نحن تصف طريقة لإنجاز الشلل كفاءة BMP-2 على السطوح. ويستند نهجنا على تشكيل أحادي الطبقة الذاتي تجميعها لتحقيق التساهمية ملزم من BMP-2 عبر مخلفاتها أمين الحرة. هذا الأسلوب هو أداة مفيدة لدراسة الإشارات في غشاء الخلية.
مقالة منهجية
نحن تصف طريقة لإنجاز الشلل كفاءة BMP-2 على السطوح. ويستند نهجنا على تشكيل أحادي الطبقة الذاتي تجميعها لتحقيق التساهمية ملزم من BMP-2 عبر مخلفاتها أمين الحرة. هذا الأسلوب هو أداة مفيدة لدراسة الإشارات في غشاء الخلية.
بروتين مخلق العظام 2 (BMP-2) هو عامل النمو جزءا لا يتجزأ من المصفوفة خارج الخلية من الأنسجة والعظام. BMP-2 بمثابة الزناد من تمايز الخلايا الوسيطة في بانيات، وبالتالي تحفيز الشفاء وتكوين العظام نوفو دي. وقد أثار استخدام السريرية البشرية المؤتلف BMP-2 (rhBMP-2) بالتزامن مع السقالات الخلافات الأخيرة، استنادا إلى طريقة العرض وكمية ليتم تسليمها. بروتوكول المعروضة هنا يوفر وسيلة بسيطة وفعالة لتقديم BMP-2 للدراسات في المختبر على خلايا. ونحن تصف كيفية تشكيل أحادي الطبقة الذاتي تجميعها يتكون من رابط heterobifunctional، وتظهر الخطوة اللاحقة ملزمة للحصول على تجميد التساهمية من rhBMP-2. مع هذا النهج فمن الممكن لتحقيق العرض المستمر من BMP-2، مع المحافظة على النشاط البيولوجي من البروتين. في الواقع، فإن تجميد سطح BMP-2 يسمح التحقيقات المستهدفة من خلال منع الإعلانات غير محددةorption، مع تقليل كمية عامل النمو، وعلى الأخص، مما يعوق جامحا من على سطح الأرض. كلا الحدثين الإشارات القصيرة والطويلة الأجل والناجمة عن BMP-2 تجري عندما تتعرض الخلايا على الأسطح تقديم يجمد تساهميا rhBMP-2، مما يجعل هذا النهج مناسب لفي المختبر دراسات عن مدى استجابة الخلية لBMP-2 التحفيز.
عظم بروتين مخلق 2 (BMP-2) هو عضو عامل النمو التحويلي (TGF-β) الأسرة وبمثابة محفز للدي نوفو تكوين العظام وكذلك تنظيم العديد من الأنسجة أثناء التطور الجنيني والكبار التوازن 1-3. كل مونومر من النشطة بيولوجيا homodimeric البروتين BMP-2 يحتوي على "عقدة السيستين" عزر، والتي يتم حفظها للغاية في جميع أفضل الممارسات الإدارية 4. ستة من بقايا السيستين شكل سندات ثاني كبريتيد سبعة داخل الجزيء أن استقرار كل مونومر، في حين تشارك السيستين السابع في dimerization، تشكيل السندات الجزيئات بين اثنين من مونومرات 5،6. يحدد هذا عقدة السيستين حفظا للغاية هيكل ثلاثي الأبعاد للبروتين BMP-2 ويحدد خصائص فريدة من نوعها، مثل مقاومة ضد الحرارة، وdenaturants الحمضية درجة الحموضة 7-9. BMP-2 بربط سيرين / ثريونين كيناز مستقبلات عبر الغشاء، مما يحفز نقل الإشارة 10-12. اعتمادا على طريقة مستقبلات oligomerization، يتم تنشيط مسارات إشارات مختلفة: شلال يشير صماد مستقلة يؤدي إلى الفوسفاتيز القلوية تحريض عبر P38 إشارات، في حين أن المسار التي تعتمد على صماد تفعيلها من خلال النتائج مستقبلات الفسفرة في صماد إزفاء النووية المعقدة وتفعيل النسخ من الجينات المستهدفة محددة، مثل المانع من التمايز (هوية) 12-14.
