Hier wordt een gevoelige fluorescentietest gepresenteerd om de Apolipoproteïne N-acyltransferase-activiteit te volgen met behulp van diacylglycerylpeptide en alkynfolipiden als substraten met klikchemie.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Hier wordt een gevoelige fluorescentietest gepresenteerd om de Apolipoproteïne N-acyltransferase-activiteit te volgen met behulp van diacylglycerylpeptide en alkynfolipiden als substraten met klikchemie.
Lipoproteïnen uit proteobacteriën worden posttranslationeel gemodificeerd door vetzuren afgeleid van membraanfosfolipiden door de werking van drie integrale membraanenzymen, wat resulteert in getriacyleerde eiwitten. De eerste stap in de lipoproteïnemodificatieroute omvat de overdracht van een diacylglycerylgroep van fosfatidylglycerol naar het prolipoproteïne, wat resulteert in diacylglycerylprolipoproteïne. In de tweede stap wordt het signaalpeptide van prolipoproteïne gesplitst en vormt het een apolipoproteïne, dat op zijn beurt wordt gewijzigd door een derde vetzuur afgeleid van een fosfolipide. Deze laatste stap wordt gekatalyseerd door apolipoproteïne N-acyltransferase (Lnt). De lipoproteïnemodificatieroute is essentieel in de meeste γ-proteobacteriën, waardoor het een potentieel doelwit is voor de ontwikkeling van nieuwe antibacteriële middelen. Hier wordt een gevoelige test voor Lnt beschreven die compatibel is met high-throughput screening van kleine remmende moleculen. Het enzym en de substraten zijn membraan-ingebedde moleculen; daarom is de ontwikkeling van een in vitro test niet eenvoudig. Dit omvat de zuivering van het actieve enzym in aanwezigheid van wasmiddel, de beschikbaarheid van alkynfosfolipiden en diacylglycerylpeptidesubstraten en de reactieomstandigheden in gemengde micellen. Om de activiteitstest te gebruiken in een high-throughput screening (HTS) opstelling, heeft directe uitlezing van het reactieproduct bovendien de voorkeur boven gekoppelde enzymatische reacties. In deze fluorometrische enzymtest wordt het alkyn-getriagyleerde peptideproduct fluorescerend gemaakt door een klikchemiereactie en gedetecteerd in een multiwell-plaatformaat. Deze methode is van toepassing op andere acyltransferasen die vetzuurhoudende substraten gebruiken, waaronder fosfolipiden en acyl-CoA.
Bacteriële lipoproteïnen worden gekenmerkt door covalent gebonden vetzuren op hun amino-termini waardoor ze worden verankerd in membranen 1,2. Het volwassen deel van het eiwit is zeer divers in structuur en functie, waardoor de rol van lipoproteïnen in verschillende biologische processen in de bacteriële celenvelop wordt verklaard.
Lipoproteïnen worden gemodificeerd door fosfolipide-afgeleide vetzuren na inbrenging in het cytoplasmamembraan. De prolipoproteïnen bevatten een kenmerkend motief, de lipobox, die een invariant cysteïneresidu bevat dat wordt geacyleerd en het eerste aminozuur in het rijpe eiwit. De eerste stap van deze route wordt gekatalyseerd door prolipoproteïnefosfatidylglycerol::d iacylglyceryltransferase (Lgt), dat de diacylglycerylgroep overbrengt van fosfatidylglycerol naar het prolipoproteïne via een thioetherverbinding tussen diacylglyceryl en cysteïne. Signaal peptidase II (Lsp) splitst het signaalpeptide van diacylglyceryl prolipoproteïne, wat resulteert in een apolipoproteïne dat via zijn diacylglycerylgroep in het membraan is verankerd. De derde en laatste stap wordt gekatalyseerd door apolipoproteïne N-acyltransferase (Lnt), dat een vetzuur uit de sn-1-positie van fosfolipide toevoegt aan apolipoproteïne, wat resulteert in getriacyleerd rijp lipoproteïne (figuur 1)3. De Lnt-reactie is een pingpongreactie in twee stappen waarbij een stabiel thioester-acyl-enzymtussenproduct wordt gevormd. Het bijproduct van lysofosfolipide wordt vrijgegeven voorafgaand aan de acylering van het apolipoproteïnesubstraat in de tweede stap van de reactie.
De specificiteit van het fosfolipidensubstraat wordt bepaald in een Lnt-test op basis van de mobiliteitsverschuiving van N-acyldiacylglycerylpeptide op een hoog percentage Tris-Tricine Urea SDS-PAGE4. Fosfolipiden met kleine polaire kopgroepen, verzadigd [sn-1] en niet-verzadigd [sn-2], hadden de voorkeur als substraten4. De gelverschuivingstest is niet geschikt voor uitgebreide kinetische studies van apolipoproteïne N-acyltransferase, noch voor HTS om remmende moleculen te identificeren. Klikchemie met behulp van alkynvetzuren is met succes gebruikt om lipoproteïnemodificatie in bacteriën5 en vetzuurmetabolisme in eukaryoten6 te bestuderen. Onlangs werd een in vitro test van Ras-palmitoylering gemeld om remmers te identificeren7.
In de hier beschreven methode wordt gezuiverde actieve Lnt in wasmiddel geïncubeerd met substraten in gemengde micellen om alkyn-getristacyleerd peptide te vormen dat vervolgens wordt gedetecteerd door fluorescentiespectrometrie.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
1. Enzym- en substraatvoorbereiding
2. Buistest
OPMERKING: Stel op dag 1 de Lnt-reactie in 1,5 ml buizen in (stap 2.1) en bekleed 96 putplaten met streptavidin (stap 2.2).
OPMERKING: Voer op dag 2 klikchemie uit (stap 2.3), bind het Lnt-reactiemengsel aan gestreepte platen (stap 2.4) en detecteer fluorescentie en analyseer de resultaten (stap 2.5).
3. Multiwell plaat assay
OPMERKING: Zet op dag 1 de Lnt-reactie op in 384 putplaten (stap 3.1) en bekleed 384 putplaten met streptavidin (stap 3.2).
OPMERKING: Voer op dag 2 klikchemie uit (stap 3.3), bind het Lnt-reactiemengsel aan gestreepte platen (stap 3.4), detecteer fluorescentie en analyseer de resultaten (stap 3.5).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
In de Lnt-reactie wordt het sn-1 vetzuur uit fosfolipiden overgebracht op een diacylglycerylpeptide, wat resulteert in volwassen getrianacyleerd peptide8. De hier beschreven in vitro Lnt-test is ontworpen om fosfolipiden met een alkynvetzuur (alkyn-POPE) en FSL-1-biotine als substraten te gebruiken, wat resulteert in de vorming van alkyn-FSL-1-biotine. Bij een klikchemiereactie met azido-FAM moet dit product fluorescerend worden gelabeld en gedetecteerd door fluorescentiespectrometrie (
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Het hier beschreven protocol voor de Lnt-test, gebaseerd op fluorescentiedetectie van het getriagyleerde product, is gevoelig en reproduceerbaar. De specifieke en efficiënte binding van biotine aan streptavidin is een belangrijk element in de test. Het alkyne-POPE-substraat dat overblijft na voltooiing van de Lnt-reactie wordt ook fluorescerend gelabeld met FAM, maar wordt efficiënt verwijderd na binding aan de streptavidinplaten door meerdere wasstappen. Bovendien heeft toevoeging van DMSO geen invloed op de Lnt-activit...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
We bedanken Fabrice Agou en Alix Boucharlat van het Chemogenomic and Biological Screening Platform, Center for Technological Resources and Research (C2RT) van Institut Pasteur Paris voor nuttige suggesties over het protocol, alle leden van de BGPB-eenheid voor ondersteuning en wetenschappelijke discussies, en Simon Legood voor het kritisch lezen van het manuscript. Het werk werd gefinancierd door Global Care Initiatives van het Institute Carnot Infectious diseases en het Institute Carnot Microbes and Health (15 CARN 0017-01 en 16 CARN 0023-01).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Äkta Purifier FPLC system | GE Healthcare | NA | Purity: NA Lnt-zuivering |
| alkyne-POPE | Avanti Polar Lipids | 900414P | Purity: >99% Lnt-substraat |
| Azido-FAM | Lumiprobe | A4130 | Purity: 100% (zuiver) Klik-reagens |
| BioPhotometer Plus | Eppendorf | N/A | Purity: NA OD 600 nm |
| BioTek ELX 405 Select plate washer | BioTek | N° serie 115800, n° materiel 405 Select | Purity: NA Wasstap |
| biotin-fluorescein | Sigma | 53608 | Purity: ≥90% Fluorescerend controle |
| Copper(II) sulfate pentahydrate | Sigma | C3036 | Purity: ≥98% Klik-reagens |
| DDM | Anatrace | D310A | Purity: ≥ 99% β+α; < 15% α Detergent voor Lnt-zuivering |
| Dimethylsulfoxide (DMSO) | Invitrogen | D12435 | Purity: watervrij Solbilisatie Klik-reagens |
| Electronic pipet Voyager 8 channels 0.5-12.5 uL | INTEGRA | 4721 | Purity: NA Hanteren van reagentia |
| French Pressure Cell | N/A | N/A | Purity: NA Celruptuur |
| FSL-1-biotin | EMC microcollections | L7030 | Purity: NA Lnt-substraat |
| Greiner Bio-One 384-well standard CELLSTAR polystyrene microplate | Greiner | 781091 | Purity: NA Zwart met transparante bodem (boven- of onderaan lezen) |
| Greiner Bio-One 96-well sterile polystyrene plate, high binding | Greiner | 655097 | Purity: NA Zwart met transparante bodem (boven- of onderaan lezen) |
| Microplate reader Infinite M1000 pro | Tecan | N/A | Purity: NA Fluorescerende detectie |
| MTSES (sodium (2-sulfonatoethyl)methanethiosulfonate) | Anatrace | S110MT | Purity: ~100% Thiol-specifieke remmer |
| Optically Clear Adhesive Seal Sheets | Thermo Scientific | AB-1170 | Purity: NA Folie voor het verzegelen van multi-well platen |
| Sephacryl S400 HR 16/60 gel filtration column | GE Healthcare | GE28-9356-04 | Purity: NA Lnt-zuivering |
| StrepTactin Sepharose 50 % | IBA Biotechnology | 2-1201-010 | Purity: NA Lnt-zuivering |
| streptavidin | Sigma | S4762-1MG | Purity: ≥13 units/mg proteïne Biotine binding |
| TBTA (tris[(1-benzyl-1H-1,2,3-triazol-4-yl)methyl]amine | Sigma | 678937 | Purity: 97% Klik-reagens |
| TCEP (tris(2-carboxyethyl)phosphine hydrochloride | Sigma | 75259 | Purity: ≥98% Klik-reagens |
| TECAN Infinite F500 | Tecan | N/A | Purity: NA Fluorescerende detectie |
| TECAN Infinite M1000 pro | Tecan | N/A | Purity: NA Fluorescerende detectie |
| Thermomixer C | Eppendorf | 5382000015 | Purity: NA Verwarmd deksel |
| Triton X-100 | Sigma | 93443 | Purity: 10% in H2O Lnt-reactiebuffer |
| Ultra centrifuge | Beckman LC | N/A | Purity: NA Celfractie |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.