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Research Article
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Erratum Notice
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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
ファージディスプレイは、関心対象の固定化分子と相互作用するタンパク質又はタンパク質部分をキャプチャするための強力な技術である。作成するファージcDNAライブラリーの種類や画面の決定がなされると、ここで説明するプロトコルは、相互作用物質の同定をもたらす効率的な親和性選択を可能にする。
固定化ベイト分子に方向性クローニングされたcDNAライブラリーによってコードされる種々のタンパク質部分を提示するための足場として組換えファージを使用して、相互作用を発見するための効率的な手段である。技術は、主に、タンパク質 - タンパク質相互作用を発見するために使用されてきたが、チャレンジするベイト分子がタンパク質に限定される必要はない。ここで紹介するプロトコルは、餌の適度な数が同じタンパク質を提示する独立したクローンの同定を最大化するために反復してスクリーニングすることができるように最適化されている。これは、識別された相互作用するタンパク質を餌分子の合法的な相互作用因子であることを大きな自信を可能にします。各親和性選択後にファージ力価のモニタリングは、ラウンドの親和性選択はネガティブコントロールの有効性についてだけでなく、進行している方法に関する情報を提供しています。一つのファージを力価測定する手段と、どのように、どのようなこのプロセスは限り効率として進行させるために、事前に準備する可能では、提示される。独立したプラークを単離した後取り出したアンプリコンの属性は、親和性選択が進行しているどれだけ確認するために使用することができることを強調している。誤検知を最小限に抑えるか、永続的に回収したファージをバイパスするためにトラブルシューティングの技術が説明されています。ウイルス汚染を減少させる手段が議論されて燃え上がる。
なぜファージディスプレイおよび親和性選択は、他の分子とタンパク質の相互作用を発見し、調査するための利用可能な無数の他の技術の代わりに使用?ファージディスプレイは、次のようなタンパク質-リガンド相互作用1-3を検出する他の方法に比べていくつかのユニークな利点を請求することができます。
餌分子の非常に広いレパートリー
最も重要な理由は、親和性選択4に餌として作用することができる分子の多様性にある。ファージディスプレイは、ポリマー/分子が回収支持体に付着させることができる場合には本質的に、それは、ファージ表示されたタンパク質との親和性についてスクリーニングすることができる他のタンパク質、ヌクレオチド、炭水化物、 等 5と相互作用するタンパク質フラグメントを単離する非常に強力な手段である。条件をrに加えて使用される場合、ベイト分子は、6を固定化したときに生物学的活性を保持するかどうかを決定するためにアクセスすることができるその活性を除去する/引き出す親和性選択の前に餌の翻訳後修飾を導入するために、6又は有効である。
無関係な要因によるファージ耐性
それはいくつかの餌がその相互作用タンパク質、またはファージ表示されたタンパク質を捕捉するために環境ストレス(熱、高浸透圧調節物質濃度が、特定の補助因子、等 。)を必要とする可能性があるということであるファージディスプレイを使用するための第二の理由は、何らかの方法で改変される必要があり得る親和性選択の前に。研究されている主な要因は、餌とタンパク質、ではないが、試験生物に致死的である場合には相互作用が発生することを可能にするか、条件の間の相互作用である。それは(T7生存率の公表サーマル最大値は〜60℃で7でEG)無傷で、生存の両方過酷な実験条件に耐えることができるので、T7ファージは、そのような研究に特に適しています。プロファージディスプレイを変化させることの一例として修復酵素のタンパク質基質のためのシロイヌナズナ種子プロテオームを調べるときteinsは、タンパク質イソアスパメチルトランスフェラーゼ(PIMT)は、これらの研究で使用されるウイルスは、導入を奨励するために、以前の各親和性選択へのラウンド、1週間、「高齢者」だったイソアスパラギン酸の認識と修復/このような異常を代謝することができる生物では不可能である影響を受けやすいタンパク質6(イソAsp)残基。
代謝的に不活性
