Artigo de método

Biopanning baseado em biossensor de microbalança de cristal de quartzo para estudar interações proteína-medicamento

8 de julho de 2025

Neste artigo

Resumo

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Fonte: Takakusagi, Y. Estratégia de análise de bioinformática e biopanning de alto rendimento baseada em biossensores para a validação global de interações medicamento-proteína. J. Vis. Exp. (2020)

Este vídeo demonstra um método para estudar as interações proteína-droga usando biopanning baseado em biossensor QCM da biblioteca de peptídeos T7 exibida por fago. O biopanning de fagos exibindo um peptídeo específico no biossensor QCM permite o isolamento específico de peptídeos de alta afinidade, seguido pelo sequenciamento de aminoácidos, que ajuda a identificar locais de interação específicos na proteína alvo.

Protocolo

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NOTA: A seguir estão as etapas para rastrear fagos T7 que reconhecem drogas usando um biossensor QCM e recuperar os fagos rastreados por meio de infecção por E. coli (BLT5615). Os protocolos para a síntese de um derivado de uma pequena molécula que forma uma monocamada auto-montada (SAM) e para a construção da biblioteca de peptídeos aleatórios de 15 meros exibidos por fagos T7 podem ser encontrados em outros lugares.

1. Preparação do chip sensor QCM

  1. Conecte um chip sensor de cerâmica no oscilador de um aparelho QCM de 27 MHz e registre a frequência intrínseca (Hz) na fase aérea antes da imobilização de pequenas moléculas.
  2. Separar o chip e soltar 20 μL de uma solução (1 mM em etanol a 70%) de um derivado de molécula pequena que forma SAM no eletrodo de ouro do chip sensor usando uma pipeta.
    cuidado: O cristal do chip sensor onde o eletrodo de ouro (Au, 0,1 mm de espessura, 2,5 mm de diâmetro interno, 4,9 mm2) está localizado é extremamente fino e pode rachar facilmente (SiO2, 0,06 mm de espessura, 9 mm de diâmetro interno). Portanto, pipete com cuidado.
  3. Deixar repousar durante 1 h à temperatura ambiente (cerca de 20 °C) numa placa de Petri com tecido humedecido e protegida das luzes ambientes.
  4. Lave a superfície do eletrodo suavemente com água ultrapura; em seguida, remova as gotas de água soprando ar com uma seringa ou espanador de ar.
  5. Configure o chip sensor para o aparelho QCM e registre a redução da frequência na fase aérea para medir a quantidade da pequena molécula que foi imobilizada.
    nota: Pelo menos, 100 Hz de frequência intrínseca são necessários para uma imobilização bem-sucedida de pequenas moléculas (1 Hz imobiliza 30 pg).

2. Biopanning da biblioteca de fagos T7 usando um biossensor QCM (Figura 1)

  1. Coloque uma cubeta com um agitador magnético dedicado no biossensor QCM e despeje 8 mL do tampão de reação (10 mM Tris-HCl, 200 mM NaCl, pH 7-8) na cubeta.
  2. Conecte o chip do sensor QCM ao oscilador e puxe para baixo o braço do oscilador para mergulhar o chip no buffer que está sendo agitado a 1000 rpm.
  3. Comece a monitorar a frequência do QCM no computador pessoal (PC) e aguarde até que o sensorgrama se equilibre em cerca de 3 Hz/min do desvio de frequência.
  4. Injete 8 μL de uma biblioteca de fagos T7 (1-2 × 1010 pfu / mL) na cubeta (concentração final: 1-2 × 107 pfu / mL) e marque o ponto de injeção no sensor.
  5. Monitore a redução de frequência causada pela ligação dos fagos T7 à pequena molécula imobilizada na superfície do eletrodo de ouro por 10 min.
  6. Pare o monitor de frequência QCM, desaloje o chip do sensor do oscilador e remova o buffer soprando ar e/ou absorvendo com lenços.
  7. Coloque o chip do sensor em uma placa de Petri úmida e solte os 20 μL da suspensão de E. coli (BLT5615) (OD600 = 0,5-1,0 após agitar a 37 ° C adicionando IPTG a 1 mM) células hospedeiras na fase logarítmica no eletrodo de ouro.
  8. Feche a tampa do prato e cubra-o com papel alumínio para bloquear a luz.
  9. Incubar a placa a 37 °C durante 30 min num misturador de microplacas de 96 poços (1000-1500 rpm) para melhorar a recuperação dos fagos T7 ligados.
  10. Recupere os 20 μL da solução e suspenda-os em 200 μL de meio LB.
    nota: As amostras obtidas nesta etapa podem ser conservadas a 4 °C durante uma semana.
  11. Preparar uma série de diluições da solução de fago para isolamento da placa e sequenciação do ADN de acordo com o procedimento geral descrito nas instruções do fabricante.

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Resultados

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Figura 1: Representação esquemática do biopanning baseado em biossensor QCM da biblioteca de peptídeos T7 exibida por fago. Uma biblioteca de fagos T7 que exibe peptídeos aleatórios é injetada na cubeta contendo o tampão (sob agitação) onde o chip do biossensor QCM é imerso e a frequência é estabilizada. Após monitorar a redução de frequência devido à ligação dos fagos T7 a pequenas ...

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Divulgações

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Não há conflitos de interesse declarados.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
AFFINIXQNULVAC, Inc. (Tóquio, Japão)QCM2008-STKITContém cubeta de vidro, ímã de agitação, software de operação e análise com um PC com Windows
Chip de sensor de cerâmicaULVAC, Inc. (Tóquio, Japão)QCMST27C4 microplaquetas do sensor/pacote
DimetilsulfóxidoSigma-Aldrich
(St. Louis, MO, EUA)
D8418
etanolMerck (Kenilworth, Nova Jérsia, EUA)09-0850
Kit de imobilização para AFFINIXULVAC, Inc. (Tóquio, Japão)QCMIMKTReagente SAM e reagente de acoplamento de amina
Meio LB líquidoSigma-Aldrich
(St. Louis, MO, EUA)
L3522Autoclave por 20 min
NaClMerck (Kenilworth, Nova Jérsia, EUA)S3014
TrisMerck (Kenilworth, Nova Jérsia, EUA)252859

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