نقدم هنا، بروتوكولا للشاشة البروتين خارج الخلية [ميكروارس] للتعرف على التفاعلات رواية مستقبلات-يجند في إنتاجية عالية. كما يصف لنا طريقة لتحسين الكشف عن تفاعلات البروتين البروتين عابر باستخدام مجمعات البروتين-ميكروبيد.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
نقدم هنا، بروتوكولا للشاشة البروتين خارج الخلية [ميكروارس] للتعرف على التفاعلات رواية مستقبلات-يجند في إنتاجية عالية. كما يصف لنا طريقة لتحسين الكشف عن تفاعلات البروتين البروتين عابر باستخدام مجمعات البروتين-ميكروبيد.
يفرز عوامل ومستقبلات غشاء المربوطة وشركائها المتفاعلة الهيئات التنظيمية الرئيسية للاتصالات الخلوية والشروع في إشارات الشلالات خلال التوازن والمرض، وعلى هذا النحو تمثل الأهداف العلاجية الرئيسية. وعلى الرغم من أهميتها، تظل هذه الشبكات التفاعل الممثلة تمثيلاً ناقصاً إلى حد كبير في قواعد البيانات الحالية؛ ولذلك، يكون معظم البروتينات خارج الخلية لا شريك ملزمة موثقة. هذا التناقض يرجع أساسا إلى التحديات المرتبطة بدراسة البروتينات خارج الخلية، بما في ذلك التعبير عن البروتينات الوظيفية، وتقارب ضعف، وانخفاض، تفاعلات البروتين التي كثيرا ما تنشأ بين مستقبلات سطح الخلية. والغرض من هذا الأسلوب وصف طباعة مكتبة بروتينات خارج الخلية بتنسيق ميكرواري للفرز لتفاعلات البروتين البروتين. لتمكين الكشف عن التفاعلات الضعيفة، ويرد وصف أسلوب يقوم على مولتيميريزيشن البروتين الاستعلام قيد الدراسة. بالإضافة إلى هذا النهج القائم على ميكروبيد مولتيميريزيشن لزيادة مولتيفالينسي، ميكرواري البروتين يتيح الكشف عن قوي لتفاعلات البروتين البروتين عابر في إنتاجية عالية. ويوفر هذا الأسلوب عينة السريع وانخفاض استهلاك--نهجاً للتعرف على التفاعلات الجديدة تنطبق على أي البروتين خارج الخلية. ويرد وصف البروتين ميكرواري الطباعة والفرز بالبروتوكول. هذه التقنية ستكون مفيدة للمحققين التماس وسيلة قوية لاكتشاف تفاعلات البروتين في الفضاء خارج الخلية.
ويصف الأسلوب الذي استعرض هنا طباعة مجموعة من البروتينات خارج الخلية في تنسيق ميكرواري، تليها طريقة لفحص هدفا لمصلحة ضد هذه المكتبة. لقد حددنا مولتيميريزيشن البروتين كخطوة حاسمة للكشف عن التفاعلات التي تتميز بالصلات ملزمة منخفضة. تعزيز الكشف عن هذه التفاعلات، يصف لنا بروتوكول استناداً إلى مولتيميريزيشن البروتين الاستعلام من اهتمام باستخدام ميكروبيدس.
يفرز والمنظمين الرئيسيين للاتصالات الخلوية والإشارات والتفاعل مع المكروية الخلية أعرب عن سطح البروتينات (يطلق عليها مجتمعة البروتينات خارج الخلية) جنبا إلى جنب مع شركائها في التفاعل. ولذلك، أنها ضرورية في تنظيم الكثير من العمليات الفسيولوجية والمرضية. تقريبا ربع المجين البشري (إيتش فايف، 000 البروتينات) ترميز للبروتينات خارج الخلية، التي، نظراً لأهميتها وإمكانية الوصول للأدوية تم تسليمها بشكل منهجي، وتمثل أهدافا رئيسية للمخدرات التنمية1. ونتيجة لذلك، تمثل البروتينات خارج الخلية أكثر من 70% الأهداف البروتين مع العمل الدوائية المعروفة للأدوية المعتمدة على السوق، والمعروفة باسم "البروتين دروجابل". على الرغم من أهميتها ووفرة، شبكات التفاعل (أبي) البروتين البروتين خارج الخلية يظل ناقصاً اللافت للنظر في قواعد البيانات المتاحة. وهذا يعود إلى طبيعة البيوكيميائية المعقدة من البروتينات خارج الخلية، مما يحول دون توصيف استخدام التكنولوجيات المتاحة الأكثر2. أولاً، يصعب بروتينات الغشاء من جعل، هي عملية غالباً ما ينطوي على ظروف قاسية الغسيل والمنظفات؛ ثانيا، غالباً ما تفتقد البروتينات خارج الخلية التعديلات ذات الصلة بوستترانسلاشونال مثل جليكوسيليشن التي غائبة عندما ترد هذه البروتينات في عادة تستخدم أنظمة مغايرة. وأخيراً، التفاعلات بين المستقبلات، مثل مستقبلات المشارك في الخلايا المناعية، وأعرب عن غالباً ما تكون عابرة واتسمت بوشائج منخفضة جداً (كد في ميكرومتر ~ 1 إلى > 100 ميكرومتر النطاق). بالإجمال، طبيعة هذه البروتينات وملزمة تقديم الشركاء الأكثر على نطاق واسع تستخدم التكنولوجيات، مثل تقارب تنقية/قياس الطيف الكتلي (AP/MS) أو خميرة-اثنين-الهجين، غير مناسب للكشف عن التفاعلات في الفضاء خارج الخلية 2 , 3.
