RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Mevcut protokol, HA, S glikoproteini, ilgili hibrid tip glikanlar ve yüksek mannoz oligosakkaritlerine CV-N bağlanmasını incelemek için SPR bağlanma testleri için yeni araçları açıklamaktadır. SPR, bu glikanlara dimerik veya monomerik CV-N'yi bağlamak için KD'yi belirlemek için kullanılır.
Yüzey plazmon rezonansı (SPR), etki alanı ile değiştirilen Siyanovirin-N (CV-N) DIMERINE HEMAGLUTININ (HA) BAĞLANMASıNı ÖLÇMEK VE MANNOSILLENMIŞ PEPTITLER ILE CV-N'nin yüksek afiniteli bağlanma bölgesi arasındaki etkileşimleri izlemek için kullanılır. Virüs zarfı sivri uçları gp120, HA ve Ebola glikoprotein (GP) 1,2'nin dimerik CVN2 üzerinde hem yüksek hem de düşük afiniteli bağlanma bölgelerine bağlandığı bildirilmiştir. Dimannosile HA peptidi ayrıca iki düşük afiniteli bağlanma bölgesinde, ilgili ligand için yüksek afiniteli bir bölge taşıyan ve karbonhidrat bağlayıcı cepteki stabilize edici bir disülfür bağının yerini almak için mutasyona uğrayan ve böylece çok değerli bağlanmayı doğrulayan mühendislik ürünü bir CVN2 molekülüne bağlanır. HA bağlanması, oligomerizasyon yoluyla insan immün yetmezlik virüsü tip 1'i (HIV-1) daha da nötralize eden 275 nM'lik bir ayrışma sabitinde (KD) psödo-antikor CVN2'nin yüksek afiniteli bir bağlanma bölgesine gösterilmiştir. Alan değiştirilmiş CVN2'deki disülfür köprülerinin sayısının ilişkilendirilmesi, sistinlerin polar kalıntı çiftleri glutamik asit ve arginin ile değiştirilmesiyle 4'ten 2'ye düşürülür, bu da HA'ya bağlanma afinitesinin azalmasına neden olur. En güçlü etkileşimler arasında, Ebola GP1,2, transmembran alanı olmayan zarf glikanını kullanarak alt nanomolar aralıkta iki yüksek afiniteli bağlanma bölgesi olan CVN2 ile bağlanır. Bu çalışmada, multispesifik monomerik CV-N'nin şiddetli akut solunum sendromu koronavirüs 2 (SARS-CoV-2) başak (S) glikoproteinine bağlanması, nanomolar KD ile karşılaştırıldığında diğer virüs sivri uçlarına kıyasla KD = 18.6 μM'de ve orta μ-molar aralığındaki reseptör bağlama alanı aracılığıyla ölçülmüştür.
Teterin ile ilişkili antiviral aktivite, interferon α tarafından indüklenir ve enfekte hücre yüzeylerinde tam olarak oluşturulmuş viryonların tutulmasına yol açan protein bazlı tetherleri içerir1. Virüs salınımının inhibisyonunda tetherin glikozilasyonun gerekliliği belirsizliğini korumaktadır, bu da in vitro çalışmalar için rekombinant olarak eksprese edilen glikanlar üzerinde glikozilasyon paternlerinin önemini ima etmektedir1,2, (influenza virüsü durumunda) yüzeyde eksprese edilen influenza hemaglutinin HA 3,4'ün konformasyonuna bağlıdır. . N'ye bağlı glikozilasyona bağlı oligosakkaritin modifikasyonunun, HIV tip-1 salınım2'nin tetherin aracılı kısıtlaması için yeterli olduğu, dimerizasyonun virüs salınımını önlemede önemli bir rol oynadığı, böylece tomurcuklanan viryonları bağlamak için transmembran alanını veya glikozil-fosfatidil-inositol (GPI)-çapayı içerdiği belirtilmiştir5 . İnsan ve murin tetherininin birden fazla zarflı virüsü, retrovirüsleri ve filovirüsleri bloke etmesi için benzersiz özellikler tanımlanmıştır. BST-2 / tetherin, doğuştan gelen bağışıklık 1,6'nın interferon ile indüklenebilen bir antiviral proteinidir, geniş spektrumlu antiviral aktivite ile etki eder ve tetherini translokasyona sokmak veya tetherin 6'nın yapısını bozmak için zarf glikoproteinleri5 tarafından antagonize edilir. Örneğin, influenza A virüsü üzerinde yüzeyde eksprese edilen zarf glikoprotein HA ve nöraminidaz tetherin antagonizması için suşa özgü bir şekildeiyi bilinir 7, konakçı reseptör bağlanma bölgelerinin tanınmasını kolaylaştırır8. Glikan hedefleme antikorları, HA üzerindeki hızla özelleştirilen glikan kalkanları ile etkileşimlerinin stokiyometrisinde incelenmiştir, bu da influenza A H3N2 ve H1N1 alt tiplerine bağlanma afinitesi ile sonuçlanır4.
Antiviral ajanlar ile virüs zarfı sivri uçları, yani karbonhidrat ligandları ve tamamlayıcı immünolojik ve spektroskopik yöntemler arasındaki bağlanma mekanizmalarını aydınlatmak için mono-, di- ve tri-mannoz moieties kimyasal olarak sentezlenir. Mannosillenmiş peptitler, glikozil {beta}-perasetatların azido glikozilasyonu yoluyla 1,2-trans glikozil azid transformasyonu9'a kadar oluşturulur ve tipik olarak bulunan N-asetil glukozamin ve hayatı tehdit eden virüslerin yüzeyinde yüksek mannoz oligosakkaritlerini taklit eder. Triazol biyoisosterleri, HA peptid10'un mannosillenmiş kalıntısını oluşturan bağlantıları taklit etmek ve HA kafa alanındaki ikinci N-bağlantılı glikozilasyon noktası etrafında antiviral CV-N türevleri ile bölgeye özgü etkileşimleri kolaylaştırmak için kullanılır (4 N-bağlantılı glikan N54, N97, N181, N301 ile HA tepesi)8,11,12 . Glutamik asit (Glu) ve arginin (Arg) ve sonuçta ortaya çıkan sarmal dipol arasındaki etkileşimler, hem model peptitlerin hem de proteinlerin iyi stabilitesini göstermiştir, ancak SPR kullanılarak görselleştirilmiştir. Glikan moietilerine reseptör bağlanmasını doğrudan inhibe ederek HA10 üzerinde kimyasal olarak sentezlenmiş tek bir glikozilasyon bölgesini tanımakla karşılaştırılırsa, dört bölgeli mutasyona uğramış bir Fc yapısının reseptörüne daha yüksek bir afinitesinin in vivo olarak efektör fonksiyonlarını ortaya çıkardığı ve Fc mutantına bağlı N-bağlı glikanların ilgisiz bileşiminin mekanik olarak belirlendiğini ortaya koyduğu gösterilmiştir13.
CV-N, HIV 14,15, influenza16 ve Ebola virüsüne karşı antiviral aktivite gösterir; bu, zarf başak proteinleri12,17,18,19 üzerindeki yüksek mannoz oligosakkarit modifikasyonlarına nanomolar bağlanmanın aracılık ettiği bir durumdur. CV-N'de bir yüksek afiniteli karbonhidrat bağlanma bölgesine (H) veya kovalent olarak bağlı dimerik CVN2'de iki Hs'ye bağlanan influenza HA'nın sırasıyla denge ayrışma sabitlerine (K D) = 5.7 nM (Şekil 1A) ve KD = 2.7 nM'ye sahip olduğu belirlenmiştir. Hem CV-N hem de CVN2, bir veya iki düşük afiniteli karbonhidrat bağlama bölgesini (L)12,17,20,21 olarak barındırır. Ebola GP1,2, CVN2'nin 2H'sine alt nanomolar aralıkta (KD = 26 nM) afinitelerle bağlanır. Ebola GP1,2 ve HA'ya bağlanan CV-N WT, KD = 34 nM'den KD = 5.7 nM'ye (A / New York / 55/04) 12 arasında yakınlıklar gösterir. Özellikle viral zarflar üzerindeki yüksek mannoz glikanlarını hedef alan CV-N gibi lektinler, hepatit C virüsü, SARS-CoV, herpes virüsü, Marburg virüsü ve kızamık virüsü22'nin replikasyonunu daha da inhibe eder.
Küçük CV-N molekülü, viral girişi inhibe etmek için çok çeşitli virüsleri bağlamak için işlevselleştirildiği için 20 yıldan fazla bir süredir kapsamlı bir şekilde çalışılmıştır16,18. Yapısal analizler ve bağlanma afinite testleri, viral zarf glikoproteinlerine olan tutkuyu arttırmak için mikromolar aralıkta iki valan bağlanma ile alan değiştirilmiş bir CVN2 dimerindeki iki L'nin çapraz bağlandığını göstermektedir10,19. Manα1-2Manα'nın Man(8) D1D3 kolları ve Man(9) üzerindeki seçici bağlanması, karşıt protein protomerleri20 üzerinde bulunan farklı afinitelerin iki bağlanma bölgesini içerir ve böylece nanomolar bağlanma afinitelerine ulaşır (Şekil 1B). Bu nedenle, CVN2, virüs nötralize edici antikorlara benzer şekilde, HIV gp120 üzerindeki epitopları bağlamak için uygulanmasıyla ilgili olarak psödo-birantikor olarak kabul edilir. Burada yazar, CVN2'nin reseptör bağlama alanı (RBD) aracılığıyla SARS-CoV-2 spike'ına potansiyel bağlanmasını araştırmakla ilgilenmektedir. İmmobilize insan anjiyotensin dönüştürücü enziminin (ACE)-2'nin SARS-CoV-2 RBD ile bağlanma eğrileri, biyolojik olarak ilgili bu bağlanma etkileşimi için KD = 4.7 nM ile sonuçlanır23.
Buna karşılık, seçilen immünoglobulin sınıfları, membrana implante HA bölgelerinde afinite olgunlaşması için bir substrat veren spesifik ve tutarlı yapısal protein paternlerini tanır24. CV-N, hemen hemen tüm influenza A ve B virüsleri16'da oldukça güçlü aktivite gösterir ve geniş ölçüde nötralize edici bir antiviral ajandır. HA1 ve HA2'nin gövdesi üzerinde, muhtemelen yüksek oranda nötralize edici antikorlarla glikan hedefleme için epitopik yapıları içeren ve lektin bağlayıcı25 ile karşılaştırıldığında, hedeflenen epitopların yeri hakkında bilgimiz eksiktir.

Şekil 1: CV-N için SPR bağlanma testinin virüs zarfı sivri uçlarına şematik gösterimi. (A) CVV-N'nin ligandaya bağlanması için SPR Testi: HA tam uzunlukta protein (90 kDa). Kinetik veri seti (5120, 2560, 1280, 640, 320, 160, 80, 40, 20, 10, 5, 2.5, 0 nM) influenza HA A/New-York/55/04 (H3N2) ile gerçek zamanlı çift referanslı bağlanmayı göstermektedir. (B) CVN2L0 varyantı V2, 500 nM ila 16 μM konsantrasyon aralığında hareketsiz ligand DM'ye bağlanır. H kalıntıları gri renkle vurgulanır. E58 ve R73, vahşi tip proteindeki sisteinlerin yerine geçer ve V2'yi dört disülfür bağı yerine üç ile kararlı bir protein kıvrımı yapar Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Membran-distal HA üst kısmındaki glikan kalkanı CV-N 12'ye yüksek afiniteli bağlanmayı indüklerken, HA üst kısmının disülfür köprüsüne bitişik olarak HA'ya bağlanan CVN2, düşük afiniteli bölgelerinde10,12'de daha fazla gözlenmiştir. CV-N ile karbonhidrat bağlanmasında çeşitli polar etkileşimler ve etkileşim bölgeleri tanımlanmıştır. Bu etkileşimler, bağlanma afinitelerini in siliko öngörülen glikozilasyon12 ile ilişkilendirmek için bağlanma bölgesinde nakavt varyantları üretilerek doğrulanır. Bu nedenle, proje, bağlanma afinitesi ve özgüllüğünde daha önce test edilmiş kimyasal olarak mannosillenmiş HA peptidlerini, SARS ile ilişkili 2019-nCoV sivri uçlarından ve SARS-CoV-2'den elde edilen kısa peptid dizileri ile karşılaştırmayı amaçlamaktadır. doğal olarak az sayıda farklı N-bağlı glikozilasyon bölgesi ve O'ya bağlı glikozilasyon ile modifiye edilmiştir. Kriyo-elektron mikroskobu ve bağlayıcı testler kullanarak, Pinto ve meslektaşları, Sarbecovirus alt cinsi içinde korunmuş bir glikan içeren SARS-CoV-2 spike proteini üzerindeki bir epitopu potansiyel olarak tanıyan bir monoklonal antikor olan S309'u raporettiler. Bu çalışmanın protokolü, CV-N ve CVN2'nin SPR teknolojisi10,12 kullanılarak glikozile proteinlere ve sentetik mannosillenmiş peptitlere nasıl bağlandığını incelemek için CV-N varyantlarının tasarlanması, eksprese edilmesi ve karakterize edilmesinin ne kadar önemli olduğunu açıklamaktadır.
Tandem bağlantılı dimer CVN2L027 ve bağlanma yeri varyantları (V2-V5) rekombinant olarak eksprese edilir ve varyantlar disülfit bağ replasmanları (C58E ve C73R) ile birlikte (Şekil 2A). Ayrıca, tek noktalı mutasyon E41A'ya sahip bir mutant hazırlanır, çünkü bu pozisyon moleküller arası çapraz temas kalıntısı olarak görülmüştür. Bu mutant, lektin ve yüksek mannoz oligosakkaritler arasındaki SPR bağlanma ölçümleri için bağlanma alanlarını deşifre eden ve dimerik form ile karşılaştırmaya izin veren bir başka ilginç moleküldür. CVN2'nin etki alanı ile değiştirilen kristal yapısı, 49 ila 54 kalıntı arasında uzanan esnek bir bağlayıcı gösterir. İki alan, menteşe etrafında katı cisimler olarak hareket etmeye devam edebilir, ya molekül içi etki alanı etkileşimleri yoluyla bir monomer geliştirebilir (alan A -kalıntıları 1-39; 90-101- B alanı -kalıntıları 40-89 ile) ya da moleküller arası etki alanı [etki alanı A (ilk monomerin) B alanı (ikinci) ile ve B alanı (ilk monomerin) A alanı (ikinci kopyanın) ile] değiştirilerek bir dimer geliştirir. İki protomerin A ve B alanları arasında, Glu4128 hariç, yakın bir etkileşim yoktur. CV-N geni, 40-mer sentezlenmiş oligolar29 ile tekrarlayan bir PCR yöntemi kullanılarak geliştirilebilir ve daha sonra Keeffe, J.R.27 tarafından tanımlandığı gibi elektroremejyen hücrelere transformasyon (elektroporasyon) için pET11a'nın NdeI ve BamHI bölgelerine alt klonlanır. İlgili kristal yapıya (PDB ID 3S3Y) ulaşmak için kullanılan protein, bir N-terminal 6-histidin saflaştırma etiketi ve ardından bir Faktör Xa proteaz bölünme bölgesi içerir. Bölgeye yönelik mutagenez, nokta mutasyonları yapmak, kodonları değiştirmek ve amino asit değişimi için tek veya çoklu bazlar veya kodonlar eklemek veya silmek için kullanılır. Bu dönüşümler, protein fonksiyonu ve yapısı hakkında paha biçilmez bir fikir verir. Rekombinant olarak eksprese edilen ve saflaştırılan CV-N, CVN2 ve CVN3, biyofiziksel olarak iyi çalışılmış20,21,27, üretilmesi ucuzdur ve bu nedenle SPR sensör çipleri üzerine hareketsiz hale getirilmiş glikanlara bağlanma tahlillerini karakterize etmek için kullanılmıştır. Konvansiyonel enzime bağlı immünosorbent testi (ELISA), glikan ligandlarının immobilizasyon tekniği ile ilgili daha az tekrarlanabilirlik sağlar ve SPR için gösterilen çeşitli bağlanma yeri varyantlarının gerçek zamanlı bağlanmasını son nokta analizlerine dönüştürür.
Bağlanma-afinite varyantı CVN2L0-V2 (disülfit köprü ikamesi10 ile homodimerik CV-N'nin sağlam bir kıvrımı), Escherichia coli'de (E. coli) bir His-etiketi ile ifade edilir, afinite kromatografisi uygulayan Ni-NTA sütunu üzerinde saflaştırılır ve HA'ya (H3N2) bağlanma için test edilir, monomannosillenmiş HA-peptid ve SPR kullanılarak dimannosile HA-peptid. Kimyasal olarak mannosile edilmiş peptitler veya HA ve S proteini, hepsi hidrofilik çip yüzeyine bağlanmış ligandlar ve amindir. reaktif esterler veya biotin-streptavidin protein mühendisliği yoluyla. Aynı sıralı çalışma prosedürü, aşağıda açıklandığı gibi moleküler etkileşim analizleri için kinetik bilgi elde etmek için çeşitli CV-N seyreltimleri ve CV-N (ve CVN2) varyantları enjekte edilen bu ligandlara uygulanır. RBD-immobilize SPR sensör çipi, CV-N'den S peptidlerine bağlanma çalışmaları için kullanılır ve afiniteler, insan ACE2 ile SARS-CoV-2 bağlanmasıyla karşılaştırılır.
Bu çalışmada, enzime bağlı immünosorbent tahlillerinde CV-N yerine CVN-küçük ubikitin benzeri modifiye edici (SUMO) füzyon proteini kullanılmıştır ve hücre bazlı tahliller için uygundur. Rekombinant tam uzunlukta influenza A virüsü HA H3 proteini ticari olarak elde edilir ( bakınız Malzeme Tablosu) veya standart protokollere göre memeli HEK293 hücre hatları ve bakülovirüs ile enfekte böcek hücrelerinde eksprese edilir12. Wuhan-1 spike proteini, memeli HEK293 hücrelerinde eksprese edilir. Monomannosillenmiş peptid (MM) ve dimannosile peptid (DM) sentezi, CVN2 ve monomannosillenmiş küçük molekül10'a homojen ligandların saptanmasını sağlar.
1. CV-N yapıları oluşturma
2. Plazmid DNA'sına dönüştürülmüş hücrelerle LB-agar plakalarının hazırlanması
3. Klonlama
4. Sahaya yönelik mutagenezi
5. Bakteriyel hücrelerin dönüşümü
6. İfade ve protein saflaştırma

Şekil 2: CV-N dizileri ve ekspresyonu . (A) Her CV-N tekrarı (her biri 101 amino asit) ile dört disülfit köprüsü arasında bir bağlayıcı olmadan CVN2, E'de pET11a vektöründe ifade edilir. coli. (B) CV-N (monomer) ve CVN2 (dimer) için iki bağımsız koloninin ifadeleri. (C) Disülfür bağ varyantları SDS-PAGE üzerinde saflaştırılır ve analiz edilir. Referans olarak düşük moleküler ağırlıklı bir belirteç (6 μL) kullanılır. WT = CVN2L0, (A) ile işaretlenmiş dört disülfür köprüsü taşır. V2, 58 ve 73 pozisyonlarındaki polar kalıntılarla disülfür bağının değiştirilmesine sahip bir varyanttır. V3-V5, kalan iki S-S bağı ve ya polar (C58E-C73R) ya da polar olmayan (C58W-C73M) amino asitlerin yerini alan ya da bu kalıntı çifti ikamelerinin bir kombinasyonu olan varyantlardır. (D) Saflaştırılmış CVN2L0'ın HPLC kromatogramları, 30 dk üzerinde A tamponundaki %5-e tampon B'den doğrusal bir gradyan ile 1 mL/dak akış hızında elimine edilir. Tampon A: ddH2O'da %0,1 (v/v) trifloroasetik asit, tampon B: %0,08 (v/v) trifloroasetik asit asetonitrilde. Protein, 214 nm ve 280 nm'de yüksek performanslı bir silika jel 300-5-C4 (150 x 4.6 mm) sütun üzerinde analiz edilir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
7. SPR spektroskopisi
8. HA, S proteini ve RBD'ye CV-N bağlanması için SPR bağlanma testi
Dimerik etki alanı ile değiştirilen CVN2L0 molekülü, üç ayrı SPR deneyinde HA üst bölgesine bağlanma açısından test edilir ve bağlanma afinitesi KD değerlerinde sunulur. Etki alanı B'nin, bir disülfür bağının iyonik kalıntılara dönüştürülmesiyle etkilenen H-bağlanma bölgelerini içerdiği varsayılır ve A alanı L 10,18'i oluşturur. CVN2L0'ın tek enjeksiyonları ve V2 varyantları (üç disülfür köprüsü) ve V5 (iki disülfür köprüsü), otomatik örnekleyici ve çalışan masa düzenleyicisi kullanılarak kinetik ölçümü ayarlamadan önce bağlanma kapasitelerini tahmin etmek için HA-kuplajlı sensör çipine bağlanma açısından test edilir (Şekil 3A ve Ek Şekil 2). Tekrarlanan enjeksiyonlar, zaman içinde sistemdeki nanomolar ve μ-molar aralığında çeşitli konsantrasyonlarda bir dizi CVN2L0, V2 ve V5 için otomatikleştirilir (Şekil 3B-D). Bozulmamış Cys-Cys bağlarının sayısını ilişkilendiren CVN2L0, iyi doygunluğa ulaştığında hareketsiz HA'yı KD = 255 nM'de bağlar. Bu durumda, kinetik verilerden veya denge verilerinin Langmuir bağlayıcı izotermine uydurulmasıyla hesaplanan her iki KD değeri de orta derecede hemfikirdir (Tablo 1 ve Ek Şekil 3, Ek Şekil 4).

Şekil 3: Çok değerli etkileşimler yoluyla ligand bağlanması için SPR bağlama testi. CVN2 (WT) ve yüksek afiniteli karbonhidrat bağlayıcı cebinde disülfür replasmanları olan V2 ve V5 bağlayıcı saha varyantları, kovalent olarak immobilize HA'nın bağlanması için test edilmiştir. (A) CVN2, V2 ve V5'in sol ve sağ akış hücresi bağlanma eğrileri SPR çalıştırma protokolünden çıkarılabilir ve sensorgramlar bir bindirmede özetlenebilir. (B) CVN2L0'ın HA'ya bağlanması için kinetik analizler olarak gösterilen geleneksel SPR deneyinden alınan sensorgram, 10-4 ila 10-8 M arasında analit konsantrasyonları enjekte edilir. CVN2L0, 1.5 μM'de (üst çizgi) ve 500 nM'ye kadar (alt çizgi) en yüksek konsantrasyona kadar ölçülür, bunun için talaş yüzeyinde doygunluk veya denge bağlaması elde edilmez. RU = Yanıt birimleri. CMD500D sensör çipi kullanılır. (C) HA'ya V2 bağlama için SPR sensörü gramı. (D) HA'ya bağlanan V5. Şekil (B-D) referans10'un izniyle çoğaltılmıştır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| ka (M-1 s-1) | kd (s-1) | KD [HA] Kinetik |
KD [HA] Denge |
|
| CVN2 | 5.1 e3 | 1,3 x 10-3 | 255 milyon | 246 milyon |
| Sürüm 2 | 4.0 e3 | 1,1 x 10-3 | 275 milyon | 255 milyon |
| V5 Sürümü | 1.2 e3 | 5,8 x 10-2 | 5 μM | 4,9 μM |
| CVN2L0 | 2.07 e4 | 3,0 x 10-3 | 147 nM | 600 nM |
| 2.27 e4 | 3,0 x 10-3 | 133 milyon | 490 nM |
Tablo 1: SPR ile ölçülen CVN2 ve varyantlarının HA'ya bağlanma afiniteleri. Scrubber 2.0 (bir BioLogic yazılımı), gerçek zamanlı SPR ilişkilendirme ve ayrışma eğrilerine uymak ve kinetik ve denge verilerinden denge ayrışma sabitlerini (KD) hesaplamak için kullanılır. Ka = ilişkilendirme oranı sabiti. Kd = ayrışma hızı sabiti.
CVN2L0 ve V2'nin HA'ya bağlanması için KD değerleri nanomolar aralıkta iken, V5 bağlanmada azalır (Tablo 1). V5'te, iki disülfür bağı, mutasyona uğramış Glu ve Arg kalıntıları arasındaki potansiyel iyonik etkileşimleri yeniden eğiten iyon eşleştirme kalıntıları ile değiştirilir (Şekil 2A, 3D). Birincil veriler, çözünür CV-N'nin hareketsiz ligand ile etkileşiminin bağlayıcı kinetiğini ve oluşan kompleksin çip yüzeyinden ayrışmasını tanımlayan entegre ilişki hızı ve ayrışma denklemlerinin hızını takiben analiz edilir. İki bağımsız ölçüm yapılır ve replikalardan elde edilenlere eşdeğer sensorgramlar analiz edilir. KD, koff/kon (Ek Tablo 1)10,35 bölümü olarak hesaplanır. Bununla birlikte, KD, denge bağlama tepkisinin analit konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak çizildiği Langmuir bağlanma izotermi 36'ya uyan denge verileriyle ilgilidir (Ek Şekil 3A,4A,3B,4B). Konsantrasyona bağımlı bir şekilde, ayrışma hızısabiti k d, analizlerden sonra belirlenir ve ilişkilendirme oranı sabiti ka'yı tahmin etmek için ilişkilendirme fazı uyumuna (kon) dahil edilir. (Tablo 1, Ek Şekil 3C, Ek Şekil 4C).
Daha sonra, CV-N'nin HA'ya bağlanması, RBD ile etkileşimi ile karşılaştırılır. SARS-CoV-2 RBD'ye CV-N WT bağlanması, HA'ya bağlanma (K D = 5.7 nM) 8,10,12 ve S proteinine bağlanma (K D = 18.6 μM, Şekil 5) ile karşılaştırıldığında daha zayıf afinitede (KD = 260 μM, Şekil 4A) ölçülür. Konsantrasyona karşı yanıt, RBD'ye bağlanan CV-N WT için, RBD S1 alt birimindeki muhtemelen korunmuş karbonhidratların spesifik olarak hedeflendiği varsayılarak, çizilmiştir (Şekil 4A). Aynı afinite grafiği, küçük glikozile peptitlere yüksek afiniteli bağlanmaya müdahale eden disülfit bağlarının değiştirilmesi nedeniyle artık analiz edilemeyen DM'ye CVN2L0-V4 bağlanması için de gösterilmiştir (Şekil 4B).
CVN2L0-V4 (sistein kalıntılarının Glu-Arg kalıntıları veya amfipatik amino asitler Trp ve Met ile simetrik olmayan bir şekilde değiştirilmesine zıt 2 disülfür bağı), psödo-alan B karbonhidrat bağlanma bölgesi10 etrafında polar olmayan hidrojen bağ ağları oluşturabilir. HA proteini üzerindeki glikanların daha yüksek yoğunluğu, sistinler yerine polar Glu-Arg kalıntıları ile bağlanmaya (Ek Tablo 1) ve CVN2L0 ile Glu-Arg'a modifikasyonlar arasında mannosillenmiş peptitlerle (DM için KD = 10 μM) bir ilişkiye ulaşır, ancak özellikle H her iki monomerde de modifiye edildiğinde, bu monoglikozile peptidden varyantların süreksiz ayrışmasını gösterir. CVN2L0-V4 ile DM arasındaki etkileşim için, 56 μM CVN2L0-V4 enjeksiyonunun cevabı Rmaksimumdan daha yüksek bir yanıt verir. (Şekil 4B). V5 (2x Glu-Arg), yüzeye bağlı DM'den ayrışmada başarısız olur (veriler gösterilmemiştir). Özetle, düşük konsantrasyonların yanıt eğrileri, doğal H ve RBD'ye monomer bağlanmadan peptide bağlanan CVN2 üzerindeki tüm sensorgramlar için enjeksiyonu sonlandırmadan önce azalır.

Şekil 4: RBD'ye bağlanan (A) CV-N WT monomerinin SPR analizleri. K D, kinetik verilerin (sol taraf, K D = 260 μM) sığdırılmasıyla hesaplanır ve ligand ile analit arasında 1: 1 bağlanma için basit bir biyomoleküler model kullanılarak afinite verileriyle (sağ taraf) karşılaştırılır (KD equil = 274 μM). Denge bağlanma tepkisi veya bağlanma kapasitesi, SPR bağlanma eğrileri (0-605 μM CVN) ile karşılaştırıldığında konsantrasyonun bir fonksiyonu olarak çizilir. H = Yüksek afiniteli bağlanma bölgesi. L = Düşük afiniteli bağlanma bölgesi. Her ikisi de CV-N ve CVN2L0'de bulunur. (B) DM'ye bağlanan dimerik CVN2L0-V4, analiz edilebilir KD olmadan 2L'yi varsayar. CVN2L0-V4 konsantrasyonları 56 μM, 28 μM, 14 μM, 7 μM, 3.5 μM'dir.

Şekil 5: Mutant CVN-E41A ve CV-N WT'nin (A) S glikoproteinine bağlanması. Oklar, ilişkilendirme ve ayrışma aşamasının başlangıcını gösterir. (B) SARS-CoV-2 üzerinde RBD'ye bağlanan CVN-E41A. Ligandlar, HC polikarboksilat ve CMD500D sensör çipleri üzerine önceden hareketsiz hale getirilmiştir. RBD immobilizasyonu için Covid-19 S1 alt birimi [Pinto, D. et al.26; and Barnes, C. et al.37] kullanılmaktadır. Akış hızı: 30 μL/dak, 25 °C; çizilmiş ham veriler. Buna karşılık, insan kan serumu antikorlarının RBD'ye 1:200 seyreltme faktörü ile bağlanması tasvir edilmiştir. (C) CV-N WT'nin S glikoproteinine bağlanmasının SPR testi, CV-N'yi yakalamak için 400 μRIU'luk bir yanıt seviyesine hareketsiz hale getirilir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Tek bir L'li monomerik CV-N'nin gp120'yi yeterince bağlayamayacağı, ancak CV-N'nin nötralizasyon yeteneğinin iki karbonhidrat bağlama bölgesinin çapraz bağlanmasını gerektirdiği ve ağırlıklı olarak 2H12,19 ile işlevselleşmek için dimerizasyon ile restore edildiği daha önce gösterilmiştir. Bu nedenle, sahte etki alanı B'yi istikrarsızlaştırdığından şüphelenilen veya CV-N WT. CVN-E41A monomerinde bulunduğu gibi ikinci alan A ile bağlantıyı kesebileceğinden şüphelenilen monomerik bir mutant CVN-E41A eksprese edilir. 605-680 μM analit konsantrasyonları için SPR yanıtı, sırasıyla CV-N WT ve E41A bağlanması için yüksek yanıt birimleri ve tipik SPR sensörgramları ile sonuçlanmasına rağmen, mutant seyreltildiğinde kararsızdır (Şekil 5).
Ek Şekil 1: influenza HA top'un bir parçası olarak DM taklidini yakalamak için SPR sensorgramı. Ekran görüntüsü: DM'nin SPR sensör çipi CMD500D üzerine immobilizasyonu için SPR çalışma protokolünü gösteren SPR veri grafiği, 500 nm karboksimetil dekstran hidrojel ile kaplanmış ve yüksek ligand yoğunluğu üzerinde düşük moleküler ağırlıklı analitlerin kinetik analizleri için uygundur. Sensorchip'ler doğrudan dedektöre emersion yağı ile monte edilir ve üç portlu bir akış hücresinin altına sabitlenir. Aktif talaş yüzeyini 1 M etanolamin HCl pH 8.5 ile söndürdükten sonra, CVN2 iki kez enjekte edilir (sırasıyla konsantrasyon = 1 μM ve 2 μM). Mor: Akış hücresi 1 ile akış hücresi 2 arasındaki fark; yanıt 0.2 s. Mavi: Akış hücresi 1: Ligand DM'nin 400 nM'lik bir çözeltisinden aktif bir karboksillenmiş yüzeye kaplanmış 3000-4000 mikro-Kırılma İndeksi Birimi (μRIU) aralığında kaydedilir. Kırmızı: Referans akış hücresi 2. Bu Dosyayı indirmek için lütfen tıklayınız.
Ek Şekil 2: Dimerik CVN2L0-V5, V2 ve CVN2L0'in bağlanmasını gösteren HA işlevselleştirilmiş CMD500D sensör çipi üzerinde manuel çalıştırma. 30-50 μL/dak arasındaki infüze akış hızlarında, bir His-etiketi ile ifade edilen ve Ni-NTA üzerinden saflaştırılan CVN2L0 ve disülfür bağ varyantları orta-μM aralığında enjekte edilir ve 3 dakikalık bir ilişki fazı ve 2 dakikalık bir ayrışma fazı ile HA'ya bağlanma açısından test edilir. Enjeksiyonlar V5 (15 μM), V2 (2.4 μM), 0 μM, bir SUMO-füzyon proteininden (1 μM) alt klonlanmış CVN2L0 ve CVN2L0'dir (2 μM). Fizyolojik pH'ta çalışan tampon, 25 ° C'deki tüm deneyler için kullanılır. Tüm çözeltiler sisteme enjeksiyondan önce gazdan arındırılır ve filtrelenir (0,2 μm). Mor: Akış hücresi 1 ile akış hücresi 2 arasındaki fark; yanıt 0,2 saniyelik bir aralıkta kaydedilir. Mavi: Akış hücresi 1: 2540 μRIU HA. Kırmızı: Referans akış hücresi 2. Bu Dosyayı indirmek için lütfen tıklayınız.
Ek Şekil 3: CVN2'nin HA'ya bağlanması. Eğriler otomatik olarak hizalandığında sensör gramlarının analizi. (A) Scrubber yazılımı (solda) kullanılarak sıfırlanmış ve hizalanmış sensör gramları ve bağlı analitlere konsantrasyona bağlı tepki eğrisini gösteren izotermi bağlama (sağda). (B) Yüzde kapasite cinsinden ifade edilen bağlanma izotermi. (C) Hesaplamalı olarak uyarlanmış teorik ilişkilendirme ve ayrışma eğrileri. (D) Takılı eğriler olmadan SPR sensör gramları hakkındaki kinetik veriler. Bu Dosyayı indirmek için lütfen tıklayınız.
Ek Şekil 4: CVN2'nin HA'ya bağlanması. Eğriler manuel olarak hizalandığında sensör gramlarının analizi. (A) Scrubber yazılımı (solda) kullanılarak sıfırlanmış ve hizalanmış sensör gramları ve bağlı analitlere konsantrasyona bağlı tepki eğrisini gösteren izotermi bağlama (sağda). (B) Yüzde kapasite cinsinden ifade edilen bağlanma izotermi. (C) Hesaplamalı olarak uyarlanmış teorik ilişkilendirme ve ayrışma eğrileri. (D) Takılı eğriler olmadan SPR sensör gramları hakkındaki kinetik veriler. Bu Dosyayı indirmek için lütfen tıklayınız.
Ek Tablo 1: Langmuir 1: 1 bağlama modeli kullanılarak CVN2L0 ve Cys-Cys bağ varyantları V2, V4 ve V5'in HA'ya bağlanması için SPR sensör gramlarından elde edilen kinetik veriler. KD [M] = k kapalı/k açık veya kd/ka. Tüm veriler HBS-EP(+) tamponunda 25 °C'de üretilir.: Bu tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Yazarın açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.
Mevcut protokol, HA, S glikoproteini, ilgili hibrid tip glikanlar ve yüksek mannoz oligosakkaritlerine CV-N bağlanmasını incelemek için SPR bağlanma testleri için yeni araçları açıklamaktadır. SPR, bu glikanlara dimerik veya monomerik CV-N'yi bağlamak için KD'yi belirlemek için kullanılır.
Yazar, TU Wien'deki Biyoteknoloji ve Mikrobiyoloji Bölümü'nden Dr. Christian Derntl'i ve Viyana Tıp Üniversitesi Tıp Bölümü III, Nefroloji ve Diyaliz Bölümü'nü, özellikle de teknik ve bilimsel destek için Dr. Markus Wahrmann'ı kabul ediyor. Memeli hücrelerinde protein ekspresyonu, Viyana Doğal Kaynaklar ve Yaşam Bilimleri Üniversitesi (BOKU) Biyoteknoloji Bölümü tarafından desteklenmiştir. Yazar, SPR bağlama tahlillerinin gerçekleştirilmesi konusunda yararlı bilimsel tartışmalar için Almanya'nın Duesseldorf kentindeki XanTec biyoanalitiğinden Dr. Nico Dankbar'a derin teşekkürlerini ifade etmek istiyor.
| Ä kta primeplus | Cytiva | ||
| Amicon tüpleri | Merck | C7715 | |
| Ampillicin | Sigma-Aldrich | A5354 | |
| Beckmann Coulter Soğutucu Allegra X-30R santrifüj | Beckman Coulter | B06320 | |
| Hücre yayıcı | Sigma-Aldrich | HS86655 | gümüş paslanmaz çelik, çubuk L 33 mm |
| Özel DNA Oligos | Sigma-Aldrich | OLIGO | |
| Özel | Gensentez GenScript | # 1390661 | klonlama vektörü: pET27b(+) |
| Cytiva HBS-EP + Tampon 10, 4x50mL | Thermo Scientific | 50-105-5354 | |
| Dionex UlitMate 3000 | Thermo Scientific | IQLAAAGABHFAPBMBFB | |
| Dpn I kısıtlama enzimi (10 U/μ L) | Fisher Scientific | ER1701 | |
| DTT | Merck | DTT-RO | |
| EDC | Merck | 39391 | |
| EDTA | Merck | E9884 | |
| Eppendorf Güvenli Kilit Tüpleri | Eppendorf | 30120086 | |
| Eppendorf Güvenli Kilit Tüpleri | Eppendorf | 30120094 | |
| Eppendorf Minispin ve MiniSpin Plus kişisel mikrosantrifüj | Sigma-Aldrich | Z606235 | |
| Etanol | Merck | 51976 | |
| Etanolamin HCl | Merck | E6133 | |
| Falcon 50mL Konik Santrifüj Tüpleri | Fisher Scientific | 14-432-22 | |
| Falcon 14 mL Yuvarlak Tabanlı Polistiren Test Tüpü, Geçmeli Kapaklı, Steril, 25/Paket | Corning | 352057 | |
| Glikoz | Merck | G8270 | |
| Glisin HCl | Merck | 55097 | |
| HA H3 proteini | Abcam | ab69751 | |
| HEPES | Merck | H3375 | |
| His-select Ni2 + | Merck | H0537 | |
| İmidazol | Merck | I2399 | |
| IPTG | Merck | I6758 | |
| Kanamisin A | Sigma-Aldrich | K1377 | |
| Kromasil 300-5-C4 | Nouryon | ||
| LB agar | Merck | 52062 | |
| LB agar | Merck | 19344 | |
| LB Lennox | Merck | L3022 | |
| Lizozim | Merck | 10837059001 | |
| Magnezyum klorür | Merck | M8266 | |
| Magnezyum sülfat | Merck | M7506 | |
| NaH2< / sub>P04< / sub> | Merck | S0751 | |
| NanoDrop UV-Vis2000c spektrofotometre | Thermo Scientific | ND2000CLAPTOP | |
| NaOH | Merck | S5881 | |
| NHS | Merck | 130672 | |
| NZ amin ( kazein hidrolizatı) | Merck | C0626 | |
| PBS, | Merck | 806552 | |
| PD, MidiTrap, G-10 | ,Sigma-Aldrich | ,GE28-9180-11 | |
| Pepton | Merck, | 70171 | |
| pET11a, | Merck Millipore (Novagen) | 69436 | |
| PMSF | Merck | PMSF-RO | |
| QIAprep Spin Miniprep Kiti (1000) | Qiagen | 27106X4 | |
| Reichert Yazılım Paketi Autolink1-1-9 | Reichert Reichert | ||
| SPR SR7500DC Çift Kanallı Sistem | Reichert | ||
| Scrubber2-2012-09-04 veri analizi için | Reichert | ||
| SDS | Merck | 11667289001 | |
| pUC18 kontrol plazmidi | Stratagene | # 200518 | |
| Sodim klorür | Merck | S9888 | |
| Sodyum asetat dahil olmak üzere bölgeye yönelik mutajenez kiti. Trihidrat | Merck | 236500 | |
| SPR sensör çipi C19RBDHC30M | XanTec bioanalytics | SCR C19RBDHC30M | |
| SPR sensör çipi CMD500D | XanTec bioanalytics | SCR CMD500D | |
| Sterilin Standardı 90mm Petri Kapları | Thermo Scientific | 101R20 | |
| TBS | Merck | T5912 | 10x, çözelti |
| Triton-X100 | Merck | T8787 | |
| Tripton | Merck | 93657 | |
| Tween20 | Merck | P1379 | |
| Vortex-Genie 2 Mikser | Merck | Z258423 | |
| X-gal | Merck | XGAL-RO | |
| XL1-Mavi Süper Yetkin Hücreler | Stratagene | # 200236 | |
| Maya özü | Merck | Y1625 |