Qui, descriviamo un protocollo per ottenere l'estratto di veleno grezzo dall'anemone di mare e rilevare la sua attività emolitica e fosfolipasi.
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Articolo metodologico
Qui, descriviamo un protocollo per ottenere l'estratto di veleno grezzo dall'anemone di mare e rilevare la sua attività emolitica e fosfolipasi.
La composizione del veleno di anemone di mare comprende molecole polipeptidiche e non proteiche. I componenti citolitici hanno un elevato potenziale biotecnologico e biomedico per la progettazione di nuovi strumenti molecolari. Il veleno di anemoni di mare si trova nelle cellule ghiandolari dell'ectoderma e delle strutture subcellulari chiamate nematocisti, entrambe distribuite in tutto il corpo dell'anemone marino. Questa caratteristica implica sfide perché le cellule e la nematocisti devono essere lisate per rilasciare i componenti del veleno con altre molecole non tossiche. Pertanto, in primo luogo, il veleno è derivato da un estratto grezzo (miscela di molecole diverse e diverse e detriti tissutali). Il prossimo passo è rilevare polipeptidi con bioattività specifiche. Qui, descriviamo una strategia efficiente per ottenere l'estratto grezzo di anemone di mare e il biotest per identificare la presenza di citolisine. Il primo passo prevede tecniche economiche e semplici (ciclo agitato e congelamento-disgelo) per rilasciare citolisine. Abbiamo ottenuto la più alta attività citolitica e proteina (~ 500 mg di proteine da 20 g di peso secco). Successivamente, la complessità polipeptidica dell'estratto è stata analizzata dal gel SDS-PAGE rilevando proteine con pesi molecolari compresi tra 10 kDa e 250 kDa. Nel test emolitico, abbiamo utilizzato globuli rossi di pecora e determinato HU50 (11,1 ± 0,3 μg / mL). Al contrario, la presenza di fosfolipasi nell'estratto grezzo è stata determinata utilizzando il tuorlo d'uovo come substrato in un mezzo solido con agarosio. Nel complesso, questo studio utilizza un protocollo efficiente ed economico per preparare l'estratto grezzo e applica biotest replicabili per identificare citolisine, molecole con interessi biotecnologici e biomedici.
Gli animali marini sono una ricca fonte di composti biologicamente attivi. Negli ultimi decenni, la composizione del veleno di anemone di mare ha attirato l'attenzione scientifica poiché comprende una varietà di polipeptidi con attività emolitica, citotossica, enzimatica (fosfolipasi, proteasi, chitinasi) e neurotossica ed effetti inibitori sull'attività proteolitica1. Inoltre, questi polipeptidi sono potenziali fonti per lo sviluppo di strumenti molecolari nell'uso biotecnologico e terapeutico 2,3.
Ci sono poche segnalazioni sul veleno di anemone di mare e sui suoi componenti molecolari a causa della complessità di ottenere il veleno, persino l'isolamento e la caratterizzazione delle tossine. I metodi di estrazione utilizzati nei rapporti prevedevano la lisi e lo svuotamento del contenuto delle cellule che sono correlate e non correlate alla produzione di veleno1.
Una caratteristica particolare in tutti gli cnidari è l'assenza di un sistema per la produzione e il rilascio del veleno centralizzato in un'unica regione anatomica. Invece, le nematocisti sono strutture che mantengono il veleno 4,5. Altri tipi di cellule, chiamate cellule della ghiandola epidermica, secernono anche tossine e sono anche distribuite in tutto il corpo degli anemoni di mare6.
La prima e più cruciale sfida nell'ottenere il veleno è la generazione di un estratto con sufficiente manipolazione nei processi successivi, senza l'inattivazione o la degradazione delle proteine labili. Successivamente, le cellule devono essere lisate e i componenti, in questo caso, i polipeptidi devono essere estratti in modo efficiente e rapido, evitando la proteolisi e l'idrolisi mentre si eliminano altri componenti cellulari7.
