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1. Compilazione di un Bait and Library of Prey plasmide di espressione Vettori
- Compilare un elenco di recettori della superficie delle cellule e proteine secrete di interesse da screening di interazioni e recuperare le loro sequenze da un database adeguato sequenza della proteina. La maggior parte delle proteine contenenti un peptide N-terminale di segnalazione secretoria sono adatti (questi includono tipo I, GPI-legati e proteine secrete). Tipicamente, una famiglia di proteine (per esempio superfamiglia delle immunoglobuline o tutti i recettori limitato a un tipo di cellula specifico come il eritrociti) sarebbe selezionato.
- Determinare l'estensione delle regioni extracellulari individuando la posizione del peptide segnale e regione transmembrana con funzionalità software proteina predizione. Usiamo tipicamente v3.0 SignalP 5 e TMHMM v2.0 6.
- Design set di primer che amplificano il frammento intero ectodomain per ciascun recettore. Abbiamo una serie di esca e vettori prede che sono adatti per questo scopo che sonovailable da Addgene ( http://www.addgene.org/~~V ). Progettare l'innesco senso intorno all'inizio metionina per includere un sito di restrizione NotI enzima e una sequenza di Kozak ottimale, questo è seguito da 25 coppie di basi di corrispondenza esatta sequenza gene-specifico (Fig. 2A).
- Progettare il primer antisenso per troncare tipo I proteine recettori appena prima della regione transmembrana previsto in modo da esprimere l'intera ectodomain come proteina solubile ricombinante. Includere un sito di restrizione AscI in questo fondo, che dovrebbe poi tradurre in cornice ad un C-terminale di ratto Cd4d3 quattro proteine tag 7 (Fig. 2A).
- Amplificare i frammenti ectodomain di tutti i geni che utilizzano questi primer e clonarli nel esche o vettore di preda. A volte trovano utile prima li clonare in vettori shuttle prima subcloning in un vettore appropriato espressione di mammifero, si usa un derivato del vettore pTT3 3,4. Sia l'esca e la preda vettori contenin C-terminale della proteina tag, come segue (Fig. 2b).
- Esche: Un tag contenente domini 3 e 4 del CD4 di ratto (Cd4d3 +4) proteine seguiti da una sequenza peptidica che è un substrato per l'enzima Bira E.coli e possono quindi essere monobiotinylated su specifico residuo di lisina (Fig. 2B) . Il Cd4d3 4 tag viene riconosciuto dal anticorpo monoclonale OX68 e viene utilizzato per quantificare l'espressione delle proteine esca da ELISA. Le proteine sono quindi esca monomerica e monobiotinylated. Altri vettori proteina esca qualora la sostituzione del peptide biotinylatable da 6-tag per la sua purificazione sono disponibili.
- Prede: Le prede anche contenere un topo Cd4d3 4 tag seguito da una sequenza peptidica della proteina di ratto matrice cartilaginea oligomerici (COMP) ed un C-terminale dell'enzima β-lattamasi. Il peptide COMP assicura i pentameri preda forme volta espresso (Fig. 2B).
2. Prey e Bait-espressione della proteina
Usiamoun comodo alto livello di sistema di espressione mediante coltura in sospensione della linea cellulare HEK293E 4 per produrre le librerie di proteine, ma qualsiasi sistema di espressione mammifero dovrebbe essere adatto. Un'alternativa disponibile in commercio è il sistema di Freestyle. Le cellule coltivate vengono abitualmente su una piattaforma di agitazione (125 rpm) a 37 ° C, 5% CO 2 al 70% di umidità relativa. Proteine di controllo sia positive che negative devono essere espresse. Il ratto Cd4d3 4 tag solo frammento è disponibile sia come esca e la preda e sono idonei controlli negativi. Allo stesso modo, i vettori esca e la preda che codificano per un controllo positivo sono disponibili (Addgene); si utilizzano in genere il topo-CD200 CD200R interazione 8.
- Seme le cellule HEK293E il giorno prima della trasfezione ad una densità di 2,5 x 10 5 cellule mL -1. Noi abitualmente coltivare le cellule in volumi di 50 mL in Freestyle293 mezzi in base alle raccomandazioni del costruttore. Per garantire biotinilazione efficiente, t integrareegli terreno di coltura cellulare utilizzato per produrre proteine esca con D-biotina ad una concentrazione finale di 100 pM. Mezzo usato per esprimere le proteine preda non ha bisogno di essere integrato con ulteriori D-biotina.
- Il giorno seguente, le cellule trasfezione usando un reagente adatto trasfezioni (293fectin es). Uso 25 pg dell'esca o preda costrutti plasmidici per trasfettare cultura a 50 mL. Per produrre le esche biotinilati, co-trasfezione del plasmide codificante il costrutto esca con un plasmide che codifica una forma secreta della proteina-biotina E.coli ligasi ( Bira) che è disponibile da Addgene. Co-trasfezione plasmidi esca un rapporto di 10:1 (2,5 microgrammi) del plasmide codificante la proteina secreta Bira.
- Culture Harvest cinque giorni post-trasfezione di primo pellet delle cellule per centrifugazione a 3000 xg per 20 minuti, seguita da filtrazione del surnatante attraverso un filtro di 0,22 pM.
[Suggerimento: Bait e proteine predas deve essere conservato diluiti a 4 ° C e come guida generale deve essere utilizzato entro un anno. Aggiungere batteriostatici quali 50 ug / mL polimixina B solfato o 10 mM NaN 3 per evitare la contaminazione batterica dei supernatanti.]
3. La normalizzazione del Bait e Campioni Prey
Una delle caratteristiche principali del saggio AVEXIS è che, poiché le proteine ricombinanti sono secrete possono essere diluiti o concentrati (normalizzato) con l'attività di soglia stabiliti prima di essere utilizzati nel test. Abbiamo trovato che i livelli in cui sono espresse le proteine ricombinanti coprono una vasta gamma - fino a 4 ordini di grandezza - e quindi il passo di normalizzazione riduce significativamente il numero di falsi positivi nelle schermate.
3,1 Bait normalizzazione
Nota: non coniugato D-biotina deve essere rimosso dal supporto (tipicamente da dialisi), poiché sarà in competizione con il biotinilato bait proteine per il legame con streptavidina siti di legame.
- Trasferire surnatanti esche in tubo di dialisi, etichetta, ritagliare in modo sicuro e dializzato ampiamente contro un tampone adatto come PBS per rimuovere biotina libera.
[Suggerimento: Abbiamo trovato che la dialisi sufficiente si ottiene normalmente per 6 surnatanti ml x 50 esche contro un volume di 4,5 L di PBS con 4 variazioni nel corso di un periodo di 24 ore. Dialisi insufficiente può essere osservata una inibizione di legame proteico a diluizioni basse durante la fase di normalizzazione esca (Fig. 3A.)
- Eseguire un test ELISA per determinare i relativi livelli in cui sono espresse le proteine esca. Preparare una serie di diluizioni delle proteine esca biotinilati e catturare su una placca rivestita con streptavidina microtitolazione. Utilizzare il topo Cd4d3 4 tag per individuare e quantificare le proteine esca catturati utilizzando un anticorpo monoclonale (OX68). Concentrato o diluire le proteine esca per l'importo minimo richiesto per saturare tutto il biotin siti di legame nel pozzetto di una piastra rivestita con streptavidina.
- Bloccare dei pozzetti di una piastra rivestita di streptavidina con tampone fosfato saline/0.1% Tween-20 (PBST) / 2% di sieroalbumina bovina (BSA) per 15 minuti.
- In una piastra separata, una serie di diluizione (quattro diluizioni sono in genere sufficienti 1,3) delle proteine esca in PBST BSA / 2% e il trasferimento di pozzetti di una piastra rivestita con streptavidina. Incubare per 1 ora a temperatura ambiente.
- Lavare 3 volte in PBST. Aggiungere 100 pl di 2 ug / ml di topo anti-ratto IgG Cd4d3 4 (OX68) incubare per 1 ora a temperatura ambiente.
- Lavare 3 volte in PBST. Aggiungere 100 pl di topo anti-fosfatasi alcalina a 1/5.000 diluizione in PBST / 2% BSA e incubare per 1 ora a temperatura ambiente.
- Lavare 3 volte in PBST ed eseguire un lavaggio finale in PBS per rimuovere ogni residuo di detersivo. Aggiungere 100 pl di 1 mg / ml di substrato 104 in tampone dietanolammina (10% dietanolammina (v / v), 0,5 mM MgCl 2, 10 mM NaN 3, pH9.8, protetto dalla luce a 4° C).
- Dopo un'ora, misura l'assorbanza a 405 nm. Rappresentativi dei risultati di normalizzazione esche sono mostrati in figura 3A.
- Bait proteine che vengono espresse a livelli sufficienti per saturare tutti i siti di legame biotina-streptavidina di una piastra rivestita, se usato diluito, dovrebbe essere concentrata usando Vivaspin concentratori (Vivascience, 10kDa MWCO). Come guida, stimiamo che circa il 5 mg di una proteina tipica esca (~ 80 kDa) è sufficiente a saturare un piastra a 96 pozzetti.
- Bait proteine espresse a livelli elevati può essere diluito in PBST BSA / 2% a una concentrazione sufficiente a saturare la piastra rivestita con streptavidina. L'attività delle esche devono essere verificati dopo la diluizione o concentrazione per garantire che tutti i siti di legame della biotina streptavidina piastra rivestita.
3,2 Prey normalizzazione
- Quantificare i livelli relativi a cui sono espresse le proteine preda con la β-lattamasiL'attività enzimatica.
- Innanzitutto, una serie di diluizioni di supernatante contenente le proteine prede in PBST / 2% tampone BSA. Aggiungere quindi 20 pl delle diluizioni di 60 pl di una 242 pM (0,125 mg / mL) nitrocefina soluzione (Calbiochem).
- Immediatamente trasferire la piastra ad un lettore di micropiastre che accetta una misurazione di assorbanza a 485 nm ogni minuto per 20 minuti a temperatura ambiente. Rappresentativi dei risultati di normalizzazione prede sono mostrati in figura 3B.
- Concentrato campioni con centrifuga concentratori o diluire in PBST / 2% BSA per raggiungere una soglia di attività ~ 2 nmol min -1 fatturato di nitrocefina. In pratica, questo si ottiene se tutto il nitrocefina viene idrolizzato in ~ 7 minuti.
4. AVEXIS Procedura di screening
- Lavare streptavidina piastra rivestita in PBST.
- Aggiungere 100 microlitri di PBST / 2% BSA in ciascun pozzetto e incubare per 30 minuti per bloccare altri siti di legame delle proteine spuri all'interno di ogni bene.
[Suggerimento: per rimuovere eventuali residui di tampone di lavaggio dopo operazioni di lavaggio, la lastra viene sfruttato - con forza - su carta assorbente]
- Rimuovere la soluzione di saturazione con un colpo intelligente della piastra sopra un lavandino e aggiungere 100 microlitri normalizzato esca biotinilato monomerico ai pozzetti ed incubare per 1 ora a temperatura ambiente.
- Rimuovere i campioni esca dalla piastra ribaltando il piatto e intelligente flicking sopra un lavandino, e lavare 3 volte in PBST.
- Aggiungere 100 pl della preda normalizzato pentamerized costrutto a ciascun pozzetto ed incubare a temperatura ambiente per 1 ora, lavate come nel passaggio 4,4 ed eseguire un lavaggio finale con PBS solo.
- Aggiungere 60 ml di soluzione pM 242 nitrocefina (sciogliere 5 mg di nitrocefina in 500 microlitri di DMSO, mescolare accuratamente e poi ulteriormente diluire il nitrocefina in 40 ml di PBS e passare attraverso un filtro 0,22 uM prima di aggiungere alle piastre) e incubare a temperatura ambiente . Interazioni positivi può osservarea occhio poiché la nitrocefina giallo viene idrolizzato ad un colore rosso. Quantificare leggendo l'assorbanza a 485 nm usando un lettore di piastre. Una piastra tipica e quantificazione è mostrato in fig. 4.
[Suggerimento: interazioni positive si osservano di solito entro 2 ore a temperatura ambiente, anche se le piastre devono essere posizionati a 4 ° C per 16 ore per garantire che tutti i potenziali interazioni vengono rilevati. Abbiamo anche scoperto che nitrocefina precipitato e imperfezioni sulla plastica della piastra di microtitolazione come graffi / impronte digitali può talvolta portare a falsi positivi artefattuali a 485 nm, nonostante non idrolisi nitrocefina palese. Si consiglia pertanto di scattare fotografie delle piastre per registrare visivamente fatturato nitrocefina nei pozzetti.]
5. Risultati rappresentativi
Un esempio rappresentativo di una piastra di screening AVEXIS è mostrato in Figura 4. Si dovrebbe osservare idrolisi (giallo al rosso) del substrato nitrocefina nellapositiva dei pozzetti di controllo (sia mediata da anticorpi di controllo cattura della preda e anche l'interazione controllo positivo) entro una decina di minuti. Alcune interazioni all'interno dello schermo si osservano anche all'interno di questo lasso di tempo, ma altri possono richiedere più tempo (poche ore) a comparire. Tipicamente, un hit-rate di circa 0,4-0,6% (un'interazione positiva per ogni 150-250 interazioni state selezionate) è tipico, a seconda delle librerie di proteine state selezionate.

