هنا ، نقدم بروتوكولا يحدد مواصفات التصميم ومعايير مراقبة الجودة ونظام التحقق الوظيفي ل TAT-PIP ، وهو ببتيد مثبط للتعديل بعد الترجمة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
هنا ، نقدم بروتوكولا يحدد مواصفات التصميم ومعايير مراقبة الجودة ونظام التحقق الوظيفي ل TAT-PIP ، وهو ببتيد مثبط للتعديل بعد الترجمة.
البروتينات هي المنفذة الأساسية لأنشطة الحياة ويتم تنظيمها على مستويات النسخ والترجمة وما بعد الترجمة (PTM). علاوة على ذلك ، يمثل PTM آلية أكثر تعقيدا لتنظيم أنشطة البروتين حيث يحتوي البروتين بشكل عام على أنواع مختلفة من PTMs ومواقع متعددة ل PTM معين. يمكن استخدام تعداء البلازميد أو الفيروس العدسي والفيروس الغدي في الفحص الأولي لموقع PTM المهم وظيفيا بين جميع المواقع المحددة. ومع ذلك ، تواجه هذه الأساليب دائما تحديات مثل انخفاض الكفاءة في دخول الخلايا والأنسجة ، واستهلاك الوقت والتكاليف المرتفعة ، ورد الفعل المناعي المحتمل ، وما إلى ذلك. لمعالجة هذا الأمر ، قمنا مؤخرا بتطوير وتوظيف نوع من الببتيد المعاد تجميعه يسمى TAT-PIP ، الببتيد المثبط PTM المترافق TAT. يتكون TAT-PIP من وحدة TAT التي تسهل دخول الخلايا والأنسجة ووحدة PIP التي تقلل من تنظيم PTM على وجه التحديد في المواقع المستهدفة من خلال الربط التنافسي. هنا ، نقدم بروتوكولا يحدد مواصفات التصميم ومعايير مراقبة الجودة ونظام التحقق الوظيفي ل TAT-PIP. في قسم التصميم ، نصف الاتساق والطول الاختياري والخصوصية والحفظ ل TAT-PIP. بعد ذلك ، نقدم متطلبات اختبار الجودة الخاصة ب TAT-PIP ، والتي تضمن فعاليتها وسلامتها. في تطبيق جزء TAT-PIP ، قدمنا اختبار تدرج تركيز TAT-PIP ، وعملية حضانة الخلايا المختبرة ، والكشف الظاهري اللاحق. باختصار ، نصف طريقة فعالة لفحص مواقع PTM عن طريق هدم موقع معين بشكل انتقائي ومراقبة النمط الظاهري الناتج لاستنتاج وظيفته. نظرا لتكلفتها الاصطناعية المنخفضة وكفاءتها العالية ، تتغلب هذه الطريقة على قيود التقنيات الحالية ، مثل تعداء البلازميد.
