Summary
在这份报告中,我们描述了表面等离子体共振是如何用来检测输入到宿主细胞质中的毒素。胞浆内毒素量,这个高度敏感的方法可以提供定量数据,并可以应用到一系列的毒素。
Abstract
AB毒素组成的酶的A亚单位和一个细胞结合B 亚基 1 。这些毒素分泌到细胞外的环境,但他们的行为于真核细胞质内的目标。有些AB毒素旅游载体囊泡从细胞表面的内质网(ER),才进入细胞质2-4。在急诊室,不赞成从其余的毒素和移动通过一种蛋白质,在进行渠道的催化A链,以达到其胞质目标 5 。易位,胞质链是难以察觉,因为毒素贩运到急诊室是一个非常低效的过程:路由到最内在毒素降解的溶酶体,所以只有一小部分的表面结合的毒素达到高尔基体和ER 6 -12。
为了监视从ER在培养细胞的细胞质中的毒素易位,我们结合highl亚细胞分馏协议y的表面等离子体共振(SPR)13-15敏感的检测方法。毒素处理细胞的细胞膜选择性通透与毛地黄皂苷,使收集的一个细胞质部分,这是对涂有抗毒素A链抗体的SPR传感器随后灌注。抗体包传感器,可以捕捉和检测pg / mL的胞浆内毒素的数量。有了这个协议,它是可以遵循的毒素进入到细胞质的动力学特征易位事件的抑制作用。胞浆内毒素的浓度也可以从已知数量的A链已灌注在传感器的标准生成标准曲线计算。我们的方法代表了一种快速,敏感,定量检测系统不需要放射性标记或其他修改目标毒素。
Protocol
1。对毛地黄皂苷的制备
- 离心管加入500μL100%的乙醇,并将其放置在在80℃10分钟的热块。
- 溶解在加热乙醇250μL2.5毫克毛地黄皂苷产生的毛地黄皂苷1%原液。
- 要产生0.04%毛地黄皂苷的工作液,添加40μL毛地黄皂苷原液HCN的缓冲液960μL(50 mM的HEPES pH值7.5,150 mM氯化钠,氯化钙2 2毫米,10毫米的N - ethylmaleimide,和一种蛋白酶抑制剂鸡尾酒)。
2。细胞中毒和通透性
我们的易位检测可应用于一系列的毒素和细胞株。下面,我们提供了一个详细的协议检测霍乱毒素(CT)。在图1提供程序概述。
- HeLa细胞接种于6孔板,含有1毫升的DMEM,10%的补充小牛血清和抗生素antimycotic要达到1 × 10 6细胞/后孵育过夜,于37 ° C。为了产生足够的重复性检测胞浆内毒素,一式三份井要求每个条件。
- 孵育过夜后,更换培养液,用DMEM培养液1毫升含有100毫微克/毫升神经节苷脂。这增加了CT结合位点的数量,神经节苷脂受体的CT插质膜进入细胞暴露到GM1的解决方案。
- 1小时孵化后在37 ° C,删除GM1介质中,用DMEM洗细胞两次。然后,将细胞在4 ° C为30分钟,在1毫升的DMEM含有1微克/毫升的CT。
- 毒素介质中取出,用DMEM洗细胞两次,在1毫升的DMEM培养的细胞,在37 ° C为所需的时间间隔(S)。
- 在每个程序期间结束,用PBS洗涤细胞,每孔250μL0.5 mM的EDTA的PBS孵育。让细胞坐在10 min,室温,然后从6孔板,他们积极与P1000 pipetman trituration。一个细胞以及已被收集后,结合第二,以及来自相同的条件下,然后第三。细胞刮刀也可用于收集细胞。
- 从三个复制井在一个单一的离心管(750μL总体积),合并后的细胞悬液,并在桌面离心5分钟旋转5000小工规模大致相当于细胞沉淀应获得的所有条件。
- 弃上清,重悬细胞沉淀在100μL0.04%毛地黄皂苷的解决方案。将细胞悬液,冰浴10分钟。
- 旋转16,000桌面离心10分钟XG毛地黄皂苷透细胞。细胞质含有上清转移到一个新的离心管中,并保留的细胞器中的颗粒分数。
- 胞浆含上清组分HCN的缓冲区最终体积为1 mL稀释。至少有1毫升的样本量是必要的,以确保空气是从500μL样品环注射前清除。
- 细胞器含颗粒组分悬浮于1毫升氢氰酸含有1%的Triton X - 100的缓冲。洗涤剂除了是要释放的毒素膜包裹池。
- 毒素在浓度为100,10,1,和0.1毫微克/毫升的标准,是在HCN的缓冲区。
- 细胞质和细胞器组分的并行准备对照实验,以确认的分馏过程中的保真度。分数产生重悬于20μL4倍样品缓冲液(细胞质分数)或120μL1X上样缓冲液(细胞器的一小部分),在第2节描述。每个分数的等效卷十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳和探讨解决bŸ Western blot分析证明胞浆蛋白在上清分区和一个可溶性,居民中ER蛋白的颗粒分数16-19。
4。 SPR幻灯片准备
- 赖克特SR7000 SPR折射用于SPR的实验。
