RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
he_IL
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
פרוטוקול זה מתאר השימוש כרומטוגרפיה גבוהה-ירידה לפרטים-יונים עם פיזור אור רב זווית נחישות המוני טוחנת מדויק של חלבונים, חלבונים מתחמי פפטידים במדגם הטרוגנית. שיטה זו היא ערך להערכת איכות, כמו גם באשר אפיון oligomers מקורית, מטען גרסאות ודוגמאות מעורב-חלבון.
כרומטוגרפיה יונים עם פיזור אור רב זווית (IEX-MALS) היא שיטה חזקה בשביל חלבון הפרדה ואפיון. השילוב של הטכניקה הפרדה גבוהה-ירידה לפרטים IEX בניתוח מדויק טוחנת המוני מושגת על-ידי MALS מאפשרת אפיון דגימות חלבון הטרוגנית, כולל תערובות של טפסים oligomeric או חלבון אוכלוסיות, בכלל עם מאוד ההמונים טוחנת דומה. לכן, IEX-MALS מספק רמה נוספת של חלבון אפיון, משלים כרומטוגרפיה הוצאת בגודל סטנדרטי עם טכניקת פיזור אור רב זווית (שניה-MALS).
כאן נתאר פרוטוקול IEX-MALS הבסיסית הניסוי, להדגים בשיטה זו על שור אלבומין (BSA). IEX מפריד BSA כדי צורותיה oligomeric המאפשר ניתוח המוני טוחנת מאת MALS של כל טופס בודדים. אופטימיזציה של ניסוי IEX-MALS הוא גם הציג, הפגינו על BSA, להשגת הפרדה מצוינת בין מונומרים BSA oligomers גדול יותר. IEX-MALS היא טכניקה חשוב להערכת איכות חלבון מאז שהיא מספקת ההפרדה בסדר והן טוחנת המוני קביעה של מספר מינים חלבון קיים במדגם.
אפיון כמותי של מוצרי חלבון חיוני יותר ויותר כאמצעי בקרת איכות (QC), שניהם למטרות רגולציה בענף ביולוגיות וכדי להבטיח את אמינות ויושרה של מדעי החיים מחקר1 , 2. כפי שמתואר על האתרים של חלבונים רשתות ייצור החלבון ושותפות טיהור ב אירופה (P4EU), איגוד של משאבים עבור מחקר Biophysical באירופה, ביופיסיקה מולקולרית באירופה (ארברה-MOBIEU) (https://p4eu.org/protein-quality-standard-pqs ו- https://arbre-mobieu.eu/guidelines-on-protein-quality-control, בהתאמה), חלבון QC יש לאפיין לא רק את הטוהר של המוצר הסופי, אבל מצבו oligomeric גם, הומוגניות, זהות. קונפורמציה, מבנה, שינויים posttranslational ואחרים מאפיינים3,4.
אחת השיטות הנפוצות ביותר של אפיון QC היא שניה-MALS. בשיטה זו, טור שניה אנליטי רתומה MALS, גלאי spectrophotometric, refractometric, המאפשרים מדידות מדויקות של המסה טוחנת חלבון של כל שיא5 שניה-MALS קובע את המסה טוחנת פסגות eluted ללא תלות • תנאי האחסון, מתגבר על אי-הדיוק של ה-SEC אנליטי באמצעות כיול עמודה. התוספת של מודול דינאמי (DLS) אור-פיזור מוסיף יכולת המדידה בגודל המאפשר קביעת הרדיוס hydrodynamic. במחקר אקדמי, שניה-MALS משמש בדרך כלל כדי לקבוע את מצב oligomeric של חלבון, קונפורמציה שלה, הרמה של טוהר, ברמה של צבירת, וחלבונים שונה, כגון glycoproteins או solubilized-השומנים קרום חלבונים (לקבוע המסה טוחנת של חלבון ו נזווג את הרכיבים בנפרד)6,7,8.
במקרים רבים, החלבון הסופי של תהליך טיהור אינו זן מולקולרית טוב-defined אך מעדיף כוללת כמה הטרוגניות. החלבונים בתערובת כאלה יכולים להיות מגוונים מבחינת מבנה (לדוגמה, oligomeric בצורות שונות), הייצורים החיים, או חלבון איזופורמים. החלבון הזה יכול להיות גם תוצאה של הבדלים משניים כימי הנגרם על ידי עיבוד ליזין C-מסוף או דיאמינציה אספרגין/גלוטמין, מובילים להאשים וריאציה9,10. הבדלים posttranslational שינויים כגון גליקוזילציה יכול גם להוביל דגימות הטרוגנית עם תשלום וריאציות9. אלה סוגים שונים של הטרוגניות משתקפים מאפיינים ביופיזיקלי של החלבון, יכולים להשפיע על יציבות, פעילות ביולוגית של חלבון המטרה11.
בקרת איכות אמינים מבחני דוגמאות כאלה הטרוגנית דורשים טכניקה מאוד resolutive ההפרדה האנליטית. ישנם מקרים שבהם ניתן לערער הפרדה טובה להשיג עם עמודות שניה אנליטית, עקב שלהם מוגבל רזולוציה והפרדה היכולות12, וכתוצאה מכך ניתוח שניה-MALS פגום. שילוב של טכניקה הפרדה גבוהה-ירידה לפרטים כגון IEX עם MALS ניתן להתגבר על המגבלה של שניה-MALS בדגימות הטרוגנית, מספקות שיטה משלימה איפיון חלבונים (טבלה 1 Amartely et al.12). בניגוד שניה, המפריד בין מקרומולקולות מאת שלהם גודל hydrodynamic13, IEX מפריד מקרומולקולות מאת שלהם תשלום משטח14. Exchange אניון (AIEX) ו- bind מטריצות קטיון (CIEX) באופן שלילי ולא חיובי טעונה גרסאות, בהתאמה. עם הפרדה בסדר בין אוכלוסיות חלבון המשתפים מסה יחסית קרוב או צורה, IEX-MALS בהצלחה קובע את המסה טוחנת של כל מדינה חלבונים בודדים גם עם תערובת מדגם12.
כאן אנו מציגים פרוטוקול תקני לביצוע ניסוי IEX-MALS ההפרדה וניתוח של צורות oligomeric BSA הקיימים במדגם זהה. הבחירה של עמודת IEX על חלבון ספציפי היא חשובה ולא נדונה, כמו גם התנאים pH, מוליכות של מאגרי. הניתוח של נתוני הניסוי IEX-MALS גם מתואר צעד אחר צעד. למרות ההפרדה של BSA oligomers טובה ומספקת ב- SEC-MALS, BSA היא דוגמה טובה כדי להראות את היכולות IEX-MALS וכדי להדגים אופטימיזציה של ניסוי. דוגמאות המסכן ההפרדה מושגת על ידי שניה-MALS, הפרדה נכונה וניתוח מופעל על-ידי IEX-MALS הם דנו גם עם המחקר הקודם12.
1. הכנת המערכת
2. הכנת המדגם, מאגר
3. בחירה ופיתוח של שיטה IEX עבור חלבון
4. ניסוי IEX-MALS
5. ניתוח של נתוני הניסוי IEX-MALS
BSA הוא חלבון נפוץ אשר משמש הכרומטוגרפיה כיול של מערכת ניסויית22 ומתאים מאוד לתרגול IEX-MALS, כמו גם שניה-MALS. היא בעיקר monomeric עם מסה מונומר תיאורטי של 66.7 kDa, בדרך כלל משלבת מספר קטן של הדימרים ו oligomers גבוהה23.
BSA נותחו על IEX-MALS באמצעות עמודת אנליטית של exchange אניון (ראה טבלה של חומרים). פונקציה קווית רחב הדרגתי בהיקף של 30 CV מן 75 מ"מ עד 350 מ"מ NaCl הופרדו BSA מונומרים oligomers גבוה יותר. ניתוח MALS במורד הזרם הביא מסה טוחנת מונומר מחושב של 66.8 kDa ± 0.7, מסה טוחנת דימר מחושב של 130 ± 5 kDa (איור 1א').