في العظام، BMP-2 الحث على تمايز الخلايا الجذعية الوسيطة في بانيات، وبالتالي تحفيز الشفاء ودي نوفو تشكيل العظام. حاليا، أعرب recombinantly يتم تطبيق BMP-2 سريريا لتعزيز الشفاء من مواقع كسر. استراتيجية مشتركة في هندسة الأنسجة العظام هو استخدام عوامل النمو عن طريق الحقن، والتي هي أقل الغازية مقارنة مع أنظمة التسليم المحلي. ومع ذلك، فقد أظهرت الدراسات المجراة في والتطبيقات السريرية أن قصيرة العمر النصفي البيولوجي، في الموضع غير محددةالتخلف والتهميش والتخليص السريع للالمحلية BMP-2 قد يؤدي إلى العديد من المشاكل المحلية، خارج الرحم والنظامية 15. وبالتالي، للحصول على العرض الفعال، وانحباس أو تجميد BMP-2 داخل أو على مواد ضرورية للتسليم المحلي والمستدام لها في الموقع المستهدف. ويمكن تحقيق استدامة التسليم مع نهج الاستبقاء غير التساهمية، مثل فخ المادية، والامتزاز أو أيون complexation 16. ومع ذلك، فمن المعروف أن الامتزاز غير محدد من البروتينات على الأسطح يجوز النتائج في تمسخ من الجزيئات 17. لالتساهمية ملزم من عوامل النمو، وقد تم تطوير أنواع مختلفة من الدعم على مدى العقد الماضي. استخدام جزيئات ربط bifunctional التي تستهدف الأمينية أو الكربوكسيل مجموعات من البروتين على سبيل المثال، هو نوع واحد من النهج الذي لا يتطلب بالضرورة تعديل البروتين لتحقيق الشلل فيها. في الواقع، في حين أن التعديل البروتين يوفر ميزة السيطرة على التوجه البروتين،مقدمة من المجالات الصناعية، والعلامات وسلاسل الببتيد في مواقع محددة قد يغير النشاط البيولوجي من عوامل النمو 17. وبالتالي، للتحايل تمسخ بسبب التفاعل مع المواد الداعمة، السطوح يمكن بين functionalized مسبقا، على سبيل المثال، مع أحادي الطبقة الذاتي تجميعها (SAM) من جزيء ربط، تليها اقتران عامل المطلوب 18. وقد استخدمنا نهج قائم على SAM-لشل حركة تساهميا BMP-2 على سطح من خلال استهداف مخلفاتها أمين حرة وأظهرت أن بروتين يجمد يحتفظ كلا من النشاط البيولوجي القصيرة والطويلة الأجل و19. يوفر هذا البروتوكول طريقة بسيطة وفعالة لتقديم BMP-2 إلى الخلايا في المختبر لدراسات عن الآليات التي تحدث في غشاء الخلية وتنظيم الإشارات بين الخلايا المكونة للعظم مسؤولة عن إرسال الإشارات.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. تركيب 11-Mercaptoundecanoyl-N-hydroxysuccinimide استر (MU-NHS)
2. إعداد طبقات متجانسة الذهب
3. تجميد سطح BMP-2
4. توصيف السطح
5. تحليل النشاط الحيوي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في الإعداد لدينا، وقد تم اختيار الذهب وسواغ لأنه يوفر نظام غير محددة بيولوجيا ولكن الانضباطي كيميائيا. وعلاوة على ذلك، فإن تطبيق الطبقات الوحيدة الذاتي تجميع يستلزم العديد من الفوائد: صواريخ سام كثف بعفوية عبر بهم "وجها لمجموعات" على المعادن والطبقات الوحيدة شكل مع عدد قليل من العيوب، في حين وظيفية الجماعات نهايتهم يمكن تعديلها أخرى. وبالتالي فإنها توفر منبرا لتفصيل خصائص واجهة بطريقة قابلة للتكيف للغاية بعد سيطرة 20.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في هذا البروتوكول وصفنا إعداد الأسطح النشطة بيولوجيا بين functionalized مع rhBMP-2. ويتألف هذا النهج خطوتين: 1) التشكيل الأولي للأحادي الطبقة الذاتي تجميع (SAM) من رابط bifunctional على سطح الذهب، 2) تجميد التساهمية من البروتين rhBMP-2. في الأعمال السابقة، ونحن التحقق من صحة الربط الفعال للرابط bifunctional وعامل النمو، وأثبتت أن يجمد سطح rhBMP-2 يحافظ على النشاط البيولوجي في 19. وقد تبين أيضا أن النشاط الحيوي من عوامل النمو التي قدمت في شكل يجمد في دراسات أخرى، مشيرا إ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