さらに、ファージは、通常、代謝毒と、少なくとも、代謝活性のある試験生物に対する多面的な効果をもたらすであろう小分子干渉に対して耐性である。ストリンジェンシー洗浄の後、毒は毒が細菌やその後のファージ複製に無害な範囲に希釈されるので、細菌の大ボリュームが感染のために導入される前に削除されます。 PIMT修復のタンパク質標的を調査しながら、酵素、S-アデノシルメチオニン(AdoMetは)はで固定し、酵素を不活性化し、有用なネガティブコントロールを提供するために、S-アデノシルホモシステイン(AdoHcy)に依拠しながら、標的タンパク質の捕捉を可能にするマイクロタイタープレートウェル固定化酵素を活性化するために使用されたウイルスが悪のAdoMetやAdoHcy 6のどちらかに影響されないであろうという知識。さらに、特定の後期胚形成のメンバーは、この研究室で調査豊富(LEA)タンパク質ファミリーは、このような点で、ダイズ種子中の200mMの高濃度を得ることができるスクロース8、のような添加剤の存在下でその形状を変えることが知られている生理学的成熟度9の。ウイルスは、自律的に実行可能な試験生物10の場合ではない、特定のLEAクライアントタンパク質相互作用のための可能性に必要な各アフィニティー選択ラウンド、200 mMスクロースの添加によって影響されると予想されていません。
このラボでは、discoverinに焦点を当てている脱水11または種子を06吸収された後イソAsp形成を受けやすい記憶されたプロテオームの構成部品の修理中に記憶されたプロテオームの保護機構の根底にある、成熟した脱水もしくは発芽種子におけるgタンパク質-タンパク質相互作用。このため、生産、精製、アクティブ状態の餌として必要な組換えタンパク質の、それらが固定化される前と後しばしば困難、我々の仕事への基礎となるものですが、彼らは、そうしたままであることを確認。それぞれの組換えタンパク質生産のシナリオが異なるしかしながら、組換えタンパク質生産のための最適条件は、ここでは扱われないでしょう。ユーザは、(それが酵素である場合には、例えば 、マイクロタイタープレートウェルに酵素アッセイを行う)固定化されたタンパク質が依然として機能しているかどうかを決定するために、可能な限り試みるように付勢されている。これは、任意の発見の相互作用があることを、餌がありますので、生物学的に活性であり、いくつかの信頼性を提供しますもう少し生物学的関連性を有する可能性が高い。
、B)精製された組換え餌餌に親和性を有するタンパク質をコードする可能性が高いA)ファージディスプレイcDNAライブラリーと:( 図1)以下の手順を視覚的に表現し、ファージ·ディスプレイ·ライブラリを使用した親和性選択のための2つの主要コンポーネントをハイライトタンパク質。餌(組換えタンパク質)の産生が盛んに検討されていると文学は、 大腸菌から可溶性、活性な組換えタンパク質を保護するためのベストプラクティスをまとめた大腸菌 12月13日 、真核生物の酵母14、昆虫15〜16、植物17〜18、または19〜20の哺乳類細胞がたくさんあります。
以下のプロトコルでは、ヘキサヒスは、組換えタンパク質はベイトとして使用されているタグ付き。これは、ベイトタンパク質は、一晩のインキュベーションおよび洗浄工程の後にウェル内に残っていることの検証を可能にする。
1。マイクロタイタープレートウェルにおける組換えタンパク質保持のためのELISA
注:目的の組換えタンパク質をウェルにそれ自体をアタッチしていない場合、それは番目を変更することが可能であるE組成/緩衝液のpHはかなり(炭酸塩緩衝液pH 10.0)またはマイクロタイタープレートウェルへのタンパク質の付着を支援しようとするカオトロープ(尿素)を追加します。 2)高pH /カオトロピック剤を除去した後、その生物学的活性を保持するお勧めします。1)親和性選択の条件の下でマイクロタイタープレートウェルに結合したままであり、ただし、組換えタンパク質があることを再確立する。
2。力価測定のための成長細菌宿主(BLT5403)
注:ホスト細菌細胞BLT5403は、これなしT7半ば、T7ネイティブキャプシドタンパク質のプラスミド由来のソースを表現し、低コピーベクターを正常に複製することができない、ウイルスに非常に敏感である。これは、汚染を避けるために不可欠である。汚染は、最終的には、ウイルス/細菌に感染したと接触する全ての表面が70%(v / v)エタノールで拭い又は洗剤( 図2I)を用いて洗浄されなければならない点で生じる。これが無効である場合、Envirocideに耐えることができる全ての表面( 図2J)の完全な除染が必要とされる。 4℃の株式の汚染を軽減するために、冷凍ストックからBLT5403の細胞親和性選択の各新ラウンドを開始し、活発な細胞は、プロトコルで使用されていることを確認してください。フィルタバリアピペットチップが不可欠である。
3。親和性選択
1日目
例えば:BSA複製つのウェル1,2、および3(複製いずれかのファージ力価の三連の読み)等からのファージの三10 -2の希釈のために1.5mlのエッペンドルフチューブを標識し、次いで、ホウケイ酸試験管1をマーク開始感染した細菌はLB 100 AMP寒天プレート( 図3C)に注ぐ前に感染していない細菌およびトップアガロースと混合される2、および3。
