Summary

높은 처리량 마이크로 호흡 측정을위한 마우스 골격근의 최소 수량에서 미토콘드리아의 분리

Published: November 13, 2015
doi:

Summary

Here, we present a modification of a previously reported method that allows for the isolation of high quality and purified mitochondria from smaller quantities of mouse skeletal muscle. This procedure results in highly coupled mitochondria that respire with high function during microplate based respirometirc assays.

Abstract

역기능 골격근의 미토콘드리아 노화, 비만과 형 당뇨병으로 관찰 변경된 대사의 역할을한다. 절연 미토콘드리아 제제로부터 미토콘드리아 호흡계 분석법은 약물 대사를 조절하는 단백질의 작용기구 (S)의 미토콘드리아 기능의 평가뿐만 아니라, 판정이 가능. 현재 분리 절차는 종종 호흡계 분석에 필요한 고품질 미토콘드리아를 수득 조직 대량을 요구한다. 본원에 제시된 방법 (~ 450 μg의)는 높은 처리량 호흡 측정에 사용하기 위해 마우스 골격근의 최소량 (~ 75-100 mg)을 분리 할 수​​있는 방법을 고품질로 정제 미토콘드리아 설명한다. 우리는 우리의 분리 방법은 분광 시트르산 합성 효소 활성을 측정하여 92.5 ± 2.0 %의 미토콘드리아 손상을 산출 것으로 판정. 또한, 고립 된 미토콘드리아의 웨스턴 블롯 분석은 cytoso의 희미한 식의 결과LIC 단백질, GAPDH 및 미토콘드리아 단백질, COXIV의 강력한 표현. 단리 된 미토콘드리아에 띄는 GAPDH 밴드의 부재는 분리 과정 동안 비 미토콘드리아 소스로부터 조금 오염을 나타낸다. 가장 중요한 것은, O (2) 소비 마이크로 플레이트 기반 기술과 속도와 고도의 결합을 보여줍니다 결합 호흡계 분석을위한 호흡 조절 비율 (RCR) 결정의 측정 (RCR을, 모든 분석을위한> 6) 및 기능 미토콘드리아. 결론적으로, 별도의 닦지 단계 첨가 및 상당히 이전에보고 된 방법의 모터 구동 균질화 속도를 감소시키는 것은 높은 기능 호흡 고도로 결합 미토콘드리아 결과 마우스 골격근의 소량으로부터 고품질 정제 미토콘드리아의 분리를 허용했다 마이크로 기반 respirometirc 분석 중.

Introduction

The primary function of mitochondria is to produce ATP from oxidative phosphorylation. However, mitochondria have many other important cellular functions including but not limited to: the production and detoxification of reactive oxygen species, the regulation of cytoplasmic and mitochondrial calcium, organelle trafficking, ionic homeostasis, and involvement in apoptosis1,2. Therefore, it is not surprising that dysfunctional mitochondria play a role in many disease pathologies, such as aging, neurodegenerative diseases, cardiovascular disease, cancer, obesity, and diabetes3,4. Importantly, skeletal muscle mitochondria specifically are involved in many of these pathologies3-5.

Mitochondrial respiration assays using isolated mitochondria allow for the assessment of electron transport chain and oxidative phosphorylation function, and the determination of mechanism(s) of action of drugs and proteins that modulate metabolism. Mitochondrial isolation procedures exist for multiple tissue and cell types for a variety of species6,7. However, these procedures often require large quantities of tissue/cells for a high quality mitochondria yield necessary for classic respirometric assays.

Microplate based respirometirc assays allow for high throughput measurements using minimal quantities of isolated mitochondria, often just several µg per well8. Therefore, we present a modification of previously published methods7 to allow for high quality mitochondria to be isolated from smaller quantities of mouse skeletal muscle for use in microplate based respirometirc assays. In addition, methods are provided to establish the quality of the mitochondrial isolation preparation and the integrity of the mitochondrial membranes. Given that skeletal muscle mitochondria are involved in many pathological conditions, the measurement of O2 consumption in mechanistically driven studies is becoming more prevalent in biomedical research9,10.

Protocol

동물 실험 기관 동물 관리에 의해 승인 된 프로토콜에 따라 수행 버지니아 폴리 테크닉 연구소 및 주립 대학에서위원회를 사용했다. 1. 설정 (시간 : ~ 45 분) 37 ° C의 물을 욕조에 미토콘드리아 (IBM) 1 IBM2 0.25 % 트립신, 절연 버퍼의 해동 냉동 저장합니다. 유리 및 고순도 물 다음 70 % 에탄올에 해부 악기를 씻어. 4 부 IBM1 1 부 트립신을 희석하여 0.25 % 트립?…

Representative Results

시트 레이트 신타 제 활성은 시트 레이트 신타이 양막 미토콘드리아 현탁액으로 존재해서는 안 따라서 미토콘드리아 내막에 위치되고, 이후 막 무결성을위한 수단으로서 기능한다. (1)이 초음파에 비해 비 초음파 미토콘드리아 시료에 시트 레이트 신타 제 활성을 나타내는 도표 같은 격리에서 샘플. 시트 레이트 신타 제 활성의 유의 한 증가 미토콘드리아 결과 (P <0.01)?…

Discussion

본원에 제시된 방법은 마우스 골격근의 최소량 (~ 75-100 mg)을 미토콘드리아로부터 분리 절차의 상세한 설명을 제공한다. 이 분리 절차는 O 2 소비율, RCR 값, 최대 시트 레이트 신타 제 활성 및 면역에서 단백질 발현에 의해 입증되는 바와 같이 높은 작동, 순수한 미토콘드리아 (~ 450 μg의)을 수득 할 수있다. 중요한 것은,이 과정에서 분리 된 미토콘드리아는 높은 처리량을 가능 마이크로 기반…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The Fralin Life Science Research Institute and The Metabolic Phenotyping Core at Virginia Tech supported this work.

Materials

Essentially Fatty Sigma Aldrich A6003 N/A
Acid Free- BSA
Tris/HCl Promega H5123 N/A
KCL Sigma Aldrich P9541 N/A
Tris Base Promega H5135 N/A
EDTA Sigma Aldrich E6511 N/A
EGTA Sigma Aldrich E4378 N/A
Sucrose Sigma Aldrich S7903 N/A
D-Mannitol Sigma Aldrich 63559 N/A
Trypsin-EDTA (0.25%), phenol red Thermo Scientific 25200-056 N/A
Sodium Chloride
White Crystals or Crystalline Powder
≥99.0 %
Fisher Scientific BP3581 N/A
Sodium dodecyl sulfate Sigma Aldrich L3771  N/A
Sodium deoxycholate Sigma Aldrich D6750  N/A
Polyoxyethylene (12) nonylphenyl ether, branched Sigma Aldrich 238651 N/A
Single Edge Razor Blades Fisher Scientific 12-640 N/A
Falcon- 100 uM Nylon Cell Strainers Fisher Scientific 352360 N/A
Halt Protease & Phosphatse Inhibitor Cocktail Thermo Scientific 1861284 N/A
1.5mL microcentrifuge tubes with screw cap Thermo Scientific 3474 N/A
Zirconium Oxide beads Fisher Scientific C9012112 N/A
GAPDH antibody (1D4) Santa Cruz Biotechnology sc-59540 N/A
Anti- COXIV antibody Cell Signaling 4844s Any mitochondrial inner membrane protein will suffice
Peroxidase conjugated affinipure Donkey, Anti Rabbit IgG (H+L) Jackson ImmunoResearh 711-035-152 N/A
Peroxidase conjugated affinipure Goat, Anti Mouse IgG (H+L) Jackson ImmunoResearh 115-001-003 N/A
Triton-X100 Sigma Aldrich X100 N/A
Pierce BCA Protein Assay Kit  Thermo Scientific 23225 N/A
Pyruvic Acid, 98% Sigma Aldrich 107360 Store at 4°C,pH to 7.4 with KOH prior to use in respirometric assay
Succinic Acid Sigma Aldrich S9512 Store at room temperature, pH to 7.4 with KOH prior to use in respirometric assay
L(-) Malic Acid, BioXtra, ≥95% Sigma Aldrich M6413 Store at room temperature, to 7.4 with KOH prior to use in respirometric assay
L-Glutamic acid Sigma Aldrich G1251 Store at room temperature, to 7.4 with KOH prior to use in respirometric assay, to 7.4 with KOH prior to use in respirometric assay
Palmitoyl L-carnitine chloride Sigma Aldrich P1645 Store at -20°C
Oligomycin A, ≥ 95% (HPLC) Sigma Aldrich 75351 Store at -20°C
Carbonyl cyanide 4-(trifluoromethoxy) Sigma Aldrich C2920 Store at 2-8°C
phenylhydrazone
≥98% (TLC), powder [FCCP]
Antimycin A from streptomyces sp. Sigma Aldrich A8674 Store at -20°C
Adenosine 5′-diphosphate monopotassium salt dehydrate [ADP] Sigma Aldrich A5285 Store at -20°C, to 7.4 with KOH prior to use in respirometric assay
Rotenone Sigma Aldrich R8875 Store at room temperature

Riferimenti

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Citazione di questo articolo
Boutagy, N. E., Pyne, E., Rogers, G. W., Ali, M., Hulver, M. W., Frisard, M. I. Isolation of Mitochondria from Minimal Quantities of Mouse Skeletal Muscle for High Throughput Microplate Respiratory Measurements. J. Vis. Exp. (105), e53217, doi:10.3791/53217 (2015).

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