هنا نقدم طبقة ثنائية الدهون المدعومة في سياق منصة ميكروفلويديك لدراسة التفاعلات البروتين فسفوانوسيتيد باستخدام طريقة خالية من التسمية على أساس التشكيل الرقم الهيدروجيني.
مقالة منهجية
هنا نقدم طبقة ثنائية الدهون المدعومة في سياق منصة ميكروفلويديك لدراسة التفاعلات البروتين فسفوانوسيتيد باستخدام طريقة خالية من التسمية على أساس التشكيل الرقم الهيدروجيني.
العديد من البروتينات الخلوية تتفاعل مع أسطح الغشاء للتأثير على العمليات الخلوية الأساسية. ويمكن توجيه هذه التفاعلات نحو مكون معين من الدهون داخل غشاء، كما هو الحال في فوسفهوانوسيتيدس (بيبس)، لضمان توطين خلوية محددة و / أو تفعيل. وقد تم دراسة بيبس والنطاقات الخلوية ملزمة بيب على نطاق واسع لفهم أفضل لدورها في علم وظائف الأعضاء الخلوية. طبقنا فحص التشكيل الرقم الهيدروجيني على الطبقات ثنائية الداعم (سلبس) كأداة لدراسة التفاعلات البروتين بيب. في هذه الدراسات، يتم استخدام الرقم الهيدروجيني الحساسة أورثو -Sulforhodamine B مترافق فوسفهاتيديليثانولامين للكشف عن التفاعلات البروتين بيب. عند ربط البروتين إلى سطح غشاء يحتوي على بيب، يتم تشكيل إمكانات بينية ( أي تغيير في درجة الحموضة المحلية)، وتحويل حالة البروتونات من التحقيق. يتم تقديم دراسة حالة من الاستخدام الناجح لفحص التشكيل الرقم الهيدروجيني باستخدام فوسفهوليباس C delta1 بليكسترفي مجال التماثل (بلك-δ1 ف) و فوسفهاتديلينوسيتول 4،5-بيسفوسفهات (بي (4،5) P 2 ) التفاعل كمثال. كان ثابت التفكك الظاهري ( K د، التطبيق ) لهذا التفاعل 0.39 ± 0.05 ميكرومتر، على غرار K د، والقيم التطبيق التي تم الحصول عليها من قبل الآخرين. كما لوحظ سابقا، المجال بلك-δ1 ف هو بي (4،5) P 2 محددة، ويظهر أضعف ملزم نحو فوسفهاتديلينوسيتول 4-فوسفات، وليس ملزمة ل سسبس نقية فوسفاتيديلكولين. المقايسة بيب على رقاقة هو مفيد على المقايسات التقليدية بيب ملزمة، بما في ذلك ولكن لا تقتصر على انخفاض حجم العينة ولا يجند / مستقبلات وضع العلامات المتطلبات، والقدرة على اختبار التفاعلات غشاء عالية والمنخفضة تقارب مع كل من الصغيرة و جزيئات كبيرة، وتحسين إشارة إلى نسبة الضوضاء. وبناء على ذلك، فإن استخدام نهج بيب على رقاقة أن يسهل توضيح آليات مجموعة واسعة من التفاعلات الغشاء. وعلاوة على ذلك، يمكن أن يكون هذا الأسلوب شسيد في تحديد العلاجات التي تعدل قدرة البروتين على التفاعل مع الأغشية.
عدد لا يحصى من التفاعلات والعمليات البيوكيميائية تجري على سطوح غشاء السائل ثنائي الأبعاد. العضيات المغلقة الغشاء في خلايا حقيقيات النواة هي فريدة من نوعها ليس فقط في العمليات البيوكيميائية والبروتيوم المرتبطة بها ولكن أيضا في تكوين الدهون. فئة استثنائية واحدة من الفوسفورية هي فوسفهوانوسيتيدس (بيبس). على الرغم من أنها تشكل 1٪ فقط من الدهون الدهنية الخلوية، فإنها تلعب دورا حاسما في التنبيه إشارة، أوتوفاجي، والغشاء الاتجار، من بين أمور أخرى 1 ، 2 ، 3 ، 4 . يؤدي الفسفرة الديناميكية لمجموعة رأس الإينوسيتول بواسطة كينازات بيب الخلوية إلى ظهور سبعة مجموعات رأسية بيب هي أحادية أو ثنائية أو تريس فوسفهوريلاتد 5 . بالإضافة إلى ذلك، بيبس تحديد الهوية تحت الخلوية من الأغشية وتكون بمثابة مواقع لرسو السفن المتخصصة لالبروتينات / الإنزيمات التي تحتوي على واحد أو أكثر من فوسفهوانوسعلى سبيل المثال، بليكسترين هومولوغي (ف)، فوكس هومولوغي (بس)، و إبسين N- محطة التماثل (إنث) 6 ، 7 . واحدة من أفضل المجالات درس الملزمة بيب هو فوسفهوليباز C (بلك) -δ1 ف المجال الذي يتفاعل على وجه التحديد مع فوسفاتيديلينوسيتول 4،5-بيسفوسفهات (بي (4،5) P 2 ) ضمن نانومولار منخفضة منخفضة تقارب مجموعة ميكرومولار 8 ، 9 ، 10 ، 11 .
وقد تم تطوير مجموعة متنوعة من الطرق الكمية والكمية في المختبر واستخدامها لدراسة آلية، الديناميكا الحرارية، وخصوصية هذه التفاعلات. ومن بين المقايسات الأكثر شيوعا بين بيب الملزمة هي رنين بلاسمون السطحي (سبر)، و كالوريمتري متساوي الحرارة (إيتس)، و التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي (نمر)، و فحص الطفو الليبوسومي / الترسيب، و شحم الدهون (شرائط الدهون / شرائط بيب)12 ، 13 . على الرغم من أن هذه تستخدم على نطاق واسع، لديهم جميعا العديد من العيوب. على سبيل المثال، سير، مركز التجارة الدولية، و نمر تتطلب كميات كبيرة من العينة، وأجهزة مكلفة، و / أو الموظفين المدربين 12 ، 13 . بعض أشكال فحص مثل الأجسام المضادة على أساس الدهون-بلوتس الاستفادة من أشكال قابلة للذوبان في الماء من بيبس وتقديمها بطريقة نفيسيولوجيكال 12 ، 14 ، 15 ، 16 . وبالإضافة إلى ذلك، لا يمكن أن تكون الكميات الدهنية كوانتيتاتد موثوق وأنها كثيرا ما أدت إلى ملاحظات إيجابية / سلبية كاذبة 12 ، 17 ، 18 . للتغلب على هذه التحديات وتحسين مجموعة الأدوات الحالية، تم إنشاء طريقة جديدة خالية من التسمية على أساس طبقة ثنائية الدهن المدعومة (سلب) في سياق آم منصة إيكروفليديك، التي تم تطبيقها بنجاح لدراسة التفاعلات البروتين بيب ( الشكل 1 ) 19 .
وتستند الاستراتيجية المستخدمة للكشف عن التفاعلات البروتين بيب على استشعار الرقم الهيدروجيني التشكيل. وهذا ينطوي على صبغ حساسية الرقم الهيدروجيني التي لديها أورثو -Sulfourhodamine B ( س سرب) مترافق مباشرة إلى فوسفاتيديليثانولامين رئيس مجموعة الدهون 20 . س سرب-بوب التحقيق ( الشكل 2A ) هو الفلورسنت للغاية في درجة الحموضة منخفضة ومطفأ في درجة الحموضة عالية مع يكا حوالي 6.7 ضمن 7.5 مول٪ بي (4،5) P 2 - تحتوي على سلبس ( الشكل 5B ). وقد تم استخدام بلك-δ1 نطاق ف على نطاق واسع للتحقق من صحة البروتين-بيب ملزم المنهجيات نظرا لخصوصيتها العالية بي (4،5) P 2 ( الشكل 5A ) 21 ، 22 ،"> 23 ، 24 ، 25 .Hence، نحن السبب في أن المجال بلك-δ1 ف يمكن أن تستخدم لاختبار ملزم ل بي (4،5) P 2 من خلال فحص بيب على رقاقة.و بناء المجال ف (P4.4)، وبالتالي يجذب أوه - أيونات ( الشكل 5C ) عند ربط بي (4،5) P 2 - تحتوي على سلبس، مجال ف يجلب أوه - أيونات إلى سطح الغشاء، والذي بدوره ينظم إمكانية بينية والتحولات الدولة بروتوناتيون من س SRB-البابا (الشكل 5C) 26. ووظيفة من تركيز نطاق PH، تطفأ مضان (الشكل 6A). وأخيرا، فإن البيانات تطبيع هو يصلح ل إيسوثرم ملزمة لتحديد تقارب من ف المجال بي (4،5) P 2 التفاعل ( الشكل 6B ، 6C ).