البروتينات هي المنفذين الأساسيين لأنشطة الحياة ، وتتضمن عملياتها التنظيمية البيولوجية جانبين أساسيين لتنظيم التعبير الجيني - نسخ الجينات وترجمة mRNA. ومع ذلك ، خلال العقود الماضية ، أصبح التعديل اللاحق للترجمة (PTM) آلية أخرى لا غنى عنها لتنظيم الوظائف الخلوية1. تلعب الفسفرة ، وهي أكثر أنواع PTM شهرة للباحثين ، دورا مهما بشكل خاص في الوظائف الفسيولوجية. على سبيل المثال ، بعد فسفرة كيناز المنظم للإشارة خارج الخلية (ERK) بواسطة كيناز MEK في مواقع Thr202 و Tyr204 ، يتغير شكله ، مما يعرض الموقع النشط ، الذي ينشط البروتينات المستهدفة في اتجاه مجرى النهر ، مثل عوامل النسخ2. في المقابل ، عندما يتم فسفرة Ser9 من GSK-3β بواسطة Akt / PKB kinase ، يتم حظر جيبه المرتبط بالركيزة ، مما يؤدي إلى فقدان نشاط الكيناز3. يعد كل مكان PTM مهما آخر ينظم العمليات الخلوية المختلفة من خلال الارتباط التساهمي لجزيئات اليوبيكويتين ببروتينات الركيزة. يحتوي Ubiquitin على 7 بقايا ليسين (K6 ، K11 ، K27 ، K29 ، K33 ، K48 ، K63) وميثيونين N-terminal (M1). إن ربط سلاسل اليوبيكويتين في مواقع مختلفة يضفي مصائر مختلفة على بروتينات الركيزة. تتمثل الوظيفة الأساسية للانتشار في كل مكان مرتبط ب K48 في تمييز بروتينات الركيزة للتحلل بواسطة البروتيازوم4. على العكس من ذلك ، فإن الوظيفة الأساسية للانتشار في كل مكان مرتبط ب K63 هي الانخراط في نقل إشارة غير متدهور ، مثل إصلاح تلف الحمض النووي ، والاستجابات الالتهابية ، والالتقام الخلوي5. في السنوات الأخيرة ، مع التقدم السريع لتقنيات البروتينات ، تم اكتشاف عدد متزايد من PTMs الجديدة. بالإضافة إلى الأستلة الكلاسيكية ، تم تحديد الأسيلات الجديدة مثل البروبيونيل والكروتونيل والجلوتاريلاسیون6. في مجال تعديلات الهيستون ، يتداخل لبنة هيستون مع تعديل الحمض النووي الريبي م6أ وتوازن البيئة المكروية المناعية7. في مجال التعديلات غير الهيستونية ، يعد الحد من كروتونيل ATP5O عاملا ضارا رئيسيا في تقليل تنظيم استقلاب الدهونالفوسفورية 8.
يتطلب إجراء البحوث حول PTM تطوير تحليل PTM proteome9 بشكل منهجي. يشمل هذا المجال اتجاهين بحثيين رئيسيين: تحليل ملفات تعريف PTM على مستوى البروتين بالكامل والتحديد الشامل لمواقع PTM لبروتين معين. على الرغم من أن قياس الطيف الكتلي الحديث يمكنه تحديد أنواع مختلفة من PTMs والمواقع المحددة بشكل فعال ، إلا أن فحص المواقع الوظيفية الرئيسية والتحقق من صحتها يظل تحديا علميا أساسيا يقيد تقدم البحث. يعد إنشاء استراتيجيات فعالة لفحص المواقع الخطوة الأولى نحو حل وظيفة المواقع التنظيمية الرئيسية. تتضمن الطرق التقليدية بناء بلازميدات طافرة لمواقع محددة (تعطيل الطفرات ، وتنشيط الطفرات) ، وإدخالها في الخلايا المستهدفة من خلال تقنيات التعدي في المختبر ، والتقييم المنهجي للتغيرات في مؤشرات النمط الظاهري مثل تكاثر الخلايا ، وموت الخلايا المبرمج ، والإجهاد التأكسدي. ومع ذلك ، تواجه هذه الاستراتيجية عقبات تقنية كبيرة في نماذج الخلايا الصامتة النسخ مثل البويضات وأنظمة زراعة الأنسجة الأولية. على الرغم من أن نظام نقل الفيروسات العدسية أو الفيروس الغدي يمكن أن يتغلب جزئيا على مشكلة كفاءة التعدي ، إلا أن تطبيقه يواجه تحديات مزدوجة: التكاليف الاقتصادية المرتفعة وكفاءة الاختراق المنخفضة للجزيئات الفيروسية في نماذج الأنسجة المختبرية . في حين أن استراتيجية بناء الفئران المتحولة طويلة الأمد ومكلفة للغاية. بشكل عام ، من الملح وضع استراتيجيات اقتصادية وفعالة للفحص الأولي لمواقع PTM المهمة وظيفيا.
في السنوات الأخيرة ، نجح فريقنا في تطوير واستخدام تقنية تقليل تنظيم PTM السريعة تسمى TAT-PIP ، الببتيد المثبط PTM المترافق TAT ، بناء على التثبيط التنافسي للببتيد. وتتمثل ميزته الأساسية في عالميته وكفاءته العالية لإجراء الفحص الأولي لمواقع PTM المهمة وظيفيا، مما يوفر أساسا حاسما للتحليلات المتعمقة للآليات الجزيئية لمواقع PTM الرئيسية. توضح هذه الدراسة بشكل منهجي الإطار الرئيسي وعملية تنفيذ TAT-PIP ، وتوضح فعاليتها في تنظيم مستوى PTM في موقع معين من خلال بيانات تجريبية تمثيلية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. تصميم تسلسل TAT-PIP
ملاحظة: يتكون TAT-PIP من جزأين من الببتيدات (الشكل 1): الجزء الطرفي N هو TAT ، CYGRKKRRQRRR ، والذي يظل دون تغيير لكل TAT-PIP ويمكن أن يساعد في الدخول بكفاءة في الخلايا المستنبتة في المختبر أو في الأنسجة في الجسم الحي . الجزء الطرفي C عبارة عن تسلسل متعدد الببتيد حول موقع PTM المحدد (الشكل 1 ، عادة ما يكون ليسين في الرمز "K" ، أحمر مميز) لبروتين الكائن. يبلغ طول PIP حوالي 10-15 بقايا AA (إذا كانت أطول ، تزداد التكلفة ؛ إذا كانت أقصر ، تنخفض الخصوصية بشكل كبير).
2. التوليف والتحقق من جودة TAT-PIP
3. تطبيق TAT-PIP
4. اللطخة الغربية
5. التحقق الوظيفي من TAT-PIP في الخلايا المزروعة في المختبر
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تصف هذه الدراسة استراتيجية تستخدم TAT-PIP لتقليل تنظيم مستوى PTM للبروتين المستهدف في موقع معين بناء على التثبيط التنافسي. في مثال نموذجي ، تمت إعادة تسمية TAT-PIP هنا على وجه التحديد باسم THCIP. وهو يتألف من وحدتين وظيفيتين: (1) ، الببتيد المخترق للخلية N (CYGRKKRRQRRRRRR) ، والذي يسمح ل THCIP باختراق الخلايا ؛ (2) التسلسل الطرفي C حول K116 من H3 ، AIHAKRVTIMPKD ، والذي يتنافس على وجه التحديد مع H3 الداخلي ليتم كروتونيل في K116 (الشكل 2 أ). يطلق على الجسم المضاد المحدد ضد هذا الموقع اسم H3c...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في هذا البروتوكول ، تعتبر الخطوات التالية بالغة الأهمية. أولا ، يعالج تصميم TAT-PIP خصوصية الببتيد. ثانيا ، تحسين التطبيق والتركيز النهائي ؛ يجب اختبار التركيز الأمثل بعناية لتحقيق ضربة قاضية فعالة وسريعة. ثالثا ، للتحقق من تأثير TAT-PIP ، يوصى بإجراء تجارب متعددة بدلا من الاعتماد على تجربة واحدة لتأكيد آثارها الإضافية.
بمقارنة الطرق الحالية ، توضح هذه الطريقة بشكل أساسي ثلاث مزايا: أولا ، بالمقارنة مع تعداء البلازميد وعدوى الفيروسات العدسية أو الفيروسات الغدي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن أصحاب البلاغ أنه ليس لديهم ما يكشفون عنه.
نشكر جميع أعضاء المختبر على مساعدتهم الكريمة. تم دعم هذا البحث ماليا من قبل البرنامج الوطني للبحث والتطوير الرئيسي في الصين إلى Dong Zhang (رقم المنحة: 2022YFC2702202).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| نظام التصوير الأوتوماتيكي متعدد الوظائف | Tanon | 4600 | يحدد مقياس التعرض نطاقات البروتين المستهدفة ويصورها عن طريق اكتشاف إشارات التألق أو التلألؤ الكيميائي على الغشاء بعد معالجة التطوير. |
| مجموعة عد الخلايا -8 | GLPBIO | GK10001 | بناء على العلاقة بين قابلية التمثيل الغذائي للخلية وعدد الخلايا ، تقوم هذه الطريقة بتقييم القدرة التكاثرية للخلايا عن طريق قياس قدرة الخلايا على الاختزال إلى كواشف CCK-8 |
| Dulbecco s النسر المعدل s متوسط (DMEM) | جيبكو | 11995065 | النسر المعدل من Dulbecco (DMEM) هو وسيط قاعدي يستخدم على نطاق واسع لدعم نمو مجموعة واسعة من خلايا الثدييات. |
| الركيزة الكيميائية ECL | Biosharp | BL520B | ECL إشارات ضوئية من خلال تفاعلات التلألؤ الكيميائي التي تتيح اكتشاف بروتينات معينة أو أحماض نووية. |
| جهاز الرحلان الكهربائي | Tanon | EPS600 | يتمثل الدور الرئيسي لجهاز الرحلان الكهربائي في فصل وتحليل الجزيئات الكبيرة البيولوجية &zwnj. |
| مجموعة فحص ATP المحسنة | Beyotime | S0027 | يمكن للمجموعة الكشف بشكل فعال عن مستوى ATP للعينات |
| مصل الأبقار الجنيني (FBS) | يوفر مصل الأبقار الجنيني Gibco | 16000-044 | (FBS) العناصر الغذائية الأساسية وعوامل النمو للحفاظ على الخلايا ونموها. |
| GenScript eBlotL1 | GenScript | L00686 | الجهاز ذو كفاءة عالية وقادر على تحقيق نقل البروتين بسرعة من هلام بولي أكريلاميد إلى غشاء PVDF في غضون 15 دقيقة |
| مجهر مضان مقلوب | Olympus Corporation | IX73 | الأشعة فوق البنفسجية كمصدر للضوء لإشعاع الكائن الذي تم فحصه لجعله ينبعث منه مضان ، ثم مراقبة شكل وموقع الكائن تحت مجهر. |
| مقياس الطيف الضوئي للأشعة فوق البنفسجية NanoDrop2000 microvolume UV-Vis | Thermo Scientific | 2000 | NanoDrop لتحديد تركيز الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي |
| PVDF غشاء | BioRAD | 1620177 | هذا النوع من أغشية PVDF لديه مقاومة كيميائية ممتازة وقدرة عالية على ربط البروتين |
| مجموعة فحص ROS | Beyotime | S0033S | يمكن للمجموعة اكتشاف مستوى أنواع الأكسجين التفاعلية في الخلايا بدقة |
| TAT-conjugater H3K16 الببتيد المثبط للكروتونيل | نانجينغ تاوبو التكنولوجيا الحيوية المحدودة | CN218107533U | يمكن أن تتنافس على وجه التحديد مع H3 الذاتي ليتم كروتونيل في K16 & nbsp ؛ |
| ل TBST | Biosharp | BL602A | TBST تنظيف المواد غير ذات الصلة على الغشاء ، وتقليل الأخطاء التجريبية ، وضمان دقة النتائج التجريبية ؛ |
| كسارة بالموجات فوق الصوتية | LICHEN | LC-AUD-150P | تشمل الوظائف الرئيسية للجهاز تجزئة الخلايا وتشتت الجسيمات والاستحلاب |
| Varioskan LUX | Thermo Fisher | VL0000D0 | Microplate تحقيق تحليل كمي عالي الإنتاجية للعينات البيولوجية عن طريق الكشف عن الإشارات الضوئية (مثل الامتصاص أو التألق أو التلألؤ) للعينات في الصفائح الدقيقة |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم نشر هذه المقالة
الفيديو قريباً