נתאר כאן את כימות של fucosylated חלב oligosaccharides (קופות החולים) באמצעות ביוסנסור תאים שלמים וזיהוי תפוקה גבוהה. גם נדגים כאן, את העיבוד של פלטפורמה זו לקראת ניתוח זנים לייצור קופות החולים, תוך התמקדות בשיפור את האות לרעש יחס.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
נתאר כאן את כימות של fucosylated חלב oligosaccharides (קופות החולים) באמצעות ביוסנסור תאים שלמים וזיהוי תפוקה גבוהה. גם נדגים כאן, את העיבוד של פלטפורמה זו לקראת ניתוח זנים לייצור קופות החולים, תוך התמקדות בשיפור את האות לרעש יחס.
Oligosaccharides בחלב (קופות החולים) הם פחמימות מורכבות מרכיבים של חלב אם אנושי כי התערוכה בשפע הטבות על בריאות התינוק. עם זאת, אופטימיזציה של סינתזה ביוטכנולוגי שלהם מוגבל על ידי את התפוקה נמוכה יחסית של זיהוי, כימות של חד-סוכר למוטות וחיבורים. טכניקות שגרתיות של ניתוח glycan כוללות שיטות כרומטוגרפי/מסה-spectrometric עם תפוקה של הסדר מאות דוגמאות ליום ללא אוטומציה. נדגים כאן, של ביוסנסור חיידקי מקודדים גנטית תפוקה גבוהה, הצמדה ספציפי זיהוי, כימות של מבנים fucosylated קופות החולים, 2'-fucosyllactose 3-fucosyllactose, אשר השגנו ויה heterologous ביטוי של fucosidases. משום הנוכחות של לקטוז בחלב או בתהליכים הביו-טכנולוגיה עלול לגרום תוצאות חיוביות שגויות, אנחנו גם להוכיח ההפחתה של האות מ לקטוז באמצעות אסטרטגיות שונות. בשל התפוקה הגבוהה של טכניקה זו, תנאי ריאקציה או ביוריאקטור פרמטרים רבים יכול להיות לבדיקה במקביל תוך מספר שעות, המאפשרות אופטימיזציה של קופות החולים הייצור.
Oligosaccharides בחלב (קופות החולים) הם לקטוז, נגזר oligosaccharides, הכוללת בדרך כלל 3 עד 8 סוכר מונומרים. הם יש לקטוז (גל-β1, 4-Glc) הפחתת בסוף, הם עוד יותר מאורך על-ידי קישורים glycosidic (β-1, 3 - או β-1, 6-) (Glc) גלוקוז, גלקטוז (Gal) או N-acetylglucosamine (GlcNAc). בנוסף, fucose (Fuc, α-1, 2 - או α-1, 3-) או חומצה sialic (Sia או NeuAc, α-2, 3 - או α-2, 6-) שאריות לעיתים קרובות נוספות1.
הניתוח הנוכחי של oligosaccharides ופחמימות אחרות מוגבל התפוקה ואת היקף על ידי הצורך כרומטוגרפי/מסה spectrometric (MS) טכנולוגיה2,3,4,5, 6 , 7, אשר יכול לקחת בערך שעה עבור דגימה, שלא לדבר על הצורך של ציוד יקר, עמודות מיוחדים סוכנים derivatizing, ואת המומחיות על המבצע של ציוד זה8. פחמימה # מיון הפחמימות קישורים קשים במיוחד לקבוע, הדורשים MS מתקדם9,10 או טכניקות תהודה מגנטית גרעינית (NMR)11. אופטימיזציה מהירה של סינתזה של אלה oligosaccharides ובכך מוגבל על ידי התפוקה של שלב זה אנליטי איטי.
במחקר זה, נדגים זיהוי ספציפי הצמדה של fucosylated trisaccharide קופות מבוססות-לקטוז, התמקדות 2'-fucosyllactose (2'-פל) הנמצא שקמתי הנפוץ ביותר בחלב, באמצעות מקודדים גנטית Escherichia coli כל התא ביוסנסור עם מגבלה של זיהוי-4 מ ג/ל' תכונה חשובה של ביוסנסור זו, היא יכולתה להבחין בין isomeric trisaccharides. עקרון העיצוב מבוסס על הביטוי של fucosidases ספציפי ב e. coli זה לשחרר לקטוז של קופות חולים, הנוכחות של אשר הוא זוהה על ידי הלקטוז, אשר בתורו מפיק אות ניאון . נוכל להשיג זאת על ידי בניית מערכת דו-פלסמיד, אחד מסתיר את fucosidase ספציפיים הצמדה והשני חלבון כתב פלורסנט. הפלטפורמה ביוסנסור מתאימה להקרנה תפוקה גבוהה על-ידי cytometry זרימה או מיקרו-plate הקורא. אנחנו גם להוכיח את הניצול של החיישן ב לכימות 2'-FL המיוצר על ידי זן מהונדסים12. במסגרת מחקר זה, אנו מציגים גם שלוש אסטרטגיות על הסרה סלקטיבית של לקטוז שיכול לגרום אות חיובי כוזב החיישן, בהתחשב בכך המתח מפיק מהונדסים התרגלתי לקטוז.
יחדיו ביולוגיים מקודדים גנטית מאפשרים לנו לזהות ולכמת קופות החולים באופן ספציפי הצמדה, אשר קשה אפילו עם כרומטוגרפי, MS, או NMR טכניקות. בשל תפוקה גבוהה שלה קלות שימוש, שיטה זו צריך יישומים נפוצים הנדסה מטבולית, סינתזה של קופות החולים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. תרבות התא ותנאי אינדוקציה
הערה: בניסויים הבאים, שלושה זנים משמשים: e. coli BL21 (DE3) עם וקטור ריק, e. coli BL21 (DE3) עם פלסמידים pAfcA14 ו- pET28:green חלבון פלואורסצנטי (GFP), e. coli BL21 (DE3) עם פלסמידים pAfcB14 ו- pET28:GFP. כל הזנים גדלים מרק לוריא-Bertani (LB) או תקשורתי מזערי באנטיביוטיקה מתאימה. להכין מלאי פתרונות של 1,000 x kanamycin (50 מ"ג/מ"ל), carbenicillin (100 מ"ג/מ"ל) ביונים (DI) מים.
2. מדידת קרינה פלואורסצנטית ומגבלות של זיהוי
3. זיהוי, כימות של 2'-FL בזן מפיק
4. סלקטיבי הסרה של לקטוז
הערה: התאים biosensing רגישים ללקטוז וזה רצוי עבור החיישן לזיהוי קופות החולים באופן סלקטיבי על לקטוז. אסטרטגיה אחת יכלול כביסה של תאים כמתואר בסעיף 3.2. שלוש אסטרטגיות אחרות שיפורטו להלן.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תיכננו ביוסנסור התא כולו ספיציפית 2'-FL שיכול לשמש בשילוב עם ייצור ביוטכנולוגי פחמימה # מיון הפחמימות. זה מסתמך על המחשוף אנזימטי ספציפי של שינוי מסוף סוכרים ליצירת לקטוז וע י הפעלת אופרון הלקטוז, המוביל לביטוי של חלבון פלואורסצנטי כתב תחת מקדם inducible לקטוז, ב proportion כמות של 2'-קומה כדי להדגים ירידה לפרטים שלה הצמדה, 3-fucosyllactose (3-FL), איזומר של, גם נבדקה. המעגל גנטית מכיל שני חלקים: ג'ין fucosidase, afcA או afcB, מונע על ידי יזם מכוננת והתוצאה היא...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אנו מציגים אסטרטגיה תפוקה גבוהה לאיתור ספציפי הצמדה fucosylated בחלב oligosaccharides. דבר זה הושג על ידי בניית התא כולו ביולוגיים באמצעות הנדסה גנטית e. coli אשר על אינדוקציה עם glycans מסוימים מגיבים אות ניאון. הפרוטוקול מפרט גם על איך החיישן יכול לשמש כדי לזהות ולכמת קופות החולים בזן חיידקי סמויה מהונדסים.
פרוטוקול שלנו מציע יתרונות על פני שיטות אלטרנטיביות בשל תפוקה גבוהה שלה בנוסף שלה הצמדה-ירידה לפרטים בהשוואה לשיטות כרומטוגרפי/MS. המגבלה נמוכה של זיהוי, טווח דינאמי רחב מאפשר מד...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים אין לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי איווה המדינה אוניברסיטת הפעלה כספים. הקיבולות נשמר מומן בחלקו על ידי ה-NSF Trinect אחוות מנלי Hoppe פרופסורה. T.J.M. מומן בחלקו על ידי קרן דני מלגת הפקולטה ווהן. המחברים תודה איווה המדינה אוניברסיטת Flow Cytometry המתקן את מעבדת המחקר גליקומיקס קק W.M. לקבלת סיוע עם פלורסצנטיות ולימודי LC-MS.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 2'-פוקוסילקטוז | קרבוסינת' | 41263-94-9 | |
| 3-פוקוסילקטוז | קרבוסינת' | 41312-47-4 | |
| אגר | פישר סיינטיפיק | BP9744500 | |
| סידן כלורי, דיהידרט | פישר סיינטיפיק | C79-500 | |
| קרבניצילין | פישר סיינטיפיק | BP26481 | |
| דקסטרוז (D-גלוקוז), נטול מים | פישר סיינטיפיק | D16-1 | |
| ציטומטר זרימה | BD | FACSCanto Plus RUO | |
| HPLC | Agilent Technologies | 1100 סדרת HPLC מערכת | |
| HPLC עמודה | לונה | C18 עמודת פאזה הפוכה | |
| Kanamycin | Fisher Scientific | ||
| מרק LB, מילר | פישר סיינטיפיק | 12-795-027 | |
| לקטוז | פישר סיינטיפיק | 64044-51-5 | |
| M9, מלחים מינימליים, 5x | סיגמא-אולדריץ' | M6030 | |
| מגנזיום גופרתי, נטול מים | פישר סיינטיפיק | M65-500 | |
| MS | Agilent Technologies | מלכודת סלקטיבית המונית גלאי SL | |
| נתרן כלורי | סיגמא-אולדריץ' | 7647-14-5 | |
| נתרן פוספט דו-בסיסי | סיגמא-אולדריץ' | 7558-79-4 | |
| נתרן פוספט מונו-בסיסי | סיגמא-אולדריץ' | 13472-35-0 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.