Kleinräumige farbmetrischen Assays der intrazellulären Laktat und Pyruvat in den Fadenwurm Caenorhabditis elegans
Summary
Wir beschreiben eine modifizierte kleine Extraktion und Farbmetrische Assays von Laktat und Pyruvat in die Nematoden C. Elegans. Bei der Verwendung von kommerziellen Assay Kits ist die technische Entwicklung ihrer Empfindlichkeit und Genauigkeit wichtig. Proteinfällung Extraktion ist der wichtigste Schritt zur quantitativen Bestimmung von intrazellulären Metaboliten.
Abstract
Laktat und Pyruvat sind wichtige Zwischenprodukte der intrazellulären Energie Stoffwechselwege. Überwachung der Laktat/Pyruvat-Verhältnis in den Zellen hilft, festzustellen, ob ein Ungleichgewicht im altersbedingten Energiestoffwechsel zwischen Mitochondrien Oxidative Phosphorylierung und aerobe Glykolyse. Hier zeigen wir die Nutzung von kommerziellen farbmetrischen Assay Kits für Laktat und Pyruvat bei Modellorganismus C. Elegans. Vor kurzem wurden durch die Forschung und Entwicklung von Reagenz Herstellern durchgeführt die Empfindlichkeit und Genauigkeit der kolorimetrischen/fluorimetrischen Assay Kits stark verbessert. Die verbesserte Reagenzien ermöglichten den Einsatz von kleinen Assays mit einer 96-Well-Platte in C. Elegans. Im Allgemeinen ist eine Antikörper-Test überlegen in der Empfindlichkeit einer kolorimetrischen Assay; Allerdings ist der kolorimetrischen Ansatz besser geeignet für den Einsatz im gemeinsamen Labors. Ein weiteres wichtiges Thema in diesen Tests zur quantitativen Bestimmung ist Eiweiß Niederschlag von homogenisierten C. Elegans Proben. In unserer Eiweiß Niederschlag Methode, gemeinsame Fällungsmitteln (zB., Trichloressigsäure Säure, Perchlorsäure und Metaphosphoric Säure) dienen zur Probenvorbereitung. Eine eiweißfreie Assay-Probe wird vorbereitet, indem man direkt kalt Fällungsmittel (Endkonzentration von 5 %) während der Homogenisierung.
Introduction
Laktat und Pyruvat-Konzentrationen gelten als Zwischenprodukte des Energiestoffwechsels, und beziehen sich auf die Staaten der Glykolyse, tricarboxylic Säure (TCA) Zyklus und Elektronentransport-Kette in den Zellen der aeroben Organismen. Eine Reihe von Reaktionen in Glykolyse oxidiert Glucose zu Pyruvat, das liegt am Scheideweg metabolische und Kohlenhydrate durch Glukoneogenese, Fettsäuren und Energiestoffwechsel durch Acetyl-CoA und die Aminosäure Alanin umgewandelt werden kann. Die TCA-Zyklus tritt unter das Vorhandensein von ausreichend gelöste Sauerstoff und ist von grundlegender Bedeutung für die Umwandlung von Glukose in Energie. Vor allem, die Veränderung des sekundärstoffwechsels ist ein interessantes Phänomen in dem Glykolyse überwiegend zur Energiegewinnung verwendet wird und mitochondriale Atmung, beinhaltet die TCA-Zyklus und Elektronentransport-Kette ist herunterreguliert in Säugetieren Krebs Zellen1,2. Wir zeigten kürzlich, dass die Laktatwerte und die konsequente Laktat/Pyruvat (L/P)-Verhältnis während der Alterung bei Modellorganismus Caenorhabditis Elegans (C. Elegans) abgenommen. Ebenso fanden wir, dass der Säugetier-Tumorsuppressor p53 Ortholog CEP-1 in C. Elegans eine wichtige Rolle in der altersbedingten Veränderungen des Energiestoffwechsels durch die Aktivierung von seinen transkriptionelle Ziele3hat.
In biologischen Tests, wie die Messung von Laktat und Pyruvat-Konzentrationen in den Zellen wurden die Empfindlichkeit, Genauigkeit, Stichprobenumfang und Inkubationszeit der kolorimetrischen/fluorimetrischen Assay Kits dramatisch verbessert. Dank technologischer Innovationen können wir analysieren verschiedene Metaboliten und Fortgeschrittene Metaboliten ohne groß angelegte Kultur von C. Elegans, was angesichts seiner geringen Größe schwierig ist. Im Allgemeinen ist die Empfindlichkeit eines farbmetrischen Assays eine Größenordnung kleiner als die eines fluorimetrischen Assays; Allerdings eignet sich der kolorimetrischen Ansatz mehr im Rahmen der gemeinsamen Labors. Außerdem ist ein Extraktiontechnik, Homogenisierung und Eiweiß Niederschlag enthält für die quantitative Bestimmung von Laktat und Pyruvat Konzentrationen in C. Elegans Zellen von entscheidender Bedeutung, da diese Nematoden in ein Exoskelett eingeschlossen ist die Kutikula, im Gegensatz zu kultivierten Säugetierzellen Linien4,5genannt. Hier beschreiben wir ein Protokoll zu analysieren, Laktat und Pyruvat Konzentrationen mit kommerziellen farbmetrischen Assay Kits inklusive Tipps für Probe-Extraktion von C. Elegans.
Protocol
Representative Results
Discussion
Wenn Sie diese farbmetrischen Assay Kits verwenden, ist der wichtigste Schritt in der Probengewinnung zellulärer Laktat zu erkennen und Pyruvat genau in C. Elegans der Prozess der Proteinfällung während der Homogenisierung (Abbildung 1). Es ist nicht unbedingt notwendig, eine Teflon-Homogenisator als andere Homogenisatoren zu verwenden (zB., Dounce und konisch Gewebe Schleifmaschinen oder Wulst Mühlen) eignen sich auch für die kleinen Extraktion von Würmern. Wir nicht…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch eine spezielle Research Grant Daito Bunka Universität zu Sumino Yanase finanziell unterstützt.
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 |
Referências
- 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).
