سطح مأكل مثل الطحين الرنين (SPR) هو وسيلة خالية من التسمية للكشف عن التفاعلات الحيوية الجزيئية في الوقت الحقيقي. هنا، على بروتوكول لبروتين الغشاء: وصفت التجربة تفاعل مستقبلات، أثناء مناقشة إيجابيات وسلبيات هذه التقنية.
مقالة منهجية
سطح مأكل مثل الطحين الرنين (SPR) هو وسيلة خالية من التسمية للكشف عن التفاعلات الحيوية الجزيئية في الوقت الحقيقي. هنا، على بروتوكول لبروتين الغشاء: وصفت التجربة تفاعل مستقبلات، أثناء مناقشة إيجابيات وسلبيات هذه التقنية.
تعتبر تفاعلات البروتين والبروتين محورية لمعظم العمليات الفسيولوجية ، إن لم يكن كلها ، وفهم طبيعة هذه التفاعلات هو خطوة مركزية في البحث البيولوجي. رنين البلازمون السطحي (SPR) هو تقنية كشف حساسة لدراسة خالية من الملصقات للتفاعلات الجزيئية الحيوية في الوقت الفعلي. في تجربة SPR نموذجية ، يتم تثبيت أحد المكونات (عادة ما يكون بروتينا يسمى "الترابط") على سطح شريحة المستشعر ، بينما الآخر ("المادة التحليلية") حر في المحلول ويتم حقنه على السطح. يتم قياس ارتباط وتفكك المادة التحليلية عن الترابط ورسمها في الوقت الفعلي على رسم بياني يسمى الرسم البياني ، والذي يتم اشتقاق بيانات ما قبل التوازن والتوازن. نظرا لكونها خالية من الملصقات ، واستهلاك كميات منخفضة من المواد ، وتوفير بيانات حركية ما قبل التوازن ، غالبا ما تجعل SPR الطريقة المفضلة عند دراسة ديناميكيات تفاعلات البروتين. ومع ذلك ، يجب على المرء أن يضع في اعتباره أنه نظرا للحساسية العالية للطريقة ، يجب تحليل البيانات التي تم الحصول عليها بعناية ودعمها بطرق كيميائية حيوية أخرى.
SPR مناسب بشكل خاص لدراسة بروتينات الغشاء لأنه يستهلك كميات صغيرة من المواد النقية ، ومتوافق مع الدهون والمنظفات. يصف هذا البروتوكول تجربة SPR التي تميز الخصائص الحركية للتفاعل بين بروتين الغشاء (ناقل ABC) والبروتين القابل للذوبان (بروتين ربط الركيزة المماثل للناقل).
تفاعلات البروتين البروتين (PPI)؛ تشكيل والتفكك المجمعات البروتين، هي الأحداث الرئيسية في العديد من العمليات البيولوجية (على سبيل المثال، والنسخ، والنسخ والترجمة والإشارات والاتصالات خلية خلية). وغالبا ما تجرى دراسات شبه الكمية للPPI باستخدام التجارب المناعية هطول الأمطار المنسدلة أو. ومع ذلك، فإن هذه (وما شابهها) التقنيات محدودة في حدود الانتماءات التي يمكن قياسها (منخفض مكرومولي وأعلى النسب) وذلك بسبب خطوات الغسيل التي هي ملازمة لمثل هذه التقنيات. هذه التقنيات "نقطة النهاية" لا يمكن تحديد التفاعلات تقارب عابرة أو المنخفضة التي غالبا ما تكون من العواقب البيولوجية كبيرة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن القرار الزماني لهذه النهج محدودة جدا، وعادة أوامر من حجم أبطأ من معدلات التفاعل. SPR يتغلب على هذه العيوب نتيجة لحالة من الحساسية وقراره الصدغي العلوي 1،2. SPR هي طريقة خالية من التسمية، وعلى هذا النحوويمكن قياس التفاعل الجزيئي (طالما أن يتم الكشف عن التغييرات الكتلة). بالإضافة إلى مؤشر أسعار المنتجين، وقد تم استخدامه على نطاق واسع لوصف البروتين يجند والبروتين المخدرات (أو جزيء صغير)،-DNA والبروتين، وتفاعلات البروتين RNA 3-5. وتسجل النتائج وتآمر في الوقت الحقيقي، والذي تمكن من تعديل السريع للظروف تجريبية والتصميم التجريبي مرونة.