注意:ラウンド3と4は、Pの程度-10 10としてボリュームのおおよその希釈を必要とするかもしれないLB AMP100のボリュームにヘイグ。
2日目
注:時間によって親和性選択が完了してから、ファージに感染した-BLT5403を追加する準備ができている、ことを十分にすぐに培養を開始、500ミリリットルの細胞は0.6と1.0のOD 600の間である。彼らは多くの1.0を超えて成長した場合、細胞が定常期に近づくと、溶解はリソースの制約があるために発生しないことがあります。細胞は、少なくとも従来のファージの導入の0.6 OD 600を達成しない場合、感染の多重度は急速溶解物の表現に影響を与えることができる細胞を死滅させる、あまりにも高くすることができる。細胞がまだ親和性選択の完了によってOD 600 0.6 に近づいていない場合は、INOCキュレート秒(あるいはから2番目と3番目の両方)、37℃( 図2F)で振とうした試験管からより多くのBLT5403でフラスコ。 1.0のOD 600があまりにも近づいている場合は、文化を冷却し、酸素が 細菌を餓死するヒーターとシェーカーをオフにし、ふたを開けます。ファージ一度振っ/加熱を再開が追加されました。
ここからファージ交差汚染を避けるために、フィルターのバリアヒントを参考にしてください。
4。一日三
5。滴定
6。力価を測定し、計算
7。プラーク単離、PCR、およびシーケンシング
(代謝的に餌を汚染)は、ファージディスプレイされたタンパク質と相互作用する餌の能力を損なうことができることは、この技術のための強力な負の制御を提供します。それは餌は、マイクロタイタープレートに結合した場合、その機能を保持しているかどうかを判断することをお勧めいたします。これらのチェックの両方がnonpoisoned餌によって回復の相互作用、ファージディスプレイされたタンパク質が正当であるという確信を増加します。
各ウェルから3三重測定をサンプリングすると、親和性選択に要する時間と作業を大幅に追加しますが、一度だけサンプリングするのではなく、各ウェル内の力価のより正確な推定値を提供します。三連のための力価のほとんどはよく一致しているが、ラウンド4中のBSAの複製2のための三連( 表1)大きく異なることに注意してください。数回サンプリングすることにより、最終的な推定集計は、ピペッティングエラーやTをより正確に推定する感受性ではない彼の実際の力価およびこの推定値の周りの変動、ウェル間、( 表1、図5C)が得られる。
親和性選択の数が増加を丸めたように、優先的にnonpoisoned餌のため、ファージ力価を増加させると、また技術( 図5C)に動作していることを確信しています。親和性選択の数が増加するとnonpoisonedベイトウェル中の挿入物を含むファージの増加割合の保持は、( 図6Aおよび6B)も縁起である。
親和性選択の先進回行った後、独立して挿入しているファージ回復の数の増加(PCRは約100塩基対よりもサイズが大きいアンプリコンとして認識できるが、 図6B)、最初のラウンド( 図6A)、およびのセトリングに対して図6B <のいくつかの同じサイズのバンド(ノートレーン5-9、11月18日にこれらのアンプリコン)> /強い、特定のクローンを親和性選択に( 図6Aおよび6B)が選択されていること良い指標である。最終的な親和性選択ラウンドで得られたプラーク数を配列決定した後、同じタンパク質の類似領域(異なるクローン)の検索が表示されたタンパク質の一部が餌用の善意親和性を有することが独立した検証である。これらは、独立して、ファージはまた、ベイトと相互作用することができるタンパク質全体のどの部分に関する情報を提供して回収した。ファージディスプレイcDNAライブラリーは、ランダムプライミングを用いて構築されている場合は、部分および完全長タンパク質カバー率の大きな多様性は、(cDNAの挿入サイズを許容するファージの範囲内で)予想することができ、複数の独立したクローンをもたらすタンパク質の同じ部分をカバーする。でも、連続したフレーム外のヒットは、彼らがどのBAに類似のモチーフをエンコードかどうかを判断するために精査する必要があるそれがバインドされます。 (これはライブラリがORF-3の技術を使用して構築されていないことを前提としています)。

表1。3つの治療のための親和性選択の第4ラウンドのウェルからの平均力価/ mlの感染細菌の計算。よく餌の最初の複製から取ったプラークの10 -3希釈のそれぞれ三連のための番号図5Bから取得されます。 大きなテーブルを表示するには、ここをクリックしてください 。

ファージディスプレイ法の図1。全体のグラフィック描写 、A)は、好ましくはcDNAを生成するためのランダムプライム、ポリA選択されたRNAを用いて構築ファージディスプレイライブラリへのアクセス、及びB)が可能な限りにおいて、ベイト、生物学的に活性のような、検証を固体支持体上に固定化し、可能な場合、阻害剤を添加することによって不活性にあっても( 例えば、競合的ベイトタンパク質に結合するのを抑制する)。 RT:逆転写。

