このプロトコルは、タンパク質抽出バッファーの最適化、藻類細胞の破壊、イオン交換クロマトグラフィーによるタンパク質分離、SDS-PAGEによるタンパク質分離、抗菌活性アッセイなど、複数の手法を用いて完全な抗菌タンパク質を調査するためのワークフローを記述しています。その後、活性タンパク質はLC-MS/MALDI-TOF解析を用いて確認・同定されました。
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このプロトコルは、タンパク質抽出バッファーの最適化、藻類細胞の破壊、イオン交換クロマトグラフィーによるタンパク質分離、SDS-PAGEによるタンパク質分離、抗菌活性アッセイなど、複数の手法を用いて完全な抗菌タンパク質を調査するためのワークフローを記述しています。その後、活性タンパク質はLC-MS/MALDI-TOF解析を用いて確認・同定されました。
抗菌薬耐性(AMR)は、世界的な健康上の脅威が高まっており、新規抗菌薬の発見が必要です。藻類由来のタンパク質やペプチドは、その生物活性性が注目を集めています。しかし、特に Tetraspora 属CU2551を含む緑藻の抗菌ペプチド(AMP)を調査するための標準化されたプロトコルは限られています。このプロトコルは、緑藻テ トラスポラ 属CU2551から抗菌活性の完全なタンパク質を分離、精製、特性評価するためのステップバイステップのワークフローを記述しています。この手技は、最適化されたタンパク質抽出、クロマトグラフィーの分画、電気泳動分離、抗菌活性スクリーニング、タンパク質同定を統合しています。タンパク質抽出条件はまず、バッファー成分に由来する背景阻害効果を低減するために最適化されます。有効ペプチドの同定が不明な場合は、プルダウンアッセイを用いて異なるイオン交換樹脂間のタンパク質結合を評価し、適切な精製マトリックスの選択を導きます。DEAE-セファロースイオン交換クロマトグラフィーは、抗菌タンパク質の画分を濃縮するのに適した方法です。すべての分画は抗菌活性の有無を体系的に評価され、SDS-PAGEによって解析されます。最も高い抗菌活性に対応するタンパク質バンドと、明確な電気泳動プロファイルを切除し、LC-MS/MALDI-TOF解析でタンパク質同定を行います。このワークフローは、公開されているバイオインフォマティクスツールを用いて抗菌ペプチド関連特性を予測する インシリコ 解析によってさらに補完されています。このプロトコルは抗菌タンパク質発見のための多用途な枠組みを提供し、他の藻類種や関連するバイオテクノロジー応用にも容易に適応可能です。
抗菌薬耐性(AMR)は、世界的な健康上の課題として増加しており、自然由来から新規抗菌剤を特定するための継続的な戦略の重要性を強調しています。藻類由来のタンパク質やペプチドの抗菌特性に関する研究は増加しています。ほとんどの研究はペプチドまたは加水分解液を用いたアプローチに焦点を当てており、全藻類タンパク質の活性を保存・評価する標準化された方法は限られています5。本記事では、緑藻Tetraspora属CU2551から抗菌活性を持つ未保存タンパク質を単離、精製、評価することを目的とした方法について説明します。
このプロトコルは、全タンパク質の抽出、イオン交換クロマトグラフィーによる分画、抗菌特性の評価、ゲルベースのタンパク質分離、質量分析によるタンパク質同定、そしてインシリコ技術を用いた抗菌ペプチドの予測を含む段階的なプロセスを概説しています。抗菌剤の有効性は、典型的なグラム陽性菌株およびグラム陰性菌株に対して標準的な寒天拡散試験および液体増殖抑制試験を用いて評価されます4,6。このアプローチにより、特定された抗菌活性を特定のタンパク質分画や電気泳動バンドに関連付けることが可能であり、消化されたペプチド混合物や、標準的なデータベース定義外で抗菌タンパク質やAMP様配列を特定できない計算予測に頼るのではなく、
このプロトコルに従うことで、将来の検証や機能評価に適した潜在的な抗菌タンパク質配列を含むバイオアクティブタンパク質の断片を信頼性高く取得できます。代表的な発見は、既知および未知のタンパク質候補の両方を含む生物活性成分の同定を示しています。このプロトコルは、藻類やその他の生物由来の完全なタンパク質から抗菌物質を特定するための多様かつ実用的な枠組みを提供します。
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この研究には人間、動物、脊椎動物は含まれていません。すべての実験手順は、タイのキングモンクット工科大学ラドクラバン校(KMITL)理学部の機関的バイオセーフティおよび研究倫理ガイドラインに従って実施されました。すべての微生物実験は、WHOおよび国家バイオセーフティ基準9に従い、バイオセーフティレベル2(BSL-2)の実験室条件下で実施されました。
実験中のすべての手順では、実験用コート、手袋、マスクなどの適切な個人用防護具を着用してください。化学廃棄物および銀を含む廃棄物は、認可された廃棄物管理会社に送る前に、機関の有害廃棄物管理ガイドラインに従って収集・処分してください。
