Ligand Assay'ın Diferansiyel Radyal Kılcal Etkisi (DRaCALA), orfeome kütüphanesi kullanarak bir organizmanın küçük ligand bağlayıcı proteinlerini tanımlamak için kullanılabilir.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Ligand Assay'ın Diferansiyel Radyal Kılcal Etkisi (DRaCALA), orfeome kütüphanesi kullanarak bir organizmanın küçük ligand bağlayıcı proteinlerini tanımlamak için kullanılabilir.
Son on yılda bakteriyel fizyolojide küçük sinyal moleküllerinin anlaşılmasında muazzam bir ilerleme kaydedildi. Özellikle, nükleotid türevi ikincil habercilerin (NSM) hedef proteinleri sistematik olarak tanımlanmış ve model organizmalarda incelenmiştir. Bu başarılar esas olarak, bu küçük moleküllerin hedef proteinlerini sistematik olarak tanımlamak için kullanılan ligand tahlilinin (DRaCALA) yakalama bileşik tekniği ve diferansiyel radyal kılcal etkisi de dahil olmak üzere birkaç yeni tekniğin geliştirilmesinden kaynaklanmaktadır. Bu makalede, DRaCALA tekniğinin bir örneği ve video gösterimi olarak NSM'lerin, guanosine penta ve tetrafosfatların (p)ppGpp kullanımı açıklanmaktadır. DRaCALA kullanılarak, bu tahlilin gücünü gösteren Escherichia coli K-12 model organizmasında bilinen 20'den 9'u ve (p)ppGpp'nin 12 yeni hedef proteini tanımlanmıştır. Prensip olarak, DRaCALA radyoaktif izotoplar veya floresan boyalar ile etiketlenebilen küçük ligandların incelenmesi için kullanılabilir. Bu tekniğin daha fazla uygulanması için DRaCALA'nın kritik adımları, artıları ve eksileri burada tartışılmaktadır.
Bakteriler sürekli değişen ortamlara uyum sağlamak için birkaç küçük sinyal molekülü kullanır1,2. Örneğin, otoindüserler, N-acylhomoserine lactones ve modifiye oligopeptidleri, popülasyon davranışını koordine etmek için bakteriler arasındaki hücreler arası iletişime aracılık eder, çekirdek algılama olarak bilinen bir fenomen2. Bir diğer küçük sinyal molekülü grubu, yaygın olarak çalışılan döngüsel adenozin monofosfat (cAMP), döngüsel di-AMP, döngüsel di-guanosine monofosfat (döngüsel di-GMP) ve guanosine penta ve tetra fosfatları (p)ppGpp1dahil olmak üzere NSM'lerdir. Bakteriler bu NSM'leri çeşitli stres koşullarına yanıt olarak üretirler. Üretildikten sonra, bu moleküller hedef proteinlerine bağlanır ve karşılaşılan streslerle başa çıkmak ve bakteriyel sağkalımını artırmak için birkaç farklı fizyolojik ve metabolik yolu düzenler. Bu nedenle, hedef proteinlerin tanımlanması, bu küçük moleküllerin moleküler fonksiyonlarını çözmek için kaçınılmaz bir ön koşuldur.
Son on yıl, esas olarak bu küçük moleküllerin hedef proteinlerini ortaya çıkaran çeşitli teknik yenilikler nedeniyle, bu küçük sinyal molekülleri hakkında bir bilgi patlamasına tanık oldu. Bunlar arasında yakalama bileşik tekniği3,4,5ve ligand tahlil (DRaCALA)6'nın diferansiyel radyal kılcal etkisi bu makalede tartışılacaktır.
