$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Un substrato di prova eccellente per questo metodo è esochinasi. Questo ha il vantaggio di essere facilmente reperibili in commercio, e avendo due substrati che si trovano nella maggior parte dei laboratori, e che forniscono risultati chiari e riproducibili nel test. Uno schermo concentrazione iniziale (protocollo 1), utilizzando esochinasi e glucosio (Figura 2A), suggerisce che la probabilità K d sarà nel da 0.2 a 1,7 mm. Pertanto, è stato eseguito uno schermo più grande (protocollo 2), in base alle concentrazioni indicate nella Tabella 4 I risultati (Figura 2B) mostrano un buon adattamento all'equazione legame singolo sito ligando (sezione protocollo 3.3) [9], e ha dato un K d di 1,2 ± 0,1 mm.
Il putativo transferasi heptose-guanyl WCBM 19,20 mostra un forte cambiamento termico legame GTP (Figura 3A). Una schermata iniziale suggerito che il Kd sarebbe nella gamma di circa 100 mM. Pertanto, uno schermo pieno è stato istituito, con le concentrazioni indicate nella tabella 5 Montaggio dei risultati di equazione 3.3 ha mostrato una misura ragionevole (R 2 di 0,981; Figura 3B). .Tuttavia, C'è una differenza evidente tra i dati e la modello, suggerendo che è necessaria una equazione diversa. Ricerca della banca dati Protein 21 con la sequenza WCBM ha dimostrato che le omologhi più vicini per i quali le strutture sono state determinate formare dimeri. I dati sono stati quindi analizzati utilizzando le tre equazioni per la cooperativa, sequenziale, e un legame indipendente dei due ligandi (Protocollo 4). Le statistiche di montaggio di un modello cooperativo ha dato un valore di R 2 di 0.998 e la deviazione standard dei residui (Sy.x) di 0,215, mentre entrambi i modelli vincolanti sequenziali e indipendenti, hanno un valore di R 2 di 0,992 e un Sy.x di 0.480 e 0,461 rispettivamente. Ciò suggerisce che il modellodando il migliore adattamento ai dati è stato il modello cooperativo: qui, è stato osservato un K ½ di 230 ± 10 micron, con un valore n di 0,52 ± 0,02 (Figura 3C). Questo indicava un cooperatività negativa per l'associazione. Si noti che un K ½ stato utilizzato in questo caso piuttosto che K d, come unità per K d sarebbe la poco soddisfacente 0,52 mM.
Il Pil-6-desossi-β-D-manno putativo -heptopyranose 2 O -acetylase, WcbI 22, mostra un risultato piuttosto inusuale in fluorimetria differenziale a scansione. In assenza di ligandi, mostra una denaturazione chiaro e semplice (Figura 4A). Coenzima A (CoA) è stato identificato come un ligando di questa proteina mediante DSF, e l'affinità della proteina per questo partner è stato studiato come descritto nel protocollo. In presenza di elevate concentrazioni di CoA, un forte shift ad una temperatura più elevata si osserva, con una variazione nella temperatura di fusione di 15 ° C. Tuttavia, a concentrazioni intermedie, piuttosto che un passaggio a una fusione monofasica ad una temperatura di fusione intermedia, WcbI mostrato una fusione bifasico, con la proteina che sembra fondere sia a temperatura libera-ligando, o la temperatura di fusione completamente legato (Figura 4A) . Le proporzioni delle due specie alterati in modo dose-dipendente, con concentrazioni crescenti di substrato aumentare la percentuale che fuso alla temperatura più alta (Figura 4B). Analisi diretta di questi dati è stato impegnativo: raccordo per l'equazione di Boltzmann ha dato molto poveri attacchi, mentre i metodi derivati evidenziato che due eventi di fusione stavano accadendo, ma non aiutano a dimostrare un cambiamento con l'aumento della concentrazione di ligando.
