Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Cancer Research

荧光肽酶谱法检测蛋白酶活性

Published: January 20, 2019 doi: 10.3791/58938

Summary

在这里, 我们提出了一个详细的协议, 修改酶图技术, 其中荧光肽被用作可降解的底物, 而不是原生蛋白质。生物样品在荧光肽酶谱中的电泳使检测到比以前的酶学技术更广泛的蛋白酶。

Abstract

该方法的目的是测量复杂生物样品的蛋白溶解活性。通过嵌入可降解底物的解析凝胶, 通过电泳对样品进行分子量分离。这种方法不同于传统的凝胶酶学, 因为淬火的荧光肽是共价地纳入解决凝胶, 而不是全长蛋白质, 如明胶或酪蛋白。使用荧光肽可以直接检测蛋白溶解活性, 而无需额外的染色步骤。生物样品中的酶将淬火的荧光肽裂开, 从而增加荧光。然后用标准的荧光凝胶扫描仪对凝胶中的荧光信号进行成像, 并使用密度测量进行量化。多肽作为可降解底物的使用极大地扩展了利用酶成像技术检测到的可能的蛋白酶。

Introduction

凝胶酶学是一种生物技术, 用于测量生物样本中的蛋白溶解活性, 如体液或细胞培养介质 1,2,3。样品通过嵌入可降解基板的聚丙烯酰胺凝胶, 通过电泳的分子量分离。常见的可降解底物包括明胶、酪蛋白、胶原蛋白和弹性蛋白, 这些物质已被用来测量基质金属蛋白酶 (mmp)-1、-2、-3、-7、-8、-9 和-11, 此外还有各种导管 1, 2,4 个,5,6,7.,8. 电泳后, 酶被重新修饰, 并允许降解凝胶内的蛋白质。在传统的凝胶酶学中, 凝胶被蛋白质染料 (如 Coomassie) 染色, 蛋白酶活性被检测为信号的损失,深蓝色背景上的白色带 (蛋白质降解)。

在这里, 我们描述了一种替代的凝胶酶学方法的协议, 其中可降解的底物是一个短的, 荧光肽共价地纳入聚丙烯酰胺凝胶 (图 1)。与传统的凝胶酶学相比, 合成肽作为可降解的底物的替代, 可以检测到更广泛的蛋白酶, 而传统的凝胶酶学方法是与原生蛋白质9相比。荧光肽的共价连接可防止凝胶电泳过程中的肽扩散和迁移, 用以前的方法9,10观察到。此外, 使用氟基板可以直接检测蛋白酶活性, 而无需额外的染色和去染色步骤。该方法的总体目标是通过在合氧化酶凝胶中共价地加入氟生成肽来检测生物样品中的蛋白酶活性。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. 解决凝胶层的制备

  1. 根据表 1准备10% 的聚丙烯酰胺解析凝胶溶液。在浇注凝胶之前立即加入四甲基二胺 (temed) 和过硫酸铵 (aps), 因为它们的添加会引发聚合反应。
  2. 用10% 的解析凝胶溶液填充一个空的1.5 毫米小凝胶盒 (5 毫升)。
  3. 在聚丙烯酰胺凝胶顶部添加一层薄薄的异丙醇 (~ 500μl), 以产生水平凝胶并防止气泡。使用剩余的聚丙烯酰胺溶液来跟踪聚合反应的进展。当管内的聚丙烯酰胺完全凝固后, 反应完成 (~ 40分钟)。

2. 偶氮磷酰亚胺-马来酰亚胺链接分子的制备

  1. 当第一个解析凝胶层是聚合时, 从-20°c 的存储中回收 azidi-pg3-马来酰亚胺试剂盒, 并使组件达到室温。每个套件有两个组件。vial 1 包含一个 maleim待 nhs 酯, 一个白色到灰色的固体。vial 2 含有偶氮-peg3-胺, 一种略带黄色的油。
    注: 作者建议使用25毫克 azidi-pg3-马来酰亚胺试剂盒, 因为它只能在-20°c 下短期 (1-2小时) 储存, 然后才开始降解。25毫克足以产生10肽凝胶。在准备后3周内使用凝胶。
  2. 将 vial 2 的组分溶解在制造商推荐的二甲基亚硫酸 (dmso) 和涡流量为 30秒, 以确保液体的混合良好。
  3. 将 val 1 的内容物转移到一个干净的, 干燥的100毫升圆底烧瓶, 其中包含搅拌棒。
    注: 用丙酮冲洗烧瓶, 在使用前完全干燥, 以防止水分干扰反应。
  4. 立即插入橡胶隔膜塞子与隔膜, 可以用注射器刺穿到烧瓶的嘴。快速工作, 防止水分进入烧瓶。
  5. 将两个18个仪表注射器针头插入隔膜, 并将一个针头连接到惰性气体罐 (例如氩气体)。允许惰性气体在烧瓶中灌装 3分钟. 在惰性气体下混合瓶1和2的成分, 以防止不良的反应产物。
    注意: 第二个注射器针是提供一个通风口, 从而允许烧瓶内的大气空气从烧瓶中流出, 因为烧瓶充满了惰性气体。不要忘了包括一个通风孔针!
  6. 关闭惰性气体, 将其从针头上拆下来。使用注射器, 将 vial 2 的全部内容注射到烧瓶中。
  7. 取下针头和注射器, 使组件在室温下混合 30分钟, 同时搅拌。
  8. 取出橡胶隔膜塞子, 将内装物转移到干净的5毫升离心管中。在室温下, 必须在1小时内使用 azid-pg3-马来酰亚胺溶液。

3. 多肽解决凝胶层的制备

  1. 一旦第一个溶解凝胶层已经聚合, 倒出异丙醇层。通过在凝胶顶部移液1毫升的去离子水, 冲洗凝胶的顶部, 然后从水中倒出来。
  2. 从-80°c 贮存中回收硫醇功能化荧光肽, 使其在室温下解冻。
    注: 硫醇功能化肽可以按前面说明制备 11,12。商业上可用的肽也可以使用, 但需要添加一个终端半胱氨酸残留物, 以使马来胺-硫醇点击反应。将肽溶解到 10 mm 的库存浓度中, 并将其储存在-80°c 的小 (30 ul) 等价物中, 以限制重复的冻融循环。
  3. 根据表 1, 制备含有 azid-pga-马来酰亚胺链接剂分子和荧光肽的10% 解析凝胶溶液。在浇注凝胶之前立即添加 temed 和 aps, 因为它们的加成启动了聚合反应。
  4. 用肽溶解凝胶溶液填充凝胶盒 (3 毫升) 剩余部分的一半。
    注: 多层溶解凝胶方法可减少每个凝胶所需的肽和链接剂的数量。可以根据需要调整肽分辨凝胶层的大小, 以适应更大范围的分子量。
  5. 将一层薄薄的异丙醇 (~ 500μl) 输送到聚丙烯酰胺凝胶的顶部, 以产生水平凝胶并防止气泡。使用剩余的聚丙烯酰胺溶液来跟踪聚合反应的进展。当管内的聚丙烯酰胺完全凝固后, 反应完成 (~ 40分钟)。
    注: 荧光肽是光敏的。保持凝胶覆盖铝箔, 以防止光漂白过程中凝胶制备, 电泳, 洗涤和发展。
  6. 从异丙醇层中倒出, 用去离子水冲洗肽溶解凝胶的顶部, 如步骤3.1 所示。
  7. 如果立即使用凝胶, 请继续执行步骤 4, 否则, 将准备好的凝胶浸泡在塑料盒中, 在4°c 的情况下, 将准备好的凝胶浸入100ml 的1x 磷酸盐缓冲盐水 (pbs) 中, 以防止凝胶干燥。用铝箔包裹盒子, 以防止光漂白。凝胶在使用前最多可以在 pbs 中储存3周。

4. 堆叠凝胶的制备

  1. 根据表 1准备5% 的堆叠凝胶溶液。在浇注凝胶之前立即添加 temed 和 aps, 因为它们的加成启动了聚合反应。
  2. 用堆叠凝胶溶液填充凝胶盒 (~ 2 毫升) 剩余的空白部分。
  3. 快速将 1.5 mm 凝胶梳子插入堆叠凝胶层, 确保井下不会残留气泡。使用剩余的聚丙烯酰胺溶液来跟踪聚合反应的进展。当管内的聚丙烯酰胺完全凝固后, 反应就完成了 (~ 10分钟)。
  4. 从凝胶盒背面轻轻取下梳子和胶带。

