ジンクフィンガードメインは、本質的に細胞透過性及び広範囲の哺乳類細胞型へのタンパク質の送達を媒介することができる。ここでは、細胞内タンパク質の送達のためのジンクフィンガーの技術を実施するための詳細なステップバイステップのプロトコルが提供される。
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方法論記事
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ジンクフィンガードメインは、本質的に細胞透過性及び広範囲の哺乳類細胞型へのタンパク質の送達を媒介することができる。ここでは、細胞内タンパク質の送達のためのジンクフィンガーの技術を実施するための詳細なステップバイステップのプロトコルが提供される。
そのモジュール性と広範囲のDNA配列を認識するための再プログラム能力により、Cys2-His 2 zinc-finger DNA結合ドメインは、標的ゲノムエンジニアリングのための有用なツールとして浮上しています。他の多くのDNA結合タンパク質と同様に、ジンクフィンガーも細胞膜を横断する先天的な能力を持っています。私たちは最近、この固有の細胞透過性が細胞内タンパク質の送達に利用できることを示しました。ジンクフィンガーモチーフの遺伝的融合により、タンパク質と酵素のカーゴが幅広い哺乳類細胞タイプに効率的に輸送されます。他のタンパク質形質導入技術とは異なり、ジンクフィンガードメインを介した導入は酵素活性を阻害せず、高レベルの細胞質導入につながります。ここでは、哺乳類細胞へのタンパク質送達のためのジンクフィンガー技術の実装について、詳細なステップバイステップのプロトコールを紹介します。高レベルの細胞内亜鉛フィンガー媒介送達を達成するための主要なステップが強調され、このシステムのパフォーマンスを最大化するための戦略について説明します。
高効率と汎用性タンパク質の送達戦略は、多くの基礎研究および治療用途のために重要である。細胞への精製されたタンパク質の直接送達は、これを達成するための最も安全で簡単な方法のいずれかを表す。核酸からの遺伝子発現に依存する戦略とは異なり1,2、3-5タンパク質の送達は、挿入突然変異の危険をもたらすことはないとは無関係である細胞の転写/翻訳機構と即効することができます。しかし、タンパク質上に細胞透過活性の賦与するための簡単で一般化方法の欠如は、日常的に細胞への直接のエントリを混乱させる。細胞内タンパク質の送達を容易にするための現在の方法は、天然6-8または設計された細胞透過性ペプチド、9-12過給導入ドメイン、13,14ナノ粒子15およびリポソーム16ウイルス様粒子17,18発生の使用に基づいているとポリマーマイクロスフェア材料。19残念ながら、これらのアプローチの多くは、低細胞取り込み率、20,21安定性が悪く、22不注意細胞型特異性、23低いエンドソーム脱出特性24と毒性によって妨げられている。さらに、25、多くのタンパク質形質導入技術は、配信するタンパク質の生物活性を減らす。14
キメラ制限がプログラム可能なのCys 2 -His 2ジンクフィンガーDNA結合タンパク質とFokI制限エンドヌクレアーゼ26-28の切断ドメインからなるエンドヌクレアーゼ- -本質的に無細胞である私たちの研究室では、以前ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)のタンパク質があることを実証した透過性。29この驚くべき細胞透過活性はカスタム設計ジンクフィンガードメイン、ターゲットゲノムENのための強力なツールとして浮上しているDNA結合プラットフォーム固有の性質であることが示されたgineering、30-32およびタンパク質表面の6つの正に荷電した残基のコンステレーションの結果であると考えられる。実際、c-Junの及びN-DEKを含むいくつかのDNA結合タンパク質は、細胞膜を通過する先天的能力を有することが示されている。 図33は、さらに最近では、我々の研究室では、これらの結果に展開され、亜鉛の細胞透過活性のことを実証指(ZIF)ドメインは、細胞内のタンパク質送達のために活用することができた。従来の多くの細胞透過性ペプチド送達システムを超えた効率性を取り込むために導いた特定のタンパク質の貨物に一次元または二本指をZIFドメインのどちらかの遺伝子融合。34最も顕著、ZIF媒介送達が融合した、酵素貨物の活性を危うくし、促進しませんでした細胞質ゾルデリバリーの高レベル。まとめると、これらの知見は、タンパク質の効率的かつ容易な送達を促進するためのZIFドメインの可能性を実証し、潜在的により多様な種類のマクロ細胞内への分子、。
ここでは、哺乳動物細胞におけるタンパク質の送達のためのZIF技術を実装する方法の詳細なステップバイステップのプロトコルが提供される。我々は以前に一次元、二次元、三、四速、五起因αヘリックスDNA結合残基のそれぞれの置換を、DNAに結合する能力を欠いている6フィンガーZIFドメインのスイートを構築したが、セル34( 図1)にタンパク質を送達することができる。二本指ZIFドメインを使用してHeLa細胞にエメラルドGFP(EmGFP)の産生および形質導入が記載されている。このプロトコルは、 大腸菌での可溶性発現が可能なほぼすべてのタンパク質、ほぼ任意の哺乳動物細胞型に拡張可能である。期待される結果を提供し、このシステムのパフォーマンスを最大化するための戦略もまた、議論されている。
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1.クローニング
2.発現および精製
3.タンパク質貯蔵
4.タンパク質導入
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二本指ZIF-EmGFP融合タンパク質はE.で発現させることができる大腸菌 > 95%の均質性及び高収率で(> 25 mg / ml)で( 図2)。一般的には、1次元と2本指のZIF融合タンパク質は、野生型非修飾タンパク質のものとほぼ同じ量で製造することができる。しかし、いくつかの文脈において、5員環及び6フィンガーZIF融合タンパク質は、下流の用途のために十分に高い収率で製造することができない。
37℃で90分間インキュベートしたHeLa細胞上に二本指ZIF-EmGFPタンパク質の直接適用は、EmGFP蛍光( 図3A)の用量依存的な増加をもたらす。批判的に、蛍光はZIFドメインの非存在下で観察されない。我々は以前、細胞のほぼ100%が、わずか2μM二指ZIF-EmGFP蛋白質で処理した後、蛍光性であることが観察され、ZIF融合タンパク質で処理したHeLa細胞は、タンパク質濃度でEmGFP蛍光に関して陽性であることを 0.25μM( 図3...
