Method Article
* These authors contributed equally
هنا نقدم طريقه الفرز لبيروفوسفاتاسي الغشائية (من Thermotoga maritima) مثبطات استنادا إلى رد فعل الموليبدينوم الأزرق في شكل لوحه بشكل جيد 96.
الاغشيه البركانية المرتبطة بالغشاء (mPPases) هي انزيمات ديميريكه تحدث في البكتيريا والنباتات والطفيليات. هذه البروتينات يلتصق بيروفوسفات في اثنين من جزيئات مقوم العظام, الذي يقترن مع البروتون و/أو أيون الصوديوم ضخ عبر الغشاء. منذ لا تحدث البروتينات المتماثلة في الكائنات والبشر ، mPPases هي المرشحين جيده في تصميم أهداف المخدرات المحتملة. هنا نقدم بروتوكول مفصل لفحص مثبطات mPPase باستخدام تفاعل الأزرق الموليبدينوم في 96 نظام لوحه جيدا. نحن نستخدم mPPase من بكتيريا thermophilic Thermotoga ماريتيما (tmppase) كانزيم نموذج. هذا البروتوكول بسيطه وغير مكلفه ، وتنتج نتيجة متسقة وقويه. يستغرق الأمر حوالي ساعة واحده فقط لإكمال بروتوكول فحص النشاط من بداية الفحص حتى قياس الامتصاص. وبما ان اللون الأزرق المنتج في هذا الفحص مستقر لفتره طويلة من الزمن ، يمكن اجراء المقايسة اللاحقة مباشره بعد الدفعة السابقة ، ويمكن قياس الامتصاص في وقت لاحق لجميع الدفعات دفعه واحده. العيب في هذا البروتوكول هو ان يتم ذلك يدويا ، التالي يمكن ان تكون مرهقه ، فضلا عن تتطلب مهارات جيده من التنضيد وحفظ الوقت. وعلاوة علي ذلك ، فان محلول ارسينيت سيترات المستخدم في هذا الفحص يحتوي علي ارسينيت الصوديوم ، وهو سام وينبغي التعامل معه بالاحتياطات اللازمة.
ما يقرب من 25 ٪ من مجموع البروتينات الخلوية هي البروتينات غشاء وحوالي 60 ٪ منهم المخدرات الأهداف1،2. واحده من الأهداف المخدرات المحتملة3, الغشاء المتجهة بيروفوسفواسات (mppases), هي الانزيمات الديميريكه التي ضخ البروتون و/أو أيون الصوديوم عبر الغشاء عن طريق التحلل من بيروفوسفات في اثنين من تقويم العظام4. ويمكن العثور علي mPPases في الكائنات الحية المختلفة5 مثل البكتيريا ، والنباتات ، والطفيليات التقدمية ، باستثناء البشر والحيوانية4. في الطفيليات التقدمية ، علي سبيل المثال منجلي البلازما ، الغدد التناسلية الطفيلية والمكورات الفطرية، mppases ضرورية لطفيل الطفيليات6 والضربة القاضية لهذا التعبير في الطفيليات تؤدي إلى الفشل في الحفاظ علي درجه الحموضة داخل الخلايا عند التعرض لph الأساسي الخارجي7. نظرا لأهميتها وعدم وجود البروتين المتماثل الموجودة في الفقاريات ، ويمكن اعتبار mPPases كاهداف المخدرات المحتملة للامراض protistal3.
ويستند الفحص في المختبر من مثبطات mPPase في هذا العمل علي نظام نموذج TmPPase. TmPPase هو ضخ أيون الصوديوم وأيون البوتاسيوم تعتمد mPPase من t. maritima ولها النشاط الأمثل في 71 درجه مئوية8. فوائد هذا الانزيم هي علي سبيل المثال سهوله في الإنتاج والتنقية ، والاستقرار الحراري الجيد والنشاط النوعي العالي. ويظهر tmppase كلا من التشابه العالي بالاضافه إلى الحفظ الكامل للموقف ، فضلا عن هويه جميع البقايا الحفازه للبروست mppases3،9 والي هيكل محلوله من فيجنا رادياتا10 mppases. الهياكل المتاحة من TmPPase في التشكيلات المختلفة هي أيضا مفيده لتجربه تصميم المخدرات علي أساس الهيكل (كما الفحص الظاهري وتصميم دي نوفو).
