هنا ، نصف قياس معدل النقل المحوري للمثبتات التأسيسية لأغشية الشبكة الإندوبلازمية المرتبطة بالميتوكوندريا (ER) عن طريق زيادة أو الحفاظ على توليد β-أميلويد (Aβ) السامة للأعصاب من الخلايا العصبية لمرض الزهايمر (AD) في الوقت الفعلي لتكون بمثابة مقياس مباشر وكمي لقياس استقرار MAM والمساعدة في تطوير علاجات مرض الزهايمر.
يتم هنا عرض طريقة لقياس استقرار أغشية الشبكة الإندوبلازمية المرتبطة بالميتوكوندريا (MAMs) في نموذج عصبي ثلاثي الأبعاد (3D) لمرض الزهايمر (AD). للبدء ، تزرع خلايا ReN السلفية العصبية البشرية الجديدة التي تعبر عن بروتين سلائف الأميلويد β (APP) الذي يحتوي على مرض الزهايمر العائلي (FAD) أو خلايا ReN الساذجة في صفائح زراعة الأنسجة الرقيقة (1: 100) المغلفة ب Matrigel. بعد أن تصل الخلايا إلى التقاء ، يتم تكوينها بالكهرباء باستخدام بلازميدات التعبير التي تشفر تسلسل ربط الميتوكوندريا المترافق بالبروتين الأحمر (RFP) ل AKAP1 (34-63) (Mito-RFP) الذي يكتشف الميتوكوندريا أو مثبتات MAM التأسيسية MAM 1X أو MAM 9X التي تستقر بإحكام (6 نانومتر ± عرض فجوة 1 نانومتر) أو فضفاضة (24 نانومتر ± عرض فجوة 3 نانومتر) MAMs ، على التوالي. بعد 16-24 ساعة ، يتم حصاد الخلايا وإثرائها بواسطة فارز الخلايا المنشط بالفلورة (FACS). يتم زرع عدد متساو من الخلايا المخصبة ب FACS في المصفوفة ثلاثية الأبعاد (1: 1 Matrigel) ويسمح لها بالتمايز إلى خلايا عصبية ناضجة لمدة 10 أيام. يتم التقاط صور الخلايا الحية للخلايا المتمايزة لمدة 10 أيام التي تعبر عن مثبتات MAM المترافقة ب RFP تحت مجهر فلوري مجهز بغرفة ثقافة تصوير الخلايا الحية تحافظ على ثاني أكسيد الكربون2 (5٪) ودرجة الحرارة (37 درجة مئوية) والرطوبة (~ 90٪). تحقيقا لهذه الغاية ، أجرينا تصوير الخلايا الحية وتحليلات التصوير الحركي لقياس حركة الميتوكوندريا الحرة المسماة ب Mito-RFP أو الميتوكوندريا المرتبطة ب ER ذات عرض الفجوة الضيقة أو الفضفاضة التي تم تثبيتها بواسطة MAM 1X أو MAM 9X ، على التوالي ، في العملية العصبية الأكثر امتادا لكل خلية عصبية ReN GA التي لا يقل طولها عن 500 نانومتر ، مع الأخذ في الاعتبار هذه المحاور.
تشير الأدلة الناشئة إلى أن اتصالات الشبكة الإندوبلازمية المتخصصة المرتبطة بالميتوكوندريا (MERCs) ، والتي يتم حصادها كيميائيا حيويا باسم أغشية ER المرتبطة بالميتوكوندريا ، والتي يشار إليها غالبا باسم MAMs1،2 تلعب دورا في العديد من الأمراض التنكسية العصبية ، بما في ذلك AD3،4. تتكون هذه MAMs من مجالات دقيقة تشبه طوف الدهون الغنية بالكوليسترول في غرفة الطوارئ والغشاء الخارجي للميتوكوندريا المربوطة بسلسلة من البروتينات التي تخلق تنوعا هيكليا ووظيفيا بين MAMs5،6،7. تفترض فرضية MAM التي تمت صياغتها مؤخرا أن زيادة MAMs تؤدي إلى تعزيز إنتاج Aβ والسلسلة المسببة للأمراض من مرض الزهايمر ، بما في ذلك تكوين التشابك الليفي العصبي (NFT) ، وخلل التباطؤ في الكالسيوم ، والالتهاب العصبي3،8. حوالي 5٪ -20٪ من الميتوكوندريا تتواصل جسديا مع غرفة الطوارئ لتشكيل MAMs9. يتم تحديد عرض الفجوة في MAMs بواسطة ER السلس والخشن (sER و rER ، على التوالي). يشير عرض الفجوة المتغير بين sER-mitochondria (10-50 نانومتر) و rER-mitochondria (50-80 نانومتر) إلى أن عرض الفجوة في MAMs له طيف طويل يتراوح بين ضيق (~ 10 نانومتر) إلى فضفاض (~ 80 نانومتر) 10،11،12،13. يحدد عرض فجوة MAM وظائف MAM ، مثل توازن الكالسيوم ونقل الدهون1،14. أظهر تقرير حديث أن MAMs المتكونة بين ER المتصلة بإحكام (~ 10 نانومتر) والميتوكوندريا ، والتي تسمى MAMs الكاملة ، هي موت الخلايا المبرمج. في المقابل ، فإن MAMs التي تشكلت بين ER متصلة بشكل فضفاض (~ 25 نانومتر) والميتوكوندريا ، والتي تسمى MAMs المعيبة أو المتوسطة ، هي مضادة لموت الخلايا المبرمج14،15،16. أدى تثبيت MAMs بعرض فجوة 6 نانومتر ± 1 نانومتر إلى زيادة توليد Aβ من نموذج ثقافة عصبية ثلاثي الأبعاد (ثلاثي الأبعاد) من AD. في المقابل ، فإن تثبيت MAMs بعرض فجوة 24 نانومتر ± 3 نانومتر ليس له أي تأثير على الجيل Aβ17. تشير هذه النتيجة لأول مرة إلى أن تنظيم درجة استقرار MAM ، ولكن ليس مزعزعة استقرار MAMs ، هو المفتاح لتنظيم توليد Aβ. قد يكون لمحاولة زعزعة استقرار MAMs تماما عواقب غير مرغوب فيها لأن MAMs تحافظ على العديد من الأحداث الخلوية الحاسمة لبقاء الخلية12.
يعد تعديل MAMs مجالا بحثيا ناشئا له آثار محتملة على اضطرابات مختلفة ، بما في ذلك السرطان واضطرابات التمثيل الغذائي والأمراض التنكسيةالعصبية 18. على الرغم من توفر العديد من معدلات MAM ، لم يتم اتخاذ أي محاولة كبيرة حتى الآن لاختبار قدراتها على زعزعة استقرار MAM وتقليل أمراض AD ، ويرجع ذلك أساسا إلى أن التنوع الهيكلي ل MAM يجعلها نظاما معقدا للغاية لاستهداف اكتشاف الأدوية. ولكن ، فإن علم الأدوية للأنظمة الهيكلية المطورة حديثا ، والذي يأخذ في الاعتبار الخصائص المحددة لأهداف الدواء وبيئتها18،19 يجب أن يتغلب على الصعوبات ويطور أدوية عالية الفعالية تستهدف MAMS أو البروتينات المرتبطة ب MAM في AD. ومع ذلك ، فإن البحث عن معدل فعال لتثبيت MAM يتطلب طرقا لتحديد درجة استقرار MAM بدقة. التقنيات التقليدية مثل المجهر الإلكتروني (EM) أو الفحص المجهري فائق الدقة لها قيود في تحديد استقرار MAM. من المحتمل أن يتطلب التغلب على هذه التحديات تطوير تقنيات تصوير جديدة أكثر ديناميكية أو فحوصات كيميائية حيوية يمكن أن توفر مقاييس كمية لتثبيت MAM في الخلايا الحية. كشف المجهر الإلكتروني لمسح الحزمة الأيونية المركزة (FIB-SEM) للخلايا العصبية الأولية أن ER يميل إلى تكوين شبكة حول الميتوكوندريا من المحتمل أن يحد من حركة الميتوكوندريا20،21. كان لاضطراب أنظمة نقل الميتوكوندريا ، سواء كانت رجعية أو متقدمة أو كليهما ، تأثير عميق على الوظيفة المشبكية والعصبية22. وبالتالي ، فإن التصوير الجديد للخلايا الحية والتحليل القائم على التصوير الوكيموغرافي للسرعة المحورية للميتوكوندريا المرتبطة ب ER الموصوفة هنا كمقياس لقياس استقرار MAM كميا سيسهل تحديد معدل (مغيرات) MAM الذي يمكنه تحويل عتبة تثبيت MAM إلى عتبة يحافظ على أو ربما يقلل بدلا من زيادة توليد Aβ.
نماذج الثقافة العصبية AD: استخدمت هذه الدراسة الخلايا العصبية المشتقة من خلايا ReN السلفية العصبية البشرية [ReN الساذجة (Millipore)] أو خلايا ReN التي تعبر عن طفرات AD العائلية (fAD) في جين بروتين سلائف الأميلويد (APP) (APPSwe / Lon) ، خلايا ReN GA. يلخص نظام الثقافة ثلاثي الأبعاد (3D) ReN-GA أمراض مرض الزهايمر ، وهي التشابك الليفي العصبي (NFTs) الذي يحركها القلة Aβ 23،24. خلايا ReN الساذجة متاحة تجاريا. تم الحصول على خطوط ReN GA من الدكتور دو واي كيم ، أستاذ مشارك ، مستشفى ماساتشوستس العام (MGH) 23،24،25.
بلازميدات التعبير: AKP1 (34-63) وتسلسل استهداف ER لبروتينات Ubc 6 (283-303) المرتبطة مباشرة ب RFP (Mito-RFP-ER يشار إليها باسم MAM 1X) أو تحتوي على رابط 9 أحماض أمينية (Mito-9X-RFP-ER يشار إليه باسم MAM 9X) مصمم لتثبيت MAMs من 6 نانومتر ± 1 نانومتر أو 24 نانومتر + 3 نانومتر عرض الفجوة ، على التوالي15،26 (الشكل 1 أ).
1. التثقيب الكهربائي
2. تصوير الخلايا الحية
3. المعالجة اللاحقة (7 أيام)
ملاحظة: لتحليل النقل وإنشاء أجهزة الكيموغراف ، تم استخدام وحدات ماكرو Fiji ImageJ. تم تصنيف الحويصلات التي تحركت أقل من 0.1 مم / ثانية على أنها ثابتة. تم حساب تواتر حركة الجسيمات بقسمة عدد الجسيمات التي تتحرك في اتجاه معين (الأمامية ، الرجعية) أو غير المتحركة (الثابتة) على العدد الإجمالي للجسيمات التي تم تحليلها في التصوير الحاربي. تم حساب الوقت الذي تقضيه كل حويصلة في التوقف مؤقتا أو التحرك عن طريق حساب متوسط النسبة المئوية للوقت الذي تقضيه في كل حالة لجميع الحويصلات في كل خلية عصبية تم تحليلها. تم حساب توزيع التردد للسرعة وطول التشغيل باستخدام حويصلات متحركة فقط لكل حالة تجريبية. تم إجراء التحليل على المسالك المحورية 100 مم لمدة 3 دقائق.
تم إجراء تصوير الخلايا الحية والتحليلات الكيموغرافية لقياس حركة الميتوكوندريا الحرة المسماة ب Mito-RFP أو الميتوكوندريا المرتبطة ب ER الضيقة (6 نانومتر ± 1 نانومتر) أو فضفاضة (24 نانومتر ± 3 نانومتر) التي استقرت بواسطة MAM 1X أو MAM 9X ، على التوالي ، في أطول عملية عصبية لكل خلية عصبية ReN GA (AD) أو ReN (ساذجة) والتي لا يقل طولها عن 500 نانومتر ، بالنظر إلى هذا كمحور عصبي (الشكل 1 والشكل 2). تم حساب ترددات الحركات (بشكل عام ، رجعي ، وتقدمي) بقسمة عدد النقاط المتحركة أو الثابتة المسماة ب RFP (MAMs) على العدد الإجمالي في التصوير الحربي (الشكل 1A-E). انخفضت السرعة المحورية الإجمالية للميتوكوندريا المرتبطة ب ER المسماة MAM 1X بشكل كبير بنسبة ~ 50٪ مقارنة بالميتوكوندريا الخالية من ER المسماة Mito-RFP أو الميتوكوندريا المرتبطة ب ER المسمى MAM 9X (الشكل 1 ب). كشف التحليل الكمي أيضا عن اختلافات كبيرة بين الحركات الإجمالية والرجعية للميتوكوندريا المرتبطة ب MAM 1X المستقرة مقارنة بالميتوكوندريا الحرة (Mito-RFP) أو MAM 9X المرتبطة ب ER. في حين أن 53.82٪ ± 3.3٪ من الميتوكوندريا الخالية من ER (Mito-RFP) كانت متنقلة ، إلا أن 26.6٪ فقط ± 3.4٪ MAM 1X كانت الميتوكوندريا المرتبطة ب ER متحركة ، مما يشير إلى أن استقرار MAMs قلل بشكل كبير من الحركة المحورية الإجمالية للميتوكوندريا ، المرتبطة ارتباطا وثيقا ب ER ، مقارنة بالميتوكوندريا غير المرتبطة أو المرتبطة بشكل فضفاض ب ER (44.79٪ ± 2.6٪ من MAM 9X مقابل 53.82٪ ± 3.3٪ من Mito RFP ، على التوالي) (الشكل 1 ج). باستمرار ، كانت كل من الحركات الرجعية والتقدمية للميتوكوندريا المرتبطة ب ER المسماة MAM 1X أقل بكثير مقارنة بالميتوكوندريا الحرة أو الحرة (Mito-RFP) (الرجعية: 12.33٪ ± 2.55٪ ل MAM 1X مقابل 25.78٪ ± 2.31٪ ل Mito RFP ؛ anterograde: 14.27٪ ± 2.81٪ ل MAM 1X مقابل 28.04٪ ± 2.48٪ ل Mito RFP) (الشكل 1D و E). يقدم الجدول 3 السرعات المحورية الدقيقة للميتوكوندريا الحرة أو تلك المرتبطة بإحكام أو فضفاض بغرفة الطوارئ. يمكن استخدام هذه القيم كوسيلة كمية رائعة لتقييم درجة استقرار MAM التي تتراوح بين MAM الضيقة والسائبة ، مما يؤدي إلى تقليل توليد Ab. عكست معدلات النقل المحوري للميتوكوندريا عند استقرار MAMs الضيقة والفضفاضة في خلايا ReN الساذجة أنماط النقل التي لوحظت في الخلايا العصبية ReN GA (الشكل 1F-G). تشير النتائج المتسقة بين الخلايا العصبية ReN الساذجة والخلايا العصبية ReN GA AD التي تعبر عن APPSwe / Lon إلى أن التأثير على النقل المحوري يعزى في الغالب إلى حالة استقرار MAM ، بغض النظر عن وجود APPSwe / Lon أو إنتاج Aβ الناتج.
