Method Article
Kesik açık vazelin boşluk yaklaşım hızlı kanal kinetiği yüksek çözünürlüklü Xenopus oositlerde eksprese edilen voltaj-bağımlı iyon kanallarının iyonik ve yolluk akımlarının düşük ses kayıtları elde etmek için kullanılır. Küçük değişiklikler ile, voltaj kıskaç fluorometri kesme açık oosit protokolüne akuple edilebilir.
Kesik açık oosit Vaseline boşluk (COVG) voltaj kelepçe tekniği oositlerde heterolog iyon kanalları, elektrofizyolojik ve kinetik özelliklerinin analizi sağlar. Kesim açık kurulumdan Kayıtlar düşük büyüklüğü yolluk akımları, hızlı iyonik akım aktivasyonu ve deaktivasyonunu çözmek için özellikle yararlıdır. Iki elektrotlu voltaj kelepçe (TEVC) tekniği fazla temel faydaları artış kelepçe hızı, gelişmiş bir sinyal-gürültü oranı ve hücre içi ve hücre dışı ortamı ayarlama yeteneği de bulunmaktadır.
Burada, kesme açık setup ve protokol hem de voltaj kelepçe fluorometri özelliği eklemek için gerekli olan değişiklikleri göstermek için, (HNA V 1.5), Xenopus oositlerde eksprese edilen insan kardiyak sodyum kanalı kullanır.
Böyle HNA V 1.5 gibi hızlı aktive iyon kanalları, özellikleri, tam olarak hangi de, TEVC kullanılarak oda sıcaklığına yakın çözülemezoosit membran saat tamamı voltaj kontrolü zorlaştırır, kenetlenir. Bununla birlikte, kesme, açık teknik, hücre zarının sadece küçük bir kısmının izolasyon patch clamp teknikleriyle ilişkili kanal halsiz önlerken doğru hızlı kinetiği kaydetmek için gerekli olan hızlı bir sıkma sağlar.
COVG teknik, iyon kanalı kinetik ve elektrofizyolojik özellikleri ile bağlantılı olarak daha fazla protein, hücre dışı hareket uygulanır fluoroforlar, genetik olarak kodlanmış floresan proteinleri sokulması, ya da doğal olmayan amino asitlerin dahil sistein konjügasyonu ile izlenen voltaj kelepçe fluorometri kullanılarak deneye tabi tutulabilir ilgi 1'in bölgesine. Bu, ek veri flüoresan molekülü çevreleyen mikro-değişimlere ile proteinin voltaj bağımlı konformasyonel yeniden düzenlemeleri ile ilgili kinetik bilgi verir.
Uzman voltaj kenetleme teknikleri, kontrol edilen membran potansiyelleri iyonik akımların kayıt izin verir. Yaygın iki elektrotlu voltaj kelepçe (TEVC) kullanılmış ve yama kelepçe teknikleri çok iyon kanallarının özellikleri hakkında güvenilir elektrofizyolojik bilgi sağlar. Ancak, bu yöntemlerin her ikisi de hızlı voltaj-kapılı sodyum kanalları ve bu tür Xenopus oosit gibi zarlarında diğer hızlı aktive kanallar için güvenilir verilerin ele geçirilmesini önlemek dezavantajları var. Bezanilla ve Stefani laboratuvarları dolayısıyla oosit 2 için kesim açık Vazelin boşluk gerilim kelepçe tekniği (COVG) geliştirdi. Bu teknik, Na +, K + ve Ca 2 + channels 3-8 kaydetmek için yaygın olarak uygulanmaktadır.
COVG kayıt sırasında, bir heterolog protein ifade oosit zarı üç bölgeye ayrılmıştır. Iyonik mevcut veriler olarak oositin üst bölgesinden kaydedilirüst bölgeyi çevreleyen banyo kolayca ve hızlı bir şekilde değiştirilebilir bir komut potansiyeli, kenetlenir. Orta bölge üst bölge 9 ile aynı potansiyele kenetlenir edilerek kaçak akımlara karşı koruma sağlar. Oosit açıklık (cut-açık) bir saponin çözeltisi ya da bir kanül aracılığıyla oluştuğu alt bölgesidir. Kimyasal ya da alt bölgesinde zarın manuel açma toprağa kenetlenir iç potansiyel kontrolünü sağlar ve alt bölme çözeltisi ile hücre iç sürekliliğini hale getirir. En iyi odasındaki çözelti değişimi dış çevresi değiştirir, oysa alt odasına çözümler perfüzyon, iç ortam özelliklerini ayarlayabilirsiniz.
Şekil 1. Oosit Cut-Açık Gerilim-Kelepçe Banyo Kurulum Şeması. (A) Üstbirbirinden ayrılmış üç banyolarının görünümünde aşağı. COVG için bölmelerin boyutları şekil üzerinde görüntülenir. (B) testi pozisyonda hamam kurulum yan görünümü. resmi büyütmek için buraya tıklayın .
COVG tekniğin avantajları, düşük akım gürültü (3 kHz 1 nA), dış ortamın iyonik kompozisyonu, iç ortam, hızlı zamanı çözünürlük (çürüme 20-100 mikro saniye olduğu zaman sabiti modüle yeteneği kontrolü, kapasite geçici), ve birkaç saat 9 stabil kayıtları. Dezavantajları özel ekipman gerektirir ve iki elektrotlu voltaj kelepçeleme (TEVC) 10 ile karşılaştırıldığında gerçekleştirmek için daha zor olmasıdır.
COVG yaklaşımı son derece özel ekipman ve karmaşık usul unsurları gerektirir iken, valu edinimi için izin verebilirmümkün elektrofizyolojik veriler. Böyle hızlı kinetik ve kuyruk akımları 4 ile akımlarını yolluk gibi bu veriler, kanal köhne dahil olmak üzere diğer voltaj sıkıştırma protokolleri ile ilgili bazı sorunları olmadan kaydedilebilir. COVG kurulum için küçük değişiklikler sıcaklık kontrolörleri ve gerilim kelepçe fluorometri (VKF) kullanımı için izin verebilirsiniz. COVG montaj içinde gerilim kelepçe fluorometri unsurların eklenmesi anda mevcut 11-13 kaydederken protein yapısal değişimleri izlemek için yeteneğini kazandıran veri çıkışını güçlendirir.
1.. İlk Ekipman Kurulumu
2. Yumurta ve Ön Hazırlık
3. Agar Köprü Hazırlama
4. Kesim açık Rig Hazırlık
5. Kesme açık Prosedürü
6. Temizleme
7. Gerilim Kelepçe fluorometri eklenmesi
Şekil 4, görüntüler bir saponin çözeltisi olarak oositin geçirgenlikteki değişim oositin alt kısmına uygulanır. Nüfuziyet 5 saponin aşağıdaki difüzyon ile hücre içi çözelti değişim oranını göstermektedir Şekil. 20-40 dk bir kararlı duruma 2,18 gelmek için gereklidir.
Kayıt protokol oluşturulan Şekil 6A gösterisi izler. Şekil voltaj protokolü (ek) tepki olarak (P/-8 sızıntı çıkarıldıktan sonra) iyonik akımları gösterilmektedir. Şekilde Her iz farklı uygulanan gerilim temsil eder. Yavaş kinetik izleri sodyum kanal açabilirsiniz hangi düşük potansiyelleri temsil eder. Tipik olarak, geleneksel yöntemleri kullanarak, bu içe geçerli zarını depolarize çünkü bu alt potansiyeller için voltaj kontrolü sağlamak zordur. Sırayla Bu depolarizasyon bir pozitif geri besleme döngüsü oluşturarak daha fazla kanal aktive . Cut-açık tekniğin geliştirilmiş kelepçe hızı bile bu zor potansiyelleri kanalı kayıt için gerekli voltaj kontrolü sağlar.
Şekil 6B, Şekil 6A'da izlerinden oluşturulan akım / gerilim eğrisini gösterir. Voltaj kontrolü olmadan erken potansiyelleri tepe akımı (~ -60 mV) üzerinde tahmin-olurdu, yukarıda kaydetti. Bu durum, akım-voltaj ilişkisi doğru açıklamasını engelleyebilir.
Şekil 7, bir oosit için voltaj kelepçe fluorometri sonuçlarının bir örneği göstermektedir. Flöresan sinyalleri, insan kardiyak sodyum kanalı Na V 1.5 DII etki konumda 805 eklenen bir sisteininde MTS-TAMRA etiketli bir oosit kaydedildi.
_upload/51040/51040fig5.jpg "width =" 500px "/>
Şekil 5,. İç dengeleme çözeltisi Sitoplazmik Na + Difüzyon ile konsantrasyon değişim. Oranının Kinetiği hücrenin her iki iç ve dış taraflarına 90 mM Na + uygulayarak ve daha sonra IV İlişkiler her 2 dakika kaydederek Na + ters potansiyelinin ölçümü ile değerlendirildi. Iç dünyası mükemmel değiştirildiği takdirde, e devir 0 mV olacaktır. Saponin oosit zarı geçirgenleştirildi zaman zaman ölçümleri başladı. resmi büyütmek için buraya tıklayın .
Şekil 6,. Vahşi Tip Na v 1.5Cut-Açık Gerilim Sıkma Sodyum Kanal sonuçları. (A) İzler 100 milisaniye boyunca -120 mV, +40 mV için test darbesi (-120 mV aşağı -80 mV bir holding potansiyeli farklı uyaranlar gerilimlerden akım kaydedildi 200 msn, ve nihayet -120 mV repolarize için 10 mV artışlarla). (B) Burada panel A'da zirve akım gerilim bağımlılığı, mV gösterilen 60 kadar darbeler için tepe akımı temsil eden IV eğrisi. resmi büyütmek için buraya tıklayın .
Şekil 7. Bir oosit kaydedilen Na v 1.5 Sodyum Kanal Gerilim Kelepçe Fluorometri Recordings. (A) İyonik akımlarıinsan kardiyak sodyum kanalı Na V 1.5 DII-S4 etki pozisyon 805 eklenen bir sisteininde MTS-TAMRA etiketli. -170 MV ile +70 mV arasında değişen voltaj darbeleri -120 mV'ye bir prepulse takip eden 20 msn bir süre boyunca 20 mV artışlarla uygulanmıştır. (B) ilişkili olarak floresan sinyaller. Her diğer floresan iz açıklık için atlanmış. Mesafe kadar taşınmış / F gerilim darbesi ile uyarılan floresan yoğunluğu göreceli değişiklik gösterir. resmi büyütmek için buraya tıklayın .
Kesim açık oosit Vazelin boşluk gerilim kelepçe tekniği hızlı veri çözünürlüğü sağlar, düşük gürültü, nispeten uzun protokolleri üzerinden 19 iç çözümü ve dış çözüm kompozisyon üzerinde kontrol ve istikrarlı kayıtları arttı. Bu avantajlar, ayrı Standart iki elektrotlu voltaj kelepçe ve yama kelepçe teknikleri bu teknik ayarlayın. Özel ekipman gerekli ve protokol nispeten zor olmasına rağmen, sistem optimize edildikten sonra, çok az sayıda sorunlar oluşur. Bu sodyum (HNA V 1.5) ve diğer fast-aktive kanallarının tekrarlanabilir kayıtları için izin verir.
Protokolün en önemli adımlar V1 elektrot ile oositin ve Impalement en üst odasının yerleştirilmesi bulunmaktadır. Hücre ve odacık deliklerin kenarları arasındaki contanın sızdırmazlığı kayıt kalitesi üzerinde büyük bir etkisi vardır. Üst odası mümkün olan en yüksek yeniden elde etmek için hücre üzerinde aşağı itilmesi gerekiroosit zarar vermeden bir materyalden yapılmalıdır. Bu oosit şişkinliği yapma gerektiren ve dümdüz, ancak cep kalite deneyim ve göz delinmesine önlemek için optimum basıncını belirlemek için gereklidir olacaktır. Hızlı kayıt sürekli hücre zarar vermeden kullanılabilir mümkün olan en pipet açıklığının kullanımını gerektirir. Özel dikkat pipet ucu takılı olarak önemli ölçüde yara genişletmek için yeterli sığ olmalıdır pipet, bir konik dikkat edilmelidir. Impalement hemen zar potansiyeli okuma varlığı ile elektrot ilerlemesini durdurmak, yavaş yavaş ve hafifçe yapılmalıdır.
Oosit zara hasar ve mükemmel bir oosit / odası keçe 'den daha az yüksek kaçak akımlara yol açabilir. Yüksek kaçak akımlar her zaman kayıtların kalitesini bozmaktadır. Böylece, kayıtlar her zaman düşük kaçak akımları (tercihen <150-200 nA) olmalıdır. Amfinin tazminat devresi, P / N çevrimiçi kaçak-co kullanımırrection, ya da off-line işlemleri kaçak akım için telafi edebilir.
Sorun genellikle problemlerin çoğunu çözecektir tüm bileşenlerin doğru bağlı veya ayarlanmış olan çift kontrol ile başlamalıdır. Hazırlanması ve deney sırasında kendisi, özel dikkat Dökülen ya da taşan sıvı seviyeleri ödenen ve bu elektrikle izole edilmesi içindir bölmeleri bağlanmak gibi KCI kristalize olması gerekir. Sistem beklenmedik bir şekilde hareket ederse, köprüler ve odaları arasında eksik veya istenmeyen bağlantıları kontrol edin. Hava agar köprü uçlarında, agar köprüler içinde hava kabarcığı ya da hücrenin altında tuzak da tespit edilmesi zor olan bağlantı sorunlara neden olabilir.
Değişiklikler yukarıda açıklandığı gibi, COVG birlikte voltaj kelepçe fluorometri (VCF) gerçekleştirmek için gereklidir. Ana modifikasyon değiştirilmiş bir banyo tasarımı kullanılarak içerir. Bir su daldırma 40X objektif kullanımını karşılamak amacıylamikroskop, üst kamara banyo standart bir kesim açık kurulum için olması gerekir daha büyük olmalıdır. Diğer yönleri ve COVG modunda VCF kayıt ekipman ihtiyaçları iki elektrotlu voltaj-kelepçe 14 VCF modunda kayıt benzerdir. Daha önce vurgulandığı gibi, COVG tekniğin başlıca avantajı, memeli hücre ekspresyon sistemleri de elde edilebilir, çok daha fazla iyon kanallarını eksprese eden bir zar parçası içinde TEVC kıyasla çok daha hızlı ve doğru bir gerilim kontrol edilmesidir. Böylece, teknik VCF ve yüksek temporal çözünürlük ve yüksek kanal numaraları hem de saptanabilir sinyalleri için gerekli olan güncel çalışmaları yolluk için idealdir.
Prensip olarak ekstra-ve hücre içi hem çözüm borsaları da mümkün olmakla birlikte, döviz kendi eksiksiz ve hızlı deneyler belirli türleri üzerinde bazı sınırlamalar ayarlayın. Şekil 5, sitoplazma ile alt Cham arasında iyonik konsantrasyonlarda dengeleme oranı gösterildiği gibiber oldukça yavaş bir saponin geçirgenliği takip ediyor. Iyonik konsantrasyonlarda değiştirilmesi bu nedenle kararlı bir duruma gelmeden önce, hücreye, uzun deneyler dikkate alınmalıdır. Döviz kurları koşullarına bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir. Yüksek kanal ifadesi, büyük itici güç, ve daha hızlı oranları yüksek ısı sonucu. Deneyde, hücre 19 ° C'ye kadar soğutuldu, kanal ifade ılımlı ve IV protokolleri tarafından tahrik edilen, net yükü nedeniyle değişen akım yönüne az oldu. Bu ayarları, normal COVG teknik, çeşitli patch-kelepçe konfigürasyonları geridedir. Sitoplazmik ortamın pratik değiştirilmesini gerektiren COVG uygulamalar için bir perfüzyon kanül kullanılabilir. Gelecekte, dahili perfüzyon port ile tasarlanmış COVG odaları dışı çözümleri değişimi özellikleri üzerinde daha iyi kontrol için izin verebilir.
Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.
Tüm St Louis Kardiyak Moleküler Mühendislik Lab Washington Üniversitesi'nden üyeleri. Bir Burroughs Bilimsel Arakesitte Fonu Kariyer Ödülü Hoşgeldiniz - 1010299 (JS).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
External Solution | Brand | Catalog Number | [Final], weight, or volume |
N-methyl-D-glucamine (NMDG) | Sigma-Aldrich | M2004 | 25mM |
MES Sodium Salt | Sigma-Aldrich | M5057 | 90mM |
HEPES | Research Products International | H75030 | 20mM |
Calcium hydroxide | Sigma-Aldrich | 239232 | 2mM |
MES Hydrate | Sigma-Aldrich | M8250 | variable (pH to 7.4) |
Internal Solution | |||
N-methyl-D-glucamine (NMDG) | Sigma-Aldrich | M2004 | 105mM |
MES Sodium Salt | Sigma-Aldrich | M5057 | 10mM |
HEPES | Research Products International | H75030 | 20mM |
Ethylene glycol-bis(2-aminoethylether)-N,N,N',N'-tetraacetic acid (EGTA) | Sigma-Aldrich | E4378 | 2mM |
MES Hydrate | Sigma-Aldrich | M8250 | variable (pH to 7.4) |
Depolarizing Solution | |||
KCl | Sigma-Aldrich | 221473 | 110mM |
Magnesium chloride | Sigma-Aldrich | M8266 | 1.5mM |
Calcium Chloride | Caisson | C021 | 0.8mM |
HEPES | Research Products International | H75030 | 10mM |
Pipet Solution | |||
KCl | Sigma-Aldrich | 221473 | 3M |
Saponin Solution | |||
Saponin | Sigma-Aldrich | 47036 | 0.125g |
Internal Solution | See above | 50mL | |
Agar Bridge Solution | |||
N-methyl-D-glucamine (NMDG) | Sigma-Aldrich | M2004 | 100ml of 1M |
HEPES | Research Products International | H75030 | 1.2g |
MES Hydrate | Sigma-Aldrich | M8250 | variable (pH to 7.4) |
Granulated Agar | Research Products International | A20250 | 3% |
NMDG Storage Solution | |||
NMDG, HEPES, MES Hydrate solution | see above | 40ml | |
Water | 60ml | ||
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
High Performance Oocyte Clamp | Dagan | CA-1B | |
Data Acquisition System | Axon CNS | Digidata 1440A | |
Oscilloscope | Tektronix | TDS 210 | |
Rack Power Filter | APC | G5 | |
Heating/Cooling Bath Temperature Controller | Dagan | HCC-100A | |
PC | Dell | Optiplex 990 | |
pCLAMP 10.3 Voltage Clamp Software | Molecular Devices, LLC | pCLAMP10.3 | |
TMC Vibration Control TableTop Platform | TMC | 64 SERIES | |
TMC Vibration Control Air Table | TMC | 20 Series | |
V1/I Electrode Data Collector | Dagan | part of CA-1B | |
MX10L Micromanipulator | Siskiyou | MX10L | |
Bath/Guard (I/V) Headstage (with appropriate connectors) | Dagan | part of CA-1B | |
Microscope | Omano | OM2300S-JW11 | |
Temperature Control Bath | Custom or Dagan | Custom or HE-204C | Custom chamber made from materials from Cool Polymers (D-series). Dagan also provides a prefeabricated stage (HE-204C). |
Custom AgCl Pellet Container | Custom | Custom | Custom machined |
Ag/AgCl electrode, pellet, 2.0 mm | Warner | E-206 | |
External Oocyte Bath | Custom or Dagan | Custom or CC-1-T-LB | Custom machined or purchased from Dagan |
Internal Oocyte Bath | Custom or Dagan | Custom or CC-TG-ND | Custom machined or purchased from Dagan |
Capillaries for Agar Bridges and Pulled Electrodes | Warner | G150T-4 | |
Rotatable Mounts for the Microscope, Micromanipulator, and Bath | Siskiyou | SD-1280P | |
Fiber-Lite | Dolan-Jenner | LMI-600 | |
Regular Bleach | Clorox | 470174-764 | |
Xenopus laevis Oocytes | Nasco | LM535M (sexually mature females) | |
90 Na+ External Solution | See Solutions sheet | ||
10 Na+ Internal Solution | See Solutions sheet | ||
3 M KCL | See Solutions sheet | ||
Saponin | Sigma-Aldrich | 47036 | |
NMDG Storage Solution | See Solutions sheet | ||
5mL transfer pipets | SciMart | GS-52 | |
Modified KCl electrode injector | BD | 309659 | Plastic syringe tip melted to allow for injection of solution into electrodes. Alternatively, a Microfil by WPI can be purchased. |
Microvaccum | Custom | Custom | |
Forceps | VWR | 63040-458 | |
Oocyte Handling Tools (Pipette Pump) | VWR | 53502-222 | |
Deionized Water Squirt Bottle | VWR | 16649-911 | |
Vaseline Petroleum Jelly | Fisher Scientific | 19-086-291 | |
Additional Materials Required for VCF Recordings: | |||
VCF Microscope | Nikon | Eclipse FN1 | |
Nikon CFI APO 40XW NIR Objective | Nikon | N40X-NIR | |
X-Y Translator System for Fixed-Stage Upright Microscopes | Sutter Instruments | MT500-586 | |
External VCF Oocyte Bath | Custom | Custom machined. The chamber dimensions are 2.7 x 1.9 x 0.4 cm. | |
Internal VCF Oocyte Bath | Custom | Custom machined. The chamber dimensions are 1.6 x 1.6 x 0.4 cm. | |
Modified Temperature Control Bath | Custom | Custom chamber made from materials from Cool Polymers (D-series). The chamber dimensions of the modified temperature controller bath are 2.7 x 1.9 x 0.3 cm for the horizontal chamber, and 1 x 2.5 x 0.5 cm for the vertical chamber. |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır