التفاعلات بين البروتينات الأساسية لجميع العمليات الخلوية. باستخدام الرنين ضوء بارد نقل الطاقة، والتفاعل بين زوج من البروتينات يمكن رصدها في الخلايا الحية وفي الوقت الحقيقي. وعلاوة على ذلك، فإن آثار الطفرات المحرضة يمكن تقييمها.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
التفاعلات بين البروتينات الأساسية لجميع العمليات الخلوية. باستخدام الرنين ضوء بارد نقل الطاقة، والتفاعل بين زوج من البروتينات يمكن رصدها في الخلايا الحية وفي الوقت الحقيقي. وعلاوة على ذلك، فإن آثار الطفرات المحرضة يمكن تقييمها.
فحوصات على أساس نقل الطاقة الرنين ضوء بارد (بريت) توفر وسيلة حساسة وموثوق بها لرصد تفاعلات البروتين البروتين في الخلايا الحية. بريت هو نقل غير الإشعاعي للطاقة من 'المانحة' انزيم luciferase المراسل إلى "متقبل" بروتين فلوري. في التكوين الأكثر شيوعا من هذا الاختبار، هو الجهة المانحة Renilla كلوية الشكل luciferase المراسل ومتقبل هو بروتين فلوري أصفر (YFP). لأن كفاءة نقل الطاقة هو بقوة تعتمد على المسافة، ومراقبة ظاهرة بريت يتطلب أن الجهات المانحة ومتقبل يكون على مقربة. لاختبار تفاعل بين اثنين من البروتينات ذات الأهمية في خلايا الثدييات مثقف، يتم التعبير عن بروتين واحد كما التحام مع luciferase المراسل والثانية باعتبارها الانصهار مع YFP. التفاعل بين اثنين من البروتينات ذات الاهتمام قد جعل المانحين ومتقبل قريبة بما فيه الكفاية لنقل الطاقة تحدث. مقارنة مع تقنيات أخرى للتحقيق في البروتين البروتين فيteractions، مقايسة بريت حساس، يتطلب القليل التدريب العملي على الوقت وقليل من الكواشف، وغير قادرة على الكشف عن التفاعلات التي هي ضعيفة، عابرة، أو تعتمد على البيئة البيوكيميائية وجدت داخل الخلية الحية. ولذلك هو النهج المثالي لتأكيد التفاعلات المفترضة التي اقترحها الخميرة اثنين الهجين أو مطياف الكتلة البروتيوميات الدراسات، وبالإضافة إلى ذلك فمن مناسبة تماما لرسم الخرائط المناطق التفاعل، وتقييم تأثير التعديلات بعد متعدية على البروتين البروتين التفاعلات، و تقييم أثر الطفرات في الحمض النووي التي تم تحديدها المريض.
كلا الربط الكلاسيكية والجيل المقبل من يحلل التسلسل من اضطرابات الإنسان والكشف عن أهميتها السريرية من البروتينات المشاركة في مجموعة من المسارات البيولوجية. غالبا ما يكون الحال أنه قبل التعرف عليهم في مثل هذه الدراسات، كان هناك تحقيق ضئيلة أو معدومة للدور البيولوجي لهذه البروتينات. واحد السبل المثمرة لبدء استكشاف الوظيفة البيولوجية للبروتين من الفائدة هو تحديد البروتينات الأخرى التي تتفاعل مع في سياقها الفسيولوجية. تميز الشبكات الجزيئية في هذا الشكل يوفر نظرة ثاقبة المسارات البيولوجية الكامنة وراء النمط الظاهري الإنسان.
النهج الأكثر استخداما فحص واسعة النطاق لتحديد الشركاء التفاعل مرشح للبروتينات ذات الاهتمام هي الخميرة فحص اثنين من الهجين 1 والبروتينات القائم على قياس الطيف الكتلي 2. ويمكن لهذه الأساليب أن تكون ناجحة جدا في اقتراح البروتينات التفاعل المحتملة، ولكن عالبريد عرضة لنتائج إيجابية كاذبة. لذلك، تأكيدا لتفاعل حددها الخميرة اثنين الهجين أو فحص قياس الطيف الكتلي يتطلب المصادقة على التفاعل باستخدام تقنية الثانية. وعادة ما يتم استخدام مناعي المشترك أو المنسدلة فحص لهذا الغرض 3. عيب واحد من استخدام هذه التقنيات من أجل التحقق هو شرط لتحلل الخلية، التي تقضي على الظروف داخل الخلايا التي قد تكون ضرورية للحفاظ على بعض التفاعلات البروتين. والعيب الثاني هو أن ضعف أو عابرة تفاعلات البروتين يمكن أن تتعطل أثناء الغسيل الخطوات. وعلاوة على ذلك، فإن هذه المقايسات مطالبة التدريب العملي على هامة الزمن، محدودة في عدد العينات التي يمكن معالجتها في وقت واحد، وغالبا ما تتطلب وقتا طويلا الأمثل من الكواشف والبروتوكولات.
