مقالة منهجية

سريع المعالجة الأنزيمية من البروتينات للكشف عن مرض التصلب العصبي المتعدد مع Microreactor التدفق من خلال

DOI:

10.3791/53564

أبريل 6, 2016

في هذه المقالة

ملخص

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم تقديم بروتوكول سريع للهضم المحلل للبروتين مع مفاعل دقيق مدمج للتدفق الداخلي مقترن بمطياف كتلة تأين الرش الكهربائي (ESI). يتم وصف تصنيع المفاعل الصغير والإعداد التجريبي وعملية الحصول على البيانات.

الملخص

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الغالبية العظمى من قياس الطيف الكتلي (MS) القائم على أساليب تحليل البروتين وتشمل خطوة الهضم الأنزيمي قبل الكشف، وعادة مع التربسين. هذه الخطوة ضرورية لتوليد صغيرة الببتيدات الوزن الجزيئي، عموما مع MW <3،000-4،000 دا، التي تقع ضمن نطاق المسح الفعال للأجهزة قياس الطيف الكتلي. وتتضمن البروتوكولات التقليدية O / N الهضم الأنزيمي في 37 درجة مئوية. وقد أدت التطورات الحديثة في تطوير مجموعة متنوعة من الاستراتيجيات، وعادة ما تنطوي على استخدام microreactor مع الانزيمات يجمد أو مجموعة من العمليات الفيزيائية التكميلية التي تقلل من الوقت اللازم لهضم بروتين لبضع دقائق (على سبيل المثال، الميكروويف أو عالية الضغط). في هذا العمل، ونحن تصف مقاربة بسيطة وفعالة من حيث التكلفة التي يمكن تنفيذها في أي مختبر لتحقيق الهضم الأنزيمي سريع للبروتين. وكثف البروتين (أو خليط من البروتين) على المستعبدين C18-عكس المرحلة الأداء الإقتصادي الأداء العاليormance السائل اللوني (HPLC) جسيمات السيليكا مسبقة في العمود الشعري، وغرست التربسين في المخزن مائي على جزيئات لفترة قصيرة من الزمن. لتمكين على خط للكشف عن مرض التصلب العصبي المتعدد، ومزال الببتيدات زيتية مع نظام المذيبات مع زيادة المحتوى العضوي مباشرة في مصدر MS أيون. هذا النهج يتجنب استخدام جزيئات الإنزيم يجمد مرتفعة الثمن ولا تتطلب أي مساعدات لإتمام العملية. هضم البروتين وتحليل عينة الكامل يمكن تحقيقه في أقل من 3 دقائق ~ و ~ 30 دقيقة، على التوالي.

المقدمة

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وكثيرا ما حقق تحديد وتوصيف تنقية البروتينات باستخدام تقنيات MS. يتم هضم البروتين مع انزيم ويتم تحليل الببتيدات إلى أبعد من مرض التصلب العصبي المتعدد باستخدام ضخ الإعداد التجريبية بسيط. الهضم بروتين ضروري لتوليد شظايا الببتيد الصغيرة التي تقع في نطاق كتلة مفيد لمعظم تحليل MS، والتي يمكن أن تكون مجزأة بسهولة من خلال الطاقة المنخفضة تصادم التفكك المستحث لتوليد الأحماض الأمينية تسلسل المعلومات. للبروتينات معزولة أو خليط من البروتين بسيطة، ليست هناك حاجة أخرى لفصل الكروماتوغرافي من الببتيدات قبل الكشف عن مرض التصلب العصبي المتعدد. مزيج من 25-50 الببتيدات يمكن تحليلها بسهولة عن طريق غرس العينة مع ضخ حقنة مباشرة في مصدر MS أيون.

<....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. إعداد شعري Microreactor

  1. قطع قطرها الداخلي 100 ميكرون (ID) × 360 ميكرون القطر الخارجي (OD) الشعرية لمدة 7-8 سم، و 20 ميكرون معرف × 90 ميكرون OD الشعرية إلى 3-5 سم مع الساطور الزجاج الشعرية. تحقق تحت المجهر أن طرفي الشعرية لها نظيفة، وقطع على التوالي، دون أي نتوءات بارزة.
  2. إدراج 20 ميكرون معرف × 90 ميكرون OD الشعرية إلى واحدة من نهاية 100 ميكرون معرف × 360 ميكرون OD الشعرية، على طول ~ 6 مم؛ في حالة الضرورة، ومراقبة هذه العملية تحت المجهر.
  3. ت....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ونتيجة تمثيلية لعملية الهضم بروتين أداء في وقت واحد على مزيج من البروتينات، مع microreactors المذكورة أعلاه (الشكلان 1 أو 2)، وتقدم في الجدول 1. ويتألف جدول تسلسل الببتيد الفريدة التي تحدد بروتين معين، والصليب درجة الارتباط (Xcorr) (أي النقاط التي تميز نوعية مباراة تجريبية لالنظرية للجنبا إلى جنب الطيف الكتلي المقابلة)، وعدد الانشقاقات لم يرد عليها، ولاية تهمة الببتيد (ض)، وكتلة / تهمة ( م / ض) من الببتيدا.......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وmicroreactor وصفها في هذا العمل يوفر سهلة لتنفيذ الإعداد التجريبية لأداء الهضم الأنزيمي من البروتينات لتمكين تحليل التصلب العصبي المتعدد وتحديد الهوية في أقل من 30 دقيقة. مزايا واضحة لهذا النظام، بالمقارنة مع الأساليب التقليدية، وتشمل البساطة والسرعة، وانخفاض استهلاك كاشف وتكاليف منخفضة. على وجه الخصوص، ليست هناك حاجة لتكلفة الخرز التربسين يجمد والخراطيش. إعداد microreactor الشعرية واضح وصريح (الشكل 1A)، ويمكن تحقيق ذلك في غضون دقائق من الإمدادات القياسية، توجد ع.......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعلن المؤلفون عدم وجود مصالح مالية متنافسة.

شكر وتقدير

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم دعم هذا العمل من خلال منحة NSF/DBI-1255991 إلى IML.

....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
مصيدة الأيونات ESI-MSThermo ElectronLTQيتم استخدام مطياف الكتلة LTQ للحصول على بيانات MS الترادفية
مرحلة XYZنيوبورتأجزاء متعددةتستخدم مرحلة XYZ المصنوعة منزليا لتكييف مصدر LTQ nano-ESI التجاري لتلقي المدخلات من أنظمة توصيل العينات
المختلفة مجهر ستيريوبصريات إدموندG81-278المجهر لمراقبة عملية تعبئة المفاعل الدقيق
الميزان التحليلي / MetlerVWR46600-204يستخدم الميزان لوزن عينات البروتين
حمام بالموجات فوق الصوتية / برانسونVWR33995-540الحمام الصوتي لخلط / تجانس العينات وتشتيت مضخة حقنة الملاط الجسيمي C18
22Harvard Apparatus552222يتم استخدام المضخة الدقيقة لتحميل وشطف وشطف العينة والإنزيم على وإلى المفاعل الشعري المعبأ
نظام المياه عالي النقاء Milli-QEMD MilliporeZD5311595  ؛نظام المياه MilliQ لتحضير مياه DI النقية
Pipettor/Eppendorf (1,000  ومايكرو. ل)VWR53513-410يتم استخدام الماصة لقياس كميات صغيرة من حلول العينات
Pipettor / Eppendorf (100 & nbsp ؛ ومايكرو. ل)VWR53513-406يستخدم الماصة لقياس كميات صغيرة من حلول العينات
Pipettor / Eppendorf (10   ؛ ومايكرو. ل)VWR53513-402يتم استخدام الماصة لقياس كميات صغيرة من حلول العينات الشعرية
السيليكا المنصهرة (100 وميكرو ؛ م معرف × 360 & ميكرو; م OD)تقنيات PolymicroTSP100375يستخدم هذا الشعيرات الدموية لتصنيع المفاعل الصغير
الشعرية المنصهرة من السيليكا (20 & nbsp; ومايكرو. م معرف × 100 وميكرو ؛ م OD)تقنيات PolymicroTSP020090تستخدم هذه الشعيرات الدموية لتصنيع باعث ESI
الشعرية السيليكا المنصهرة (50 & nbsp; ومايكرو. م معرف × 360 & ميكرو; م OD)تقنيات PolymicroTSP050375يتم استخدام هذه الشعيرات الدموية لنقل العينات والمواد من مضخة الحقنة إلى المفاعل الشعري الصغير
الساطور الشعري الزجاجيSupelco23740-Uهذه أداة لقطع الشعيرات الدموية المدمجة من السيليكا بالطول المطلوب
منتجات الغراءالانتقائيةE6000 Craftيستخدم هذا الغراء لتأمين باعث ESI في المفاعل الشعري أو رقاقة الموائع
الدقيقة غراء الايبوكسيEpo-Tek353NDTيستخدم هذا الغراء لإغلاق فتحة مدخل الموائع الدقيقة التي يتم من خلالها تحميل جزيئات C18
جزيئات المرحلة العكسية C18 (5   ومايكرو. م)Agilent TechnologiesZorbax 300SB-C18هذه هي جسيمات C18 التي يتم امتصاص البروتينات عليها ؛ تم استخراج الجسيمات من 4 & nbsp ؛ مم × 20 سم عمود C18 LC من حقنة / زجاج Agilent
(250 & micro; ل)هاميلتون81130-1725RNتستخدم المحاقن الزجاجية لتحميل ملاط الجسيمات C18 في المفاعل الدقيق الشعري وتسليم العينة والمزيدات إلى المفاعل الدقيق
الداخلي لتقليل اتحاد PEEK (1/16 "إلى 1/32")ValcoZRU1.5FPKيستخدم هذا الاتحاد لتوصيل 250 & micro ؛ ل حقنة إلى المفاعل الصغير لتحميل 5 & مايكرو ؛ م الملاط الجسيمات
اتحاد الفولاذ المقاوم للصدأ (1/16 بوصة)ValcoZU1XCيتم استخدام اتحاد الفولاذ المقاوم للصدأ لتوصيل إبرة الحقنة الزجاجية
بموصل Microvolume PEEK Tee الشعري للتسريب (1/32 بوصة)ValcoMT.5XCPKيتم استخدام نقطة الإنطلاق Peek لتوصيل الشعيرات الدموية لنقل العينة بالمفاعل الصغير الشعري ؛ على ذراعها الجانبي ، فإنه يتيح إدخال
موصل نقطة الإنطلاق السلكية Pt (خفيف الوزن)ValcoC-NTXFPKيستخدم موصل نقطة الإنطلاق هذا لتطبيق جهد ESI على رقاقة الموائع الدقيقة من خلال خط نقل العينة
سلك Pt (0.404 مم)VWR66260-126يوفر سلك Pt اتصالا كهربائيا لتوليد ESI ويتم توصيله بأنبوب PTFE لإمداد الطاقة ESI
(1/16 " OD)ValcoTTF115-10FTيتم استخدام أنابيب التفلون لتمكين اتصال محكم الهواء بين إبرة المحقنة واتحاد الفولاذ المقاوم للصدأ & nbsp ؛
أنابيب نظرة خاطفة (0.015 بوصة معرف × 1/16 بوصة OD)Upchurch Scientific1565يتم استخدام أنبوب Peek كغلاف لتمكين اتصال محكم الغلق بين اتحاد الفولاذ المقاوم للصدأ و 50 & nbsp ؛ ومايكرو. m ID نقل أنابيب نظرة خاطفة الشعرية
(0.015 " معرف × 1/32 بوصة OD)ValcoTPK.515-25يتم استخدام أنبوب Peek كغلاف لتمكين اتصال خال من التسرب بين الشعيرات الدموية المصنوعة من السيليكا المنصهرة وقاطع أنابيب البوليمر Peek Tee
Clean-cutValcoJR-797هذا القاطع لقطع 1/16 بوصة و 1/32 بوصة مسبقا أنابيب بوليمر نظرة خاطفة تستخدم كغلاف للوصلات الخالية من التسرب في قطع ~ 4-5 سم في الطول
قارورة العنبر (2 مل) Agilent& nbsp ؛HP-5183-2069تستخدم القوارير لإعداد حلول العينات وملاط الجسيمات C18   ؛
قارورة العنبر (4 مل)VWR66011-948تستخدم القوارير لتحضير حلول العينات
أنبوب البولي بروبلين (15 & nbsp ؛ مل)فيشر12-565-286Dتستخدم القوارير لتحضير المحاليل العازلة
اسطوانة (100 مل)VWR24710-463الأسطوانة لقياس أحجام أسطوانة المذيبات
(10 مل)VWR24710-441الأسطوانة لقياس أحجام
أطراف ماصة المذيبات (1,000 & micro; ل)VWR83007-386تستخدم أطراف الماصة لقياس كميات صغيرة من حلول العينات
أطراف الماصات (100 ومايكرو؛ ل)VWR53503-781تستخدم أطراف الماصة لقياس كميات صغيرة من حلول العينات
أطراف الماصات (10 & micro; ل)VWR53511-681تستخدم أطراف الماصة لقياس كميات صغيرة من حلول العينات
ركائز زجاجيةتاج أبيض نانوفيلمB270 ، 3 × 3 بوصةهذه ركائز زجاجية لتصنيع الرقائق الدقيقة
تركيب الجوز الذكور (1/16 بوصة)UpchurchP203Xيستخدم هذا التركيب لتوصيل الشعيرات الدموية للنقل بشريحة الموائع الدقيقة
مجموعة NanoportUpchurchN-122Hهذا التركيب لتوصيل الشعيرات الدموية بشريحة الموائع الدقيقة
معايير البروتينSigmaMultiple #
Acetonitrile ، درجة HPLCFisherA955
Methanol ، درجةHPLCفيشرA452
الأيزوبروبانول ، HPLC الصفسيجما650447
حمض ثلاثي فلورو أسيتيكسيجما302031
بيكربونات الأمونيومAldrichA6141
Trypsin ، درجة التسلسلPromegaV5111
يستخدم يستخدم يستخدم يستخدم تستخدم تستخدم يستخدم

المراجع

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Petersen, D. H. Microfluidic Bioreactors. Encyclopedia of Microfluidics and Nanofluidics. , Springer Science+Business Media. New York. (2014).
  2. Matosevic, S., Szita, N., Baganz, F. Fundamentals and applications of immobilized microfluidic enzymatic reactors. J. Chem. Technol. Biotechnol.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Enzymatic DigestionFlow through MicroreactorProtein DigestionTrypsin SolutionC18 ParticlesMass SpectrometryCapillary ColumnElectrospray IonizationPeptide ElutionSample Analysis

مقالات ذات صلة