תחומים אבץ אצבע הם מיסוד תא חדיר ומסוגל תיווך משלוח חלבון למגוון רחב של סוגי יונקים תא. כאן, פרוטוקול צעד-אחר-צעד מפורט ליישום טכנולוגית אבץ-אצבע למסירת חלבון תאית מוצג.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
תחומים אבץ אצבע הם מיסוד תא חדיר ומסוגל תיווך משלוח חלבון למגוון רחב של סוגי יונקים תא. כאן, פרוטוקול צעד-אחר-צעד מפורט ליישום טכנולוגית אבץ-אצבע למסירת חלבון תאית מוצג.
בשל המודולריות שלהם ויכולתם להיות מתוכנתים מחדש לזהות מגוון רחב של רצפי DNA, תחומי קשירת ה-DNA של Cys2-His 2-His 2 התגלו ככלים שימושיים להנדסת גנום ממוקדת. כמו חלבונים רבים אחרים קושרי DNA, גם לאצבעות אבץ יש את היכולת המולדת לחצות את קרומי התאים. לאחרונה הוכחנו כי ניתן למנף את חדירות התאים הפנימית הזו לאספקת חלבון תוך תאי. היתוך גנטי של מוטיבים של אצבעות אבץ מוביל להובלה יעילה של מטען חלבון ואנזים למגוון רחב של סוגי תאי יונקים. בניגוד לטכנולוגיות אחרות של העברת חלבונים, אספקה דרך תחומי אצבע אבץ אינה מעכבת את פעילות האנזים ומובילה לרמות גבוהות של אספקה ציטוזולית. כאן מוצג פרוטוקול מפורט שלב אחר שלב ליישום טכנולוגיית אצבע אבץ להעברת חלבון לתאי יונקים. מודגשים צעדים מרכזיים להשגת רמות גבוהות של אספקה תוך-תאית בתיווך אצבע אבץ ונדונות אסטרטגיות למקסום הביצועים של מערכת זו.
מאוד אסטרטגיות אספקת החלבון יעילה ותכליתיות הן קריטיות למחקר בסיסי ויישומים רבים טיפוליים. המשלוח הישיר של חלבונים מטוהרים לתאים מייצג את אחד מהשיטות הבטוחות ביותר והקלה ביותר להשגת מטרה זו. בניגוד ל1,2 אסטרטגיות המסתמכות על ביטוי גנים מחומצות גרעין, 3-5 משלוח החלבון אינו מהווה סיכון של mutagenesis insertional, אינו תלוי ב שעתוק / מכונות תרגום וסלולרי מאפשר לתוקף באופן מיידי. עם זאת, חוסר שיטות פשוטות ולהכליל למעניקים פעילות חודרת תאים על חלבונים מבלבל באופן שגרתי הכניסה הישירה שלהם לתאים. שיטות קיימים להקלת משלוח חלבון תאית המבוססות על השימוש באופן טבעי 6-8 או תוכנן פפטידים חודרים-תא, 9-12 תחומים התמרה לעייף, ו13,14 חלקיקים 15 ויפוזומים, 16 חלקיקים כמו וירוס-17,18 וחומרים פולימריים microsphere. 19 למרבה הצער, רבים מן הגישות הללו הם הקשו על ידי שיעורים נמוכים סלולריים ספיגה, 20,21 יציבות עניה, 22 סגוליות שלא במתכוון תא מסוג, 23 נכסי בריחת endosomal הנמוך 24 ורעילות. 25 בנוסף, רב חלבון טכנולוגיות התמרה להפחית את הפעילות הביולוגית של החלבונים נמסרו. 14
המעבדה שלנו הראתה כי nuclease אבץ-אצבע בעבר חלבונים (ZFN) - הגבלת chimeric endonucleases בהיקף של 2 כלי- 2 חלבון לתכנות Cys אבץ-אצבע ה- DNA מחייבת ותחום המחשוף של endonuclease הגבלת FokI 26-28 - מטבעם תאי ד' חדיר. 29 פעילות חודרת תאים מפתיע זה הוצגה להיות רכוש מהותי של תחום אבץ-אצבע אישית מעוצב, פלטפורמת ה- DNA מחייב שהתפתחה ככלי רב עוצמה למטרת הגנום enההנדסה באמריקה, 30-32 ונחשבת לתוצאה של קבוצת הכוכבים של שש שאריות מטען חשמליות חיוביות על פני החלבון. ואכן, כמה חלבוני קושרי DNA, כוללים ג-ג'ון וN-DEK הוכחו יש יכולת מולדת לחצות קרום תא. 33 לאחרונה, המעבדה שלנו התרחבה על תוצאות אלו, והראו שהפעילות חודרת תאים של zinc- תחומים אצבע (ZIF) יכולים להיות ממונפים למסירת חלבון תאית. היתוך גנטי של שני תחומים זיף אחת או שתי אצבעות למטען חלבון מסוים הוביל לספיגה יעילה שעלו על מערכות רבות קונבנציונליות חודר תאי פפטיד משלוח. 34 בעיקר, משלוח בתיווך זיף לא התפשר הפעילות האנזימטית של מטענים התמזגו והקל רמות גבוהות של משלוח cytosolic. באופן קולקטיבי, ממצאים אלה להדגים את הפוטנציאל של תחום הזיף להקלה על ההעברה היעילה וקלילה של חלבונים, וסוגים שעלולים להיות יותר מגוונים של מאקרומולקולות, לתאים.
כאן, פרוטוקול צעד-אחר-צעד מפורט על כיצד ליישם טכנולוגית זיף למסירת חלבון בתאי יונקים מוצג. בנינו חבילה של עבר אחד, שתיים, שלוש, ארבעה, חמש ושש-אצבע תחומים זיף שחסר את היכולת לקשור DNA, עקב החלפה של כל אחד משאריות ה- DNA מחייבת α-סליל, אבל הם מסוגלים לספק חלבונים לתאים 34 (איור 1). הייצור והתמרה של Emerald GFP (EmGFP) לתאי הלה באמצעות תחום זיף שתי אצבעות מתוארת. פרוטוקול זה הוא הרחבה לכמעט כל חלבון מסוגל ביטוי מסיס בEscherichia coli וכמעט כל סוג של תאי יונקים. תוצאות צפויות מסופקות ואסטרטגיות למקסם את הביצועים של מערכת זו הם דנו גם.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. שיבוט
2. ביטוי וטיהור
3. חלבון אחסון
התמרה 4. חלבון
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
יכולים לבוא לידי ביטוי חלבוני היתוך שתי אצבעות הזיף-EmGFP בE. coli עם> ההומוגניות 95% ותשואות גבוהות (> 25 מ"ג / מיליליטר) (איור 2). באופן כללי, אחד ושתי אצבעות ניתן לייצר חלבוני היתוך זיף בכמויות כמעט זהות לאלו של חלבון ללא שינוי wild-type. עם זאת, בחלק ממקרים, חלבוני היתוך זיף חמישה ושש-אצבע אינם מסוגלים לייצר תשואות גבוהות מספיק עבור יישומים במורד הזרם.
יישום ישיר של שתי אצ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כאן, פרוטוקול צעד-אחר-צעד למסירת החלבון השתמשה בתחומי תא חדיר אבץ-אצבע (ZIF) מוצג. תחום הזיף אינו מפחית את הפעילות האנזימטית של מטענים התמזגו 34; מאפשר לייצור והטיהור של חלבונים בתשואות כמעט זהות לאלו שנצפו עם חלבון ללא שינוי; ויכול להעביר חלבונים ואנזימים למגוון רחב של סוגי תאים עם יעילות העולה על מערכות חודרות תאים מסורתיים פפטיד או חלבון תחום התמרה. יחדיו, ממצאים אלה מצביעים על הפוטנציאל הרחב של תחומים זיף לתיווך משלוח חלבון ישיר לתאים למגוון רחב של יישומים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
יש לי המחברים אין לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי המכונים הלאומיות לבריאות (DP1CA174426 לקרלוס פ Barbas) ואוניברסיטת ShanghaiTech, שנחאי, סין (לJL). גרפיקה מולקולרית היו שנוצרה באמצעות PyMOL.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| XmaI | ניו אינגלנד Biolabs | R0180L | |
| SacI | ניו אינגלנד Biolabs | R0156L | |
| הרחב מערכת PCR בנאמנות גבוהה | Roche | 11759078001 | |
| dNTPs | ניו אינגלנד Biolabs | N0446S | |
| 4%-20% Tris-Glycine מיני ג'ל חלבון, 1.5 מ"מ, 10 בארות | Life Technologies | EC6028BOX | |
| פי 2 Laemmli מאגר דגימה | BioRad | 161-0737 | |
| T4 DNA Ligase | Life Technologies | 15224-017 | |
| BL21 (DE3) מוכשר E. coli | New England Biolabs | C2527I | |
| IPTG | Thermo Scientific | R0391 | |
| אבץ כלוריד | סיגמא-אולדריץ' | 208086-5G | |
| קנמיצין סולפט | פישר סיינטיפיק | BP906-5 | |
| גלוקוז | סיגמא-אולדריץ' | G8270-100G | |
| טריס בייס | פישר סיינטיפיק | BP152-25 | |
| נתרן כלורי | סיגמא-אולדריץ' | S9888-25G | |
| DTT | פישר סיינטיפיק | PR-V3151 | |
| PMSF | Thermo Scientific | 36978 | |
| Ni-NTA שרף אגרוז | QIAGEN | 30210 | |
| גליצרול | סיגמא-אולדריץ' | G5516-500ML | |
| אימידזול | סיגמא-אולדריץ' | I5513-25G | |
| Amicon אולטרה-15 יחידות סינון צנטריפוגליות | EMO Millipore | UFC900324 | |
| DMEM | Life Technologies | 11966-025 | |
| טכנולוגיות חיים בסרום בקר עוברי | 10437-028 | ||
| אנטיביוטיקה-אנטי-פטרייה | Life Technologies | 15240-062 | |
| צלחת תחתונה שטוחה 24 בארות | Sigma-Aldrich | CLS3527-100EA | |
| פולי-ליזין | סיגמא-אולדריץ' | P7280 | |
| DPBS, ללא סידן, ללא מגנזיום | Life Technologies | 21600010 | |
| Heparan Sulfate | Sigma-Aldrich | H4777 | |
| Trypsin | Life Technologies | ||
| תאי HeLa | ATCC | CCL-2 | |
| Nano Drop ספקטרופוטומטר ND-1000 | Thermo Fisher Scientific | ||
| QIAquick PCR QIAGEN | 28104 | ||
| QIAquick ערכת מיצוי ג'ל | QIAGEN | 28704 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.