في هذه الدراسة، يتم توفير بروتوكول مفصل لأداء البروتين ملزم ل سلب التي تحتوي على بيب داخل منصة ميكروفلويديك. هذا البروتوكول يأخذ القارئ من تجميع جهاز ميكروفلويديك وإعداد حويصلة لتشكيل سلب والبروتين ملزمة. وبالإضافة إلى ذلك، يتم توفير الاتجاهات لتحليل البيانات لاستخراج المعلومات تقارب ل بلك-δ1 ف المجال بي (4،5) التفاعل P 2 .
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. تنظيف كوفرسليبس الزجاج
2. تصنيع ميكروباترنيد بدمس كتل
3. إعداد الحويصلات ونيلاميلار صغيرة (سيارات الدفع الرباعي)
ملاحظة: تكوين طبقة ثنائية السيطرة السلبيةهو 99.5 مول٪ 1-بالميتويل-2-oleoyl- التعطيل -glycero-3-phosphocholine (POPC) و 0.5٪ مول مستقيم بادئة Sulforhodamine B-1-بالميتويل-2-oleoyl- التعطيل -glycero-3-phosphoethanolamine (س SRB- بابا الفاتيكان). تكوين اختبار طبقة ثنائية هو 92.0 مول٪ POPC، و 0.5٪ مول س SRB-البابا، و 7.5٪ من مول إما L-α-فوسفتيدلينوستول-4-الفوسفات (PI4P) أو L-α-فوسفتيدلينوستول-4،5-bisphosphate (PI ( 4،5) P 2 ). وفيما يلي إجراءات إعداد 92.0 مول٪ POPC، و 0.5٪ مول س SRB-البابا، و 7.5٪ مول PI (4،5) P 2 المحتوية على سيارات الدفع الرباعي. تركيب س SRB-البابا المستخدمة في هذه الدراسة وقد وصفت سابقا 20.
4. تجميع جهاز ميكروفلويديك
5. تشكيل الدعامات الداعمة المدعومة (سلبس)
6. اختبار بلك-δ1 ف مجال التفاعل مع بي (4،5) P 2- سلبس التي تحتوي على
7. تقييم سيولة الغشاء
ملاحظة: مضان استعادة بعد التجارب فوتوبلاشينغ (فراب) ينبغي أن يؤديها مع كل دفعة جديدة من سيارات الدفع الرباعي ونظافة كوفرسليبس الزجاج للتأكد من أن سلبس هي السوائل.




8. معالجة البيانات
ملاحظة: سوف روتين تحليل البيانات تعتمد على المجهر، برامج معالجة الصور، والبرمجيات منحنى المناسب المستخدمة.


الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
استخدمنا فحص ف التحوير لدراسة بلك-δ1 ف المجال بي (4،5) P 2 التفاعل داخل ميكروديفيس بيب على رقاقة ( الشكل 1 ). من خلال بروتوكول مفصل، أثبتنا كيفية إعداد وتجميع مكونات جهاز ميكروفلويديك، وجعل الحويصلات ونيلاميلار صغيرة (سيارات الدفع الرباعي) ( الشكل 2 )، شكل سلبس داخل جهاز ( الشكل 3 )، واختبار البروتين ملزمة ل سلب التي تحتوي على بيب. ويرد مخطط انسيابي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
كل البديل بيب، وإن كان في تركيزات منخفضة، موجود على سطح عصاري خلوي من عضيات محددة حيث أنها تسهم في إنشاء تكوين البدني الفريد والخصوصية الوظيفية للغشاء العضوي 1 . واحدة من أهم استخدامات بيبس هو بمثابة منصة لرسو السفن محددة للعديد من البروتينات التي تتطلب توطين خلوية محددة و / أو تفعيل 6 ، 7 . نظرا لدورهم في علم وظائف الأعضاء الخلوية والمرض، والقدرة على دراسة التفاعلات البروتين بيب في المختبر...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
دس و سيس، جزئيا، بمنحة AI053531 (نييد، نيه)؛ تم دعم سس و بسك بالمنحة N00014-14-1-0792 (أونر).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| <قوي>غطاء < / قوي > | |||
| أغطية زجاجية: مستطيلات | فيشر Scientific | 12-544B | 22 × 40 × 0.16 - 0.19 مم ، رقم 1 1/2 ؛ زجاج البورسليكات |
| 7X محلول التنظيف | MP Biomedicals | 976670 | منظف |
| PYREX طبق تبلور | Corning | 3140-190 | طبق زجاجي من البورسليكات بقاع مسطح ؛ القطر × الارتفاع (190 × 100 مم) ؛ الموزع: VWR (89090-700) |
| Sentry Xpress 2.0 | Paragon Industries | SC-2 | Kiln |
| Name< / strong> | Company< / strong> | Catalog Number | Comments |
| PDMS | |||
| Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit | Dow Corning | 4019862 | بولي ديميثيل سيلوكسان (PDMS) ؛ الموزع: Ellsworth Adhesives |
| PYREX Desiccator | VWR | 89134-402 | |
| لكمة خزعة | بالفراغ Harris | 15110-10 | Harris Uni-Core ؛ قطر 1.0 مم ؛ Miltex خزعة لكمة مع مكبس (Cat. رقم 15110-10) يمكن استخدامه كبديل |
| <قوي>الاسم< / قوي> | <قوي>الشركة | رقم الكتالوج | تعليقات |
| Device | |||
| Plasma Cleanment | PlasmaEtch | PE25-JW | 2-stage Direct Drive Oil Vacuum Pump, خدمة O2 (Krytox Charged) |
| معيار | لوحة التسخين الرقمية | H3760-H | تم شراؤها من خلال Denville Scientific (Cat. رقم 1005640) |
| الشرائح الدقيقة المتجمدة | VWR | 48312-003 | بلورية ومختارة ومنظفة مسبقا ؛ مصنوع من الزجاج السويسري. السماكة: 1 مم ؛ الأبعاد: 75 × 25 مم ؛ GR 144 |
| <قوي>الاسم | الشركة | Catalog Number | Comments |
| Mold | |||
| AutoCAD | Autodesk | v.2016 | برنامج صياغة لتصميم قناع |
| الصورة Photomask | CAD / Art Services | N / A | تمت طباعة التصميم بخلفية سوداء وميزات واضحة بدقة 20 كيلو نقطة في البوصة على قناع شفاف (5 × 7 بوصة) بواسطة CAD / Art |
| Services Silicone Wafers | University Wafer | 1575 | Prime Grade ، مصقول من جانب واحد ؛ قطر 100 مم (4 بوصات) ؛ سمك 525 ميكرومتر |
| SU-8 50 | شركة MicroChem. | N / A | لهجة سلبية مقاومة للضوء. خاصية مرفق تصنيع النانو في ولاية بنسلفانيا |
