إدماج المجسات الكيميائية الوراثية في البروتينات وسيلة قوية لتسهيل التحقيق في الجوانب الهيكلية والديناميكية لوظيفة البروتين مباشرة في سياق الأصلية من الخلية الحية. في الوقت الحاضر، مئات أحماض الأمينية غير المقبول (ncAAs) مجهزة بمجموعات كيميائية الأكثر المتباينة يمكن سيتيسبيسيفيكالي إدراجها في البروتينات تخليق الحيوي1،2،،من34. بينهما، يجد المرء ncAAs المراعية للصور مثل الصور-كروسلينكيرس5و صور قفص6،7،،من89 والأحماض الأمينية-صور للتحويل10، 11، والأحماض الأمينية التي تحمل الالكينات المتوترة والكينس بيورثوجونال خالية من محفز الكيمياء2،،من1213،14،15،16 ،17والأحماض الأمينية التي تحمل دانسيل18و9،الكومارين19و21 برودان20،فلوروفوريس، ومجهزة بالمسابير الفيزيائية الحيوية الأخرى الأحماض الأمينية وكما هو الحال مع وظيفة التعديلات متعدية الجنسيات1،2،3،4،،من2223،24،25.
يتم تمكين الترميز الوراثي من نكا مخصصة أمينية-الأسيل-الحمض الريبي النووي النقال-سينثاتيز (AARS) إقران إلى المشابهة القامع-الحمض الريبي النووي النقال، الذي يتضمن نكا ردا على كودون وقف العنبر خلال التوليف ريبوسومال العادية. أزواج نكارس/الحمض الريبي النووي النقال صممت كي يكون متعامد في الكائن المضيف، أي لا عبر الحديث مع أزواج الذاتية. هذا الأسلوب راسخة في المضيفين بدائية وحقيقية النواة والخلايا تنطبق بسهولة على الثدييات. أزواج لإدماج نكا في خلايا الثدييات تستند إلى نظم متعامد الرئيسية الثلاثة: النظام تيروسيل، الذي يجمع بين تيرس من كولاي26 مع القامع العنبر تيروسيل من ستيروثيرموفيلوس باء-27 (Ec تيرس/زوج يامبتوقيت جنوب بريطانيا)، كولاي ليوسيل نظام (المفوضية الأوروبية/الحمض الريبي النووي النقاللويكوا زوج)6،،من1828 ونظام بيروليسيل أرتشايال (بيلرس/الحمض الريبي النووي النقال برونتوسوروس زوج)3، الذي بموجبه الحمض الريبي النووي النقالبرونتوسوروس القامع العنبر طبيعي. وبصفة عامة، كل نكا يعترف به نكارس متخصصة. اعتماداً على هيكل ncAA، يتم الحصول عليها في نكارس عن طريق التطور الموجه تيرس أو التي أو بيلرس، على الرغم من أن بعض سينثيتاسيس يمكن قبول أكثر من الرابطة الوطنية لرياضة.
يتم استيراد الزوج متعامد إلى الخلايا ببساطة استخدام ناقل بلازميد. والبلازميدات الأكثر شيوعاً وكفاءة بيسيسترونيك وترميز سواء بالنسبة سينثاتيز والحمض الريبي النووي النقال تشكيل زوج متعامد29. ترميز بلازميد الثاني لبروتين فوائد كودون العنبر في موقع مخصص للتعديل ترانسفيكتيد المشترك. نكا بساطة إضافة إلى متوسط نمو الخلية. ومع ذلك، غالباً ما تستخدم مختلف المجموعات المتخصصة أنواع مختلفة من بنيات بلازميد حتى بالنسبة لإدماج نكا نفس. بنيات تختلف في ترتيب الجينات في ناقلات، نوع من سينثاتيز كودون الاستخدام في الجينات سينثاتيز، استخدام المروج، والبديل للحمض الريبي النووي النقال وعدد الأشرطة التعبير الحمض الريبي النووي النقال. وعلاوة على ذلك، يمكن أن تختلف فعالية إدماج ncAAs مختلفة جذريا بسبب كفاءة الحفاز مختلفة سينثيتاسيس مختلفة، ونوعية الحمض الريبي النووي النقال، و العوامل الأخرى30. ولذلك، من المهم أن يكون في متناول اليد طريقة سريعة وموثوق بها لتقييم كفاءة زوج متعامد، سواء في اختيار النظام الأكثر ملاءمة لتطبيق المطلوب والقيام ببعض خطوات التحسين التي تحسن عموما البروتين التعبير غلة.