5. 电泳生物样品的制备

  1. 在非还原条件下准备有条件的细胞介质、细胞裂解物、组织同质化和 mmp 标准,如其他地方所述。不要加热样品。
  2. 例如, 准备有条件的细胞培养基, 如下所示:
    1. 在10% 的胎牛血清 (fbs) 培养基中, 6 孔板中的 40, 000 细胞/厘米2 细胞。在加湿室 (37°c 时将 5% co2)中培养细胞 24小时, 使其达到70-80% 的融合。
      注: 如果细胞在24小时后仍未达到所需的融合, 请允许它们在10% 的 fbs 培养基中长出24小时。
    2. 用 pbs 清洗细胞两次, 加入2毫升无血清培养培养基。将细胞在加湿室 (37°c 时为 5% co2 ) 中额外培养24小时。
    3. 使用血清学移液器, 从每口井收集有条件的介质。以1200转每分钟离心介质 3分钟, 以去除任何细胞碎片。采取上清液, 并集中使用15毫升, 10 kda 分子量截止离心过滤装置。在摆动斗式转子中以 4, 000 x 克离心过滤单元 15分钟, 在固定角度转子中离心 5, 000 x 克, 15分钟。
      注: 此步骤是可选的, 但可以提高肽酶谱中的蛋白溶解带的强度。
    4. 将浓缩滤液转移到新鲜的 1.5 ml 离心管中。在-80°c 下倾斜并存储样品, 最多可进行三次冻融循环。
  3. 使用标准蛋白质定量检测 (bca、bradford 检测) 对蛋白质含量进行定量。

6. 多肽酶谱中生物样品的电泳

  1. 在传统的酶学样品缓冲液中溶解样品 (62.5 mm tris-hcl, ph 6.8, 25% 甘油, 4% sds, 0.01% 溴酚蓝)。对于细胞和组织样本, 建议每口总蛋白约30微克, mmp 标准建议为50-100 纳克蛋白质。
  2. 在凝胶装置中加入400毫升的1x 特里斯-甘氨酸 sds 运行缓冲器。每口井可装载高达35μl 的样品。在4°c 下以 120 v 的温度运行样品1.5 小时, 或者直到分子量标准表明所关注的蛋白酶在肽分辨凝胶层 (具有可见的橙色) 内。
    注: 大多数 mmp 及其型号都在 35-100 kda 的范围内。当分子量标准表明这些重量是在肽分辨凝胶层内, 电泳可以停止。同样的原理也适用于其他类型的已知分子量的蛋白酶。如果有兴趣检测多个蛋白酶在更大的分子量范围内, 减少分辨凝胶层的大小, 并增加肽分辨凝胶层的大小。
  3. 电泳后, 在室温下, 在室温下, 在含有 2.5% triton x-100、1μm zncl2和 5mm cl 2 的再生缓冲液中, 在室温下取出凝胶三次, 每次 10分钟.Tris-HCl, ph 值7.5。
  4. 将凝胶转移到含有 1% triton x-100、1μm zncl2和 5mm ccl 2 的开发缓冲液中 , 在 50 mm Tris-HCl 中, ph 7.5 为 15分钟, 更换为新鲜的显影性缓冲液, 并在温和搅拌下在37°c 孵育凝胶24小时, 确保凝胶完全浸入溶液中。

7. 多肽酶谱的成像

  1. 24小时后, 图像凝胶使用荧光凝胶扫描器使用适当的激发和发射过滤器。例如, 代表性结果中显示的肽凝胶与荧光素结合, 并使用 488 nm 的励磁滤池和521纳米的发射滤光片进行了成像。使用适当的过滤器为您的荧光体将最大限度地检测蛋白溶解活性。
    注: 图像也可以通过配备紫外线透射照明器的凝胶成像仪拍摄, 该成像仪通常用于使用溴化乙酯染色的 dna 凝胶的成像。使用紫外线透射灯 (365 nm) 设置和 590 nm 的发射过滤器对凝胶进行成像。
  2. 使用 imagej 对波段强度进行密度分光评估, 如其他地方述13。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