Un approccio meno convenzionale per analizzare questi dati è stato quindi adottato (protocollo 5). La fluorescenza drisultati erivative senza ligando e presso la più alta concentrazione del ligando sono stati presi come rappresenta sostanzialmente tutte le proteine della temperatura di fusione più bassa, o lo stato di temperatura di fusione più elevata. I dati derivati rimanenti sono stati montati in ciascun punto come la somma di una proporzione di ciascuno di questi due stati, con la proporzione sommate per unità (Figura 4C). I dati ottenuti sono stati poi montati come prima ottenere una apparente K d, utilizzando le stesse equazioni come prima. Ciò ha evidenziato che il punto ligando "alta" è probabile che sia solo il 95% ligando legato. I dati sono stati poi estrapolati a una previsione del risultato per una proteina legata al 100%, ed i dati raccordo ripetute invia un apparente Kd di 58 ± 2 mM. Questo ha fornito una misura eccellente dei risultati sperimentali al modello di legame (Figura 4D).
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Figura 1 Esempi di esperimento di set-up e di analisi. (A) Esempio di forma atteso di un profilo di denaturazione termica (tratta da dati di lievito esochinasi). La caratteristica forma dei dati grezzi mostra un progressivo aumento della fluorescenza ad un massimo, seguito da un declino superficiale (discusso più in dettaglio nel 9). Questo è accompagnato da un singolo picco nella prima derivata della fluorescenza. (B) Esempio di inserimento dati in GraphPad. Concentrazione Ligand è dato sul l'asse X, e osservò temperature di fusione in Y. (C) Esempio di definizione dell'equazione in GraphPad. (D) Esempi di impostare correttamente i valori iniziali delle variabili, e di fissare la concentrazione di proteine, per consentire una corretta determinazione della costante di dissociazione.m / files / ftp_upload / 51809 / 51809fig1highres.jpg "target =" _blank "> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

. Figura 2 Interazione di esochinasi con glucosio misurata mediante fluorimetria a scansione differenziale (A) Un esperimento iniziale testare una vasta gamma di concentrazioni di glucosio suggerisce che il K d è probabile che sia nel range di 0,2 -. 1,7 mm (B) A dettagliato esperimento, prova di 16 concentrazioni di glucosio, permette la determinazione della apparente K d come 1,12 ± 0,05 mm. I dati si adatta molto bene al modello per un singolo evento vincolante (con il fondo (T1) e superiore (T2) temperature raccordo a 35,4 ± 0,2 ° C e 49,3 ± 0,5 ° C, rispettivamente). Notare chequesti dati sono stati raccolti in presenza di 10 mM MgCl 2. Queste immagini sono state preparate utilizzando GraphPad. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 3 Interazione di WCBM con GTP rivela un anti-cooperativa vincolante. (A) Un esperimento iniziale testare una vasta gamma di concentrazioni di GTP suggerisce che il K d è probabile che sia nel range di 200 -. 500 mM (B) Un esperimento dettagliata, testando 16 concentrazioni di GTP, suggerisce un valore per l'apparente K d di 120 ± 20 micron. Tuttavia, quando una scala logaritmica viene utilizzata per l'asse x, vi è una significativa discrezionalitàPancy tra il modello e dati. (C) Analisi degli stessi dati con un modello cooperativo mostra una misura eccellente per i dati in cui viene utilizzato un semplice modello cooperativo. Qui, un K ½ di 230 ± 20 micron è stato determinato, con il coefficiente di cooperatività n = 0,52 ± 0,02 (con il fondo (T1) e superiore (T2) temperature raccordo a 69.63 ± 0.06 ° C e 79,9 ± 0,1 ° C, rispettivamente). Come WCBM sembra essere dimerica, questo implica che l'enzima è perfettamente anticooperative nel suo legame al GTP. Queste immagini sono state preparate utilizzando GraphPad. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 4 WcbI mostra un modello di fusione bifasicoin presenza del suo ligando coenzima A (CoA). (A) WcbI, in assenza di ligando (blu), mostra un semplice schema di fusione monofasica. Ad alte concentrazioni di ligando (1 mm linea verde), un modello simile è stato osservato. Tuttavia, a concentrazioni di ligando intermedie. (60 mM; linea rossa), due picchi di fusione distinti, corrispondenti agli stati libera-ligando e ligando-bound si osservano (B) Il passaggio tra le due serie di picchi è dose-dipendente per tutta la gamma di concentrazioni. (C) Modellazione della fusione bifasica come somma di una parte del ligando risultati legante libero e alta dà una buona misura per i dati (linea tratteggiata viola, rispetto a linea rossa). Questo fit è migliorata estrapolando il risultato osservato per la concentrazione alta ligando (dove il modello suggerisce ~ 95% di occupazione) alla piena occupazione (linea tratteggiata blu). (D) I dati ottenuti per la proporzione di WcbI legato al CoA sho ws una misura eccellente per un modello di legame semplice, con una Kd di 58 ± 2 mM (questi dati rappresentano i dati raccolti in due giorni separati, con leggermente diverse concentrazioni di ligando scelto per il secondo giorno basato sulla prima serie di risultati). Pannelli. (A - C) sono stati preparati utilizzando Excel, e il pannello (D) utilizzando GraphPad Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Tabella 1 Ricetta per esperimenti iniziali.
