأسلوب يستند على قياس نسبة اللاكتات نازعة (رابطة حقوق الإنسان) في سيديمينتابل خلية الكسور مقارنة بإجمالي المستويات الخلوية في رابطة حقوق الإنسان.
أوتوفاجي السائبة تتميز بعزل أجزاء كبيرة من السيتوبلازم إلى الهياكل المزدوجة-membrane متعددة تسمى أوتوفاجوسوميس. ويرد هنا بروتوكول بسيط لرصد هذه العملية. وعلاوة على ذلك، يتم توفير النتائج النموذجية والتجريبية التحقق من صحة الأسلوب تحت ظروف حمل أوتوفاجي في أنواع مختلفة من خلايا الثدييات المستزرعة. خلال أوتوفاجي السائبة، تنحية أوتوفاجوسوميس سيتوسول، وذلك أيضا للذوبان البروتينات سيتوسوليك، جنبا إلى جنب مع غيرها من البضائع أوتوفاجيك. رابطة حقوق الإنسان هي مستقرة وعالية الإنزيم سيتوسوليك وفيرة، والقابلة للذوبان هو المعزول غير انتقائية في أوتوفاجوسوميس. ولذلك يعكس مقدار تنحية رابطة حقوق الإنسان مبلغ السائبة تنحية أوتوفاجيك. لتحديد كفاءة ودقة تنحية رابطة حقوق الإنسان في الخلايا، نحن نوظف بروتوكولا تجزئة المستندة إلى اليكتروديسروبشن الذي يفصل فعالية سيديمينتابل من سيتوسوليك رابطة حقوق الإنسان، تليها قياس النشاط الأنزيمي في سيديمينتابل الكسور مقابل عينات كامل الخلية. عزل أوتوفاجيك يتحدد بطرح نسبة سيديمينتابل رابطة حقوق الإنسان في الخلايا غير المعالجة من تلك الخلايا في المعالجة. ميزة الفحص تنحية رابطة حقوق الإنسان أنه يعطي مقياس كمي لعزل أوتوفاجيك من البضائع المحلية، بدلاً من الأساليب الأخرى أما تنطوي على التعبير حمل خارج الرحم المسابير تنحية أو مبطلات شبه كمي حماية تحليلات لعلامات أوتوفاجي أو مستقبلات.
أوتوفاجي (اليونانية "الأكل الذاتي") عملية تطورية مصانة لتدهور رغوي/تعويض المواد داخل الخلايا. عند اكتشاف الجينات المرتبطة أوتوفاجي ("ATG")، وهامة أوتوفاجي في الخميرة والبشر، والتحقيق أوتوفاجي أن يلعب دوراً هاما في صحة الإنسان والمرض (اعترف بفضل جائزة نوبل في الطب أو الفيزيولوجيا لعام 2016 يوشينوري اوشومي)، أوتوفاجي قد تصبح بسرعة واحدة من العمليات الأكثر كثافة درس في خلية علم الأحياء1،2.
ماكرووتوفاجي (يشار إليه فيما يلي "أوتوفاجي") تتسم بالتوسع وقابلة للطي للغشاء داخل الخلايا سيستيرناي ("فاجوفوريس") في هياكل مختومة، مزدوج أو متعدد membrane ("أوتوفاجوسوميس") الذي عزل فعال المواد enwrapped من باقي السيتوبلازم. عند انصهار أوتوفاجوسوميس مع lysosomes، الغشاء أوتوفاجوسومال الداخلي والبضائع المنحاة المتدهورة والمعاد تدويرها. أوتوفاجوسوميس يمكن عزل المواد هيولى في عشوائية (غير انتقائية أوتوفاجي) وآداب الانتقائي (أوتوفاجي الانتقائي). أوتوفاجي الأكبر على الأرجح يمثل مزيجاً أوتوفاجي انتقائية وغير انتقائي.
في عام 1960 و 70 ("المورفولوجية عصر" البحوث أوتوفاجي)، وعزل أوتوفاجيك قيمت أساسا من خلال التحليلات ultrastructural. في ثمانينيات القرن الماضي وبداية تسعينيات القرن العشرين ('' مرحلة البيوكيميائية '') "كل سيجلين" وزملاء العمل – الذي درس أوتوفاجي في خلايا الكبد في الفئران الأولية – تطوير أساليب الأولى لقياس كمي تنحية أوتوفاجيك النشاط3. استخدام هذه الاختبارات، سيجلين تعريف ووصف مختلف الخطوات من4،أوتوفاجيك الليزوزومية المسار5، اكتشفت ويسك أمفيسومي6 (منتج الانصهار دخلول-أوتوفاجوسومي) وكان الأول من وصف دور الفسفرة البروتين في أوتوفاجي لائحة7. ومع ذلك، بعد اكتشاف أتجس في لعام 1990 ("عصر الجزيئية")، ووصف أول بروتين ATG8 الثدييات، سلسلة البروتينات المرتبطة microtubule 1A/1B-الضوء 3 (LC3) في عام 20008، استخدام البروتينات ATG كعلامات عملية أوتوفاجيك سرعان ما اكتسب شعبية، وتركت الطرق البيوكيميائية الأكبر سنا وأكثر مشقة. وفي الواقع، على مدى 18 عاماً الماضية ولطخة غربية وتحاليل مجهرية fluorescence LC3 أصبحت حد بعيد الأكثر شعبية (وفي كثير من الحالات فقط) وسيلة لدراسة أوتوفاجي في خلايا الثدييات. الميزة هي السهولة النسبية التي يمكن تنفيذ هذه الأساليب. العيب أن واحداً دراسة مكون عربة (LC3) بدلاً من البضائع أوتوفاجيك الفعلية. وهذا عيب خطير بدلاً من ذلك، نظراً للعلاقة بين الدول و/أو التمويه LC3 من خلال المسار مقابل عزل وتدفق البضائع غير واضح جداً. وفي الواقع، أننا أظهرنا أنه يمكن الحفاظ على تدفق البضائع السائبة في مستويات عالية في ظروف حيث يوجد لا التمويه LC3، على الرغم من وجود LC3 مترافق في خلايا9. وعلاوة على ذلك، أثبتنا أن أوتوفاجي الأكبر لا تتأثر بكفاءة LC3 نضوب، وبالتالي يرجح أن هو مستقل LC39. وقد أكد هذا الاستنتاج في وقت لاحق LC3 الدراسات المغلوب10،11، التي تشير أيضا إلى أن تعتمد على باركين ميتوفاجي (أوتوفاجي انتقائية من الميتوكوندريا) بشكل مستقل LC310،11 .
