Yöntem makalesi

Protein-Protein Etkileşimlerini Tespit Etmek için Grafen Biyosensör Tabanlı Alan Etkili Biyoalgılama

8 Temmuz 2025

Bu makalede

Özet

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kaynak: Qvit, N., et al. Alan Etkili Biyoalgılama Teknolojisini Kullanarak Moleküler Şaperon Hsp90 ve İstemci Protein Kinaz Cdc37 Arasındaki Biyomoleküler Etkileşimin Araştırılması. J. Vis. Uzm. (2022).

Bu videoda, protein-protein etkileşimlerini tespit etmek ve ölçmek için alan etkili biyoalgılama (FEB) teknolojisini açıklıyoruz. Grafen biyosensörü üzerinde hareketsiz hale getirilen hedef proteinler, çözeltideki analit proteinleri ile etkileşime girerek FEB sisteminde elektrik akımı değişikliklerine neden olur. Elektriksel tepkideki bu değişiklik, proteinler arasındaki bağlanma afinitesini gösterir.

Protokol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

>NOT: Bu çalışmada kullanılan rekombinant proteinler, Hsp90 ve Cdc37, ticari olarak elde edilmiştir (bkz.

1. Çip Aktivasyonu

>NOT: Deneyde kullanılacak tüm malzemeler Malzeme Tablosu'nda listelenmiştir. Hazırlanan tüm çözeltileri steril bir 0,2 μm filtreden süzün.

  1. 15 mL'lik bir tüpte 2.5 mL 1 M 2- (N-morfolino) etan sülfonik asit (MES) tamponuna (pH = 6.0) 2 mg EDC ekleyerek 1-Etil-3- (3-dimetilamino propil) karbodiimid (EDC) çözeltisi hazırlayın. Ayrı bir 15 mL tüpte 2.5 mL 1 M MES tamponuna (pH = 6.0) 6 mg sülfo-NHS ekleyerek N-Hidroksisülfosüksinimid (sülfo-NHS) çözeltileri hazırlayın. Her çözeltiden 50 μL'yi bağımsız tüplerde ayırın ve ileride kullanmak üzere -20 ° C'de saklayın.
  2. Eşit hacimlerde EDC ve sülfo-NHS solüsyonunu (50 μL EDC + 50 μL sülfo-NHS) yukarı ve aşağı pipetleyerek karıştırın (girdap yapmayın).
    NOT: Uygun çip işlevselleştirmesi için etkili çapraz bağlamayı sürdürmek için EDC/sulfo-NHS'nin karışık çözeltisi 30 dakika içinde kullanılmalıdır.
  3. Şirket tarafından sağlanan biyosensör çipini (5,7 cm x 2,4 cm; Malzeme Tablosuna bakınız) kapağı takılı bir cam Petri kabına yerleştirin. Çip aktivasyonunda yer alan tüm işlevselleştirme adımlarının Petri kabı içinde yapılması önerilmektedir. Biyosensör çipine 50 μL 1 M MES tamponu (pH = 6.0) uygulayın, oda sıcaklığında 1 dakika inkübe edin ve ardından tamponu aspire edin.
  4. Sensör çipine hemen 50 μL EDC/sulfo-NHS solüsyonu uygulayın. Petri kabını örtün ve oda sıcaklığında 15 dakika inkübe edin. Çipten EDC / sulfo-NHS çözeltisini aspire edin.
  5. Çipi 50 μL 1 M MES tamponu (pH = 6.0) ile bir kez durulayın; MES tamponunu aspire edin.

2. Hedef protein immobilizasyonu

  1. Çipi 2x 50 μL 1x PBS (pH = 7.4) ile durulayın. PBS'yi çipten aspire edin ve hedef molekülü, Hsp90'ı (50 μL; 500 nM) ekleyin.
    NOT: Arabellek uyumsuzluğu tüm deneyi mahvedebilir; bu nedenle, deneyden önce, hedef molekülün kalibrasyon için kullanılanla aynı tamponda olduğundan emin olmak önemlidir (örneğin, 1x PBS (pH = 7.4)). Gerekirse, deneyden önce gece boyunca diyaliz ile bir tampon değişimi gerçekleştirin. Bu deneyde, her iki rekombinant protein, Hsp90 ve Cdc37 için, 1x PBS'ye (pH = 7.4; Malzeme Tablosuna bakınız) karşı 4 ° C'de uygun tampon değişimi ile gece boyunca diyaliz yapıldı. Hedef materyalin konsantrasyonu (bu durumda Hsp90), farklı deneysel protokollere ve hedef materyallerin doğasına (protein/peptit/ligandlar) göre değişebilir.
  2. Cam Petri kabını kapatın ve oda sıcaklığında 30 dakika inkübe edin. Hedef molekülü içeren çözeltiyi aspire edin ve 3x'i 50 μL 1x PBS (pH = 7.4) ile durulayın. Çipten 1x PBS (pH = 7.4) çözeltisini aspire edin.
  3. Çipe 50 μL Quench 1 (1x PBS (pH = 7.4)) çözeltisinde 3.9 mM amino-PEG5-alkol ekleyin. Cam Petri kabını kapatın ve oda sıcaklığında 15 dakika inkübe edin. Quench 1 solüsyonunu çipten aspire edin.
  4. Çipe 50 μL Quench 2 (1 M etanolamin (pH = 8.5)) çözeltisi ekleyin. Cam Petri kabını kapatın ve oda sıcaklığında 15 dakika inkübe edin. Quench 2 solüsyonunu çipten aspire edin ve 50 μL 1x PBS kullanarak çipi 5x durulayın, son PBS damlacığını sensörde bırakın.

