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1. Compilación de una biblioteca de cebo y presa vectores plásmidos de expresión
- Compile una lista de receptores de superficie celular y las proteínas secretadas de interés para ser seleccionados para las interacciones y recuperar sus secuencias de una base de datos de secuencias de proteínas adecuada. La mayoría de las proteínas que contienen un péptido secretor N-terminal de señal son adecuados (que incluyen el tipo I, GPI-enlazadas y las proteínas secretadas). Típicamente, una familia de proteínas (por ejemplo superfamilia de inmunoglobulinas o todos los receptores restringidas a un tipo específico de células tales como los eritrocitos) serían seleccionados.
- Determinar la extensión de las regiones extracelulares mediante la identificación de la ubicación del péptido señal y la región transmembrana utilizando la función de la proteína software de predicción. Por lo general utilizan v3.0 SignalP 5 y 6 TMHMM v2.0.
- Conjuntos de diseño de la cartilla que amplifican el fragmento ectodominio entero para cada receptor. Tenemos un paquete de cebo y vectores de presa que son adecuados para este fin que son unaisponible de Addgene ( http://www.addgene.org/~~V ). Diseñar el primer sentido alrededor del inicio metionina para incluir un sitio de enzima de restricción NotI y una secuencia de Kozak óptima, que es seguido por 25 pares de bases de coincidencia exacta de genes específicos de secuencia (Fig. 2A).
- Diseñar el cebador antisentido para truncar tipo I proteínas receptoras justo antes de la región de transmembrana predicha para expresar el ectodominio entero como una proteína recombinante soluble. Incluir un sitio de restricción AscI en este cebador que luego deberá traducirse en el marco de una rata C-terminal Cd4d3 4 etiqueta proteína 7 (fig. 2A).
- Amplificar los fragmentos de ectodominio de todos los genes con estos cebadores y clonarlos en el cebo o el vector de la presa. A veces resulta útil a la primera a clonar en vectores lanzadera antes de subclonación en un vector de expresión de mamíferos apropiada, se utiliza un derivado del vector pTT3 3,4. Tanto el cebo y los vectores de la presa conten C-terminal de la proteína etiquetas como sigue (Fig. 2B).
- Los cebos: Una etiqueta que contiene dominios 3 y 4 de los CD4 de rata (Cd4d3 +4) de proteínas seguido por una secuencia peptídica que es un sustrato para la enzima de E. coli BirA y por lo tanto se puede monobiotinylated en un residuo de lisina específico (Fig. 2B) . El Cd4d3 4 etiqueta es reconocida por el anticuerpo monoclonal OX68 y se utiliza para cuantificar la expresión de las proteínas de cebo por ELISA. Las proteínas son, por tanto cebo monomérica y monobiotinylated. Otros vectores de la proteína cebo, donde se sustituye el péptido biotinylatable por una etiqueta 6-su para la purificación están disponibles.
- Presas: Las presas también contienen una rata Cd4d3 4 etiqueta seguido por una secuencia de péptido de la proteína de rata cartílago matriz oligomérica (COMP) y una enzima C-terminal de β-lactamasa. El péptido COMP asegura que las formas de presas pentámeros expresó una vez (Fig. 2B).
2. Presa y Bait-expresión de la proteína
Usamosun práctico sistema de alto nivel de expresión mediante el cultivo de la suspensión de la línea celular HEK293E 4 para producir nuestras bibliotecas de proteínas, pero cualquier sistema de expresión de mamíferos debe ser adecuado. Una alternativa disponible en el mercado es el sistema de Freestyle. Las células se cultivaron rutinariamente en una plataforma de agitación (125 rpm) a 37 ° C, 5% de CO 2 a 70% de humedad relativa. Proteínas de control tanto positivos como negativos también debe ser expresado. La rata Cd4d3 cuatro etiquetas de sólo fragmento está disponible como un cebo y la presa y son adecuadas para los controles negativos. Del mismo modo, los vectores de cebo y presa que codifican un control positivo se encuentran disponibles (Addgene), que suelen utilizar la rata-CD200 CD200R la interacción 8.
- Semillas de las células HEK293E el día antes de la transfección a una densidad de 2,5 x 10 5 células ml -1. En forma rutinaria cultivo de las células en volúmenes de 50 ml en Freestyle293 medios de comunicación tras las recomendaciones del fabricante. Para garantizar la biotinilación eficiente, completar tél medio de cultivo celular utilizada para producir proteínas de cebo con D-biotina a una concentración final de 100 mM. Medio utilizado para expresar las proteínas presa no necesita ser suplementado con D-biotina adicional.
