פרוטוקול זה מציג בדיקת ספיגת חומצות אמינו עם תווית רדיו, אשר שימושית להערכת צריכת חומצות אמינו בתאים ראשוניים או בעצמות מבודדות.
התפתחות העצם וההומאוסטזיס תלויה בהתמיינות ובפעילות של אוסטאובלסטים יוצרי עצם. התמיינות אוסטאובלסט מאופיינת ברצף על ידי התפשטות ואחריה סינתזת חלבונים ובסופו של דבר הפרשת מטריצת עצם. התפשטות וסינתזת חלבונים דורשות אספקה מתמדת של חומצות אמינו. למרות זאת, מעט מאוד ידוע על צריכת חומצות אמינו באוסטאובלסטים. כאן אנו מתארים פרוטוקול רגיש מאוד שנועד למדוד צריכת חומצות אמינו באמצעות חומצות אמינו מסומנות ברדיו. שיטה זו מותאמת לכימות שינויים בספיגת חומצות אמינו הקשורים להתרבות או התמיינות של אוסטאובלסט, טיפולים תרופתיים או גורמי גדילה, או מניפולציות גנטיות שונות. חשוב לציין שניתן להשתמש בשיטה זו לסירוגין כדי לכמת את צריכת חומצות האמינו בקווי תאים בתרבית או בתאים ראשוניים במבחנה או בפירי עצם מבודדים ex vivo. לבסוף, השיטה שלנו יכולה להיות מותאמת בקלות כדי למדוד את ההובלה של כל חומצות האמינו, כמו גם גלוקוז וחומרים מזינים אחרים radiolabeled.
חומצות אמינו הן תרכובות אורגניות המכילות קבוצות פונקציונליות של חומצות אמינו (-NH2) וקרבוקסיל (-COOH) עם שרשרת צדדית משתנה הספציפית לכל חומצת אמינו. באופן כללי, חומצות אמינו ידועות כמרכיב הבסיסי של חלבון. לאחרונה הובהרו שימושים חדשים ותפקודים של חומצות אמינו. לדוגמה, חומצות אמינו בודדות יכולות לעבור מטבוליזם כדי ליצור מטבוליטים ביניים התורמים לביו-אנרגיה, מתפקדים כקופקטורים אנזימטיים, מווסתים מיני חמצן תגובתי או משמשים לסינתזה של חומצות אמינו אחרות 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 . מחקרים רבים מראים כי חילוף חומרים של חומצות אמינו הוא קריטי עבור פלוריפוטנטיות, שגשוג והתמיינות של תאים בהקשרים שונים 3,6,11,12,13,14,15,16,17.
אוסטאובלסטים הם תאים מפרישים המייצרים ומפרישים את מטריצת העצם החוץ-תאית העשירה בקולגן מסוג 1. כדי לשמור על שיעורים גבוהים של סינתזת חלבונים במהלך היווצרות העצם, אוסטאובלסטים דורשים אספקה מתמדת של חומצות אמינו. כדי לענות על דרישה זו, osteoblasts חייב לרכוש באופן פעיל חומצות אמינו. בהתאם לכך, מחקרים אחרונים חושפים את החשיבות של ספיגת חומצות אמינו וחילוף חומרים בפעילות אוסטאובלסטים וביצירת עצם 15,16,17,18,19,20.
אוסטאובלסטים רוכשים חומצות אמינו תאיות משלושה מקורות עיקריים: סביבה חוץ-תאית, פירוק חלבונים תוך-תאיים וביוסינתזה של חומצות אמינו דה-נובו. פרוטוקול זה יתמקד בהערכת ספיגת חומצות אמינו מסביבה חוץ-תאית. השיטות הנפוצות ביותר למדידת ספיגת חומצות אמינו מסתמכות על חומצות אמינו בעלות תווית רדיו (למשל, 3שעות או 14מעלות צלזיוס) או על איזוטופים כבדים המסומנים (למשל, 13מעלות צלזיוס). מבחני איזוטופומרים כבדים יכולים לנתח ספיגת חומצות אמינו וחילוף חומרים בצורה יסודית ובטוחה יותר, אך לוקח להם זמן רב יותר להשלים מספר ימים מכיוון שלוקח יום להכין ולהפיק דגימות ומספר ימים לנתח בספקטרומטר המסה בהתאם למספר הדגימות21,22. לשם השוואה, מבחני ספיגת חומצות אמינו מסומנים ברדיו אינם אינפורמטיביים לגבי חילוף החומרים במורד הזרם, אך הם זולים ומהירים יחסית, וניתן להשלים אותם תוך 2-3 שעות מתחילת הניסוי23,24. כאן אנו מתארים פרוטוקול בסיסי הניתן לשינוי בקלות, שנועד להעריך קליטת חומצות אמינו בתרבית או בקווי תאים במבחנה או בצירי עצם בודדים ex vivo. ניתן להרחיב את היישום של שני פרוטוקולים אלה לחומצות אמינו אחרות המסומנות ברדיו ולסוגי תאים ורקמות אחרים הקשורים לעצמות.
הפרוטוקול המתואר כאן מספק גישה מהירה ורגישה להערכת ספיגת חומצות אמינו בתגובה לתמורות ניסיוניות שונות במבחנה או ex vivo. בהשוואה לערכות הזמינות מסחרית (למשל, גלוטמין וערכת קביעת גלוטמט), שיטה זו הרבה יותר רגישה, מהירה ופחות דורשתעבודה של 16,17,25<sup …
The authors have nothing to disclose.
מעבדת קרנר נתמכת על ידי מענקי R01 של המכון הלאומי לבריאות (AR076325 ו-AR071967) ל-C.M.K.
0.25% trypsin | Gibco | 25200 | |
12-well plate | Corning | 3513 | |
1mL syringe | BD precision | 309628 | |
30G Needle | BD precision | 305106 | |
Arginine Monohydrochloride L-[2,3,4-3H]-, 1mCi | PerkinElmer | NET1123001MC | |
Beckman LS6500 scintillation counter | |||
Calcium chloride | Sigma | C1016 | |
choline chloride | Sigma | C7077 | |
D-(+)-Glucose solution | Sigma | G8769 | |
Dissection Tool | Forceps, scissors, scapels | ||
DPBS | Gibco | 14190 | |
Ethylenediaminetetraacetic acid | Sigma | E9884 | |
HEPES(1M) | Gibco | 15630 | |
L-[3,4-3H(N)]-Glutamine | PerkinElmer | NET551250UC | |
Liquid scintilation vials | Sigma | Z190535 | |
lithium chloride solution, 8M | Sigma | L7026 | |
Magnesium chloride | Sigma | M8266 | |
MEMα | Gibco | 12561 | |
Microcentrifuge tube, 15mL | Biotix | 89511-256 | |
NP-40 | Sigma | 492016 | |
Potassium chloride | Sigma | P3911 | |
Sodium bicarbonate | Sigma | S6014 | |
sodium chloride | Sigma | S9888 | |
Sodium Deoxycholate | Sigma | D6750 | |
Sodium dodecyl sulfate | Sigma | 436143 | |
Sonicator | Sonic&Materials | VCX130 | |
Tris Base | Sigma | 648311 | |
Ultima Gold (Scintillation solution) | PerkinElmer | 6013329 | |
α-(Methylamino)isobutyric acid | Sigma | M2383 |