وقد أنشأنا بسيطة وقوية تستند إلى الأسفار مقايسة لتقييم كفاءة أزواج متعامد29 (الشكل 1). في التحليل، خلايا transfected اشتركت مع بلازميد الترميز لزوج متعامد، جنبا إلى جنب مع بلازميد مراسل بيسيسترونيك ترميز سواء بالنسبة للبروتينات الفلورية الخضراء واضعة كودون وقف العنبر في موقف متساهلة (اجفبالعلامة) مشري الجينات. تتم قراءة الأسفار الحمراء والخضراء لكامل الخلية ليساتيس في قنوات منفصلة عن قارئ لوحة في لوحة 96-جيدا. كثافة الفلورية الخضراء مباشرة يرتبط بالكفاءة لقمع العنبر، حين يعطي كثافة ومضان أحمر تقدير حجم العينة المقاسة وكفاءة تعداء مباشرة. فيما يتعلق بفحوصات مماثلة تستند إلى الأسفار تلا مساعدة الخلية الفرز (نظام مراقبة الأصول الميدانية)32من31،، المقايسة يعطي تقييما فوريا وشاملاً للتعبير البروتين في السكان خلية كله، الذي أكثر تمثيلية من الظروف التجريبية المعتادة، ويقدم أكثر سهولة الحصول على البيانات وتجهيز مع البرامج القياسية. عموما، الميزة الرئيسية للفحص أنه وسيلة لعدد كبير من العينات يمكن تحليلها بالتوازي. استخدام هذا الفحص، ونحن قد فحص مكتبة مصممة بطريقة رشيدة من ترنس القامع لتحسين كفاءة نظام متعامد برونتوسوروس30. ويصف هذا العمل البروتوكول التجريبي القيام بهذا التحليل وإظهار أمثلة على تطبيقه، بما في ذلك الاستفادة المثلى زوج متعامد لإدراج الصور-كروسلينكينج نكا فأزيدو-L-فينيلالاناين (العازي) ومقارنة إدماج الكفاءات من الأحماض الأمينية مختلفة (الشكل 2).
على مدى السنوات الماضية، ثبت نكا أدوات قوية جداً للتحقيق في الهيكلية والجوانب الفنية للبروتين ز إلى جانب المستقبلات (جبكرس)33،34،35،،من3637 , 38-في البشر، وتكوين أسرة كبيرة من الغشاء مستقبلات (800 عضو) جبكرس وتمثل الأهداف الرئيسية للعقاقير العلاجية. الوصف الهيكلي مباشرة من جبكرس لا تزال صعبة وأساليب البيوكيميائية التكميلية العالية اللازمة للتحقيق فيها. نحن رائدة استخدام ncAAs كروسلينكينج صور لخريطة GPCR السطوح واكتشاف يجند ملزمة جيوب34. استخدام نظامنا الأمثل لإدماج عُزي، ادخلنا بانتظام عُزي عبر المجال جوكستاميمبراني كله من هذه العملية مباشرة في خلايا الثدييات الحية. عند إشعاع الأشعة فوق البنفسجية، عُزي أشكال أنواع نيتريني شدة رد الفعل الذي يلتقط الجزيئات المجاورة تساهمي. عندما تتم إضافة يجند للنظام، عُزي بمثابة تحقيق قرب تكشف فيها مواقف المستقبلات تقترب من يجند منضم. وبهذه الطريقة، وضع الربط من هرمون نيوروبيبتيدي أوروكورتين (Ucn1) على مستقبلات فئة GPCR ب كورتيكوتروبين-تحرير-عامل الكتابة 1 (CRF1R)33 كان أول كشف النقاب عنها. في الآونة الأخيرة، ونحن كشفت عن أنماط ملزمة مميزة ليضع والخصوم على مستقبلات نفس38. طبق نهج مماثل قبل الآخرين للكشف عن أورثوستيريك ومواقع ربط اللوستيريك الأخرى الببتيدات والجزيئات الصغيرة يغاندس على الأخرى جبكرس39،40،،من4142. ويصف هذه المخطوطة البروتوكول التجريبي المطبق في لدينا مختبر لرسم خرائط الصور-كروسلينكينج للسطوح GPCR. الطريقة سريعة نسبيا، واضحة ولا يتطلب أي معدات خاصة، حيث أنها تنطبق في مختبرات الكيمياء الحيوية القياسية. الأهم من ذلك، يوفر هذا النهج أداة قيمة ليس فقط لتحديد مواقع الربط يجند فيها البيانات الهيكلية 3D نادرة، ولكن أيضا تكملة الموجودة في المختبر البيانات مع معلومات من مستقبلات معدلة تماما بوستترانسلاتيونالي في البيئة الفسيولوجية للخلية الحية.
التطورات الأخيرة في رواية ncAAs تتعلق الجانب سلسلة مجموعات كيميائية مناسبة للكيمياء بيورثوجونال خالية من محفز فائق السرعة قد فتحت إمكانية تثبيت fluorophores الجيل الأخير لتصوير فائقة القرار إلى البروتينات مباشرة على يعيش الخلايا2،43. وتشمل هذه المراسي الكيميائية سيكلوكتيني المتوترة في سكوك14، نونيني بيسيكلو [6.1.0] في12،بكنك17، وعبر-سيكلوكتينيس في تكلفة الامتلاك الكلية * ك13،،من1517 من بين ncAAs أخرى إيواء نوربورنيني16،17،44 أو سيكلوبروبيني45،46 moiety. NcAAs ضخمة للكيمياء بيورثوجونال مدرجة بالبديل من بيلرس وعادة ما تتم الإشارة إليها بيلرسAF (يشير إلى الطفرة Y271A و Y349F في بيلرس م. باركيري )، فضلا عن الأخرى المخصصة تطورت نكارس17 , 44-المراسي بيورثوجونال تتفاعل مع تيترازيني الكواشف47 عبر سيكلواديتيون ديلز-الدر معكوس إلكترون-الطلب إعطاء غلات التوسيم عالية ضمن بضع دقائق43،48. بيد قد تم الطعن في تطبيق هذا النهج قوية إلى التسمية جبكرس سبب منخفضة كفاءة الكلية للنظام نكا متعامد على إدراج. استخدام نظامنا برونتوسوروس المعززة، أظهرنا مؤخرا إدماج عالية الغلة من هذه الأحماض الأمينية في جبكرس وفائق السرعة هذه العملية وضع العلامات على سطح خلايا الثدييات يعيش30. مستقبلات المسمى كانت لا تزال وظيفية، كما أنها تستوعب الفيزيولوجية عند تنشيط المستقبلات مع مؤثر. المراسي البروتوكول التجريبي لإدراج بيورثوجونال في جبكرس والخطوات وضع العلامات التالية التي تم وصفها هنا. تجهيز جبكرس مع فلوروفوريس مشرق الصغيرة هو الخطوة الأساسية الأولى باتجاه دراسة ديناميات GPCR الهيكلية في الخلية الحية عبر تقنيات متقدمة في الفحص المجهري.