פרוטוקול זה מתאר מערכת סינון בעלת תפוקה גבוהה המשתמשת בקיטוב פלואורסצנטי של בדיקה פלואורסצנטית ספציפית הנקשרת לקולטן גרעיני כקריאה לסינון מזהמים סביבתיים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר מערכת סינון בעלת תפוקה גבוהה המשתמשת בקיטוב פלואורסצנטי של בדיקה פלואורסצנטית ספציפית הנקשרת לקולטן גרעיני כקריאה לסינון מזהמים סביבתיים.
רמות הולכות וגדלות של תרכובות התגלו בסביבה, הגורמות לזיהום נרחב ומהוות סיכונים לבריאות האדם. עם זאת, למרות הופעתם הסביבתית הגבוהה, יש מידע מוגבל מאוד לגבי השפעותיהם הטוקסיקולוגיות. יש צורך דחוף לפתח שיטות סינון בתפוקה גבוהה (HTS) להנחיית מחקרים טוקסיקולוגיים. במחקר זה פותחה בדיקת קשירת קולטן-ליגנד באמצעות מערכת HTS כדי לקבוע את עוצמת הקישור של מזהמים סביבתיים על קולטנים גרעיניים. הבדיקה מתבצעת באמצעות קורא מיקרו-פלטות (כלומר, צלחת בת 96 בארות המכילה כימיקלים שונים) על ידי מדידת קיטוב הקרינה (FP) של בדיקה פלואורסצנטית ספציפית. בדיקה זו מורכבת מארבעה חלקים: בנייה וטרנספורמציה של וקטורים רקומביננטיים, ביטוי וטיהור של חלבון הקולטן (תחום קשירת ליגנד), קשירת קולטן-בדיקה וקשירה תחרותית של כימיקלים עם הקולטן. עוצמת הקישור של שני מזהמים סביבתיים, חומצה פרפלואורואוקטן-סולפונית (PFOS) וטריפניל פוספט (TPHP), עם גמא קולטן המופעל על ידי פרוקסיזום פרוליפרטיבטור (PPARγ) נקבעה כדי להמחיש את הליך הבדיקה. לבסוף, נדונו גם היתרונות והחסרונות של שיטה זו והיישומים הפוטנציאליים שלה.
מספר רב של כימיקלים זוהו באופן נרחב בסביבה ובגוף האדם, מה שמעלה חששות משמעותיים לגבי השפעתם על הסביבה האקולוגית ובריאות האדם 1,2,3. למרות השכיחות הסביבתית הגבוהה שלהם, המידע לגבי השפעותיהם הטוקסיקולוגיות מועט. לכן, דחוף לפתח שיטות סינון בתפוקה גבוהה (HTS) כדי להקל על הערכת הרעילות הכימית.
מספר שיטות סינון בתפוקה גבוהה (HTS) דווחו להערכת רעילות כימית, כגון הבדיקות הביולוגיות של HTS המשמשות בתוכניות Tox21 ו-ToxCast 4,5. שיטות אלו יכולות לזהות במהירות חומרים רעילים פוטנציאליים ולספק מידע רב ערך על מנגנוני הרעילות הכימית. עם זאת, בדיקות ביולוגיות אלה של HTS מסתמכות בעיקר על מערכות מבוססות תאים, שעלולות להיות מורכבות ויקרות. בנוסף, שיטות ריצוף בתפוקה גבוהה שימשו גם להערכת רעילות כימית, אך השגת הערכה בתפוקה גבוהה של כימיקלים נותרה מאתגרת6. מחקרים קודמים פיתחו מבחני קשירה תחרותיים מבוססי קיטוב פלואורסצנטי (FP) כדי לקבוע את עוצמת הקישור של מספר מזהמים סביבתיים, כולל חומרים פר-ופוליפלואורואלקיל (PFAS)7,8,9, ביספנול A (BPA)10,11, וחומר חלקיקי (PM)12, עם קולטנים גרעיניים כגון קולטן המופעל על ידי פרוקסיזום (PPAR)7, 8,9,10,13, קולטן פרנזואיד X (FXR)11,12, וקולטן בלוטת התריס (TR)14,15. גישה זו יעילה, חסכונית ומספקת תובנות מכניסטיות.
במחקר זה, הפרוטוקול לבדיקת קשירת קולטן-ליגנד מתואר על סמך זיהוי הקיטוב הקרינה (FP) של בדיקה פלואורסצנטית קטנה. העיקרון של מבחן קשירת קולטן-ליגנד מבוסס FP מודגם באיור 1. כאשר מולקולה פלואורסצנטית קטנה נרגשת על ידי אור מקוטב מישורית, האור הנפלט הופך לדפולריזציה גבוהה עקב סיבוב מולקולרי מהיר. עם זאת, כאשר העוקב נקשר לקולטן גדול יותר, סיבובו מואט. ערך FP גבוה מתגלה כאשר העוקב קשור לקולטן הגדול, בעוד שערך FP נמוך נצפה כאשר העוקב חופשי. גמא קולטן המופעל על ידי פרוקסיזום (PPARγ) טוהר לצורך קשירת הגשושית לקולטן. רוזיגליטזון (רוזי), חומצה פרפלואורואוקטן-סולפונית (PFOS) וטריפניל פוספט (TPHP) שימשו כדי להתחרות על קשירת הגשושית לקולטן. רוזי, אגוניסט ספציפי של PPARγ, שימש כבקרה חיובית במבחני הקישור התחרותיים של הקולטן. בנוסף, PFOS ו-TPHP זוהו בעבר כאגוניסטים חלשים של PPARγ במחקרים קודמים 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17. יתר על כן, הם שייכים לקטגוריות מבניות שונות של תרכובות הידועות בחשיפה סביבתית ובולטות בשיעורי הגילוי הגבוהים יחסית שלהן באוכלוסיות אנושיות. תרכובות אלה שימשו כדי לאמת עוד יותר את הישימות הרחבה של מבחן כריכת התחרות. ההליך מורכב מארבעה שלבים: בנייה וטרנספורמציה של וקטורים רקומביננטיים, ביטוי וטיהור של חלבון הקולטן (תחום קשירת ליגנד), קשירת קולטן-בדיקה וקשירה תחרותית של כימיקלים עם הקולטן.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרטי הריאגנטים והציוד מפורטים בטבלת החומרים.
1. בנייה וטרנספורמציה של וקטורים רקומביננטיים
הערה: PPARγ הוא גורם שעתוק תלוי ליגנד עם מבנה קולטן גרעיני קלאסי, המורכב מתחום קשירת DNA המווסת את גני המטרה ותחום קשירת ליגנד המופעל על ידי ליגנדים. עם הפעלת הליגנד, PPARγ יוצר הטרודימר עם קולטן גרעיני אחר, קולטן רטינואיד X (RXR), ונקשר לרכיבי תגובה של PPARγ, ובכך מווסת את השעתוק של גני המטרה במורד הזרם 9,16.
2. ביטוי וטיהור חלבון הקולטן
3. בדיקת קשירת קולטנים
הערה: בבדיקה זו, C1-BODIPY-C12 שימש כבדיקה פלואורסצנטית ספציפית לאתר כדי לבסס את מערכת קשירת הקולטן-ליגנד. C1-BODIPY-C12, ליגנד ספציפי ל-PPARγ, הוא אנלוגי פלואורסצנטי של חומצת שומן עם קבוצת הפלואורסצנט BODIPY המשולבת בחומצת השומן במצב C1.
4. מבחן מחייב תחרותי
הערה: בבדיקה זו, 800 ננומטר של בדיקת PPARγ-LBD אנושית ו-50 ננומטר C1-BODIPY-C12 שימשו לקשירת קולטנים. רוזיגליטזון (רוזי), טריפניל פוספט (TPHP) וחומצה פרפלואורואוקטן-סולפונית (PFOS) שימשו כדי להתחרות בקשירת הגשושית ל-PPARγ.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ביטוי וטיהור חלבונים של PPARγ-LBD
PPARγ-LBD התבטא באופן הטרולוגי ב-BL21 (DE3) כחלבון מתויג היסטידין. החלבון זוהה בשברים המסיסים, וה-PPARγ-LBD המטוהר הראה פס יחיד ב-SDS-PAGE עם משקל מולקולרי לכאורה של כ-34.9 kDa (איור 2), התואם את המשקל המולקולרי החזוי של החלבון.
הקישור של בדיקה C 1-BODIPY-C12 ל-PPARγ-LBD
במבחן קשירת הקולטן, C1-BODIPY-C12, חומצת שומן המסומנת על ידי BODIPY שיכולה להיקשר ל-PPARγ-LBD, שימשה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
קיטוב פלואורסצנטי (FP), תהודה פלזמונית פני השטח (SPR) ותהודה מגנטית גרעינית (NMR) הן טכניקות נפוצות המשמשות להערכת אינטראקציות קשירה ישירות בין חלבונים ותרכובות19,20. FP נמצא בשימוש נרחב בחקירת אינטראקציות מולקולריות לגילוי תרופות וסינון כימי 21,22,23. לשם השוואה, בדיקות SPR ו-NMR הן יקרות וגוזלות זמן, מה שהופך אותן לפחות מתאימות ליישומי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין ניגודי אינטרסים.
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מענק מס' 82103875).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| C1-BODIPY-C12 Probe | Thermo Fisher Scientific, China | 102209-82-3 | נקשר ל-PPARγ-LBD ופולט פלואורסצנטיות. |
| Coomassie Brilliant Blue R-250 | Solarbio, סין | 6104-59-2 | מכתים את רצועות החלבון. |
| GraphPad פריזמה | Dotmatics | https://www.graphpad.com/features | |
| imidazole | Solarbio, סין | I8090 | הכן מאגרים לתהליך טיהור החלבון. |
| איזופרופיל &בטא;-D-1-thiogalactopyranoside | Solarbio, סין | 367-93-1 | לגרום לביטוי של PPARγ-LBD |
| Microplate reader | Biotek, ארה"ב | סינרגיה H1 | זיהוי ערך FP |
| NaCl | Shanghai Reagent | 7647-15-5 | הכן מאגרים לתהליך טיהור החלבון. |
| NaH2PO4 · 2H2O | Shanghai Reagent | 13472-35-0 | הכן מאגרים לתהליך טיהור החלבון. |
| Ni NTA חרוזים 6FF | Smart-Lifesciences, סין | SA005005 | טיהור חלבונים. |
| מקור 8.5 | OriginLab, Northampton, MA, ארצות הברית | ||
| חומצה פרפלואורואוקטן-סולפונית (PFOS) | J& K Scientific Ltd, סין | 1763-23-1 | המזהמים הסביבתיים שזוהו |
| Phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) | Solarbio, China | P0100 | מעכבים פירוק חלבונים. |
| PPARγ-ערכת בדיקת מתחרה | Thermo Fisher Scientific | PV6136 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/PV6136-PPAR |
| γ-ערכת בדיקת סינון ליגנד LBD | קיימן | 600616 https://www.caymanchem.com/product/600616 | |
| רוזיגליטזון (רוזי) | אלאדין, סין | 122320-73-4 | האגוניסטים של PPARγ |
| שייקר | ZHICHENG, סין | ZWY-211C | הרחבת תרבית חיידקים ואינדוקציה של ביטוי חלבון |
| טריפניל פוספט (TPHP) | מקלין, סין | T819317 | המזהמים הסביבתיים שזוהו |
| טריס | סולארביו, סין | T8230 | הכן מאגרים לתהליך טיהור החלבון. |
| Tryptone | OXOID Limited, סין | LP0042B | להכין מרק ליזוגני (LB) בינוני. |
| מנקה אולטרסאונד | קימברלי, סין | LHO-1 | לשבש את החיידקים כדי להשיג ליזה מלאה |
| אוריאה | סולארביו, סין | U8020 | הכן מאגרים לתהליך טיהור החלבון. |
| תמצית שמרים | OXOID Limited, סין | LP0021B | להכין מרק ליזוגני (LB) בינוני. |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מאמר זה פורסם
הסרטון יגיע בקרוב