Aqui, descrevemos um conjunto de métodos para caracterizar a interação de proteínas com membranas de células ou microvesculas.
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Aqui, descrevemos um conjunto de métodos para caracterizar a interação de proteínas com membranas de células ou microvesculas.
No corpo humano, a maioria das principais reações fisiológicas envolvidas na resposta imune e coagulação sanguínea prosseguem nas membranas das células. Um primeiro passo importante em qualquer reação dependente da membrana é a ligação de proteína na membrana fosfolipítida. Uma abordagem para estudar a interação proteica com membranas lipídicas foi desenvolvida usando proteínas fluorescentes rotuladas e citometria de fluxo. Este método permite o estudo de interações proteína-membrana utilizando células vivas e vesículas fosfolipítias naturais ou artificiais. A vantagem deste método é a simplicidade e disponibilidade de reagentes e equipamentos. Neste método, as proteínas são rotuladas usando corantes fluorescentes. No entanto, tanto proteínas auto-fabricadas quanto comercialmente disponíveis, podem ser usadas proteínas fluorescentes. Após a conjugação com um corante fluorescente, as proteínas são incubadas com uma fonte da membrana fosfolipítida (microvesculas ou células), e as amostras são analisadas por citometria de fluxo. Os dados obtidos podem ser usados para calcular as constantes cinéticas e o equilíbrio Kd. Além disso, é possível estimar o número aproximado de locais de ligação de proteínas na membrana fosfolipídida usando contas especiais de calibração.
Os biomembranos separam o conteúdo interno das células animais e do espaço extracelular. Note que as membranas também circundam microvesículos formados durante o ciclo de vida da célula e organelas. A membrana celular é predominantemente composta de lipídios e proteínas. As proteínas da membrana realizam funções de sinalização, estrutural, transporte e adesivo. No entanto, o bicamador lipída também é essencial para a inter-relação da célula animal com o espaço extracelular. Este artigo propõe um método para estudar a interação periférica de proteínas externas com a membrana lipídica.
O exemplo mais marcante de reações ocorrendo na camada de membrana externa de uma célula animal é a reação de coagulação sanguínea. Uma característica importante da coagulação sanguínea é que todas as principais reações procedem nas membranas fosfolipítidas das células e microvesculas decorrentes dessas células e não no plasma 1,2,3. Reações dependentes de membrana incluem o processo de inicialidade da coagulação (nas membranas celulares do subendotélio, endotélio inflamado ou células imunes ativadas, com a participação de um fator tecidual), todas as reações da principal cascata-ativação dos fatores IX, X, protrombina; ativação do fator XI por trombina (nas membranas de plaquetas ativadas, eritrócitos, lipoproteínas e microvesculas); reações da via da proteína C; inativação de enzimas de coagulação (nas membranas das células endoteliais com a participação de cofatores trombomodulinas, receptor de proteína endotelial C, sulfato heparano); e reações de via de contato (em membranas de plaquetas e algumas microvesculas com a participação de cofatores desconhecidos). Assim, é impossível investigar a coagulação sanguínea sem estudar a interação de várias proteínas plasmáticas com a membrana das células sanguíneas.
Este artigo descreve um método baseado em fluxo-citometria para caracterizar a interação de proteínas com membranas lipídicas de células ou microvesculas. Esta abordagem foi inicialmente proposta para estudar a interação do plasma de sangue com plaquetas e vesículas fosfolipítias artificiais. Além disso, a maioria das proteínas estudadas interagem diretamente com fosfolipídios de membrana carregados negativamente, particularmente com fosfatidylserina 4,5. Além disso, existem proteínas cuja interação com a membrana é mediada por receptores especiais6.
Uma importante habilidade de citometria de fluxo é discriminar entre ligantes livres e vinculados sem separação adicional. Esta característica da citometria permite o estudo da ligação de ligantes no ponto final e ajuda a realizar medições cinéticas contínuas. A técnica não é sofisticada e não requer preparação complexa da amostra. A citometria de fluxo é usada ativamente para estudar quantitativamente a dinâmica de interação entre peptídeos fluorescentes, receptores e proteínas G em neutrófilos intactos e permeáveisdetergentes 7. Essa abordagem também é aplicável para explorar interações proteína-DNA e a cinética da atividade endonuclease em tempo real8. Com o tempo, este método foi utilizado para estudar quantitativamente interações proteína-proteína de alta afinidade com vesículas lipídicaspurificadas 9, ou, mais geralmente, com proteínas de membrana expressas em um sistema de expressão celular Sf9 altamente eficiente10. Métodos quantitativos também foram descritos para caracterizar interações proteína-lipossomo utilizando citometria de fluxo para proteínas transmembranas11.
Esta técnica usa contas de calibração auto-feitas para evitar o uso de contas disponíveis comercialmente7. As contas de calibração utilizadas anteriormente7 destinavam-se a trabalhar com fluoresceína, o que restringiu substantivamente a variedade de ligantes fluorescentes acessíveis nas proteínas. Além disso, este artigo oferece uma nova maneira de adquirir e analisar dados cinéticos para resolução de tempo razoável. Embora este método seja descrito para vesículas fosfolipídicas artificiais, não há limitações óbvias para sua adaptabilidade às células, vesículas naturais ou vesículas fosfolipídicas artificiais com uma composição lipídica diferente. O método aqui descrito permite a estimativa dos parâmetros de interação (kon, koff) e equilíbrio (Kd) e facilita a caracterização quantitativa do número de sítios de ligação proteica na membrana. Observe que esta técnica fornece uma estimativa aproximada do número de locais de ligação. As vantagens do método são sua relativa simplicidade, acessibilidade e adaptabilidade às células nativas e microvesculas naturais e artificiais.
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1. Rotulagem de proteínas fluorescentes

(2)
(3)
(4)2. Preparação de vesículas fosfolipísides
3. Isolamento de plaquetas de sangue inteiro
4. Detecção de proteína - interação lipídica por citometria de fluxo
5. Análise dos dados de citometria de fluxo
(5)
(6)
(7)6. Conversão da intensidade da fluorescência para o número médio de locais de ligação
(8)
(9)
(10)Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
O método de citometria de fluxo descrito aqui é usado para caracterizar a ligação de proteínas de coagulação plasmática a plaquetas ativadas. Além disso, as vesículas fosfolipídidas PS:PC 20:80 foram aplicadas como um sistema de modelo. Este artigo se concentra principalmente em vesículas fosfolipísides artificiais como exemplo. Os parâmetros do citómetro, em particular, a tensão do tubo fotomultiplier (PMT) e a compensação devem ser selecionados para cada dispositivo específico, o objeto de estudo (células, microvescula...
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O método proposto pode ser adaptado para uma caracterização áspera da interação de proteínas com membranas fosfolipítidas de várias fontes e composições. A citometria quantitativa de fluxo descrita aqui concede ressonância plasmon superficial (SPR) em vários parâmetros. Em particular, tem menor sensibilidade e resolução de tempo e requer rotulagem fluorescente de proteínas. A rotulagem fluorescente pode levar a uma mudança na conformação e perda de atividade para muitas proteínas e, portanto, requer um controle cuidadoso...
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Os autores não têm conflitos de interesse para divulgar.
Os autores foram apoiados por uma bolsa da Fundação Russa de Ciência 20-74-00133.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| A23187 | Sigma Aldrich | C7522-10MG | |
| Alexa Fluor 647 NHS Éster (Éster Succinimidílico) | Thermo Fisher Scientific | A37573 | corante fluorescente |
| Apirase de batatas | Sigma Aldrich | A2230 | |
| BD FACSCantoII | BD Bioscience | ||
| albumina de soro bovino | VWR Life Science AMRESCO | Am-O332-0.1 | |
| Cloreto de cálcio, anidro, pó, ≥ 97% | Sigma Aldrich | C4901-100G | |
| Cary Eclipse Espectrômetro de Fluorescência | Agilent | ||
| D- (+) -Glicose | Sigma Aldrich | G7528-1KG | |
| DiIC16 (3) (1,1'-Dihexadecil-3,3,3',3',3'-Perclorato de Tetrametilindocarbocianina) | Thermo Fisher Scientific | D384 | |
| DMSO Sigma Aldrich | D8418 | ||
| Sal dissódico EDTA | VWR Ciências da Vida AMRESCO | Am-O105B-0.1 | |
| FACSDiva | de aquisição de dados de citometria | Bioscience | |
| Software de citómetro FlowJo | Tree Star | ||
| HEPES | Sigma Aldrich | H4034-500G | |
| Human Factor X | Enzyme research | HFX 1010 | |
| Cloridrato de hidroxilamina | Panreac | 141914.1209 | |
| L-&alfa;-fosfatidilcolina (Cérebro, Suíno) | Avanti Polar Lipids | 840053P | |
| L-&alfa;-fosfatidilserina (Cérebro, Suíno) (sal de sódio) | Avanti Polar Lipids | 840032P | |
| Cloreto de magnésio | Sigma Aldrich | M8266-100G | |
| Mini-Extrusora | Avanti Polar Lipids | 610020-1EA | |
| OriginPro 8 SR4 v8.0951 | OriginLab Corporation | Software estatístico | |
| Comprimidos de solução salina tamponada com fosfato (PBS), grau de biotecnologia | VWR Life Science AMRESCO | 97062-732 | |
| Cloreto de potássio | Sigma Aldrich | P9541-500G | |
| Prostaglandina E1 | Cayman Chemical | 13010 | |
| Sephadex G25 | GE Healthcare | GE17-0033-01 | meio de filtração em gel para purificação de proteínas |
| Sepharose CL-2B | Sigma Aldrich | CL2B300-500ML | meio de filtração em gel para purificação de plaquetas |
| Bicarbonato de sódio | Corning | 61-065-RO | |
| Cloreto de sódio | Sigma Aldrich | S3014-500G | |
| Fosfato de sódio monobásico | Sigma Aldrich | S3139-250G | |
| Colunas de rotação com membrana 0.2 µ m | Sartorius | VS0171 | |
| Citrato trissódico di-hidratado | Sigma Aldrich | S1804-1KG |
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