للتغلب على بعض المشاكل المرتبطة التجارب المشتركة مناعي، وقد وضعت عدة فحوصات على أساس الفلورسنت وbiolumالبروتينات inescent التي يمكن استخدامها في الخلايا الحية. استندت أول هذه المقايسات على الإسفار (أو فورستر) نقل الطاقة الرنين (الحنق)، ونقل غير الإشعاعي للطاقة بين اثنين من البروتينات الفلورية مع تداخل الانبعاثات والإثارة أطياف 4. كفاءة نقل الطاقة هو بقوة تعتمد على المسافة، وبالتالي رصد ظاهرة الحنق يتطلب أن fluorophores المانحة ومتقبل يكون على مقربة. لاختبار تفاعل بين اثنين من البروتينات من الفائدة، يتم التعبير عن بروتين واحد كما التحام مع fluorophore المانحة (بروتين فلوري سماوي عادة؛ CFP)، والثاني باعتباره الانصهار مع fluorophore متقبل (بروتين فلوري الصفراء عادة؛ YFP). التفاعل بين اثنين من البروتينات ذات الاهتمام قد جعل fluorophores المانحة ومتقبل قريبة بما فيه الكفاية لنقل الطاقة لتحدث، الأمر الذي سيؤدي إلى زيادة يمكن قياسها في انبعاث الضوء من YFP متقبل بالنسبة إلى الجهات المانحة CFP. FRوقد ET الناجحة في الكشف عن البروتين البروتين التفاعلات في الخلايا الحية 4. العيب الرئيسي من استخدام الحنق للكشف عن البروتين البروتين التفاعلات هو شرط لإضاءة في الهواء الطلق لالإثارة من fluorophore المانحة. النتائج إضاءة في الهواء الطلق في خلفية عالية في إشارة الانبعاثات، الإثارة غير المرغوب فيها من متقبل، وphotobleaching من كل من الجهات المانحة وfluorophores المتقبلة. هذه الآثار تقلل من حساسية من فحص للكشف عن البروتين البروتين التفاعلات.
وهناك تعديل للمقايسة الحنق الذي يتغلب على مشكلة خلفية عالية من الإضاءة الخارجية هو ضوء بارد نقل الطاقة الرنين (بريت) مقايسة 5،6. في النظام بريت يتم استبدال fluorophore المانحة بواسطة انزيم luciferase المراسل. وبالتالي يتم إنشاء الطاقة من أجل الإثارة من fluorophore متقبل داخل النظام عن طريق أكسدة الركيزة luciferase المراسل، مما يجعل إضاءة في الهواء الطلق لا لزوم لها. في معظمالتكوين شيوعا من هذا الاختبار، هو الجهة المانحة Renilla كلوية الشكل luciferase المراسل ومتقبل هو YFP (لمناقشة المانحة البديلة والبروتينات المتقبلة نرى Pfleger آخرون 5). وفقا لذلك، في هذا النظام، وتنصهر بروتين من الفائدة لو luciferase بروتين التفاعل المحتمل لYFP، أو العكس بالعكس. مقايسة بريت يتطلب إضافة coelenterazine باعتبارها الركيزة لluciferase المراسل. لأن coelenterazine هي خلايا قابلة للاختراق، فمن الممكن لتنفيذ المقايسات بريت في الخلايا الحية. ومع ذلك، coelenterazine الأم غير مستقرة في محلول مائي، وانهيار انزيم مستقلة عن coelenterazine على حد سواء يقلل من تركيز الركيزة المتاحة للفحص ويولد autoluminescence، مما يقلل من حساسية قياسات luciferase النشاط. وقد تيسر استخدام بريت في الخلايا الحية من خلال تطوير coelenterazines المحمية، التي هي مستقرة في محلول مائي ولكن المشقوق بواسطة استريز عصاري خلويو بعد نشرها عبر غشاء الخلية لتوليد coelenterazine نشطة داخل الخلية 7.