| Reagente | Volume in mix (ml) |
| Proteina | Per concentrazione finale di 0,11 mg / ml |
| 0.3 |
| 0,5 M HEPES pH 7,0 | 3.7 |
| 5 M NaCl | 5.6 |
| Acqua | Per 180 ml |
; "> 5000X SYPRO Arancione
Questo descrive il "master mix" di proteine, reagente di rilevamento e buffer per un esperimento scouting iniziale per fornire una stima di K d, come descritto nella sezione protocollo 1 Questa miscela buffer è adatto per le proteine generiche. Qualora i risultati precedenti suggeriscono altri buffer devono essere utilizzati, questi dovrebbero essere sostituiti. Se la proteina magazzino è ad una concentrazione bassa (cioè, meno di 0,3 mg / ml), può essere necessario ridurre la quantità di buffer aggiuntivo aggiunto per compensare tampone già presente nel campione proteico.
Tabella 2 Ricetta per la determinazione di
K d. | Reagente | Volume in mix (ml) |
| Proteina | Per concentrazione finale di 0,11 mg / ml |
| 5,000X SYPRO Arancione | 1.78 |
| 0,5 M HEPES pH 7,0 | 22.2 |
| 5 M NaCl | 33.3 |
| Acqua | Per 180 ml |
Questo descrive il "master mix" di proteine, reagente di rilevamento, e bUffer per una determinazione piena di K d per un campione di proteine, come descritto nella sezione del protocollo 2 Questa miscela buffer è adatto per le proteine generiche. Qualora i risultati precedenti suggeriscono altri buffer devono essere utilizzati, questi dovrebbero essere sostituiti. Se la proteina magazzino è ad una concentrazione bassa (cioè, meno di 0,3 mg / ml), può essere necessario ridurre la quantità di buffer aggiuntivo aggiunto per compensare tampone già presente nel campione proteico.
Tabella 3. equazioni e parametri per l'analisi dei dati.
d| Passo a protocollo sperimentale | Equazione richiesta | Parametri obbligatori | Descrizione di variabili e parametri |
| 3.3 | | | |
| Sito unico legame ligando | Y = Basso + ((Alto-Basso) * (1 - ((PK d -X + sqrt (((P + X + K d) ^ 2) - (4 * P * X))) / (2 * P )))) | | P: concentrazione di proteine. Kd: costante di dissociazione. P e Kd sono riportati nelle stesse unità che sono stati utilizzati per le concentrazioni di ligando. Superiore, Inferiore: temperature di fusione a concentrazione del ligando infinita e nessuna concentrazione ligando, rispettivamente. |
| 3.4 | | In basso = * YMIN | YMIN: Valore minimo di Y (più basso di proteine sperimentale Tm, in questo caso) |
| | Top = * YMAX |
| | K d = * X YMID | YMID: valore di Y che corrisponde alla media di YMIN e YMAX. X è il valore corrispondente di X (qui, la concentrazione di ligando pertinente) |
| | P = (Valore iniziale, per essere in forma) | |
| 4.1 | | | |
| Semplice modello cooperativo | Y = Basso + ((Alto-Basso) * (((X / Kd) ^ n) / (1 + ((X / Kd) ^ n)))) | | n: HCoefficiente di ill. Questo descrive la cooperatività, o altre proprietà biochimiche, della proteina, e non è necessariamente una stima del numero di siti di legame del ligando della proteina. Un coefficiente di Hill rappresenta uno non cooperatività; valori inferiori indicano una cooperatività negativa, e valori maggiori di uno cooperatività positiva. |
| | In basso = * YMIN | |
| | Top = * YMAX | |
| | K d = * X YMID | |
