ここでは、タンパク質と細胞または微小小胞の膜との相互作用を特徴付けるための一連の方法について説明する。
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ここでは、タンパク質と細胞または微小小胞の膜との相互作用を特徴付けるための一連の方法について説明する。
人体では、免疫反応や血液凝固に関わる主要な生理反応のほとんどが細胞の膜上で進行します。任意の膜依存性反応における重要な第1段階は、リン脂質膜上のタンパク質の結合である。タンパク質と脂質膜との相互作用を研究するアプローチは、蛍光標識タンパク質およびフローサイトメトリーを用いて開発されている。この方法は、生細胞および天然または人工リン脂質小胞を用いたタンパク質膜相互作用の研究を可能にする。この方法の利点は、試薬および装置の単純さと可用性です。この方法では、蛍光色素を用いてタンパク質を標識する。しかしながら、自作および市販の両方の、蛍光標識タンパク質が使用可能である。蛍光色素とのコンジュゲーション後、タンパク質をリン脂質膜の供給源(微小小胞または細胞)と共にインキュベートし、サンプルをフローサイトメトリーによって分析する。得られたデータは、動力学定数および平衡Kdを計算するために使用することができる。さらに、特別な較正ビーズを用いてリン脂質膜上のタンパク質結合部位のおおよその数を推定することができる。
生体膜は、動物細胞の内部内容物と細胞外空間を分離する。膜はまた、細胞のライフサイクルおよび細胞小器官の間に形成された微小小胞を囲むことに留意されたい。細胞膜は、主に脂質およびタンパク質からなる。膜タンパク質は、シグナル伝達、構造的、輸送的、および接着機能を実行する。しかしながら、脂質二重層は、動物細胞と細胞外空間との相互関係にも必須である。本稿では、外部タンパク質と脂質膜との末梢相互作用を研究する方法を提案する。
動物細胞の外膜層で起こる反応の最も顕著な例は、血液凝固反応である。血液凝固の重要な特徴は、すべての主要な反応が、血漿中ではなく、これらの細胞から生じる細胞および微小小胞のリン脂質膜上で進行することである1,2,3。膜依存性反応には、凝固を開始するプロセス(組織因子の関与を伴う内皮下、炎症を起こした内皮、または活性化免疫細胞の細胞膜上)、因子IX、X、プロトロンビンの主なカスケード活性化のすべての反応が含まれる。トロンビンによる第XI因子の活性化(活性化血小板、赤血球、リポタンパク質、および微小小胞の膜上);プロテインC経路の反応;凝固酵素の不活性化(トロンボモジュリン補因子、内皮タンパク質C受容体、ヘパラン硫酸の関与を伴う内皮細胞の膜上);接触経路反応(未知の補因子の関与を伴う血小板およびいくつかの微小小胞の膜上)。したがって、様々な血漿タンパク質と血球の膜との相互作用を研究することなしに血液凝固を調べることは不可能である。
この論文では、タンパク質と細胞または微小小胞の脂質膜との相互作用を特徴付けるためのフローサイトメトリーベースの方法について説明します。このアプローチは、血漿と血小板および人工リン脂質小胞との相互作用を研究するために最初に提案された。さらに、研究されたタンパク質のほとんどは、負に荷電した膜リン脂質、特にホスファチジルセリン4,5と直接相互作用する。さらに、膜との相互作用が特別な受容体6によって媒介されるタンパク質がある。
フローサイトメトリーの重要な能力は、追加の分離なしに遊離リガンドと結合リガンドを区別することです。サイトメトリーのこの特徴は、エンドポイントにおけるリガンド平衡結合の研究を可能にし、連続的な動態測定の実行に役立ちます。この技術は洗練されておらず、複雑なサンプル調製を必要としません。フローサイトメトリーは、インタクトで洗剤透過性の好中球における蛍光ペプチド、受容体、およびGタンパク質間の相互作用のダイナミクスを定量的に研究するために積極的に使用されている7。このアプローチは、タンパク質-DNA相互作用およびエンドヌクレアーゼ活性の動態をリアルタイムで探索するためにも適用可能である8。時間が経つにつれて、この方法は、精製脂質小胞9との高親和性タンパク質間相互作用、またはより一般的には、高効率Sf9細胞発現系10において発現される膜タンパク質との高親和性タンパク質間相互作用を定量的に研究するために使用された。膜貫通タンパク質11に対するフローサイトメトリーを用いてタンパク質−リポソーム相互作用を特徴付けるための定量的方法も記載されている。
この技術は、市販のビーズ7の使用を避けるために、自作の較正ビーズを使用する。以前に使用した較正ビーズ7 はフルオレセインと連携することを意図しており、タンパク質上のアクセス可能な蛍光リガンドの品揃えを実質的に制限していました。さらに、このホワイトペーパーでは、合理的な時間分解能を得るためにキネティックデータを取得および分析する新しい方法を提供します。この方法は人工リン脂質小胞について記載されているが、細胞、天然小胞、または異なる脂質組成を有する人工リン脂質小胞に対するその適応性について明らかな制限はない。本明細書に記載される方法は、相互作用(kon、koff)および平衡(Kd)のパラメータの推定を可能にし、膜上のタンパク質結合部位の数の定量的特徴付けを容易にする。この手法は、結合部位の数のおおよその推定値を提供することに注意してください。この方法の利点は、その相対的な単純さ、アクセシビリティ、および天然細胞および天然および人工微小小胞への適応性である。
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1. 蛍光タンパク質標識

(2)
(3)
(4)リン脂質小胞の調製
3.全血からの血小板の単離
4. フローサイトメトリーによるタンパク質-脂質相互作用の検出
5. フローサイトメトリーデータの解析
(5)
(6)
(7)6. 蛍光強度を平均結合部位数に変換する
(8)
(9)
(10)アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
本明細書に記載のフローサイトメトリー法は、活性化血小板への血漿凝固タンパク質の結合を特徴付けるために使用される。また、リン脂質小胞PS:PC 20:80をモデル系として適用した。本稿では、主に人工リン脂質小胞を例に挙げる。サイトメーターのパラメータ、特に、光電子増倍管(PMT)電圧および補償は、特定の装置、研究対象(細胞、人工または天然の微小小胞)、および使用される色素ごとに選択されなければならない。図1B、Cは、組み込まれた親油性蛍光色素DiIC16(3)を用いて〜1μmの大きさの人工リン脂質小胞をゲーティングする例を示す。大きな小胞サイズおよび親油性蛍光色素は、サイトメーターを使用して小胞を検出するのに役立ちました。ゲートは、同じサイズの人工脂質小胞を含むが蛍光色素を含まないサンプルに基づいて設定した(図1B)。このゲート内のイベントのみが解析で使用されました。
小胞へのタンパク質結合の動態を第1段階で分析した。このためのサン...
