$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Charakteryzowanie interakcji białek membranowych pozostaje wyzwaniem z powodu potrzeby szczegółowej czyszczenia białek, starannej optymalizacji stężenia detergentu i precyzyjnego projektowania testów. Niniejsze badanie przedstawia szczegółowy proces przepływu pracy dla TMEM120A M207A, ilustrując zarówno oczyszczanie, jak i analizę kinetykę z wykorzystaniem GsMTx4 z interferometrią warstwową (BLI).
Krytyczne kroki i optymalizacja:
Jednym z ważnych krytycznych kroków było stężenie detergentu, które zostało zidentyfikowane jako główny determinant stabilności białka. Proces czyszczenia obejmował solubilizację komórek w buforze zawierającym 0,5% LMNG, następnie sekwencyjne mycie 0,005% LMNG, elucję z 0,001% LMNG i końcowe przesiewanie frakcyjne (SEC) w buforze zawierającym 0,00015% LMNG. Ta strategia stosowania detergentu, oparta na niskiej krytycznej koncentracji miceli (CMC) LMNG i powolnej szybkości odłączania, zapewniła lepszą stabilność białka w micelach podczas czyszczenia. Bufor SEC zawierał detergent w stężeniu 10-krotnie niższym od CMC LMNG (0,001%), co skutecznie zminimalizowało jego wpływ na dalsze badania biofizyczne. Jednorodność białka i brak agregacji zostały potwierdzone za pomocą spektrometrii masowej i analizy stabilności termicznej. Rysunek 2, Rysunek 3 i Rysunek 4 przedstawiają pomyślną optymalizację czyszczenia i stabilizacji białka w koncentracjach detergentu poniżej CMC.
Imobilizacja białka na bioczujniku była starannie kontrolowana, aby osiągnąć 50-80% nasycenia sondy. Poziom ładowania 50-80% może wprowadzić pewien stopień ograniczenia transportu masy; jednak ten zakres został wybrany, aby zapewnić odpowiednią siłę sygnału w systemie BLI, gdzie sondy poruszały się między dołkami podczas testu. Osiągnięcie tego poziomu imobilizacji ligandu pomogło w utrzymaniu jednolitej jakości sygnału, choć takie poziomy ładowania mają zarówno zalety, jak i potencjalne ograniczenia. Dołączenie sondy referencyjnej było kluczowe dla eksperymentów BLI.
Dodatkowe eksperymenty kontrolne, w których przetestowano cztery różne poziomy zimobilizowano TMEM120A z pojedynczą koncentracją peptydu (100 nM). Te dane są teraz zawarte w zmienionym rękopisie (Dodatkowy Rysunek S1). Zwiększenie ilości zimobilizowano białka skutkowało wyższymi sygnałami ładowania, ale we wszystkich przypadkach przesunięcie pozostało poniżej 1 nm od linii wyjściowej (Dodatkowy Rysunek S1A). Przedstawiliśmy dopasowane krzywe skojarzenia i dysocjacji za pomocą globalnego modelu wiązania 1:1, a także dołączyliśmy wykresy pozostałości, które pokazują małe, nieistotne różnice między dopasowanymi a eksperymentalnymi danymi.
W głównych testach kinetycznych (5-100 μM analit), dopasowane stałe kinetyczne wykazywały oczekiwane trendy zależne od stężenia. Wartości koff wahały się od około 1,48 x 10-5 do 1,43 x 10-4 s-1, podczas gdy wartości kon wahały się od 1,12 x 10-2 do 1,26 x 10-5 M-1s-1. Te stopniowe zmiany w serii stężeń są zgodne z normalnym zachowaniem skojarzenia i dysocjacji zależnym od analitu.
W eksperymencie kontrolnym, gdzie różne poziomy ładowania sondy były testowane na pojedynczej koncentracji analitu (100 nM), wszystkie cztery ślady dały bardzo podobne stałe kinetyczne. Wartości koff były zawsze 1,42 x 10-5 s-1, a wartości kon były zawsze 2,76 x 10-3 M-1s-1 dla wszystkich poziomów ładowania. Ta brak zmian sugeruje, że ani faza skojarzenia, ani faza dysocjacji nie zostały wpłynięte na gęstość sondy, ograniczenia transportu masy lub ponowne wiązanie analitu.
Oczekuje się również, że dysocjacja na 100 nM wydaje się szybsza w eksperymencie kontrolnym. Stężenie analitu 100 nM jest mniej więcej o rząd wielkości poniżej KD, a na stężeniach znacznie poniżej KD kompleks jest mniej stabilny, a efektywne obciążenie jest niskie. W takich warunkach dysocjacja przebiega szybciej, ponieważ siła wiązania jest słabsza przy niskich stężeniach analitu, a ponowne skojarzenie podczas fazy dysocjacji jest minimalne. To zachowanie jest zgodne z tym, co zazwyczaj obserwuje się, gdy stężenie analitu jest znacznie niższe od KD.
Biorąc pod uwagę spójność parametrów kinetycznych między ładowaniami sond a oczekiwanym zachowaniem przy niskich stężeniach analitu, wspiera to hipotezę, że obserwowane stałe kinetyczne odzwierciedlają prawdziwe właściwości wiązania, a nie artefakty z