מטריקה שיטת הצביעה של פעילות ציטראט סינתאז בדרוזופילה מלאנוסטר
Summary
אנו מציגים פרוטוקול לצורך שיטת הצביעה של פעילות ציטראט ומטריקה לכימות של מסה מיטוכונדריאלי שלמה ברקמת דרוזוהילה .
Abstract
המיטוa לשחק את התפקידים הבולטים ביותר בחילוף החומרים הסלולר על ידי הפקת ATP באמצעות זרחון חמצוני ויסות מגוון של תהליכים פיזיולוגיים. תפקוד מיטוכונדריאלי הוא הגורם העיקרי של מספר מחלות מטבולית וניווניות. המיטו, שלמים הם קריטיים. לתפקוד התקין שלהם האנזים ציטראט סינתאז מקומי במטריקס מיטוכונדריאלי ולכן ניתן להשתמש בו כסמן אנזים כמותי של מסה מיטוכונדריאלי שלמה. בהינתן כי מולקולות ומסלולים רבים כי יש פונקציות חשובות במיטויום הם שימור מאוד בין בני אדם, Drosophila ילה, וכי מערך של כלים גנטיים רבי-עוצמה זמינים בדרוזוהילה, drosophila ילה משמש מערכת מודל טובה ללימוד תפקוד מיטוכונדריאלי. כאן, אנו מציגים פרוטוקול עבור מדידה מהירה ופשוטה של פעילות ציטראט סינתאז ברקמות הומואכל מזבובים מבוגרים מבלי לבודד המיטו,. פרוטוקול זה מתאים גם למדידת פעילות ציטראט וסינתאז בזחלים, בתאים מתורבתים וברקמות היונקים.
Introduction
המיטויום הם הידועים ביותר כארגון הפקת כוח ברוב האורגניזמים איקריוטית, אשר מייצרים את מטבע האנרגיה, ATP, דרך מחזור חומצה tricarboxylic (כלומר, מחזור קרבס) וזירחון חמצוני. המיטומטר מצאו גם לשחק תפקידים חשובים הרבה תהליכים פיזיולוגיים אחרים, כגון רגולציה של אפופטוזיס1, Ca2 + הומאוסטזיס2,3, מינים חמצון תגובתי (ROS) דור4, ו-רשתית פלזמית רשתית (ER)-התגובה הלחץ5. תפקוד מיטוכונדריאלי יכול להשפיע על כל איבר בגוף בכל גיל והוא גורם עיקרי של חילוף החומרים, ההזדקנות6, מחלות ניווניות7. המיטו, שלמים הם המכונה הקשורים לתפקוד מיטוכונדריאלי. לפיכך, כימות נאותה של מסה מיטוכונדריאלי שלם חשוב מאוד להערכת פונקציה מיטוכונדריאלי8. ציטראט סינתאז, האנזים הגבלת קצב בשלב הראשון שלמחזור חומצהtricarboxylic מקומי מותאם מטריצה מיטוכונדריאלי בתוך התאים איקריוטית, ולכן ניתן להשתמש בתור סמן כמותי לנוכחות של המסה מיטוכונדריאלי שלם9,10. פעילות ציטראט סינתאז יכולה לשמש גם כגורם נורמליזציה עבור חלבונים מיטוכונדריאלי שלמים11,12.
זבוב הפירות, דרוסופילה מלאנוסטר, היא מערכת מודל מעולה לחקר תפקוד מיטוכונדריאלי, כמו מולקולות ומסלולים רבים הפועלים תפקידים מרכזי במיטו, שנשמרים בפועל מדרוסוהילה לבני אדם13,14,15. כאן, אנו מציגים פרוטוקול לשיטה מהירה ופשוטה למדידה של פעילות ציטראט ומדידה באמצעות שיטת הצביעה בשיטת דרוזוהילה הומוכטים16 בפורמט 96 לצלחת היטב. בתוך שיטת הפעילות הציטראט, הציטראט של העור בדרוזואז , מזרז את התגובה של הקוקלואצטט באמצעות קוקסיל (coa) כדי ליצור את ה-coa הציטראט-SH ו-H+. CoA-SH מגיב לאחר מכן 5, 5 ‘-dithiobis-(2-החומצה בנזועית) (DTNB) כדי ליצור מוצר צבעוני, 2-ניטרו-5-thiobenzoate (TNB), אשר ניתן למדוד בקלות spectrophotometrically ב 412 nm. פעילות ציטראט סינתאז יכול להיות משתקף על ידי שיעור ייצור הצבע.
Protocol
Representative Results
Discussion
מחקרים מטבולית באמצעות Drosophila ילה כמודל חייב לקחת בחשבון את הרקע הגנטי, דיאטה, ותחזוקה של מניות של זבובים18. כדי למנוע את ההשפעות של רקעים גנטיים שונים על המדידה של פעילות ציטראט סינתז, זנים שונים של דרוסופילה צריך להיות מוצלב למתח שליטה עבור 10 דורות. הרקע הגנטי של כל ה?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכת על ידי המענקים מן הלאומי המדע הטבעי הקרן של סין (31401013 ו 31471010), ועדת המדע והטכנולוגיה של עיריית שנגחאי, שנגחאי Pujiang התוכנית (14PJ1405900), והקרן למדעי הטבע של שנגחאי (19ZR1446400).
Materials
| 2-[4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazinyl]ethanesulfonic acid (HEPES) | Sigma-Aldrich | V900477 | |
| 2-Amino-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol (TRIZMA Base) | Sigma-Aldrich | V900483 | |
| Acetyl-CoA | Sigma-Aldrich | A2181 | |
| Dithio-bis-nitrobenzoic acid (DTNB) | Sigma-Aldrich | D8130 | |
| Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Sigma-Aldrich | V900106 | |
| Oxaloacetate | Sigma-Aldrich | O4126 | |
| Pellet pestle | Sangon | F619072 | |
| Pellet pestle motor | Tiangen | OSE-Y10 | |
| Plate reader | BioTek | Eon | |
| Protein BCA Assay kit | Beyotime | P0010S | |
| Scissors | WPI | 14124 | |
| Triton X-100 | Sangon | A110694-0100 |
References
- Yee, C., Yang, W., Hekimi, S. The intrinsic apoptosis pathway mediates the pro-longevity response to mitochondrial ROS in C. elegans. Cell. 157 (4), 897-909 (2014).
- Sarasija, S., Norman, K. R. A gamma-Secretase Independent Role for Presenilin in Calcium Homeostasis Impacts Mitochondrial Function and Morphology in Caenorhabditis elegans. Genetics. 201 (4), 1453-1466 (2015).
- Oxenoid, K., et al. Architecture of the mitochondrial calcium uniporter. Nature. 533 (7602), 269-273 (2016).
- Hekimi, S., Wang, Y., Noe, A. Mitochondrial ROS and the Effectors of the Intrinsic Apoptotic Pathway in Aging Cells: The Discerning Killers!. Frontiers in Genetics. 7, 161 (2016).
- Kim, H. E., et al. Lipid Biosynthesis Coordinates a Mitochondrial-to-Cytosolic Stress Response. Cell. 166 (6), 1539-1552 (2016).
- Wang, Y., Hekimi, S. Mitochondrial dysfunction and longevity in animals: Untangling the knot. Science. 350 (6265), 1204-1207 (2015).
- Ray, A., Martinez, B. A., Berkowitz, L. A., Caldwell, G. A., Caldwell, K. A. Mitochondrial dysfunction, oxidative stress, and neurodegeneration elicited by a bacterial metabolite in a C. elegans Parkinson’s model. Cell Death & Disease. 5, e984 (2014).
- Tronstad, K. J., et al. Regulation and quantification of cellular mitochondrial morphology and content. Current Pharmaceutical Design. 20 (35), 5634-5652 (2014).
- Wiegand, G., Remington, S. J. Citrate synthase: structure, control, and mechanism. Annual Review of Biophysics and Biophysical Chemistry. 15, 97-117 (1986).
- Lopez-Lluch, G., et al. Calorie restriction induces mitochondrial biogenesis and bioenergetic efficiency. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103 (6), 1768-1773 (2006).
- MacInnis, M. J., et al. Superior mitochondrial adaptations in human skeletal muscle after interval compared to continuous single-leg cycling matched for total work. Journal of Physiology. 595 (9), 2955-2968 (2017).
- Gillen, J. B., et al. Twelve Weeks of Sprint Interval Training Improves Indices of Cardiometabolic Health Similar to Traditional Endurance Training despite a Five-Fold Lower Exercise Volume and Time Commitment. PLoS One. 11 (4), e0154075 (2016).
- Mukherjee, S., Basar, M. A., Davis, C., Duttaroy, A. Emerging functional similarities and divergences between Drosophila Spargel/dPGC-1 and mammalian PGC-1 protein. Frontiers in Genetics. 5, 216 (2014).
- Mukherjee, S., Duttaroy, A. Spargel/dPGC-1 is a new downstream effector in the insulin-TOR signaling pathway in Drosophila. Genetics. 195 (2), 433-441 (2013).
- Diop, S. B., et al. PGC-1/Spargel Counteracts High-Fat-Diet-Induced Obesity and Cardiac Lipotoxicity Downstream of TOR and Brummer ATGL Lipase. Cell Reports. 10 (9), 1572-1584 (2015).
- Rera, M., et al. Modulation of longevity and tissue homeostasis by the Drosophila PGC-1 homolog. Cell Metabolism. 14 (5), 623-634 (2011).
- Wei, P., et al. RNF34 modulates the mitochondrial biogenesis and exercise capacity in muscle and lipid metabolism through ubiquitination of PGC-1 in Drosophila. Acta Biochimica et Biophysica Sinica (Shanghai). 50 (10), 1038-1046 (2018).
- Tennessen, J. M., Barry, W. E., Cox, J., Thummel, C. S. Methods for studying metabolism in Drosophila. Methods. 68 (1), 105-115 (2014).
- Bosco, G., et al. Effects of oxygen concentration and pressure on Drosophila melanogaster: oxidative stress, mitochondrial activity, and survivorship. Archives of Insect Biochemistry and Physiology. 88 (4), 222-234 (2015).