Diversi metodi sono utilizzati per ottenere l'estratto grezzo di un anemone di mare; alcuni implicano il sacrificio dell'organismo mentre altri permettono che sia mantenuto in vita. I metodi che implicano l'uso di tutto il corpo dell'organismo consentono il rilascio della maggior parte delle tossine dal veleno8, rispetto ai metodi che mantengono in vita gli organismi, che estraggono solo alcuni componenti del veleno9. La preparazione di un estratto richiede la valutazione della presenza e della potenza di una sostanza di interesse attraverso uno specifico biodosaggio, che include strategie per osservare gli effetti farmacologici con metodi in vivo o in vitro 10.
Il veleno di anemoni di mare contiene polipeptidi citolitici, tossine che formano pori (PFT)11 e fosfolipasi12; queste molecole sono modelli nello studio dell'interazione proteina-lipidi, strumenti molecolari nella terapia del cancro e biosensori basati su nanopori3. La classificazione dei PFT di anemoni di mare viene effettuata in base alle loro dimensioni o peso molecolare, da 5 kDa a 80 kDa. Il PFT da 20 kDa, il più studiato e conosciuto come actinoporine11, è di particolare interesse per il suo potenziale biomedico nello sviluppo di strumenti molecolari per possibili applicazioni come biosensori antitumorali, antimicrobici e basati su nanopori. Un'altra citolisina, comprese le fosfolipasi, in particolare la fosfolipasi A2 (PLA2)13, rilascia un acido grasso dovuto e idrolizza i fosfolipidi, destabilizzando la membrana cellulare. Grazie a questo meccanismo d'azione, PLA2 promette di essere un modello essenziale per lo studio e le applicazioni nelle malattie infiammatorie. Potrebbe servire come modello per gli studi sul comportamento lipidico nella membrana cellulare14.
Qui, descriviamo un protocollo efficiente per ottenere l'estratto grezzo dall'anemone di mare Anthopleura dowii Verrill, 1869, e rilevare emolisine e fosfolipasi. Entrambe sono tossine rilevanti che potrebbero essere utilizzate come modello per progettare nuovi strumenti molecolari.
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Gli anemoni di mare sono stati raccolti secondo le linee guida della Commissione nazionale per l'acquacoltura, la pesca e l'alimentazione del governo federale del Messico (numero di permesso PPF / DGOPTA 07332.250810.4060). Il Comitato di Bioetica dell'Istituto di Biotecnologia, Università Nazionale Autonoma del Messico ha approvato tutti gli esperimenti con gli anemoni di mare. Il campione di sangue di pecora è stato acquistato presso il Centro per l'insegnamento pratico e la ricerca nella produzione e la salute animale (CEPIPSA, Università Nazionale Autonoma del Messico).
1. Raccolta di organismi
2. Idratazione dei tessuti
3. Rilascio di tossine
4. Quantificazione della proteina totale
Equazione 1
Equazione 2
5. Determinare la complessità del veleno polipeptidico
6. Colorazione delle proteine
7. Preparare la soluzione di globuli rossi
Equazione 3
Equazione 48. Saggio di emolisi
9. Saggio della fosfolipasi
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I risultati rappresentativi del protocollo utilizzato per ottenere l'estratto grezzo di anemone di mare hanno mostrato che la combinazione di due tecniche (agitazione e cicli di congelamento e scongelamento) produceva uno scarico efficiente di nematocisti e la quantità totale di proteine era di 500 mg (8 mg / mL) (Figura 3).
La complessità proteica dell'estratto grezzo potrebbe essere osservata da 10 kDa e superiore a 250 kDa attraverso l'elettroforesi SDS-PAGE. I...
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L'elevata domanda di nuovi composti con applicazioni in diversi campi della scienza e dell'industria ha portato allo studio del veleno. Il veleno rappresenta una ricca fonte di molecole che funge da modello per la generazione di nuovi strumenti molecolari. Tuttavia, la complessità di questi veleni richiede l'implementazione e la combinazione di vari metodi per ottenerli e studiarli.
Qui, mostriamo un metodo per ottenere e analizzare il veleno dell'anemone di mare Anthopleura dowii, Ve...
