Hier beschrijven we een protocol om ruw gifextract uit zeeanemoon te verkrijgen en de hemolytische en fosfolipase-activiteit ervan te detecteren.
Methodenartikel
Hier beschrijven we een protocol om ruw gifextract uit zeeanemoon te verkrijgen en de hemolytische en fosfolipase-activiteit ervan te detecteren.
De samenstelling van zeeanemoongif omvat polypeptide- en niet-eiwitmoleculen. Cytolytische componenten hebben een hoog biotechnologisch en biomedisch potentieel voor het ontwerpen van nieuwe moleculaire hulpmiddelen. Zeeanemoongif lokaliseert zich in glandulaire cellen van ectoderm en subcellulaire structuren die nematocysten worden genoemd, die beide verspreid zijn over het zeeanemoonlichaam. Deze eigenschap impliceert uitdagingen omdat de cellen en nematocysten moeten worden gelyseerd om de gifcomponenten vrij te geven met andere niet-toxische moleculen. Daarom is het gif eerst afgeleid van een ruw extract (mengsel van verschillende en diverse moleculen en weefselresten). De volgende stap is het detecteren van polypeptiden met specifieke bioactiviteiten. Hier beschrijven we een efficiënte strategie om het ruwe extract van zeeanemonen te verkrijgen en bioassay om de aanwezigheid van cytolysinen te identificeren. De eerste stap omvat goedkope en eenvoudige technieken (geroerde en vries-dooicyclus) om cytolysines vrij te geven. We verkregen de hoogste cytolytische activiteit en eiwit (~ 500 mg eiwit uit 20 g droog gewicht). Vervolgens werd de polypeptidecomplexiteit van het extract geanalyseerd door SDS-PAGE-gel die eiwitten detecteerde met molecuulgewichten tussen 10 kDa en 250 kDa. In de hemolytische test gebruikten we schapenrode bloedcellen en bepaalden HU50 (11,1 ± 0,3 μg / ml). Daarentegen werd de aanwezigheid van fosfolipase in het ruwe extract bepaald met behulp van eigeel als substraat in een vast medium met agarose. Over het algemeen gebruikt deze studie een efficiënt en goedkoop protocol om het ruwe extract te bereiden en past repliceerbare bioassays toe om cytolysinen, moleculen met biotechnologische en biomedische belangen te identificeren.
Zeedieren zijn een rijke bron van biologisch actieve verbindingen. In de afgelopen decennia heeft de samenstelling van zeeanemoongif wetenschappelijke aandacht getrokken, omdat het een diversiteit aan polypeptiden omvat met hemolytische, cytotoxische, enzymatische (fosfolipase, protease, chitinase) en neurotoxische activiteit en remmende effecten op proteolytische activiteit1. Bovendien zijn deze polypeptiden potentiële bronnen voor de ontwikkeling van moleculaire hulpmiddelen in biotechnologisch en therapeutisch gebruik 2,3.
Er zijn weinig rapporten over zeeanemoongif en zijn moleculaire componenten vanwege de complexiteit van het verkrijgen van het gif, zelfs isolatie en karakterisering van toxines. De extractiemethoden die in de rapporten werden gebruikt, betroffen lysis en het legen van de inhoud van cellen die gerelateerd en niet gerelateerd zijn aan de gifproductie1.
Een bijzonder kenmerk in alle cnidarians is de afwezigheid van een systeem voor productie en afgifte van het gif gecentraliseerd in een enkel anatomisch gebied. In plaats daarvan zijn de nematocysten structuren die het gif 4,5 houden. Andere soorten cellen, epidermale kliercellen genaamd, scheiden ook toxines af en zijn ook verdeeld over het lichaam van zeeanemonen6.
De eerste en meest cruciale uitdaging bij het verkrijgen van het gif is het genereren van een extract met voldoende manipulatie in daaropvolgende processen, zonder de inactivatie of afbraak van labiele eiwitten. Vervolgens moeten de cellen worden gelyseerd en moeten de componenten - in dit geval polypeptiden - efficiënt en snel worden geëxtraheerd, waarbij proteolyse en hydrolyse worden vermeden terwijl andere cellulaire componenten wordengeëlimineerd 7.
Verschillende methoden worden gebruikt om het ruwe extract van een zeeanemoon te verkrijgen; sommige omvatten het opofferen van het organisme, terwijl anderen toestaan dat het in leven wordt gehouden. Methoden die het gebruik van het hele lichaam van het organisme impliceren, zorgen voor de afgifte van de meeste toxines uit het gif8, vergeleken met methoden die organismen in leven houden, die slechts enkele componenten van het gif9 extraheren. De bereiding van een extract vereist een evaluatie van de aanwezigheid en potentie van een stof van belang door middel van een specifieke bioassay, die strategieën omvat om de farmacologische effecten te observeren met behulp van in vivo of in vitro methoden10.
Zeeanemoongif bevat cytolytische polypeptiden, porievormende toxines (PFT's)11 en fosfolipase12; deze moleculen zijn modellen in de studie van eiwit-lipide interactie, moleculaire hulpmiddelen in kankertherapie en biosensoren op basis van nanopore3. De classificatie van zeeanemoon PFT's wordt uitgevoerd op basis van hun grootte of molecuulgewicht, van 5 kDa tot 80 kDa. De 20 kDa PFT, de meest bestudeerde en bekend als actinoporinen11, is van bijzonder belang vanwege zijn biomedische potentieel bij de ontwikkeling van moleculaire hulpmiddelen voor mogelijke toepassingen als antikanker, antimicrobiële en op nanoporiën gebaseerde biosensoren. Een ander cytolysine, waaronder fosfolipase, met name fosfolipase A2 (PLA2)13, geeft een vetzuur af en hydrolyseert fosfolipiden, waardoor het celmembraan wordt gedestabiliseerd. Door dit werkingsmechanisme belooft PLA2 een essentieel model te zijn voor de studie en toepassingen bij ontstekingsziekten. Het zou kunnen dienen als een model voor studies van lipidengedrag in het celmembraan14.
Hier beschrijven we een efficiënt protocol voor het verkrijgen van het ruwe extract van zeeanemoon Anthopleura dowii Verrill, 1869, en het detecteren van hemolysines en fosfolipases. Beide zijn relevante toxines die kunnen worden gebruikt als een sjabloon om nieuwe moleculaire hulpmiddelen te ontwerpen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De zeeanemonen werden verzameld volgens de richtlijnen van de Nationale Commissie voor Aquacultuur, Visserij en Voedsel van de Federale Overheid van Mexico (vergunningsnummer PPF / DGOPTA 07332.250810.4060). Bio-ethische commissie van het Instituut voor Biotechnologie, Nationale Autonome Universiteit van Mexico keurde alle experimenten met zeeanemonen goed. Het schapenbloedmonster werd gekocht bij het Center for Practical Teaching and Research in Animal Production and Health (CEPIPSA, National Autonomous University of Mexico).
1. Verzameling van organismen
2. Hydratatie van het weefsel
3. Afgifte van toxines
4. Kwantificering van het totale eiwit
Vergelijking 1
Vergelijking 2
5. Bepaal de complexiteit van polypeptidegif
6. Eiwitkleuring
7. Bereid rode bloedceloplossing
Vergelijking 3
Vergelijking 48. Hemolyse-test
9. Fosfolipase-test
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De representatieve resultaten van het protocol dat werd gebruikt om het ruwe extract van zeeanemonen te verkrijgen, toonden aan dat het combineren van twee technieken (agitatie en cycli van invriezen en ontdooien) een efficiënte afvoer van nematocysten opleverde, en de totale hoeveelheid eiwit was 500 mg (8 mg / ml) (figuur 3).
De eiwitcomplexiteit van het ruwe extract kon worden waargenomen vanaf 10 kDa en meer dan 250 kDa via SDS-PAGE-elektroforese. Daarnaast we...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De grote vraag naar nieuwe verbindingen met toepassingen op verschillende gebieden van wetenschap en industrie heeft geleid tot de studie van gif. Gif vertegenwoordigt een rijke bron van moleculen die dient als een sjabloon voor het genereren van nieuwe moleculaire hulpmiddelen. De complexiteit van deze gifstoffen vereist echter de implementatie en combinatie van verschillende methoden om ze te verkrijgen en te bestuderen.
Hier tonen we een methode voor het verkrijgen en analyseren van het gif...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs verklaren dat zij geen tegenstrijdig belang hebben met betrekking tot de publicatie van dit artikel.
Dit werk werd ondersteund door Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica (PAPIIT), met een subsidienummer IT200819. De auteurs erkennen aan Tom Musselman, Rock Paper Editing, LLC, voor het controleren van de Engelse grammatica van dit manuscript; en de technische bijstand van Samanta Jiménez (CICESE, Ensenada) en Juan Manuel Barbosa Castillo (Instituto de Fisiología Celular, UNAM). We danken ook dr. Augusto César Lizarazo Chaparro (CEPIPSA) voor het verkrijgen van schapenbloed. We bedanken in het bijzonder Dr. José Saniger Blesa, ICAT-UNAM, voor de faciliteiten in zijn laboratorium voor de video-opname.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 15 mL conical centrifuge tube | Corning | 430766 | |
| 2-Bromofenolblauw | Sigma | B75808 | |
| 2-mercaptoethanol | Sigma-Aldrich | M6250-100ML | |
| 50 mL conische centrifugeerbuizen | Corning | 430828 | |
| Acetic Acid Glacial | J.T. Baker | 9515-03 | |
| Acrylamide | Promega | V3115 | |
| Agarose | Promega | V3125 | |
| Bisacrylamide | Promega | V3143 | |
| Bovine Serum Albumine Fractie V | Sigma | A3059-100G | |
| Bradford Eiwit Assays | Bio-Rad | 5000006 | |
| Calcium chloride | Sigma-Aldrich | C3306 | |
| Celcultuur platen 96 well, V-bodem | Corning | 3894 | |
| Centrifuge | Eppendorf | 5804R | |
| Centrifugebuizen | Corning | CLS430829 | |
| ChemiDoc MP systeem | Bio-Rad | 1708280 | |
| Citroenzuur | Sigma-Aldrich | 251275 | |
| Duidelijke platte 96-Well Platen | Thermo Scientific | 3855 | |
| Coomassie Brillant Blauw G-250 | Bio-Rad | #1610406 | |
| Coomassie briljant blauw R-250 | Bio-Rad | 1610400 | |
| Dextrose | J.T. Baker | 1916-01 | |
| Ductless Enclosure | Labconco | Vertical | https://imagej.nih.gov/ij ImageJ 1.53c |
| Gel Doc EZ | Bio Rad. | Gel Documentatie Systeem | |
| Glycerol | Sigma-Aldrich | G5516-4L | |
| Hemocytometer | Marienfeld | 650030 | |
| ImageJ (Software) | NIH, USA | Versie 1.53c | |
| Incubator 211 | Labnet | I5211 DS | |
| Methanol | J.T. Baker | 9049-03 | |
| Mini-PROTEAN tetra cel | Bio-Rad | 1658000EDU | |
| Na2HPO4 | J.T. Baker | 3824-01 | |
| NaCl | J.T. Baker | 3624-01 | |
| NaH2PO4.H2O | J.T. Baker | 3818-05 | |
| Origin software | versie 9 | Om de grafiek te ontwerpen met sigmoidale aanpassingen | |
| Petridish | Falcon | 351007 | |
| Pipetman kit | Gilson | F167380 | |
| Precast mini gel | BioRad | 1658004 | |
| Prestained Protein Ladder | Thermo Scientific | 26620 | |
| Protease Inhibitor Cocktail | Roche | 11836153001 | |
| Protein Assay Dye Reagent Concentrate | Bio-Rad | 5000006 | |
| Rhodamine 6G | Sigma-Aldrich | 252433 | |
| SDS | Sigma-Aldrich | L4509 | |
| Sodium citraat dihydraat | JT Baker | 3646-01 | |
| Spectrofotometer | THERMO SCIENTIFIC | G10S UV-VIS | |
| Tris Base | Sigma-Aldrich | 77-86-1 | |
| Volt Power Supply | Hoefer | PS300B |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen