Présenté ici est un test de fluorescence sensible pour surveiller l’activité de l’apolipoprotéine N-acyltransférase en utilisant le peptide diacylglycéryle et les alcyne-phospholipides comme substrats avec la chimie click.
Article de méthode
Présenté ici est un test de fluorescence sensible pour surveiller l’activité de l’apolipoprotéine N-acyltransférase en utilisant le peptide diacylglycéryle et les alcyne-phospholipides comme substrats avec la chimie click.
Les lipoprotéines des protéobactéries sont modifiées post-traductionnellement par des acides gras dérivés des phospholipides membranaires par l’action de trois enzymes membranaires intégrales, ce qui donne des protéines triacylées. La première étape de la voie de modification des lipoprotéines implique le transfert d’un groupe diacylglycéryle du phosphatidylglycérol à la prolipoprotéine, ce qui entraîne la prolipoprotéine diacylglycéryle. Dans la deuxième étape, le peptide signal de la prolipoprotéine est clivé, formant une apolipoprotéine, qui à son tour est modifiée par un troisième acide gras dérivé d’un phospholipide. Cette dernière étape est catalysée par l’apolipoprotéine N-acyltransférase (Lnt). La voie de modification des lipoprotéines est essentielle dans la plupart des γ-protéobactéries, ce qui en fait une cible potentielle pour le développement de nouveaux agents antibactériens. Décrit ici est un test sensible pour le Lnt qui est compatible avec le criblage à haut débit de petites molécules inhibitrices. L’enzyme et les substrats sont des molécules enfouies dans la membrane; Par conséquent, le développement d’un test in vitro n’est pas simple. Cela comprend la purification de l’enzyme active en présence de détergent, la disponibilité d’alcynes-phospholipides et de substrats peptidiques diacylglycéryliques, et les conditions de réaction dans des micelles mixtes. De plus, afin d’utiliser le test d’activité dans une configuration de criblage à haut débit (HTS), la lecture directe du produit de réaction est préférable aux réactions enzymatiques couplées. Dans ce dosage enzymatique fluorométrique, le produit peptidique alcyne-triacylé est rendu fluorescent par une réaction de chimie de clic et détecté dans un format de plaque multipuits. Cette méthode est applicable à d’autres acyltransférases qui utilisent des substrats contenant des acides gras, y compris les phospholipides et l’acyl-CoA.
Les lipoprotéines bactériennes sont caractérisées par des acides gras liés par covalence au niveau de leurs amino-terminus à travers lesquels elles sont ancrées dans les membranes 1,2. La partie mature de la protéine est très diversifiée dans sa structure et sa fonction, ce qui explique le rôle des lipoprotéines dans divers processus biologiques dans l’enveloppe cellulaire bactérienne.
Les lipoprotéines sont modifiées par les acides gras dérivés des phospholipides après insertion dans la membrane cytoplasmique. Les prolipoprotéines contiennent un motif de signature, la lipobox, qui contient un résidu de cystéine invariant qui devient acylé et le premier acide aminé dans la protéine mature. La première étape de cette voie est catalysée par la prolipoprotéine phosphatidylglycérol::d iacylglycéryl transférase (Lgt), qui transfère le groupe diacylglycéryle du phosphatidylglycérol à la prolipoprotéine via un lien thioéther entre le diacylglycéryle et la cystéine. La peptidase signal II (Lsp) clive le peptide signal de la prolipoprotéine diacylglycéryle, ce qui donne une apolipoprotéine qui est ancrée dans la membrane par sa fraction diacylglycéryle. La troisième et dernière étape est catalysée par l’apolipoprotéine N-acyltransférase (Lnt), qui ajoute un acide gras de la position sn-1 du phospholipide sur l’apolipoprotéine, ce qui donne des lipoprotéines matures triacylées (Figure 1)3. La réaction Lnt est une réaction de ping-pong en deux étapes où un intermédiaire de l’enzyme acyle thioester stable est formé. Le sous-produit lysophospholipide est libéré avant l’acylation du substrat de l’apolipoprotéine dans la deuxième étape de la réaction.
La spécificité du substrat phospholipide est déterminée dans un test Lnt basé sur le décalage de mobilité du peptide N-acyl diacylglycéryle sur un pourcentage élevé de tris-tricine urée SDS-PAGE4. Les phospholipides avec de petits groupes de tête polaires, saturés [sn-1] et non saturés [sn-2], étaient des substrats préférés 4. Le test de décalage de gel n’est pas approprié pour des études cinétiques approfondies de l’apolipoprotéine N-acyltransférase ni pour que HTS identifie des molécules inhibitrices. La chimie du clic utilisant des acides gras alcynes a été utilisée avec succès pour étudier la modification des lipoprotéines chez les bactéries5 et le métabolisme des acides gras chez les eucaryotes6. Récemment, un essai in vitro de Ras palmitoylation a été signalé pour identifier les inhibiteurs7.
Dans la méthode décrite ici, le Lnt actif purifié dans le détergent est incubé avec des substrats dans des micelles mixtes pour former un peptide alcyne-triacylé qui est ensuite détecté par spectrométrie de fluorescence.
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1. Préparation d’enzymes et de substrats
2. Essai en tube
REMARQUE : Le jour 1, mettre en place la réaction Lnt dans des tubes de 1,5 mL (étape 2.1) et enduire 96 plaques de puits de streptavidine (étape 2.2).
REMARQUE: Le jour 2, effectuez la chimie de clic (étape 2.3), liez le mélange réactionnel Lnt aux plaques recouvertes de streptavidine (étape 2.4), détectez la fluorescence et analysez les résultats (étape 2.5).
3. Dosage sur plaque multipuits
REMARQUE : Le jour 1, mettre en place la réaction Lnt dans 384 plaques de puits (étape 3.1) et enduire 384 plaques de puits de streptavidine (étape 3.2).
REMARQUE: Le jour 2, effectuez la chimie de clic (étape 3.3), liez le mélange réactionnel Lnt aux plaques recouvertes de streptavidine (étape 3.4), détectez la fluorescence et analysez les résultats (étape 3.5).
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Dans la réaction Lnt, l’acide gras sn-1 des phospholipides est transféré sur un peptide diacylglycéryle, ce qui donne un peptide triacylé8 mature. Le test Lnt in vitro décrit ici est conçu pour utiliser des phospholipides contenant un acide gras alcyne (alcyne-POPE) et FSL-1-biotine comme substrats, entraînant la formation d’alcyne-FSL-1-biotine. Lors d’une réaction de chimie de clic avec l’azido-FAM, ce produit doit être marqué par fluorescence et détecté par spectrométrie de fluorescenc...
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Le protocole du test Lnt décrit ici, basé sur la détection par fluorescence du produit triacylé, est sensible et reproductible. La liaison spécifique et efficace de la biotine à la streptavidine est un élément clé du test. Le substrat alcyne-POPE laissé après l’achèvement de la réaction Lnt est également marqué par fluorescence avec FAM, mais est efficacement éliminé après s’être lié aux plaques de streptavidine par plusieurs étapes de lavage. De plus, l’ajout de DMSO n’affecte pas l’activité du Lnt et n’a aucun impact s...
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Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Nous remercions Fabrice Agou et Alix Boucharlat de la Plateforme de Criblage Chimiogénomique et Biologique du Centre de Ressources Technologiques et de Recherche (C2RT) de l’Institut Pasteur Paris pour leurs suggestions utiles sur le protocole, tous les membres de l’Unité BGPB pour le soutien et les discussions scientifiques, et Simon Legood pour la lecture critique du manuscrit. Les travaux ont été financés par Global Care Initiatives de l’Institut Carnot Maladies infectieuses et de l’Institut Carnot Microbes et Santé (15 CARN 0017-01 et 16 CARN 0023-01).
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Ä ; kta Purificateur système FPLC | GE Healthcare | NA | Pureté : NA Lnt purification |
| alcyne-POPE | Avanti Polar Lipids | 900414P | Pureté : >99 % Substrat Lnt |
| Azido-FAM | Lumiprobe | A4130 | Pureté : 100 % (pur) Réactif Click |
| BioPhotometer Plus | Eppendorf | N/A | Pureté : NA OD 600 nm |
| BioTek ELX 405 Select laveuse de plaques | BioTek | N° ; serie 115800, n° ; materiel 405 Select | Purity : NA Étapes de lavage |
| biotine-fluorescéine | Sigma | 53608 | Purity : &ge ; 90 % Contrôle de fluorescence |
| Sulfate de cuivre(II) pentahydraté | Sigma | C3036 | Pureté : &ge ; 98 % Réactif Click |
| DDM | Anatrace | D310A | Pureté : &ge ; 99 % &beta ;+&alpha ;; < 15 % &alpha ; Détergent pour la purification |
| Lnt Diméthylsulfoxyde (DMSO) | Invitrogen | D12435 | Pureté : anhydre Solbilisation Click réactif Pipette |
| électronique Voyager 8 canaux 0,5-12,5 uL | INTEGRA | 4721 | Pureté : NA Réactifs de manipulation |
| Pressure Cell | N/A | N/A | Purity : NA Rupture cellulaire |
| FSL-1-biotine | Microcollections EMC | L7030 | Pureté : NA Substrat Lnt |
| Microplaque en polystyrène CELLSTAR standard à 384 puits | Greiner | 781091 | Pureté : NA Noir avec fond transparent (lecture vers le haut ou par le bas) |
| Plaque de polystyrène stérile à 96 puits Greiner Bio-One, 655097 à haute liaison | Greiner | Pureté : NA Noir avec fond transparent (lecture vers le haut ou par le bas) | |
| Lecteur de microplaques Infinite M1000 pro | Tecan | N/A | Pureté : NA Détection de fluorescence |
| MTSES (sodium (2-sulfonatoethyl)methanethiosulfonate) | Anatrace | S110MT | Pureté : ~100 % Inhibiteur spécifique du thiol |
| Feuilles d’étanchéité adhésives optiquement transparentes | Thermo Scientific | AB-1170 | Pureté : NA Feuille pour sceller plaque multipuits |
| Sephacryl S400 HR 16/60 gel colonne de filtration | GE Healthcare | GE28-9356-04 | Pureté : NA Lnt purification |
| StrepTactin Sepharose 50 % | IBA Biotechnology | 2-1201-010 | Pureté : NA Lnt purification |
| streptavidine | Sigma | S4762-1MG | Pureté : &ge ; 13 unités/mg protéine Liaison à la biotine |
| TBTA (tris[(1-benzyl-1H-1,2,3-triazol-4-yl)méthyl]amine | Sigma | 678937 | Pureté : 97 % Réactif Click |
| TCEP (tris(2-carboxyéthyl)chlorhydrate de phosphine | Sigma | 75259 | Pureté : &ge ; 98 % Réactif à clic |
| TECAN Infinite F500 | Tecan | N/A | Pureté : NA Détection de fluorescence |
| TECAN Infinite M1000 pro | Tecan | N/A | Pureté : NA Détection de fluorescence |
| Thermomixer C | Eppendorf | 5382000015 | Pureté : NA Couvercle chauffant |
| Triton X-100 | Sigma | 93443 | Pureté : 10 % en H2O Tampon de réaction Lnt |
| Ultra centrifugeuse | Beckman LC | N/A | Pureté : NA Fractionnement cellulaire |
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