- El día siguiente, las células usando un reactivo de transfección de las transfecciones adecuado (por ejemplo 293fectin). Utilizar 25 g del cebo o presa construcciones de plásmidos para transfectar un cultivo de 50 ml. Para producir los cebos biotinilados, co-transfectar el plásmido que codifica el cebo construir con un plásmido que codifica una forma secretada de la proteína de E. coli-biotina-ligasa ( BirA) que está disponible de Addgene. Co-transfección de plásmidos de cebo en una proporción de 10:1 (2,5 g) del plásmido que codifica la proteína secretada Bira.
- Cultivos de cosecha cinco días después de la transfección por primera granulación de las células por centrifugación a 3000 x g durante 20 minutos, seguido por filtración del sobrenadante a través de un filtro de 0,22 mM.
Consejo [: cebo y presa de proteínass deben ser almacenados sin diluir a 4 ° C y, como norma general se debe utilizar dentro de un año. Añadir bacteriostáticos tales como 50 mg / ml de polimixina B sulfato o 10 mM de NaN 3 para evitar la contaminación bacteriana de los sobrenadantes.]
3. La normalización de la carnada y las muestras de presas
Una de las características clave del ensayo AVEXIS es que debido a las proteínas recombinantes son secretados pueden ser diluida o concentrada (normalizado) dentro de las actividades de umbral establecidos antes de ser utilizado en el ensayo. Hemos encontrado que los niveles en los que las proteínas recombinantes se expresan abarcan una amplia gama - hasta 4 órdenes de magnitud - y por lo que el paso de normalización reduce significativamente el número de falsos positivos durante las pantallas.
3.1 Cebo de normalización
Nota: no conjugado de D-biotina debe ser retirado de los medios (típicamente por diálisis), ya que competirá con la biotina bait proteína para unirse a la estreptavidina sitios de unión.
- Traslado sobrenadantes de cebo en tubos de diálisis, la etiqueta, enganchada de manera segura y dializa extensamente frente a un tampón adecuado tal como PBS para eliminar la biotina libre.
[Consejo: Se ha encontrado que la diálisis se logra normalmente suficiente para 6 x 50 mL sobrenadantes de cebo contra un volumen de 4,5 l de PBS con 4 cambios durante un período de 24 horas. Diálisis insuficiente puede ser observado por una inhibición de la proteína de unión a diluciones bajas durante la etapa de normalización cebo (fig. 3A).
- Realizar un ELISA para determinar los niveles relativos a la que las proteínas se expresan de cebo. Preparar una serie de dilución de las proteínas biotiniladas cebo y la captura de ellos en una placa de microtitulación revestidos con estreptavidina. Use la rata Cd4d3 cuatro etiqueta para detectar y cuantificar las proteínas cebo capturados utilizando un anticuerpo monoclonal (OX68). Concentrar o diluir las proteínas cebo a la cantidad mínima necesaria para saturar todo el bioten sitios de unión en el pocillo de una placa de estreptavidina-revestido.
- Bloque los pocillos de una placa de estreptavidina-revestido con tampón fosfato saline/0.1% de Tween-20 (PBST) / 2% de seroalbúmina bovina (BSA) durante 15 minutos.
- En una placa separada, hacer una serie de dilución (cuatro diluciones 1:3 son generalmente suficientes) de las proteínas de cebo en PBST BSA / 2% y la transferencia a los pocillos de una placa de estreptavidina-revestido. Incubar durante 1 hora a temperatura ambiente.
- Lave 3 veces en PBST. Añadir 100 l de 2 mg / ml de ratón anti-rata Cd4d3 4 IgG (OX68) incubar durante 1 hora a temperatura ambiente.
- Lave 3 veces en PBST. Añadir 100 l de anti-ratón de fosfatasa alcalina en dilución 1:5000 en PBST / 2% de BSA y se incuba durante 1 hora a temperatura ambiente.
- Lavar 3x en PBST y realizar un lavado final en PBS para eliminar cualquier detergente residual. Añadir 100 l de 1 mg / ml de sustrato 104 en tampón de dietanolamina (10% de dietanolamina (v / v), 0,5 mM MgCl 2, 10 mM de NaN 3, pH9.8, se almacena protegido de la luz a 4° C).
- Después de una hora, la absorbancia medida a 405 nm. Representativos resultados normalización de cebo se muestran en la Figura 3A.
- Cebo proteínas que se expresan en niveles que son insuficientes para saturar todos los sitios de unión de biotina-estreptavidina una placa recubierta, cuando se utiliza sin diluir, se debe concentró usando concentradores Vivaspin (Vivascience, 10kDa MWCO). Como una guía, estimamos que ~ 5 g de una proteína cebo típico (~ 80 kDa) es suficiente para saturar una placa de 96 pocillos.
- Proteínas cebo expresadas a niveles altos puede ser diluida en BSA PBST / 2% a una concentración suficiente para saturar la placa de estreptavidina-revestido. La actividad de los cebos, deberá comprobarse después de la dilución o concentración para garantizar que se saturará todos los sitios de unión de biotina en la placa de estreptavidina-revestido.
3.2 Presa de normalización
- Cuantificar los niveles relativos a la que las proteínas de la presa se expresan utilizando el β-lactamasala actividad enzimática.
- En primer lugar, hacer una serie de diluciones del sobrenadante que contiene las proteínas de presa en PBST / 2% de tampón BSA. Entonces se añaden 20 l de las diluciones de 60 l de unos 242 micras (0,125 mg / ml) de solución de nitrocefina (Calbiochem).
- Inmediatamente transferir la placa a un lector de placas de microtitulación que toma una medida de absorbancia a 485 nm por minuto durante 20 minutos a temperatura ambiente. Representativos resultados normalización presa se muestran en la Figura 3B.
- Concentrar las muestras utilizando concentradores centrífugos o diluirlas en PBST / BSA al 2% para llegar a un umbral de actividad de ~ 2 nmol min -1 volumen de negocios de nitrocefina. Prácticamente, esto se logra si toda la nitrocefina se hidroliza dentro ~ 7 minutos.
4. AVEXIS procedimiento de detección
- Lave una placa revestida con estreptavidina en PBST.
- Añadir 100 l de PBST / 2% de BSA a cada pocillo y se incuba durante 30 minutos para bloquear los sitios de proteínas espurios de unión dentro de cada pocillo.
[Consejo: para eliminar el tampón de lavado después de las etapas de lavado, la placa se golpea ligeramente - con fuerza - en toallas de papel]
- Retire la solución de bloqueo con un movimiento inteligente de la placa sobre una pileta y añadir 100 ml normalizado cebo monomérico con biotina a los pocillos apropiados y se incuba durante 1 hora a temperatura ambiente.
- Retirar las muestras de cebo de la placa por volviendo hacia arriba de la placa y elegantemente agitando sobre un lavabo, y lavar 3 veces con PBST.
- Añadir 100 l de la presa normalizada pentamerized construir a cada pocillo y se incuba a temperatura ambiente durante 1 hora, lavar como en el paso 4,4 y realizar un lavado final con PBS solo.
- Añadir 60 l de 242 mM solución de nitrocefina (disolver 5 mg de nitrocefina en 500 l de DMSO, mezclar bien y diluir aún más la nitrocefina en 40 ml de PBS y se pasan a través de un filtro de 0,22 antes de añadir a los platos) y se incuban a temperatura ambiente . Las interacciones positivas se pueden observarpor el ojo desde la nitrocefina amarillo se hidroliza a un color rojo. Cuantificar mediante la lectura de la absorbancia a 485 nm utilizando un lector de placas. Un plato típico y la cuantificación se muestra en la fig. 4.
[Consejo: Las interacciones positivas se observan generalmente dentro de 2 horas a temperatura ambiente aunque las placas deben colocarse a 4 ° C durante 16 horas para asegurar que todas las interacciones potenciales se detectan. También hemos encontrado que nitrocefina precipitado y las imperfecciones en el plástico de la placa de microtitulación como arañazos o huellas dactilares en ocasiones puede dar lugar a falsos positivos artefactuales a 485 nm a pesar de no hidrólisis nitrocefina manifiesta. Por tanto, es recomendable tomar fotografías de las placas para grabar visualmente el volumen de negocios nitrocefina en los pozos.]
5. Los resultados representativos
Un ejemplo de una placa de detección representante AVEXIS se muestra en la Figura 4. Uno debe observar la hidrólisis (de amarillo a rojo) del sustrato nitrocefina en elpositiva pocillos de control (tanto la mediada por anticuerpos de control de captura de presas y también la interacción control positivo) dentro de unos diez minutos. Algunas interacciones dentro de la pantalla también se observan dentro de esta escala de tiempo, pero otros pueden tardar más tiempo (algunas horas) en aparecer. Típicamente, un golpe de tasa de alrededor de 0,4-0,6% (una interacción positiva por cada 150-250 interacciones siendo examinados) es típica, dependiendo de las bibliotecas de proteínas siendo examinados.

Figura 1. La identificación de las interacciones ligando-receptor que median procesos celulares de reconocimiento utilizando AVEXIS. El esquema muestra dos células interactúan entre sí (A y B) el intercambio de información a través de las interacciones realizadas entre las proteínas del receptor de membrana integradas. AVEXIS es un ensayo de proteínas interacción escalable específicamente diseñado para identificar nuevos pares ligando-receptor que se caracterizan por fuerzas de interacción muy débiles. Recombinante paraluble bibliotecas de proteínas que representan a la totalidad de la ectodominio repertorio de células del receptor de la superficie de las células, se compilan ya sea como pentaméricas presas β-lactamasa de etiquetado (tipo de célula A) o monómeros de cebos biotina-etiquetados (para el tipo de células B). El pentamerisation de la presa aumenta la concentración local de los ectodominios para efectuar una ganancia avidez general por lo que las interacciones incluso muy transitorios pueden ser detectados. La biblioteca de cebo se vistió de streptavidina revestida de placas y sistemáticamente investigado por las interacciones con las proteínas de la presa. Después de un breve lavado, las presas capturadas son detectados gracias a la actividad β-lactamasa asociado a la presa.

Figura 2. El cebo y el diseño de construcción de la presa. (A) La rata CD200 proteína del receptor se proporciona como un ejemplo de cómo los ectodominios enteras de proteínas de las células receptoras de la superficie se determinan y cebadores están diseñados para hacer tanto ceboy construcciones de presas de expresión. La secuencia de la proteína traducida cDNA y se muestran a partir del péptido señal N-terminal a la membrana que abarca la región transmembrana de rata CD200. Un primer sentido está diseñado para incluir un 5 'de restricción NotI sitio de la enzima y la secuencia de Kozak óptimo seguido de 25 bases de la secuencia coincidencia exacta con la secuencia de cDNA CD200. El cebador antisentido contiene un sitio AscI y 25 bases de secuencia coincidencia exacta situado inmediatamente aguas arriba del residuo ectodominio truncamiento seleccionado. Para mantener el ectodominio en marco con la rata Cd4d3 4 etiqueta, el sitio AscI debe traducir como Gly-Ala-Pro. (B) representaciones esquemáticas de la carnada y las construcciones de presas de expresión. Cada uno contiene ectodominios receptores flanqueados por sitios NotI y ascos y una etiqueta Cd4d3 4. Los cebos contienen una secuencia de péptido C-terminal que puede ser específicamente monobiotinylated por cotransfección con un plásmido que expresa una enzima secretada Bira. Las presas son seguidos por la secuencia pentamerisationa partir de la proteína matriz del cartílago oligomérica (COMP) y la enzima β-lactamasa.

Figura 3. La normalización de la carnada y las proteínas de presa. (A) los ejemplos representativos de la normalización de cebo. Una serie de dilución de cuatro diferentes sobrenadantes dializados cebo se detectaron por ELISA utilizando un anticuerpo anti-CD4 etiqueta monoclonales. Los cuatro cebos se expresan en diferentes niveles 1> 2> 3> 4. Los cebos deben ser normalizados a un nivel de umbral que satura los sitios de unión de biotina en cada pocillo. Cebos altamente expresadas se puede diluir a conservar la proteína (por ejemplo cebo 1 podría ser diluido ~ 1:100), y se concentró cebos pobremente expresadas. Lecturas disminuyó a bajas diluciones a veces se observan en algunos cebos (cebo por ejemplo 2) que es atribuible a la presencia de D-biotina no conjugado debido a diálisis incompleta. (B) Los niveles en los que se aprovechan de las proteínas son exprensada se cuantifica mediante la velocidad de hidrólisis de un sustrato β-lactamasa, nitrocefina. En el ejemplo mostrado, las tres presas se expresan en niveles diferentes: 1 presa> 2> 3. Presas debe ser normalizado a una actividad de ~ 2 -1 nmol min, lo que corresponde para completar la hidrólisis de 14,5 nmol nitrocefina en ~ 7 minutos (por ejemplo, presas 1). Las otras presas en este ejemplo debe concentrarse antes de su uso en el cribado.

Figura 4. Representante AVEXIS resultados de la prueba. (A) Una fotografía de una placa representativa de detección AVEXIS. Una presa de proteínas se probaron contra 41 diferentes cebos y una interacción positiva se detecta en E2 también. Los controles utilizados en las placas de evaluación incluyen: un biotina anticuerpo anti-CD4 para capturar toda la presa de proteína añadido al pozo (G6), la interacción de control: la rata CD200 (cebo)-CD200R (presa), con la presa CD200R utilizado en la dilución del umbral (H3), 1:10 (H4) y 1:100 (H5). Los controles negativos fueron: a Cd4d3 4 de cebo determinada con la presa de proteínas que están siendo revisadas (H1) y la presa CD200R (H2). (B) Cuantificación de los valores de absorbancia de la misma pantalla que realizaron por triplicado. Los puntos de datos son la media ± desviación estándar.