نشكر الأستاذ JP شباتز (قسم كيمياء البيوفيزيائية في جامعة هايدلبرغ وإدارة المواد الجديدة والنظم البيولوجية، ومعهد ماكس بلانك للأنظمة الذكية، ومقرها شتوتغارت) لدعمه النوع. كما اعترف الدعم المالي من ماكس بلانك غزلشافت وجمعية الألمانية للبحوث (DFG SFB/TR79 لEAC-A.) إلى حد كبير.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| N-hydroxysuccinimide | Sigma-Aldrich | 130672 | |
| 4- (ثنائي ميثيل أمينو) بيريدين | سيجما ألدريتش | 522805 | ؛ |
| Acetone | AppliChem | A2282 | |
| 11-حمض ميركابتونديكانويك | سيجما ألدريتش | 674427 | |
| ثنائي كلورميثان | ميرك | 106050 | |
| N,N'-dicyclohexylcarbodiimide | Sigma-Aldrich | D80002 | |
| البنزين البترولي | Merck | ||
| أغطية زجاجية | Carl Roth | M 875 | ؛ |
| إيثيل أسيتات | AppliChem | A3550 | ؛ |
| الميثانول | كارل روث | 4627 | |
| N,N-dimethylformamide | Carl Roth | T921 | |
| rhBMP-2 | R & D Systems | 355-BM | Carrier-free; معبرا عنها في E.coli |
| PBS | PAA | H15-002 | |
| كلوريد الصوديوم | كارل روث | HN00.2 | |
| بولي (ثنائي ميثيل سيلوكسان) (PDMS) داو | كورنينج | ؛ | |
| المطاط الصناعي سيليكون Sylgard 184 | Dow Corning | ||
| المضادة rhBMP-2 | سيجما | B9553 | ؛ |
| الماعز المضادة للفأر IgG-HRP | سانتا كروز | sc-2005 | الجسم المضاد الثانوي |
| Ampliflu Red Assay | Sigma | 90101 | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) (1x) ، سائل | Gibco | 41966 | مصل بقري جنين عالي الجلوكوز |
| (FBS) | Sigma | F7524 | مفلتر معقم ، تم اختبار زراعة الخلايا |
| Pen / Strep | Gibco | 15140 | & nbsp ؛ |
| التربسين 0.05٪ (1x) مع EDTA 4Na | Gibco | 25300 | |
| جلايسين (0.1 م) ريدل | دي ها & أومل ؛ n | 33226 | |
| IGEPAL CA-630 (1٪) | Sigma | I8896 | Lysis Buffer (ALP assay) 19< / sup> |
| كلوريد المغنيسيوم (MgCl2< / sub>) (1 ملليمتر) كارل | روث | HNO3.2 | & nbsp ؛ |
| كلوريد الزنك (ZnCl2) (1 ملم) | كارل روث | 3533.1 | |
| p-nitrophenylphosphate (pNPP) | Sigma | S0942 | ركيزة الفوسفاتيز |
| السلسلة الثقيلة المضادة للميسين (MHC) | الدراسات التنموية بنك الورم الهجين ، جامعة أيوا | MF20 | الجسم المضاد أحادي النسيلة |
| Alexa Fluor 488 الماعز المضاد للفأر IgG | Invitrogen | A11001 | ؛ |
| DAPI | Sigma | D9542 | |
| Equipment< / strong> | |||
| Ultrsonic (Sonorex Super RK 102H) ، التردد 35 كيلو هرتز | BANDELIN electronic GmbH Co. KG | ؛ | |
| MED 020 نظام الطلاء | بال تيك AG | ظروف الطلاء Cr: 120 مللي أمبير ، 1.3 × 10 -2< / sup> ملي بار ، 30 ثانية Au: 60 مللي أمبير ، 5.0 × 10 < سوب > -2 < / سوب> ملي بار ، 45 ثانية | |
| قارئ لوحة Tecan Infinite M200 | Tecan | ؛ | |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن