القيطم البويضات: طرق الأمثل ل microinjection، إزالة طبقات الخلية مسامي، والتغييرات الحل السريع في التجارب الكهربية
Summary
Optimized procedures for the isolation of single follicles, cytoplasmic RNA microinjections, the removal of surrounding cell layers, and protein expression in Xenopus oocytes are described. In addition, a simple method for fast solution changes in electrophysiological experiments with ligand-gated ion channels is presented.
Abstract
البويضة القيطم كنظام تعبير مغايرة للبروتينات، وصفت لأول مرة من قبل Gurdon وآخرون. 1، واستخدمت على نطاق واسع منذ اكتشافه (المراجع 2-3، والمراجع فيها). وهناك سمة أن يجعل البويضة جاذبية للتعبير قناة الخارجية هي وفرة الفقيرة من القنوات الأيونية الذاتية 4. وقد أثبت هذا النظام التعبير مفيد لتوصيف العديد من البروتينات، ومن بينها القنوات الأيونية بوابات يجند.
يوصف التعبير عن GABA ومستقبلات في البويضات القيطم وتوصيف وظيفي من هنا، بما في ذلك عزل البويضات، إبر دقيقة جدا مع كرنا، وإزالة طبقات الخلايا الجرابية، والتغيرات حل سريع في التجارب الكهربية. تم تحسين الإجراءات في هذا المختبر 5،6 وتحيد عن تلك التي تستخدم بشكل روتيني 7-9. تقليديا، يتم إعداد البويضات الجرداءمع العلاج لفترات طويلة كولاجيناز من فصوص المبيض في RT، وهذه البويضات الجرداء وmicroinjected مع مرنا. باستخدام الطرق الأمثل، وقد أعرب عن بروتينات الغشاء متنوعة ودرس مع هذا النظام، مثل المؤتلف مستقبلات GABA و10-12، وقنوات كلوريد البشرية المؤتلفة 13، المثقبيات قنوات البوتاسيوم 14، ونقل ميو -inositol 15 و 16.
يمكن تطبيق طرق مفصلة هنا للتعبير عن أي بروتين الاختيار في البويضات القيطم، والتغيير حل سريع يمكن استخدامها لدراسة قنوات الأيونات الأخرى بوابات يجند.
Introduction
وتستخدم على نطاق واسع البويضات القيطم كنظام للتعبير (المراجع 2-3، والمراجع فيها). وهم قادرون على تجميع ودمج البروتينات multisubunit نشطة وظيفيا في أغشية البلازما الخاصة بهم بشكل صحيح. باستخدام هذا النظام، فمن الممكن للتحقيق وظيفيا بروتينات الغشاء وحدها أو بالاشتراك مع غيرها من البروتينات، لدراسة خصائص، خيالية، أو البروتينات متصلا تحور، ولفحص المخدرات المحتملة.
وتشمل مزايا استخدام البويضات على الأنظمة التعبير مغاير غيرها من معالجة بسيطة من الخلايا العملاقة، ونسبة عالية من الخلايا معربا عن المعلومات الوراثية الأجنبية، وتحكم بسيطة من بيئة البويضة عن طريق نضح حمام، والسيطرة على غشاء المحتملة .
عيب هذا النظام هو التعبير التفاوت الموسمي لوحظ في العديد من المختبرات 17-20. والسبب في هذا الاختلافأبعد ما يكون عن الوضوح. بالإضافة إلى ذلك، كثيرا ما لوحظ نوعية البويضات تختلف بشدة. وشملت الطرق التقليدية 7-9 عزلة فصوص المبيض، والتعرض للفصوص المبيض إلى كولاجيناز لبعض ساعة، واختيار من البويضات الجرداء، وحقن مكروي بويضة. هنا، وأفاد عدد من وإجراءات سريعة البديلة التي سمحت لنا للعمل مع هذا النظام التعبير لأكثر من 30 عاما مع عدم وجود التفاوت الموسمي واختلاف بسيط في نوعية البويضة.
طرق تعديل وتحسين وصفها هنا لعزل البويضات، حقن مكروي مع كرنا، وإزالة طبقات الخلايا الجرابية يمكن أن تستخدم للتعبير عن أي بروتين من خيار في البويضة القيطم. ويمكن تطبيق طريقة بسيطة جدا لتغيرات حل سريع للوسط حول البويضة لدراسة أي القناة الايونية بوابات يجند وناقلات.
Protocol
Representative Results
Discussion
الطرق الموضحة في هذه المقالة تحيد عن تلك المستخدمة تقليديا 7-9. ذلك هو المعيار لفضح فصوص من المبيض إلى 1-2 ح العلاج كولاجيناز 8؛ عزل التالفة، البويضات الجرداء. وضخها مع مرنا باستخدام أجهزة حقن التجارية. هذا الإجراء الكلاسيكي لديه عيوب التالية: 1) من المرجح أن ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by the Swiss National Science Foundation grant 315230_156929/1. M.C.M. is a recipient of a fellowship (Beca Chile Postdoctorado from CONICYT, Ministerio de Educacion, Chile).
Materials
| NaCl | Sigma | 71380 | |
| KCl | Sigma | P-9541 | |
| NaHCO3 | Sigma | S6014 | |
| MgSO4 | Sigma | M-1880 | |
| CaCl2 | Sigma | 223560 | |
| Ca(NO3)2 | Sigma | C1396 | |
| HEPES | Sigma | H3375 | |
| Penicilin/streptomycin | Gibco | 15140-148 | 100 μg penicillin/ml and 100 μg streptomycin/ml |
| Platinum wire loop | home-made | ||
| Micropipette puller | Zeitz-Instruments GmBH | DMZ | |
| Hamilton syringe | Hamilton | 80300 | 10 μl, Type 701N |
| Thick walled polytetrafluoroethylene tubing | Labmarket GmBH | 1.0 mm OD | |
| Paraffin oil | Sigma | 18512 | |
| Nylon net, gauge 0.8 mm | ZBF Züricher Beuteltuchfabrik AG | ||
| Borosilicate glass tube | Corning | 99445-12 | PYREX |
| Collagenase NB Standard Grade | SERVA | 17454 | |
| Trypsin inhibitor type I-S | Sigma | T-9003 | |
| EGTA | Sigma | E3389 | |
| Glass capillary | Jencons (Scientific ) LTD. | H15/10 | 1.35 ID mm (for perfusion), alternative company: Harvard Apparatus Limited |
| Borosilicate glass capillary | Harvard Apparatus Limited | 30-0019 | 1.0 OD X 0.58 ID X 100 Length mm (for microinjection) |
| Borosilicate glass capillary | Harvard Apparatus Limited | 30-0044 | 1.2 OD X 0.69 ID X 100 Length mm (for two-electrode voltage clamp) |
| γ-Aminobutyric acid (GABA) | Sigma | A2129 | |
| 3α,21-Dihydroxy-5α-pregnan-20-one (THDOC) | Sigma | P2016 | |
| grill motor | Faulhaber | DC micromotor Type 2230 with gear Type 22/2 | |
| micrometer screw | Kiener-Wittlin | 10400 | TESA, AR 02.11201 |
| Sterile plastic transfer pipettes | Saint-Amand Mfg. | 222-20S |
References
- Gurdon, J. B., Lane, C. D., Woodland, H. R., Marbaix, G. Use of frog eggs and oocytes for the study of messenger RNA and its translation in living cells. Nature. 233 (5316), 177-182 (1971).
- Soreq, H. The biosynthesis of biologically active proteins in mRNA-microinjected Xenopus oocytes. CRC Crit Rev Biochem. 18 (3), 199-238 (1985).
- Sigel, E. Use of Xenopus oocytes for the functional expression of plasma membrane proteins. J Membr Biol. 117 (3), 201-221 (1990).
- Dascal, N. The use of Xenopus oocytes for the study of ion channels. CRC Crit Rev Biochem. 22 (4), 317-387 (1987).
- Sigel, E. Properties of single sodium channels translated by Xenopus oocytes after injection with messenger ribonucleic acid. J Physiol. 386, 73-90 (1987).
- Sigel, E., Minier, F. The Xenopus oocyte: system for the study of functional expression and modulation of proteins. Mol Nutr Food Res. 49 (3), 228-234 (2005).
- Colman, A., Hames, B. D., Higgins, S. J. Expression of exogenous DNA in Xenopus oocytes. Transcription and Translation’A Practical Approach. , 49-69 (1984).
- Sive, H. L., Grainger, R. M., Harland, R. M. Defolliculation of Xenopus oocytes. Cold Spring Harb Protoc. 2010 (12), 1377-1379 (2010).
- Smart, T. G., Krishek, B. J., Boulton, A. A., Baker, ., Wolfgang, W. a. l. z. Xenopus oocyte microinjection and ion-channel expression. Patch-Clamp Applications and Protocols. , 259-305 (1995).
- Maldifassi, M. C., Baur, R., Sigel, E. Functional sites involved in modulation of the GABA receptor channel by the intravenous anesthetics propofol, etomidate and pentobarbital. Neuropharmacology. 105, 207-214 (2016).
- Maldifassi, M. C., Baur, R., Pierce, D., Nourmahnad, A., Forman, S. A., Sigel, E. Novel positive allosteric modulators of GABAA receptors with anesthetic activity. Sci Rep. 6, 25943 (2016).
- Wongsamitkul, N., Baur, R., Sigel, E. Towards understanding functional properties and subunit arrangement of α4β2δ GABAA receptors. J Biol Chem. 291 (35), 18474-18483 (2016).
- Burgunder, J. M., et al. Novel chloride channel mutations leading to mild myotonia among Chinese. Neuromuscul Disord. 18 (8), 633-640 (2008).
- Steinmann, M. E., Gonzalez-Salgado, A., Butikofer, P., Maser, P., Sigel, E. A heteromeric potassium channel involved in the modulation of the plasma membrane potential is essential for the survival of African trypanosomes. FASEB J. 29 (8), 3228-3237 (2015).
- Gonzalez-Salgado, A., et al. myo-Inositol uptake is essential for bulk inositol phospholipid but not glycosylphosphatidylinositol synthesis in Trypanosoma brucei. J Biol Chem. 287 (16), 13313-13323 (2012).
- Gonzalez-Salgado, A., et al. Trypanosoma brucei Bloodstream Forms Depend upon Uptake of myo-Inositol for Golgi Complex Phosphatidylinositol Synthesis and Normal Cell Growth. Eukaryot Cell. 14 (6), 616-624 (2015).
- Wu, M., Gerhart, J. Raising Xenopus in the laboratory. Methods Cell Biol. 36, 3-18 (1991).
- Gurdon, J. B., Wilt, F. H., Wessels, N. K. American clawed frogs. Methods in developmental biology. , 75-84 (1967).
- Elsner, H. A., Honck, H. H., Willmann, F., Kreienkamp, H. J., Iglauer, F. Poor quality of oocytes from Xenopus laevis used in laboratory experiments: prevention by use of antiseptic surgical technique and antibiotic supplementation. Comp Med. 50 (2), 206-211 (2000).
- Green, S. L. Factors affecting oogenesis in the South African clawed frog (Xenopus laevis). Comp Med. 52 (4), 307-312 (2002).
- Dumont, J. N. Oogenesis in Xenopus laevis (Daudin). I. Stages of oocyte development in laboratory maintained animals. J Morphol. 136 (2), 153-179 (1972).
- Kressmann, A., Celis, J. E., Grassmann, A., Loyter, A. Birnstiel M.L. Surrogate genetics. Transfer of Cell Constituents into Eucaryotic Cells. , 388-407 (1980).
- Middendorp, S. J., Maldifassi, M. C., Baur, R., Sigel, E. Positive modulation of synaptic and extrasynaptic GABAA receptors by an antagonist of the high affinity benzodiazepine binding site. Neuropharmacology. 95, 459-467 (2015).
- Dumont, J. N., Brummett, A. R. Oogenesis in Xenopus laevis (Daudin). V. Relationships between developing oocytes and their investing follicular tissues. J Morphol. 155 (1), 73-97 (1978).
- Dascal, N., Landau, E. M., Lass, Y. Xenopus oocyte resting potential, muscarinic responses and the role of calcium and guanosine 3′,5′-cyclic monophosphate. J Physiol. 352, 551-574 (1984).
- Buckingham, S. D., Pym, L., Sattelle, D. B. Oocytes as an expression system for studying receptor/channel targets of drugs and pesticides. Methods Mol Biol. 322, 331-345 (2006).
- Sigel, E., Baur, R., Trube, G., Möhler, H., Malherbe, P. The effect of subunit combination of rat brain GABAA receptors on channel function. Neuron. 5, 703-711 (1990).