بعد إضافة الركيزة لالخلايا معربا عن luciferase المراسل والبروتينات YFP الانصهار، وكميا نقل الطاقة الناتجة عن التفاعلات البروتين البروتين من خلال مراقبة الانبعاثات من luciferase المراسل وYFP. بسبب تفاعلات البروتين يمكن رصدها مباشرة في الخلايا الحية في لوحات متعددة جيدا، وفحص بريت يشكل، طريقة بسيطة قابلة للتحقق من صحة التفاعلات المفترضة التي هي من حيث التكلفة والوقت فعالة.
بالإضافة إلى التحقق من صحة interactors المفترضة المحددة في دراسات فرز البروتين، يمكن للنظام بريت أن تستخدم أيضا لinteractors مرشح اختبار الناشئة عن الدراسات البيوكيميائية والهيكلية السابقة على البروتين من الفائدة. مرة واحدة وقد تم تثبت وجود تفاعل البروتين البروتين (سواء باستخدام مقايسة بريت أو عن طريق تقنيات أخرى)، فإن هناك إمكانية لفحص BRET أن تكون خطة الإدارة البيئيةloyed أخرى لتوصيف التفاعل. على سبيل المثال، المناطق التفاعل يمكن تعيينها عن طريق توليد إصدارات اقتطاع من البروتينات، وإشراك بقايا محددة في التفاعل يمكن البرهنة من خلال خلق الطفرات نقطة. وعلاوة على ذلك، وأثر تغييري من تعديلات ما بعد النقل أو الجزيئات الصغيرة (مثل المخدرات أو بروابط) على تفاعلات البروتين البروتين يمكن التحقيق 8-10.
لديه فحص بريت أيضا إمكانات كبيرة للتحقيق طفرات في الحمض النووي التي تم تحديدها المريض. في الحالات التي تم فيها إنشاء دور المسبب للطفرة، ودراسة تأثير الطفرة على البروتين البروتين التفاعلات باستخدام BRET قد تكشف المزيد عن المسببات الجزيئية من النمط الظاهري 11. منذ ظهور منهجيات تسلسل الجيل المقبل، فإنه من الشائع على نحو متزايد لعدة طفرات الإضرار يحتمل الكشف عن هويته داخل الفرد، وفي هذه الحالة فإنه من غير الواضح التي هي RELEVANT إلى النمط الظاهري 12. في هذه الحالة قد يكون الفحص بريت قيمة في تقييم أثر الطفرات على وظيفة البروتين، وبالتالي أهميتها لهذا الاضطراب.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. إنشاء البلازميدات
2. إعداد الحمض النووي خلطات
3. ترنسفكأيشن
4. قياس بريت الإشارة
5. تحليل البيانات
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويتضح مبدأ مقايسة بريت في الشكل 2. ويصور الإعداد الفحص المستخدمة في جميع أنحاء التجارب المقدمة هنا في الشكل 3. أكد الكشف عن إشارة بريت قوية من خلايا transfected مع البروتين الانصهار luciferase المراسل-YFP أن نقل الطاقة كان يمكن ملاحظتها في هذا الإعداد التجريبية (الشكل 4).
تركز بحثنا على دور الأسرة FOXP من repressors النسخي في نمو الدماغ. الطفرات التي تؤثر متخالف ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تصميم بنيات التعبير البروتين الانصهار هو خطوة حاسمة في إعداد مقايسة بريت. في التجارب المعروضة هنا، وتنصهر البروتينات التي تهم C-محطة من luciferase المراسل أو YFP. ومن الممكن أيضا، وربما يكون من الضروري، لتلتحم البروتينات إلى N-محطة من luciferase المراسل / YFP. بالنسبة لبعض البروتينات، ويجوز قبول اندماج فقط في إما N-أو C-محطة من أجل تجنب تعطيل بنية البروتين ووظيفته. وعلاوة على ذلك، على البروتينات عبر الغشاء الذي N و C تيرميني يقيمون في مقصورات التحت خلوية مختلفة، يجب أن تنصهر في lu...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن الكتاب أنه ليس لديهم مصالح مالية المتنافسة.