هنا نقوم بالإبلاغ عن بروتوكول مفصل لفحص مثبطات TmPPase في شكل لوحه بشكل جيد 96 (الشكل 1). ويستند البروتوكول علي الأسلوب اللوني للتفاعل الأزرق الموليبدينوم ، الذي وضعت لأول مره من قبل فيش و Subbarow11. يتضمن هذا أسلوب التشكيل من [12-فوسموولبديك] حامض من [ثونوفوسفات] و موليبدات تحت شروط حامضيه, اي يكون بعد ذلك قللت ان يعطي مميزه [بلو-لون] فوسفوموليبدينوم نوع12.
1. اعداد البروتين
ملاحظه: تم وصف التعبير وتنقيه TmPPase في مكان آخر13.
2-التحضير المركب
3. الكواشف لاعداد الفحص
4. فحص النشاط للوحه جيدا 1 96
ملاحظه: انظر الشكل 1 لسير العمل التخطيطي لمقايسة.
5-تحليل النتائج
وفي هذا البروتوكول ، تم اختبار ثماني مركبات (1 − 8) (الشكل 2 ا) مع المشردين داخليا ، وهو مثبط شائع للفوسفازات البركانية ، كعنصر تحكم إيجابي. تم اختبار كل مجمع في ثلاثه تركيزات مختلفه (1 μM ، 5 μM و 20 μM) في ثلاثي النسخ. ويصور سير العمل في الفحص في الشكل 1، بدءا من اعداد العينة والكاشف حتى قياس الامتصاص عند 860 نانومتر.
في نهاية هذا البروتوكول ، بعد أضافه الحل ا + ب و ارسينيت سترات ، والحلول تطوير اللون الأزرق مستقره مع الحد الأقصى للامتصاص في 709 nm و 860 nm14 نظرا لتشكيل معقده من أيونات الفوسفات مع موليبدات التي يمكن ملاحظتها ويظهر حدوث تفاعل الانزيميه. لهذه التجربة ، ونحن نستخدم الامتصاص في 860 nm لقياس المبلغ Pi صدر كما ان لديها أفضل الحد من الكشف والحساسية مقارنه مع الامتصاص في 709 nm15. تم تطوير اللون الأزرق بالبالكامل في 30 دقيقه من الحضانة في درجه حرارة الغرفة ومستقره لمده لا تقل عن 5 ح14. الفحص يتلقى الحساسية نزولا إلى [ب] [ف] تركيز من 10 [ميكرون] والامتصاص خطيهعلي تركيز مدي من 10 − 800 [ميكرومتر]14. وفي النتيجة التمثيلية هنا ، تحتوي الآبار E1 − E3 (الشكل 2 ج) علي خليط التفاعل دون مثبط ويمكن ملاحظه المحلول الأزرق في نهاية الفحص. ويمكن ملاحظه ذلك أيضا عند التركيزات المجمعة المنخفضة حيث لم يتم التوصل إلى تثبيط كامل ، كما هو الحال في الآبار F1 − F3 للمشردين داخليا والآبار A4 − A6 للمجمع 1 (ATC ، مثبط غير تنافسيه معروفه مؤخرا من TmPPase9) في تركيز 2.5 μm و 1 μm ، علي التوالي. التركيز الأعلى للمشردين داخليا والمجمع 1، ويمكن ملاحظه اقل إلى اي لون ازرق (G1 − G3 و H1 − H3 للمشردين داخليا و B4 − B6 و C4 − C6 للمجمع 1) مما يدل علي تثبيط النشاط الانزيمي. وتعرض جميع التركيزات الثلاثة للمركبات غير المثبطة (2و 3و 8) نفس كثافة اللون الأزرق مثل الآبار E1 − E3 دون اي مثبطات (الشكل 2 ج).
وبعد قياس الامتصاص عند 860 نانومتر ، يمكن معالجه البيانات وتحليلها (انظر القسم 5 من البروتوكول). يظهر الشكل 2D مؤامرة المعايرة من المعيار Pi مع التركيب الخطي (y = 0.0576 x + 0.0019; r2 = 0.999). ويبين الشكل 3 مؤامرة من النشاط الانزيمي (٪) ضد تركيز كل مجمع اختبار. بالنسبة للمركبات التي لها نشاط تثبيط ، يظهر أيضا تركيب منحني غير خطي. المشردين داخليا ، وتستخدم كعنصر تحكم إيجابي ، يظهر بوضوح انخفاض في النشاط في تركيز اعلي. 50 IC (التقدير) محسوبة علي أساس ثلاثه تركيزات مختلفه هو 88.2 μm (الجدول 1) ، والذي يشبه القياس السابق (80.0 μm) مع ثماني نقاط التركيز14. وأظهرت المركبات 1و 4و 5و 6و 7 اتجاها مماثلا بالنسبة للمشردين داخليا منذ زيادة التركيز مع IC50 (تقدير) من حوالي 1.3 μM ، 7.4 μm ، 19.0 μm ، 37.4 μm ، 156.1 μm ، علي التوالي (الجدول 1). بالنسبة للمركبات 2و 3و 8 لا يمكن ملاحظه اي تخفيض في النشاط أو التثبيط عند تركيزات الفحص. ويمكن اجراء فحص إضافي مع ثماني نقاط تركيز لتوليد50IC دقيقه. ويبين الشكل 4 منحني تثبيط للمركبات 1، 5، 6، 7 و 8 مع IC50 من 1.7 μm ، 21.4 μm ، 58.8 μm ، 239.0 μm و > 500 μm ، علي التوالي9.
الشكل 1: سير عمل تخطيطي لفحص تثبيط TmPPase في شكل لوحه بشكل جيد 96. يظهر الترقيم الأحمر خطوات الفحص وفقا للبروتوكول وتظهر الأسهم الزرقاء ترتيب الفاصل الزمني. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: العينات ، وترتيبها وتطوير اللون في لوحه 96 جيدا. (ا) هياكل المركبات من 1−8 المستخدمة في الفحص. وقد تم الإبلاغ عن نشاط تثبيط هذه المركبات في Vidilaseris وآخرون9. (ب) ترتيب العينات. (C) تطوير اللون ، 30 دقيقه بعد أضافه الحل ارسينيت سترات. تركيزات مثبطات التحكم (النازحين) والعينات المستخدمة ، مرتبه من الأعلى إلى الأسفل ، هي 2.5 μM ، 25 μM ، و 250 μM تركيز و 1 μM ، 5 μM ، و 20 μM تركيز ، علي التوالي. كثافة اللون الأزرق يتوافق مع كميه P التيصدرت بسبب التفاعل الانزيمي وعدم وجود اللون يتوافق مع اي رد فعل الانزيميه. (د) منحني المعايرة للمعيار Pi (Nmol) ضد A860 مع التركيب الخطي (y = 0.0576 x + 0.0019; r2 = 0.999). يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: منحني النشاط في المئة من TmPPase لثلاثه تركيزات مثبطات مختلفه. وتظهر منحنيات الانحدار غير الخطية لحساب IC50 (تقدير) للمشردين داخليا وكذلك للمركبات 1و 4و 5و 6 و 7 ولكن ليس للمركبات 2و 3و 8 لأنها لم تكن تمنع نشاط tmppase في تركيزات المقايسة. ويبين الجدول 1المنطق50 و IC50 (تقدير) لكل مركب. يتم عرض جميع البيانات كما يعني ± SD مع ثلاث نسخ متماثلة. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: منحني تثبيط من ثماني نقاط تركيز للمركبات 1 و 5 و 6 و 7 و 8. يؤخذ هذا الرقم من Vidilaseris وآخرون9 مع تعديل طفيف. يتم عرض جميع البيانات كما يعني ± SD مع ثلاث نسخ متماثلة. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
عينه | منطق50 | IC50 (تقدير) (μM) |
نازحين | 1.95 ± 0.0142 | 87.9 ± 2.46 |
1 | 0.112 ± 0.0274 | 1.29 ± 0.0816 |
2 | − | لا تثبيط |
3 | − | لا تثبيط |
4 | 0.870 ± 0.0447 | 7.39 ± 0.760 |
5 | 1.28 ± 0.0296 | 19.0 ± 1.29 |
6 | 1.57 ± 0.0846 | 37.4 ± 7.29 |
7 | 2.19 ± 0.366 | 156 ± 131 |
8 | − | لا تثبيط |
الجدول 1: المنطق50 و IC50 (تقدير) المشردين داخليا والمركبات من 1 − 8 استنادا إلى البيانات المستمدة من الشكل 3.
هنا نحن الإبلاغ عن بروتوكول مفصل لفحص بسيط من مثبطات لبيروفوسفاتاسي الغشاء المرتبطة من t. maritima في شكل لوحه جيدا 96 استنادا إلى Vidilaseris وآخرون14. هذا البروتوكول غير مكلفه واستنادا إلى حمض 12 فوسفوميوليبديك ، الذي يتكون من الفوسفات والموليبدات في ظل الظروف الحمضية وخفضت إلى فوسفوموليبدينوم الأنواع مع لون ازرق مميز12. ويفضل هذا الأسلوب علي البروتوكولات الأخرى ، مثل الفحص الأخضر مالاكيت أكثر حساسية16، لان هذا الأسلوب لا تظهر التدخل في وجود تركيز فوسفورية عاليه وهو مطلوب لأعاده تنشيط tmppase14.
ويبين الشكل 1 سير عمل بروتوكول الفرز ، ويمكن إنجاز هذه العملية بالبالكامل في الساعة 1. هذا البروتوكول هو الأمثل ل TmPPase مع درجه حرارة العمل الأمثل في 71 درجه مئوية ووقت رد فعل 5 دقيقه. كما ستتبخر المياه في هذه الحرارة من خليط التفاعل ، يتم تطبيق ورقه ختم لاصقه (شرائح لتناسب وتغطيه الشرائط) لمنع تبخر14 والمياه تبخر ببساطه متذكر مع طرد. يتم اختيار وقت الحضانة 5 دقائق كما انها لا تزال في المدى الخطي لانزيمي الفوسفات المفرج عنهم وكافيه لفحص موثوق14. وفي هذا البروتوكول ، تعد مهارات التوقيت والتنضيد عوامل مهمة للحصول علي نتيجة جيده وموثوقه. أضافه الكواشف اثناء الفحص مع الفاصل الزمني 20 ثانيه بين الشرائط هو خيار توقيت الأمثل لسهوله تنفيذ الخطوات اللاحقة.
لمختلف mPPases ، يجب تحديد درجه الحرارة المثلي ووقت الحضانة بشكل منفصل قبل استخدامها في فحص تثبيط. تم تحسين بروتوكول أعاده تنشيط الانزيم أعلاه للحصول علي TmPPase وقد تحتاج mPPases الأخرى إلى بروتوكول أعاده تنشيط مختلف. علي سبيل المثال ، لا ينبغي ان تضاف DDM لأعاده تنشيط mPPase من بيروماكوم ايروفيلوس لأنها سوف تقلل النشاط الانزيمي17. كما سيصبح الانزيم اقل نشاطا إذا أعدت بشكل جيد في وقت مبكر ، أضافه انزيم تنشيط ينبغي ان تضاف إلى خليط التفاعل قبل وقت قصير من بدء الفحص. بعد أضافه الحل ارسينيت سترات المنتج رد فعل مستقر لمده لا تقل عن 5 ح14. ولذلك ، يمكن اجراء الدفعة التالية من الفحص علي الفور ، ويمكن اجراء قياس الامتصاص في وقت لاحق لجميع الدفعات في وقت واحد.
وليس لدي المؤلفين ما يفصحون عنه.
وكان هذا العمل مدعوما بالمنح المقدمة من مؤسسه جين واياتوس ايركو و BBSRC (BB/M021610) إلى أدريان غولدمان ، اكاديميه فنلندا (رقم 308105) إلى كيني فيدياسريس ، (رقم 310297) إلى هنري اكسارد ، و (رقم 265481) إلى جاري لي-كاوهالوما ، واليي جامعه هلسنكي للبحوث المالية إلى غوستاف بويجي اف جينناس (). ويشكر المؤلفون برناديت جهل علي مساعدتها الفنية خلال المشروع.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Adhesive sealing sheet | Thermo Scientific | AB0558 | |
Ammonium heptamolybdate tetrahydrate | Merck | F1412481 636 | |
Ascorbic acid | Sigma-Aldrich | 95212-250G | |
BioLite 96Well Multidish | Thermo Scientific | 130188 | |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Merck | 1167431000 | |
8-well PCR Tube Strips 0.2 ml without caps (120) | Nippon genetics | FG-028 | |
Dodecyl maltoside (DDM) | Melford | B2010-100G | |
Ethanol | Merck | 1009901001 | |
Glacial acetic acid | Merck | 1000631011 | |
Hydrochloric acid | Sigma-Aldrich | 258148-500ML | |
Imidodiphosphate sodium salt | Sigma-Aldrich | I0631-1G | |
L-α-Phosphatidyl choline from soybean lecithin | Sigma | 429415-100GM | |
Magnesium chloride | Sigma-Aldrich | 8147330500 | |
Multiplate 96-Well PCR Plates | Bio-Rad | MLL9651 | |
MultiSkan Go | Thermo Scientific | 10680879 | |
Nepheloskan Ascent (Type 750) | Labsystems | ||
Polystyrene Petri dish (size 150 mm x 15 mm) | Sigma-Aldrich | P5981-100EA | |
Potassium chloride | Merck | 104936 | |
Prism 6 software | GraphPad | ||
QBT2 Heating block | Grant Instruments | ||
Sodium meta-arsenite | Fisher Chemical | 12897692 | |
Sodium phosphate dibasic (Pi) | Sigma | S0876-1KG | |
Sodium pyrophosphate dibasic | Fluka | 71501-100G | |
Trisodium citrate dihydrate | Fluka | 71404-1KG |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved