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Artigo de método

Técnica de Microgravimetria Dissipativa para Estudo da Interação Proteína-Bicamada Lipídica

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8 de julho de 2025

Neste artigo

Resumo

Fonte: Matos, A. L. L., et al. Microgravimetria Dissipativa para Estudar a Dinâmica de Ligação da Proteína de Ligação a Fosfolipídios Anexina A2 a Bicamadas Lipídicas Sólidas Usando um Ressonador de Quartzo. J. Vis. Exp. (2018).

Este vídeo demonstra uma técnica de microgravimetria dissipativa para investigar a ligação de proteínas a bicamadas lipídicas. Pequenas vesículas unilamelares são adicionadas para revestir a superfície do sensor de quartzo de uma microbalança. Utilizando a ligação dependente de íons cálcio da proteína alvo de ligação a fosfolipídios à bicamada, as mudanças na frequência de oscilação do sensor e a dissipação da oscilação são monitoradas para determinar a natureza da ligação da bicamada proteína-lipídio

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Protocolo

NOTA: Os tampões devem ser filtrados usando um filtro de 0.22 μm e desgaseificados por vácuo por 1 h.

1. Preparação de Vesícula Lipídica

  1. Use tubos de vidro de 2 mL. Dissolva cada lipídio, 1,2-dioleoil-sn-glicero-3-fosfocolina (DOPC), 1-palmitoil-2-oleoil-sn-glicero-3-fosfocolina (POPC), 1-palmitoil-2-oleoil-sn-glicero-3-fosfo-L-serina (POPS) e colesterol (Chol), em uma mistura de clorofórmio / metanol (50:50 v / v) para preparar uma solução lipídica límpida de 5 mM. Dissolver o 1,2-dioleoil-sn-glicero-3-fosfo-(1'-mio-inositol-4',5'-bifosfato) [PI(4,5)P2] numa mistura de clorofórmio/metanol/água (20:9:1 v/v).
  2. Combine os lipídios dissolvidos na proporção molar desejada de POPC/POPS (80/20), POPC/PI(4,5)P2 (95/5), POPC/POPS/Chol (60/20/20), POPC/POPS/PI(4,5)P2/Chol (60/17/3/20) e POPC/DOPC/POPS/PI(4,5)P2/Chol (37/20/20/3/20) (Tabela 1) em tubos de vidro de 10 mL.
    nota: A quantidade final de lipídios totais é de 500 μg.
  3. Evaporar os solventes orgânicos utilizando uma corrente seca de azoto. Deixe a mistura lipídica em um sistema de alto vácuo (liofilização) por 3 h para remover quaisquer vestígios residuais dos solventes.
    nota: Isso resulta em um filme claro e seco.
  4. Ressuspenda o filme lipídico em 1 mL de tampão citrato (10 mM de citrato de trissódio, 150 mM de NaCl, pH 4,6). Incubar a suspensão lipídica a 60 °C (esta temperatura é cerca de 10 °C acima da temperatura de transição de fase do lípido de maior fusão na mistura) durante 30 min em banho-maria e vórtice vigorosamente a cada 5 min.
    nota: Isso resulta na formação de grandes vesículas multilamelares (MLVs). Mantenha a suspensão acima da temperatura de transição.
  5. Pré-aqueça a extrusora (a 60 °C neste caso) equipada com uma membrana de policarbonato do tamanho de poros de 50 nm de diâmetro acima da temperatura de transição (que é de 40 - 50 °C aqui) por 30 min.
  6. Carregue a suspensão MLV na extrusora pré-aquecida e passe suavemente a mistura 31x através da membrana de policarbonato para formar pequenas vesículas unilamelares (SUVs). Mantenha a temperatura acima da temperatura de transição.
  7. Transfira a suspensão do SUV para um recipiente de reação de plástico de 2 mL e adicione o tampão de citrato (consulte a etapa 1.4) para trazer o volume final para 2 mL.
    nota: Isso produzirá uma concentração lipídica final de 250 μg / mL.

2. Manuseio dos sensores de quartzo

NOTA: Sempre manuseie os sensores de quartzo com uma pinça.

  1. Incube quatro sensores inseridos em um suporte de politetrafluoretileno em uma solução de SDS a 2% por ≥ 30 min. Lave-os extensivamente com água ultrapura para remover completamente o SDS e deixe-os secar usando um jato de argônio ou nitrogênio seco.
  2. Use um sistema de limpeza de plasma para remover completamente quaisquer contaminantes. Insira os sensores secos na câmara de limpeza de plasma, evacue a câmara e lave-a 3x com oxigênio. Ligue o limpador de plasma. Use os seguintes parâmetros de processo: 1 x 10-4 Torr de pressão, alta potência de radiofrequência (RF) e 10 min de tempo de processo. Desligue a máquina e retire os sensores.

3. Operação de microbalança

NOTA: Foi utilizado um sistema de microbalança com quatro câmaras de fluxo com temperatura controlada em configuração paralela, conectadas a uma bomba peristáltica e ajustadas para uma vazão de 80 μL/min. No modo de fluxo aberto, o tampão foi bombeado do reservatório alimentador para o tanque receptor. No modo loop, o tanque receptor foi conectado ao reservatório do alimentador para gerar um loop fechado. A temperatura foi regulada para 20 °C.

  1. Encaixe cuidadosamente os sensores limpos de plasma nas 4 câmaras de fluxo, usando uma pinça. Evite qualquer pressão ou torção nas câmaras e nos tubos que possam causar vazamentos.
  2. Lave o sistema com tampão citrato (10 mM de citrato de trisódio, 150 mM de NaCl, pH 4,6) no modo de fluxo aberto por 10 min.
    nota: Isso requer exatamente 3,2 mL de tampão, mas é aconselhável usar um excesso de tampão (10 mL).
  3. Inicie o programa. Comece a gravar quaisquer alterações na frequência e dissipação do primeiro tom fundamental (n = 1º) e harmônicos (n = 3º - 13º) usando o software, até que as linhas de base de frequência e dissipação estejam estáveis (isso levará cerca de 40 a 60 min).
    nota: Os níveis de ruído de frequência (pico a pico) devem ser inferiores a 0,5 Hz e, para a dissipação, inferiores a 0,1,10-6, com um desvio máximo (em solução aquosa) de 1 Hz/h na frequência e 0,3,10-6/h na dissipação.
  4. Quando as linhas de base estiverem estáveis, aplique a suspensão SUV em tampão citrato (2 mL em um tubo pequeno). Usando um recipiente de reação, remova 1,5 mL do volume morto. Em seguida, feche o sistema no modo de fluxo de loop. Registre a mudança de frequência/dissipação por mais 10 minutos.
    nota: Durante esse tempo, as vesículas se espalharão na superfície do SiO2 e se fundirão para formar uma bicamada contínua (etapa 2 nas Figuras 1, Figura 2 e Figura 3). A adsorção dos SUVs na superfície do sensor é bifásica e tem uma frequência típica mínima e máxima na dissipação. Uma nova linha de base de frequência/dissipação estável com uma mudança de frequência característica (dependendo da composição lipídica) de 26 a 29 Hz (ver Tabela 1) indica uma bicamada contínua na superfície.
  5. Quando o SLB estiver estável (consulte a etapa 3.4), equilibre o sistema com o tampão de corrida (10 mM HEPES, 150 mM NaCl, pH 7,4) nas concentrações necessárias de Ca2+ (variando de 50 μM até 1 mM CaCl2, dependendo do experimento) em um modo de fluxo aberto por 40 min.
  6. Adicione a proteína (aqui, AnxA2) ao tampão de corrida contendo Ca2+ (consulte o passo 3.5). Execute a aplicação da proteína em um modo de fluxo em loop até que um estado estacionário de equilíbrio seja alcançado (etapa 3 na Figura 1, Figura 2 e Figura 3).
    nota: A concentração de proteína pode variar de 1 a 400 nM. A adsorção de proteínas resulta em uma mudança de frequência dependente da concentração refletindo a adsorção de massa (proteína).
  7. Dissociar a proteína ligada quelando íons Ca2+ com 5 mM EGTA no tampão de corrida no modo de fluxo aberto (etapa 4 nas Figuras 1 e Figura 2).
    nota: Uma recuperação da frequência e dissipação para a linha de base da BLS indica reversibilidade total da ligação às proteínas. Os ciclos de associação-dissociação podem ser repetidos para comparar diferentes concentrações ou proteínas.

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Resultados

Tabela 1: Composição lipídica e dados de formação da BLS

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composiçãoΔΔF/Hz após formação de SLBsΔΔD*10-6 após a formação de SLB
POPC/POPS(80 : 20)26,3 ± 0,20,26 ± 0,03
POPC/PI(4,5)P2(95: 5)26,5 ± 0,50,31 ± 0,02

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Divulgações

Não há conflitos de interesse declarados.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Produtos químicos
Cloreto de cálcioMerck017-013-00-299% de sucesso
clorofórmioRothRolamento 4432.199% de sucesso
DOPCAvanti850375P
EGTAPanReac AppliChemA087899% de sucesso
HEPESPanReac AppliChemResposta A1069
metanolPanReac AppliChemResposta 3493
PiP2Avanti850155P
POPCAvanti850457P
PopsAvanti840034P
cloreto de sódioPanReac AppliChemResposta 1149
SdsRoth183
Citrato trissódicoPanReac AppliChemResposta 3901
equipamento
Extrusora LiposofastAvestin
Analisador Qsense E4Qsense
QSense DfindQsense
Bomba IPC 4IsmatecISM 930
QSX 303 SiO2 Dióxido de silício 50nmQsenseQSX 303
Membranas de PC 0,05μmLipídios polares Avanti610003
Origem ProCorporação OriginLabVersão 8 e 9

Etiquetas

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