يوضح هذا البروتوكول نشاط المرافقة لبروتين الصدمة الحرارية 70 (Hsp70). تعمل خلايا E. coli dnaK756 كنموذج للفحص لأنها تؤوي Hsp70 الأصلي ، مما يجعلها عرضة للإجهاد الحراري. الإدخال غير المتجانس ل Hsp70 الوظيفي ينقذ نقص نمو الخلايا.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يوضح هذا البروتوكول نشاط المرافقة لبروتين الصدمة الحرارية 70 (Hsp70). تعمل خلايا E. coli dnaK756 كنموذج للفحص لأنها تؤوي Hsp70 الأصلي ، مما يجعلها عرضة للإجهاد الحراري. الإدخال غير المتجانس ل Hsp70 الوظيفي ينقذ نقص نمو الخلايا.
بروتين الصدمة الحرارية 70 (Hsp70) هو بروتين محفوظ يسهل طي البروتينات الأخرى داخل الخلية ، مما يجعله مرافقا جزيئيا. في حين أن Hsp70 ليس ضروريا لخلايا الإشريكية القولونية التي تنمو في ظل الظروف العادية ، يصبح هذا المرافق لا غنى عنه للنمو في درجات حرارة مرتفعة. نظرا لأن Hsp70 محفوظ بشكل كبير ، فإن إحدى طرق دراسة وظيفة المرافقة لجينات Hsp70 من الأنواع المختلفة هي التعبير عنها بشكل غير متجانس في سلالات E. coli التي إما ناقصة في Hsp70 أو تعبر عن Hsp70 الأصلي الذي تم اختراقه وظيفيا. خلايا E. coli dnaK756 غير قادرة على دعم الحمض النووي للبكتيريا. علاوة على ذلك ، يظهر Hsp70 (DnaK) الأصلي نشاط ATPase مرتفعا مع إظهار تقارب منخفض ل GrpE (عامل تبادل النوكليوتيدات Hsp70). نتيجة لذلك ، تنمو خلايا E. coli dnaK756 بشكل كاف في درجات حرارة تتراوح من 30 درجة مئوية إلى 37 درجة مئوية ، لكنها تموت في درجات حرارة مرتفعة (>40 درجة مئوية). لهذا السبب ، تعمل هذه الخلايا كنموذج لدراسة نشاط مرافقة Hsp70. هنا ، نصف بروتوكولا مفصلا لتطبيق هذه الخلايا لإجراء فحص مكمل ، مما يتيح دراسة وظيفة مرافقة السليلو في Hsp70.
تلعب بروتينات الصدمة الحرارية دورا مهما كمرافقين جزيئيين من خلال تسهيل طي البروتين ، ومنع تراكم البروتين ، وعكس اختلال البروتين 1,2. بروتين الصدمة الحرارية 70 (Hsp70) هو واحد من أبرز المرافقين الجزيئيين ، ويلعب دورا مركزيا في توازن البروتين 3,4. DnaK هو نظير E. coli Hsp705.
تم تطوير العديد من المقايسات الفيزيائية الحيوية والكيميائية الحيوية والخلوية لاستكشاف نشاط المرافق ل Hsp70 وفحص مثبطات تستهدف هذا المرافق6،7،8. Hsp70 هو بروتين محفوظ للغاية. لهذا السبب ، تم الإبلاغ عن العديد من Hsp70s من الكائنات حقيقية النواة ، مثل Plasmodium falciparum (العامل الرئيسي للملاريا) ، لتحل محل وظيفة DnaK في E. coli 6,9. وبهذه الطريقة ، تم تطوير مقايسة تكميلية قائمة على الإشريكية القولونية تتضمن التعبير غير المتجانس ل Hsp70s في الإشريكية القولونية لاستكشاف وظيفتها الواقية للخلايا. عادة ، يتضمن هذا الفحص استخدام خلايا الإشريكية القولونية التي تعاني من نقص في DnaK أو التي تعبر عن DnaK الأصلي الذي تم اختراقه وظيفيا. في حين أن DnaK ليس ضروريا لنمو الإشريكية القولونية في ظل الظروف العادية ، إلا أنه يصبح ضروريا عندما تنمو الخلايا في ظل ظروف مرهقة مثل درجات الحرارة المرتفعة أو أشكال أخرى من الإجهاد10,11.
تشمل سلالات الإشريكية القولونية التي تم تطويرها لدراسة وظيفة Hsp70 باستخدام مقايسة تكميلية E. coli dnaK103 (BB2393 [C600 dnaK103 (Am) thr::Tn10]) و E. coli dnaK756. تنتج خلايا E. coli dnaK103 DNA مقطوعا غير وظيفي ، وعلى هذا النحو ، تنمو الخلايا بشكل كاف عند 30 درجة مئوية ، في حين أن السلالة حساسة للبرودة والإجهاد الحراري12,13. وبالمثل ، فإن سلالة E. coli dnaK756 / BB2362 (dnaK756 recA::TcR Pdm1,1) لا تنمو فوق 40 درجة مئوية14,15. تعبر سلالة E. coli dnaK756 عن DnaK الأصلي الطافر (DnaK756) الذي يتميز بثلاثة بدائل من الجلايسين إلى الأسبارتات في المواضع 32 و 455 و 468 ، مما يؤدي إلى نتائج بروتينية معرضة للخطر. وبالتالي ، فإن هذه السلالة مقاومة للبكتيريا λ DNA14. بالإضافة إلى ذلك ، تظهر E. coli dnaK756 نشاطا مرتفعا ل ATPase ، بينما يتم تقليل تقاربها لعامل تبادل النوكليوتيدات ، GrpE ،16. الإشريكية القولونية تعمل سلالات DnaK الطافرة كنماذج مثالية للتحقيق في نشاط مرافقة Hsp70 من خلال نهج التكامل. نظرا لأن DnaK ضروري فقط في ظل الظروف العصيبة ، يتم إجراء اختبار التكملة عادة في درجات حرارة مرتفعة (الشكل 1). تشمل بعض مزايا استخدام الإشريكية القولونية في هذه الدراسة الجينوم المميز جيدا والنمو السريع والتكلفة المنخفضة للزراعة والصيانة17.
في هذه المقالة ، وصفنا بالتفصيل بروتوكولا يتضمن استخدام خلايا E. coli dnaK756 لدراسة وظيفة Hsp70. Hsp70s التي استخدمناها في الفحص هي DnaK من النوع البري ومشتقه الخيمري ، KPf (يتكون من مجال ATPase ل DnaK المنصهر في مجال ربط الركيزة C-terminal من Plasmodium falciparum Hsp70-1 6,18). تم التعبير عن KPf-V436F بشكل غير متجانس كعنصر تحكم سلبي لأن الطفرة تمنعه بشكل أساسي من ربط الركائز ، وبالتالي إلغاء نشاط مرافقه9.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. التحول
ملاحظة: استخدم الأواني الزجاجية المعقمة للثقافة ، وأطراف الماصة ، والوسائط الطازجة والتعقيم المعقم. تحضير ثقافات خلايا الإشريكية القولونية في 2x خميرة التربتون (YT) [1.6٪ تريبتون (وزن / حجم) ، 1٪ مستخلص الخميرة (وزن / حجم) ، 0.5٪ كلوريد الصوديوم (وزن / حجم) ، 1.5٪ أجار (وزن / ت)] أجار. يتم توفير الكواشف العامة المستخدمة في البروتوكول ومصادرها في جدول المواد.
2. طلاء الخلية
3. تأكيد التعبير عن البروتينات المؤتلفة
4. SDS-PAGE وتحليلات اللطخة الغربية
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يقدم الشكل 2 صورة للأجار الممسوح ضوئيا الذي يحتوي على خلايا تم رصدها واستزراعها عند درجة حرارة نمو متساهلة تبلغ 37 درجة مئوية و 43.5 درجة مئوية على التوالي. على الجانب الأيمن من الشكل 2 ، تمثل مكونات اللطخة الغربية المستأصلة تعبير DnaK و KPf و KPf-V436F في خلايا E. coli dnaK756. كما هو متوقع ، تمكنت جميع خلايا E. coli dnaK756 المزروعة عند درجة حرارة نمو متساهلة تبلغ 37 درجة مئوية من النمو. ومع ذلك ، في ظل ظروف النمو غير المتساهلة البالغة 43.5 د...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يوضح البروتوكول فائدة خلايا E. coli dnaK756في استكشاف وظيفة chaperone ل Hsp70 المعبر عنه بشكل غير متجانس. يمكن اعتماد هذا الفحص لفحص مثبطات استهداف وظيفة Hsp70 في السليلو. ومع ذلك ، فإن أحد قيود هذه الطريقة هو أن Hsp70s غير قادر على استبدال DnaK في الإشريكية القولونية غير متوافق مع هذا الفحص. قد يكون عدم وجود تعديل ما بعد الترجمة21 لبعض Hsp70s غير الأصلية مسؤولا عن افتقارها إلى الوظيفة داخل نظام الإشريكية القولونية . قد يعالج الفحص التكميلي القائم على الخميرة
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس للمؤلفين مصالح مالية متنافسة أو تضارب مصالح آخر.