| مطور SU-8 | MicroChem Corp. | N / A | منشأة تصنيع النانو في ولاية بنسلفانيا خاصية |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| SUV | |||
| 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine | Avanti Polar Lipids | 850457C | POPC |
| L- & alpha ؛ -phosphatidylinositol -4-phosphate | Avanti Polar Lipids | 840045X | PI4P |
| L- & alpha ؛ -phosphatidylinositol -4،5-bisphosphate | Avanti Polar Lipids | 840046X | PI (4،5) P2 |
| 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine | Avanti Polar Lipids | 850757C | POPE ؛ مطلوب لتخليق oSRB-POPE |
| Lissamine Rhodamine B Sulfonyl Chloride (الأيزومرات المختلطة) | ThermoFisher Scientific | L-20 | الحموضة oSRB-POPE |
| (oSRB-POPE) التوليف | N / A | (Huang D. et al. 2013) | |
| قارورة التلألؤ الزجاجي | VWR | 66022-065 | سعة حجم 20 مل |
| Aquasonic 250D | VWR | N / A | بالموجات فوق الصوتية حمام الماء |
| Nuclepore المسار محفور الأغشية | Whatman | 110605 | غشاء البولي كربونات. قطر الدائرة: 25 مم ؛ حجم المسام: 0.1 أم. الموزع: Sigma-Aldrich |
| Chloroform | VWR | CX1054-6 | HPLC الصف |
| LIPEX الطارد | Transferra Nanosciences | T.001 | LIPEX 10 مل الطارد الحراري |
| Viscotek 802 DLS | Malvern Instruments | N / A | تشتت الضوء الديناميكي ؛ منشأة الكريستال بالأشعة السينية بولاية بنسلفانيا خاصية |
| <قوي>الاسم | الشركة | Catalog Number | Comments |
| Data Analysis | |||
| GraphPad Prism | GraphPad Software | v.6 | Curve-fitting Software لتحليل البيانات |
| <قوي>الاسم | <قوي>الشركة | رقم الكتالوج | تعليقات |
| microscopeAxiovert | |||
| 200M مجهر Epifluorescence | Carl Zeiss المجهر | ||
| AxioCam MRm الكاميرا | كارل زايس المجهر | N / A | Camera |
| X-Cite 120 | Excelitas Technologies | N / A | مصدر الضوء |
| Alexa 568 مجموعة المرشحات | Carl Zeiss المجهر | N / A | Ex / EM 576/603 نانومتر |
| AxioVision LE64 v.4.9.1.0 برنامج | Carl Zeiss Microscopy | N / A | برنامج معالجة |
| الصور Name< / strong> | Company< / strong> | رقم الكتالوج | Comments |
| Other | |||
| Tips | VWR | 10034-132 | 200 uL أطراف ماصة؛ طرف رفيع وسلس لتطبيق محلول البروتين في قناة الموائع الدقيقة |
| نصائح | VWR | 53509-070 | 10 طرفين ماصة uL ؛ طرف رفيع وسلس لتطبيق محلول الحويصلة في قناة الموائع الدقيقة |
| Orion Star A321 مقياس الأس الهيدروجيني | Thermo Scientific | STARA3210 | الأس الهيدروجيني |
| Orion مسبار الأس الهيدروجيني | الجزئي Thermo Scientific | 8220BNWP | مسبار الأس الهيدروجيني الجزئي |
| N- (2-Hydroxyethyl) -Piperazine-N'- (2-حمض الإيثان سلفونيك) VWR | VWRB30487 | HEPES ، كلوريد الصوديوم الحمضي الحر | |
| VWR | BDH8014-2.5KGR | كلوريد الصوديوم | |
| أنابيب | الأسلاك المتحالفة & كابل | TFT-200-24 N | القطر الداخلي: 0.020-0.026 بوصة (0.051-0.066 سم) ؛ سمك الجدار: 0.010 بوصة (0.025 سم); أنابيب مرنة من البولي تترافلورو إيثيلين رقيقة الجدار. |
| غاز النيتروجين باللون الطبيعي - مزود محلي | لغاز الأكسجين Praxair | ||
| N / A الصناعي | Praxair | N / A | مزود محلي |
| للنيتروجين | السائل Praxair | N / A | مزود محلي |
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