وأيد هذا العمل من قبل جمعية ماكس بلانك.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| Nanodrop 8000 | Nanodrop | أي مقياس طيف ضوئي قادر على قراءة الامتصاص عند 260 نانومتر سيكون مناسبا. يعد تحديد الكتلة الجزيئية للبلازميد أمرا بالغ الأهمية لحساب كميات الحمض النووي لاستخدامها في خلطات التعداد. | |
| تعمل ألواح 96 ميكروويل ، ذات قاع مسطح ، | Greiner Bio One | 655098 | White البيضاء على تقليل الحديث المتبادل بين الآبار وتزيد من حساسية اكتشاف اللمعان. تسمح الآبار ذات القاع الصافي بمراقبة كثافة الخلايا. يجب أن تكون اللوحات مناسبة لزراعة الخلايا. في حالة استخدام مقياس إضاءة للقراءة العلوية ، يجب خلع غطاء اللوحة. |
| قارئ الألواح اللانهائي F200Pro مع برنامج التحكم | TECAN | استخدم مرشحات "Blue 1" و "Green 1" لقياس اللمعان ومجموعات المرشحات والمرآة ثنائية الصبغة ل GFP لقياس التألق. أي قارئ لوحة للقراءة العلوية مع القدرة على قياس اللمعان والفلورة ثنائي اللون مناسب. | |
| pLuc ، pYFP ، بلازميد التحكم الإيجابي | N / A | N / A | البلازميدات المتاحة من المؤلفين عند الطلب. |
| pGEM-3Zf (+) | Promega | P2271 | بلازميد حشو لموازنة كتلة الحمض النووي في خلطات التعداد. أي بلازميد يفتقر إلى محفز حقيقيات النواة سيكون مناسبا. |
| خلايا HEK293 | ECACC | 85120602 | قد تكون خطوط الخلايا الأخرى التي تنقل بكفاءة معقولة مناسبة. |
| DMEM ، نسبة عالية من الجلوكوز ، مع الفينول الأحمر | Gibco | 41966 | هذا هو الوسيط المستخدم لزراعة خلايا HEK293. دافئ في 37 درجة. ج حمام مائي قبل الاستخدام. إذا كنت تستخدم خط خلية مختلف، فاستبدل وسط النمو الموصوف هنا بوسيط خاص بخط الخلية. |
| DMEM ، نسبة عالية من الجلوكوز ، لا يوجد فينول أحمر (وسط تخفيف الركيزة) | Gibco | 21063 | هذا هو وسيط تخفيف الركيزة المستخدم لتخفيف ركيزة اللوسيفيراز (EnduRen) لأنه لا يحتوي على الفينول الأحمر ، مما يقلل من حساسية الفحص. يحتوي على HEPES للحفاظ على درجة الحموضة الصحيحة أثناء قياسات اللمعان أثناء خروج الخلايا من حاضنة CO2< / sub>. دافئ في 37 درجة. ج حمام مائي قبل الاستخدام. |
| OptiMEM | Gibco | 31985 | OptiMEM لتخفيف كاشف GeneJuice. ستكون الوسائط الأخرى الخالية من المصل مناسبة أيضا. يسخن إلى درجة حرارة الغرفة قبل الاستخدام. |
| مصل الأبقار الجنيني | Gibco | 10270 | لمكملات وسائط زراعة الخلايا بتركيز 10٪ من الحجم. |
| كاشف تعداء GeneJuice | Novagen | 70967 | في حالة استخدام خط خلية آخر غير HEK293 ، فقد يكون من الضروري ضبط نسبة كاشف تعداء Genejuice إلى الحمض النووي في خلطات التعدين. يمكن استخدام كواشف تعداء أخرى. في حالة استخدام كاشف تعدي بديل ، قد يكون من الضروري تحسين كمية الحمض النووي المستخدمة في خلطات التعدي بناء على تعليمات الشركة المصنعة. |
| DMSO | Sigma | D2650 | استخدام DMSO معقم مناسب لزراعة الأنسجة. |
| ركيزة الخلية الحية EnduRen | Promega | E6481 | بإعادة تكوين EnduRen بمعدل 34 مجم / مل في DMSO. عند تخفيف EnduRen في وسط الثقافة ، قد يتشكل الترسب. هذا لن يتداخل مع الفحص. متجر EnduRen المعاد تشكيله عند -20 درجة ؛ C ، وتجنب دورات التجميد والذوبان المتعددة. تأكد من إذابة EnduRen المعاد تكوينها تماما قبل تخفيفها في وسط الاستزراع. |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.