وباختصار، هناك واضحة تحتاج لفحوصات على أساس الشحن لمراقبة نشاط أوتوفاجيك. على النحو الأمثل ينبغي أن تكون مثل هذه الاختبارات على نطاق واسع المنطبقة ومحددة تحديداً جيدا، وسهلة لتنفيذ. على مدى السنوات القليلة الماضية لقد أحطنا اهتماما خاصا بمقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان، التي وضعتها "كل سيجلين" في ثمانينيات القرن الماضي12، ويستند إلى قياس نقل رابطة حقوق الإنسان سيتوسوليك إلى سيديمينتابل، أوتوفاجيك الخلية التي تحتوي على المنقبضة الكسور. رابطة حقوق الإنسان هو بروتين سيتوسوليك مستقر وقابل للذوبان بسهولة المحتبس المشترك عند فاجوفوريس لف البضائع هيولى. ولذلك تنحية من رابطة حقوق الإنسان مقياس عام لعزل أوتوفاجيك. رابطة حقوق الإنسان المتدهورة حصرا ب المسار أوتوفاجيك الليزوزومية12. وبالتالي، وجود مثبطات تدهور الليزوزومية، مثلاً، بافيلوميسين A1 (Baf)13، آثار العلاج التجريبي مباشرة تعكس التغييرات في نشاط تنحية أوتوفاجيك. نظراً لغياب مثبطات التدهور، يمكن قياس الأثر الصافي للتعديلات في تنحية رابطة حقوق الإنسان والتدهور.
مقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان المطبقة على نطاق واسع، حيث يعبر رابطة حقوق الإنسان عاليا وأوبيكويتوسلي في جميع أنواع الخلايا، ويمكن قياس مستويات رابطة حقوق الإنسان بدقة تحليل الأنزيمي14،15. غير أن البروتوكول الأصلي12 – أنشئت في خلايا الكبد في الفئران الأولية – بدلاً من ذلك يستغرق وقتاً طويلاً ويتطلب كمية عالية من ابتداء من المواد، فضلا عن تفريغ كهربائي مصنوعة خصيصا مكثف. على نحو تدريجي، ونحن قد تحولت تدريجيا المقايسة إلى طريقة سهلة ومرنة. أولاً، البروتوكول الأصلي تم تكييفها للاستخدام في خلايا الثدييات الأسطر16. وثانيا، كان الأسلوب كثيرا المصغرة3،9. ثالثا، تم القضاء على العديد من الخطوات في البروتوكول، بما في ذلك كثافة شاقة وسادة الخطوة17. مكن هذا في نفس الوقت تصغير أبعد من الأسلوب، من نقطة البداية الأصلية لاستخدام لوحة 10 سم كل عينة16 إلى استخدام بئر واحدة من صفيحة 12-جيدا كل عينة (أيحوالي 15-fold أقل بدءاً 17من المواد). ورابعاً، حددنا جهاز انهانسر تجارية التي يمكن أن تحل محل مكثف تفريغ كهربائي مصنوعة خصيصا17.
ويرد هنا لدينا البروتوكول الأكثر حداثة للمقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان، التي تشمل بعض التبسيطات مواصلة أسلوب مقارنة ب نشرها مسبقاً17 . وعلاوة على ذلك، يتم إظهار مجموعة من النتائج النموذجية التي تم الحصول عليها في عدد من أنواع مختلفة من الخلايا، والأهم من ذلك، يتم توفير عدة أسطر من التصديقات التجريبية لأسلوب استخدام ضربة قاضية الدوائية فضلا عن الجينية والنهج خروج المغلوب. لمخطط تدفق الإجمالي البروتوكول كله، انظر الشكل 1.
1-خلية البذر والعلاج
2-الخلية الحصاد وإعداد اليكتروديسروبشن
3-غشاء البلازما اليكتروديسروبشن والانفصال من الكسور سيديمينتابل ومجموع الخلايا
4-رابطة حقوق الإنسان استخراج وقياس النشاط الأنزيمي رابطة حقوق الإنسان
5-حساب تنحية رابطة حقوق الإنسان
استخدام البروتوكول الموصوفة هنا، نشاط تنحية أوتوفاجيك الأكبر في عدد من خطوط خلايا الثدييات المختلفة، بما في ذلك LAPC4، DU145، Huh7، PNT2A، هيلا، VCaP، H3122، Hec1A، MCF-7، G361، T47D، U2OS، PC3 الماوس الليفية الجنينية (MEFs)، RPE-1، وتم قياس الخلايا BJ، HEK293 ولنكاب. عزل بتقييم ظروف القاعدية (في المتوسط كاملة، الغنية بالمغذيات)، أو في خلايا حادة المتعطشة للمصل والأحماض الأمينية ( حسن النية الذي يحفز أوتوفاجي شرط22). أشارت النتائج إلى أن نشاط تنحية رابطة حقوق الإنسان في ظل ظروف المجاعة تختلف على نطاق واسع عبر خطوط خلايا مختلفة، تتراوح بين مستويات لا يمكن اكتشافها بالكاد في LAPC4، DU145، Huh7، والخلايا PNT2 (البيانات لا تظهر) إلى ~1.6%/h في خلايا LNCaP (رقم 2 A). المعدل الملاحظ في خلايا الكبد في الفئران الابتدائي المتعطشة أعلى من خطوط الخلايا المشار إليها أعلاه، وعادة ما يتراوح من 2.5–4%/h23. تحت ظروف القاعدية، وتنحية رابطة حقوق الإنسان كان لا يمكن الكشف عنها تقريبا في نصف خطوط الخلايا اختبارها، وتراوحت من ~0.2%/h إلى ~0.5%/h في النصف الآخر (البيانات لا تظهر). في خطوط الخلية التي تظهر النشاط تنحية أوتوفاجيك القاعدية القابلة للاكتشاف، يستحث المجاعة الحادة المصل والأحماض الأمينية عادة إلى 3 – 4 إضعاف زيادة في معدل عزل رابطة حقوق الإنسان (انظر على سبيل المثال التجربة لنكاب هو مبين في الشكل 2أ). في خطوط الخلية اختبار (المذكور أعلاه)، نسبة الخلفية رسابة رابطة حقوق الإنسان التي تم الحصول عليها في عينات من الخلايا غير المعالجة (الخطوة 1.3.2) هو عادة حوالي 2 – 3%. من التجارب المستقلة 22 المنجز في مختلف خطوط الخلايا، تجريبية داخل معامل الاختلاف (CV) بين رسابة رابطة حقوق الإنسان قيم (% رسابة رابطة حقوق الإنسان) replicates العلاج كان ± 5.8% 1.7% (متوسط % السيرة الذاتية ± الانحراف المعياري)، تتراوح بين 3.0- 9، 0%. معا، هذه الأرقام تعطي مؤشرا لما يمكن توقعه عند إجراء المقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان في خلايا الثدييات.
