يتحكم الرسول الثاني c-di-GMP في كل مكان في نمو وسلوك العديد من البكتيريا. لقد قمنا بتطوير تقنية جديدة تعتمد على قياس الطيف الكتلي المركب لتحديد وتوصيف بروتينات ربط c-di-GMP كيميائيا حيويا في أي نوع بكتيري تقريبا.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يتحكم الرسول الثاني c-di-GMP في كل مكان في نمو وسلوك العديد من البكتيريا. لقد قمنا بتطوير تقنية جديدة تعتمد على قياس الطيف الكتلي المركب لتحديد وتوصيف بروتينات ربط c-di-GMP كيميائيا حيويا في أي نوع بكتيري تقريبا.
وقد تم إحراز تقدم كبير خلال العقد الماضي نحو تحديد وتوصيف الأنزيمات المشاركة في التوليف (cyclases diguanylate) وتدهور (phosphodiesterases) من رسول الثاني ج-دي-GMP. في المقابل، لا توجد معلومات المتاحة عن الآليات الجزيئية والمكونات الخلوية من خلالها هذا الجزيء يشير ينظم مجموعة متنوعة من العمليات الخلوية. معظم البروتينات المستجيب معروفة تنتمي إلى عائلة بيلز أو تحولت cyclases diguanylate أو phosphodiesterases التي تخلت عن الحفز واعتمدت وظيفة المستجيب. وهكذا، إلى تعريف أفضل للشبكة ج-دي-GMP الخلوية في مجموعة واسعة من البكتيريا مطلوبة الطرق التجريبية لتحديد والتحقق من صحة المستجيبات الجديدة التي يمكن الاعتماد عليها في التنبؤات سيليكون وتفشل.
لقد وضعت مؤخرا لقطة مجمع رواية الطيف الكتلي (CCMS) القائمة على التكنولوجيا كأداة قوية لتحديد كيميائيا وتوصيف البروتينات ملزمة ج-دي-GMP. وقد سبق وذكرت هذه التقنية قابلة للتطبيق على نطاق واسع من الكائنات الحية 1. هنا نقدم وصفا مفصلا لالبروتوكول الذي نحن نستخدم لتحقيق هذه المكونات الإشارات. وكمثال على ذلك، ونحن نستخدم الزائفة الزنجارية، وهو ممرض الانتهازية التي ج-دي-GMP يلعب دورا حاسما في الفوعة وبيوفيلم السيطرة. حددت CCMS 74٪ (38/51) من المكونات المعروفة أو المتوقعة للشبكة ج-دي-GMP. توضح هذه الدراسة إجراء CCMS بالتفصيل، ويضع على أنها أداة قوية وتنوعا لتحديد مكونات جديدة تشارك في إشارة جزيء صغير.
ج-دي-GMP هو رسول الثاني الرئيسي الذي يستخدمه معظم البكتيريا للسيطرة على مختلف جوانب النمو والسلوك. على سبيل المثال، ج-دي-GMP ينظم تقدم دورة الخلية، الحركة والتعبير عن exopolysaccharides وadhesins سطح 2-4. من خلال تنسيق عمليات من هذا القبيل ج-دي-GMP يعزز تشكيل بيوفيلم، وهي عملية ترتبط العدوى المزمنة من مجموعة واسعة من البكتيريا المسببة للأمراض 5. ج-دي-GMP وsynthetized بواسطة إنزيمات تسمى cyclases diguanylate (DGCS) التي تأوي مجال GGDEF الحفاز 4. بعض DGCS تمتلك موقع المثبطة التي تنظم أسفل النشاط محلقة على ج-دي-GMP ملزمة. يتم تحفيز تدهور ج-دي-GMP من قبل اثنين من فصول متميزة من phosphodiesterases (المعادلات التفاضلية الجزئية) بإيواء إما EAL الحفاز أو HD-GYP نطاق 6،7.
الغالبية العظمى من البروتينات المستجيب المعروفة التي تربط ج-دي-GMP مباشرة تنتمي إلى واحدة من الفئات الثلاث فقط من البروتينات: الحفازGGDEF أو EAL المجالات الخاملة حليف والمجالات بيلز، ومفاتيح الجزيئية الصغيرة التي تخضع لتغييرات بتكوين على ج-دي-GMP ملزمة 8. وتتميز كذلك DGCS، المعادلات التفاضلية الجزئية وبيلز البروتينات ويمكن التنبؤ المجالات الخاصة بهم في سيليكون بسلام نسبيا. وتركز اهتمام خاص الآن على تحديد فئات جديدة من المستجيبات ج-دي-GMP. وقد وصفت بعض المؤثرات ج-دي-GMP بزخارف ملزمة مختلفة مثل هذا مؤخرا في CRP / FNR Bcam1349 الأسرة البروتين في بوركهولدريا cenocepacia أو FleQ منظم النسخي في P. الزنجارية 9،10. وبالإضافة إلى ذلك، تم تحديد مؤخرا riboswitches ج-دي-GMP محددة، وأظهرت للسيطرة على التعبير الجيني بطريقة ج-دي-GMP-تعتمد 11. زخارف ج-دي-GMP ملزمة من المؤثرات المختلفة يتم حفظها بشكل سيئ فقط جعل التنبؤات بيوينفورمتيك هذه البروتينات صعوبة. لمعالجة هذه المسألة، قمنا بتطوير طريقة الكيمياء الحيوية، والتي تقوم على استخدام جمعية مهندسي البترول ج-دي-GMPمجمع التقاط محدَّدة جنبا إلى جنب مع مطياف الكتلة 1،12،13.
لقد المهندسة مؤخرا ثلاثي التكافؤ رواية مجمع ج-دي-GMP القبض على (صندوق الإيداع والتدبير-CC، الشكل 1) 1. وتتألف هذه سقالة الكيميائي لل: 1) شاردة ج-دي-GMP تستخدم كطعم للقبض ج-دي-GMP البروتينات ملزمة، 2) مجموعة رد الفعل للأشعة فوق البنفسجية photoactivatable تستخدم لعبور الارتباط صندوق الإيداع والتدبير-CC للبروتينات ملزمة و 3) البيوتين لعزل البروتينات استولت باستخدام الخرز streptavidin المغلفة المغناطيسية. صندوق الإيداع والتدبير-CC يمكن استخدامها لالتقاط المستجيبات ج-دي-GMP مباشرة وتحديدا من خليط معقد من الجزيئات كما لست] الخلية. القبض على مجمع أساس وسبق وذكرت النهج الكيميائية البروتيوميات القائم على أن تنطبق على مجموعة واسعة من الكائنات الحية، على سبيل المثال العنيقاء crescentus، السالمونيلا الملهبة للضرب مصلي التيفية الفأرية وP. الزنجارية 1،14.
في هذه الورقة المنهجية،نحن نقدم لفي وصف عمق الإجراء CCMS باستخدام مقتطفات من P. الزنجارية كمثال على ذلك. وتحدد هذه الدراسة CCMS كأداة قوية وتنوعا لتحديد كيميائيا مكونات جديدة تشارك في إشارة جزيء صغير.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. إعداد المحللة
2. إزالة مجانية ج-دي-GMP وغيره من النيوكليوتيدات (الكسر القابلة للذوبان فقط)
3. إعادة تعليق بيليه والإذابة (الكسر غشاء فقط)
4. البروتين قياس تركيز
5. لقطة
6. غسل خطوات
ملاحظة: (مغناطيس: انظر قائمة المواد). تبدأ مع القبض على حبات مغناطيسية في شريط غطاء PCR، مع المغناطيس. ثم استبدال الشريط PCR من قبل واحدة جديدة تحتوي على حل غسل المقبل. إزالة المغناطيس و resuspend الخرز، واحتضان 2 دقيقة. تدور باستمرار واستبدال غطاء من قبل غطاء جديد.
7. MS إعداد نموذج
8. LC-MS / MS تحليل
9. قاعدة بيانات البحث
10. تسمية خالية الكمي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لتحديد رواية المستجيبات ج-دي-GMP في P. الزنجارية استخدمنا منهجية CCMS لتحليل الكسور القابلة للذوبان وغشاء P. الزنجارية سلالة PAO1 من ثقافة مرحلة سجل (OD 600 = 0.5). نحن هنا تلخيص ومناقشة نتائج ممثلة لهذه رحلة صيد. استخدمت أربع النسخ المتماثلة البيولوجية مستقلة. لكل تجربة استخدمت اثنين من تركيزات صندوق الإيداع والتدبير-CC مختلفة (5 ميكرومتر و 10 ميكرومتر). للتحقيق للخصوصية، أجريت تجارب في وجود أو عدم وجود 1 ملم ج-دي-GMP كما منافس، وأخيرا، مع جهاز تحكم ع...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وينبغي إيلاء عناية خاصة في عدة خطوات للبروتوكول. تركيز البروتين هو معلمة حرجة مع تركيز 10 ملغ / مل يجري يصعب الوصول إليها عندما تزرع الخلايا تحت ظروف النمو محددة (مثل الأغشية الحيوية أو المتغيرات مستعمرة صغيرة). وبالتالي، ينبغي إجراء إعادة تعليق بيليه في حجم منخفض من تحلل العازلة. يمكن انخفضت تركيزات البروتين إلى 8 ملغ / مل. مقارنة مع الطريقة التي نشرتها Nesper وآخرون. 1، واضاف نحن المختلفة النيوكليوتيدات لالتقاط رد فعل للحد من اسر غير محدد من النوكليو...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
نشكر ألبرتو رايندرز على عمله في تحسين ظروف CCMS ل P. aeruginosa. نشكر أيضا بابلو مانفريدي على التعليق التوضيحي ل P. aeruginosa البروتينات. تم دعم هذا العمل من قبل منحة Sinergia CRSII3_127433 من المؤسسة الوطنية السويسرية للعلوم.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| مصابيح caproBox | caprotec bioanalytics | 1-5010-001 (220 فولت) | مقترنة بكتلة تبريد 96 لوحة ، من أجل التنشيط الضوئي |
| caproMag | caprotec bioanalytics | المضمنة في CCMS Starter Kit | لسهولة التعامل مع الجسيمات المغناطيسية دون سحب |
| عينات c-di-GMP caproKit | caprotec bioanalytics | عند الطلب | تحتوي المجموعة على مركب c-di-GMP-capture ، c-di-GMP (للتحكم في المنافسة) ، والخرز المغناطيسي المطلي بالستربتافيدين ، ومخزن الالتقاط ، ومخزن الغسيل |
| القابل للتصرف PD-10 Desalting Columns | GE Healthcare | 17-0851-01 | |
| PCR ذات 12 أنبوبا | Thermo Scientific | AB-1114 | |
| UIS250v sonicator مع تقنية | الموجات فوق الصوتية VialTweeter Hielscher | UIS250v و VialTweeter | |
| خلية الضغط الفرنسية المصغرة | Thermo Electron Corporation | FA-003 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.