- 设置在自组装膜的SPR仪器的镀金玻片上。要激活传感器的幻灯片,灌注一个1:1(V:V),0.4 M EDC和0.1 M的NHS的解决方案在41μL/ min的流速在10分钟的幻灯片。所有后续灌注将使用相同的流速。
- 要删除的EDC:NHS的激活缓冲区,洗5分钟,用含0.05%吐温20(PBST)的板块。现在该板块包含活性酰胺系绳由于uncapping由EDC:NHS的解决方案。
- 灌注反注册税务师抗体在20毫米醋酸钠(pH值5.5)15分钟的幻灯片在1:20,000稀释激活传感器。在屈光的初始下降DEX单位(区情报组)将被视为由于pH值的变化。这之后,将增加在区情报组的抗体捕获传感器幻灯片酰胺反应的系绳。
- PBST洗涤5分钟的传感器幻灯片中删除未结合抗体。 RIU信号捕获抗体的产生将高原和稳定,提供了一个新的基准信号。
- 灌注1米乙醇胺(pH值8.5),超过5分钟的传感器幻灯片。这帽子和灭活任何未绑定的传感器幻灯片上留下的系绳。
5。 SPR的分析样本
- 要建立一个基线阅读,超过5分钟的抗体包被传感器灌注PBST。
- 300秒,灌注实验样品在传感器或毒素标准。删除从200秒的配体的缓冲区,并在传感器灌注PBST。
- 每个灌注,势必毒素是从传感器,100秒,在pH值5.0 PBST洗涤。这将返回的信号其初始基准读数,从而使另一个样品相同的传感器处理。
- 在加载一个新的样品,通过样品回路推了少量空气,驱逐从之前样品的任何残留液。使用在5.2-5.4所述的程序,我们已经运行12个样品上一张幻灯片没有重大损失的基准信号。
- 搓擦2软件进行数据分析,和伊图编制软件。
6。代表性的成果
百日咳毒素(PT)是一种AB毒素从细胞表面移动到急诊室前一个链(PTS1)进入细胞质中,12。正如图2所示,我们基于SPR -易位检测可以检测PTS1陶醉CHO细胞的细胞质。无信号产生unintoxicated细胞的细胞质中,证实反PTS1抗体没有交叉反应与主机细胞质的一个组成部分。 “从陶醉中brefeldin A(BFA)存在的细胞的细胞质部分也未能产生一个积极的信号。博鳌亚洲论坛的ER易位网站6-8,12,20-25,因此,A链传递到细胞质防止毒素运输。在每次运行结束时,势必毒素去除传感器幻灯片。这允许多个样品上的一个传感器幻灯片进行筛选,从而提供了一个与不同实验条件下得到的结果之间的直接比较。
CT是另一个AB型,ER转位毒素4。图3A,CTA1检测从CT处理的HeLa细胞的细胞质部分。这强调我们的方法与多种细胞类型,并可以应用到任何毒素的抗- A链抗体可。检测无信号时从CT治疗的细胞胞质部分灌注对涂有反城巴抗体(图3B)的SPR传感器,从而表现出的CTA1亚基,而不是细胞结合城巴五聚体进入细胞质。图3C显示信号从细胞器的一小部分是规模比较弱信号从胞质分数。这是已知的CT运输效率低下的ER易位网站6,7,这反过来又限制的毒素量,可以达到细胞质一致。此外,细胞器的一小部分包含的CT holotoxin以及ER本地化CTA1,因此所产生的SPR信号的细胞器的一小部分的holotoxin相关城巴五聚体的附加质量充气。因此,这是不切合实际的情节上相同sensorgram的细胞器和细胞质组分数据。
我们的检测可以监测易位,胞浆内毒素(图4)随时间变化的的积累。细胞暴露于CT在4 ° C,温度,让毒素结合到质膜,但阻止细胞相关毒素的内化。经过的圣雷莫VAL未结合的毒素,细胞被加热到37 ° C这两种毒素运输ER和A链移位到细胞质可以在此温度下发生的。没有检测到毒素在细胞质15分钟后升温至37 ° C这反映滞后的(I)holotoxin贩运到急诊室所需的时间;(II)的A / B在急诊室亚基解离;及(iii)A链出口到细胞质。轻微池的胞浆内毒素检测30分钟后在37 ° C,胞浆内毒素的数量逐渐变大后,45和60分钟的追逐间隔检测。检测后5小时的追逐间隔 17更大的胞浆内毒素水平,从而表现出一个持续的,长期的细胞相关毒素主机细胞质交付。
我们的检测,还可以检测出毒素易位抑制细胞质(图5)。细胞治疗与10%二甲基亚砜(DMSO),化学伴侣,防止热disord化工e圈隔离CTA1亚基(T. Banerjee和K. Teter,未发表意见),在未经处理的对照细胞相比展示的细胞质CTA1低的水平。展开毒素A链移位到细胞质16-18的先决条件,因此CTA1二甲基亚砜诱导稳定相应阻止其从ER到细胞质的运动。
该协会的速率常数(K)从SPR的实验计算灌注缓冲区14,15,26配体浓度成正比。因此,它是可能的胞浆内毒素的浓度,以确定从图图的 K毒素毒素浓度的函数标准一个值。这一程序是用来量化在图5中的毒素易位二甲基亚砜诱导块:已知浓度的毒素产生的标准曲线来计算一个细胞质CTA1 concentrat离子0.3毫微克/毫升未经处理的细胞和二甲基亚砜处理细胞的0.1纳克/毫升(图6)。二甲基亚砜开展CTA1抑制,从而产生了在雌激素受体细胞质易位的CTA1的减少了3倍。
图1。协议概述。 (一)细胞培养与AB毒素在4 ° C时,允许毒素结合到细胞表面的温度,但会阻止毒素的内吞作用。毒素A和B亚基是由红色和蓝色圆圈,分别代表。 (二)不作承诺毒素是从介质中删除,并加热到37℃,以促进内吞作用和逆行holotoxin运输到ER细胞。 Holotoxin解离发生在ER,它使孤立的A链进入细胞质,通过一种蛋白质在ER膜的导电沟道(S)。 (三)细胞与毛地黄皂苷处理,以选择性通透血浆膜。 (四)离心用于对细胞进行分区成单独的细胞质和细胞器的分数。细胞质被挤压出细胞通过毛地黄皂苷产生毛孔位于上清中。完整的膜结合细胞器中发现的颗粒分数。 (五)检测毒素A链在宿主细胞质易位池,上清灌注对涂抗- A链抗体的SPR传感器。
图2。PTS1进入宿主细胞质易位的检测。 CHO细胞脉冲标记,在4 ° C为1微克/毫升的PT 30分钟。细胞,然后3小时的追逐,在37 ° C的毒素培养基中含有没有增加(陶醉)或5博鳌亚洲论坛微克/毫升(+博鳌亚洲论坛陶醉)。与毛地黄皂苷的细胞膜的通透性,使用分区细胞提取到单独的细胞器和胞质fracti项。一个涂有反PTS1抗体的SPR传感器是用来检测PTS1从未经处理或治疗的博鳌亚洲论坛的细胞的细胞质池。 PTS1标准灌流在传感器作为阳性对照,而从unintoxicated细胞的胞浆中的一小部分是在传感器作为阴性对照幻灯片灌注。在每次运行结束时,势必样品被剥离来自传感器的幻灯片。
图3。CTA1进入宿主细胞质易位的检测。脉冲标记HeLa细胞在4 ° C组与1微克/毫升的CT 2小时的追逐,在37 ° C的毒素培养基中含有没有增加(陶醉)或5博鳌亚洲论坛微克/毫升(+博鳌亚洲论坛陶醉)。与毛地黄皂苷的细胞膜的通透性,使用分区细胞提取到单独的细胞器和细胞质组分。 (一)细胞质组分灌注了涂有反注册税务师抗体的SPR传感器。已知注册税务师的数量被用来作为阳性对照,而从unintoxicated细胞的细胞质作为阴性对照。 (二)陶醉在博鳌亚洲论坛的情况下从细胞的细胞质部分灌注了涂有反城巴抗体的SPR传感器。一个纯化的CTB五聚体灌注在幻灯片作为阳性对照。 (三)细胞器的一小部分被溶解,用1%Triton X - 100的的前灌注超过SPR传感器与反注册税务师抗体涂。为便于比较,胞质部分(1毫升最终卷)从同一个细胞中提取和注册税务师标准也灌注在传感器。所有面板,势必样品被剥离传感器在每次运行结束。
图4。CTA1到细胞质进入动力学。 HeLa细胞在4 ° C组与1微克/毫升的CT追为15,30,45,在37分钟或60℃,无毒mediu脉冲标记米。要检测的毒素易位池,从毛地黄皂苷-透细胞的细胞质组分灌注了涂有反注册税务师抗体的SPR传感器。灌注在传感器以及注册税务师标准。在每次运行结束时,势必样品被剥离来自传感器的幻灯片。
图5。CTA1二甲基亚砜易位的抑制作用。脉冲标记HeLa细胞在4 ° C组与1微克/毫升的CT 2小时的追逐,在37 ° C的毒素培养基中含有没有增加(陶醉)或10%DMSO(+二甲基亚砜陶醉)。要检测的毒素易位池,从毛地黄皂苷-透细胞的细胞质组分灌注了涂有反注册税务师抗体的SPR传感器。 CTA的标准(100,10,1,和0.1毫微克/毫升)灌注在传感器作为阳性对照,只有1和0.1 ng / mL的标准缩放显示。从unintoxicate细胞质D细胞被用来作为阴性对照。在每次运行结束时,势必样品被剥离来自传感器的幻灯片。
图6。胞浆CTA1计算,K从图5中的一个注册税务师标准值绘制毒素浓度的函数。由此产生的标准曲线是用来判断的基础上 K从图5中,在未经处理和DMSO处理的细胞的细胞质CTA1浓度的实验样品的一个值。毒素类标准为实心圆;未经处理的细胞质是作为一个开放的广场;二甲基亚砜处理的细胞质是作为一个开放的圆圈。两个独立的实验范围的平均值±所示。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
与现有方法的比较
我们基于SPR -易位检测的一种快速,敏感,定量的方法来检测毒素进入宿主细胞质交付。该技术并不需要放射性标记或其他修改的毒素,它可以应用到任何毒素,抗毒素A链抗体可。监测到细胞质的毒素通过现有的方法还依赖于一个分区成单独的细胞质和膜组分11,23,27,28的细胞提取物的亚细胞分馏协议。这些方法使用免疫印迹或radiolabels检测胞浆内毒素池。前一种方法充其量是半定量和患有灵敏度相对较差。即使放射性标记的协议可能要花几周来生成一个结果,由于到达细胞质的毒素水平低。虽然带有放射性标记的毒素定量分析确定相对百分相关细胞毒素,进入细胞质中,这种方法不能直接确定胞浆内毒素分子的确切人数。放射性标记毒素的检测比较SPR毒素检测的灵敏度,因此有问题的,胞浆内毒素的数量可以用SPR,但不是由放射性标记计算。
其他易位检测绕过上游毒素贩运步骤和传递毒素A链,直接到急诊室,无论是使用基于质粒表达系统或体外转录/ 翻译系统29-38。对于这两种方法,一个氨基末端的信号序列目标的A链合作翻译成ER流明进口。合成了一种从ER链的出口,然后检测到亚细胞分馏,差速离心,细胞质易位毒素蛋白酶体降解,毒素活动,和/或胞浆特定毒素修改。这些方法的子集CUS单纯易位事件,可用于在体外重组实验,并产生毒素的检测和免疫共沉淀研究水平升高。但是,这些方法不能确定的毒素从细胞表面传递到细胞质动力学或效率。它也有可能是易位的A链不进入holotoxin - A链,在相同的构象状态的急诊室。缺少的A / B解离事件,如这些程序,主机毒素相互作用的其他方面。因此,有一个是直接在ER合成的链监测易位的长处和短处。
往往是通过中毒实验中发现毒素易位。外源毒素产生的细胞毒性或细胞病变效应,表明毒素A链已达到其胞质目标。显然,这是一种间接的易位的措施,监测毒素Activity在细胞质中,而不是物理存在的胞浆内毒素。因此,这项技术既不能量化的胞浆内毒素水平,也直接检测改变了易位毒素处理。也有情景之间的胞浆内毒素含量和毒素活动有直接的关系不存在,如可能需要的胞浆内毒素的阈浓度,引起细胞反应或毒活动时产生饱和的细胞反应。尽管如此,中毒检测,可以提供一个功能的相关性实验直接文件易位事件。我们曾使用这种策略表现出抑制A链易位对应抑制细胞中毒17-19。
总之,有多种方法来检测毒素传递到细胞质。我们的SPR为基础的方法提供快速,灵敏,定量结果的优势。在DATA也可辅以实验使用上述旧的策略之一,以产生更强的结论。
未来的应用
我们的标签无胞浆内毒素的检测和定量的方法提供了灵活性,以解决许多悬而未决的问题,关于中毒的细胞生物学的调查。例如,它有可能建立一个链交付的效率,通过计算表面结合的毒素,达到细胞质百分比细胞质。它也可以量化的胞浆内毒素的总量,并推而广之,每个细胞的胞浆内毒素分子的数量。据认为,胞质白喉毒素分子足以引出一个完整的细胞病变/细胞毒作用39;这种模式现在可以测试使用易位法和相关中毒检测其他毒素。因此,我们的SPR为基础的检测的SHOULD是能够确定如何胞浆内毒素的许多分子所需的生产性中毒。我们的技术还可以跟踪胞浆内毒素的持久性。易位的A链的大幅下降将限制并尽可能减少其胞内浓度随着时间的推移,这将意味着中毒的影响,如果A链进入细胞质后,最初的毒素暴露的限制,可以逆转。此外,陶醉细胞外介质膜颗粒可用于跟踪分别居住在内膜系统,分泌毒素或毒素的数量。可以使用外,内膜本地化,胞浆内毒素的比较研究,研究如何为不同的ER转位毒素中毒的细胞生物学的不同。我们的检测也可用于解剖易位事件19所需的特定毒素的细胞因子。它应该能够适应我们的方法来跟踪其他AB毒素,如炭疽致死因子和白喉毒素的内涵体,细胞质易位。最后,病毒进入到宿主细胞质中可能具有类似的实验过程进行监控。
限制
抑制毒素贩运到急诊室的条件还可以防止毒素传递到细胞质。这体现在博鳌亚洲论坛处理的细胞的胞浆内毒素的情况下(图2,3A)。因此,需要额外的控制实验时,使用此方法来检查潜在的毒素易位块。对于一些AB毒素,减少二硫键系绳的催化亚基,其holotoxin发生在ER 6,40-43。相应的A链的氧化还原状态可以被用来作为衡量毒素运输的ER 16,18 。重组毒素,含有N -连接糖基化的共识序列,一个是在ER发起的修改,也已用于检测毒素入口进入ER 12,23,44-46。最后,讨论了上述的替代协议,涉及合作翻译的毒素插入一个可以验证到ER流明链易位事件的抑制作用。例如,我们基于SPR -易位分析表明在CTA1易位质粒为基础的系统,表示在ER 流明 19 CTA1直接证实Hsp90的功能作用。
ER转位毒素的一个链,表现出较强的精氨酸-赖氨酸氨基酸偏置,允许易位毒素逃避泛素依赖的蛋白酶体降解47-50。但是仍然出现了一个相对缓慢的,独立的泛素蛋白酶体机制51,52,胞浆内毒素的降解。条件,提高蛋白酶的活性,从而可能扭曲我们的易位检测的结果在胞质FRA减少毒素的易位池ction。暴露一个蛋白酶体抑制剂细胞,可用于控制这种可能性表示胞浆内毒素的增加,导致蛋白酶抑制毒素确实可以达到细胞质,但在检测之前退化。
应该指出,这些考虑也适用于上述替代方法的子集,我们的方法不是唯一的。如前所述,表征易位事件,最好的策略是使用一个良好的控制技术相结合。
关键步骤和故障排除
化学制剂是一种用于检测的关键一步。毛地黄皂苷不容易溶解,并应做好每一个实验的新鲜。同样,新鲜的PBST,应使用SPR的分析。的EDC:NHS的激活缓冲区,应立即准备使用前,它不会保留活动,如果混合后的两个解决方案存储。 HoweveR,EDC和NHS单独分装,可存放于-80 ° C,一旦使用前解冻。所有的解决方案,包括样品的,应当取消烧毛前注射。这将防止空气中的SPR信号引起的尖峰。
这个实验使用的细胞类型必须表达足够的毒素受体,允许检出毒素A链,以达到细胞质池。在某些情况下,如GM1的HeLa细胞的CT挑战前的预处理,可以添加额外的毒素受体靶细胞表面。还必须容易质膜与毛地黄皂苷的选择性通透的细胞类型。该协议此处所描述的HeLa细胞和CHO细胞有效,但其他类型的细胞,将需要一个优化步骤,用Western blot分析监控的细胞器和细胞质组分清洁分离。我们经常分布的蛋白质二硫键异构酶(一种可溶性的ER蛋白)和HSP90(胞浆prote在为此16日至19日 )。蛋白质二硫键异构酶的颗粒分数16-19独家分区也确保了收集的细胞器膜颗粒完好无损。这是一个至关重要的方面,我们的方法作为细胞器的意外破裂将引入该系统通过内膜的限制毒素释放到细胞质分数错误。也可用于基于SPR的实验可以证明,毒素易位事件,而不是从裂解细胞器的胞质池。例如,没有发现毒素在博鳌亚洲论坛处理的细胞(图2,3A)或细胞毒素暴露仅15分钟(图4),以细胞质。同样,B亚基的CT没有发现在细胞质分数后两个小时的毒素曝光(图3B)。我们的协议中的内部膜的通透性,我们会发现上述各胞质池的毒素提到的条件。重现性好,选择性通透质膜建立正确的协议是可能代表的限速检测实施步骤。质膜通透性的其他可供选择,但我们发现,毛地黄皂苷治疗提供更一致的结果比其他方法,如链球菌溶血素O的处理
抗体的质量也将确定,可以用连续稀释的毒素标准设立了检测的灵敏度。例如,我们可以再现检测PTS1或CTA标准(图2-6)低至0.1纳克/毫升。抗A链抗体不应该承认毒素B亚单位,应始终unintoxicated细胞作为对照,以确保抗体没有交叉反应,在宿主细胞的蛋白质。初步实验将需要优化的条件,为剥离约束毒素的抗体,因为这可以不同不同的抗毒素抗体。
当监测毒素易位改变细胞的条件下,毒素标准和未经处理的对照组细胞的细胞质部分,应加以补充,在实验样本相匹配的条件。例如,注册税务师标准和未经处理的胞质分数从图5辅以1%DMSO相匹配的二甲基亚砜处理细胞的细胞质部分的最后的药物浓度。这消除了可能存在的差异,在收集馏分的化学成分的差异可能产生的SPR信号。胞质和细胞器组分之间的比较,同样需要增加1%Triton X - 100的胞质的分数和标准的,因为这种洗涤剂是用膜包裹的毒素释放SPR检测的细胞器的一小部分。初步实验表明细胞质存在不会改变SPR响应毒素标准,所以它是没有必要的补充unintoxicated细胞的细胞质中的毒素标准。
抗体结合传感器的幻灯片不会发生,如果EDC:NHS的激活解决方案是旧的或幻灯片插入到仪器与黄金面朝下来。由于制造过程中,会有一些板到板的变化,它可以防止适当的EDC:NHS的活化,进而产生抗体捕获。如果抗体结合幻灯片是穷人,由弱高架区情报组指出,第二次注射,可以存入更多的抗体上盘。区情报组是一个任意变化的单位,从一个实验到另一个取决于多少抗毒素的抗体上的传感器存入。然而,打开和关闭的利率将保持不变。
最好是使用双通道灌注商会的一个折射,作为一个通道,可用于实验样品和其他渠道可以用来缓冲ALONE,以纠正可能的基线漂移。当使用双室仪器,确保抗毒素的抗体只增加了两个通道之一。样品随后将通过两个通道运行。单通道仪器,基线漂移的补偿,涉及单独收集的缓冲区抗体涂层的滑动进样前的数据。
一个SPR实验开始之前,确保传感器幻灯片设置紧仪器和所有的配件都是安全的。从这些问题产生的泄漏会产生在收集到的数据空气尖峰。泄漏也可以检测到由废物流的情况下,应始终存在。样品体积大于注射循环量是必要的,以避免空气尖峰以及 - 例如,我们用1毫升的样品量,一个500μL注射循环。浸油的不适当的棱镜将防止基线Signa的稳定L.用户指南和赖克特提供技术公告的SPR仪器的运作有关的其他问题进行了探讨。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
没有利益冲突的声明。
Acknowledgments
这项工作是由美国国立卫生研究院授予R01 AI073783光Teter。我们感谢援助,发展批判性阅读的手稿中的亚细胞分馏协议和海伦布瑞斯博士谢恩梅西。
Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Digitonin | Sigma-Aldrich | D141 | |
Ethanol | Acros Organics | 61509-0010 | |
DMEM | Invitrogen | 11995065 | |
Fetal Bovine Serum | Atlanta Biologicals | S11550 | |
Ganglioside GM1 | Sigma-Aldrich | G7641 | |
CTA | Sigma-Aldrich | C2398 | |
PTS1 | List | 182 | |
NHS (N-Hydroxysuccinimide) | Pierce, Thermo Scientific | 24500 | |
EDC (1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide) | Thermo Fisher Scientific, Inc. | 22981 | |
Ethanolamine | Sigma-Aldrich | E0135 | |
PBST | Medicago | 09-8903-100 | |
Anti-CTA antibody | Santa Cruz Biotechnology, Inc. | sc-80747 | |
Anti-CTB antibody | Calbiochem | 227040 | |
Anti-PTS1 antibody | Santa Cruz Biotechnology, Inc. | sc-57639 | |
Refractometer | Reichert | SR7000, SR7000DC | |
SPR sensor slides | Reichert | 13206060 | |
Syringe pump | Cole-Parmer | 780200C |
References
- Sandvig, K., van Deurs, B. Membrane traffic exploited by protein toxins. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 18, 1-24 (2002).
- Watson, P., Spooner, R. A. Toxin entry and trafficking in mammalian cells. Adv. Drug Deliv. Rev. 58, 1581-1596 (2006).
- Carbonetti, N. H. Pertussis toxin and adenylate cyclase toxin: key virulence factors of Bordetella pertussis and cell biology tools. Future Microbiol. 5, 455-469 (2010).
- Wernick, N. L. B., Chinnapen, D. J. -F., Cho, J. A., Lencer, W. I. Cholera toxin: an intracellular journey into the cytosol by way of the endoplasmic reticulum. Toxins. 2, 310-325 (2010).
- Lord, J. M., Roberts, L. M., Lencer, W. I. Entry of protein toxins into mammalian cells by crossing the endoplasmic reticulum membrane: co-opting basic mechanisms of endoplasmic reticulum-associated degradation. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 300, 149-168 (2005).
- Lencer, W. I. Entry of cholera toxin into polarized human intestinal epithelial cells. Identification of an early brefeldin A sensitive event required for A1-peptide generation. J. Clin. Invest. 92, 2941-2951 (1993).
- Orlandi, P. A., Curran, P. K., Fishman, P. H. Brefeldin A blocks the response of cultured cells to cholera toxin. Implications for intracellular trafficking in toxin action. J. Biol. Chem. 268, 12010-12016 (1993).
- Sandvig, K., Prydz, K., Hansen, S. H., van Deurs, B. Ricin transport in brefeldin A-treated cells: correlation between Golgi structure and toxic effect. J. Cell. Biol. 115, 971-981 (1991).
- Sandvig, K., Prydz, K., Ryd, M., van Deurs, B. Endocytosis and intracellular transport of the glycolipid-binding ligand Shiga toxin in polarized MDCK cells. J. Cell Biol. 113, 553-562 (1991).
- van Deurs, B. Estimation of the amount of internalized ricin that reaches the trans-Golgi network. J. Cell Biol. 106, 253-267 (1988).
- Tam, P. J., Lingwood, C. A. Membrane cytosolic translocation of verotoxin A1 subunit in target cells. Microbiology. 153, 2700-2710 (2007).
- Plaut, R. D., Carbonetti, N. H. Retrograde transport of pertussis toxin in the mammalian cell. Cell. Microbiol. 10, 1130-1139 (2008).
- Willander, M., Al-Hilli, S. Analysis of biomolecules using surface plasmons. Methods Mol. Biol. 544, 201-229 (2009).
- Homola, J. Present and future of surface plasmon resonance biosensors. Anal. Bioanal. Chem. 377, 528-539 (2003).
- Medaglia, M. V., Fisher, R. J. Protein-Protein Interactions. Golemis, E. , Cold Spring Harbor Laboratory Press. Cold Spring Harbor, New York. 255-272 (2002).
- Banerjee, T. Contribution of subdomain structure to the thermal stability of the cholera toxin A1 subunit. Biochemistry. 49, 8839-8846 (2010).
- Massey, S. Stabilization of the tertiary structure of the cholera toxin A1 subunit inhibits toxin dislocation and cellular intoxication. J. Mol. Biol. 393, 1083-1096 (2009).
- Taylor, M. A therapeutic chemical chaperone inhibits cholera intoxication and unfolding/translocation of the cholera toxin A1 subunit. PLoS ONE. 6, e18825-e18825 (2011).
- Taylor, M. Hsp90 is required for transfer of the cholera toxin A1 subunit from the endoplasmic reticulum to the cytosol. J. Biol. Chem. 285, 31261-31267 (2010).
- Donta, S. T., Beristain, S., Tomicic, T. K. Inhibition of heat-labile cholera and Escherichia coli enterotoxins by brefeldin A. Infect. Immun. 61, 3282-3286 (1993).
- Donta, S. T., Tomicic, T. K., Donohue-Rolfe, A. Inhibition of Shiga-like toxins by brefeldin. A. J. Infect. Dis. 171, 721-724 (1995).
- Nambiar, M. P., Oda, T., Chen, C., Kuwazuru, Y., Wu, H. C. Involvement of the Golgi region in the intracellular trafficking of cholera toxin. J. Cell. Physiol. 154, 222-228 (1993).
- Rapak, A., Falnes, P. O., Olsnes, S. Retrograde transport of mutant ricin to the endoplasmic reticulum with subsequent translocation to cytosol. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 94, 3783-3788 (1997).
- Xu, Y., Barbieri, J. T. Pertussis toxin-mediated ADP-ribosylation of target proteins in Chinese hamster ovary cells involves a vesicle trafficking mechanism. Infect. Immun. 63, 825-832 (1995).
- Yoshida, T., Chen, C. C., Zhang, M. S., Wu, H. C. Disruption of the Golgi apparatus by brefeldin A inhibits the cytotoxicity of ricin, modeccin, and Pseudomonas toxin. Exp. Cell Res. 192, 389-395 (1991).
- Godber, B. Direct quantification of analyte concentration by resonant acoustic profiling. Clin. Chem. 51, 1962-1972 (2005).
- Bernardi, K. M., Forster, M. L., Lencer, W. I., Tsai, B. Derlin-1 facilitates the retro-translocation of cholera toxin. Mol. Biol. Cell. 19, 877-884 (2008).
- Wernick, N. L., De Luca, H., Kam, W. R., Lencer, W. I. N-terminal Extension of the Cholera Toxin A1-chain Causes Rapid Degradation after Retrotranslocation from Endoplasmic Reticulum to Cytosol. J. Biol. Chem. 285, 6145-6152 (2010).
- Simpson, J. C. Ricin A chain utilises the endoplasmic reticulum-associated protein degradation pathway to enter the cytosol of yeast. FEBS. Lett. 459, 80-84 (1999).
- Veithen, A., Raze, D., Locht, C. Intracellular trafficking and membrane translocation of pertussis toxin into host cells. Int. J. Med. Microbiol. 290, 409-413 (2000).
- Castro, M. G., McNamara, U., Carbonetti, N. H. Expression, activity and cytotoxicity of pertussis toxin S1 subunit in transfected mammalian cells. Cell. Microbiol. 3, 45-54 (2001).
- Schmitz, A., Herrgen, H., Winkeler, A., Herzog, V. Cholera toxin is exported from microsomes by the Sec61p complex. J. Cell Biol. 148, 1203-1212 (2000).
- Teter, K., Allyn, R. L., Jobling, M. G., Holmes, R. K. Transfer of the cholera toxin A1 polypeptide from the endoplasmic reticulum to the cytosol is a rapid process facilitated by the endoplasmic reticulum-associated degradation pathway. Infect. Immun. 70, 6166-6171 (2002).
- Winkeler, A., Godderz, D., Herzog, V., Schmitz, A. BiP-dependent export of cholera toxin from endoplasmic reticulum-derived microsomes. FEBS Lett. 554, 439-442 (2003).
- Yu, M., Haslam, D. B. Shiga toxin is transported from the endoplasmic reticulum following interaction with the luminal chaperone HEDJ/ERdj3. Infect. Immun. 73, 2524-2532 (2005).
- LaPointe, P., Wei, X., Gariepy, J. A role for the protease-sensitive loop region of Shiga-like toxin 1 in the retrotranslocation of its A1 domain from the endoplasmic reticulum lumen. J. Biol. Chem. 280, 23310-23318 (2005).
- Teter, K., Jobling, M. G., Sentz, D., Holmes, R. K. The cholera toxin A13 subdomain is essential for interaction with ADP-ribosylation factor 6 and full toxic activity but is not required for translocation from the endoplasmic reticulum to the cytosol. Infect. Immun. 74, 2259-2267 (2006).
- Redmann, V. Dislocation of ricin toxin a chains in human cells utilizes selective cellular factors. J. Biol. Chem. 286, 21231-21238 (2011).
- Yamaizumi, M., Mekada, E., Uchida, T., Okada, Y. One molecule of diphtheria toxin fragment A introduced into a cell can kill the cell. Cell. 15, 245-250 (1978).
- Bellisola, G. Reductive activation of ricin and ricin A-chain immunotoxins by protein disulfide isomerase and thioredoxin reductase. Biochem. Pharmacol. 67, 1721-1731 (2004).
- McKee, M. L., FitzGerald, D. J. Reduction of furin-nicked Pseudomonas exotoxin A: an unfolding story. Biochemistry. 38, 16507-16513 (1999).
- Orlandi, P. A. Protein-disulfide isomerase-mediated reduction of the A subunit of cholera toxin in a human intestinal cell line. J. Biol. Chem. 272, 4591-4599 (1997).
- Spooner, R. A. Protein disulphide-isomerase reduces ricin to its A and B chains in the endoplasmic reticulum. Biochem. J. 383, 285-293 (2004).
- Fujinaga, Y. Gangliosides that associate with lipid rafts mediate transport of cholera and related toxins from the plasma membrane to endoplasmic reticulm. Mol. Biol. Cell. 14, 4783-4793 (2003).
- Guerra, L. Cellular internalization of cytolethal distending toxin: a new end to a known pathway. Cell. Microbiol. 7, 921-934 (2005).
- Johannes, L., Tenza, D., Antony, C., Goud, B. Retrograde transport of KDEL-bearing B-fragment of Shiga toxin. J. Biol. Chem. 272, 19554-19561 (1997).
- Deeks, E. D. The low lysine content of ricin A chain reduces the risk of proteolytic degradation after translocation from the endoplasmic reticulum to the cytosol. Biochemistry. 41, 3405-3413 (2002).
- Hazes, B., Read, R. J. Accumulating evidence suggests that several AB-toxins subvert the endoplasmic reticulum-associated protein degradation pathway to enter target cells. Biochemistry. 36, 11051-11054 (1997).
- Rodighiero, C., Tsai, B., Rapoport, T. A., Lencer, W. I. Role of ubiquitination in retro-translocation of cholera toxin and escape of cytosolic degradation. EMBO Rep. 3, 1222-1227 (2002).
- Worthington, Z. E., Carbonetti, N. H. Evading the proteasome: absence of lysine residues contributes to pertussis toxin activity by evasion of proteasome degradation. Infect. Immun. 75, 2946-2953 (2007).
- Pande, A. H., Moe, D., Jamnadas, M., Tatulian, S. A., Teter, K. The pertussis toxin S1 subunit is a thermally unstable protein susceptible to degradation by the 20S proteasome. Biochemistry. 45, 13734-13740 (2006).
- Pande, A. H. Conformational instability of the cholera toxin A1 polypeptide. J. Mol. Biol. 374, 1114-1128 (2007).