الشكل 1: أدى استقرار MAMs بواسطة MAM 1X إلى تقليل متوسط السرعة والحركة (بشكل عام ، إلى الوراء ، والأمامية) للميتوكوندريا المرتبطة ب ER في محاور ReN GA المتمايزة وخلايا ReN الساذجة. (أ) الكيموغرافات التمثيلية للنقط المسمى RFP التي تمثل الميتوكوندريا الحرة (Mito-RFP) أو الميتوكوندريا المرتبطة ب ER التي تم تثبيتها بواسطة MAM 1X (MAMs ضيقة ، 6 نانومتر ± عرض تلامس 1 نانومتر) أو MAM 9X (MAM فضفاضة ، 24 نانومتر ± عرض تلامس 3 نانومتر) داخل المحاور (~ 100 نانومتر). (ب - ه) التحليل الكمي لمتوسط السرعة والحركة (B) [(C) بشكل عام ، (D) إلى الوراء ، و (E) anterograde] ل Mito-RFP أو MAM 1X أو MAM 9X داخل محاور خلايا Ren-GA المتمايزة لمدة 10 أيام. ن>7; تم إجراء ANOVA ثنائي الاتجاه. * ص < 0.05 ، ** ص < 0.001. ممثل ثلاث تجارب مستقلة. (و) التصوير الدوراني التمثيلي لحركة MAM 1X أو MAM 9X داخل محاور خلايا ReN الساذجة المتمايزة لمدة 10 أيام. (ز) التحليل الكمي للنسبة المئوية (٪) الحركة (الثابتة ، والرجعية ، والتقدمية) والسرعة الإجمالية (ميكرومتر / ثانية ؛ ميكرومتر / ثانية) من MAM 1X أو MAM 9X المستقرة داخل محاور خلايا ReN الساذجة. ن = 9 ؛ تم إجراء ANOVA ثنائي الاتجاه. ص < 0.0001. تم تكييف هذا الرقم بإذن من Zellmer et al.17. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: صور الخلايا الحية لمحاور خلايا ReN الساذجة التي تعبر عن MAM 1X أو MAM 9X. صور فيديو الخلية الحية التمثيلية التي تعرض حركات MAMs التي تم تثبيتها بواسطة MAM 1X أو MAM 9X داخل محاور بطول 100 ميكرومتر من خلايا ReN المتمايزة التي تعبر عن GFP لمدة 10 أيام. ن > 10 صور من تجارب مكررة. تشير الأسهم إلى النقل الأمامي. شريط المقياس: 100 ميكرومتر. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الكاشف | التركيز النهائي | مبلغ |
DMEM مع L-glutamine | غير متاح | 500 مل |
الهيبارين | 2 ميكروغرام / مل | 0.5 مل |
ب 27 | 1x | 10 مل |
bFGF | 20 نانوغرام / مل | 0.4 مل |
EGF | 20 نانوغرام / مل | 0.5 مل |
البنسلين / الستربتومايسين | 100 وحدة / مل | 5 مل |
مجموع | 516.4 مل | |
قم بتصفية الوسائط قبل إضافة البنسلين / الستربتومايسين. يحفظ في درجة حرارة 4 درجات مئوية لمدة تصل إلى شهر واحد. |
الجدول 1: تكوين وسائط التوسعة.
الكاشف | التركيز النهائي | مبلغ |
DMEM مع L-glutamine | غير متاح | 500 مل |
الهيبارين | 2 ميكروغرام / مل | 0.5 مل |
ب 27 | 1x | 10 مل |
البنسيليون / الستربتومايسين | 100 وحدة / مل | 5 مل |
مجموع | 515.5 مل | |
قم بتصفية الوسائط قبل إضافة البنسلين / الستربتومايسين. يحفظ في درجة حرارة 4 درجات مئوية لمدة تصل إلى شهر واحد |
الجدول 2: تكوين وسائط التمايز.
رين جي إيه | ReN (ساذج) | رين جي إيه (3D) | |||||
بشكل عام (٪) | الرجوع إلى الوراء (٪) | أنتيروغراد (٪) | متوسط السرعة (مم / ثانية) | أب40 (جزء من المليون) | أب42 (م) | ||
ميتو RFP | 53.82 ± 3.3٪ | 25.78 ± 2.31٪ | 28.04 ± 2.48٪ | 0.66 ± 0.03 | 0.69 ± 0.07 | 241.7 ± 26.74 | 13.77 ± 1.52 |
مام 1 إكس | 26.6 ± 3.4٪ *** | 12.33 ± 2.5٪ *** | 14.27 ± 2.81٪ *** | 0.3 ± 0.02*** | 0.43 ± 0.04*** | 377.2 ± 76.87* | 26.62 ± 3.86* |
مام 9X | 44.79 ± 2.6٪ نانوثانية | 23.99 ± 2.17٪ns | 20.80 ± 1.33٪ns | 0.59 ± 0.02 نانوثانية | 0.62 ± 0.02 نانوثانية | 158.8 ± 3.27* | 17.01 ± 2.02* |
الجدول 3: التحليل الكمي. تصوير الخلايا الحية والتحليل الكمي القائم على التصوير الوكيموغرافي لمتوسط السرعة (السرعة) والحركات المحورية (بشكل عام ، إلى الوراء ، والأمامية) ل Mito-RFP و MAM 9X و MAM 1X. تم إجراء ANOVA ثنائي الاتجاه للسرعة المحورية أو الحركة (٪). ن = 9. بالنسبة إلى Aβ ، تم إجراء ANOVA عادي أحادي الاتجاه. ن = 3 ، ثلاث تجارب مستقلة. يتم قياس الأهمية مقابل خلايا ReN GA غير المنقولة (التحكم). ** ص < 0.0001 ؛ * ص < 0.05 ؛ غير مهم (ns). تم تكييف هذا الجدول بإذن من Zellmer et al.17.
ملف الترميز التكميلي 1: رمز إنشاء وتتبع وقياس بيانات الكيموغراف الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
أدى تثبيط مستقبلات سيجما -1 (S1R) إلى تقليل استقرار MAM في العمليات العصبية وتقليل توليد Aβ بشكل كبير (~ 90٪) من المحاور ولكن ليس من سوما لنظام ثقافة ثلاثي الأبعاد (3D) لخلايا السلف العصبية البشرية (ReN) التي تعبر عن طفرات AD العائلية [FAD] في جين بروتين سلائف الأميلويد [APP] (ReN GA) 23،24،25،27. مثبتات MAM التأسيسية المسماة RFP (MAM 1X و MAM 9X) المصممة لتثبيت المحكم (6 نانومتر ± 1 نانومتر) والسائبة (24 نانومتر ± 3 نانومتر)MAMs 15،26 هي أدوات رائعة لقياس استقرار MAM كميا. لا يظهر كلا المثبتين تعبيرا متساويا ومستقرا في خلايا ReN GA المتمايزة في مصفوفة ثلاثية الأبعاد لمدة ~ 10 أيام فحسب ، بل اكتشفا أيضا MAMs في النقاط الفاصلة في soma والمحاور. الأهم من ذلك ، في حين أن التعبير المستقر ل MAM 1X في 3D ReN GA المخصب ب FACS زاد بشكل كبير من توليد Aβ ، لم يكن لتعبير MAM 9X أي تأثير17. اختبرنا أيضا تأثير مثبت MAM التأسيسي الذي يحتوي على 18 رابط من الأحماض الأمينية (MAM 18X) الذي يكتشف ويثبته MAMs >25 نانومتر. على عكس MAM 1X أو MAM 9X ، تم تصنيف MAM 18X حصريا على MAMs الصومالية. الخلايا العصبية RN GA MAM 18X المخصبة ب FACS ، خفضت الجيل Aβ17. اقترحت هذه النتائج إمكانية وجود عتبة استقرار MAM تحددها عرض الفجوة التي تتراوح بين MAM الضيقة المسببة للأمراض (زيادة توليد Aβ) إلى غير المسببة للأمراض (الحفاظ على أو تقليل توليد Aβ) السائبة MAMs.إن العثور على معدل MAM فعال وتركيزه الأمثل الذي يمكن أن يحقق استقرار MAM الأمثل المطلوب لعبور العتبة من MAMS المسببة للأمراض وغير المسببة للأمراض سيكشف عن طريق علاجي رائع لخفض Aβ المحوري أو العصبي الجيل في الدماغ.
تم استخدام ثلاثة طرق مختلفة لتطوير معدلات MAM: (1) المعدلات التي تستهدف بروتينات ربط MAM ، (2) المعدلات التي تغير مستويات التعبير عن البروتينات المقيمة في MAM ، و (3) معدلات هياكل MAM18. على الرغم من هذه الأساليب ، فإن العقبة الرئيسية أمام إيجاد معدلات فعالة لتثبيت MAM هي عدم وجود طرق لقياس درجة استقرار MAM كميا. التقنيات التقليدية مثل المجهر الإلكتروني (EM) أو الفحص المجهري فائق الدقة لها قيود في التقاط التغييرات في الوقت الفعلي أو توفير تفاصيل كافية لتقييم استقرار MAM (تمت مراجعته في28).
ستتغلب الطريقة الموضحة هنا على العقبة وتوفر رؤى رئيسية حول العلاقة بين استقرار MAM وإنتاج Aβ. تظهر النتائج أن MAMs بسمك 6 نانومتر ± 1 نانومتر ، وتظهر حركة إجمالية تبلغ 26.6٪ ± 3.4٪ (الجدول 3) ، مرتبطة بتوليد Aβ. على النقيض من ذلك ، فإن MAMs بسمك 24 نانومتر ± 3 نانومتر ، والتي تظهر حركة إجمالية تبلغ 44.79٪ ± 2.6٪ (الجدول 3) ، لا تؤثر على توليد Aβ. كانت الحركة الإجمالية للميتوكوندريا (Mito-RFP) 53.82٪ ± 3.3٪. بالنظر إلى أن سمك MAM يتراوح عادة بين 6 نانومتر و 80 نانومتر ، فإن هذه النتائج تحدد الحدود العلوية والسفلية لتثبيت MAM فيما يتعلق بإنتاج Aβ. وبالتالي ، يمكن أن توجه هذه الطريقة تحديد وتحسين المغير (المغيرات) لتثبيت MAM. سيكون الهدف هو تغيير الحركة الإجمالية ل MAMs من 26.6٪ ± 3.4٪ إلى 53.82٪ ± 3.3٪ ، أو متوسط سرعتها من 0. 4 ميكرومتر / ثانية إلى
0. 7 ميكرومتر / ثانية (الجدول 3) ، ووضع مثل هذا المعدل (المغيرات) كعوامل علاجية محتملة ضد إنتاج Aβ.