Figura 1. Identificazione del recettore-ligando interazioni cellulari che mediano i processi di riconoscimento con AVEXIS. Lo schema mostra due cellule interagenti (A e B) che scambiano informazioni attraverso le interazioni effettuate tra membrana incorporati proteine recettoriali. AVEXIS è scalabile saggio interazione proteina specificamente progettato per identificare nuovi recettore-ligando coppie che sono caratterizzate da forze di interazione molto deboli. Ricombinante cosìbiblioteche luble proteine che rappresentano il ectodomain tutto il repertorio recettore sulla superficie cellulare di entrambe le cellule vengono compilate sia come pentamerica prede β-lattamasi-etichetta (tipo di cellula A) o monomeriche esche biotina-tag (per cellule di tipo B). La pentamerisation del prede aumenta la concentrazione locale dei ectodomains di effettuare un guadagno complessivo avidità modo che le interazioni anche molto transitori possono essere rilevati. La biblioteca esca è disposti su piastre rivestite di streptavidina e sistematicamente sondato per le interazioni con le proteine preda. Dopo un lavaggio breve, tutte le prede catturate vengono rilevati utilizzando il β-lattamasi attività associate con la preda.

Figura 2. Bait and costrutto progettazione preda. (A) Il CD200 proteina recettore di ratto è fornito come un esempio di come i ectodomains intero proteine di superficie cellulare recettori sono determinate e primer sono progettati per effettuare sia escae prede costrutti di espressione. La sequenza di proteina tradotta cDNA e vengono visualizzati dal N-terminale del peptide segnale al transmembranale regione transmembrana di ratto CD200. Un innesco senso è progettato per includere un sito 5 'enzima di restrizione NotI e la sequenza di Kozak ottimale seguita da 25 basi della sequenza corrisponde esattamente alla sequenza di cDNA CD200. L'innesco antisenso contiene un sito AscI e 25 basi della sequenza esatta corrispondenza situato immediatamente a monte del residuo selezionato troncamento ectodomain. Per mantenere la ectodomain in frame con il ratto Cd4d3 4 tag, il sito AscI dovrebbe tradursi come Gly-Ala-Pro. (B) Una rappresentazione schematica delle esche e costrutti di espressione preda. Ogni recettore contiene ectodomains fiancheggiati da NotI e siti ASCI e uno Cd4d3 4 tag. Le esche contengono un C-terminale sequenza peptidica che può essere specificamente monobiotinylated da coinfezione con un plasmide che esprime un enzima secreto Bira. Le prede sono seguiti dalla sequenza pentamerisationdalla proteina matrice cartilaginea oligomerica (COMP) e la β-lattamasi enzima.

Figura 3. La normalizzazione dei dell'esca e proteine preda. (A) esempi rappresentativi di normalizzazione esca. Una serie di diluizioni di quattro differenti esca dialisi supernatanti sono stati rilevati mediante ELISA utilizzando un anticorpo anti-CD4 monoclonale tag. I quattro esche sono espressi a diversi livelli 1> 2> 3> 4. Le esche devono essere normalizzati a un livello di soglia che satura i siti di legame biotina in ciascun pozzetto. Esche altamente espresse possano essere diluito per conservare le proteine (ad esempio esca 1 potrebbe essere diluito ~ 1:100), esche e mal espressi concentrato. Letture diminuiti a basse diluizioni sono talvolta osservati in alcuni esche (es. esche 2) che è imputabile alla presenza di D-biotina coniugato a causa di dialisi incomplete. (B) I livelli a cui sono vittime le proteine sono expressato è quantificato utilizzando il tasso di idrolisi di un β-lattamasi substrato, nitrocefina. Nell'esempio illustrato, le tre prede sono espressi a livelli diversi: preda 1> 2> 3. Prede devono essere normalizzati un'attività di ~ 2 nmol min -1, che corrisponde a completare idrolisi di 14,5 nmol nitrocefina in ~ 7 minuti (es preda 1). Le prede di altri in questo esempio dovrebbe essere concentrata prima dell'uso nello screening.

Figura 4. Rappresentativi AVEXIS screening risultati. (A) una fotografia di un rappresentante piastra di screening AVEXIS. Una proteina contro la preda viene sondato 41 esche diverse e una positiva interazione viene rilevato in E2 bene. Controlli utilizzati nei piatti di screening comprendono: un biotinilato anti-CD4 anticorpi per catturare tutte le proteine preda aggiunto al bene (G6), una interazione controllo: rat CD200 (esche)-CD200R (prede) con il CD200R preda utilizzato alla diluizione di soglia (H3), 1:10 (H4) e 1:100 (H5). I controlli negativi erano: uno Cd4d3 4 esca sondati con la proteina preda essere proiettato (H1) e la preda CD200R (H2). (B) Quantificazione dei valori di assorbanza della stessa schermata effettuata in triplicato. I punti dati sono media ± SD.