の酸化ストレス抵抗を測定<em>線虫（Caenorhabditis elegans）</em> 96ウェルのマイクロタイタープレート中
Summary
C. elegans is an attractive model organism to study signal transduction pathways involved in oxidative stress resistance. Here we provide a protocol to measure oxidative stress resistance of C. elegans animals in liquid phase, using several oxidizing agents in 96 well plates.
Abstract
活性酸素種の産生と解毒の間の不均衡の結果である酸化ストレスは、心血管および神経変性疾患、糖尿病、老化、および癌を含む慢性ヒトの疾患、の主要な原因です。したがって、細胞系においても全生物を使用していないだけで酸化ストレスを研究することが重要である。C.エレガンスは、高度に進化的に保存されている酸化ストレスシグナル伝達経路の遺伝学を研究するための魅力的なモデル生物です。
ここでは、Cの酸化ストレス耐性を測定するためのプロトコルを提供します液体中のエレガンス 。簡単に言えば、そのようなパラコート（PQ）およびH 2 O 2などのROS誘導試薬はM9緩衝液に溶解され、溶液は、96ウェルマイクロタイタープレートのウェルに等分されます。シンクロナイズドL4 /若年成人C.エレガンス動物をウェルに転送される（5~8匹/ウェル）、生存率が測定されますほとんどのワームは死んでいるまで、毎時間。プレート内のストレッサーの低濃度を使用して、酸化ストレス耐性アッセイを行う場合には、高齢化は、データの誤った解釈につながる可能性が酸化ストレス、時に動物の行動に影響を与える可能性があります。しかしながら、本明細書に記載のアッセイで、この問題は、L4 /若い成体動物を使用しているので、発生しにくいです。また、このプロトコルは、安価であり、その結果、遺伝的スクリーニングのための魅力的なこの技術をレンダリング一日で得られます。全体的に、これは、酸化ストレスに関連するヒト疾患のより良好な特徴付けに変換することができ、酸化ストレスシグナル伝達経路を理解するのに役立ちます。
Introduction
真核生物では、ミトコンドリアの電子伝達系で起こる酸化的リン酸化は、ATPの形でエネルギー生産の主な要因です。活性酸素種（ROS）は、このプロセスの自然な副産物です。シグナル伝達分子としての重要な役割にもかかわらず、過剰なROSは、DNA損傷、タンパク質のカルボニル化、および脂質酸化につながることができます。 ROS産生と解毒の間の不均衡は、エネルギーの枯渇につながる酸化ストレス、細胞の損傷を引き起こし、細胞死1,2をトリガします。酸化ストレスは老化および癌、糖尿病、心血管および神経変性疾患3-9を含む多くの生命を脅かす疾患の発展に貢献しています。
細胞は適切なROSレベルを維持し、酸化的損傷1,2に対してその成分を保護するために酵素的および非酵素的防御戦略を進化させてきました。スーパーオキシドジスムターゼ（SOD）の酵素はconveに第一幕RTスーパーオキシド後カタラーゼまたはペルオキシダーゼ酵素によって水に変換されるH 2 O 2へ。非酵素的な防衛戦略は、主に必須の細胞成分を保護する細胞高分子と比較して、ROSと速く反応する分子を含みます。 ROS解毒酵素の保護の役割にもかかわらず、いくつかのROS分子は、抗酸化防御機構を脱出し、酸化的損傷につながります。検出、修復、および損傷した細胞成分の分解は、酸化ストレス1,2間に本質的な防御戦略です。
ストレス耐性、特に酸化ストレスに関与するシグナル伝達経路は、進化的に高度10,11に保存されています。生物の条件が部分的にしか再現されている細胞培養実験とは異なり、モデル生物における酸化ストレスの研究12,13は、大きな意義を持っている。C.エレガンスは、CUL、容易かつ安価にすることができます自由生活線虫であります寒天培地上の細菌叢上tured。それは、（長さ約1mm）小型で、通常の遺伝子操作を容易に自己受精ふたなり、として成長します。それは大規模な遺伝子スクリーニング14を実行するための強力なツール作り、世代あたり約300の子孫を生成する、迅速なライフサイクルと高い生殖能力を有しています。 C.エレガンスゲノムが完全に配列決定され、遺伝子の40〜50％は、ヒトの疾患関連遺伝子15〜18の相同体であると予測されます。 RNAiを用いて、目的の遺伝子のノックダウンは、迅速かつCで簡単です。 エレガンス。遺伝子のダウンレギュレーションはE.動物に供給することによって達成することができます関心19のmRNAを標的とする二本鎖RNAを発現するプラスミドを保有する大腸菌細菌。そのため、大規模なRNAiスクリーニングを使用して、遺伝子機能の決意は、癌20,21を含むヒトの疾患を理解する上で大きな影響を与えています。
Oの研究Cでxidativeストレス耐性エレガンスは、酸化ストレスに対する抵抗13,22の保存されたメカニズムの同定につながりました。同定されたいくつかの経路は、低酸素、熱、および浸透圧ストレスなど、他のストレスに長寿と抵抗を調節する一般的な経路です。これらの経路は、インスリンシグナル伝達、TORシグナリング、およびオートファジーを含みます。その他の主な経路は、そのような、または損傷修復におけるこのような熱ショックタンパク質とシャペロン11,13,22としてスーパーオキシドジスムターゼ酵素とカタラーゼ酵素としてROSの解毒を伴います。
このプロトコルは、Cの酸化ストレスに対する抵抗性を決定する方法について説明します液体中のエレガンス 。我々は以前Cでflcn-1（ok975）の喪失時の酸化ストレスに対する抵抗性の増加を示しているので、私たちはプロトコルを示すためにflcn-1（ok975）と野生型動物を使用しましたエレガンス 23。また、この増加した抵抗性が依存することを示していますAMPKとオートファジーは、細胞生体エネルギーを改善し、ストレス耐性23を促進するシグナル伝達軸上。 PQは、反応性酸素種24を生成するために電子伝達系を妨害する酸化的ストレッサーです。同じアッセイを適合させることができ、他のROS源またはROSの生成化合物は、H 2 O 2およびロテノンとして使用することができます。同様のアッセイは、PQの低濃度は25,26を使用しているプレート上で開発されています。このアッセイの利点は、非常に高速であり、結果は、一日で得られることがあります。さらに、96ウェルプレート中の酸化ストレス耐性アッセイを行うために使用される液体の総体積はPQ含有プレートを調製するために使用される量に比べて低いです。したがって、使用PQの量は、液体アッセイであり、安価なアッセイをレンダリングし、有害廃棄物の生産を制限する、低いです。しかし、プレートアッセイと比較して、このアッセイの制限はラを含みます液体アッセイにおける食品のCKと空気と比較して、液体中の酸素濃度が低いです。これらは、いくつかのケースでは、結果に影響を与える可能性がある重要な要因です。したがって、このアッセイで得られた結果を支持することが推奨される酸化ストレス耐性の他の方法を使用して再現性を確認しました。
Protocol
Representative Results
Discussion
C.エレガンスは、それが容易に培養することができるので、 生体内での遺伝的に酸化ストレス耐性を研究するための魅力的なモデル生物であり、急速に遺伝的に同一の子孫の多くをもたらします。酸化ストレス抵抗性を測定するための複数の方法は、以前に記載されており、それらは、PQ、ロテノン、H 2 O 2、及びジュグロン25,26,29-32などの種々のROS光源?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我々は、Cの線虫遺伝学センターを認めますエレガンス株 。資金援助は、テリー·フォックス·研究所から提供されました。また、RolandeとマルセルGosselin大学院学生の身分とマギル統合がん研究研修プログラムのがん研究FRN53888でCIHR / FRSQ訓練助成金からEPに付与されたサポートを認めます。
Materials
| Agar bacteriological grade | Multicell | 800-010-LG | |
| Bacteriological peptone | Oxoid | LP0037 | |
| Sodium chloride biotechnology grade | Bioshop | 7647-14-5 | |
| Cholesterol | Sigma | C8503-25G | |
| UltraPure tris hydrochloride | Invitrogen | 15506-017 | |
| Tris aminomethane | Bio Basic Canada Inc | 77-86-1 | |
| IPTG | Santa Cruz Biotechnology | sc-202185A | |
| Ampicillin | Bioshop | 69-52-3 | |
| Yeast extract | Bio Basic Inc. | 8013-01-2 | |
| Methyl viologen dichloride hydrate | Aldrich chemistry | 856177-1G | |
| Petri dish 60x15mm | Fisher | FB0875713A | |
| Pipet 10ml | Fisher | 1367520 | |
| Potassium phosphate monobasic | G-Biosciences | RC-084 | |
| Magnesium sulfate heptahydrate | Sigma | M-5921 | |
| Sodium phosphate dibasic | Bioshop | 7558-79-4 | |
| Discovery v8 stereo zeiss microscope | |||
| 96 well clear microtiter plate | |||
| flcn-1 RNAi source | Ahringer Library | ||
References
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