في محاولة للتغلب على هذه التحديات التقنية والتعجيل باكتشاف رواية تفاعلات البروتينات خارج الخلية، قمنا بتطوير تغطية عالية بروتين خارج الخلية ميكرواري4،5. [ميكروارس] توفر ميزة توليد الأسطح عالية الكثافة مع كميات صغيرة من العينة، وهي عموما قابلة لدراسات الإنتاجية العالية. وفرت الدراسات ميكرواري البروتين سابقا أفكاراً ذات الصلة في تفاعلات البروتين لعدة نموذج الكائنات، أن كانت تركز أساسا على التفاعلات سيتوسوليك أو البروتين محددة الأسر6،7، 8. وفي المقابل، قد أنجز عمل محدودة للتحقيق في تفاعلات البروتين خارج الخلية باستخدام هذه التكنولوجيا. قمنا بتطوير أسلوب ميكرواري بروتين لتمكين الدراسات عبيس ببناء مكتبة شاملة ومتنوعة جداً من البروتينات يفرزها المنقي والمستقبلات (STM) transmembrane واحد أعرب عن المجالات خارج الخلية المؤتلف (النماء) تنصهر فيها العلامات الشائعة ل تنقية تقارب4. نجاح على شاشات ميكرواري البروتين تعتمد اعتماداً كبيرا على إنشاء مكتبة البروتين ذات جودة عالية. للتعبير عن البروتين كل مكتبة والاستعلام، خلايا الثدييات أو خلايا الحشرات تفضيلي اختيرت كأنظمة تعبير مغايرة، لضمان الصحيح إضافة التعديلات بوستترانسلاشونال مثل سندات glycosylation أو الميثيل. الحزب الديمقراطي الصربي صفحة، حجم الاستبعاد اللوني وضوء الليزر زاوية المتعددة تناثر من التقنيات الشائعة المستخدمة لتقييم نوعية البروتين المؤتلف. مكتبة البروتين ثم رصدت على الشرائح ابوكسيسيلاني وتخزينها في-20 درجة مئوية للاستخدام على المدى الطويل. وأوصت تركيزات البروتين تزيد من 0.4 ملغ/مل للبروتوكول هو موضح أدناه. ولذلك، قد تتطلب البروتينات منخفضة-وإذ يعرب عن خطوة تركيز قبل نموذج الطباعة والتخزين. ومع ذلك، مزايا رئيسية لهذا الأسلوب هي حجم صغير البروتين المطلوب (50 ميكروغرام من البروتين كافية لأداء > شاشات 2,000)، جنبا إلى جنب مع استهلاك البروتين الاستعلام الحد الأدنى (20-25 ميكروغرام كل التكرارات الشاشة). استخدام البروتوكول والمعدات الموصوفة هنا، وشريطة توافر المكتبات، يمكن توليد نتائج لاستعلام فردي البروتينات خلال يوم عمل واحد.
تحديا كبيرا في الكشف عن تفاعلات البروتين في البيئة خارج الخلية تنشأ من طبيعتها ضعيفة أو عابر مميز، مما يحول دون تحديد المنهجيات الأكثر استخداماً. ويحسن حساسية للكشف عن البروتين ضعف التفاعلات9،،من1011زيادة اللذة ملزمة إلى حد كبير. استناداً إلى هذا المبدأ قمنا بتطوير أسلوب مولتيميريزي البروتينات الاستعلام (معبراً عنها كالانصهار Fc) استخدام البروتين المغلفة بالخرز4،5. لتجنب أي المنظمة المحتملة من البروتين الاستعلام بوصفها عشوائية، نحن تسمية مناعي البشري غير ذي صلة ز مع Cy5 بدلاً من ذلك وإضافته جنبا إلى جنب مع البروتين الاستعلام الخرز البروتين أ، وبالتالي القضاء على أي القطع الأثرية بسبب تصريف مباشر صبغ لبروتين الفائدة. ونظرا للصلات micromolar عدة مستقبلات المشارك أزواج، يعزز المجمعات متعددي إشارة إلى نسبة الضوضاء، مقارنة بالبروتينات الاستعلام Fc-الانصهار فرزهم كالبروتينات القابلة للذوبان4.
وخلاصة القول، والهدف من هذا البروتوكول وصف إعداد الشرائح ميكرواري يحتوي على مكتبة بروتين خارج الخلية موجودة من قبل للتعرف على التفاعلات مستقبلات-يجند. نقوم بمراجعة الخطوات اللازمة للشرائح الطباعة، متبوعاً ببروتوكول لفحص بروتين تهم ضد المكتبة البروتين خارج الخلية. وعلاوة على ذلك، يصف لنا طريقة للكشف المعززة من أبيس استناداً إلى ميكروبيدس لتحقيق اللذة زيادة من البروتين قيد الدراسة. التكنولوجيا ميكرواري البروتين خارج الخلية الموضحة هنا تمثل نهجاً سريعة وقوية وفعالة للفحص والكشف عن أبي رواية مع انخفاض نسب إيجابية كاذبة، وعن طريق استخدام كميات ميكروغرام فقط من البروتين الاستعلام تحت التحقيق. وقد غذت هذه التكنولوجيا الدراسات المتعددة التي قدمت أفكاراً ذات الصلة في الوظائف الخلوية غير معروف سابقا ومسارات الإشارات لمجموعة متنوعة من مستقبلات12،13، بما في ذلك14من إيمونوريجولاتورس الفيروسية، ويمكن أن يستفاد من دي أورفانيزي أي البروتين خارج الخلية للفائدة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1-جيل مكتبة بروتينات البشرية خارج الخلية
2-خارج الخلية البروتين ميكرواري الطباعة
3-إعداد مجمعات الطعم متعددي
ملاحظة: التفاعلات بين البروتينات خارج الخلية غالباً ما تتسم بانخفاض الانتماءات. لتمكين الكشف عن هذه التفاعلات بزيادة اللذة ملزمة، نهجاً متعددي استناداً إلى التقاط البروتين الاستعلام، أعرب كمعلم نادي نماء الطفولة المبكرة، على ميكروبيدس المغلفة بالبروتين كان نمواً4.
4-خارج الخلية البروتين ميكرواري الفحص والمعالجة.
ملاحظة: هناك عدد من الشركات المصنعة التي توفر منصات المعالجة التلقائية. إذا لم يتوفر محطة تهجين، يمكن تنفيذ الخطوات التالية يدوياً، وضمان عدم وجود حجم كاف للمخزن المؤقت للحفاظ على الشرائح المغمورة في جميع الأوقات.
5-بيانات التحليل
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويرد في الشكل 1تخطيطي لسير العمل للتكنولوجيا ميكرواري البروتين خارج الخلية. حالما تتوفر ميكرواري الشرائح التي تحتوي على مكتبة البروتين خارج الخلية، يمكن إكمال فحص البروتين الفائدة وتحليل البيانات خلال يوم واحد. العديد من التفاعلات الفيزيولوجية الصلة بين جزءا لا يتجزأ من الغشاء مستقبلات تتسم بالقوة الملزمة ضعيفة جداً (كد في نطاق micromolar). ووضعت لتحسين الكشف عن مثل هذه التفاعلات، أسلوب يستند إلى استعلام البروتين (معبراً عنها كالانصهار Fc) مولتيمير...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يظل عدد كبير من مستقبلات اليتيمة في الجينوم البشري، ويواصل الشركاء المتفاعلة رواية الخروج للبروتينات خارج الخلية مع يغاندس تتسم سابقا. تحديد التفاعلات مستقبلات-يجند في الإنسان والكائنات نموذج أمر ضروري لفهم الآليات التي تملي الاتصالات الخلوية أثناء التوازن، فضلا عن التقلبات التي تؤدي إلى المرض، وذلك إبلاغ جديدة أو محسنة الخيارات العلاجية. ومع ذلك، الكشف عن تفاعلات البروتين خارج الخلية بالتكنولوجيات المستخدمة على نطاق واسع تمثل حاجزاً كبيرا أساسا بسبب التحديات التقنية المرتبطة بالكيمياء الحيوية المستقبلات الخلوية وشركائها...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
، ر. س-ص ونانسي مورغن-M. من الموظفين Genentech والأسهم الخاصة في المجموعة وشركة Genentech/روش.
ونشكر فيلامير كالسيس ويوين كوبي للغاية قراءة المخطوطة. ونحن ممتنون لراندي ين للمشورة التقنية الممتازة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| Ultra Pure MB Grade glycerol | USB Corporation | 56-81-5 | تخزين البروتين |
| SeptoMark حجب العازلة | Zeptosens | BB1 ، 90-40 | حجب شرائح المصفوفات الدقيقة العازلة |
| الألبومين مصل البقر | Roche | 03-117-957-001 | التحكم في الشرائح لتركيب القناع (اختياري) |
| ألواح البولي بروبيلين متعددة الآبار | Greiner Bio One | 82050-678 | الآبار لتخزين البروتين |
| Arrayit | MMP384 | طباعة الشرائح | |
| NanoPrint LM60 ، أو جهة اتصال مماثلة microarrayer | Arrayit | NanoPrint LM60 ، أو ما شابه ذلك من microarrayer الاتصال | طباعة الشرائح |
| دبابيس الإكتشاف الدقيقة | Arrayit | دبابيس الإكتشاف | الدقيقة طباعة الشرائح |
| محطة حجب ZeptoFOG | ZeptoFOG | محطة حجب ZeptoFOG ، 1210 | شريحة كتلة بعد طباعة |
| مسحوق الحليب الخالي من الدسم | محلول حجب | ||
| Thermo Fisher LP0031شريحة زجاجية مطلية بالإيبوكسي سيلان | Nextrion Slide E | 1064016 | Microarray شرائح حامل |
| زجاجي ومجموعة رف | منزلق Wheaton | 900303 | Slide Storage |
| Cy5 صبغة أحادية التفاعل | GE Healthcare | PA23031 | Albumin |
| Cy5 صبغة أحادية التفاعل | GE Healthcare | PA25001 | Human IgG وضع العلامات |
| على عمود تحلية المياه Pro-Spin | برينستون فواصل | CS-800 | إزالة الصبغة الحرة |
| لاصقة ختم رقائق الألومنيوم | AlumaSeal | F-384-100 | ختم لوحات مخزون البولي |
| بروبيلين قوارير المبردة | قوارير Corning | 430658 | Master لتخزين مكتبة البروتين |
| ميكروبيدات | البروتين A Miltenyi | 120-000-396 | الاستعلام عن تعدد البروتين |
| البشري IgG | جاكسون Immunoresearch | & نب سب. 009-000-003 | IgG غير ذي صلة لوضع العلامات |
| على البروتين A | Sigma | ؛ P7837 | محطة تهجين |
| ، a-Hyb أو محطة | Miltenyi | مماثلة ، a-Hyb أو ما شابه | ذلك معالجة المصفوفات الدقيقة الآلية (اختياري) |
| الماسح الضوئي GenePix 4000B أو الأجهزة | الجزيئية | المماثلة الماسح الضوئي GenePix 4000B أو ما شابه | ذلك من مسح الشرائح |
| GenePix Pro أو ما يعادله برنامج استخراج البيانات | الأجهزة الجزيئية | GenePix Pro أو ما يعادله من برنامج استخراج البيانات | |
| إشارة معالجة البيانات P4.1 | DTU المعلوماتية الحيوية ، برنامج جامعة الدنمارك | التقنية | عبر الإنترنت أداة التنبؤ لتحديد وجود وموقع مواقع انقسام ببتيد الإشارة |
| TMHMM 2.0 خادم | DTU المعلوماتية الحيوية ، برنامج جامعة الدنمارك | التقنية عبر الإنترنت | التنبؤ بالحلزونات عبر الغشاء في البروتينات |
| Phobius | برنامج مركز ستوكهولم للمعلوماتية الحيوية | عبر الإنترنت | طوبولوجيا الغشاء المشترك ومؤشر ببتيد |
| الإشارة TOPCONS | ستوكهولم | عبر الإنترنت | التنبؤ بطوبولوجيا الغشاء وببتيدات الإشارة |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.