Vincent Lee ve iş arkadaşları tarafından 20116'daicat edilen DRaCALA, nitroselüloz membran yeteneğini farklı olarak sequester serbest ve proteine bağlı ligandlara dağıtır. Proteinler gibi moleküller nitroselüloz bir zar üzerinde yayılamazken, NSM'ler gibi küçük ligandlar yayılabilir. NSM'yi(örneğin,ppGpp) test edilecek proteinle karıştırarak ve membran üzerinde tespit ederek, iki senaryo beklenebilir (Şekil 1): Eğer (p)ppGpp proteine bağlanırsa, radyolabeled (p)ppGpp protein tarafından noktanın merkezinde tutulur ve dışarı doğru dağılmasın, yoğun bir küçük nokta (yani. güçlü radyoaktif sinyal) bir fosforimager altında. Bununla birlikte, (p)ppGpp proteine bağlanmazsa, tekdüze arka plan radyoaktif sinyali olan büyük bir nokta üretmek için serbestçe dışa doğru dağılacaktır.
Ayrıca, DRaCALA, protein yeterli miktarda mevcutsa, tüm hücre lisatında küçük bir molekül ile amaçlanmamış bir protein arasındaki etkileşimi tespit edebilir. Bu basitlik, bir ORFeome ifade kitaplığı kullanarak protein hedeflerini hızla tanımlamada DRaCALA'nın kullanılmasına izin verir. Nitekim, cAMP7, siklik di-AMP8, döngüsel di-GMP9,10ve (p)ppGpp 11,12,13hedef proteinleri DRaCALA kullanılarak sistematik olarak tanımlanmıştır. Bu video makalesi, başarılı bir DRaCALA taraması gerçekleştirmedeki kritik adımları ve dikkat edilmesi gerekenleri göstermek ve açıklamak için örnek olarak (p)ppGpp kullanır. Not olarak, DRaCALA14'ün daha kapsamlı bir açıklamasının, DRaCALA'yı gerçekleştirmeden önce bu makaleyle birlikte okunması şiddetle tavsiye edilir.

Şekil 1: DRaCALA prensibi. (A) DRaCALA tahlilinin şeması. Ayrıntılar için metne bakın. (B) Bağlama fraksiyonunun nicelleştirilmesi ve hesaplanması. Ayrıntılar için metne bakın. Kısaca, DRaCALA lekeleri, tüm noktayı ve iç koyu noktayı(yani,test edilen proteinin bağlanması nedeniyle tutulan (p)ppGpp) çevreleyen iki daire çizilerek analiz edilecektir. Spesifik bağlama sinyali, spesifik olmayan arka plan sinyalini çıkardıktan sonra iç dairenin (S1) radyoaktif sinyalidir (A1 × ((S2-S1)/(A 2 -A1))) tarafından hesaplanır). Bağlama fraksiyonu, toplam radyoaktif sinyale (S2) bölünen belirli bağlama sinyalidir. Kısaltmalar: DRaCALA = Ligand Tahlilinin Diferansiyel Radyal Kılcal Hareketi; (p)ppGpp = guanosine penta ve tetrafosfatlar; RT = oda sıcaklığı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
1. Tüm hücre lysates hazırlanması
2. Relseq ve GppA'nın Saflaştırılması
NOT: Streptococcus equisimilis'ten Relseq ve E. coli K-12'den GppA proteinleri sırasıyla radyolabeled pppGpp ve ppGpp'yi sentezlemek için kullanılır.
3. 32P etiketli pppGpp ve ppGpp sentezi
| Hacim (μL) | ||
| Küçük ölçekli | Büyük ölçekli | |
| Ultra saf su | ||
| 10x Relseq arabelleği* | 2 | 50 |
| ATP (8 mM finali) | ||
| Relseq (4 μM finali) | ||
| 32 P-α-Guanosine trifosfat (GTP) (son 120 nM) (DİkKAT) | 0.2 | 5 |
| toplam | 20 | 500 |
Tablo 1: 32P etiketli pppGpp'nin küçük ve büyük ölçekli sentez reaksiyonları için bilgilerin bir araya getirilir. *10x Relseq tamponu 250 mM Tris-HCl, pH 8.6 içerir; 1M NaCl; 80 mM MgCl2. Kısaltma: pppGpp = guanosin pentafosfat.