על סמך את מוליכות מאגר על הפסגות eluted, מעבר הצבע שונתה תוכנית אחרת: שלב ארוך של 175 מ מ NaCl ואחריו הדרגתי לינארית מ- 175 מ מ עד 500 מ מ NaCl. מעבר הצבע החדש לשפר באופן משמעותי את הרזולוציה ואת ההפרדה מעולה BSA מונומר (עם מסה טוחנת מחושב של 66.1 ± 0.7 kDa) בין המינים oligomeric העליונים שלה (עם מסה הממוצע המחושב של 132 ± 2 kDa) (איור 1B). להתמקד גם המין oligomeric גבוהה וכדי לחשב טוחנת המוני בכל צורה oligomeric אישית של BSA, הוחלה תוכנית stepwise של 200 מ מ, 250 מ מ NaCl. הניסוי הזה, גרמו הפרדה מצוינת בין BSA מונומר (עם מסה מחושב של 62.4 ± 0.4 kDa) דיימר (עם מסה מחושב של 130 ± 10 kDa), trimer (עם מסה מחושב של 170 ± 10 kDa) (איור 1C). כל הניסויים IEX-MALS מראים כי BSA elutes בעיקר בתור מונומר עם טוהר של 80%, מסכים עם תוצאות שניה-MALS שבו מונומרים BSA elute עם טוהר של 85%12.

איור 1 : אופטימיזציה של הניסוי IEX-MALS עבור BSA. (א) IEX-MALS הניסוי של BSA עם תוכנית הדרגתי של 75 – 350 מ"מ NaCl. (B) IEX-MALS הניסוי של BSA עם תוכנית של צעד NaCl 175 מ מ, ואחריו תוכנית מעבר צבע ליניארי של 175 – 500 מ מ NaCl. (ג) IEX-MALS הניסוי של BSA עם תוכנית שלב של 200 מ מ, 250 מ מ NaCl. Chromatograms הצג UV באור 280 nm (כחול), מפזרים על זווית 90 מעלות (אדום), ואת את מקדם שבירה (ורוד). את עקומות מוליכות (אפור) יחד עם המסה טוחנת של כל שיא המחושב על-ידי MALS (שחור). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
ד. ש. הוא עובד של תאגיד הטכנולוגיה וויאט, שאת מוצריו מנוצלים של פרוטוקול זה. ש א הוא מועסק ע י דניאל ביוטק, מפיץ של מכשירים וויאט ואת ÄKTA.
פרוטוקול זה מתאר השימוש כרומטוגרפיה גבוהה-ירידה לפרטים-יונים עם פיזור אור רב זווית נחישות המוני טוחנת מדויק של חלבונים, חלבונים מתחמי פפטידים במדגם הטרוגנית. שיטה זו היא ערך להערכת איכות, כמו גם באשר אפיון oligomers מקורית, מטען גרסאות ודוגמאות מעורב-חלבון.
המחברים מודים ד ר צאפי דניאלי (מרכז וולפסון עבור להחיל ביולוגיה מבנית, האוניברסיטה העברית) על לה עצות ושיתופי פעולה. המחברים מודים גם דניאל ביוטק בע מ (רחובות) על סיוע והקמת מערכת FPLC-MALS אנליטית מנוצל במחקר זה.
| Ä KTA | טהור GE Healthcare | 29-0182-26 | FPLC |
| 0.02 ומיקרו; m מסנן אנוטופ ווטמן 10 מ"מ | GE Healthcare | 6809-1002 | מסנן מדגם |
| 0.1 ומיקרו; m מסנן אנוטופ ווטמן 10 מ"מ | GE Healthcare | 6809-1012 | מסנן מדגם |
| 0.1 ומיקרו; m מסנן אנוטופ ווטמן 25 מ"מ | GE Healthcare | 6809-2012 | מסנן פאזה נייד |
| BSA (טוהר >97%) | סיגמא | A1900 | אלבומין סרום בקר |
| miniDAWN TREOS | Wyatt Technology | WTREOS | MALS |
| mono Q HR 5/50 GL | GE Healthcare | 17-5166-01 | חילופי אניונים טור אנליטי |
| Optilab T-rEX | Wyatt Technology | WTREX | רפרקטומטר |
| 0.1 מ"מ PES 1000 מ"ל Stericup | Millipore | SCVPU11RE | מסנן פאזה נייד |
| נתרן כלוריד | סיגמא | 71382 | HPLC כיתה NaCl |
| TRISMA בסיס | סיגמא | מאגר T-1503 | TRIS |