2018年5月25日
ここでは、飛行時間分析法を用いた抽出提案原油マウス組織におけるプロテアーゼの特異性を決定するためのプロトコル。
この実験の全体的な目標は、複数の粗抽出物中のプロテアーゼ特異性を決定することです。この方法は、プロテアーゼ特異性を決定するための重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、パーレイ中の複数のサンプルのプロテアーゼ特異性を同定できることです。
氷中で雄のICRマウスから得られた冷却肺組織サンプル。ブレンダーで30秒間、20, 000 RMPでサンプルを均質化します。サンプルが完全に均質になるまで、この手順を繰り返します。
温度の上昇を避けるために、1分以上連続して均質化しないでください。ホモジネートの1, 000マイクロリットルを1.5ミリリットルのチューブに移し、摂氏4度でGの10, 000倍で5分間遠心分離します。500マイクロリットルの上清を新しい1.5ミリリットルのプラスチックチューブに移します。
10マイクロリットルのサンプルを使用して、タンパク質濃度を測定します。ビシンコニン酸アッセイやブラッドフォードアッセイなどの方法を使用します。凍結を防ぐため、サンプルに80%グリセロールを添加し、最終濃度を50%グリセロールにします。
pHによるプロテアーゼ特異性の違いを明らかにするには、pH 3、5、7、および9に調整された消化バッファーを使用してください。消化緩衝液の890マイクロリットルに、マイクロリットルあたり0.1マイクログラムまたはTPCKトリプシンの10マイクロリットル、黄色ブドウ球菌V8プロテアーゼのマイクロリットルあたり0.1マイクログラム、または組織抽出物のマイクロリットルあたり10マイクログラムのいずれかを追加します。組織抽出物中のプロテアーゼをインキュベーションし、10分間沸騰水で不活性化することにより、ネガティブコントロールを調製します。
次に、10マイクロリットルのMNOビオチン標識基質をサンプルに加え、摂氏37度で3時間インキュベートして消化します。インキュベーション後、沸騰水による基質の消化を10分間停止します。消化した基質を摂氏4度でGの10, 000倍で5分間遠心分離します。
上清を新しい1.5ミリリットルのチューブに移します。0.1%ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルを含む1つのモルトリスバッファーに50ミリリットルの50%ストレプトアビジンセファロースビーズを加えます。pH試験紙を使用して、溶液がpH9前後であることを確認します。
適切なpHを9以上に調整することが重要です。アミノビオチンは、pH9以上でないとビーズを噛むことができません。溶液のpHが低い場合は、バッファーを追加して約pH9に調整します。
さらに、必要に応じて1モルトリス緩衝液を添加してpHを上げることができます。懸濁液を摂氏4度で一晩インキュベートし、ローテーターホイールで連続的に穏やかに混合して、MNOビオチン標識基質をストレプトアビジンに結合させます。ビーズはインキュベーション中ずっと懸濁したままにする必要があります。
翌日、サンプルを摂氏4度でGの10, 000倍で1分間遠心分離します。上清を取り除いた後、1, 000マイクロリットルの洗浄緩衝液を加えてビーズを洗浄します。次に、ローテーター上で連続的に穏やかに混合しながら、摂氏4度で10分間インキュベートします。
ビーズを摂氏4度でGの10, 000倍で1分間遠心分離します。上清を取り除き、この洗浄を4回繰り返します。次に、100マイクロリットルの0.2%トリフルオロ酢酸をビーズに加えます。
pH試験紙を使用して、溶液がpH 2未満であることを確認します。溶液のpHが高い場合は、1%トリフルオロ酢酸を添加してpHを2以下に調整します。懸濁液を室温で30分間インキュベートし、ローテーターホイール上で連続的に穏やかに混合します。
前と同じようにビーズを遠心分離した後、上清を新しい1.5ミリリットルのチューブに移します。20マイクロリットルのアセトニトリルをC18樹脂にピペットで移し、活性化します。使用済みのアセトニトリルを取り出し、この活性化手順を3回繰り返します。
次に、C18樹脂を20マイクロリットルの0.1%トリフルオロ酢酸と平衡化します。溶離液を取り出し、この平衡化ステップを3回繰り返します。サンプルをロードするには、ピペットを使用してサンプルをレジンに結合します。
20マイクロリットルの0.1%トリフルオロ酢酸で樹脂を洗浄します。この手順を 5 回繰り返します。0.1%トリフルオロ酢酸中の3マイクロリットルの60%アセトニトリルでサンプルを溶出します。
MALDI-TOF質量分析用のターゲットプレートに溶離液をピペットで移します。0.1%トリフルオロ酢酸中の50%アセトニトリルで飽和したCHCA溶液を直ちに加えます。風乾により混合物を結晶化します。
装置メーカーのプロトコルに従って、ビオチン標識基質の切断形態の700〜900ダルトンの質量スペクトルに細心の注意を払いながら、サンプルの質量スペクトルを取得します。合成基質の質量スペクトルを以下に示します。前駆体の分子量に対応するピークは、850〜1,050の間で検出されました。
切断されたフラグメントは、700〜850の範囲で検出されます。ここに示されているのは、TPCKトリプシンで処理されたMNOビオチン標識基質のスペクトルです。839.81ダルトンと796.76ダルトンのピークは、それぞれリジンとアルギニンのC末端から切断されたフラグメントに対応しています。
ここに示されているのは、V8プロテアーゼで消化された合成基質の質量スペクトルです。769.78ダルトンと755.62ダルトンのピークは、それぞれグルタミン酸とアスパラギン酸のC末端から切断されたフラグメントに対応します。ここでは、さまざまなpH条件で肺組織抽出物で処理したMNOビオチン標識基質のスペクトルを示します。
酸性条件では、pH 5で、切断されたフラグメントの分子量は770.13ダルトンと826.66ダルトンであり、グルタミン酸とトリプトファンのC末端での切断を示しています。pH 7および9の中性および塩基性条件では、切断された断片の分子量は767ダルトンおよび840ダルトンのピークで増加し、アルギニンおよびリジンのC末端で切断されたことを示している。逆に、グルタミン酸とトリプトファンのピークは減少しました。
さらに、この方法では、不活化抽出物で切断されたフラグメントは検出できません。一度習得すると、この技術は、基質の合成を除いて、適切に実行されれば2日で行うことができます。さらに、基板が合成されると、いくつかのサンプルで測定できます。なぜでしょうか。
この手順を試みるときは、緩衝液のpH約9で操作することを覚えておくことが重要です。一般的に、アビジンアミノビオチン複合体の反応。この手順に従うと、CMSを行うことで酵素活性を定量することができます。
この方法により、プロテオン分野の研究者は、いくつかの条件下でのプロテアーゼ発現を探索する道を切り開くことができます。
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この記事では、MALDI-TOF分光法を用いてマウスの粗い組織抽出物におけるプロテアーゼの特異性を決定するためのプロトコルを提示します。この方法により、複数のサンプルを同時に分析し、プロテアーゼ活性に関する洞察を提供します。
Determining protease specificity in crude tissue extracts is critical for early-stage target validation and mechanistic de-risking in biopharma R&D. This MALDI-TOF-based workflow enables high-throughput, quantitative assessment of protease activity under varying pH conditions, supporting predictive confidence in enzyme function and substrate selectivity. The approach streamlines comparative analysis across multiple samples, facilitating robust portfolio triage and prioritization.
This MALDI-TOF-based specificity determination fits at the interface of early discovery and lead identification, bridging biochemical characterization with translational model validation.