4. (p)ppGpp hedef proteinlerinin DRaCALA taraması
5. Potansiyel hedef proteinlerin ölçülmesi ve tanımlanması

Şekil 2: DRaCALA tarama sürecinin genel iş akışı. Bir Escherichia coli ASKA koleksiyonundan protein üretimi indüklenir ve hücreler lysed edilir. Bu arada, rekombinant proteinler Relseq-His ve GppA-His saflaştırılarak 32P-α-GTP'den 32P etiketli pppGpp ve ppGpp sentezlemek için kullanılır. Radyoaktif olarak etiketlenmiş (p)ppGpp molekülleri daha sonra lysates ile karıştırılır ve 96 pin aracı, daha sonra bir fosfor depolama ekranına, görüntülemeye ve radyoaktif sinyallerin niceliğine maruz kalmak için karışımları nitroselüloz bir zara tespit etmek için kullanılır. Kısaltmalar: DRaCALA = Ligand Tahlilinin Diferansiyel Radyal Kılcal Hareketi; (p)ppGpp = guanosine penta ve tetrafosfatlar; RT = oda sıcaklığı; IPTG = izopropil β-d-1-tiyogalactopyranoside; GTP = guanosin 5'-trifosfat; SDS-PAGE = sodyum dodecylsulfate-poliakrilamid jel elektroforez; TLC = ince tabaka kromatografisi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yukarıda açıklanan protokolün ardından genellikle iki tür sonuç verecektir (Şekil 3).
Şekil 3A, kuyuların çoğundan nispeten düşük arka plan bağlama sinyallerine (bağlama fraksiyonları < 0.025) sahip bir plaka göstermektedir. Kuyu H3'ten gelen pozitif bağlama sinyali, diğer kuyular için gözlemlenenden çok daha yüksek olan ~0.35'in bağlayıcı bir kısmını verir. Niceleme olmadan bile, iyi H3 dikkat çekicidir, bu da iyi H3 ile ifade edi...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
DRaCALA taramasının yapılmasında kritik adımlardan biri iyi tüm hücre lysates elde etmektir. İlk olarak, test edilen proteinler büyük miktarlarda ve çözünür formlarda üretilmelidir. İkincisi, hücrelerin lizisi eksiksiz olmalı ve lizat viskozitesi minimum olmalıdır. Lysozyme'ın dahil edilmesi ve üç donma-çözülme döngüsünün kullanılması genellikle hücreleri tamamen iyse etmek için yeterlidir. Bununla birlikte, serbest bırakılan kromozomal DNA lizozu viskoz yapar ve yüksek arka plan bağlama sinyali oluşturur, bu da
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların açıklayacak bir çıkar çatışması yoktur.
Çalışma, YEZ'e bir NNF Proje Hibesi (NNF19OC0058331) ve MlS'e Marie Skłodowska-Curie hibe anlaşması (Nº 801199) kapsamında Avrupa Birliği'nin Horizon 2020 araştırma ve yenilik programı tarafından desteklenmektedir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 32P-&alfa;-GTP | Perkinelmer | BLU006X250UC | |
| 96 x pin aracı | V& P Scientific | VP 404 | 96 Cıvata Çoğaltıcı, 9 mm merkezlerde, 4,2 mm Cıvata Çapı, 24 mm uzunluğunda |
| 96 oyuklu V-tabanlı mikrotitre plakası | Sterilin | MIC9004 | Sterilin Mikroplaka V Kuyusu 611V96 |
| Agar | OXOID - Thermo Fisher | LP0011 | Agar no. 1 |
| ASKA toplama suşu | NBRP, SHIGEN, JAPONYA | Ref: DNA Research, Cilt 12, Sayı 5, 2005, sayfa 291–299. https://doi.org/10.1093/dnares/dsi012 | |
| Benzonaz | SIGMA | E1014-25KU, | Serratia marcescens |
| Bradford Protein Tahlili Boyası | Bio-Rad | 5000006 | Reaktif Konsantresi |
| DMSO | SIGMA | D8418 | &ge'den genetik olarak tasarlanmış endonükleaz; %99,9 |
| DNase 1 | SIGMA | DN25-1G | |
| jel filtrasyonu10x300 sütun | GE Healthcare | 28990944 | koruyucu olarak %20 etanol içerir |
| Analiz için Gliserol | PanReac AppliChem | 122329.1214 | Gliserol %87 |
| Hiperkaset | Amersham | RPN 11647 | 20 x 40 cm |
| İmidazol | SIGMA | 56750 | puriss. p.a., ≥ %99,5 (GC) |
| IP Depolama Fosfor Ekran | FUJIFILM | 28956474 | BAS-MS 2040 20x 40 cm |
| İzopropil ve beta;-d-1-tiyogalaktopiranosid (IPTG) | SIGMA | I6758 | İzopropil ve beta;-D-tiyogalaktosid |
| Lizojen Suyu (LB) | İnvitrojen - Thermo Fisher | 12795027 | Miller'ın LB Et Suyu |
| Tabanı Lizozim | SIGMA | L4949 | tavuk yumurtası beyazından; BioUltra, liyofilize toz, & %98 |
| MgCl2 (Magnezyum klorür) | SIGMA | 208337 | |
| MilliQ su | ultra saf su | ||
| çok kanallı pipet | Thermo Scientific | 4661110 | F1 - Klips Ucu; 1-10 ul, 8 x kanal |
| NaCl | VWR Kimyasalları | 27810 | AnalaR NORMAPUR, ACS, Reag. Ph. Eur. |
| Ni-NTA Agarose | Qiagen | 30230 | |
| Nitroselüloz Kurutma Membranı | Amersham Protran | 10600003 | Premium 0.45 um 300 mm x 4 m |
| PBS | OXOID - Thermo Fisher | BR0014G | Fosfat tamponlu salin (Dulbecco A), Tabletler |
| PEG3350 (Polietilen glikol 3350) | SIGMA | 202444 | |
| fenilmetilsülfonil florür (PMSF) | SIGMA | 93482 | Fenilmetansülfonil florür çözeltisi - etanol içinde 0,1 M (T) |
| Fosfor görüntüleyici | GE Healthcare | 28955809 | Typhoon FLA-7000 Fosfor görüntüleyici |
| Pipet Uçları, filtreli | Thermo Scientific | 94410040 | ClipTip 12.5 & mu; l steril olmayan |
| Poly-Prep Kromatografi sütunu | Bio-Rad | 7311550 | polipropilen kromatografi sütunu |
| Proteaz inhibitörü Mini | Pierce | A32955 | Tabletler, EDTA içermeyen |
| vidalı kapaklı tüp | Thermo Scientific | 3488 | Mikrosantifuge Tüpleri, 2.0 ml vidalı kapaklı, steril olmayan |
| SLS 96 derin Kuyu plakaları | Greiner | 780285 | MASTERBLOCK, 2 ML, PP, V-Alt, Doğal |
| döndürme sütunu | Millipore | UFC500396 | Amicon Ultra -0.5 ml Santrifüj Filtreler |
| Thermomixer | Eppendorf | 5382000015 | Thermomixer C |
| TLC plakası (PEI-selüloz F TLC plakaları) | Merck Millipore 105579 | DC PEI-selüloz F (20 x 20 cm) | |
| Tris | SIGMA | BP152 | Moleküler Biyoloji için Tris Tabanı |
| Tween 20 | SIGMA | P1379 | viskoz iyonik olmayan deterjan |
| ve beta;-merkaptoetanol | SIGMA | M3148 | %99 (GC/titrasyon) |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.