여기에서는 광친화성 라벨링을 사용하여 소분자 결합 단백질을 식별하는 방법을 설명합니다. 이 기술의 장점은 살아있는 세포 환경 내에서 표적 단백질의 결합 및 공유 라벨링이 발생하여 세포 용해 시 네이티브 단백질 구조 및 결합 조건을 파괴할 위험을 제거한다는 것입니다.
방법 논문
여기에서는 광친화성 라벨링을 사용하여 소분자 결합 단백질을 식별하는 방법을 설명합니다. 이 기술의 장점은 살아있는 세포 환경 내에서 표적 단백질의 결합 및 공유 라벨링이 발생하여 세포 용해 시 네이티브 단백질 구조 및 결합 조건을 파괴할 위험을 제거한다는 것입니다.
작은 분자의 분자 표적을 식별하는 것은 도전적이지만 그들의 작용 메커니즘을 이해하는 데 필요한 단계입니다. 다양한 소분자의 결합 단백질을 성공적으로 규명하기 위해 여러 표적 식별 방법이 개발되어 사용되었지만, 이러한 기술에는 특정 유형의 소분자-표적 상호 작용을 검출하는 데 적합하지 않은 단점이 있습니다. 특히, 세포 용해에 따라 구조가 교란될 수 있는 막 단백질의 상호 작용과 같이 네이티브 세포 조건에 의존하는 비공유 상호 작용은 친화성 기반 표적 식별 방법에 적합하지 않은 경우가 많습니다. 여기에서는 광불안정기를 포함하는 프로브를 사용하여 살아있는 세포의 환경 내에서 소분자 결합 단백질에 공유 가교를 하여 세포 용해 후 상호 작용을 유지할 필요 없이 표적 단백질을 검출 및 분리할 수 있는 방법을 보여줍니다. 이 기술은 기초 생물학과 약물 발견의 맥락에서 알려지지 않은 메커니즘을 가진 생물학적으로 흥미로운 작은 분자를 연구하는 데 유용한 도구입니다.
생리 활성 소분자 근본적 셀과 상호 작용하는 하나 이상의 "대상"분자, 가장 일반적으로 단백질의 기능을 변경함으로써 작동한다. 약물 발견에 때 활성 화합물 표현형 선별을 통해 발견되고, 그 화합물의 분자량이 타겟 (들)의 식별은 작용 화합물의 잠재적 부작용의 메커니즘을 이해뿐만 아니라 대한 잠재적으로 발견되지 중요 새로운 생물학 질병 모델을 기본 및 치료제 (1)의 새로운 기계적인 클래스의 개발을위한 방법을 포장. 목표 식별이 치료에 사용하고자하는 약물이 필요하지 않지만, 최근에는 신약 후보 검증 대상이 알려진 경우보다 투자 수익률을 수득 때문에 임상 시험에 성공하고, 가능성이 있음을 점점 인식되고있다 2. 따라서, 작은 식별하는 방법에 대한 관심이 증가되고있다분자 표적 단백질.
고전 목표 식별 실험은 일반적으로 관심의 작은 분자는 수지상에 고정화 비 결합 단백질을 씻어, 나머지 단백질 용출 3를 식별 한 후, 전체 세포 용 해물과 배양 친 화성 정제에 의존한다. 이 기술은 여러 개의 작은 분자들 (4)의 타겟을 식별하기 위해 사용되었지만, 여러 가지 이유로, 범용 대상 ID 방법으로 적합하지 않다. 먼저, 표적 단백질은 작은 분자에 결합하는 능력을 유지하기 위해 세포 용해시의 기본 형태를 유지해야한다. 이것은 종종 그들의 네이티브 환경에서 제거 된 후 구조적인 변화를 거쳐, 또는 단순히 집계 및 용액으로부터 침전 막 단백질, 특히 문제가 될 수 있습니다. 유지하면서 두 번째로, 작은 분자는 화학적으로는 수지에 고정화 될 수있는 방식으로 수정해야표적 단백질에 결합 할 수있는 능력. 이 수지에 고정되면 깊은 결합 포켓 따라서 작은 분자에 액세스 할 수 없게 될 수 있습니다. 셋째, 결합 친화력은 상호 작용이 어려운 낮은 친화력 상호 작용을 확인하기가 세정 단계 동안 유지되도록 충분히 높아야한다. 등의 pH, 이온 농도, 또는 다른 내인성 분자의 존재 넷째, 환경 조건은 셀 내의 공간적으로 다양하고 때로는 약물 표적 상호 작용을 전제되어있다. 따라서, 허용 시행 착오 상당량 필요로 할 수있는 셀의 외부 결합 유지하도록 적절한 조건을 찾아 내기.
Photoaffinity 라벨링 소분자와 셀의 기본 문맥 내에서 타겟의 공유 결합을 허용함으로써 이러한 문제를 회피. 오히려 부피가 큰 수지 소분자 고정화보다 분자 대신 두 개의 작은 화학적 작용 g을 설치하도록 수정roups : 빛의 특정 파장의 조사 대상의 단백질에 공유 결합 가교를 할 수있는 광활성 부위 및 표적 단백질을 검출하고이어서 분리 할 수있는 리포터 기. 생균 프로브가 공유 결합하여 표적 단백질에 가교 및 프로브 단백질 복합체는 절연 그대로 상기 photoaffinity 프로브로 처리된다. 표적에 결합하는 프로브의 특이성은 모 화합물의 과량의 표적 단백질로 프로브의 결합 거리 경쟁하는 데 사용되는 병렬로 경쟁 실험을 수행함으로써 입증된다.
photoaffinity 프로브의 설계 및 합성은 하나의 작은 분자에서 다른 매우 다양하고,이 프로토콜에 포함되지 않습니다; 그러나, 주제에 대한 몇 가지 훌륭한 토론 5-9을 발표했다. 주요 고려 presumab 따라서, 프로브는 모 화합물의 생물학적 활성을 유지한다는 것이다LY는 동일한 타겟 (들)에 대한 결합. 구조 활성 관계 (SAR) 시험은 분자의 일부가 생체 활성의 상실없이 변형 될 수 있는지 결정하기 위해 수행되어야한다. 다른 화학 그룹이 다양한 각각의 장단점이 10 diazirine 페논, 아릴 아 지드를 포함 광활성 가교제,로서 사용되어왔다. 마찬가지로, 프로브 - 결합 단백질을 분리하는 데 사용 된 여러 리포터 태그가있다. 리포터 그룹은 일반적으로 사용되는 바이오틴 또는 형광 태그와 같은 자신의 기능 일 수 있고, 이하와 생체 활성 (11)을 손상하는 것이 어려울 수 있다는 장점을 가지고있는 광 가교 공정과, 이후 상기 작용을 필요 전구체 일 수있다.
이 프로토콜에서, 우리는 diazirine의 광 가교기를 함유하는 photoaffinity 프로브, 및 구리 (I)을 통해 리포터 그룹의 부착 말단 알킨 -catalyz을 사용한에드 아 지드 - 알킨 샤프 - Hüisgen의 사이클로 (또는 클릭) 반응 12-15. 은 SAR 연구, 설계 및 합성을 조사하고, 이러한 연구의 결과는 다른 곳에서 16-18 발표되었다.
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참고 :이 프로토콜은 살아있는 세포에 사용 맥키와 톤턴 (10)에서 적응했다.
배양 된 세포의 1. 준비
세포 및 광 가교 2. 치료
레이블이 단백질의 시각화를 클릭 화학에 의한 형광 태그 3. 첨부 파일
레이블이 단백질의 선호도 정화를 클릭 화학에 의한 비오틴 태그 4. 첨부 파일
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여기에 표시된 결과는 이전에 16 게시 된 사용하는의 항진균제 이트라코나졸의 사진 친 화성 프로브를 얻었다. 이러한 결과는 성공적 35 kDa의 막 단백질 전압 가변 음이온 채널 1 (VDAC1)와 같은 주요 이트라코나졸 결합 단백질을 확인하기 위해 살아있는 세포 photoaffinity 라벨링 기술의 사용을 입증한다.
상기 프로토콜은 참가자 분자로서 photolabeling 및 변성 이트라코나졸 용 프로브를 사용하여 이트라코나졸 HEK293T 세포에서 수행 하였다. 설명 된 바와 같이 샘플을 제조 하였다 후, 이들은 분자량 단백질을 분리하기 위하여 SDS-PAGE를 실시 하였다. 왼쪽 분자량 마커 단위는 킬로 달톤 (kDa의)에있다. 첫 차선은 DMSO 제어 시료 (D)이며, 두 번째는 레인 프로브 샘플 (P)이고, 상기 제 차선 대전 샘...
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약물의 세포 표현형가 알려진 기능에 따라 잠재적 인 대상을 좁힐하는 데 사용되는 하향식, 또는 상향식 (bottom-up), 대상 : 작은 분자의 목표를 확인하는 다른 방법은 크게 두 가지 범주로 분류 할 수 있습니다 화학 물질 또는 유전 적 수단 (3)에 의해 직접적으로 식별됩니다. 하향식 또는 표현형 연구 약물의 영향을 특정 세포 프로세스를 식별 할 수있다 (예를 들면, 전사 / 번역 / DNA 합성, 세포주기 블록 통로 활성화 / 금지 등 시그널링) 소분자의 궁극적 인 표현형을 기초 수도있는 그 과정에 관여하는 단백질에 대한 잠재적 대상 목록을 좁히는 데 도움이됩니다. 그러나, 하향식 접근법의 주요 단점은 이미 이러한 프로세스에 대해 알려진에 의존하므로, 그 기능 특징되지 않았거나 이전에 관여하는 것으로 설명되지 않은 표적에 대해 가압된다는 점이다주어진 프로세스이다.
상향식 접근 방식은 공정한 방식으로 직접 대상을 식별...
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저자는 공개할 것이 없습니다.
광친화성 라벨링 프로토콜의 설계에 대한 조언을 해주신 Ben Nacev 박사님, 이트라코나졸 광친화성 프로브를 합성해 주신 Wei Shi 박사님, 친화성 풀다운 실험에 대한 조언을 해주신 Yongjun Dang 박사님, 그리고 도움이 되는 의견과 지원을 해주신 J.O.L. 연구소의 다른 구성원들에게 감사드립니다. 이 작업은 약리학/독성학 분야의 PhRMA 재단 펠로우십(S.A.H.로)의 일부 지원을 받았습니다. 국립 암 연구소 보조금 R01CA184103; 승무원 의료 연구소(Flight Attendant Medical Research Institute); 전립선암 재단(J.O.L.); 존스 홉킨스 임상 및 중개 연구 연구소(Johns Hopkins Institute for Clinical and Translational Research)는 NCATS(National Center for Advancing Translational Sciences)의 UL1 TR 001079 보조금으로 부분적으로 자금을 지원합니다.
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