Summary

使用预突子形成测定使用预突子组织者珠和"神经元球"文化

Published: August 02, 2019
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Summary

预突生形成是一个动态过程,包括以适当的顺序积累突触蛋白。在这种方法中,前突子形成由与”神经元球”培养的正交片上与前突子组织者蛋白结合的珠子触发,因此在先发形成期间很容易分析突触蛋白的积累。

Abstract

在神经元发育过程中,突触形成是建立神经回路的重要一步。要形成突触,突触蛋白必须通过从细胞体的传输和/或未成熟的突触中的局部翻译以适当的顺序提供。然而,它不完全了解突触蛋白如何积累在突触以适当的顺序。本文提出了一种利用神经元球培养与珠子结合来诱导前突触形成的新方法。神经元细胞聚集的神经元球提供远离细胞体和树突的斧状片,因此可以通过避免细胞体的压倒性信号来检测前突子的弱荧光信号。作为珠子来触发前突动的形成,我们使用珠子与富含亮氨酸的重复跨膜神经元2(LRRTM2)结合,这是一个兴奋的先发前的组织者。使用这种方法,我们证明了囊性谷氨酸输送剂1(vGlut1),一种突触性囊泡蛋白,在预突触中积累得比Munc18-1(一种活性区蛋白)快。Munc18-1 在切除细胞体后,在先行中积累翻译依赖性。这一发现表明Munc18-1通过局部平移在斧子中积累,而不是从细胞体传输。总之,该方法适用于分析突触前蛋白的积累和突触蛋白的来源。由于神经元球培养简单,无需使用特殊仪器,该方法可适用于其他实验平台。

Introduction

突触形成是神经回路1、2、3开发过程中的关键步骤之一。由突触前和突触后组成的专门隔间的形成是一个复杂和多步骤的过程,涉及适当识别斧子和树突,形成活动区和后突密度,以及正确对齐电位通道和神经递质受体1,2。在每个过程中,许多种类的突触蛋白通过从细胞体中运输突触蛋白和/或通过隔间中的局部翻译,在适当的时间积累到这些专用隔间。这些突触蛋白被认为是以有组织的方式排列,以形成功能性突触。一些突触蛋白的机能导致神经疾病4,5。然而,目前还不清楚突触蛋白是如何在适当的时间积累。

为了研究突触蛋白如何以有组织的方式积累,有必要按时间顺序检查突触蛋白的积累。一些报告演示了实时成像,以观察神经元分离培养的突触形成6,7。然而,它是费时的神经元,刚刚开始在显微镜下突触形成。为了有效地观察突触蛋白的积累,突触的形成必须在研究人员想要诱导形成的时候开始。第二个挑战是区分突触蛋白的积累,由于从细胞体或突触中的局部翻译。为此,翻译水平是必要的,在不允许从细胞体运输突触蛋白的条件下进行测量。

我们利用神经元球培养物与珠子的结合,开发出了新型的先发性形成测定,以诱导前突子形成8。神经元球培养是开发来检查斧状表型,由于形成围绕细胞体的斧板9,10。我们使用磁珠与富含亮氨酸的重复跨膜神经元2(LRRTM2)结合,这是一个前突触组织者诱导兴奋前突触(图1A)11,12,13。通过使用 LRRTM2 磁珠,在应用磁珠时开始预突子形成。这意味着,前突子的形成开始于神经元球的千个斧子在同一时间,因此它允许有效地检查突触蛋白积累的精确时间过程。此外,神经元球培养很容易通过去除细胞体来阻止从体中传递突触蛋白(图1B)8。我们已经证实,没有细胞体的斧子可以存活,并在去除细胞体后至少4小时健康。因此,此方案适用于研究突触蛋白的衍生位置(细胞体或斧子),以及突触蛋白如何以有组织的方式积累。

Protocol

本手稿中描述的实验是根据横滨城市大学机构动物护理和使用委员会概述的准则进行的。 1. 神经元球作为悬垂培养物的准备(天体外(DIV) 0-3) 注:此处描述的神经元球培养制备过程基于Sasaki组先前报告的方法,并作了一些修改9,10。我们还从Banker方法中采用了几种程序来分离文化14。 …

Representative Results

在这里,我们展示了在神经元球培养的斧板的LRRTM2诱导前突触中预突触蛋白的积累代表性的结果。作为前突触蛋白,我们分析了兴奋性突触性囊泡蛋白vGlut1和活性区蛋白Munc18-1。我们还研究了前突子中vGlut1和Munc18-1积累的时间过程,并利用去突子去除细胞体和蛋白质合成抑制剂的突厥前Munc18-1来源得到结果。最近,我们研究了脆弱X智力迟钝蛋白(FMRP)在预突子8中Munc18-1的积累作用。FMRP是?…

Discussion

我们开发了利用神经元球培养法检测用LRRTM2-珠刺激的先增前形成的方法。目前,大多数前突生形成测定包括多-D-流源(PDL)涂层珠和分离培养/微流体室20,21,22。该方法的优点之一是LRRTM2珠子。当LRRTM2与神经素相互作用,形成兴奋的先阴突子,特别是11,12,13,PDL-珠诱导兴奋和抑制预突生非<…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

这项工作部分得到JSPS科学研究援助赠款(C)(第22500336号、25430068号、16K07061号)(Y. Sasaki)的支持。我们感谢野中泰郎博士和木崎美子女士(横滨城市大学)提供生物素素的LRRTM2蛋白。我们还感谢小池和石井的技术援助。

Materials

Antibody diluent DAKO S2022
Alexa Fluor 594 AffiniPure Donkey Anti-Mouse IgG (H+L) Jackson ImmunoResearch 715-585-151
Alexa Fluor 488 AffiniPure Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L) Jackson ImmunoResearch 711-545-152
mouse anti-Munc18-1 BD Biosciences 610336
B-27 Supplement (50X), serum free Thermo Fisher Scientific 17504044
Bovine Serum Alubumin (BSA) Nacalai Tesque 01863-48
Cell-Culture Treated Multidishes (4 well dish) Nunc 176740
Complete EDTA-free Roche 11873580001
cooled CCD camera Andor Technology iXON3
Coverslip Matsunami C015001 Size: 15 mm, Thickness: 0.13-0.17 mm
Cytosine β-D-arabinofuranoside (AraC) Sigma-Aldrich C1768
4',6-Diamidino-2-phenylindole Dihydrochloride (DAPI) Nacalai Tesque 11034-56
Deoxyribonuclease 1 (DNase I) Wako pure chemicals 047-26771
Expi293 Expression System Thermo Fisher Scientific A14635
Horse serum Sigma-Aldrich H1270
image acquisition software Nikon NIS-element AR
Image analysis software NIH Image J https://imagej.nih.gov/ij/
Inverted fluorecent microscope Nikon Eclipse Ti-E
GlutaMAX Thermo Fisher Scientific 35050061
Neurobasal media Thermo Fisher Scientific #21103-049
Normal Goat Serum (NGS) Thermo Fisher Scientific #143-06561
N-propyl gallate Nacalai Tesque 29303-92
Paraformaldehyde (PFA) Nacalai Tesque 26126-25

Paraplast Plus
Sigma-Aldrich P3558
Poly-L-lysine Hydrobromide (MW > 300,000) Nacalai Tesque 28359-54
poly (vinyl alcohol) Sigma P8136
Prepacked Disposable PD-10 Columns GE healthcare 17085101
rabbit anti-vesicular glutamate transporter 1 Synaptic Systems 135-302
SCAT 20X-N (neutral non-phosphorous detergent) Nacalai Tesque 41506-04
Streptavidin-coated magnetic particles Spherotech Inc SVM-40-10 diameter: 4-5 µm
TritonX-100 Nacalai Tesque 35501-15
Trypsin Nacalai Tesque 18172-94

Referências

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Citar este artigo
Parvin, S., Takeda, R., Sasaki, Y. Presynapse Formation Assay Using Presynapse Organizer Beads and “Neuron Ball” Culture. J. Vis. Exp. (150), e59893, doi:10.3791/59893 (2019).

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