Zeer efficiënte en veelzijdige eiwit levering strategieën zijn van cruciaal belang voor veel fundamenteel onderzoek en therapeutische toepassingen. De directe afgifte van gezuiverde eiwitten in cellen vormt een van de veiligste en eenvoudigste methoden om dit. 1,2 Unlike strategieën afhankelijk genexpressie van nucleïnezuren, eiwitten 5/3 levering geen gevaar dat mutagenese, onafhankelijk van de cellulaire transcriptie / translatie machines en zorgt voor een onmiddellijk effect. Echter, het ontbreken van eenvoudige en generaliseerbaar methoden voor begiftigt celpenetrerende activiteit op eiwitten routinematig verwart hun directe binnenkomst in cellen. Huidige werkwijzen voor intracellulair eiwit levering faciliteren zijn gebaseerd op het gebruik van natuurlijk voorkomende 6-8 of gemaakt cel penetrerende peptiden 9-12 supercharged transductie domeinen 13,14 nanodeeltjes 15 en liposomen, 16 virusachtige partikels 17,18 en polymere microsfeer materialen. 19 Helaas zijn veel van deze benaderingen worden gehinderd door lage cellulaire opname prijzen, 20,21 slechte stabiliteit, 22 onbedoelde celtype specificiteit, 23 lage endosomale ontsnapping eigenschappen 24 en toxiciteit. 25 Bovendien zijn veel eiwitten transductie technologieën verminderen de biologische activiteit van de geleverde eiwitten. 14
Ons laboratorium eerder aangetoond dat zink-vinger nuclease (ZFN) eiwitten - chimeer beperking endonucleases bestaande uit een programmeerbare Cys 2 -Zijn 2 zinkvinger DNA-bindende eiwitten en de splitsing domein van de FokI restrictie endonuclease 26-28 - zijn inherent cel- doorlaatbaar. 29 Dit verrassende celpenetrerende activiteit werd aangetoond dat het een intrinsieke eigenschap van de op maat ontworpen zink-vinger domein van een DNA-bindende platform dat heeft ontpopt als een krachtig hulpmiddel voor gerichte genoom en zijngineering, 30-32 en als het resultaat van de constellatie van zes positief geladen resten op het eiwit oppervlak. Inderdaad hebben verscheidene DNA-bindende eiwitten, waaronder c-Jun en de N-DEK blijkt een aangeboren vermogen om celmembranen bezitten. 33 Recentelijk ons laboratorium breidde deze resultaten en toonde dat de cel penetrerende werking van zink vinger (ZIF) domeinen kunnen worden ingezet voor intracellulaire eiwit levering. Genetische fusie van enkelzijdige of vingers ZIF domeinen specifiek eiwit lading tot efficiëntie dat veel conventionele celpenetrerende peptide afgiftesystemen overschreden opname. 34 Met name Zif-gemedieerde aflevering niet de activiteit van gesmolten enzymatische lading beschadigen en vergemakkelijkt hoge cytosolische levering. Tezamen zijn deze bevindingen tonen het potentieel van de Zif domein die een efficiënte en gemakkelijke afgifte van eiwitten en mogelijk diverse soorten macromoleculen in cellen.
Hier wordt een uitvoerige stap-voor-stap-protocol over het implementeren van ZIF technologie voor proteïne levering in zoogdiercellen gepresenteerd. We hebben eerder geconstrueerd een reeks een-, twee-, drie-, vier-, vijf- en zes vingers ZIF domeinen die het vermogen om DNA te binden, door substitutie van elk van de α-helix DNA-bindende residuen missen, maar kunnen leveren eiwitten in cellen 34 (figuur 1). De productie en overdracht van Emerald GFP (EmGFP) in HeLa-cellen met behulp van een twee-vinger ZIF domein wordt beschreven. Dit protocol is uitbreidbaar tot bijna elk eiwit dat oplosbaar expressie in Escherichia coli en bijna elk zoogdier celtype. Verwachte resultaten worden verstrekt en strategieën voor het maximaliseren van de prestaties van dit systeem worden ook besproken.