مبدأ المادية وراء أدوات SPR مقرها هو الاستفادة من النظام البصري الذي يقيس تغيير معامل الانكسار على سطح استشعار على تغيير كتلة 2. ويجمد أحد الشركاء التفاعل (الآخرة يجند) على شريحة البوليمر المصفوفة والجزيء الثاني (الآخرة الحليلة) وتدفقت على السطح. الحليلة ملزمة ليجند يغير كتلة على سطح رقاقة. ويرتبط هذا كتلة التغيير مباشرة وبشكل متناسب مع التغيرات في معامل الانكسار من السطح. يتم رسم النتائج في الوقت الحقيقي، وكما عرضت وحدة استجابة (RU) بوصفها وظيفة من الزمن. ويطلق على مثل هذه المؤامرة على sensogram (على سبيل المثال، الشكل 1). منذ SPR يتبع دوام كامل للتفاعل، وتستمد قبل التوازن الثوابت معدل الحركية، بالإضافة إلى التوازن الانتماءات. كما هو مفصل أدناه، سلوك ما قبل توازن نظام معين يحمل الكثير من المعلومات، ويوفر وجهة نظر مختلفة جدا من التوازن وحدها. مرة واحدة يتم معايرة النظام، والتجارب سريعة جدا وتتطلب كميات صغيرة فقط من مادة البروتين (ميكروجرام لنانوغرام كميات). جمع المعلومات الحركية الكاملة لنظام معين لا يمكن أن يتحقق في غضون أيام. حساسية عالية من SPR تتيح القياسات التي لا يمكن استخدام أي تقنية أخرى (6). ومع ذلك، هذه الحساسية العالية هو "سيف ذو حدين" لأنه يمكن أن تكون مصدرا رئيسيا للبيانات إيجابية كاذبة. يتم تسجيل أي عامل يؤثر على مؤشر يعكس وتآمر على sensogram. على هذا النحو، ا ف بيجب استخدام الضوابط مالئمة للقضاء على ايجابيات كاذبة، وينصح للغاية بدعم من نهج تكميلية.
ويوضح الشكل (1) تطور تجربة البرنامج الخاصة باستخدام رقاقة الاستشعار NTA المغلفة. وsensogram في لوحة ويظهر حقن أيونات النيكل على مصفوفة NTA (بيانات unsubtracted)، والألواح BD عرض البيانات بعد طرح إشارة المشتقة من خلية مراقبة سلبية. الأحمر والأسهم الزرقاء تظهر حقن بداية ونهاية، على التوالي. الشلل في يجند على رقاقة يغير تدريجيا كتلة حتى يتم إنهاء الحقن. الهضبة مستقرة لوحظ بعد انتهاء الحقن يجند لتعكس جمعية مستقرة من يجند إلى السطح (الشكل 1B، دورة 2). مرة واحدة يتم التوصل إلى خط الأساس مستقر يتم حقن منطقة عازلة على يجند والخلية المرجعية (1B الشكل، دورة 3) يخدم حقن .هذا ك "السيطرة على بياض"، وسيكونتطرح أثناء التحليل. على حقن، يتم تسجيل التغييرات الطفيفة، مما يعكس تدفق كتلة من خلال رقاقة. ثم في دورة منفصلة (1B الشكل، ودورة 4)، يتم حقن الحليلة. الزيادة التدريجية في RU تمثل جمعية الحليلة ليجند. مواقع الربط تصبح احتلت تدريجيا حتى يتم التوصل إلى التوازن. حالما ينتهي الحقن، وانخفاض البرازيلية يعكس تفارق المجمع. من مثل sensograms قبل التوازن، والتوازن الثوابت معدل يمكن أن تستمد (انظر لاحقا). الشكل 1 يصور التفاعل عابرة بين يجند وتحليلها. عندما يكون التفاعل أكثر استقرارا، وانخفاض في مستوى RU أبطأ، ما يعكس انخفاض ك د.
هنا، نحن تصف تجربة البرنامج الخاصة التي تهدف إلى تحديد خصائص التفاعل بين نقل الغشاء (المنظفات تذوب) وشريك وظيفية لها، ركيزة لها وما شابه ذلك البروتين 6،7 ملزمة. وزارة الدفاع المختارنظام ايل هو ATP كاسيت ملزمة (ABC) نقل، ModBC-A من Archeaglobus fulgidus. وقد تم اختيار هذا النظام لنتائجها استنساخه للغاية، إشارة إلى ارتفاع نسبة الضوضاء، والكلاسيكية "تشغيل / إيقاف" أسعار الفائدة. بالإضافة إلى ذلك، تتوفر لخدمة ضوابط السلبية أهمية عن النقل المتماثلات ABC. الناقل، يتم استخراج ModBC (يجند A) من الغشاء باستخدام المنظفات وتنقيته وثبتوا على رقاقة. من ذوبان شريك التفاعل، مودا، هو الحليلة. كعنصر تحكم يجند سلبي، يتم استخدام مختلف RbsBC نقل ABC ("يجند B").
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. عينة البروتين وإعداد العازلة
2. رقاقة الاستشعار
3. ضبط درجة الحرارة
4. حلول لتحميل وتجريد
إعداد الحلول التالية لتحميل وتجريد: 0.5 ملي NiCl 2 في RB، 350 ملي EDTA في RB (إضافة المنظفات لحل EDTA إلى التركيز النهائي كما هو الحال في RB)، 0.25٪ SDS في H 2 O، و 100 ملم حمض الهيدروكلوريك في H 2 O. عند استخدام الحوض الصغير الطرد المركزيوفاق وليس SPR أنابيب المعينة، لا تنسى أن قطع قبعات من الأنابيب.
5. رئيس الصك SPR مع RB
6. بدء تشغيل جديد
7. دورات تجربة
ويتكون كل تجربة من دورات، الاحتفاظ بسجل واضح لحقن به في EAدورة الفصل، والفصل بين تحميل وبروابط، حقن فارغة في المخزن المؤقت، وحقن تحليلها في دورات مختلفة.
8. تحليل البيانات باستخدام مخصصة للبرامج التقييم
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في النظام الموصوفة هنا، يتم استخدام رقاقة NiNTA لشل حركة نقل غشاء صاحب الموسومة 6،7. كونه وطي-ديمر، هي المعلمة كل نقل مضاعف، وتحسين لها صفة الإلزام للرقاقة NiNTA. التالية النيكل التحميل، يجند ألف (نقل من الفائدة) وثبتوا على التيسير = 2، وتصل إلى ~ 3،500 RU (دورة بروتوكول 2، الشكل 2A التسمية السوداء). ثم، وذلك باستخدام نفس تدفق ومدة الحقن، ويجند B (يجند السيطرة) يتم حقن على التيسير = 1، حيث بلغت في البداية فقط ما يصل الى ~ 3،000 RU. للتأكد من أن كميات ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
SPR هو وسيلة حساسة للغاية لدراسة التفاعلات الجزيئية، وغالبا ما يكون النهج الوحيد الذي يوفر رصد في الوقت الحقيقي من عابر (بعد مهمة) التفاعلات. ومن الأمثلة على ذلك التفاعل عابرة المقدمة في هذه الوثيقة، التي لا يمكن الكشف عنها بواسطة أي وسيلة أخرى (المقايسات المنسدلة، الجسيمات الشحمية الترسيب المقايسات 6). وعلاوة على ذلك، في حين أساليب أخرى تقتصر على التوازن القياسات (سواء الكمية أو النوعية)، SPR هي واحدة من تقنيات الوحيدة التي تقيس أيضا حركية قبل التوازن.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن جميع المؤلفين أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.
يتم دعم البحث في مختبر لوينسون بمنح من الأكاديمية الإسرائيلية للعلوم ، ومعهد رابابورت للأبحاث الطبية الحيوية ، ومؤسسة ميريوكس للأبحاث ، ومنحة ماري كوري لإعادة الإدماج الوظيفي (OL). يتم دعم EV من قبل منحة فاين وكلية الطب في التخنيون. يتم دعم NLL من خلال منح من الأكاديمية الإسرائيلية للعلوم.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| Biacore T200 | GE Healthcare | 28-9750-01 | |
| رقاقة الاستشعار NTA | GE Healthcare | 14100532 | |
| BIAevaluation | GE Healthcare | ||
| Biacore T200 Software | GE Healthcare | ||
| كلوريد النيكل | Sigma | N6136 | |
| ثنائي هيدرات التنغستات الصوديوم | Sigma | T2629 | |
| كلوريد الصوديوم ؛ | Bio-Lab المحدودة. | 19030591 | |
| Trizma base | Sigma | T1503 | |
| إيثيل ديامين - حمض رباعي الأسيتيك ثنائي الصوديوم ملح ثنائي هيدرات (EDTA) | Sigma | E5134 | |
| n-Dodecyl-& beta ؛ -D-Maltopyranoside (DDM) | Affymetrix | D310 | |
| محلول كبريتات دوديسيل الصوديوم ؛ | سيجما | 05030 | |
| Kimwipes KIMTECH | Kimberly-Clark | 34120 | |
| حمض الهيدروكلوريك | GADOT | 7647-01-0 | |
| غشاء النايلون (نيويورك) | Sartorius | 25007--47------N | |
| ModBC ABC ناقل | Lewinson lab | ||
| RbsBC ABC ناقل | Lewinson lab | ||
| مختبر ModA Substrate Binding Protein | Lewinson |
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