نهج استخدام مثبطات الكيميائية كضربة قاضية وخروج المغلوب جيدا كما الوراثية، يتحقق على نطاق واسع أن المقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان تدابير موثوق بها النشاط تنحية أوتوفاجيك. يتطلب تكوين أوتوفاجوسومي PI3K نشطة في الفصل الثالث (PIK3C3) وقيادة الأمم المتحدة--51 مثل أوتوفاجي تفعيل كيناز (إلك)24، فضلا عن تحقيق التوازن في داخل الخلية Ca2 + التوازن16. كما هو مبين في الشكل 2أ، رابطة حقوق الإنسان القاعدية والمجاعة الناجمة عن عزل تماما إلغاء واسطة 3MA المانع عموم PI3K، مثبط PIK3C3 انتقائية 405 ريال سعودي20، أو ER Ca2 + مضخة مثبط ثابسيجارجين (تيراغرام) 25 في خلايا LNCaP. عزل رابطة حقوق الإنسان ظروف المجاعة (التبديل إلى متوسط حل متوازن الملح (ابس) خال من الأحماض الأمينية إيرل) ينخفض بشدة أيضا تيراغرام، أو MRT67307 إلك-المانع في الخلايا HEK293 (الشكل 2ب). وعلاوة على ذلك، عزل رابطة حقوق الإنسان الناجمة عن المجاعة تحول دون استمرار واسطة 3MA في ميفس (الشكل 2ج)، BJ (الشكل 2د)، MCF-7 (الشكل 2ه)، و RPE-1 (الشكل 2و) الخلايا. عموما، حضانة الخلايا في المتوسط ابس وحدها (أي، في غياب معامل التراكم الأحيائي أو مثبطات أخرى بعد تنحية) لا يؤدي إلى تراكم المنحاة رابطة حقوق الإنسان أي قابلة للقياس (انظر على سبيل المثال التجربة لنكاب هو مبين في الشكل 2 A). هذا المرجح لأن المجاعة الحادة من الأحماض الأمينية يؤدي إلى تسارع تدفق أوتوفاجيك الليزوزومية، أدى إلى تدهور سريع ومتواصل لرابطة حقوق الإنسان يلتقيه.
المقبل، ومختلف الجينات ATG MEFs خروج المغلوب (كو) استخدمت لاختبار ما إذا كانت تنحية رابطة حقوق الإنسان يتطلب الجينات المتعلقة أوتوفاجي ذكرت أنها أساسية لتشكيل أوتوفاجوسومي. في الواقع، هو إلغاء عزل رابطة حقوق الإنسان الناجمة عن المجاعة في ميفس كو ATG526 (الشكل 3أ)، تؤكد لنا النتائج السابقة9. وعلاوة على ذلك، كما هو مبين في الشكل 3ب وج 3، هو حدث احتباس رابطة حقوق الإنسان الناجمة عن المجاعة أيضا في ميفس كو ATG727 وميفس كو ATG9A28.
وأخيراً، تم اختبارها مقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان فيما يتعلق بما إذا كان [رني] بوساطة إسكات المحاضر الجينات ATG الرئيسية سوف تمنع تنحية المجاعة الناجمة عن النشاط. وفي الواقع، من تعداء مع استهداف ATG9A siRNA، أو تستهدف الجمع بين ULK1 و ULK2، تنحية رابطة حقوق الإنسان بشدة انخفاض تحت ظروف المجاعة في خلايا LNCaP (الشكل 3د). وعلاوة على ذلك، نحن أكدت لنا النتائج السابقة3،9 أن استهداف الأسرة كيناز التصاق تنسيق التفاعل البروتين من 200 كاتشين (FIP200) أو الجمع بين استهداف نوع حمض أمينوبوتيريك γ (المرتبطة بمستقبلات البروتين A (جابا) يمنع أفراد الأسرة جاباراب) رابطة حقوق الإنسان الناجمة عن المجاعة تنحية (الشكل 3د).