。図2は、ファージディスプレイを行うために必要な機器や材料のいくつかの滅菌技術は両方へのアクセスを必要とする:A)オートクレーブ; B)層流フード。ファージライブラリとBLT5403細菌ストックを必要と-80&# 176、C長期保管Cの温度)を成長させるファージや細菌、DFが必要)37℃のインキュベーターの1、EFは))(軌道液体培養を成長させることが可能である。カラーコーディング、F)を介して、実験を最適化することはミスを最小限に抑えることができます。力価測定のためのBLT5403細胞を4℃で最大1週間、G)のために保存することができる軌道シェーカーの隣のセル密度を以下の場合、H)、分光光度計の配置を最適化することは、時間を節約することができます。頻繁に表面およびピペットの治療、I)の強力な洗剤とJ)Envirocideは、ウイルス汚染のリスクを最小限に抑えることができます。 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。
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図3。一つの可能なセットアップスムーズな親和性選択を可能にするために便利。A)BLT5403は、それらがウイルスに汚染されていないことを決定するために、前滴定に一日か二日を成長させ、メッキされ、ウイルスの導入なし。エッペンドルフの前標識)Bと、C)ホウケイ酸チューブはLB 100AMPの希釈溶液を小分けし、4℃で一晩に格納B)を使用するためのD:親和性選択の日に滴定することによって予め調製することによって容易にすることができる。 ))、37℃でペトリ皿。Eを滴定前に約1時間温めにprenumbered、LB 100AMP寒天含有を置き、滅菌トップアガロースを融解(キャップをゆるめて)および冷却するために予熱した50℃の水浴中に置くことこの温度まで滴定前に時間が始まる。ルを使用してくださいトップアガロースが削除されたようにボトルの転覆を回避するために、広告ドーナツ。 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。

図4。親和性選択のラウンドから回収したファージを力価測定 。メッキは力価。A)ウイルスに感染したBLT5403希釈及びラックに組み付けホウケイ酸チューブの第1のセットの人工的な膨張を防止するために、感染後できるだけ早く開始する。フィルタ障壁のヒントを使用した:BC)をストックから4℃から250μLBLT5403細胞はホウケイ酸チューブに移している。フィルタ障壁のヒントを使用した最初のホウケイ酸チューブのDE)BLT5403はFiが感染しているRSTウイルス希釈。F)ホウケイ酸ピペットは、目詰まり防止やトップアガロース暖かく保つために、直火の上に加熱される。過度ピペットを加熱していないか、または細菌がやけどされ、死ぬG)の 3ミリリットル溶融トップアガロースを素早く検索し、ホウケイ酸チューブH)管は内容物を混合するために簡単にはじいており細菌の上に注いている、 私)内容は、プレートの側面に気泡を移動するには、トップアガロースがプレート全体をカバーして確保するためのチューブを使用して、あらかじめ温めておいたLB 100AMP寒天プレート上に注いだ。 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。

図5。典型的な力価の再ことによって流れます。A)低い希釈(10 -2)ほとんど常に最初の親和性選択ラウンドで全ての処理(図中のウイルスが過度に長い撮影を容易にするために、過度のプラークサイズになり成長してきた)のための融合性の溶解につながる。B)プラークの適切な希釈液を前記集計プラークを追跡するためにシャーピーを使用してカウントされます。C)餌井戸の大幅力価が上昇BSAまたは毒殺餌用に多かれ少なかれ安定したまま。後のラウンドでは、餌ウェル台地からの力価、さらに親和性選択は非生産的である。D)だけでなく孤立したプラークは、少なくともそれを余分な液体を除去するために確認してから、エッペンドルフチューブから溶液を用いて牧草ピペットを濡らすによる配列決定のために選択され、収集されています複数のプラーク上で実行して、コアを汚染する。E)にピペットは既に圧縮ピペット電球でプラークを押し通されていますピペットはピペットにプラークまで(矢印)を吸って、トップアガロース中にある間、F)電球がリリースされました。G)芯プラークは、適切なエッペンドルフチューブ内の液体中に送達されようとしている。ファージ希釈液(LB 100AMPの体積当たりの感染細菌の体積)がペトリ皿( 例えば 、10 -3 = 1/1、000希釈)に示されている。複製ウェル1から3 3つのサンプルは、トリップと略記される。 1、旅。 2、トリップ。 3、複製1(議員1 =ウェル1)のためのすべて。 B中のプレートの下にある数字)をプレート上で集計実際プラーク数です。これらは餌以上の親和性選択(図中、R4)の第4ラウンドからの細菌の10 -3希釈のためのものです。 大きな画像を見るにはここをクリックしてください 。