تم دعم العمل بتمويل منحة تم الحصول عليها من رقم منحة المركز الدولي للهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية (ICGEB) ، HDI / CRP / 012 ، مديرية البحوث بجامعة فيندا ، المنحة I595 ، قسم العلوم والابتكار (DSI) والمؤسسة الوطنية للبحوث (NRF) في جنوب إفريقيا (أرقام المنح ، 75464 و 92598) الممنوحة ل AS.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 2-& بيتا ميركابتو إيثانول | سيجما ألدريتش | 8،05،740 | مكون لصبغة تحميل العينة |
| حمض | الخليك Labchem | 101005125 | مكون من مزيل الإيثيان |
| أكريلاميد | سيجما ألدريتش | مكون 8008300100 | من SDS |
| Agar | Merck | HG000BX1.500 | مكون مقايسة النمو المتوسط والسائل |
| Agarose | ذكي علمي | 14131031 | معتمد من البيولوجيا الجزيئية الاغاروز |
| بيرسولفات الأمونيوم | سيجما ألدريتش | 101875295 | مكون لجل SDS-PAGE |
| Ampicillin | VWR International | 0339 &mdash ؛ الاتحاد الأوروبي & [مدش] ؛ 25G | مضاد حيوي انتقائي |
| مكرر | سيجما ألدريتش | 1015460100 | مكون من SDS |
| بروموفينول | سيجما-ألدريتش | 0449-25G | مكون لصبغة تحميل العينة |
| CaCl2< / sub> | Sigma-Aldrich | 10043-52-4 | لتحضير الخلايا المختصة |
| Coomassie الأزرق اللامع | VWR International | 443293X | SDS-PAGE صبغة |
| فوسفات الصوديوم ثنائي القاعدة | سيجما ألدريتش | RB10368 | مكون من PBS عازلة |
| ECL | Thermofischer Scientific | 32109 | كاشف الكشف عن اللطخة الغربية |
| Ethidium Bromide | Thermofischer Scientific | 17898 | صبغة إقحام الحمض |
| النووي Glycerol | Merck SAAR2676520L | مكون لصبغة تحميل | |
| العينة Glycine | VWR International | 10119CU | مكون SDS |
| IPTG | Glentham life Sciences | 162IL | محفز |
| Kanamycin | Melford | K0126 | مضاد حيوي انتقائي |
| كلوريد المغنيسيوم | Merck SAAR4123000EM | مكون لمقايسة النمو المتوسط والسائل | |
| الميثانول | Labchem | 113140129 | مكون من مزيل التعطيل |
| فوسفات البوتاسيوم أحادي القاعدة | ميرك | 1،04،87،30،250 | مكون من PBS عازلة |
| بيبتون | ميرك | HG000BX4.250 | مكون من مقايسة النمو المتوسط والسائل |
| كلوريد البوتاسيوم | ميرك | SAAR5042020EM | مكون PBS عازلة |
| غشاء PVDF | Thermofischer العلمي | PB7320 | غشاء اللطخة الغربية |
| كلوريد الصوديوم | SAAR5822320EM ميرك | مكون لمقايسة النمو المتوسط والسائل | |
| كبريتات دوديسيل الصوديوم | VWR الدولية | 108073 | لحل البروتينات المعبر |
| عنها فواصل Spectramax iD3 | 373705019 | قارئ الألواح الآلي | |
| TEMED | VWR ACRO420580500 | الدولي مكون من هلام | |
| SDS Tetracycline | Duchefa Biochemies | T0150.0025 | مضاد حيوي انتقائي |
| Tris | VWR International | 19A094101 | مكون من جل SDS |
| Tween20 | Merck | SAAR3164500XF | مكون للغسيل الغربي |
| مخزن التخزين المؤقت الغربي | Thermofisher Scientific | PB0112 | نقل البروتين إلى غشاء النيتروسليلوز |
| مستخلص الخميرة | Merck | HG000BX6.500 | مكون لمقايسة النمو المتوسط والسائل |
| & alpha;-DnaK الجسم المضاد | Inqaba | BK CAC09317 | الجسم المضاد الأولي |
| & alpha & -rabbit | Thermofischer Scientific | 31460 | الجسم المضاد الثانوي |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.