الشكل 1 : تدفق عموما نظام البروتوكول تنحية رابطة حقوق الإنسان- البروتوكول يستند على شكل لوحة زراعة الأنسجة 12-جيدا، استخدام وحدات التخزين المشار إليها كل عينة (من بئر واحدة). يمكن تقسيم البروتوكول المقايسة مريح إلى يومي عمل منفصلة، كما هو مبين. ومع ذلك، من الممكن أيضا لتنفيذ الإجراء بأكمله في يوم واحد. المختصرات: أي بي بي، بعد انفجار المخزن المؤقت (راجع الخطوة 3، 3 في البروتوكول للمكونات)؛ RSB، استثارة المخزن المؤقت (راجع الخطوة 3، 5 في البروتوكول للمكونات). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 2 : التحقق من صحة للمقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان استخدام المركبات التي تحول دون أوتوفاجي- لنكاب (A) أما ترك الخلايا غير المعالجة (غرض الطرح الخلفية: راجع الخطوة 1-3-2) في النمو الكامل المتوسطة (سم؛ ربمي 1640 + 10% الجنيني البقري المصل (FBS))، أو كانوا يعاملون مع مركبة [دمس] (0.1%) أو 100 نانومتر Baf سم أو في مصل الدم والأحماض الأمينية الحرة المتوسطة (ابس). بالإضافة إلى ذلك، بعض الخلايا تعامل مع 3MA (10 ملم)، 405 ريال سعودي (10 ميكرومتر)، أو ثابسيجارجين (300 نانومتر)، وكما هو مبين. بعد 3 ساعات علاج، كانت تحصد الخلايا، وتنحية رابطة حقوق الإنسان وحددت معدلات كمفصل في البروتوكول الحالي. (ب) HEK293 الخلايا تعامل مع مركبة [دمس] (0.1%) في الطول، أو مع 100 نانومتر Baf في ابس، كما هو مبين. بالإضافة إلى ذلك، تلقي بعض الخلايا 10 ميكرون MRT67307 (مثبطات إلك) أو 300 نانومتر ثابسيجارجين. وحددت معدلات احتباس رابطة حقوق الإنسان بعد ح 3 من العلاج. (ج-F) خلايا MEF (C) BJ (د)، MCF-7 (ه) أو RPE-1 (و) تعامل مع مركبة [دمس] (0.1%) في سم أو معامل التراكم الأحيائي (10 نانومتر في ج 100 نانومتر في د إف) في ابس مع أو بدون 3MA 10 ملم، كما هو مبين. وحددت معدلات احتباس رابطة حقوق الإنسان بعد ح 3 من العلاج. أ، ب، د، هاء وواو إظهار القيم الوسطية من ثلاثة replicates البيولوجية (ثلاث آبار) من تجربة واحدة (n = 1)، مع أشرطة الخطأ تمثل الانحراف المعياري. ج يعرض القيم يعني من ثلاث تجارب مستقلة (n = 3)، مع أشرطة الخطأ تمثل الخطأ المعياري للوسط. ف < 0.05، * * *ف < 0.001، كرر عينات ANOVA أحادي الاتجاه.
الشكل 3 : التحقق من صحة للمقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان بخروج المغلوب (أ-ج) أو ضربة قاضية (د) النهج. (أ-ج) ATG5 نوع البرية (WT) أو خروج المغلوب (كو) ميفس (A)، ATG7 WT أو ميفس كو (ب)، أو ATG9A WT أو ميفس كو (ج) تعامل مع [دمس] مركبة (0.01 ٪) في الطول، أو مع 10 نانومتر Baf في ابس، كما هو مبين. وحددت معدلات احتباس رابطة حقوق الإنسان بعد ح 3 من العلاج. يعني القيم من أربعة (A; n = 4) أو ثلاثة (B و C؛ n = 3) تجارب مستقلة، مع أشرطة الخطأ تمثل الخطأ المعياري للوسط. ف < 0.05، كرر عينات ANOVA ثنائي الاتجاه. نوفاسكوتيا، ليس كبيرا. (د) LNCaP خلايا تم عكس transfected مع 5 نانومتر siRNA التحكم نونتارجيتينج (سيكترل)، أو مع 5 نانومتر كل من ATG9A-FIP200-، ULK1-، ULK2-، جاباراب-، GABARAPL1-أو GABARAPL2--استهداف siRNA أوليجوس، كما هو مبين. بعد 48 ساعة، أما معاملة الخلايا مع مركبة [دمس] (0.1%) في الطول، أو مع 100 نانومتر Baf في ابس، كما هو مبين. وحددت معدلات احتباس رابطة حقوق الإنسان بعد ح 3 من العلاج. يظهر هي القيم الوسطية من ثلاثة replicates البيولوجية (ثلاث آبار) من تجربة واحدة (n = 1)، مع أشرطة الخطأ تمثل الانحراف المعياري.
ويمثل البروتوكول الموصوفة هنا في ملخص، طريقة موثوقة وقابلة للتطبيق على نطاق واسع لمراقبة نشاط تنحية أوتوفاجيك الأكبر في خلايا الثدييات. مقارنة بالأسلوب الأصلي12،16، نحن إزالة عدد من الخطوات غير الضرورية، وتبسيط العديد من الخطوات المتبقية، وأدخلت تقليص حجم كبير. نتيجة لذلك البروتوكول هو تحسن كبير فيما يتعلق بكفاءة التكلفة والوقت، ويمكن الآن التعامل مع نفس المقدار من العينات في أقل من نصف الوقت بالمقارنة مع الأصلي للبروتوكول. لعينات 24، الخطوات 2 – 3 (اليوم الأول) يتطلب حوالي ½ ح إعداد زائد 3 ح لكفاءة العمل، بينما يمكن إجراء الخطوة 4 (اليوم 2) في ح ~ 2 (تقديرات الوقت نظراً إلى أن يتم إعداد كافة المخازن المؤقتة الضرورية مسبقاً). منذ الفحص في اليوم 1 عادة مسبوقاً بواسطة علاجات الخلية، بما في ذلك احتضان ح 3-4 مع معامل التراكم الأحيائي أو مثبطات أخرى أوتوليسوسومال رابطة حقوق الإنسان التدهور، من الملائم تقسيم المقايسة في يومين متتاليين. ومع ذلك، من الممكن أيضا لإجراء فحص كامل في يوم واحد. في هذه الحالة، فإنه سيوفر الوقت الأداة الإضافية-تجميد العينات في النتروجين السائل في خطوة 3.6 و 3.7. على الرغم من عدم اختباره مع البروتوكول الحالي، فمن المحتمل أنه قد يتم تخطي الخطوة تجميد أذاب تماما، منذ وضع الأكثر نسخة التحليل في خلايا الكبد في الفئران الأولية قد تم دون هذه الخطوة23.
