כאן, אנו מתארים את ההכנה והשימוש תחקיר מבוססי פעילות (ARN14686, undec-10-ynyl- N - [(3 S) -2-oxoazetidin-3-י.ל.] carbamate) המאפשר איתור וכימות של צורה פעילה של amidase החומצה המעודד דלקת אנזים N -acylethanolamine (NAAA), הוא במבחנת vivo לשעבר.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
כאן, אנו מתארים את ההכנה והשימוש תחקיר מבוססי פעילות (ARN14686, undec-10-ynyl- N - [(3 S) -2-oxoazetidin-3-י.ל.] carbamate) המאפשר איתור וכימות של צורה פעילה של amidase החומצה המעודד דלקת אנזים N -acylethanolamine (NAAA), הוא במבחנת vivo לשעבר.
פרופיל חלבון מבוסס פעילות (ABPP) הוא שיטה לזיהוי של אנזים של עניין proteome מורכב באמצעות בדיקה כימית שמכוונת את האתר הפעיל של האנזים. תג כתב הציג לתוך החללית מאפשר זיהוי של האנזים שכותרתו ידי סריקת קרינה-ג'ל, כתם חלבון, מיקרוסקופ פלואורסצנטי, או ספקטרומטריית כרומטוגרפיה-מסה נוזלית. כאן, אנו מתארים את ההכנה ושימוש של ARN14686 המתחם, כימיה לחץ פעילות מבוססת בדיקה (CC-ABP) באופן סלקטיבי מזהה אנזים N -acylethanolamine חומצת amidase (NAAA). NAAA הוא hydrolase ציסטאין שמקדם דלקת ידי השבתת peroxisome אנדוגני קולטן proliferator המופעל (PPAR) אגוניסטים -alpha כגון palmitoylethanolamide (PEA) ו oleoylethanolamide (OEA). NAAA הוא מסונתז כקובץ proenzyme באורך מלא פעיל, אשר מופעל על ידי autoproteolysis ב- pH חומצי של ליזוזום. מחקרי לוקליזציה hותעיף הראה כי NAAA מתבטא בעיקר מקרופאגים ותאי מונוציטים נגזרות אחרים, וכן לימפוציטים מסוג B. אנו מספקים דוגמאות כיצד ניתן להשתמש ARN14686 כדי לזהות ולכמת פעיל NAAA vivo לשעבר ברקמות מכרסמים על ידי כתם חלבון מיקרוסקופ פלואורסצנטי.
בשימוש נפוץ שיטות לחקור את דפוסי הביטוי, אינטראקציות, ופונקציות של חלבונים, כולל פלטפורמות ספקטרומטריית כרומטוגרפיה-מסה נוזליות לניתוח רובה 1,2, שמרים שיטות שני היברידיות 3,4, ו ב מבחני חוץ גופייה, מוגבלות שהם לא ניתן להעריך את הפעילות של חלבונים במצב הטבעי שלהם. פרופיל חלבון מבוססי פעילות (ABPP) שניתן להשתמש בהם כדי למלא את הפער. לפי גישה זו, מולקולות קטנות בוחנות מסוגלות מחייב קוולנטית אל האתר הפעיל של אנזים אינטרסים מצומדות לקבוצת כתב המאפשרת איתור היעד. באמצעות כימיה לחץ (CC), הכתב ניתן לשלב את החללית או יכול להיות מוצג לאחר אירוסי היעד התרחשו 5,6. ההליך האחרון מחייב שימוש בדיקות המכילות קבוצות כימיות מתאימות, כגון אלקין או תזיד מסוף, אשר יכול להיות שונה עם מספר ריאגנטים כתב דרך תגובות ביו-מאונך such כמו Cu (I) -catalyzed Huisgen [3 + 2] cycloaddition 7-9 או Staudinger קשירת 10,11.
לאחרונה, אנו חשפנו את ARN14686 המתחם כמו ABP הראשון עבור במבחנת איתור vivo של hydrolase ציסטאין, 12 NAAA. NAAA מזרז את שחרור משרות והידרוליזה של FAES רווי בלתי רווי, כולל oleoylethanolamide (OEA) ו palmitoylethanolamide (PEA), שהן אגוניסטים אנדוגני של רצפטור גרעיני אנטי דלקתיות PPAR-alpha 13-15. NAAA מתבטא בעיקר מקרופאגים ותאי מונוציטים הנגזרות אחרים, כמו גם ב-לימפוציטים 14,16, דבר המצביע על תפקיד בוויסות התגובה החיסונית המולדת. האנזים הוא מסונתז reticulum endoplasmic המחוספס בצורה פעילה מופעל בתאים החומצית של התא על ידי מנגנון autoproteolytic 17. מחשוף autoproteolytic יוצר ציסטאין חדש N -terminal (C131 בעכברים וחולדות, C126 בבני אדם), כי הוא אחראי נוקלאופיל עבור FAE הידרוליזה 18,19. עיכוב תרופתי פעילות NAAA משנה את איזון FAE סינתזה / שפלה לטובת רמות תאיים מרובות יותר של 16,20,21 FAES. כמה נגזרים β-lactone ו β-לקטם הוכחו לעכב פעילות NAAA עם עוצמה גבוהה סלקטיביות 16,22-26. מעכבים אלה פועלים באמצעות S -acylation של ציסטאין קטליטי 16,27,28.
ARN14686 המתחם תוכנן בהתבסס על המבנה הכימי של פעיל מערכתית, נגזר-סרין β-לקטם NAAA מעכב, ARN726 (4-cyclohexylbutyl- N - [(S) -2-oxoazetidin-3-י.ל.] carbamate) 16. קבוצת 4-בוטיל-cyclohexyl של ARN726 הוחלפה שרשרת אליפטיות רווי C9 נושאות תג אלקין מסוף נטיית CC הבאה עם תג עיתונאי יזיד נושאות. בחרנו לעצב ABP שני שלבים כדי minimally לשנות את מבנה הפיגום המקורי, ובכך שמירה על הזיקה של החללית עבור NAAA. יתר על כן, הימנעות כניסתה של תגים מגושמים, בדיקה כזו יכולה להיות מתאימה יותר לטיפול in vivo מאשר ABP ישיר. ARN14686 מעכב NAAA עם עוצמה גבוהה (hNAAA IC 50 = ננומטר 6, rNAAA IC 50 = 13 ננומטר) על ידי יצירת adduct קוולנטיים עם ציסטאין הקטליטית של האנזים 12. ניסויים בחולדות חיים הראו כי החללית היא סלקטיבית לכידה NAAA לידי ביטוי ריאות. חומצה ceramidase, אחר ציסטאין amidase שחולקת זהות 33-34% עם NAAA, זוהה גם כמטרה בעלת זיקה נמוכה בעת שימוש בריכוזים גבוהים בדיקה (10 מיקרומטר במבחנה, 10 מ"ג / מ"ל תוך ורידי, iv) 12. יש לנו גם השתמשתי ARN14686 ללמוד בנוכחות NAAA הפעיל ברקמות עכברוש מודלקות לאחר נטילה של אדג'ובנט של שלמה פרוינד (CFA) 29.
כאן, אנו מתארים פרוטוקול עבור preparatiעל של ARN14686 (איור 1) ויישומה לחקירת ההפעלה NAAA vivo לשעבר. כדוגמה, אנו מתארים הליך הניסוי לדמיין NAAA בכפות עכברוש לאחר מתן CFA. בניסוי זה, חלבונים המחולצים רקמות כפה לאחר ההזרקה iv של החללית, ואת proteome שכותרתו ABP הוא נתון סמ"ק עם-אזיד ביוטין. דגימות Biotinylated מועשרות באמצעות חרוזי streptavidin, וכתמי חלבון מבוצעים. ביישום אחר, אנו מתארים את הלוקליזציה של NAAA הפעיל על ידי מיקרוסקופ פלואורסצנטי בתוך ריאות עכבר מעכברים שטופל חללית. במקרה זה, הרקמה מחולקת וחתכים חשופים CC עבור בנוסף rhodamine. ערכת עבודה מתוארת באיור 2.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
זהירות: כל תגובות הכימיה צריכות להתבצע במנדף מאוורר ועם השימוש חלוק מעבדה, כפפות, משקפי מגן. התגובות צריכות גם להתבצע בסביבת חנקן.
הצהרה אתית: הנהלים שלנו מעורבים בעלי חיים מבוצעות בהתאם לתקנות האיטלקית להגנה על בעלי החיים המשמשים למטרות מדעיות ניסיוניים אחרים (DM 116,192), ותקנות הקהילה האירופית הכלכלית (OJ של EC L 358/1 1986/12/18 ).
הערה: סינתזה של [(3 S) -2-oxoazetidin-3-י.ל.] אמוניום אצטט מתואר על תשואות בקנה מידה גדול (50 גרם של N -Cbz-L-סרין), אבל זה יכול להיות scaled למטה בקלות.
