Petits dosages colorimétriques de Lactate intracellulaire et Pyruvate chez le nématode Caenorhabditis elegans
Summary
Nous décrivons une extraction artisanale modifiée et les dosages colorimétriques de lactate et pyruvate chez le nématode elegans de c. Lors de l’utilisation de trousses d’analyse commerciale, le développement technique de leur sensibilité et de précision est important. Précipitation de protéines dans l’extraction est l’étape la plus critique pour le dosage des métabolites intracellulaires.
Abstract
Lactate et pyruvate sont des intermédiaires clés des voies métaboliques intracellulaires de l’énergie. Le rapport lactate/pyruvate dans les cellules de surveillance permet de déterminer s’il existe un déséquilibre dans le métabolisme de l’énergie liée à l’âge entre la phosphorylation oxydative mitochondriale et de la glycolyse aérobie. Ici, nous montrons l’utilisation des kits de dosage colorimétrique commercial de lactate et pyruvate dans l’organisme modèle c. elegans. Récemment, la sensibilité et la précision des kits de dosage colorimétrique/fluorimétrique ont été améliorées considérablement par la recherche et de développement menées par les fabricants de réactifs. Les réactifs améliorées ont permis l’utilisation des essais à petite échelle avec une plaque à 96 puits chez c. elegans. En général, un dosage fluorimétrique est une sensibilité supérieure à un dosage colorimétrique ; Toutefois, l’approche colorimétrique est plus approprié pour l’usage dans des laboratoires communs. Une autre question importante à ces essais pour la détermination quantitative est la précipitation de protéines de homogénéisé c. elegans échantillons. Dans notre méthode de précipitation de protéines, précipitants communs (e.g., acide trichloracétique, acide perchlorique et acide métaphosphorique) sont utilisés pour la préparation de l’échantillon. Un échantillon de test sans protéine est préparé en ajoutant directement froid précipitant (concentration finale de 5 %) au cours de l’homogénéisation.
Introduction
Les concentrations de lactate et pyruvate sont largement considérées comme intermédiaires du métabolisme énergétique et sont liées aux États de la glycolyse, cycle des acides tricarboxyliques (TCA) et chaîne de transport des électrons dans les cellules des organismes aérobies. Une série de réactions dans la glycolyse oxyder le glucose en pyruvate, qui se trouve à un carrefour métabolique et peut être converti d’hydrates de carbone à travers gluconéogenèse, d’acides gras et le métabolisme énergétique à travers l’acétyl-CoA et de l’acide aminé alanine. Le cycle de Krebs se produit en présence d’oxygène dissous suffisante et est fondamental pour la conversion du glucose en énergie. En particulier, l’altération du métabolisme secondaire est un phénomène intéressant dans lequel la glycolyse est utilisée principalement pour la production d’énergie et la respiration mitochondriale aérobie, qui implique le cycle de Krebs et la chaîne de transport d’électrons, est diminuée dans le cancer chez les mammifères des cellules1,2. Récemment, nous avons montré que les concentrations de lactate et le rapport lactate/pyruvate qui en découle (L/P) diminuent au cours du vieillissement chez l’organisme modèle Caenorhabditis elegans (c. elegans). De même, nous avons constaté que le mammifère tumeur suppresseur p53 orthologues CEP-1 chez c. elegans a un rôle important dans les altérations liées au vieillissement du métabolisme énergétique par le biais de l’activation de ses cibles transcriptionnelle3.
Dans des tests biologiques, comme la mesure des concentrations de lactate et pyruvate dans les cellules, la sensibilité, précision, taille de l’échantillon et les temps d’incubation des trousses de dosage colorimétrique/fluorimétrique ont été considérablement améliorés. En raison des innovations technologiques, nous sommes maintenant en mesure d’analyser les divers métabolites et métabolites intermédiaires sans la culture à grande échelle c. elegans, qui est difficile étant donné sa petite taille. En règle générale, la sensibilité d’un test colorimétrique est un ordre de grandeur inférieur à celui d’un dosage fluorimétrique ; Toutefois, l’approche colorimétrique est plus approprié dans le cadre des laboratoires communs. En outre, une technique d’extraction contenant des précipitations d’homogénéisation et de protéine est cruciale pour la détermination quantitative des concentrations de lactate et pyruvate dans les cellules de c. elegans car ce nématode est enfermé dans un exosquelette appelé la cuticule, contrairement aux cellules de mammifères cultivées lignes4,5. Nous décrivons ici un protocole afin d’analyser les concentrations de lactate et pyruvate à l’aide de kits de dosage colorimétrique commercial notamment des conseils pour l’extraction de l’échantillon de c. elegans.
Protocol
Representative Results
Discussion
Lorsque vous utilisez ces trousses de dosage colorimétrique, l’étape la plus critique dans l’extraction de l’échantillon pour détecter les cellulaire lactate et pyruvate avec précision chez c. elegans sont le processus de précipitation de protéines au cours de l’homogénéisation (Figure 1). Il n’est pas strictement nécessaire d’utiliser un homogénéisateur de téflon, autres homogénéisateurs (e.g., Dounce et coniques broyeurs de tissu, ou usines de p…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu financièrement par une subvention spéciale de recherche de l’Université Daito Bunka à Sumino Yanase.
Materials
| Lactate Colorimetric/Fluorimetric Assay kit | BioVision | #K607-100 | colorimetric/fluorimetric 100 assays; Store at -20oC |
| EnzyChrom Pyruvate Assay Kit |
BioAssay Systems |
#EPYR-100 | colorimetric/ fluorometric 100 assays; Store at -20oC |
| BCA Protein Assay Kit | Thermo Scientific | #23225 | colorimetric assay; store at room temperature |
| Trichloroacetic Acid | Wako Pure Chemical | #207-04955 | store at room temperature |
| Teflon homogenizer | Iwaki/Pyrex | #358034 (Wheaton) | Instead of Iwaki/Pyrex, available by Wheaton |
References
- Warburg, O. On the origin of cancer cells. Science. 123, 309-314 (1956).
- Matoba, S., et al. p53 regulates mitochondrial respiration. Science. 312, 1650-1653 (2006).
- Yanase, S., Suda, H., Yasuda, K., Ishii, N. Impaired p53/CEP-1 is associated with lifespan extension through an age-related imbalance in the energy metabolism of C. elegans. Genes to Cells. 22 (12), 1004-1010 (2017).
- Page, A. P., Johnstone, I. L. The cuticle. WormBook. , (2007).
- Hulme, S. E., Whitesides, G. M. Chemistry and the worm: Caenorhabditis elegans as a platform for integrating chemical and biological research. Angewandte Chemie International Edition. 50, 4774-4807 (2011).
- Lewis, J. A., Fleming, J. T., Epstein, H. F., Shakes, D. C. Basic culture methods. Methods in Cell Biology, Volume 48, Caenorhabditis elegans: Modern Biological Analysis of an Organism. , 3-29 (1995).
- Senoo-Matsuda, N., et al. A defect in the cytochrome b large subunit in complex II causes both superoxide anion overproduction and abnormal energy metabolism in Caenorhabditis elegans. The Journal of Biological Chemistry. 276 (45), 41553-41558 (2001).
- Butler, J. A., Mishur, R. J., Bhaskaran, S., Rea, S. L. A metabolic signature for long life in the Caenorhabditis elegans Mit mutants. Aging Cell. 12, 130-138 (2013).
- Marbach, E. P., Weil, M. H. Rapid enzymatic measurement of blood lactate and pyruvate: Use and significance of metaphosphoric acid as a common precipitant. Clinical Chemistry. 13 (4), 314-325 (1967).
- Mishur, R. J., et al. Mitochondrial metabolites extend lifespan. Aging Cell. 15, 336-348 (2016).