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ここでは、細胞透過性のジンクフィンガー(ZIF)ドメインを用いてタンパク質送達のためのステップバイステップのプロトコルが提供される。 ZIFドメインは、融合した、酵素貨物34の活性を低下させない。非修飾タンパク質で観察されるものとほぼ同じ収率でのタンパク質の産生および精製を可能にする。そして伝統的な細胞透過性ペプチドまたはタンパク質導入ドメインシステムを超える効率を有する広範囲の細胞型にタンパク質および酵素を輸送することができる。まとめると、これらの知見は、広範囲の用途のための細胞への直接タンパク質送達を媒介するためのZIFドメインの幅広い可能性を示している。
最大のタンパク質の送達は、以前より大きな正電荷を運ぶ3および4フィンガーZIFドメインの配列を延長にもかかわらず、唯一の二本指ZIFドメインを使用して達成された。これらの知見は、ZIF媒介細胞侵入、電荷、株式会社以外の要因によって影響されるかもしれないことを示すタンパク質の安定性または配座剛性をluding。 ZIFドメイン媒介性タンパク質の送達はまた、エネルギー依存性であることが見出され、従って、タン...
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著者らは、開示することは何もない。
この作品は、とShanghaiTech大学、上海、中国(DP1CA174426カルロスF.バルバスへ)(JL)の国立衛生研究所によってサポートされていました。分子グラフィックスはPyMOLをを使用して生成された。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| XmaI | ニューイングランド バイオラボ | R0180L | |
| SacI | ニューイングランド バイオラボ | R0156L | |
| ハイフィデリティ PCR システム | ロシュ | 11759078001 | |
| dNTPs | ニューイングランド バイオラボ | N0446S | |
| 4%-20% トリス-グリシン ミニタンパク質ゲル、1.5 mm、10 ウェル | ライフ テクノロジー | EC6028BOX | |
| 2xLaemmli サンプルバッファー | BioRad | 161-0737 | |
| T4 DNA リガーゼ | Life Technologies | 15224-017 | |
| BL21 (DE3) コンピテント E. coli | ニューイングランド バイオラボ | C2527I | |
| IPTG | Thermo Scientific | R0391 | |
| 塩化亜鉛 | Sigma-Aldrich | 208086-5G | |
| 硫酸カナマイシン | フィッシャーサイエンティフィック | BP906-5 | |
| グルコース | シグマアルドリッチ | G8270-100G | |
| トリスベース | フィッシャーサイエンティフィック | BP152-25 | |
| ナトリウム | グマアルドリッチ | S9888-25G | |
| DTT | フィッシャーサイエンティフィック | PR-V3151 | |
| PMSF | Thermo Scientific | 36978 | |
| Ni-NTAアガロース樹脂 | QIAGEN | 30210 | |
| グリセロール | Sigma-Aldrich | G5516-500ML | |
| イミダゾール | Sigma-Aldrich | I5513-25G | |
| Amicon Ultra-15 遠心フィルターユニット | EMO Millipore | UFC900324 | |
| DMEM | Life Technologies | 11966-025 | |
| ウシ胎児血清 | 生命技術 | 10437-028 | |
| 抗生物質-抗真菌薬 | Life Technologies | 15240-062 | |
| 24ウェルフラットボトムプレート | Sigma-Aldrich | CLS3527-100EA | |
| Poly-Lysine | Sigma-Aldrich | P7280 | |
| DPBS、カルシウム、マグネシウムなし | Life Technologies | 21600010 | |
| ヘパラン硫酸 | Sigma-Aldrich | H4777 | |
| Trypsin | Life Technologies | ||
| HeLa細胞 | ATCC | CCL-2 | |
| Nano Drop ND-1000 分光光度計 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | ||
| QIAquickPCR精製キット | QIAGEN | 28104 | |
| QIAquickゲル抽出キット | QIAGEN | 28704 |
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