使用此处描述的方法, 将两种荧光蛋白酶降解肽纳入聚丙烯酰胺凝胶中: ggpqg iwqk (peg) 2c(在整个文本和数字中简称 qgiw) 和 gpla cpMeOBzl wark(peg) 2c (在整个案文和数字中缩写为 lacw)。表示的部位。qgiw 是一个用于检测细胞胶原酶14的胶原蛋白-i 派生序列。lacw 是一个针对检测 mmp-14 和 mmp-1115 进行优化的序列。这些肽用 n-羟基琥珀酰亚胺 (nhs)-酯胺化学11标记为大顶氯 (quencher) 和荧光素 (荧光剂).开发具有足够荧光淬火且溶于标准缓冲液的新的荧光肽可能会很困难。因此, 将市售荧光蛋白酶底物中的肽序列适应于 c 端半胱氨酸通常是开发新的荧光传感器的成功策略。为了证明多肽酶学分离复杂蛋白酶混合物的能力, 从两个不同的癌细胞系中收集了条件介质。ht1080 纤维肉瘤细胞和 mda-mb-231 乳房腺癌细胞在10% 的 fbs 培养基中镀金 24小时, 之后介质被无血清介质取代24小时。采用 10 kda 分子量截止离心过滤装置采集和浓缩有条件的培养基样品。使用标准的μbca 检测法检测培养基的蛋白质含量。对条件介质中的30微克蛋白质进行电泳。作为阳性对照, 还包括 i 型细菌胶原酶 (100μg) 或纯化、活化 mmp-9 (125 ng) 的井。凝胶在显影缓冲液中孵育 24小时, 使凝胶内可降解的基质进行 mmp 裂解 (图 2), 然后进行成像。荧光成像显示, 在 lacw 肽凝胶中可以看到许多波段 (图 2a14), 而在 qgiw 凝胶中只可见一个带 (图 2A14)。与明胶酶学 (图 2g14) 相比, lacw 凝胶能够检测到更多的蛋白溶解带, 证明了多肽酶学检测生物样品中存在的更广泛的蛋白酶的能力。使用本机基板的传统方法。

为了验证可视化带作为 mmp 的身份, 肽酶谱在含有 20μm gm6001 (广谱 mmp 抑制剂) 或 10μm e-64 (一般蛋白酶抑制剂) 的显影区中孵育。用 gm6001 (图 2b14) 处理 lacw 肽凝胶降低了带的强度, 而用 e-64 (图 2c14) 处理没有明显的效果。gm6001 处理 qgiw 肽凝胶后, 以前看到的带完全消融 (图 2e14)。如预期的那样, e-64 没有任何效果 (图 2f14)。在两种肽凝胶中, gm6001 抑制纯化的 mmp-9 活性, 但不影响细菌胶原酶活性, 进一步验证荧光的可视化增加是被测试生物中的 mmp 蛋白溶解活性的结果样品。

为了比较多肽酶学与目前金标准明胶酶学的敏感性, 采用纯化、活化的 mmp-9 进行了敏感性分析。对 lacw、qgiw 和明胶酶学凝胶中的 mmp-9 (1-250 纳) 进行了串行稀释 (图 3 a14)。在发展和荧光成像之后, 用 imagej 对波段强度进行了量化, 并生成了归一化波段强度图, 以计算 ec50值--产生最大信号50% 的浓度 (图 3b)14). 与分别值为 59.50 ng 和31.85 纳克的 qgiw 和明胶酶克相比, lacw凝胶能够检测到最小浓度为 mmp-9 的最小浓度, ec 值为17.28 纳克。这些数据表明, 使用肽酶学可以匹配或超过原生底物, 如明胶的敏感性极限。

Figure 1
图 1: 荧光肽酶学过程示意图。(a)多层聚丙烯酰胺解析凝胶的制备。采用标准的10% 分辨凝胶溶液形成肽酶谱的第一层。第二个10% 的溶解凝胶层, 含有淬火荧光肽和偶氮-peg3-马来酰亚胺链接剂分子, 然后在第一层的顶部聚合。最后的顶层是5% 堆叠凝胶。(b)在非还原条件下的标准电泳用于分离功能化聚丙烯酰胺凝胶中含有蛋白酶的样品。凝胶被清洗, 以去除 sds, 并允许蛋白质重新命名。然后在37°c 的显影缓冲液中孵育 24小时, 使蛋白酶能够裂解氟肽, 从而增加荧光。这种荧光与蛋白酶活性相对应, 然后使用488纳米的激发和521纳米的发射的荧光凝胶成像仪捕获 (经生物技术和未来科学14允许调整)。请点击这里查看此图的较大版本.

