Summary

L'activation de l'apoptose par micro-injection cytoplasmique du cytochrome C</em

Published: June 29, 2011
doi:

Summary

Dans ce protocole, nous décrivons la micro-injection directe cytoplasmique du cytochrome<em> C</emProtéines> dans des fibroblastes primaires et des neurones sympathiques. Cette technique permet l'introduction du cytochrome<em> C</emProtéines> dans le cytoplasme des cellules et imite la libération du cytochrome<em> C</em> À partir de mitochondries, ce qui se produit lors de l'apoptose.

Abstract

L'apoptose ou mort cellulaire programmée, est une voie conservées et très réglementé par lequel les cellules meurent 1. L'apoptose peut être déclenchée quand les cellules rencontrent une large gamme de contraintes cytotoxiques. Ces insultes provoquent des cascades de signalisation qui finissent par provoquer la libération du cytochrome c de l'espace intermembranaire mitochondrial vers le cytoplasme 2. La libération du cytochrome c de la mitochondrie est un événement clé qui déclenche l'activation rapide des caspases, les protéases cellulaires clés qui finalement exécuter la mort cellulaire 3-4.

La voie de l'apoptose est régulée dans les points amont et aval de la libération du cytochrome c à partir de 5 mitochondries. Afin d'étudier la régulation post-mitochondrial de l'activation des caspases, de nombreux chercheurs se sont tournés vers la micro-injection cytoplasmique directe de holocytochrome c (hème-jointe) de protéines dans les cellules 6-9. Cytochrome c est normalement localisée dans les mitochondries, où l'attachement d'un groupe hème est nécessaire pour lui permettre d'activer l'apoptose 10-11. Par conséquent, pour activer directement les caspases, il est nécessaire d'injecter la protéine holocytochrome c au lieu de son ADNc, parce que l'expression du cytochrome c de constructions d'ADNc se traduira dans le ciblage mitochondrial et l'attachement hème, il sera séquestré par les caspases cytosolique. Ainsi, la micro-injection directe cytosolique de la protéine purifiée hème-joint le cytochrome c est un outil utile pour imiter cytochrome c mitochondrial libération et l'apoptose sans l'utilisation d'agressions toxiques qui provoquent des dommages cellulaires et mitochondriales.

Dans cet article, nous décrivons une méthode pour la microinjection du cytochrome c de protéines dans les cellules, en utilisant la souris fibroblastes embryonnaires (MEF) et primaires neurones sympathiques comme exemples. Alors que ce protocole met l'accent sur ​​l'injection de cytochrome c pour les enquêtes de l'apoptose, les techniques présentées ici peuvent également être facilement adapté à la micro-injection d'autres protéines d'intérêt.

Protocol

1. Fabrication d'aiguilles de microinjection Aiguilles de microinjection préfabriqués sont disponibles commercialement (par exemple. Femtotips d'Eppendorf) et sont utiles si l'on n'est pas performant un grand nombre de micro-injections. Cependant, pour ceux qui souhaitent établir à long terme des capacités de micro-injection, une alternative est de produire des aiguilles de microinjection dans le laboratoire à l'aide à paroi mince en verre borosilicate capillaires et un ext…

Discussion

La micro-injection de cytochrome c directement dans le cytoplasme des cellules est un outil unique et puissant qui permet d'études de la régulation post-mitochondriale de l'apoptose. Fait important, cette technique permet l'activation directe de l'apoptose aval de la mitochondrie, sans l'utilisation d'agents qui causent des dommages cellulaires ou mitochondriales.

Bien que ce protocole a porté sur la microinjection du cytochrome c pour les études…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu par NIH NS042197 à MD. AJK a été soutenue par des subventions et des T32GM008719 F30NS068006.

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments
DM IRE2 Inverted Microscope Leica    
PC-10 Microinjection Needle Puller Narishige    
MWO-202 Micromanipulator Narishige    
FemtoJet Microinjector Eppendorf    
Thin-wall Boroscilicate Capillary Glass with Microfilament A-M Systems 615000 4 inch length, 1.00 mm outer diameter, 0.75 mm inner diameter
Rhodamine B isothiocyanate-Dextran Sigma-Aldrich R9379 Average molecular weight ~70,000 Da
Bovine Cytochrome c Protein Sigma-Aldrich C3131  

References

  1. Danial, N. N., Korsmeyer, S. J. Cell death: critical control points. Cell. 116, 205-219 (2004).
  2. Wang, X. The expanding role of mitochondria in apoptosis. Genes Dev. 15, 2922-2933 (2001).
  3. Hengartner, M. O. The biochemistry of apoptosis. Nature. 407, 770-776 (2000).
  4. Fuentes-Prior, P., Salvesen, G. S. The protein structures that shape caspase activity, specificity, activation and inhibition. Biochem. J. 384, 201-232 (2004).
  5. Tait, S. W., Green, D. R. Mitochondria and cell death: outer membrane permeabilization and beyond. Nat Rev Mol Cell Biol. 11, 621-632 (2010).
  6. Brustugun, O. T., Fladmark, K. E., Doskeland, S. O., Orrenius, S., Zhivotovsky, B. Apoptosis induced by microinjection of cytochrome c is caspase-dependent and is inhibited by Bcl-2. Cell Death Differ. 5, 660-668 (1998).
  7. Li, F. Cell-specific induction of apoptosis by microinjection of cytochrome c. Bcl-XL has activity independent of cytochrome c release. J. Biol. Chem. 272, 30299-30305 (1997).
  8. Deshmukh, M., Johnson, E. M. Evidence of a novel event during neuronal death: development of competence-to-die in response to cytoplasmic cytochrome c. Neuron. 21, 695-705 (1998).
  9. Vaughn, A. E., Deshmukh, M. Glucose metabolism inhibits apoptosis in neurons and cancer cells by redox inactivation of cytochrome c. Nat. Cell Biol. 10, 1477-1483 (2008).
  10. Yang, J. Prevention of apoptosis by Bcl-2: release of cytochrome c from mitochondria blocked. Science. 275, 1129-1132 (1997).
  11. Gonzales, D. H., Neupert, W. Biogenesis of mitochondrial c-type cytochromes. J Bioenerg Biomembr. 22, 753-768 (1990).
  12. Ellerby, H. M. Establishment of a cell-free system of neuronal apoptosis – comparison of premitochondrial, mitochondrial, and postmitochondrial phases. J. Neurosci. 17, 6165-6178 (1997).
  13. Neame, S. J., Rubin, L. L., Philpott, K. L. Blocking cytochrome c activity within intact neurons inhibits apoptosis. J. Cell Biol. 142, 1583-1593 (1998).
  14. Potts, P. R., Singh, S., Knezek, M., Thompson, C. B., Deshmukh, M. Critical function of endogenous XIAP in regulating caspase activation during sympathetic neuronal apoptosis. J. Cell Biol. 163, 789-799 (2003).
  15. Estus, S. Altered gene expression in neurons during programmed cell death: identification of c-jun as necessary for neuronal apoptosis. J. Cell Biol. 127, 1717-1727 (1994).
check_url/2773?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Kole, A. J., Knight, E. R., Deshmukh, M. Activation of Apoptosis by Cytoplasmic Microinjection of Cytochrome c. J. Vis. Exp. (52), e2773, doi:10.3791/2773 (2011).

View Video