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提案された方法は、様々な供給源および組成物からのタンパク質とリン脂質膜との相互作用の大まかな特徴付けに適合させることができる。ここで説明する定量的フローサイトメトリーは、いくつかのパラメータで表面プラズモン共鳴(SPR)を認めています。特に、感度と時間分解能が低く、タンパク質の蛍光標識が必要です。蛍光標識は、多くのタンパク質の立体構造の変化および活性の喪失につながる可能性があるため、慎重な制御が必要です。ただし、この手法には他の手法よりも大きな利点があります。この方法は、SPRを使用して容易に実施されない天然の細胞膜とのタンパク質の相互作用を探索する機会を提供する。さらに、このアプローチは、膜表面上のタンパク質結合部位の数の推定を可能にし、いくつかの分析タスクにとって効率的であり得る。
市販のビーズは、いくつかの蛍光色素が結合部位をカウントするために入手可能である。しかしながら、多くの広く使用されている染料にはそのようなビーズはない。したがって、自作のビーズはこれを解決する最良の方法です。他のすべての実験と同じ細胞をこれらのビーズを調製するために使用した。しかし、ビーズは洗浄時に...
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著者らは、開示すべき利益相反はありません。
著者らは、ロシア科学財団の助成金20-74-00133によって支援されました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| A23187 | Sigma Aldrich | C7522-10MG | |
| Alexa Fluor 647 NHS Ester (Succinimidyl Ester) | サーモフィッシャーサイエンティフィック | A37573 | 蛍光色素 |
| ジャガイモ由来アピラーゼ | Sigma Aldrich | A2230 | |
| BD FACSCantoII | BD Bioscience | ||
| ウシ血清アルブミン | VWR ライフサイエンス AMRESCO | Am-O332-0.1 | |
| 塩化カルシウム、無水、粉末、≥97% | シグマAldrich | C4901-100G | |
| ケアリーエクリプス蛍光分光計 | Agilent | ||
| D-(+)-グルコース | シグマAldrich | G7528-1KG | |
| DiIC16(3)(1,1'-ジヘキサデシル-3,3,3',3'-テトラメチルインドカルボシアニン過塩素酸塩) | サーモフィッシャーサイエンティフィック | D384 | |
| DMSO | シグマAldrich | D8418 | |
| EDTA二ナトリウム塩 | VWRライフサイエンスAMRESCO | Am-O105B-0.1 | |
| FACSDiva | BDバイオサイエンス | サイトメトリーデータ収集ソフトウェア | |
| FlowJo | Tree Star | データ分析用サイトメーターソフトウェア | |
| HEPES | シグマアルドリッチ | H4034-500G | |
| ヒューマンファクターX | 酵素研究 | HFX 1010 | |
| ヒドロキシルアミン塩酸塩 | Panreac | 141914.1209 | |
| L-&α;-ホスファチジルコリン(脳、ブタ) | Avanti極性脂質 | 840053P | |
| L-&α;-ホスファチジルセリン(脳、ブタ)(ナトリウム塩) | Avanti極性脂質 | 840032P | |
| 塩化マグネシウム | グマアルドリッチ | M8266-100G | |
| ミニ押出機 | アバンティ極性脂質 | 610020-1EA | |
| OriginPro 8 SR4 v8.0951 | OriginLab Corporation | 統計ソフトウェア | |
| リン酸緩衝生理食塩水 (PBS) 錠剤、バイオテクノロジーグレード | VWR ライフサイエンス AMRESCO | 97062-732 | |
| 塩化カリウム | Sigma Aldrich | P9541-500G | |
| プロスタグランジン E1 | ケイマン ケミカル | 13010 | |
| Sephadex G25 | GE Healthcare | GE17-0033-01 | 精製用ゲルろ過媒体 |
| セファロースCL-2B | シグマ Aldrich | CL2B300-500ML | 血小板精製用ゲルろ過媒体 |
| 重炭酸ナトリウム | コーニング | 61-065-RO | |
| 塩化ナトリウム | Sigma Aldrich | S3014-500G | |
| リン酸ナトリウム 一塩基性 | シグマAldrich | S3139-250G | |
| Spin collumns with membrane 0.2 µm | ザルトリウス | VS0171 | |
| エン酸三ナトリウム二水和物 | Sigma Aldrich | S1804-1KG |
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