Figure 2
图 2: 检测人类癌症细胞系中细胞分泌的蛋白酶.对 ht1080 纤维肉瘤 (30 微克) 和 mda-mb-231 腺癌 (30 微克) 乳腺癌细胞系的胶原酶 (100μg)、mmp-9 (125 ng) 和有条件的细胞培养基进行分析。凝胶经 dmso (车辆控制) (a & d) 处理, 用 gm6001 (b & e ) 处理, 或用 e-64 (c & f) 处理(g) ht1080 和 mda-mb-231 有条件的细胞介质的明胶酶图 (经生物技术和未来科学许可改编) 14。请点击这里查看此图的较大版本.

Figure 3
图 3: 多肽和明胶酶谱的 mmp-9 敏感性比较.(a) qgiw (上)、lacw (中) 和明胶 (底部) 酶谱连续稀释。(b)针对 mmp-9 浓度绘制了归一化带强度图, 并与四参数变斜率曲线相吻合。ec50值表示浓度为最大信号的一半。结果表示为 n= 3, 均为 sd (经生物技术和未来科学14许可改编)。请点击这里查看此图的较大版本.

解决凝胶
股票公司 最终的康克。 5凝胶 10凝胶
丙烯酰胺/双丙烯酰胺 (19: 1) 40% 10% 10毫升 20毫升
Tris-HCl ph 值8。7 100万 0.375 万 15毫升 30毫升
十二烷基硫酸钠 (sds) 20% 0.10 200μl 400μl
去离子h2o -- -- 14.4 毫升 28.7 毫升
temed -- -- 40μl 80μl
Aps 10% 0.10 400μl 800μl
总成交量 40毫升 80毫升
多肽解决凝胶
股票公司 最终的康克。 5凝胶 10凝胶
丙烯酰胺/双丙烯酰胺 (19: 1) 40% 10% 5毫升 10毫升
Tris-HCl ph 值8。7 100万 0.375 万 7.5 毫升 15毫升
十二烷基硫酸钠 (sds) 20% 0.10 100μl 200μl
去离子h2o -- -- 6.5 微米 13毫升
荧光肽 10米 75μm 150μl 300μl
azidi-pg3-maleimide 交叉链接器 75 mm 1.5 mm 400μl 800μl
temed -- -- 20μl 40升
Aps 10 0.10 200μl 400μl
总成交量 20毫升 40毫升
堆叠凝胶
股票公司 最终的康克。 5凝胶 10凝胶
丙烯酰胺/双丙烯酰胺 (19: 1) 40% 5% 2.5 毫升 5毫升
Tris-HCl ph 6。9 100万 0.125 米 2.5 毫升 5毫升
十二烷基硫酸钠 (sds) 20% 0.10 100μl 200μl
去离子h2o -- -- 14.75 毫升 29.5 毫升
temed -- -- 50μl 100μl
Aps 10% 0.10 100μl 200μl
总成交量 20毫升 40毫升

表 1:制备荧光肽酶学凝胶的试剂表.用于制备多层多肽酶学凝胶的浓度和体积。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

目前的酶学技术依赖于将原生底物纳入聚丙烯酰胺凝胶来检测蛋白溶解。虽然这些技术已经得到广泛的使用, 他们仍然是有限的蛋白酶, 他们可以检测到的数量。在这里, 描述了一个协议, 其中荧光, 蛋白酶降解肽被纳入聚丙烯酰胺解析凝胶。使用 azidi-pga-马来酰亚胺链接器分子进行共价偶联, 可分离和检测比目前本地底物更广泛的蛋白酶。荧光肽的高度可调谐特性使研究人员能够设计出能够针对其感兴趣的蛋白酶的基板。许多肽底物已被确定为各种各样的蛋白酶使用肽库, 并有越来越多的商业来源制造定制肽。开发具有足够荧光淬火且溶于标准缓冲液的新的荧光肽可能会很困难。因此, 将市售荧光蛋白酶底物中的肽序列适应于 c 端半胱氨酸通常是开发新的荧光传感器的成功策略。

在完成此协议时, 应注意处理荧光肽凝胶, 以防止过度暴露在光线下, 因为这可以显著减少检测到的荧光信号。此外, 目前使用的肽浓度在每个凝胶是75μm。这可以调整到较低的浓度, 以保存肽, 请记住, 偶氮-peg3-马来酰亚胺溶液必须添加到溶液中至少20摩尔过量的肽。azidi-pg3-马来酰亚胺试剂盒可购买3种尺寸 (25、100和1000毫克)。作者建议购买25毫克试剂盒, 因为制备的溶液只能在-20°c 的短时间内储存。此外, 一个25毫克的试剂盒足以制备10肽凝胶, 必须在制备后3周内使用。

酶学的局限性之一是难以识别可视化蛋白酶带的确切身份, 由于分子量的显著重叠。在今后的研究中, 必须进行二次分析, 以利用质谱16、17等技术确定他们的身份。酶学的另一个局限性是在 sds 和电泳的部分变性后, 蛋白质被折叠成活性构象。这些过程可能导致蛋白酶的活性构象的变化, 使蛋白溶解活性蛋白, 活性。例如, 亲 mmp-2 可以检测到明胶酶图, 尽管由于其再生到中间活性形式, 其抑制亲域是完整的。辅助方法, 如酶联免疫吸附法 (elisa) 或西球体, 可用于确定感兴趣的蛋白酶的身份和总存在。

本文论证了荧光肽底物在提高当前酶学技术灵敏度方面的应用。采用纯化的 mmp-9 对 lacw、qgiw 和明胶酶学凝胶进行了浓度梯度分析。目前, 明胶酶学是在生物样品中检测明胶酶 (mmp-2 和-9) 的黄金标准技术。通过比较这三种底物的 ec50值, lacw 肽凝胶的数值最低, 灵敏度最高。利用为检测特定蛋白酶而设计的不同肽序列可以进一步增强这些灵敏度。用 mmp 活化剂 (如 4-氨基苯甲酸乙基汞 (apma) 或肝素) 处理凝胶也可用于增强前面述的微弱信号。

除了用于生物研究的蛋白酶活性测量外, 可用于蛋白酶降解肽还经常用于组织工程和药物输送应用的交联合成水凝胶。控制降解对这些应用至关重要。目前, 这些肽的降解动力学是用单一的、纯化的酶进行表征的。然而, 确定哪些酶细胞实际产生, 并负责这些肽的裂解一直是很难确定的。使用肽酶学量化细胞和组织特异性酶释放将大大有助于这些肽交联序列的合理设计。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

作者没有什么可透露的。

Acknowledgments

由俄亥俄州立大学工程学院生物医学工程系和综合癌症中心----arthur g. james 肿瘤医院和 richard j. solove 研究所提供的资金。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1.5 mm Empty Gel Cassettes ThermoFisher Scientific NC2015
1.5 mm, 10 well Empty Gel Cassette Combs ThermoFisher Scientific NC3510
1x Phosphate Buffered Saline Fisher Scientific 10-010-049
20% SDS Solution Ambion AM9820
3x Zymography Sample Buffer Bio-Rad 1610764
40% (w/v) Acrylamide/Bis (19:1) Ambion AM9022
6 Well Tissue Culture Plates ThermoFisher Scientific 087721B
Amicon Ultra-2 Centrifugal Filter Unit (10 kDa MWCO) Sigma-Aldrich UFC201024
Ammounium Persulfate Sigma-Aldrich A3678
Azido-PEG3-Maleimide Kit Click Chemistry Tools AZ107
Calcium Chloride ThermoFisher Scientific BP510100
Dimethyl Sulfoxide Fisher Scientific BP231
Isopropanol Fisher Scientific A416P
Micro BCA Protein Assay Kit ThermoFisher Scientific 23235
N N N' N'-Tetramethylethylenediamine (TEMED) Sigma-Aldrich T9281
PowerPac Basic Power Supply Bio-Rad 1645050
Precision Plus Protein Dual Color Standard Bio-Rad 161-0374
PrecisionGlide Hypodermic Needles Fisher Scientific 14-826
Round Bottom Flask (100 mL) Fisher Scientific 50-873-144
Septum Rubber Stopper Fisher Scientific 50-872-546
Sterile Slip Tip Syringe (1 mL) Fisher Scientific 14-823-434
Triton X-100 Sigma-Aldrich X100
Trizma hydrochlroide Sigma-Aldrich T5941
Typhoon 9410 Molecular Imager GE Amersham 8149-30-9410
Zinc Chloride Sigma-Aldrich 208086

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Vandooren, J., Geurts, N., Martens, E., Vanden Steen, P. E., Opdenakker, G. Zymography methods for visualizing hydrolytic enzymes. Nature Methods. 10 (3), 211-220 (2013).
  2. Toth, M., Fridman, R. Assessment of Gelatinases (MMP-2 and MMP-9) by Gelatin Zymography. Methods in Molecular Medicine. 57, (2001).
  3. Heussen, C., Dowdle, E. B. Electrophoretic analysis of plasminogen activators in polyacrylamide gels containing sodium dodecyl sulfate and copolymerized substrates. Analytical Biochemistry. 102 (1), 196-202 (1980).
  4. Gogly, B., Groult, N., Hornebeck, W., Godeau, G., Pellat, B. Collagen zymography as a sensitive and specific technique for the determination of subpicogram levels of interstitial collagenase. Analytical Biochemistry. 255 (2), 211-216 (1998).
  5. Inanc, S., Keles, D., Oktay, G. An improved collagen zymography approach for evaluating the collagenases MMP-1, MMP-8, and MMP-13. BioTechniques. 63 (4), 174-180 (2017).
  6. Perera, H. K. I. Detection of Aspartic Proteinase Activities Using Gel Zymography. Zymography. , 43-52 (2017).
  7. van Beurden, P. A. M. S. noek-, Vonden Hoff, J. W. Zymographic techniques for the analysis of matrix metalloproteinases and their inhibitors. BioTechniques. 38 (1), 73-83 (2005).
  8. Oliver, G. W., Stetler-Stevenson, W. G., Kleiner, D. E., Zymography, Zymography, Casein Zymography, and Reverse Zymography: Activity Assays for Proteases and their Inhibitors. Proteolytic Enzymes. Springer Lab Manual. , Springer. Berlin, Heidelberg. 63-76 (1999).
  9. Deshmukh, A. A., Weist, J. L., Leight, J. L. Detection of proteolytic activity by covalent tethering of fluorogenic substrates in zymogram gels. BioTechniques. 64 (5), 203-210 (2018).
  10. Yasothornsrikul, S., Hook, V. Y. Detection of proteolytic activity by fluorescent zymogram in-gel assays. BioTechniques. 28 (6), 1172-1173 (2000).
  11. Leight, J. L., Alge, D. L., Maier, A. J., Anseth, K. S. Direct measurement of matrix metalloproteinase activity in 3D cellular microenvironments using a fluorogenic peptide substrate. Biomaterials. 34 (30), 7344-7352 (2013).
  12. Leight, J. L., Tokuda, E. Y., Jones, C. E., Lin, A. J., Anseth, K. S. Multifunctional bioscaffolds for 3D culture of melanoma cells reveal increased MMP activity and migration with BRAF kinase inhibition. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (17), 5366-5371 (2015).
  13. Ren, Z., Chen, J., Khalil, R. A. Zymography as a Research Tool in the Study of Matrix Metalloproteinase Inhibitors. Methods in Molecular Biology. 1626, Clifton, N.J. 79-102 (2017).
  14. Nagase, H., Fields, G. B. Human matrix metalloproteinase specificity studies using collagen sequence-based synthetic peptide. Biopolymers. 40 (4), 399-416 (1996).
  15. Mucha, A., et al. Membrane Type-1 Matrix Metalloprotease and Stromelysin-3 Cleave More Efficiently Synthetic Substrates Containing Unusual Amino Acids in Their P1′ Positions. Journal of Biological Chemistry. 273 (5), 2763-2768 (1998).
  16. Thimon, V., Belghazi, M., Labas, V., Dacheux, J. -L., Gatti, J. -L. One- and two-dimensional SDS-PAGE zymography with quenched fluorogenic substrates provides identification of biological fluid proteases by direct mass spectrometry. Analytical Biochemistry. 375 (2), 382-384 (2008).
  17. Sun, X., Salih, E., Oppenheim, F. G., Helmerhorst, E. J. Activity-based mass spectrometric characterization of proteases and inhibitors in human saliva. Proteomics. Clinical Applications. 3 (7), 810-820 (2009).
  18. Yu, W., Woessner, J. F. Heparin-Enhanced Zymographic Detection of Matrilysin and Collagenases. Analytical Biochemistry. 293 (1), 38-42 (2001).

Tags

癌症研究 第143期 酶学 荧光肽 蛋白酶 基质金属蛋白酶 (mmp) 共价交联 癌症 条件介质 电泳
荧光肽酶谱法检测蛋白酶活性
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Deshmukh, A. A., Weist, J. L.,More

Deshmukh, A. A., Weist, J. L., Leight, J. L. Detection of Protease Activity by Fluorescent Peptide Zymography. J. Vis. Exp. (143), e58938, doi:10.3791/58938 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter