يصف هذا البروتوكول نظام فحص عالي الإنتاجية يستخدم الاستقطاب الفلوري لمسبار فلورسنت معين مرتبط بمستقبل نووي كقراءة لفحص الملوثات البيئية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يصف هذا البروتوكول نظام فحص عالي الإنتاجية يستخدم الاستقطاب الفلوري لمسبار فلورسنت معين مرتبط بمستقبل نووي كقراءة لفحص الملوثات البيئية.
تم الكشف عن مستويات متزايدة من المركبات في البيئة ، مما تسبب في تلوث واسع النطاق ويشكل مخاطر على صحة الإنسان. ومع ذلك ، على الرغم من حدوثها البيئي العالي ، إلا أن هناك معلومات محدودة للغاية فيما يتعلق بآثارها السمية. من الضروري تطوير طرق الفحص عالية الإنتاجية (HTS) لتوجيه الدراسات السمية. في هذه الدراسة ، تم تطوير مقايسة ربط المستقبلات والترابط باستخدام نظام HTS لتحديد فاعلية ربط الملوثات البيئية على المستقبلات النووية. يتم إجراء الاختبار باستخدام قارئ صفيحة دقيقة (أي صفيحة مكونة من 96 بئرا تحتوي على مواد كيميائية مختلفة) عن طريق قياس استقطاب التألق (FP) لمسبار فلورسنت معين. يتكون هذا الاختبار من أربعة أجزاء: بناء وتحويل النواقل المؤتلفة ، والتعبير عن بروتين المستقبل وتنقيته (مجال ربط الترابط) ، وربط مسبار المستقبلات ، والارتباط التنافسي للمواد الكيميائية بالمستقبل. تم تحديد فاعلية الارتباط لاثنين من الملوثات البيئية ، حمض السلفونيك المشبع بالفلور أوكتين (PFOS) وفوسفات ثلاثي فينيل (TPHP) ، مع مستقبلات غاما المنشطة بانتشار البيروكسيسوم (PPARγ) لتوضيح إجراء المقايسة. أخيرا ، تمت مناقشة مزايا وعيوب هذه الطريقة وتطبيقاتها المحتملة.
تم اكتشاف عدد كبير من المواد الكيميائية على نطاق واسع في البيئة والأجسام البشرية ، مما أثار مخاوف كبيرة بشأن تأثيرها على البيئة البيئية وصحة الإنسان1،2،3. على الرغم من حدوثها البيئي المرتفع ، إلا أن المعلومات المتعلقة بآثارها السمية نادرة. لذلك ، من الضروري تطوير طرق الفحص عالية الإنتاجية (HTS) لتسهيل تقييم السمية الكيميائية.
تم الإبلاغ عن العديد من طرق الفحص عالية الإنتاجية (HTS) لتقييم السمية الكيميائية ، مثل المقايسات الحيوية HTS المستخدمة في برامج Tox21 و ToxCast4،5. يمكن لهذه الطرق تحديد المواد السامة المحتملة بسرعة وتوفير معلومات قيمة عن آليات السمية الكيميائية. ومع ذلك ، تعتمد هذه المقايسات الحيوية HTS بشكل أساسي على الأنظمة القائمة على الخلايا ، والتي يمكن أن تكون معقدة ومكلفة. بالإضافة إلى ذلك ، تم أيضا استخدام طرق التسلسل عالية الإنتاجية لتقييم السمية الكيميائية ، ولكن تحقيق تقييم عالي الإنتاجية للمواد الكيميائية لا يزال يمثل تحديا6. طورت الدراسات السابقة فحوصات ربط تنافسية قائمة على استقطاب التألق (FP) لتحديد فاعلية الارتباط للعديد من الملوثات البيئية ، بما في ذلك مواد البير والبولي فلورو ألكيل (PFAS) 7،8،9 ، وثنائي الفينول A (BPA) 10،11 ، والجسيمات (PM) 12 ، مع المستقبلات النووية مثل المستقبلات المنشطة بانتشار البيروكسيسوم (PPAR) 7 ،8،9،10،13 ، مستقبلات فارنيزويد X (FXR) 11،12 ، ومستقبلات الغدة الدرقية (TR) 14،15. هذا النهج فعال وفعال من حيث التكلفة ويوفر رؤى ميكانيكية.
في هذه الدراسة ، تم وصف بروتوكول مقايسة ربط المستقبل والترابط بناء على الكشف عن استقطاب التألق (FP) لمسبار فلوري صغير. يتم توضيح مبدأ اختبار ربط المستقبلات القائم على FP في الشكل 1. عندما يتم إثارة جزيء فلورسنت صغير بواسطة الضوء المستقطب المستوي ، يصبح الضوء المنبعث مزيل الاستقطاب بدرجة عالية بسبب الدوران الجزيئي السريع. ومع ذلك ، عندما يرتبط المتتبع بمستقبل أكبر ، يتباطأ دورانه. يتم الكشف عن قيمة FP عالية عندما يرتبط المتتبع بالمستقبل الكبير ، بينما يتم ملاحظة قيمة FP منخفضة عندما يكون التتبع مجانيا. تم تنقية مستقبلات جاما المنشطة بمولد التكاثر البيروكسي (PPARγ) لربط المسبار بالمستقبل. تم استخدام Rosiglitazone (Rosi) وحمض البيرفلوروكتان سلفونيك (PFOS) وفوسفات ثلاثي فينيل (TPHP) للتنافس على ارتباط المسبار بالمستقبل. تم استخدام Rosi ، ناهض محدد ل PPARγ ، كعنصر تحكم إيجابي في فحوصات الربط التنافسي للمستقبلات. بالإضافة إلى ذلك ، تم تحديد سلفونات الأوكتين المشبعة بالفلور و TPHP سابقا على أنها ناهضات ضعيفة ل PPARγ في الدراسات السابقة8،9،10،11،12،13،14،15،16،17. علاوة على ذلك ، فهي تنتمي إلى فئات هيكلية مختلفة من المركبات المعروفة بالتعرض البيئي وتتميز بمعدلات اكتشافها العالية نسبيا في البشر. تم استخدام هذه المركبات لزيادة التحقق من صحة التطبيق الواسع لمقايسة المنافسة الملزمة. يتكون الإجراء من أربع خطوات: بناء وتحويل النواقل المؤتلفة ، والتعبير عن بروتين المستقبل وتنقيته (مجال ربط الترابط) ، وربط مسبار المستقبلات ، والارتباط التنافسي للمواد الكيميائية بالمستقبل.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تفاصيل الكواشف والمعدات مدرجة في جدول المواد.
1. بناء وتحويل النواقل المؤتلفة
ملاحظة: PPARγ هو عامل نسخ يعتمد على الترابط مع بنية مستقبلات نووية كلاسيكية ، ويتألف من مجال ربط الحمض النووي الذي ينظم الجينات المستهدفة ومجال ربط الترابط الذي يتم تنشيطه بواسطة الروابط. عند تنشيط الترابط ، يشكل PPARγ مغاير مع مستقبل نووي آخر ، مستقبل الريتينويد X (RXR) ، ويرتبط بعناصر استجابة PPARγ ، وبالتالي ينظم نسخ الجينات المستهدفة النهائية9،16.
2. التعبير عن بروتين المستقبلات وتنقيته
3. اختبار ربط المستقبلات
ملاحظة: في هذا الاختبار ، تم استخدام C1-BODIPY-C12 كمسبار فلوري خاص بالموقع لإنشاء نظام ربط المستقبلات والترابط. C1-BODIPY-C12 ، وهو رابط محدد ل PPARγ ، هو نظير فلوري للأحماض الدهنية مع مجموعة BODIPY الفلورية المدمجة في الأحماض الدهنية في موضع C1.
4. اختبار ملزم تنافسي
ملاحظة: في هذا الاختبار ، تم استخدام 800 نانومتر من مسبار PPARγ-LBD البشري و 50 نانومتر C1-BODIPY-C12 لربط المستقبلات. تم استخدام Rosiglitazone (Rosi) وفوسفات ثلاثي فينيل (TPHP) وحمض البيرفلوروكتان سلفونيك (PFOS) للتنافس مع ارتباط المسبار ب PPARγ.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
التعبير عن البروتين وتنقية PPARγ-LBD
تم التعبير عن PPARγ-LBD بشكل غير متجانس في BL21 (DE3) كبروتين موسوم بالهيستيدين. تم اكتشاف البروتين في الكسور القابلة للذوبان ، وأظهر PPARγ-LBD المنقى نطاقا واحدا على SDS-PAGE بوزن جزيئي واضح يبلغ حوالي 34.9 كيلو دالتون (الشكل 2) ، بما يتفق مع الوزن الجزيئي المتوقع للبروتين.
ربط مسبار C 1-BODIPY-C12 ب PPARγ-LBD
في مقايسة ربط المستقبلات ، تم استخدام C1-BODIPY-C12 ، وه...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعد الاستقطاب الفلوري (FP) ، ورين البلازمون السطحي (SPR) ، والرنين المغناطيسي النووي (NMR) من التقنيات الشائعة المستخدمة لتقييم تفاعلات الارتباط المباشر بين البروتينات والمركبات19،20. تم استخدام FP على نطاق واسع في التحقيق في التفاعلات الجزيئية لاكتشاف الأدوية والفحص الكيميائي21،22،23. وبالمقارنة ، فإن فحوصات SPR و NMR باهظة الثمن وتستغر...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويعلن المؤلفان أنه لا يوجد تضارب في المصالح.
تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (المنحة رقم 82103875).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| C1< / sub>-BODIPY-C12< / sub> مسبار | Thermo Fisher Scientific ، الصين | 102209-82-3 | يرتبط ب PPAR & gamma ؛ -LBD وينبعث منه تألق. |
| Coomassie Brilliant Blue R-250 | Solarbio ، الصين | 6104-59-2 | وصمة عار العصابات البروتينية. |
| GraphPad prism | Dotmatics | https://www.graphpad.com/features | |
| imidazole | Solarbio ، الصين | I8090 | قم بإعداد المخازن المؤقتة لعملية تنقية البروتين. |
| الأيزوبروبيل & بيتا ;-D-1-thiogalactopyranoside | Solarbio, الصين | 367-93-1 | الحث على التعبير عن PPARγ-LBD |
| Microplate قارئ | Biotek , الولايات المتحدة الأمريكية | التآزر H1 | الكشف عن قيمة FP |
| كلوريد | الصوديوم شنغهاي | 7647-15-5 | قم بإعداد مخازن مؤقتة لعملية تنقية البروتين. |
| NaH2PO4 · 2H2O | كاشف شنغهاي | 13472-35-0 | إعداد المخازن المؤقتة لعملية تنقية البروتين. |
| Ni NTA Beads 6FF | Smart-Lifesciences ، تنقية | البروتين SA005005 | الصين. |
| الأصل 8.5 | OriginLab, نورثهامبتون, ماساتشوستس, الولايات المتحدة الأمريكية | ||
| حمض السلفونيك المشبع بالفلور أوكتين (PFOS) | J& K Scientific Ltd ، الصين | 1763-23-1 | الملوثات البيئية المكتشفة |
| Phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) | Solarbio ، الصين | P0100 | تمنع تدهور البروتين. |
| PPAR & gamma ;-Competitor Assay | Kit Thermo Fisher Scientific | PV6136 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/PV6136 |
| PPAR & gamma ;-LBD Ligand Screening Assay Kit | كايمان | 600616 | https://www.caymanchem.com/product/600616 |
| Rosiglitazone (Rosi) | علاء الدين ، الصين | 122320-73-4 | ناهضات PPAR & gamma ؛ |
| شاكر | ZHICHENG ، الصين | ZWY-211C | توسيع الثقافة البكتيرية وتحريض تعبير البروتين |
| ثلاثي الفينيل الفوسفات (TPHP) | ماكلين ، الصين | T819317 | الملوثات البيئية المكتشفة |
| Tris | Solarbio ، الصين | T8230 | إعداد المخازن المؤقتة لعملية تنقية البروتين. |
| Tryptone | OXOID Limited ، الصين | LP0042B | تحضير وسط مرق Lysogeny (LB). |
| منظف بالموجات فوق الصوتية | كيمبرلي ، الصين | LHO-1 | تعطيل البكتيريا لتحقيق التحلل الكامل |
| Urea | Solarbio ، الصين | U8020 | إعداد المخازن المؤقتة لعملية تنقية البروتين. |
| مستخلص الخميرة | OXOID Limited ، الصين | LP0021B | تحضير مرق Lysogeny (LB) متوسط. |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم نشر هذه المقالة
الفيديو قريباً