著者らは、開示することは何もありません。
ファージディスプレイは、関心対象の固定化分子と相互作用するタンパク質又はタンパク質部分をキャプチャするための強力な技術である。作成するファージcDNAライブラリーの種類や画面の決定がなされると、ここで説明するプロトコルは、相互作用物質の同定をもたらす効率的な親和性選択を可能にする。
このプロジェクトは、部分的に、NSF IOS(0849230)によって賄われていた、ハッチ、マッキンタイア·ステニス(AD421 CRIS)、USDAのシード·グラント(2011から04375)、そしてサー·フレデリック·マクマスター研究員ABDに。
| トリプトン | ベクトンディキンソン株式会社 | ||
| 211705酵母エキス | ベクトン・ディキンソン | 212750 | |
| 寒天 | ベクトン・ディキンソン | 214010 | |
| 塩化ナトリウム | フィッシャー・サイエンティフィック | BP358-10 | |
| アガロース | ・リサーチ・プロダクツ・インターナショナル | A20090 | |
| ブロッキング試薬 | EMDケミカルズ株式会社 | 69064 | |
| Tween 20 | フィッシャー・サイエンティフィ | ックBP337-100 | |
| 水酸化ナトリウム | フィッシャー・サイエンティフィ | ックBP359-212 | |
| ドデシル硫酸ナトリウム | フィッシャー・サイエンティフィ | ックBP166-500 | |
| トリスベース | フィッシャー・サイエンティフィ | ックBP152-5 | |
| クロロホルム | ・フィッシャー・サイエンティフィ | ックBP1145-1 | |
| 大腸菌 BLT5403 | EMDケミカルズ株式会社 | BLT5403 | 遺伝子型:F-ompT hsdSB(rB - mB-)gal dcmpAR5403(AmpR) |
| アンピシリン、 ナトリウム塩 | 研究製品インターナショナル | A40040 | |
| チジウムブロマイドフィ | ッシャーサイエンティフィック | BP102-1 | |
| ウシ血清アルブミン(BSA) | シグマアルドリッチ株式会社 | A-9647 | |
| Penta-HIS一次抗体 | キアゲン(株) | 34660 | |
| ヤギ抗マウスアルカリホスファタイズコンジュゲート | Sigma-Aldrich Corp. | A-5153 | |
| パラ-ニトロフェニルホスフェート | Sigma-Aldrich株式会社 | N-7653 | |
| T7-UPプライマー | EMDケミカルズ(株) | 5'-GGAGCTGTCGTATTCCAGTC-3'T7-DOWN | |
| プライマー | EMDケミカルズ株式会社 | 5'-AACCCCTCAAGACCCGTTTA-3'Qiaquick | |
| PCR精製キット | Qiagen Inc. | 28104 | |
| Qiaquickゲル抽出キット | Qiagen Inc. | 28706 | |
| Big Dye Terminator v3.1 サイクル シーケンシング キット | Invitrogen Life Technologies | 4336917 | |
| Heating Block | Pierce Chemical Co. (サーモフィッシャーサイエンティフィ | ック社)18780 | |
| 96ウェル細胞培養プレート | Corning | Costar 3590 | |
| Isotemp インキュベーターオーブン | Fisher Scientific | 516D | |
| Pasteur Pipettes, 5 ¾ in | Fisher Scientific | 13-678-20A | |
| ChromaView Transilluminator | UVP Inc. | TS-15 | |
| UVシールド | オベロン | 071AF | |
| グローブ、ニトリル | フィッシャー・サイエンティフィック | 19-170-010C | |
| 滅菌 1.5 ml チューブ | USA Scientific Inc | 1615-5500 | |
| 10 ml ホウケイ酸ピペット | フィッシャー・サイエンティフィ | ック13-678-25E | |
| ホウケイ酸培養チューブ | フィッシャー・サイエンティフィック | 14-961-27 | |
| Uniskan I、ELISA プレートリーダー | Labsystem and Flow Laboratories、ヘルシンキ、フィンランド | Type 362 |