يعد استخدام معدلات MAM التأسيسية التي تحتوي على روابط اصطناعية ذات أطوال متزايدة (0-18 من الأحماض الأمينية) طريقة قوية لتحديد عتبة تثبيت MAM كميا لتحويل استقرار MAM إلى تثبيت يحافظ على أو ربما يخفض بدلا من زيادة توليد Aβ. ومع ذلك ، لتقييم كفاءة أو فعالية معدلات MAM ، ستكون هناك حاجة إلى مثبتات MAM المحفزة. تتوفر مثبتات MAM القائمة على نقل طاقة رنين Förster المحفز / الفحص المجهري للتصوير مدى الحياة الفلورية (FRET/FLIM) وهي عبارة عن بلازميدات تعبيرية تشفر تسلسل استهداف OMM المنصهر ب YFP ل mAKAP1 (34-63) وفوسفاتيز Sac1 الذي يستهدف ER المنصهر ب CFP (521-587). علاوة على ذلك ، قد لا تمثل المثبتات التأسيسية MAMs الفسيولوجية ، في حين أن مثبتات FRET / FLIM MAM ، من ناحية أخرى ، ستكتشف MAMs الفسيولوجية. يمكن أيضا استخدام مجسات GFP المنقسمة حيث يتم تقسيم GFP إلى جزأين غير فلوريين مرتبطين إما ببروتينات ER أو الميتوكوندريا المقيمة ER-GFP (1-10) و Mito-GFP11 التي تولد تكملة مضان جزيئي حيوي (BiFC) عند تكوين MAMs27. على الرغم من أن شظايا GFP عرضة للتجميع التلقائي ، إلا أن BiFC لديها أبسط قراءة وأوضح إشارة وأقل تحليل مرتبط بالضوضاء. علاوة على ذلك ، فإن التفاعل بين GFP المنقسم قابل للانعكاسبدرجة كبيرة 28 ، وبالتالي فإن مزاياها تفوق العيوب وتجعل طريقة BiFC مناسبة لتحديد معدلات تثبيت MAM.
نشكر الدكتور György Hajnóczky ، الأستاذ ، جامعة توماس جيفرسون ، فيلادلفيا لتزويدنا بسخاء ببلازميدات التعبير التي تشفر RFP-Mito و MAM 1X و MAM 18X. شكر خاص للدكتورة لاي دينغ، كبيرة علماء التصوير في مستشفى بريغهام والنساء لمساعدتنا في كتابة الكود لإنشاء بيانات التصوير الاحترازي وتتبعها وقياسها. تم دعم هذه الدراسة من قبل صندوق علاج الزهايمر إلى RB ومنحة المعاهد الوطنية للصحة 5R01NS045860-20 إلى RET.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
6 Well Glass Bottom Plate | Cellvis | P06-1.5H-N | |
B-27 Supplement (50X), serum free | Gibco/Thermo Fisher Scientific | 17504044 | |
bFGF | R&D System | 233-FB | |
BSA | Fisher Scientific | 501781532 | |
Countess Cell Counting Chamber Slides | Invitrogen | C10283 | |
DMEM/F12 with L-glutamine | Gibco/Thermo Fisher Scientific | 11320-033 | |
EDTA | Life Technologies | 41116134 | |
EGF | Sigma-Aldrich | 92090408 | |
Falcon 6 Well Plates | VWR International | 41122107 | |
GAPDH Polyclonal Antibody | Thermo Fisher Scientific | PA1-988 | |
Gelatin | VWR International | 9000-70-8 | |
Graphpad Prism N/A | Prism 9, version 9.5.0 | N/A | |
Heparin | Sigma-Aldrich | H0200000 | |
ImageJ Software | ImageJ 1.53a | N/A | |
Matrigel Basement Membrane Matrix | Corning | 356234 | |
mCherry Polyclonal Antibody | Invitrogen | PA5-34974 | |
MS Excel | Microsoft Excel, version 2302 | N/A | |
Multi-array electrochemiluminescence assay kit | Meso Scale Diagnostics (MSD) | K15200E-2 | V-PLEX Aβ Peptide Panel 1 (6E10) kit |
NaCl | Fisher Scientific | 7647145 | |
NuPAGE 4–12% Bis-Tris gel | Invitrogen | NP0321BOX | |
Penicillin/Streptomycin/Amphotericin B | Lonza | 17-745E | |
Photoshop | Adobe Photoshop CC 20.0.10 | N/A | |
Rat Neuron Nucleofector Kit | Lonza | VPG-1003 | |
StemPro Accutase | Gibco | A1110501 | |
Tris-HCL, pH 7.6 | Boston BioProducts | 42000000 | |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | |
Tween 20 | Fisher Scientific | 501657287 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionExplore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved