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ドーパミンは、はっきりとドーパミンニューロンの細胞体と樹状突起を含む脳核、で規制されています。ここでは黒質(SN)とげっ歯類では腹側被蓋野(VTA)の中脳核のドーパミン調節では、結果を最大化するために解剖し、サンプル処理のアプローチを説明し、その結果、結論と洞察力。
ドーパミンは中枢神経系で精力的に研究神経伝達物質である。確かに、その自発運動への関与と報酬に関連する動作は、ドーパミン調節に関連する分子の不備にお問い合わせの五十年を促進しています。線条体および側坐核、黒質線条体とmesoaccumbens経路のターミナルフィールド領域におけるその調節の分子基盤に応じて脳フォーカスのドーパミン調節のこれらの問い合わせが多数。さらに、このような研究が唯一のウェットティッシュの重量に正規化とドーパミン組織含有量の分析に集中している。そのようなチロシンヒドロキシラーゼ(TH)タンパク質、THのリン酸化、ドーパミントランスポーター(DAT)、および小胞モノアミン輸送体2(VMAT2)タンパク質として、ドーパミン調節するタンパク質の研究は、しばしば同一のサンプルにおけるドーパミン組織含有量の分析が含まれていません。ドーパミン組織のコンテンツとその調節タンパク質(ポスト-TRAを含む両方を分析する能力nslational変更)TH、DATのタンパク質レベルと機能とドーパミンの関係を解釈する固有の力を与える、またはVMAT2だけでなく、サンプルの経済を拡張するだけでなく。この低コストに変換し、さらには研究者の選択の事実上すべてのパラダイムにおけるドーパミンの分子制御への洞察を生成します。
我々は中脳での分析の焦点を合わせる。 SNとVTAは、通常、ドーパミン調節のほとんどの研究では無視されていますが、これらの核は簡単に実践して解剖されています。包括的なドーパミン組織のコンテンツとTHの読み出し、DAT、またはVMAT2を行うことができる。そこに行動上のSNとVTAのドーパミン機能の影響に関する文献を急成長し、そこに1から5外因性物質または疾患過程のimpingementsされています。さらに、成長因子などの化合物は、SNまたはVTAで比較的大きい程度に、ドーパミンやドーパミン調節蛋白質に大きな影響を持っている我々は、これらの2つの核とそれぞれの原子核(図1)の特定のin vivoでのドーパミン調節の分子機構を明らかにプロファイルを生成し、解剖組織サンプル処理を分離するために解剖の手法を説明します。
1。解剖
2。組織分析:HPLC Fまたはドーパミンおよび代謝
HPLC装置およびメンテナンスの詳細については、原稿の末尾にHPLC分析を参照してください。
3。組織分析:総タンパクとTHとDAT結果の最終的な正規化
4。組織分析:サイト固有のTHのリン酸化
ser31またはser40におけるTHのリン酸化は、カテコールアミンの細胞12のL-DOPAの合成を増やすことができます。 SNとVTAのようなドーパミンの脳領域ではL-DOPAの合成を増加させるために必要な各サイトのリン酸化量が確立されていませんが、ser31のリン酸化がDAにL-DOPAの合成10の調節に重要な役割を果たしていると共変動するという証拠がある線条体間の組織の内容、側坐核、sn、およびVTA 2、10。多くの研究は、それがリン酸化のしきい値は12に達している場合は特に、THの活性に影響を与える可能性が示されているようにそれにもかかわらず、ser40決定を含めると、必要である。
一方、ser19 phosphorylati単独で13,14 THの活性には影響しませんで、それが与えられ、DAニューロンに+依存性シグナル伝達のCa 2のセンチネルと見なすことができ、細胞外Ca 2 +の条件12を脱分極下のser19のリン酸化を増加させる必要があります。さらに、唯一のSNとVTA 10 ser31のリン酸化とser19のリン酸化の有意な正の相関がser19のリン酸化状態がser31のリン酸化に影響を与える可能性があること意味があるため、間接的にL-DOPAの合成。
サイト固有のTHのリンの化学量論の最適な定量化のためのサンプルの負荷に関する考慮事項:以下は、解剖組織内のサイト固有のTHのリン酸化を正確に測定するために必要な考慮事項が提示されます。可能な場合は、キャリブレーションTHリン酸化の標準は、サンプルTHリン酸化の評価に含める必要があります。サンプルのロードは、ACCに入れなければならないアッセイが使用されている抗体の動的な動作範囲内でリンを定量化するように、各リン酸化部位でount固有の化学量論。最後の注意として、各サンプルの分析に入って来る固有の総タンパク質量は、標準曲線のレーンにロードする必要があります。これは簡単にTHを表現していないキャリアタンパク質(例えば、ラットの肝臓など)を実現しています。
5。代表的な結果
DA地域 | 合計DAが回復 | mgタンパク質当たりのDA | DA当たりngのTH |
線条体 | 214±16 | 165±13 | 0.56±0.11 |
SN | 8.4±0.8 | 6.1±0.5 | 0.18±0.03 |
核ACcumbens | 60±6 | 75±4 | 0.77±0.03 |
VTA | 6.0±1.0 | 9.2±1.4 | 0.22±0.03 |
図1 1つの組織解剖からドーパミン読み出し。
中脳ドーパミン作動性神経網を分離するための図2。解剖法。腹側被蓋野(VTA)から黒質(SN)を解剖するための技術。 1。覆っている皮質と海馬(これらの構造は既に上記の画像で削除されました)を削除します。 2。 VTAからのSnの色素領域を分離する垂直カットします。 3。ただSNの背側正中線上に大部分またはその付近に水平なカットを行います。 4。離れて脳幹の残りの部分からSNをいじめる。 SNが削除された後、同様に離れてからVTAをいじめる脳の残りの部分。注:このセクションは、通常、AP 5.7でブレグマからの相対座標で観察されています。
画像J解析のための総タンパク質の負荷ポンソーS染色の3番目の(そして最後の)正規化図 。ラット黒質試料中の総TH決定のポンソーSタンパク質染色。最初の5つのレーンは、左を形成する標準的な総TH曲線であり、そのラット肝ホモジネートから28μgのタンパク質は、黒質試料からのタンパク質の負荷を反映するように添加した。次のレーンは分子量(MW)マーカーを含む。残りのレーンは、ラット黒質試料から〜28μgのタンパク質が含まれています。 BCA法で決定されるタンパク質の負荷は、各サンプルのタンパク質濃度に基づいています。しかし、同じ負荷のあるべき姿にもかかわらず、わずかなことを示すサンプル間のポンソーS染色の暗闇の中でバリエーションがあります各サンプルのポンソーS染色の量を分析するためにImageJの解析を用いて正規化によって補正されたタンパク質濃度の変動。
図4コントロールと治療法から代表THリン酸化の結果。代表的なser31リン酸化チロシンヒドロキシラーゼ(PTH)と以前の研究4。Aから生理食塩水とメタンフェタミン投与Wistarラットからser40 PTHウェスタンブロットラット黒質試料中のSER 31 PTH 0.3 ngから2.0 ngまでキャリブレーションSER 31 PTH標準曲線の範囲と検出の直線範囲内にあります。合計THレベルの以前のウェスタンブロット分析に基づいて、合計THの6 ngの各サンプルにロードされていました。B.ラット腹側被蓋野試料中のser40 PTH。キャリブレーションser40 PTH標準曲線の範囲は0.2 ng〜1.5 ngまでと検出の直線範囲内にある。合計THレベルの以前のウェスタンブロット分析に基づいて、合計TH 9 ngの各サンプルにロードされていました。
図1に概説され、上記詳述した方法は、ドーパミンの複数の読み出しおよびラットまたはマウスから得られたSNまたはVTAの1つのサンプルから、その調節タンパク質TH、DAT、およびVMAT2を生成する必要があります。再び、このプロトコルを実施する利点は、研究者はドーパミンが実質的にすべての実験的なパラダイムの下でin vivoでの規制と、そうすることで、いずれかに必要な動物数を減らすことによって、重要な実験的なリソースを節約する方法の運用をマッチさせた読み出しを得ることができるということです実験。
それは研究者が氷冷HPLCバッファ内の解剖(4°C)、組織の記憶(少なくとも-70°C)、組織の超音波処理(貯蔵温度から除去した後、ただちに超音波)に課せられた温度条件を観察し、ことが絶対不可欠である後続のペレットの形成と処理。ペレットを超音波処理し、SDS溶液で煮沸した後、サンプルはフュルトであり続けることができるERは、室温で処理されます。アーカイブされたHPLCのストレージは、サンプルを分析し、タンパク質分析用のサンプルバッファー調製したサンプルは-80℃と
再び、プロトコルの主な利点は、in vivoでのドーパミン調節に関連する運用上の一致結果に生得的なアプローチである。さらに、ドーパミン作動性神経網のマーカー(TH、DAT)捜査官であることを保証大量の尺度を提供するドーパミン組織の読み出しを正規化一貫性と精度でSNまたはVTAを解剖。中毒、精神障害におけるドーパミンの関与、および運動競技場を指定して、このプロトコルは、多くの実験で採用される可能性があります。一つ注目すべき制限は、それがこの時点でser31またはser40のリン酸化の増加はL-DOPAの合成を高めるために、生体内で必要とされる程度を知られていないとして、THのリン酸化の結果の解釈は、保守的であるべきであるということです。しかし、前述のように、EVがありますser31リン酸化は、L-DOPAの合成を調節するために表示され、CNS 2,10総ドーパミン組織のコンテンツを制御する役割を持っていることをidence。この時点では、THタンパク質とTHのリン酸化のための基準は、市販されていない。しかし、この研究室ではin vivoでの THリン酸化調節に関する最初の論文は11を発表したときに使用されているものに基づいてそのような基準を維持し、拡大してきました。それでも、このプロトコルを使用して、これらの離散的な領域で回復THタンパク質にドーパミン組織のコンテンツを正規化することが可能です。
利害の衝突が宣言されません。
この作品、として2,10を挙げて 、のための資金は、老化研究、エドワード·P.スタイルズ信託基金とノースウエストルイジアナ州の医学研究財団のためのアメリカ連合からMFサルバトーレの研究助成賞を受賞することによって、部分的には、提供されていましたとBSプルエットにアイクMuslow博士号を取得する前のフェローシップ、LSUの健康科学センターシュリーブポートから。
HPLCシステム:
基本的なシステムは島津LC10-ADvp HPLCポンプ、ウォーターズWISP 717自動サンプルインジェクター、250 X 4.4ミリメートル、5ミクロンSpherosorb ODS-1 C18逆相カラム(Waters)、バイオ分析システム(BAS)TL12デュアルガラスで構成されています炭素電極、2 BAS LC4B電気化学検出器、およびウォーターズは、2のデータ収集およびデータの統合システムに力を与える。
列は30から45°C(BAS LC22Aカラムヒーター)に維持されています。移動相は0.1 Mリン酸ナトリウム液(pH3.0)、0.1mMのEDTA、0.2から0.4 mMの1 - オクタンスルホン酸(イーストマンコダック - )、および0.35%0.45ミクロンフィルターを通して濾過し、アセトニトリル(v / v)である。流量は1.2 ml /分である。移動相の4リットルのバッチは、pH、オクタンスルホン酸およびカラム温度を調整することにより、分離のために最適化されています。移動相はリサイクルされており、継続的に溶存酸素を除去するためにヘリウムガスでパージされています。移動相のリサイクル合理的な期間のために良好な分解能を維持するためにほとんど不可欠である。移動相の貯蔵寿命は、各実行の最初の2から7分を無駄にそらすために、フロースイッチ(積分器によって制御される)を使用することによって維持されています。
電極はAg/AgC1参照電極に対して約0.78と0.95Vの電位で維持されています。より高い電位での電極は、トリプトファン(およびNMDA内部標準)を決定するために排他的に使用されます。 0.78 Vの電位はトリプトファン以外のモノアミン及びその化合物の検出のための雑音比に優れた信号を提供します。クロマトグラムをエンパワーワークステーションのハードドライブに保存され、その後、処理され、データは代謝産物の量およびグループのデータのコンパイルを計算するためのExcelスプレッドシートに直接転送されます。
ポンプ:島津LC-10AD
細胞:BASクロスフロー。 0.780および0.9で作用電極グラッシーカーボン50 Vの可能性。
検出器:BAS LC-4Bは、デュアルチャネルモードで動作する。
データACQ。システム:ウォーターズはPro 2をエンパワー。
インジェクター:ウォーターズWISP 717
カラム:ウォーターズSpherosorb ODS-1、5μm粒子、4.4ミリメートルX 250ミリメートル。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
試薬の名前 | 会社 | カタログ番号 | |
ドデシル硫酸ナトリウム(SDS) | - JTベーカー | 4095から02 | |
Trizmaベース | シグマ | T1503-1KG | |
Trizma HClを | シグマ | T3253-1KG | |
グリセロール | シグマ | G8773-500 mLの | |
PVP-40 | シグマ | PVP40-1KG | |
DPBS | ギブコ | 21600-069 | |
Tween20を | シグマ | P1379-500 mLの | |
グリシン | シグマ | G8898-1KG | |
ポンソーS | フルカ | 81460 | |
ブロモフェノールブルー | シグマ | B8026-5G | |
ジチオスレイトール | シグマ | D-9163 | |
タンパク質標準2mgのBSA | シグマ | P5619-25VL | |
ピアスBCAタンパク質アッセイ試薬 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 23223 | |
プレシジョンプラスプロテインスタンダード | バイオラッド社 | 161-0373 | |
[125] - 蛋白質、特定のアクティビティ | パーキンエルマー |
表2特定の試薬 が含まれています。
試薬 | 式 |
10%SDS | 10グラムSDS、100 mLのDI H 2 0 |
1%SDS液(pH〜8.2) |
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銅II硫酸溶液 |
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3Xサンプルバッファー |
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1Xサンプルバッファー | DI H 2 0を使用して1Xサンプルバッファーに3Xサンプルバッファーを希釈する |
10Xランニング緩衝液(4 Lになります) |
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10X転送バッファ(4 Lになります) |
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ポンソー |
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0.2パーセントのHCl溶液 | DI H 2 O 500mlを5.2 mLの塩酸 |
PVP-T20はSolnをブロックします。 (4 Lになります) |
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10Xブロット緩衝液(4 Lになります) |
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チロシン水酸化酵素の基準:この研究室で使用されるキャリブレーションTH蛋白質およびリンの基準は、最終的にドクター·ジョン干し草の山11の研究室に由来する以前にキャリブレーションTH規格に対してTHタンパク質含有量とリン化学量論を分析したPC12細胞抽出物から誘導される。
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