3. Analit numunelerinin hazırlanması

  1. İstenilen konsantrasyon aralığında Cdc37 için analit seyreltme serisi hazırlayın. İlk deney için aşağıdaki konsantrasyonlar kullanıldı: 25 nM, 50 nM, 100 nM, 200 nM, 400 nM, 800 nM, 1.000 nM, 2.000 nM, 3.000 nM ve 5.000 nM. İkinci deney için, 0.4 nM ila 200 nM arasında değişen farklı bir konsantrasyon seti kullanıldı.
  2. Güvenilir bir KD değeri elde etmek için deneyi en az sekiz farklı analit konsantrasyonu içerecek şekilde tasarlayın. Analit proteininin farklı seyreltmelerini, kalibrasyon ve hedef protein için kullanılanla aynı tamponda hazırlayın; burada 1x PBS'dir (pH = 7.4).

4. Aktive edilmiş biyosensör çipinin FEB cihazına yüklenmesi

NOT: FEB cihazı, LED ışık göstergelerine sahip bir okuyucu ve biyosensör çipini yerleştirmek için bir kartuştan oluşur.

  1. Hedef protein immobilizasyonundan sonra, etkinleştirilmiş çipi USB üzerinden bir bilgisayara bağlanan cihazın kartuşuna yerleştirin. Çip yerleştirildikten sonra, okuyucu üzerinde FEB cihazının deney için hazır olduğunu gösteren yeşil bir LED ışığı görüntülenecektir. Deneyi aşağıda açıklandığı gibi adım adım izlemek için şirket tarafından sağlanan otomatik yazılımı (Malzeme Tablosuna bakın) FEB cihazının bağlı olduğu bilgisayara yükleyin.

5. Denemeyi çalıştırın

  1. Otomatik yazılımda Deneyi Çalıştır modülüne basın ve Rejenerasyon ile 10 Nokta veya istediğiniz başka bir protokolü seçin. Aşağıdaki bilgileri doldurun: operatör adı, deney adı, tarih (örneğin, Yana, Hsp90 + Cdc37, 14.03.2021); rejenerasyon tamponu (örneğin, PBS tamponu); hareketsiz hale getirilmiş hedef (örneğin, Hsp90); çözelti içinde analit (ör., Cdc37).
  2. Yazılımda görüntülenen Deneye Başla düğmesine basın ve aşağıda açıklandığı gibi otomatik yazılım tarafından gösterilen talimatları izleyin.
    not: Yazılım tamamen otomatiktir, kullanıcı dostudur ve kullanıcıyı deney boyunca adım adım yönlendirir. Ekranda, deneyin her adımında daha fazla ilerlemek için talimatlar içeren bir açılır pencere görünecektir. Yazılım, deney boyunca her analit konsantrasyonu için kalibrasyon, analit ilişkilendirme, ayrışma, rejenerasyon ve yıkamadan (5x) ardışık olarak her tekrarlayan adım için talimatlar sağlayacaktır.
  3. Cihaz kalibrasyonu yapın. Bunu yapmak için, kalan PBS çözeltisini çipten aspire edin ve 50 μL kalibrasyon tamponu uygulayın (1x PBS; pH = 7.4). Devam düğmesine basın ve kalibrasyon adımı bitene kadar 5 dakika bekleyin. Yazılım, kalibrasyon adımı için belirlenen uç noktayı (5 dakika) ve takip etmek için bir uyarı alarmı görüntüler.
  4. Ardından, bir analit ilişkilendirmesi gerçekleştirin. Bunu yapmak için, kalibrasyon tamponunu çipten aspire edin ve 50 μL en düşük analit konsantrasyonunu (25 nM Cdc37) uygulayın. Devam düğmesine basın ve ilişkilendirme adımı bitene kadar 5 dakika bekleyin. Yazılım, devam etmek için bir uyarı alarmıyla birlikte ilişkilendirme adımının uç noktasını (5 dakika) görüntüler.
  5. Bir analit ayrışması gerçekleştirin. Bunu yapmak için, analit çözeltisini çipten aspire edin ve 50 μL ayrışma tamponu uygulayın (1x PBS; pH = 7.4). Devam düğmesine basın ve ayrışma adımı süresi (5 dk) bitene kadar 5 dakika bekleyin. Yazılım, ayrışma adımı için son noktayı (5 dakika) takip etmek için bir uyarı alarmı ile görüntüler.
  6. Ardından, çip rejenerasyonu gerçekleştirin. Ayrışma solüsyonunu çipten aspire edin ve 50 μL rejenerasyon tamponu uygulayın (1x PBS; pH = 7.4). Devam düğmesine basın ve rejenerasyon adımı süresi (30 sn) bitene kadar 30 saniye bekleyin. Yazılım, rejenerasyon adımı (30 sn) için son noktayı ve takip etmek için bir uyarı alarmı görüntüler.
  7. Son olarak, çipi yıkayın. Rejenerasyon solüsyonunu çipten aspire edin ve çipe 50 μL yıkama tamponu (1x PBS; pH = 7.4) uygulayın. Çözeltiyi çipten aspire edin ve bu 5x'i tekrarlayın. Yıkama tamponunun son damlasını çip üzerinde bırakın ve Devam düğmesine basın ve yazılım ekranında yıkama adımı süresi bitene kadar 30 saniye bekleyin.
    NOT: Yazılım, deneyin bir sonraki döngüsüne devam etmek için bir uyarı alarmı ile yıkama adımının son noktasını (30 sn) görüntüler.
  8. Kullanılan her analit konsantrasyonu için adımları tekrarlayın; kalibrasyon, analit ilişkilendirme, ayrışma, rejenerasyon ve yıkamanın beş adımı (5x) bir döngü oluşturur. Burada gösterilen deney için, 10 analit konsantrasyonu için 10 döngü gerçekleştirdik (25 nM ila 5.000 nM veya 0.4 nM ila 200 nM arasında değişen; Şekil 1).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

figure-results-1
Şekil 1: Protokol özeti. (A) Çip aktivasyon işlemi için adımların özeti. (B) Protokoldeki tekrar eden beş adımın grafiksel gösterimi.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Herhangi bir çıkar çatışması beyan edilmedi.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Otomatik analiz yazılımıAgile plus yazılımı, Cardea (Nanomed)NA
CAS numarası: NA
Metinde, cihazla birlikte verilen otomatik analiz yazılımı olarak anılacaktır. Otomatik analiz oluşturur.
COOH-BPU (Biyoalgılama İşleme Birimi)Agile plus yazılımı, Cardea (Nanomed)NA
CAS numarası: NA
Biyosensör çipi
Veri inceleme yazılımıDatalign 1.0, Cardea (Nanomed)NA
CAS numarası: NA
Metinde sağlanan veri inceleme yazılımı olarak anılacaktır. Cihazla birlikte verilir ve bilgi veri noktalarının gözden geçirilmesine ve dışa aktarılmasına izin verir.
Diyaliz torbasıCelluSep, Membran filtrasyon ürünleriT2-10-15
CAS numarası: NA
T2 boruları (6.000-8.000 MWCO), (10
mm fw, 6,4 mm Ø, 0,32ml/cm, 15m)
EDC (1-Etil-3- (3-dimetilamino propil) karbodiimid)Cardea (Nanomed)EDC160322-02
CAS numarası: 25952-53-8
Beyaz toz
MES (2-(N-morfolino) etan sülfonik asit) tamponuMerckM3671-50G
CAS numarası: 4432-31-9
Beyaz toz
NHS (N-Hidroksisülfosüksinimid) cipsleriCardea (Nanomed)NA
CAS numarası: NA
Grafen bazlı çip
PBS (Fosfat tamponlu tuzlu su) X 10Biyo-Laboratuvar001623237500
CAS numarası: 7758-11-4
Sıvı şeffaf çözüm
PipetTermo Bilimsel11855231
CAS numarası: NA
Finnpipette F3 5-50 μL, sarı
Söndürme 1 (1 x PBS'de 3.9 mM amino-PEG5- alkol)Cardea (Nanomed)0105-001-002-001
CAS numarası: NA
Sıvı, şeffaf çözüm
Söndürme 2 (1 M etanolamin (pH = 8.5))Cardea (Nanomed)0105-001-003-001
CAS numarası: NA
Sıvı, şeffaf çözüm
Rekombinant protein Cdc37Abcam BelediyesiAB256157
CAS numarası: NA
Rekombinant protein Hsp90 betaAbcam BelediyesiAB80033
CAS numarası: NA
elektronik tabloExcel, Microsoft ofisiNA
CAS numarası: NA
İstatistiksel yazılımGraphPad, PrizmaNA
CAS numarası: NA
Diğer istatistik yazılımı olarak anılır. Sigma grafiği, phyton veya diğer istatistiksel programlar da kullanılabilir
Sülfo-NHSCardea (Nanomed)NHS160321-07
CAS numarası: 106627-54-7
Beyaz toz
Ipuç -larıAlex kırmızıLC 1093-800-000
CAS numarası: NA
Uç 1-200 μl, toplu, 1.000 adet

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Graphene BiosensorField Effect BiosensingProtein Protein InteractionsHsp90 Cdc37 BindingChip FunctionalizationAmine Reactive EstersElectrical Current MeasurementAnalyte Association DissociationRegeneration Buffer ProtocolKd Value Determination

İlgili makaleler