| | P = (Valore iniziale, per essere in forma ) | |
| | n = (valore iniziale, per essere in forma) | |
| Sequenziale legame di due ligandi | Y = Basso + ((Alto-Basso) * ((X ^ 2) / (K d * K2)) / (1 + (X / K d) + ((X ^ 2) / (K d * K2))) ) | | K2: costante di dissociazione per il secondo evento vincolante. |
| | In basso = * YMIN | |
| | Top = * YMAX | |
| | |
| | K2 = * X YMID | |
| | P = (Valore iniziale, per essere in forma) | |
| Indipendente legame di due ligandi | Y = Basso + ((Alto-Basso) * ((X ^ 2) / (K d * K2)) / (1 + (2 * X / K d) + ((X ^ 2) / (K d K2 *) ))) | | |
| | In basso = * YMIN | |
| | |
| | K d = * X YMID | |
| | K2 = * X YMID | |
| | P = (Valore iniziale, per essere in forma) | |
| 5.5 | | | |
| Analisi degli spostamenti binari in temperatura di fusione | Y = 1 - ((PK d -X + sqrt (((P + X + K d) ^ 2) - (4 * P * X))) / (2 * P)) | |
| | In basso = * YMIN | |
| | Top = * YMAX | |
| | K d = * X YMID | |
| | P = (Valore iniziale, per essere in forma) | |
| 5.8 | | | |
| L'estrapolazione di concentrazione ligando infinita | (C2 - ((1-$ R $ 2) * B2)) / $ R $ 2 | | B2: cella contenente il risultato senza ligando. C2: cella contenente il risultato con la massima ligando. $ R $ 2: cella contenente la percentuale legata alla massima concentrazione del ligando. |
YMAX: Valore massimo di Y (più alto proteina sperimentale Tm) dth: 123px; "> K = * X YMID h: 123px; "> Top = * YMAX 23px; ">
I passaggi 3, 4 e 5 richiedono l'aggiunta di equazioni dettagliate nel software di analisi, e precisa definizione dei parametri per l'analisi dei dati di partenza. Le equazioni per ciascun passaggio rilevante sono mostrate, con le corrette selezioni dei parametri. Una spiegazione del significato delle variabili e dei parametri è fornita per riferimento.
Tabella 4 Concentrazioni per lo screening di interazione di esochinasi con glucosio.
| Punto di campionamento | Ligando (glucose) concentrazione (mM) |
| 1 | 0 |
| 2 | 0.001 |
| 3 | 0.005 |
| 4 | 0.01 |
| 5 | 0.03 |
| 6 | 0.1 |
| 7 | 0.3 |
| 8 | 0.4 |
| 9 | 0.7 |
| 10 | 1.1 |
| 11 | 2.1 |
| 12 | 3.7 |
| 13 | 5.3 |
| 14 | 7 |
| 15 | 9 |
| 16 | 11 |
Esochinasi dal lievito Saccharomyces cerevisiae in erba è stato aggiunto al mix master come descritto nel protocollo, supplementato con 10 mM MgCl 2 come il magnesio è un cofattore nota. La stima iniziale del K d era tra 0,5 e 2 mm. Gli esperimenti sono stati istituiti per fornire le concentrazioni finali indicate di glucosio.
Tabella 5 Concentrazioni per lo screening di interazione di WCBM con il PIL.
| Punto di campionamento | Ligand (GTP) concentrazione (mM) |
| 1 | 0 |
| 2 | 0.5 |
| 3 | 1 |
| 4 | 5 |
| 5 | 10 |
| 6 | 25 |
| 7 | 50 |
| 8 | 100 |
| 9 | 250 |
| 10 |
| 11 | 1.000 |
| 12 | 2.500 |
| 13 | 5.000 |
| 14 | 7.500 |
| 15 | 10.000 |
| 16 | 20.000 |
Cellspacing "0" = "0"> 8px; "> 500
WCBM da Burkholderia pseudomallei è stato aggiunto al mix master come descritto nel protocollo. La stima iniziale del K D è stato di circa 100 micron. Gli esperimenti sono stati istituiti per fornire le concentrazioni finali indicate di GTP, con l'obiettivo di coprire almeno due ordini di grandezza al di sopra e al di sotto K d.