Medición de la secreción relativa de insulina mediante un sustituto de la Luciferase co-secretada
Summary
Este protocolo describe cómo realizar ensayos rápidos de luciferasa de bajo costo a rendimiento medio utilizando una Gaussia luciferase ligada a la insulina como un proxy para la secreción de insulina de células beta. El ensayo se puede realizar con la mayoría de los lectores de placas de luminiscencia y pipetas multicanal.
Abstract
La realización de ensayos basados en anticuerpos para la recolección secreta de insulina después de la muestra suele requerir unas horas a un día de tiempo de ensayo y puede ser costoso, dependiendo del ensayo específico. Los ensayos de luciferasa secretas aceleran los resultados y reducen sustancialmente el costo del ensayo por muestra. Aquí presentamos un enfoque relativamente infrautilizado para medir la actividad secretora de insulina de las células pancreáticas mediante el uso de Gaussia luciferasa insertada genéticamente dentro del péptido C. Durante el procesamiento proteolítico de la proinsulina, el péptido C se extirparte liberando la luciferasa dentro de la vesícula secretora de insulina donde se co-secreta con insulina. Los resultados se pueden obtener en cuestión de minutos después de la recolección de muestras debido a la velocidad de los ensayos de luciferasa. Una limitación del ensayo es que es una medida relativa de la secreción de insulina y no una cuantificación absoluta. Sin embargo, este protocolo es económico, escalable y se puede realizar utilizando la mayoría de los lectores de placas de luminiscencia estándar. Las pipetas multicanal analógicas y digitales facilitan múltiples pasos del ensayo. Muchas variaciones experimentales diferentes se pueden probar simultáneamente. Una vez que se decide un conjunto focalizado de condiciones, las concentraciones de insulina deben medirse directamente utilizando ensayos basados en anticuerpos con curvas estándar para confirmar los resultados del ensayo de luciferas.
Introduction
El método presentado aquí permite que la secreción de insulina de una línea de células beta modificadagenéticamente se ensaye rápida y asequiblemente en formato de 96 placas de pozo. La clave de este protocolo es una versión modificada de la insulina con la Gaussia luciferase naturalmente secretada (GLuc, 18 kDa) insertada (ver Figura 1) en el péptido C para generar insulina-Gaussia (InsGLuc)1,2. Otras proteínas más grandes, como la GFP (25 kDa), se han insertado con éxito en el péptido C de la insulina y han exhibido el procesamiento post-traduccional esperado de la proinsulina-GFP a la insulina y el péptido GFP-C3,4. Para el ensayo de este protocolo, GLuc ha sido optimizado para la expresión de mamíferos y sehan introducido dos mutaciones para mejorar la cinética brillante 5,6. Múltiples combinaciones y réplicas de las condiciones de tratamiento se pueden probar fácilmente en formato 96-bien-placa y los resultados de la secreción se pueden obtener inmediatamente después del experimento.
Una ventaja importante, como se señaló anteriormente2, es el bajo costo de esta medición de secreción basada en luciferasa ( Ensayos de “2$/bien) y fluorescencia homogénea resuelta en el tiempo (HTRF) u otros ensayos de anticuerpos basados en la transferencia de energía por resonancia de la familia (FRET) (> $1/bueno). En comparación con estos ensayos basados en anticuerpos, que miden la concentración de insulina haciendo referencia a una curva estándar, el ensayo InsGLuc mide la actividad secretora como una comparación relativa con los pozos de control en la placa. Por esa razón, cada experimento requiere la inclusión de controles adecuados. Esta distinción es una compensación para permitir mediciones rápidas y baratas. Sin embargo, se ha demostrado que la secreción de InsGLuc está altamente correlacionada con la secreción de insulina medida por ELISA1,2. Esta tecnología se ha ampliado para el cribado de alto rendimiento1,2,7 y ha llevado a la identificación de nuevos moduladores de la secreción de insulina, incluyendo un inhibidor del canal de potasio cerrado por voltaje7 así como un producto natural inhibidor de la función celular, cromomicina A28. El uso de InsGLuc es más adecuado para los investigadores que planean probar continuamente muchas condiciones de tratamiento diferentes para su impacto en la secreción de insulina. En los experimentos de seguimiento es necesario repetir los hallazgos clave en una línea celular de los padres, y de manera óptima en islotes murinos o humanos, y medir la secreción de insulina mediante un ensayo basado en anticuerpos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Aquí presentamos un método para evaluar rápidamente las respuestas de secreción de insulina estimuladas por la glucosa de las células MIN6. Para obtener las mejores respuestas en el ensayo es importante sembrar las células MIN6 con la densidad adecuada y permitir que se conviertan en un confluente del 85-95%. Esto mejora las respuestas celulares a la glucosa debido a la mejora de los contactos y la sincronización de células celulares, que se produce tanto en los islotes primarios17,</…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores agradecen a todos los miembros actuales y anteriores del laboratorio Cobb por su valioso trabajo y debate, y a Dionne Ware por la asistencia administrativa. Michael Kalwat cuenta con el apoyo de una Fundación de Investigación de la Diabetes Juvenil SRA-2019-702-Q-R. Este trabajo fue posible gracias a NIH R37 DK34128 y Welch Foundation Grant I1243 a Melanie Cobb. Las primeras partes de este trabajo también fueron apoyadas por un NIH F32 DK100113 a Michael Kalwat.
Materials
| Cell culture materials | |||
| rIns-GLuc stable MIN6 cells | Parental MIN6 cell line stably expressing pcDNA3.1+rInsp-Ins-eGLuc and maintained in 250 ug/ml G418 | ||
| DMEM | Sigma | D6429 | 4.5 g/L glucose media |
| fetal bovine serum, heat-inactivated | Sigma | F4135 | |
| Penicillin/Streptomycin | Thermo-Fisher Scientific | SV30010 | |
| beta-mercaptoethanol | Thermo-Fisher Scientific | BP 176-100 | |
| glutamine | Thermo-Fisher Scientific | BP379-100 | |
| Trypsin-EDTA | Sigma | T3924-500 | |
| G418 | Gold Biotechnology | G418-10 | Stock solution 250 mg/mL in water. Freeze aliquots at -20C. |
| T75 tissue culture flasks | Fisher Scientific | 07-202-000 | |
| 96 well tissue culture plates | Celltreat | 229196 | |
| Reagent reservoirs (50 mL) | Corning | 4870 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Secretion assay reagents | |||
| BSA (RIA grade) | Thermo-Fisher Scientific | 50-146-952 | |
| D-(+)-Glucose | Sigma | G8270-1KG | |
| KCl | Thermo-Fisher Scientific | P217-500 | |
| NaCl | Thermo-Fisher Scientific | S271-3 | |
| Hepes, pH 7.4 | Thermo-Fisher Scientific | 50-213-365 | |
| NaHCO3 | Thermo-Fisher Scientific | 15568414 | |
| MgCl2 | Thermo-Fisher Scientific | M9272-500G | |
| CaCl2 | Sigma | C-7902 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Optional drugs for stimulation experiments | |||
| Diazoxide | Sigma | D9035 | Stock solution: 50 mM in 0.1N NaOH. Add equal amount of 0.1N HCl to any buffer where diazoxide is added. |
| epinephrine (bitartrate salt) | Sigma | E4375 | Stock solution: 5 mM in water |
| PMA (phorbol 12-myristate) | Sigma | P1585 | Stock solution: 100 µM in DMSO |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Guassia assay materials | |||
| Disodium phosphate (Na2HPO4) | Thermo-Fisher Scientific | S374-500 | |
| Glycerol | Thermo-Fisher Scientific | G334 | |
| Sodium Bromide | Thermo-Fisher Scientific | AC44680-1000 | |
| EDTA | Thermo-Fisher Scientific | AC44608-5000 | Stock solution: 0.5 M pH 8 |
| Tris base | RPI | T60040-1000.0 | Stock solution: 1 M pH 8 |
| Ascorbic Acid | Fisher Scientific | AAA1775922 | US Patent US7718389 suggested ascorbate can increase coelenterazine stability. |
| Na2SO3 | Sigma | S0505-250G | US Patent US8367357 suggested sulfite may decrease background due to BSA |
| Coelenterazine (native) | Nanolight / Prolume | 3035MG | Stock solution: 1 mg/ml in acidified MeOH (2.36 mM) |
| OptiPlate-96, White Opaque 96-well Microplate | Perkin Elmer | 6005290 | Any opaque white 96 well plate should be sufficient. Clear bottom plates will also work, however some signal will be lost. |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Equipment | |||
| Synergy H1 Hybrid plate reader or equivalent | BioTek | 8041000 | A plate reader with luminescence detection and 96-well plate capabilities is required. |
| 8-channel VOYAGER Pipette (50-1250 µL) | Integra | 4724 | An automated multichannel pipette is extremely useful for rapid addition of luciferase reagents and plating cells in 96 well format |
| 8-channel 200 µL pipette | Transferpette S 20-200 µL | 2703710 |
References
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