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Gli autori dichiarano di non avere alcun interesse concorrente in relazione alla pubblicazione di questo articolo.
Questo lavoro è stato sostenuto da Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica (PAPIIT), con un numero di sovvenzione IT200819. Gli autori riconoscono a Tom Musselman, Rock Paper Editing, LLC, di aver controllato la grammatica inglese di questo manoscritto; e l'assistenza tecnica di Samanta Jiménez (CICESE, Ensenada) e Juan Manuel Barbosa Castillo (Instituto de Fisiología Celular, UNAM). Ringraziamo anche il Dr. Augusto César Lizarazo Chaparro (CEPIPSA) per aver ottenuto sangue di pecora. Ringraziamo in particolare il Dr. José Saniger Blesa, ICAT-UNAM, per le strutture nel suo laboratorio per la registrazione video.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Provetta da centrifuga conica da 15 mL | Corning | 430766 | |
| 2-Bromofenolo blu | Sigma | B75808 | |
| 2-mercaptoetanolo | Sigma-Aldrich | M6250-100ML | |
| Provette da centrifuga coniche da 50 mL | Corning | 430828 | |
| Acido acetico glaciale | J.T. Baker | 9515-03 | |
| Acrilammide | Promega | V3115 | |
| Agarosio | Promega | V3125 | |
| Bisacrilammide | Promega | V3143 | |
| Frazione di albumina sierica bovina V | Sigma | A3059-100G | |
| Saggi proteici | di Bradford Bio-Rad | 5000006 | |
| Cloruro di calcio | Sigma-Aldrich | C3306 | |
| Piastre per colture cellulari 96 pozzetti, V-bottom | Corning | 3894 | |
| Centrifuga | Eppendorf | 5804R | |
| Provette da centrifuga | Corning | CLS430829 | |
| ChemiDoc MP system | Bio-Rad | 1708280 | |
| Acido citrico | Sigma-Aldrich | 251275 | |
| Clear flat.bottom 96-Well Plates | Thermo Scientific | 3855 | |
| Coomassie blu brillante G-250 | Bio-Rad | #1610406 | |
| Coomassie blu brillante R-250 | Bio-Rad | 1610400 | |
| Destrosio | J.T. Baker | 1916-01 | |
| Recinzione senza condotto | Labconco | https://imagej.nih.gov/ij verticale | ImageJ 1.53c |
| Gel Doc EZ | Bio Rad. | Sistema di documentazione su gel | |
| Glicerolo | Sigma-Aldrich | G5516-4L | |
| Emocitometro | Marienfeld | 650030 | |
| ImageJ (Software) | NIH, USA | Versione 1.53c | |
| Incubatore 211 | Labnet | I5211 DS | |
| Metanolo | J.T. Baker | 9049-03 | |
| Tetra cella | Mini-PROTEANBio-Rad | 1658000EDU | |
| Na2HPO4 | J.T. Baker | 3824-01 | |
| NaCl | J.T. Baker | 3624-01 | |
| NaH2PO4. H2O | J.T. Baker | 3818-05 | |
| Origin software | versione 9 | Per progettare la trama con regolazioni sigmoidali | |
| Petridish | Falcon | 351007 | |
| Pipetman kit | Gilson | F167380 | |
| Mini gel prefabbricato | BioRad | 1658004 | |
| Prestained Protein Ladder | Thermo Scientific | 26620 | |
| Cocktail di inibitori della proteasi | Roche | 11836153001 | |
| Protein Assay Dye Reagent Concentrate | Bio-Rad | 5000006 | |
| Rodamina 6G | Sigma-Aldrich | 252433 | |
| SDS | Sigma-Aldrich | L4509 | |
| Citrato di sodio diidrato | JT Baker | 3646-01 | |
| Spettrofotometro | THERMO SCIENTIFIC | G10S UV-VIS | |
| Tris Base | Sigma-Aldrich | 77-86-1 | |
| Volt Alimentatore | Hoefer | PS300B |
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