يمكن تنفيذ البروتوكول المعروضة هنا بسهولة نسبية. من المذكرة، من المهم أن تكون دقيقة في بيبيتينج، حيث الفحص يشمل عدة خطوات أخذ العينات وتمييع. وعلاوة على ذلك، ينبغي أن يتم تطلعات طافية تماما، حيث أن كميات ضئيلة من أيونات موجودة في تعليق خلية السكروز في الخطوة 2، 5، وذلك كرابطة حقوق الإنسان سيتوسوليك صغيرة قدر الإمكان هو تلويث المواد رسابة في الخطوة 3، 6. مرونة بالنسبة لمجموعة واسعة من المواد بدءاً المقايسة كما هو موضح هنا. على سبيل المثال، في خلايا LNCaP، نحن استخدمت بنجاح في التحليل مع طائفة من كميات مختلفة من الخلايا في موسم الحصاد، التي تمتد حتى فارق الوقت (من 2.5 × 105 خلايا إلى 2.5 × 106 خلايا). يتم تعريف الحد الأدنى ابتداء من المواد اللازمة بمدى حساسية الكشف أسلوب النشاط الأنزيمي رابطة حقوق الإنسان. يمكن أن من المرجح جداً أن يكون تحجيم البروتوكول إلى حد كبير زيادة إلى أسفل، بتقليص الكميات المستخدمة في الخطوات 2.5 و 3.3، 3.5، 3.7، 4.2 و 4.3.
العامل الأهم والتحدي التقني مع الإنزيم هو الخطوة اليكتروديسروبشن. صدمة كهربائية قوية، ولكن قصيرة، من الخلايا في حل خالية من أيون، متساوي التوتر يؤدي إلى تعطيل موحدة وانتقائية من غشاء البلازما، بينما يترك الهيكل داخل الخلية والعضيات (بما في ذلك أوتوفاجيك vacuoles) سليمة12، 29. عند استخدام الخلايا ملتصقة، من الضروري أنها تسمح بالعلاجات الانزيمية والميكانيكية في خطوات 2.1-3.1 (مفرزة الخلية والطرد المركزي، واستثارة). للخطوة 3.1، أنها ليست حاسمة للحصول على تعليق خلية واحدة تماما. على سبيل المثال، وهذا من الصعب جداً تحقيق مع خلايا LNCaP. ومع ذلك، اليكتروديسروبشن الناجحة في القريب 100 ٪ من الخلايا دائماً الحصول على، حتى داخل كتل الخلايا التي تحتوي على عدة عشرات من خلايا جسدية المرفقة. عند اختبار نوع خلية جديدة، فإنه من المستحسن التحقق من كفاءة اليكتروديسروبشن (راجع الخطوة 3.3.1)17. ما يقرب من 100 ٪ الخلايا يجب أن تكون بشكل دائم تريبان الأزرق إيجابية بعد اليكتروديسروبشن الخطوة17. إذا كان هذا ليس هو الحال، يجب على الأرجح تغيير الإعدادات اليكتروبوراتور. استخدام الفحص في 20 نوعا من أنواع مختلفة من خلايا الثدييات، ونحن لم يكن لتغيير إعدادات اليكتروبوراتور. وهكذا، عندما تم العثور على الإعدادات الصحيحة لسطر واحد في خلية الثدييات، فمن المحتمل للعمل لجميع أنواع أخرى من خلايا الثدييات. للتحقق من أن الشروط اليكتروديسروبشن ليست قاسية جداً، أيأن الغشاء البلازمية فقط، ولا أغشية العضيات داخل الخلية قد تعطلت، اتبع الخطوة 3.3.2.
أوتوفاجي السائبة يؤديها أوتوفاجوسوميس التي شارك عزل كميات كبيرة من سيتوسول جنبا إلى جنب مع البضائع الأخرى. وقد يحدث ذلك عن طريق أوتوفاجي بحتة غير انتقائية لأجزاء من السيتوبلازم، أو بطريقة التي تمثل مزيجاً أوتوفاجي انتقائية وغير انتقائية. وحتى الآن فإنه من غير الواضح سواء أو إلى أي درجة أوتوفاجي انتقائية وغير انتقائية تتعايش كاثنين من وسائط مختلفة من أوتوفاجي، أو ما إذا كان أوتوفاجوسوميس كقاعدة في نفس الوقت عزل البضائع في الخلق كل انتقائية وغير انتقائية. الأهم من ذلك، ومع ذلك، أفادت دراسة مؤخرا أن المنشط أوتوفاجي انتقائية الحث على زيادة مماثلة في تنحية سيتوسوليك البضائع السائبة كما هو الحال في عزل البضائع المحددة30. النتائج من المختبرات الخاصة بنا يتم الاتفاق مع هذا (النتائج غير منشورة). تحليل عزل البروتينات سيتوسوليك القابلة للذوبان (مثل رابطة حقوق الإنسان) ولذلك يرجح أن لديه القدرة على الكشف عن التغييرات في نشاط تنحية ماكرووتوفاجيك تحت العديد، أن لم يكن جميع الشروط. إلا أنه، على الرغم من أنه لا يزال يتعين إثبات، لا يمكن استبعاد إمكانية أن أنواع معينة من شروط حمل فريد هو نوع من أوتوفاجي انتقائية حصري فيها البضائع أحكام حتى ملفوفة فاجوفوري أن سيتوسول حتى يتم استبعاد من يجري عزلها إلى أوتوفاجوسومي. للتحقيق لما إذا كان هذا الشرط قد تكون موجودة، يجب تشغيل فحوصات أوتوفاجي السائبة مثل المقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان بالتوازي مع فحوصات أوتوفاجي انتقائية.
واحدة من المزايا الرئيسية للمقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان أن تدابير عزل البضائع المحلية، مما يجعلها طريقة المطبق على نطاق واسع. وعلاوة على ذلك، تدابير المقايسة عزل النشاط بطريقة كمية عالية. والرزن تنحية رابطة حقوق الإنسان أداة هامة لدراسة الآليات والتنظيم لتشكيل أوتوفاجوسومي، منذ فتح فاجوفوريس لا يمكن عزل رابطة حقوق الإنسان. أنها مرهقة للغاية وصعبة، لم يكن من المستحيل، لتقييم ما إذا كانت الهياكل أوتوفاجوسومي مثل الكيانات مختومة أم لا من خلال الميكروسكوب الإلكتروني. أسلوب آخر الذي يتم استخدامه لتحليل ما إذا كان يتم إغلاق أوتوفاجوسوميس لاختبار حساسية علامات أوتوفاجي (مثل LC3) أو مستقبلات (مثلاً، سيكويستوسومي 1 (p62/SQSTM1) أو البروتين النووي نقطة 52 (NDP52)) إلى البروتياز10 ،،من3132. عيب هذا التحليل أن أحد يدرس حوزتي حماية مكونات سلة بدلاً من البضائع أوتوفاجيك. وعلاوة على ذلك، منذ يستند المقايسة النشاف الغربية، أنها فقط نصف الكمية.
بينما القدرة على تحليل أوتوفاجي الشحنات الذاتية ميزة، قيداً متأصلة بمقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان، وأي فحوصات أخرى تقييم عزل البضائع المحلية، أن مثبط تدهور يجب تضمين من أجل تبين آثار محددة على تنحية أوتوفاجيك بدلاً من الآثار الصافية لعزل والتدهور. وتشمل مثبطات فعالة من رابطة حقوق الإنسان تدهور مثبطات مضخة البروتون مثل وكلاء Baf أو كونكاناميسين3،،من1618، وليسوسوموتروبيك مثل الكلوروكين وكلوريد الأمونيوم33. ليوبيبتين مثبط البروتياز يعمل جيدا في خلايا الكبد في الفئران الابتدائية23، ولكن عموما بعدم الكفاءة في خطوط خلايا الثدييات التي اختبرناها. ونحن نستخدم بشكل روتيني Baf13، التي تعمل بسرعة وهي ذات كفاءة عالية في الخلايا نونماليجنانت والخبيثة على حد سواء. ومع ذلك، من المهم أن نضع في اعتبارنا أن مثبطات تدهور رابطة حقوق الإنسان ليست محددة تماما، ولا يمكن استبعاد الآثار المفترضة للموانع على أوتوفاجي. للتقليل من خطر النفوذ غير محددة، فمن المفضل استخدام تركيزات مثبط فقط على تشبع المستويات، وأن يدرج في المانع فقط للساعات القليلة الماضية (3-4 ح) التجربة. وينبغي تحديد تركيز Baf تشبع لكل نوع من الخلايا. كدليل، 50 – 100 نانومتر هو تشبع بالنسبة لخطوط خلايا الثدييات التي اختبرناها، بينما أنواع بعض الخلايا مثل ميفس تتطلب فقط 10 نانومتر Baf لكتلة كاملة في رابطة حقوق الإنسان تدهور.
حد واضح مع المقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان أن أنه يمكن إجراء فقط في الخلايا الحية، وبالتالي باستثناء استخدامه لتحليل أوتوفاجي في الأنسجة والخلايا الثابتة. من ناحية أخرى، لا يوجد حاليا لا فحوصات المنشأة التي يمكن قياس النشاط أوتوفاجيك الوظيفية في الخلايا الثابتة. على الرغم من عدم اختباره مع البروتوكول الحالي، سيكون من الممكن تماما استخدام مقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان لتقييم في فيفو تنحية أوتوفاجيك النشاط في الكائنات الحية التجريبية. وسيكون الحد أن الكائن الحي يجب أن تتسامح مع العلاج مع المانع الليزوزومية رابطة حقوق الإنسان تدهور، وأن تكون الفترة الزمنية بين مثل هذه المعاملة وأداء المقايسة قصيرة نسبيا، للتقليل من الآثار المحتملة غير محددة من المانع. من المثير للاهتمام، دراسة مبكرة قبل كومينامي et al.، وأشار إلى أن العلاج ح 3 – 6 من الفئران مع ليوبيبتين (حقن داخل من 2 ملغ/100 غرام وزن الجسم) مناسبة لمراقبة كفاءة تراكم رابطة حقوق الإنسان معزولاً أوتوفاجيكالي في الكبد الكسور سوبسيلولار أثرت على فاكوليس أوتوفاجيك34.
يسبر التعبير حمل خارج الرحم لتنحية الفلورسنت حساسة لدرجة الحموضة مثل روزيللا35 أو يمكن استخدام كيما36 لتصور تنحية أوتوفاجيك دون الحاجة إلى بما في ذلك تدهور مثبطات. وعلاوة على ذلك، خلافا للمقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان، يمكن استخدام هذا النهج لتصور تنحية أوتوفاجيك في الخلايا المفردة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن الاستفادة من الانصهار للتحقيق معه لاستهداف عضية تسلسل لرصد عزل العضيات المحددة. قد تسمح منصات مجهرية قوية أيضا لتحليلات الفرز الفائق. العيوب أن التعبير مسبار حمل خارج الرحم، فضلا عن تراكم للتحقيق في نظام الليزوزومية، يمكن أن تؤثر في مسار أوتوفاجيك. وعلاوة على ذلك، خلافا للمقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان، واحد يعتمد على الخلايا التي يمكن أن تكون ترانسفيكتيد كفاءة. وأخيراً، حين المقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان يوفر إخراج كمية مباشرة إلى الأمام من النسبة المئوية المحتبس سيتوسول، الأساليب المستندة إلى الصور عموما لا يمكن تقديم هذا النوع من المخرجات الكمية المطلقة. فإنه سيكون من المستحسن جعل استخدام كلا النوعين من النهج بطريقة متكاملة. أسلوب ممتاز آخر لدراسة تنحية أوتوفاجيك دون حاجة إلى مثبطات التدهور إدخال raffinose راديولابيليد في الخلايا التي عكسها الكهربائية-بيرميبيليزيشن3،،من2337، 38. رافينوسي من سكر غشاء إيمبيرمينت وايضي الخاملة التي مقاومة للإنزيمات الليزوزومية. ولذلك، يمكن أن يتبع تنحية أوتوفاجيك بالفصل بين سيتوسوليك من سيديمينتابل خلية الكسور3،23،،من3738. هذا النهج، مع ذلك، وقتاً أطول من مقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان، ويتطلب احتياطات السلامة الإضافية بسبب استعمال النشاط الإشعاعي. أخيرا، النتيجة النهائية لتنحية أوتوفاجيك السائبة وتدفق البضائع أوتوفاجيك دون عائق، تدهور البروتينات المعمرة، يمكن أن تقاس بدقة بروتين راسخة أسلوب القائم على وضع العلامات39،40 ،41،،من4243. بيد عكس المقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان، هذا الأسلوب لا توفر قراءة محددة للنشاط أوتوفاجيك، إذ هي تتحلل البروتينات المعمرة أيضا آليات أخرى من أوتوفاجي، أبرزها النظام proteasomal (حين رابطة حقوق الإنسان عزل إلا يحدث نتيجة أوتوفاجي). ولذلك، أدرج عدد من مراقبة العلاج بحاجة إلى أن يكون بشكل روتيني، مثل المواد الكيميائية من مثبطات أوتوفاجيك الليزوزومية أو تدهور proteasomal، والتدخل الجيني في أوتوفاجي3،16.
يمكن مقارنة المقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان مع فحوصات التمويه LC3 شائعة الاستخدام، التي تقيس مستويات الثاني LC3 النشاف الغربية أو تشكيل بونكتا LC3 بتصوير fluorescence في غياب أو وجود مثبطات لتعويض تدهور LC3 (Baf الأكثر وكثيراً ما تستخدم)، أو انتقال المتغيرات LC3 فلوريسسينتلي المعلمة إلى البيئات الحمضية22. على الرغم من أن هذه الاختبارات المستندة إلى LC3 قد يوفر معلومات مفيدة، يمكن أن يكون يصعب تفسيره، لا سيما لأن العلاقة بين درجة التمويه LC3 وكمية ونوع من تدفق البضائع غير معروف. وكما ذكر في المقدمة، أوتوفاجي السائبة وتعتمد على باركين ميتوفاجي لا تتطلب LC3 البروتينات الأسرة9،10،،من1144. وعلاوة على ذلك، في خلايا الكبد في الفئران جوعاً، تنحية رابطة حقوق الإنسان وتدهور العائدات دون انقطاع خلال الفترات الزمنية حيث يوجد لا أوتوفاجيك الليزوزومية LC3 الجريان9. وهكذا، وفي هذه الحالة، تدفق البضائع يمكن تماما فصل من التمويه LC3. يلزم إجراء مزيد من البحوث مقارنة التمويه LC3 مع أنواع مختلفة من تدفق البضائع أفضل تفسير النتائج التي تم الحصول عليها مع فحوصات التمويه LC3.
في شكله الحالي، يماثل المقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان من النشاف الغربية من حيث الوقت العملي المطلوب والتكاليف. فيما يتعلق بقياس أوتوفاجي الأكبر، على الأقل بكفاءة التحليل القائم على raffinose تنحية أو المقايسة تدهور البروتين الطويلة الأمد المذكورة أعلاه. لقياس محددة النشاط تنحية أوتوفاجيك السائبة وتشكيل أوتوفاجوسوميس مغلقة، أكثر كفاءة ومستقيم إلى الأمام من فحوصات LC3 التمويه أو فحوصات حماية حوزتي مستقبلات LC3 أو أوتوفاجي، منذ فحوصات الأخير قياس مكونات سلة بدلاً من الشحن الفعلية. على الرغم من أننا قد تحسنت إلى حد كبير إنتاجية مقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان، أبعد ما يكون عن تحليل الفائق، وأنه لا يمكن أن تتنافس مع كفاءة تحليلات العناصر المستندة إلى الصور المبينة أعلاه. ومع ذلك، الاختبارات المستندة إلى الصور والمقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان لديها مزايا وعيوب، وهكذا كلا النوعين من فحوصات القيم الخاصة بها. فمن الممكن المحتمل عن طريق التعديلات المقبلة لجعل شبه رابطة حقوق الإنسان عزل مقايسة العالية الإنتاجية. على سبيل المثال، ينبغي أن يكون من الممكن إجراء اليكتروديسروبشن في شكل 96-جيدا، وليس من المستبعد أن سيتوسوليك رابطة حقوق الإنسان يمكن أن تنفصل عن رابطة حقوق الإنسان معزولاً عن طريق الترشيح بدلاً من الطرد المركزي، أو أن خطوة الطرد المركزي يمكن أن يؤديها في 96- تنسيق جيد. وعلاوة على ذلك، فحوصات لقياس نشاط رابطة حقوق الإنسان التي أكثر حساسية من تلك المستخدمة في البروتوكول الحالي قد وضعت، ومتاحة تجارياً. أخرى إمكانات المستقبل مثيرة للاهتمام التحليل يتم استخدامه المفترضة في سائر أنواع خلية من خلايا الثدييات، على سبيل المثال في الخميرة أو غيرها من الكائنات الحية أحادي الخلية، أو الخلايا النباتية حتى، فضلا عن استخدامه للقياسات في فيفو من أوتوفاجيك أنشطة تنحية في أنسجة الكائنات الحية التجريبية.
وفي الختام، نحن نعتقد أن المقايسة تنحية رابطة حقوق الإنسان في شكله أحياء وتحسين أداة هامة في البحوث المتصلة أوتوفاجي في المستقبل.
وقد المؤلفون لا تضارب في المصالح.