化学煙幕の中で、ドデシル硫酸ナトリウム、βメルカプトエタノール、ホルムアルデヒド含有銀染色試薬などの有害化学物質の濃縮ストック溶液を準備します。標準的な実験室安全慣行に従い、低作業濃度かつ小体積で実験を実施すること。
1. 藻類養殖
注意:藻類栽培中は無菌状態を維持してください。
2. 溶解バッファーの製剤および背景阻害スクリーニング
注意:SDSおよびβメルカプトエタノールはゴムまたはニトリル手袋を着用して取り扱ってください。濃縮βメルカプトエタノールのボトルを化学的な排気フードで開けます。
3. タンパク質抽出
注意:超音波処理および遠心分離中は、サンプルを低温で保有してください。
4. 抗菌活性の評価
5. プルダウンアッセイおよびタンパク質精製
6. SDS-PAGEと銀染色
注意:化学煙幕に銀染色液を準備し、適切な個人用防護具を着用してください。すべての溶液を新たに準備してください。
7. 抗菌ペプチド予測
8. 統計的検定
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最適化されたタンパク質抽出、イオン交換分画、抗菌スクリーニング、タンパク質同定を統合した完全なタンパク質ベースのワークフローにより、 Tetraspora 属CU2551からの生体活性タンパク質分画の検出に成功しました。このプロトコルは、背景アーティファクトを最小限に抑えつつ、ネイティブタンパク質の完全性を保つよう設計されており、抗菌活性を定義されたクロマトグラフィー分画および電気泳動バンドと直接関連付けることを可能にします。
解析可能な結果を得るためには、溶解バッファーの最適化が極めて重要でした。元のバッファーは内在性抗菌活性を示し(表2)、偽陽性阻害を引き起こしました。16種類の製剤を体系的に試験した結果、0.01%(w/v)SDSと2 mMのβ-メルカプトエタノールを含む最適化されたバッファーが特定され、背景効果を排除しました。プルダウンアッセイでは、DEAE-セファロースに結合する負に帯電したタンパク質にのみ抗菌活性が示さ...
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このプロトコルを用いて信頼性の高い抗菌薬の表示を得るためには、特にタンパク質抽出や早期バイオアクティビティスクリーニングの際に、いくつかの重要なステップを慎重に管理する必要があります。抗菌タンパク質スクリーニングにおいて、バッファー成分による背景阻害が偽陽性の原因となることが多いため、溶解バッファーの最適化が不可欠です。元のバッファー配合で観察された抗菌活性11は、SDSがリン脂質二重層に挿入して細菌膜を破壊する可能性があることから、14、βメルカプトエタノール濃度の上昇は酸化還元バランスを乱し細胞包絡関連タンパク質を不安定化させることで細菌の生存能力を損なう可能性があることを示しています15,16.したがって、SDSを0.01%(w/v)に還元し、β-メルカプトエタノールを2 mMに還元することが重要な修飾であり、検出可能な背景阻害を排除しつつ、藻類細胞の効...
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著者には利益相反を主張するものはありません。
この研究は、キングモンクット工科大学ラドクラバン理学部からの研究助成金(C. マニールッタナルングロジ(RA/TA-2566-M-013)およびキングモンクット工科大学ラドクラバン(Y. トナウット、KREF016329)からの助成金によって支援されました。質量分析はタイのマヒドン大学医療技術学部プロテオミクスサービスユニットによって実施されました。
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| AMPScanner | ジョージ・メイソン大学(Veltriら) | — | 深層学習ベースのAMP予測ツール カテゴリ:ソフトウェア/データベース |
| 抗菌ペプチド予測ツール(DBAASP、APD3、AMPscanner、CAMPR4) | さまざまな学術資料 | — | サイコAMP分析 カテゴリ:ソフトウェア/データベース |
| APD3 | ネブラスカ大学ワン研究室 | — | 抗菌ペプチドデータベース カテゴリ:ソフトウェア/データベース |
| オートクレーブ | トミー | — | 培地および材料の滅菌 カテゴリ:器具 |
| バイオセーフティキャビネットクラスI/II | 様々な | — | 無菌取り扱い カテゴリー:計器 |
| BioTool 2.0 | ブルーカー・ダルトニックス | — | MSスペクトルおよびペプチドの可視化ツール カテゴリ:ソフトウェア |
| ブラッドフォード・レエージェント | メルク | B6916 | タンパク質定量 カテゴリ:化学 |
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