סינתזה 1.
הערה: ראה איור 1 עבור ערכת סינתזת התגובה.
2. הכנת ריאגנטים CC
3. ניתוח ביטוי NAAA רקמות Paw של חולדות שטופלו CFA
הערה: השתמש זכר Sprague-Dawley חולדות, במשקל 175-200 גרם, ולבצע את כל הנהלים בהתאם להנחיות לשימוש מוסרי לחיות. חולדות בית בכלובים מאווררים על אור 12-hr / חושך מחזור ולתת להם גישה חופשית למזון ומים. בשביל הפרוטוקול של CFטיפול, עיין במאמר שפרסם Bonezzi et al. 29 חיות השתמש 7 ימים לאחר מתן CFA.
4. לוקליזציה של קטליטית Active NAAA עכבר הריאות על ידי הקרינה במיקרועותק
הערה: זכר השתמש 8 עד 10 שבועות בן עכברים ולבצע את כל הנהלים בהתאם להנחיות לשימוש מוסרי לחיות. עכברי בית בכלובים מאווררים על מחזור 12 שעות אור / חושך ולתת להם גישה חופשית למזון ומים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ARN14686 תוכנן בהתבסס על הפיגום של ARN726 מעכב NAAA. קבוצת 4-בוטיל-cyclohexyl של ARN726 הוחלפה עם שרשרת אליפטיות רווי C9 נושאות תג אלקין מסוף (איור 1). תג אלקין הוצג על מנת לאפשר את השימוש של הליך תיוג שני שלבים להוסיף fluorophore או מולקולה ביוטין באמצעות CC. תכונה זו מבצעת רינדור ARN14686 כלי תכליתי מאוד לחקור NAAA במבחנה in vivo.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פעילות האנזים מוסדר דק ברמות שונות, כולל שעתוק RNA, סינתזת החלבון, טרנסלוקציה חלבון, שינוי שלאחר translational, ואינטראקציה בין חלבונים. לעתים קרובות, ביטוי האנזים אינו לבד חשבון עבור פעילותה. ABPP פותח כדי לחקור את פעילותם של חלבונים במצב הטבעי שלהם. שתי תכונות נדרשות: בדיקה כימית שקושרה קוולנטית אל האתר הפעיל של אנזים עניין ותג כתב כדי לזהות את האנזים שכותרתו בדיקה.
עיצוב וסינתזה Probe הם נקודות קריטיות של ההלי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
המחברים מודים למרכז ההדמיה של ניקון במכון האיטלקי לטכנולוגיה, ג'נובה, איטליה (NIC@IIT).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 1,1'-sulfonyldiimidazole | Sigma Aldrich | 367818 | מזיק |
| 2-dipyridylcarbonate | Fluorochem | 11331 | מזיק |
| 2-Methylbutan | Sigma Aldrich | M32631 | דליק, רעיל, מסוכן לסביבה המימית |
| 4-(Dimethylamino) pyridine | Sigma Aldrich | 107700 | |
| חומצה אצטית | Sigma Aldrich | 695092 | דליק, קורוזיבי |
| אצטוניטריל | Sigma Aldrich | 34998 | דליק, רעיל |
| Sigma Aldrich | 161551 | ||
| אמוניום כלוריד | Sigma Aldrich | A9434 | |
| Jena Biosciences | CLK-AZ104P4 | ||
| Azide-PEG3-Fluor 545 | Jena Biosciences | CLK-AZ109 | |
| BCA ערכת בדיקת חלבון | Thermo פישר סיינטיפיק | 23227 | |
| עמודות ביו-ספין | Biorad | 732-6204 | |
| ביוטין | סיגמא אולדריץ' | B4501 | |
| חוצץ חוסם | Li-Cor Biosciences | 927-40000 | |
| β-מרקפטואתנול | סיגמא אולדריץ' | M6250 | סרום בווין רעיל ביותר |
| (BSA) | סיגמא אולדריץ' | A7030 | |
| ברומופנול כחול | סיגמא אולדריץ' | B0126 | |
| Bruker Avance III 400 | Bruker | ||
| Celite | Sigma Aldrich | 419931 | סכנה בריאותית |
| Ceric אמוניום חנקתי | Sigma Aldrich | 22249 | מחמצן, |
| כלורל הידרט | Sigma Aldrich | C8383 | |
| CuSO4.5H2O | סיגמא אולדריץ' | 209198 | |
| ציקלוהקסדיאן | סיגמא אולדריץ' | 125415 | דליק, סכנה בריאותית |
| ציקלוהקסאן | סיגמא אולדריץ' | 34855 | דליק, מזיק, סכנה בריאותית, סכנה סביבתית |
| דיכלורומתאן | סיגמא אולדריץ' | 34856 | מזיק, סכנה בריאותית |
| דיאתיל אתר | סיגמא אולדריץ' | 296082 | דליק, |
| דימתיל סולפוקסיד מזיק (DMSO) | Acros Organics | 348441000 | |
| דימתיל סולפוקסיד d6 (DMSO-d6) | Sigma Aldrich | 175943 | |
| אתנול | Sigma Aldrich | 2860 | דליק, |
| מזיק אתיל אצטט | Sigma Aldrich | 34858 | דליק, |
| גליצרול | סיגמא אולדריץ' | G5516 | |
| אירדיי 680-LT סטרפטווידין | Li-Cor Biosciences | 925-68031 | |
| IRDye680-LT סטרפטווידין | Licor | 925-68031 | צנטריפוגה קצרה לפני השימוש לזירוז קומפלקסים של חלבונים |
| מתנול | סיגמא אולדריץ' | 34966 | |
| מתנול | סיגמא אולדריץ' | 34860 | דליק, רעיל, סכנה בריאותית |
| N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′ -ethylcarbodiimide hydrochloride | Sigma Aldrich | E7750 | מזיק, קורוזיבי |
| N,N-diisopropylethylamine | Sigma Aldrich | D125806 | דליק, קורוזיבי, רעיל |
| N,N-דימתילפורממיד | סיגמא אולדריץ' | 227056 | דליק, מזיק, מסוכן לבריאות |
| N-CBZ-L-סרין | פלואורוכם | M03053 | |
| מיקרוסקופיה קונפוקלית מזיקה Nikon A1 | Nikon | קרא את המדריך למשתמש | |
| NuPAGE 4-12% Bis-Tris gel | Thermo Fisher Scientific | NP0335BOX | |
| פלדיום על פחמן | סיגמא אולדריץ' | 330108 | |
| p-anisidine | Sigma Aldrich | A88255 | רעיל, סכנה בריאותית, סכנה |
| סביבתיתParaformaldehyde | sigma Aldrich | 441244 | רעיל, מזיק לדרכי הנשימה, קורוזיבי, ניתן לדילוף |
| פולי (אתילן גליקול) | Sigma Aldrich | P3265 | |
| ProLong זהב תושבת נגד דהייה עם DAPI | תרמו פישר סיינטיפיק | P36931 | הימנע מהיווצרות בועות |
| קוקטייל מעכב פרוטאז | סיגמא אולדריץ' | P8340 | |
| נתרן ביקרבונט | סיגמא אולדריץ' | S6014 | |
| נתרן דודציל סולפט (SDS) | Sigma Aldrich | L3771 | הידריד רעיל, קורוזיבי, ניתן לזיקה |
| Sigma Aldrich | 452912 | ||
| נתרן גופרתי | Sigma Aldrich | 239313 | |
| Starion FLA-9000 סורק אימאג | FUJIFILM | קרא המדריך למשתמש | |
| Streptavidin agarose | Thermo Fisher Scientific | 20349 | |
| סוכרוז | סיגמא אולדריץ' | S7903 | |
| טרט-בוטנול | סיגמא אולדריץ' | 360538 | |
| טטרהידרופוראן | סיגמא אולדריץ | 186562 | דליק, מזיק, סכנה בריאותית |
| Thiourea | Acros Organics | 424542500 | רעיל, חם ב-50 מעלות; C להמסת |
| Tris | Sigma Aldrich | RDD008 | |
| Tris(2-carboxyethyl)phosphine (TCEP) | Sigma Aldrich | C4706 | |
| Tris[(1-benzyl-1H-1,2,3-triazol-4-yl)methyl]amine (TBTA) | Sigma Aldrich | 678937 | |
| Triton-x100 | Sigma Aldrich | X100 | Toxic |
| Tween-20 | Sigma Aldrich | P9416 | |
| Tween-80 | Sigma Aldrich | P1754 | |
| Ultra turrax IKA T18 הומוגנייזר רקמות בסיסי | IKA | ||
| Undec-10-yn-1-ol | Fluorochem | 13739 | אוריאה מזיקה |
| סיגמא אולדריץ' | U5378 | רעיל, חם ב-50 מעלות; C להתמוסס |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.