Artículo de método

Biopaneo basado en biosensores de microbalanza de cristal de cuarzo para estudiar las interacciones proteína-fármaco

8 de julio de 2025

En este artículo

Resumen

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Fuente: Takakusagi, Y. Estrategia de análisis bioinformático y biopanning de alto rendimiento basada en biosensores para la validación global de las interacciones entre fármacos y proteínas. J. Vis. Exp. (2020)

Este video muestra un método para estudiar las interacciones proteína-medicamento utilizando el biopaneo basado en biosensores QCM de la biblioteca de péptidos mostrados por el fago T7. El biopaneo de fagos que muestran un péptido específico en el biosensor QCM permite el aislamiento específico de péptidos de alta afinidad, seguido de la secuenciación de aminoácidos, lo que ayuda a identificar sitios de interacción específicos en la proteína objetivo.

Protocolo

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NOTA: Los siguientes son los pasos para el cribado de fagos T7 que reconocen fármacos utilizando un biosensor QCM y la recuperación de los fagos cribados a través de la infección por E. coli (BLT5615). Los protocolos para la síntesis de un derivado de una molécula pequeña que forma una monocapa autoensamblada (SAM) y para la construcción de la biblioteca de péptidos aleatorios de 15 meros mostrada por el fago T7 se pueden encontrar en otros lugares.

1. Preparación del chip del sensor QCM

  1. Conecte un chip sensor cerámico en el oscilador de un aparato QCM de 27 MHz y registre la frecuencia intrínseca (Hz) en la fase aérea antes de la inmovilización de moléculas pequeñas.
  2. Separe el chip y deje caer 20 μL de una solución (1 mM en etanol al 70%) de un derivado de molécula pequeña que forma SAM en el electrodo de oro del chip sensor usando una pipeta.
    cautela: El cristal del chip sensor donde se encuentra el electrodo de oro (Au, 0,1 mm de grosor, 2,5 mm de diámetro interior, 4,9 mm2) es extremadamente delgado y puede agrietarse fácilmente (SiO2, 0,06 mm de grosor, 9 mm de diámetro interior). Por lo tanto, pipetee con cuidado.
  3. Dejar actuar durante 1 h a temperatura ambiente (alrededor de 20 °C) en una placa de Petri con pañuelo humedecido y protegido de las luces de la habitación.
  4. Lave suavemente la superficie del electrodo con agua ultrapura; luego, elimine las gotas de agua soplando aire con una jeringa o un plumero de aire.
  5. Configure el chip sensor para el aparato QCM y registre la reducción de la frecuencia en la fase aérea para medir la cantidad de la pequeña molécula que se ha inmovilizado.
    nota: Al menos 100 Hz de frecuencia intrínseca son necesarios para una inmovilización exitosa de moléculas pequeñas (1 Hz inmoviliza 30 pg).

>2. Biopaneo de la biblioteca de fagos T7 utilizando un biosensor QCM (Figura 1)

  1. Coloque una cubeta con un agitador magnético dedicado en el biosensor QCM y vierta 8 mL del tampón de reacción (10 mM de Tris-HCl, 200 mM de NaCl, pH 7-8) en la cubeta.
  2. Conecte el chip del sensor QCM al oscilador y tire hacia abajo del brazo del oscilador para sumergir el chip en el búfer que se agita a 1000 rpm.
  3. Comience a monitorear la frecuencia QCM en la computadora personal (PC) y espere hasta que el sensorgrama se equilibre a alrededor de 3 Hz/min de la deriva de frecuencia.
  4. Inyecte 8 μL de una biblioteca de fagos T7 (1-2 ×10 10 pfu/mL) en la cubeta (concentración final: 1-2 × 107 pfu/mL) y marque el punto de inyección en el sensor.
  5. Monitorizar la reducción de frecuencia causada por la unión de los fagos T7 a la pequeña molécula inmovilizada en la superficie del electrodo de oro durante 10 min.
  6. Detenga el monitor de frecuencia QCM, desaloje el chip del sensor del oscilador y elimine el tampón soplando aire y/o absorbiendo con toallitas.
  7. Coloque el chip sensor en una placa de Petri húmeda y deje caer los 20 μL de la suspensión de E. coli (BLT5615) (OD600 = 0,5-1,0 después de agitar a 37 °C agregando IPTG a 1 mM) células huésped en la fase logarítmica sobre el electrodo de oro.
  8. Cierra la tapa del plato y cúbrelo con papel de aluminio para bloquear la luz.
  9. Incubar la placa a 37 °C durante 30 min en un mezclador de microplacas de 96 pocillos (1000-1500 rpm) para mejorar la recuperación de los fagos T7 unidos.
  10. Recupere los 20 μL de la solución y suspenda en 200 μL de medio LB.
    nota: Las muestras obtenidas en esta etapa se pueden conservar a 4 °C durante una semana.
  11. Prepare una serie de diluciones de la solución de fagos para el aislamiento de la placa y la secuenciación del ADN de acuerdo con el procedimiento general descrito en las instrucciones del fabricante.

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Resultados

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Figura 1: Representación esquemática del biopaneo basado en biosensores QCM de la biblioteca de péptidos mostrados por el fago T7. Una biblioteca de fagos T7 que muestra péptidos aleatorios se inyecta en la cubeta que contiene el tampón (bajo agitación) donde se sumerge el chip del biosensor QCM y se estabiliza la frecuencia. Después de monitorear la reducción de frecuencia debido a ...

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Divulgaciones

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No se han declarado conflictos de interés.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
AFFINIXQNULVAC, Inc. (Tokio, Japón)QCM2008-STKITContiene cubeta de vidrio, imán de agitación, software de operación y análisis con una PC con Windows
Chip sensor cerámicoULVAC, Inc. (Tokio, Japón)QCMST27C4 chips de sensores/paquete
DimetilsulfóxidoSigma-Aldrich
(St. Louis, MO, EE. UU.)
D8418
etanolMerck (Kenilworth, Nueva Jersey, Estados Unidos)09-0850
Kit de inmovilización para AFFINIXULVAC, Inc. (Tokio, Japón)QCMIMKTReactivo SAM y reactivo de acoplamiento de aminas
Medio LB líquidoSigma-Aldrich
(St. Louis, MO, EE. UU.)
L3522Autoclave durante 20 min
NaClMerck (Kenilworth, Nueva Jersey, Estados Unidos)S3014
TrisMerck (Kenilworth, Nueva Jersey, Estados Unidos)252859

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Etiquetas

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