كان هذا العمل دعم مالي من مجلس البحوث في النرويج وجامعة أوسلو، أندرس جهر مؤسسة، مؤسسة نانسن، والتركة في الذاكرة للأفغاني هنريك. ونشكر الدكتور نوبورو ميزُشيما ATG5 + + ميفس و ATG5--/--ميفس، الدكتور ماساكي كوماتسو ATG7 + + ميفس ATG7/ميفس، والدكتور شيزو أكيرا ATG9A + + ميفس و ATG9A/ميفس. ونشكر Sætre فرانك للمساعدة التقنية، والدكتور كل O. سيجلين للمناقشات البناءة بالمنهجية.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.5 mL and 2 mL microcentrifuge tubes | Eppendorf | 211-2130 and 211-2120 | |
12-well plates | Falcon | 353043 | |
Accumax cell detachment solution | Innovative Cell Technologies | A7089 | Keep aliquots at -20 °C for years, and in fridge for a few months |
Bafilomycin A1 | Enzo | BML-CM110-0100 | Dissolve in DMSO |
BJ cells | ATCC | CRL-2522 | use at passage <30 |
Bovine serum albumin (BSA) | VWR | 422361V | |
Burker counting chamber | Fisher Scientific | 139-658585 | |
Countess Cell Counting Chamber Slides | ThermoFisher Scientfic | C10228 | |
Countess II Automated Cell Counter | ThermoFisher Scientfic | AMQAX1000 | |
Cover glass for the Burker counting chamber | Fisher Scientific | 139-658586 | |
Criterion Tris-HCl Gel, 4–20%, 26-well, 15 µL, 13.3 cm x 8.7 cm (W x L) | Bio-Rad | 3450034 | |
DTT | Sigma-Aldrich | D0632 | |
Earle's balanced salt solution (EBSS) | Gibco | 24010-043 | conatains 0.1% glucose |
EDTA | Sigma-Aldrich | E7889 | |
Electroporation cuvette (4 mm) | Bio-Rad | 1652088 | |
Exponential decay wave electroporator | BTX Harvard Apparatus | EMC 630 | |
Fetal bovine serum (FBS) | Sigma | F7524 | 10% final concentration in RPMI 1640 medium |
HEK293 cells | ATCC | CRL-1573 | |
Imidazole | Sigma-Aldrich | 56750 | Autoclave a 65 mM solution and keep in fridge for months |
Incubator; Autoflow IR Direct Heat CO2 incubator | NuAire | NU-5510E | |
Lipofectamine RNAiMAX Transfection Reagent | ThermoFisher | 13778150 | |
LNCaP cells | ATCC | CRL-1740 | use at passage <30 |
3-Methyl Adenine (3MA) | Sigma-Aldrich | M9281 | Stock 100 mM in RPMI in -20 °C. Heat stock to 65 °C for 10 min, and use at 10 mM final concentration |
Refridgerated Microcentrifuge | Beckman Coulter Life Sciences | 368831 | |
Refridgerated Microcentrifuge with soft-mode function | Eppendorf | Eppendorf 5417R | |
MRT67307 hydrochloride (ULKi) | Sigma-Aldrich | SML0702 | Inhibits ULK kinase activity. Dissolve in DMSO. |
MaxMat Multianalyzer instrument | Erba Diagnostics | PL-II | |
MCF7 cells | ATCC | HTB-22 | |
NADH | Merck-Millipore | 1.24644.001 | |
Nycodenz | Axis-Shield | 1002424 | |
Opti-MEM Reduced Serum Medium | ThermoFisher | 31985062 | |
Phosphate-buffered saline (PBS) | Gibco | 20012-019 | |
Pipette tips 3 (0.5-20 µL) | VWR | 732-2223 | Thermo Fischer ART Barrier tips |
Pipette tips (1-200 µL) | VWR | 732-2207 | Thermo Fischer ART Barrier tips |
Pipette tips (100-1,000 µL) | VWR | 732-2355 | Thermo Fischer ART Barrier tips |
Pipettes | ThermoFisher | 4701070 | Finnpipette F2 GLP Kit |
Poly-D-lysine | Sigma-Aldrich | P6407-10X5MG | Make a 1 mg/mL stock solution in sterile H2O. This solution is stable at -20 °C for at least 1 year. |
Pyruvate | Merck-Millipore | 1066190050 | |
RPE-1 cells (hTERT RPE-1) | ATCC | CRL-4000 | |
RPMI 1640 | Gibco | 21875-037 | |
SAR-405 | ApexBio | A8883 | Inhibits phosphoinositide 3-kinase class III (PIK3C3). Dissolve in DMSO. |
Silencer Select Negative Control #1 (siCtrl) | ThermoFisher/Ambion | 4390843 | |
Silencer Select ATG9-targeting siRNA (siATG9A) | ThermoFisher/Ambion | s35504 | |
Silencer Select FIP200-targeting siRNA (siFIP200) | ThermoFisher/Ambion | s18995 | |
Silencer Select ULK1-targeting siRNA (siULK1) | ThermoFisher/Ambion | s15964 | |
Silencer Select ULK2-targeting siRNA (siULK2) | ThermoFisher/Ambion | s18705 | |
Silencer Select GABARAP-targeting siRNA (siGABARAP) | ThermoFisher/Ambion | s22362 | |
Silencer Select GABARAPL1-targeting siRNA (siGABARAPL1) | ThermoFisher/Ambion | s24333 | |
Silencer Select GABARAPL2-targeting siRNA (siGABARAPL2) | ThermoFisher/Ambion | s22387 | |
Sodium phosphate monobasic dihydrate (NaH2PO4 • 2H2O) | Merck-Millipore | 1.06580.1000 | |
Sodium phosphate dibasic dihydrate (Na2HPO4 • 2H2O ) | Prolabo | 28014.291 | |
Sucrose | VWR | 443816T | 10% final concentration in water; filter through 0.45 µm filter and keep in fridge for months |
Thapsigargin | Sigma-Aldrich | T9033 | Inhibits the SERCA ER Ca2+ pump. Dissolve in DMSO. |
Triton X-405 | Sigma-Aldrich | X405 | 1% final |
Trypan Blue stain 0.4% | Molecular Probes | T10282 | |
Trypsin-EDTA (0.25% w/v Trypsin) | Gibco | 25200-056 | |
Tween-20 | Sigma-Aldrich | P2287 | 0.01% final |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved