Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Memeli hücreleri toplu autophagic tutma etkinliği ölçmek için basit ve iyi doğrulanmış bir iletişim kuralı burada açıklanmıştır. Bu yöntem laktat dehidrogenaz (karaciğer) oranı miktarının toplam hücresel karaciğer düzeylere göre sedimentable hücre kesirler dayanır.
Toplu autophagy sitoplazma büyük bölümlerini haciz autophagosomes olarak adlandırdığı çift/multi-membrane yapılar ile karakterizedir. Bu işlem izlemek için basit bir protokol burada açıklanmıştır. Ayrıca, tipik sonuçları ve deneysel doğrulama yönteminin çeşitli kültürlü memeli hücreleri autophagy indükleyici koşullarda temin edilmektedir. Toplu autophagy sırasında sitozol ve böylece aynı zamanda diğer autophagic kargo yanında çözünen sitozolik protein autophagosomes çekilmek. Karaciğer bir istikrarlı ve son derece seçici olarak sigara autophagosomes gizlediği bol, çözünür sitozolik enzim var. Karaciğer haciz miktarını bu nedenle toplu autophagic haciz miktarını yansıtır. Verimli bir şekilde ve doğru bir şekilde karaciğer haciz hücreleri belirlemek için çalışan sayımız sitozolik karaciğer, ölçüm enzimatik sedimentable faaliyete ardından etkili sedimentable ayıran bir electrodisruption tabanlı ayırma iletişim kuralı Bütün hücre örnekleri karşı kesirler. Autophagic haciz sedimentable karaciğer içinde bu işlem görmüş hücreleri tedavi edilmezse hücrelerdeki oranı çıkarılarak belirlenir. Karaciğer haciz tahlil bu ya haciz probları veya yarı kantitatif proteaz ektopik ifade dahil diğer yöntemleri karşı endojen kargo autophagic haciz nicel bir ölçü verir avantajdır koruma analizleri autophagy işaretleri veya reseptörleri.
Autophagy (Yunanca "kendi kendine yemek" için) hücre içi malzeme katmaninin/lizozomal bozulması için evrimsel korunmuş bir süreçtir. Autophagy Maya ve insanlar için önemli olan autophagy ile ilgili ("ATG") genlerin keşfi üzerine ve gerçekleşme bu autophagy insan sağlığı ve hastalıkları (2016 yılında Nobel Tıp veya Fizyoloji için tarafından kabul önemli bir rol oynar Yoshinori Ohsumi), autophagy hızla hücre biyoloji1,2en yoğun okudu işlemlerden biri haline gelmiştir.
(Bundan sonra "autophagy" anılacaktır) Macroautophagy genişleme karakterize ve katlama hücre içi membran cisternae ("phagophores"), etkili bir şekilde çekilmek en kapalı, çift veya çoklu membrane yapılar ("autophagosomes") sitoplazma geri enwrapped malzemesi. Organellerin ile autophagosomes füzyonu, iç autophagosomal membran ve münzevi kargo bozulmuş ve geri dönüşümlü. Autophagosomes rasgele (non-selektif autophagy) ve seçici (seçici autophagy) görgü sitoplazmik malzeme çekilmek olabilir. Toplu autophagy büyük olasılıkla a karıştırmak-in non-selektif ve seçici autophagy temsil eder.
1960 ve 70 's ("morfolojik dönemi" autophagy araştırma) autophagic haciz ultrastructural analizler esas olarak değerlendirildi. 1980 yılında ve başında 1990 ("biyokimyasal dönemi") başına Seglen ve iş arkadaşları — kim okudu birincil fare tetkikine autophagy — kantitatif autophagic haciz aktivitesi3ölçmek için ilk yöntemleri geliştirilmiştir. Bu deneyleri kullanarak, Seglen tanımlanan ve lizozomal autophagic yolu4,5farklı adımları ile karakterize, keşfetti ve amphisome6 (endosome-autophagosome füzyon ürün) icat ve ilk için protein fosforilasyon autophagy yönetmelik7rolünü açıklar. Ancak, ATGs ("moleküler dönemi") 1990'ın keşfi ve bir memeli ATG8 protein ilk karakterizasyonu sonra Mikrotubul ilişkili protein 1A/1B-hafif zincir 3 (LC3) 20008, ATG proteinler için işaretleyici olarak kullanımı autophagic süreci hızla popülerlik kazandı ve büyük ve daha zahmetli biyokimyasal Yöntemler geride. Aslında, son 18 yıldır, Batı leke ve floresan mikroskopi analizleri LC3 farkla en popüler hale gelmiştir (ve birçok sadece durumda) autophagy memeli hücrelerinde okuyan anlamına gelir. Bu yöntemler tarafından gerçekleştirilebilecek göreceli kolaylığı avantajdır. Bunu bir sepeti bileşeni (LC3) yerine gerçek autophagic kargo okuyor dezavantajdır. Devletler ve/veya LC3 akı karşı haciz yolu ile ve akı kargo arasındaki ilişki son derece belirsiz olduğundan oldukça ciddi bir dezavantaj, budur. Aslında, biz toplu kargo akı koşullar altında yüksek düzeyde muhafaza edilmesi göstermiştir hücreleri9konjuge LC3 varlığı rağmen hiçbir LC3 akı olduğu. Ayrıca, bu toplu autophagy verimli LC3 tükenmesi tarafından etkilenmez ve bu nedenle büyük olasılıkla LC3 bağımsız9gösterdi. Bu bulgu da Parkin bağlı mitophagy (mitokondri seçici autophagy) LC310,11 bağımsız olduğunu belirtmek LC3 knock-out çalışmalar10,11tarafından daha sonra doğrulanmıştır .
Özet olarak, açık bir işte deneyleri için kargo tabanlı autophagic etkinliğini izlemek gerekir. En iyi şekilde bu tür deneyleri geniş uygulanabilir, iyi tanımlanmış ve gerçekleştirmek kolay olmalıdır. Son birkaç yıl içinde biz 1980 's12' başına Seglen tarafından geliştirilmiş ve sitozolik karaciğer aktarmak sedimentable, autophagic çarpıtması içeren hücreye ölçme üzerinde dayanır karaciğer haciz tahlil özel bir ilgi almış kesirler. Karaciğer phagophores sitoplazmik kargo enwrap yükleyen kolayca ortak münzevi bir istikrarlı, çözünür sitozolik protein var. Haciz karaciğer, bu nedenle autophagic haciz genel bir ölçüsüdür. Karaciğer lizozomal autophagic yolu12tarafından özel olarak düşer. Böylece, huzurunda lizozomal bozulması inhibitörleri, Örneğin, bafilomycin A1 (Baf)13, deneysel tedavi etkileri doğrudan autophagic haciz etkinliğinde değişiklikleri yansıtmak. Bozulma inhibitörleri yokluğunda, karaciğer tutma ve yıkımı net etkisi ölçülebilir.
Karaciğer haciz tahlil geniş uygulanabilir, çünkü karaciğer son derece ve ubiquitously tüm hücre tiplerinde ifade edilir ve karaciğer düzeyleri doğru bir enzimatik tahlil14,15tarafından sayısal. Ancak, orijinal protokol12 — birincil fare tetkikine kurulan — oldukça zaman alıcı ve malzeme gibi bir ısmarlama elektrik deşarj kapasitör başlayan yüksek bir miktar gerekli. Step-wise bir şekilde yavaş yavaş kolay ve çok yönlü bir yöntem tahlil dönüştürdü. İlk olarak, özgün iletişim kuralını kullanmak üzere memeli hücre hatları16uyarlanmıştır. İkinci olarak, Yöntem önemli ölçüde downscaled3,9yaşındaydım. Üçüncü, zahmetli yoğunluğu hava yastığı da dahil olmak üzere17adım, protokol birkaç adımda elendi. Bu aynı anda bir daha da bir 10 cm tabak örnek16 başına 12-şey plaka (yaklaşık 15-fold daha az başlangıçyani, örnek başına tek bir kuyu kullanmaya kullanarak özgün başlangıç noktasından Yöntem downscaling etkin malzeme)17. Dördüncü olarak, özel yapım elektrik deşarj kapasitör17yerini alabilir bir ticari Elektroporasyon aparatı tespit edilmiştir.
Burada bizim en güncel iletişim kuralı ile karşılaştırıldığında daha önce yayımlanmış17 yönteminin bazı daha fazla basitleştirme içerir karaciğer haciz testin sunulur. Ayrıca, farklı hücre türleri bir dizi elde edilen tipik sonuçlar kümesi gösterilir ve önemlisi, farmakolojik hem de genetik nakavt ve nakavt yaklaşımları kullanarak yöntemi deneysel doğrulamaları birkaç satırlık sağlanmaktadır. İçin genel bir akış düzeni tüm iletişim kuralı bkz: Şekil 1.
1. hücre tohum ve tedavi
2. hücre hasat ve Electrodisruption için hazırlık
3. plazma zarı Electrodisruption ve Sedimentable ve toplam hücre kesirler ayrılması
4. karaciğer ayıklama ve karaciğer enzim aktivitesi ölçümü
5. karaciğer haciz hesaplanması
İletişim kuralını kullanarak açıklanan burada, birkaç farklı memeli hücre satır, LAPC4, DU145, Huh7, PNT2A, HeLa, VCaP, H3122, Hec1A, dahil olmak üzere toplu autophagic haciz etkinliğinde MCF-7, T47D, U2OS, PC3, G361, fare embriyonik fibroblastlar (MEFs), RPE-1, HEK293, BJ ve LNCaP hücreleri ölçülür. Haciz (tam, besin açısından zengin ortamda) Bazal koşullar altında değerlendirilen veya hücrelerin içinde akut serum ve amino asitler (bir bona fide autophagy indükleyici koşulu22) için aç. Karaciğer tutma etkinliği açlık koşullar altında kapsamlı bir şekilde LAPC4, DU145, Huh7 ancak algılanabilir düzeyleri arasında değişen farklı hücre hatları üzerinden değişir ve PNT2 hücreleri (veri gösterilmez) için ~1.6%/h (Şekil 2 LNCaP hücrelerdeki sonuçları gösterilir A). Yıldız birincil fare tetkikine gözlenen yukarıda belirtilen hücre satırları ve genellikle 2.5–4%/h23aralığından daha yüksek oranıdır. Bazal koşullar altında karaciğer haciz test ve ~0.2%/h ~0.5%/h diğer yarısında değişmekteydi cep çizgilerinden oluşan yarısında hemen hemen görünmez (veri gösterilmez). Algılanabilir bazal autophagic haciz etkinliğini gösteren hücre hatlarında akut serum ve amino asit açlık genellikle karaciğer tutma oranı 3-4 kat artış (örneğin bkz: Şekil 2içindeAgösterilen LNCaP deney) neden olmaktadır. (Yukarıda belirtilen) test hücre hatlarında posalı karaciğer örneklerinde (adım 1.3.2) tedavi edilmezse hücrelerden elde edilen arka plan yüzdesi genellikle % 2-3 civarındadır. Çeşitli hücre hatlarında, posalı karaciğer değerleri arasında varyasyon (CV) intra deneysel katsayısı gerçekleştirilen 22 bağımsız deneyler üzerinden (% posalı karaciğer) tedavi çoğaltır % 5.8 ± % 1.7 (ortalama % CV ± standart sapma), 3.0-değişen yapıldı. %9.0. Birlikte, bu numaraları bir karaciğer haciz tahlil memeli hücrelerinde gerçekleştirirken beklemek ne göstergesidir.
De genetik nakavt ve nakavt olarak kimyasal inhibitörleri kullanımı yaklaşımlar, kapsamlı bir şekilde karaciğer haciz tahlil güvenilir autophagic haciz etkinliğini ölçer doğrular. Autophagosome oluşumu gerektirir etkin PI3K kinaz (ULK)24aktive autophagy gibi Sınıf III (PIK3C3) ve Unc-51 yanı sıra denge intrasellüler Ca2 + homeostazı16. Şekil 2'A, hem bazal hem de açlık kaynaklı karaciğer haciz tamamen pan-PI3K inhibitörü 3MA tarafından kaldırıldı gösterildiği, seçici PIK3C3 inhibitörü SAR-40520veya acil servis Ca2 + pompa inhibitörü thapsigargin (TG) 25 LNCaP hücrelerdeki. Karaciğer haciz açlık koşulları (amino asit içermeyen Earle ün dengeli tuz çözüm (EBSS) Orta geçiş) altında da güçlü TG veya ULK inhibitörü MRT67307 HEK293 hücrelerinde (Şekil 2B) azalır. Ayrıca, açlık kaynaklı karaciğer haciz sürekli 3MA MEFs (Şekil 2C), BJ (Şekil 2D), içinde tarafından engellenir MCF-7 (Şekil 2E) ve RPE-1 (Şekil 2F) hücreleri. Genel olarak, kuluçka hücrelerinin EBSS orta tek başına (Yani, Baf veya diğer sonrası haciz inhibitörleri yokluğu) münzevi karaciğer herhangi bir ölçülebilir birikimi (örneğin Şekil 2 ' de gösterilen LNCaP deneyi bakınız yol açmaz A). bu olası nedeni akut amino asit açlık münzevi karaciğer hızlı ve sürekli bozulma sonuçlanan hızlandırılmış lizozomal autophagic akı yol açar.
Daha sonra çeşitli ATG gen nakavt (KO) MEFs karaciğer haciz autophagy ile ilgili genleri autophagosome oluşumu için gerekli olduğu bildirilen sağlanıp sağlanmadığını test etmek için istihdam edildi. Gerçekten de, açlık kaynaklı karaciğer tutma bizim önceki bulgular9teyit ATG5 KO MEFs26 (Şekil 3A), kaldırıldı. Ayrıca, Şekil 3B ve 3 C' de gösterildiği açlık kaynaklı karaciğer haciz de ATG7 KO MEFs27 ve ATG9A KO MEFs28kör.
Son olarak, karaciğer haciz tahlil olup RNAi aracılı anahtar ATG gen transkript susturmak açlık kaynaklı tutma etkinliği inhibe ile ilgili olarak test edildi. Gerçekten de, transfection bir ATG9A hedefleme siRNA, ya da ULK1 ve ULK2, şiddetle azaltılmış karaciğer haciz LNCaP hücrelerinde (Şekil 3D) açlık koşullarda kombine hedefleme. Ayrıca, bizim önceki bulgular3,9 200 kDa (FIP200) protein etkileşim odak yapışma kinaz ailesinin hedefleme teyit veya γ-aminobütirik asit türü A (GABAA) reseptör ilişkili protein (hedefleme kombine GABARAP) aile üyeleri açlık kaynaklı karaciğer tutma (Şekil 3D) engeller.
Resim 1 : Genel olarak akış düzeni karaciğer haciz Protokolü'nün. Protokol örnek başına belirtilen birimleri (bir kuyudan) kullanarak bir 12-iyi doku kültürü plaka biçimi temel alır. Tahlil Protokolü elverişli bir konuma sahip iki ayrı çalışma gün, belirtildiği şekilde ayrılabilir. Ancak, bir gün içinde tüm prosedürü gerçekleştirmek mümkündür. Kısaltmalar: Sonra patlama arabellek ABB (bkz. Adım 3.3 malzemeler için protokolündeki); RSB, resuspension arabellek (bkz. Adım 3.5 malzemeler için iletişim kuralı). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 2 : Doğrulama autophagy inhibe bileşikleri kullanarak karaciğer haciz testin. (A)LNCaP hücreleri kalmıştı ya tedavi edilmezse (arka plan çıkarma amacıyla: bkz. Adım 1.3.2) tam büyüme orta (CM; RPMI 1640 + %10 fetal Sığır serum (FBS)), veya DMSO araç (%0.1) veya 100 ile tedavi edildi nM Baf CM veya serum ve amino asit ücretsiz Orta (EBSS). Ayrıca, bazı hücreleri 3MA ile tedavi edildi (10 mM), SAR-405 (10 µM), veya Thapsigargin (300 nM), belirtildiği gibi. 3 h tedavi sonra hücreleri hasat edildi ve karaciğer tutma oranları olarak belirlenmiştir geçerli iletişim kuralında ayrıntılı. (B) HEK293 hücreleri tedavi DMSO CM (% 0,1) araca ya da 100 nM Baf belirtildiği gibi EBSS içinde. Ayrıca, bazı hücreleri 10 µM alınan MRT67307 (bir ULK inhibitörü) veya 300 nM Thapsigargin. Karaciğer tutma oranları tedavi 3 h sonra belirlenmiştir. (C-F) MEF (C), BJ (D), MCF-7 (E) veya RPE-1 (F) hücre tedavi DMSO CM (% 0,1) araca ya da Baf (10 nM c, 100 nM D-f) içinde EBSS da belirtildiği gibi 10 mM 3MA, olmasa da. Karaciğer tutma oranları tedavi 3 h sonra belirlenmiştir. A, B, D, E ve F göstermek üç biyolojik çoğaltır (onaylatılacak wells) bir deneme ortalama değerleri (n = 1), standart sapma temsil eden hata çubukları ile. C üç bağımsız deneyler ortalama değerleri gösterir (n = 3), standart hata ortalamaya temsil eden hata çubukları ile. p < 0,05, ***p < 0,001 tekrarlanan, tek yönlü ANOVA örnekleri.
Şekil 3 : Karaciğer haciz tahlil nakavt (A-C) veya nakavt (D) yaklaşımlar tarafından doğrulanmasını. (A-C) ATG5 vahşi türü (WT) veya nakavt (KO) MEFs(a)ATG7 WT veya KO MEFs (B), veya ATG9A WT veya KO MEFs (C) tedavi DMSO CM (% 0.01) araca ya da 10 nM Baf belirtildiği gibi EBSS içinde. Karaciğer tutma oranları tedavi 3 h sonra belirlenmiştir. Dört değerleri yani (A; n = 4) veya üç (B ve C; n = 3) standart hata ortalamaya temsil eden hata çubukları ile bağımsız deneyler. p < tekrarlanan 0,05, iki yönlü ANOVA örnekleri. Tutarak, önemli değil. (D) LNCaP hücreleri ters 5 ile transfected nM nontargeting denetim siRNA (siCtrl) veya 5 her belirtildiği gibi ATG9A - FIP200-, ULK1-, ULK2-, GABARAP-, GABARAPL1- da GABARAPL2 hedefleme siRNA oligoes, nM. 48 saat sonra hücreleri de DMSO araca CM (% 0,1), veya 100 ile tedavi edildi nM Baf belirtildiği gibi EBSS içinde. Karaciğer tutma oranları tedavi 3 h sonra belirlenmiştir. Üç biyolojik çoğaltır (onaylatılacak wells) bir deneme ortalama değerleri gösterilmiştir (n = 1), standart sapma temsil eden hata çubukları ile.
Özetle, burada açıklanan protokol memeli hücreleri toplu autophagic haciz etkinliğini izlemek için güvenilir ve yaygın olarak uygulanabilir bir yöntem temsil eder. Orijinal yöntemi12,16için karşılaştırıldığında, biz gereksiz adımları bir dizi kaldırıldı, kalan adımları birkaç Basitleştirilmiş ve önemli downscaling tanıttı. Sonuç olarak, protokol maliyet ve zaman-verimliliği ile ilgili olarak, büyük ölçüde artırıldı ve örnekleri aynı miktarda şimdi özgün protokolü ile karşılaştırıldığında daha az yarısından zamanında ele alınabilir. Adım 4 (2 gün)-ebilmek var olmak kılınmak ~ 2 h ise 24 örnekleri için 2-3 arasındaki adımları (gün 1) ½ h hazırlık artı yaklaşık 3 h verimli çalışmanın gerektirir (tüm gerekli arabellekleri önceden hazırlanır verilen bu tahmin eder zaman). Günde 1 genellikle Baf ile 3-4 h kuluçka veya diğer inhibitörleri autolysosomal karaciğer bozulması, dahil olmak üzere hücre tedavileri tarafından öncesinde tahlil beri iki gün üst üste tahlil bölmek uygundur. Ancak, bir ve aynı gün içinde tüm tahlil yapmak mümkündür. Bu durumda, ek-örnekleri dondurma sıvı azot içinde adım 3,6 ve 3,7 için zaman kazandırır. Her ne kadar geçerli protokolü ile test değil, donma-çözülme adım tamamen atlanabilir, daha ayrıntılı bu yana birincil fare tetkikine tahlil sürümü bu adım23yapılmıştır olasıdır.
Burada sunulan Protokolü göreli kolaylıkla gerçekleştirilebilir. Not, tahlil çeşitli örnekleme ve seyreltme adımları içerir bu yana, pipetting içinde doğru olmak önemlidir. Ayrıca, süpernatant umutları iyice, böylece en az miktarda iyonları sükroz hücre süspansiyon adım 2.5 mevcut ve böylece adım 3.6 posalı malzeme olarak mümkün olduğunca küçük sitozolik karaciğer kirletici yapılmalıdır. Burada açıklandığı şekilde tahlil malzeme başlayarak geniş bir aralığı için esnektir. Örneğin, LNCaP hücrelerde, biz başarılı bir şekilde tahlil hücreleri, hasat, farklı miktarda bir dizi ile bir 10 kat farkı (2. 5 x 2. 5 x 106 hücre 105 hücrelere) kadar yayılan kullandık. Gerekli malzemeleri başlayarak en az tarafından ne kadar hassas algılama karaciğer enzim aktivitesinin yöntemdir tanımlanır. Protokol ölçeklenebilir çok büyük olasılıkla önemli ölçüde daha fazla aşağı, aşağı adımları 2.5, 3.3, 3.5, 3.7, 4.2 ve 4.3 kullanılan birimleri ölçekleme tarafından.
En kritik faktör ve teknik meydan okuma tahlil ile electrodisruption adım var. Güçlü, ama kısa, elektrik çarpması hücrelerinin hücre içi yapısı ve organelleri (autophagic boşluklar da dahil olmak üzere) olduğu gibi12bırakarak bir üniforma ve seçici bozulma plazma zarı sonuçlarında iyon-free, izotonik çözüm 29. Yapışık hücreleri kullanırken, enzimatik ve mekanik bakımları adımda 2.1-3.1 (hücre dekolmanı, aralıklarla ve resuspension) tahammül esastır. Adım 3.1 için mükemmel tek hücreli süspansiyon elde etmek için kritik değildir. Örneğin, bu LNCaP hücreleri ile ulaşmak çok zor oluyor. Yine de, çevre hücrelerin % 100 başarılı electrodisruption her zaman, hatta birkaç düzine-in fiziksel olarak bağlı hücreler içeren hücre kümeleri içinde elde edilir. Yeni bir hücre tipi sınarken, electrodisruption etkinliğini doğrulamak için tavsiye edilir (bkz. Adım 3.3.1)17. Electrodisruption adım sonra17hücrelerin % 100 yakın kalıcı olarak Trypan mavi pozitif olmalıdır. Yoksa, electroporator ayarları büyük olasılıkla değiştirilmesi gerekir. Tahlil 20 farklı memeli hücre türleri kullanarak, biz hiç electroporator ayarlarını değiştirmek zorunda kalmışlardır. Böylece, doğru ayarları için bir memeli hücre satır bulduktan sonra tüm diğer tür memeli hücreleri için işe muhtemeldir. Electrodisruption koşulları çok sert olmadığını doğrulamak için sadece plazma zarı ve hücre içi organellerin değil zarı bozulur olduğunu, Yani,adım 3.3.2 izleyin.
Toplu autophagy sitozol diğer kargo ile birlikte önemli miktarda Co çekilmek autophagosomes tarafından gerçekleştirilir. Bu sitoplazma bölümlerini tamamen seçici autophagy yolu ile ortaya çıkabilir veya bir şekilde bu seçici ve non-selektif autophagy karışımı temsil eder. Bu bugüne kadar olup olmadığını veya hangi dereceye kadar seçici ve non-selektif autophagy işbirliği var autophagy iki farklı mod veya olup olmadığını autophagosomes bir kural olarak aynı anda seçici ve non-selektif görgü kargo çekilmek açık değildir. Önemlisi, ancak, yeni yapılan bir çalışmada seçici autophagy aktivatörler toplu sitozolik kargo haciz belirli kargo30haciz olduğu gibi benzer bir artış neden bildirdi. Kendi laboratuvar sonuçlarından bu ile anlaşma vardır (yayınlanmamış sonuçlarımız). Haciz çözünür sitozolik protein analizi (Örneğin, karaciğer) bu nedenle büyük olasılıkla macroautophagic tutma etkinliği çok altında değilse tüm koşulları değişiklikleri algılamak için potansiyel vardır. Her ne kadar hala kanıtlanmış için olasılık koşulları belirli türleri benzersiz bir tür Seçici özel autophagy nerede kargo sıkıca bile o sitozol phagophore tarafından sarılır neden dışarıda bırakılamaz kalır ancak, üzerinden edilmemektedir autophagosome tecrit. Böyle durum var olabilir için soruşturma için toplu autophagy deneyleri karaciğer haciz tahlil gibi seçici autophagy deneyleri ile paralel olarak çalıştırılması gerekir.
Karaciğer haciz tahlil ana avantajlarından biri bu endojen kargo, böylece genel olarak uygulanabilir bir yöntem yapmak haciz ölçer var. Ayrıca, tahlil son derece nicel bir şekilde tutma etkinliğini ölçer. Karaciğer haciz tahlil mekanizmaları ve autophagosome oluşumu, açık beri düzenlenmesi için önemli bir araçtır phagophores karaciğer çekilmek olamaz. Bu imkansız değil, autophagosome benzeri yapıları kapalı varlıklardır olup olmadığını veya elektron mikroskobu tarafından değil değerlendirmek çok hantal ve zor, tek. Autophagosomes kapalı olup olmadığını çözümlemek için kullanılan başka bir yöntem hassasiyeti autophagy işaretleri (Örneğin, LC3) veya reseptörleri test etmektir (Örneğin, sequestosome 1 (p62/SQSTM1) veya nükleer nokta protein 52 (NDP52)) için proteaz10 ,31,32. Bu testin bir proteaz koruma autophagic kargo yerine sepeti bileşenleri okuyor dezavantajdır. Tahlil western Blot dayalı olduğundan, Ayrıca, bu yarı nicel bir durum.
Endojen kargo Autophagy analiz yeteneği bir avantajdır, karaciğer haciz tahlil ve haciz endojen kargonun değerlendirmek diğer deneyleri ile doğal bir sınırlama bir bozulma inhibitörü amacıyla dahil edilmelidir ise autophagic tutma belirli etkileri yerine haciz ve yıkımı net etkileri ayırt. Karaciğer bozulması verimli inhibitörleri proton pompa inhibitörleri gibi klorokin ve amonyum klorür33gibi Baf veya concanamycin3,16,18ve lysosomotropic ajanlar içerir. Proteaz inhibitörü leupeptin de birincil fare tetkikine23' inşaat ama test ettik memeli hücre hatlarında genelde verimsiz. Biz düzenli olarak hızla geçecek olan ve, nonmalignant ve malign hücrelerde yüksek verimli Baf13, kullanın. Ancak, karaciğer bozulması inhibitörleri hiçbiri tamamen özeldir ve autophagy inhibitörlerinin sözde etkileri dışarıda bırakılamaz göz önünde tutmak önemlidir. Non-spesifik etkisi riskini en aza indirmek için sadece düzeyleri doyurarak çoğu engelleyici konsantrasyonları kullanın ve engelleyici sadece son birkaç saat deneme için (3-4 h) eklemek için tavsiye ediyoruz. Baf doyurarak konsantrasyonu her hücre türü için tespit edilmelidir. Bir kılavuz olarak, biz-si olmak sınav, kültürlü memeli hücre satırlarını çoğu için 50-100 nM doyurarak MEFs sadece 10 gerektirir gibi bazı hücre türleri ise nM Baf tam bir blok içinde karaciğer bozulması için.
Bir belirgin karaciğer haciz tahlil ile o sadece canlı hücreler üzerinde böylece autophagy sabit hücre ve doku analizi için kullanımı hariç gerçekleştirilebileceğini kısıtlamadır. Öte yandan, şu anda hiçbir deneyleri kurulan sabit hücrelerinde fonksiyonel autophagic etkinliği ölçmek. Geçerli protokol ile test değil rağmen in vivo autophagic tutma etkinliği deneysel organizmalarda değerlendirmek için karaciğer haciz tahlil kullanmak tamamen mümkün olmalıdır. Belgili tanımlık sınırlama-cekti var olmak organizma bir inhibitörü ile tedavisinde lizozomal karaciğer bozulması tolere gerekir ve dönemin böyle tedavi ve testin performans arasındaki olası belirsiz etkilerini en aza indirmek için nispeten kısa olması gerekir engelleyici. İlginçtir, Kominami vd., erken bir çalışmayla belirtilen 3-6 h tedavi sıçan leupeptin (mayi enjeksiyon, 2 mg/100 g vücut ağırlığının) ile verimli autophagically münzevi karaciğer karaciğer birikimi gözlemlemek uygundur hücre altı fraksiyonları autophagic boşluklar34için zenginleştirilmiş.
PH-duyarlı floresan haciz ektopik ifade Rosella35 gibi probes veya Keima36 bozulması inhibitörleri dahil olmak üzere gerek kalmadan autophagic haciz görselleştirmek için kullanılabilir. Ayrıca, karaciğer haciz tahlil bu tür yaklaşımlar tek kişilik hücrelerde autophagic haciz görselleştirmek için kullanılabilir. Ayrıca, organel hedefleme sıralarını sonda füzyonu özel organelleri haciz izlemek için yararlı olabilir. Güçlü mikroskobik platformları da yüksek üretilen iş tarama analizleri için izin verebilir. Ektopik sonda ifade, aynı zamanda lizozomal sisteminde sonda birikimi autophagic yolu etkileyebilir dezavantajları vardır. Ayrıca, karaciğer haciz tahlil farklı olarak verimli bir şekilde transfected hücrelere bağlı biri. Son olarak, karaciğer haciz tahlil münzevi yüzde sitozol düz ileri nicel bir çıktısını sağlar ise, yansıma tabanlı yöntemler genellikle bu tür mutlak nicel çıkış sağlayamaz. Tavsiye yaklaşımlar her iki tür tamamlayıcı bir şekilde kullanın. Autophagic tutma bozulması inhibitörleri gerek olmadan çalışmak için başka bir mükemmel Yöntem radiolabeled raffinose hücrelere tersinir electro-permeabilization3,23,37tarafındantanıtmak için hazırlanmıştır, 38. Raffinose lizozomal enzimler için dayanıklı membran-impermeant ve metabolik olarak inert bir şeker var. Bu nedenle, onun autophagic haciz sedimentable hücre kesirler3,23,37,38sitozolik ayrılması tarafından takip edilebilir. Bu yaklaşım ise, karaciğer haciz tahlil daha fazla zaman ve radyoaktivite kullanımı nedeniyle ek güvenlik önlemleri gerektirir. Son olarak, toplu autophagic tutma ve engelsiz autophagic kargo akı, uzun ömürlü proteinlerin bozulması ait sonuç doğru bir iyi kurulmuş protein etiketleme tabanlı yöntemi39tarafından,40 ölçülebilir ,41,42,43. Uzun ömürlü proteinlerin Ayrıca en önemlisi proteasomal sistem tarafından autophagy, daha diğer mekanizmaları tarafından bozulmuş beri Ancak, karaciğer haciz tahlil farklı olarak, bu yöntem belirli bir okuma autophagic etkinliği için sağlamaz (ise karaciğer haciz yalnızca autophagy sonucunda oluşur). Bu nedenle, bakımları düzenli olarak olması gerekli denetim sayısı dahil, Örneğin, kimyasal inhibitörleri lizozomal autophagic veya proteasomal bozulması ve genetik müdahale autophagy3,16.
Karaciğer haciz tahlil yokluğu veya inhibitörleri (Baf çoğu lizozomal LC3 bozulması varlığı western Blot ya da LC3 puncta oluşumu tarafından floresans görüntüleme tarafından LC3-II düzeyleri ölçmek yaygın olarak kullanılan LC3 akı deneyleri ile karşılaştırıldığında sık kullanılan), veya asidik ortamlarda22fluorescently etiketli LC3 versiyonlarının geçiş. Ne kadar bu LC3 tabanlı deneyleri yararlı bilgiler sağlayabilir, onlar yorumlamak, özellikle çünkü LC3 akı derecesini ve miktarı ve türü kargo akı arasındaki ilişki bilinmiyor zor olabilir. Giriş bölümünde de belirtildiği gibi toplu autophagy ve Parkin bağımlı mitophagy LC3 aile proteinler9,10,11,44gerekmez. Ayrıca, yıldız sıçan hepatosit karaciğer tutma ve yıkımı gelirleri kesintisiz zaman dilimlerinde olduğu yerde Hayır autophagic lizozomal LC3 akı9. Böylece, bu durumda, kargo akı tamamen LC3 akı ayrılmış olabilir. Daha fazla araştırma LC3 akı kargo akı farklı tür karşılaştırma daha iyi LC3 akı deneyleri ile elde edilen sonuçlar yorumlamak için gereklidir.
Mevcut haliyle, karaciğer haciz tahlil gerekli uygulamalı zaman ve maliyet açısından Batı kurutma için karşılaştırılabilir olduğunu. Toplu autophagy ölçme, açısından en az raffinose tabanlı haciz tahlil olarak verimli veya uzun ömürlü protein yıkımı tahlil yukarıda açıklanan. Toplu autophagic haciz faaliyet belirli ölçüm ve kapalı autophagosomes oluşumu için bu ikinci deneyleri çok daha verimli ve düz ileri LC3 akı deneyleri veya proteaz koruma deneyleri reseptörlerinin, LC3 veya autophagy daha gerçek kargo yerine sepeti bileşenleri ölçmek. Biz önemli ölçüde karaciğer haciz tahlil throughput geliştirilmiş olsa bile, bir yüksek-den geçerek tahlil çok uzak olduğunu ve yukarıda açıklanan resim tabanlı deneyleri verimlilik ile rekabet edemez. Ancak, görüntü tabanlı deneyleri ve karaciğer haciz tahlil avantaj ve dezavantajları var ve böylece her iki tip deneyleri kendi değerlerine sahip. Karaciğer haciz tahlil yarı yüksek-geçiş yapmak için gelecek ayarlamaları ile büyük olasılıkla mümkündür. Örneğin, electrodisruption bir 96-iyi biçimde gerçekleştirmek mümkün olmalıdır ve bu sitozolik karaciğer münzevi karaciğer Santrifüjü yerine filtrasyon sayesinde ayrilmis veya Santrifüjü adım 96 - gerçekleştirilebileceğini akla yatkın iyi biçim. Ayrıca, geçerli protokol kullanılandan çok daha duyarlı olan karaciğer etkinliği ölçmek için deneyleri geliştirilmiştir ve ticari olarak kullanılabilir. Diğer ilginç gelecek potansiyelleri testin diğer hücre tipleri memeli hücrelerinde, örneğin Maya veya diğer tek hücreli organizmalar daha onun sözde kullanılmaktadır veya kullanımı için in vivo ölçümleri autophagic yanı sıra hatta bitki hücreleri Deneysel organizmalar dokuların haciz faaliyetleri.
Sonuç olarak, karaciğer haciz tahlil canlandı ve gelişmiş haliyle gelecekteki autophagy ilgili araştırmada önemli bir araç olacağına inanıyoruz.
Yazarlar hiçbir çıkar çatışması var.
Bu eser mali Araştırma Konseyi Norveç, Oslo Üniversitesi, Anders Jahre Vakfı, Nansen Vakfı ve Henrik Homan anısına mirası tarafından desteklenmiştir. Biz Dr Noboru Mizushima ATG5 için teşekkür ederim +/ + MEFs ve ATG5-/-MEFs, Dr. Masaaki Komatsu ATG7 için +/ + MEFs ve ATG7/MEFs ve Dr. Shizuo Akira ATG9A için +/ + MEFs ve ATG9A/MEFs. Biz Frank Sætre teknik yardım ve Dr başına O. Seglen için yapıcı metodolojik tartışmalar için teşekkür ederim.
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 |
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