Method Article
* These authors contributed equally
כאן אנו מציגים שיטת ההקרנה עבור פירופוספאז ממברנה הממברנה (מתוך מעכבי התרמוטוגה) על בסיס מוליבדן תגובה כחולה בפורמט 96 צלחת היטב.
פירופוספטסיס ממברנה (mPPases) הם אנזימים dimeric המתרחשים בחיידקים, הארכאית, צמחים, וטפילים פרוטיסטים. חלבונים אלה קליב פירופוספט לשתי מולקולות אורתופהונאים, אשר בשילוב עם פרוטון ו/או נתרן שאיבה על פני קרום. מכיוון שאין חלבונים הומוולוגיים להופיע בבעלי חיים ובבני אדם, mPPases הם מועמדים טובים בעיצוב של מטרות סמים פוטנציאליים. כאן אנו מציגים פרוטוקול מפורט למסך עבור מעכבי mPPase ניצול מוליבדן תגובה כחולה במערכת 96 צלחת היטב. אנו משתמשים mPPase מן החיידק תרמופילית תרמוטוגה מארימה (tmppase) כאנזים מודל. פרוטוקול זה הוא פשוט וזול, הפקת תוצאה עקבית ואיתנה. זה לוקח רק שעה אחת כדי להשלים את פרוטוקול התאמת הפעילות מתחילתו של הסדר עד המדידה ספיגת. כיוון שהצבע הכחול המיוצר בתוך מעשה זה יציב למשך פרק זמן ארוך, ניתן לבצע את הפעולות הבאות מיד לאחר האצווה הקודמת, וניתן למדוד את הספיגה מאוחר יותר עבור כל הקבוצות בו. החיסרון של פרוטוקול זה הוא שזה נעשה באופן ידני ולכן יכול להיות מתיש, כמו גם לדרוש כישורים טובים של ליטוף ושמירה זמן. יתר על כן, התמיסה ארגיט-ציטראט המשמשת בטיפול זה מכילה נתרן ארגיט, שהוא רעיל ויש לטפל בו באמצעי זהירות נחוצים.
כ -25% של החלבונים הסלולריים הכולל הם חלבונים ממברנה ו 60% מהם הם מטרות התרופה1,2. אחת ממטרות התרופה הפוטנציאלית3, ממברנה מאוגד פירופוספסים (mppases הם אנזימים dimeric המשאבה פרוטון ו/או נתרן יון על ידי הידרוליזה של פירופוספט לשניאורטופד 4. mPPases ניתן למצוא אורגניזמים שונים5 כגון חיידקים, הארכונים, צמחים, וטפילים פרוטיסטים, למעט בני אדם ובעלי חיים4. ב טפילים פרוטיסטים, למשל פלמודיום falciparum, טוקסופלזמה gondii ו טריאנוסומה ברוסייאי, mppasesהם חיוניים עבור התקפה ואלימה הטפיל6 ו נוקאאוט של ביטוי זה טפילים להוביל לכישלון בשמירה על חומציות תאיים על חשיפה ל-ph הבסיסי החיצוני7. בשל חשיבותם וחוסר חלבון הומולוגי המצויים בחוליות, ניתן להתייחס ל-mPPases כמטרות התרופות הפוטנציאליות עבור מחלות הפרוסטל3.
הקרנת חוץ גופית של מעכבי mPPase בעבודה זו מבוססת על מערכת מודל TmPPase. Tmppase הוא שאיבה יון נתרן ומיון אשלגן תלוי mppase מ T. קיסריה ויש לו פעילות אופטימלית ב 71 ° צ'8. היתרונות של אנזים זה הם למשל הקלות שלה בייצור וטיהור, יציבות תרמית טובה ופעילות מסוימת גבוהה. Tmppase מראה גם דמיון גבוה בנוסף על שימור מוחלט של העמדה, כמו גם זהות של כל שאריות קטליטי כדי mpp,התלת ממדי 3,9 ולמבנה פתרו של ויגו radiata10 mppase. המבנים הזמינים של TmPPase בקונמציות שונות הן גם שימושיות עבור ניסוי מבוסס מבנה התרופה עיצוב (כמו הקרנה וירטואלית דה נובו עיצוב).
כאן אנו מדווחים על פרוטוקול מפורט להקרנה של מעכבי TmPPase ב 96 בפורמט צלחת הבאר (איור 1). הפרוטוקול מבוסס על שיטת הצביעה של התגובה הכחולה מוליבדן, אשר פותחה לראשונה על ידי פיסק ו Subbarow11. שיטה זו כוללת את היווצרות של 12-פוספוליפוליב חומצה בmolybdate באמצעות מצבים חומציים, אשר מופחת אז לתת מינים אופייני בצבע כחול phosphomolybdenum12.
1. הכנת חלבון
הערה: הביטוי והטיהור של TmPPase תוארו במקום אחר13.
2. הכנה מורכבת
3. ריאגנטים להכנת שיטת ההכנה
4. שיטת הפעילות עבור 1 96 צלחת הבאר
הערה: ראה איור 1 עבור זרימת העבודה הסכמטית של המנה.
5. ניתוח תוצאות
בפרוטוקול זה, שמונה תרכובות (1-8) נבדקו (איור 2 א) יחד עם idp, מעכבי נפוץ של פירופוספטיות, כשליטה חיובית. כל תרכובת נבדקה בשלושה ריכוזים שונים (1 μM, 5 μM ו-20 μM) בטרילקאט. זרימת העבודה של ההקרנה מתוארת באיור 1, החל ממדגם והכנה מגיב עד למדידה הספיגה ב 860 ננומטר.
בסוף פרוטוקול זה, לאחר תוספת של פתרון A + B ו-ארגיט-ציטראט, הפתרונות מפתחים צבע כחול יציב עם הספיגה המקסימלית ב709 ננומטר ו-860 nm14 בשל היווצרות מורכבות של יוני פוספט עם molybdate שניתן לצפות בה ומראה את התרחשות התגובה האנזימטית. עבור ניסוי זה, אנו משתמשים בספיגת ב 860 ננומטר למדידת סכום Pi שוחרר כפי שהוא יש מגבלת זיהוי טוב יותר ורגישות לעומת ספיגת ב 709 nm15. הצבע הכחול מפותח באופן מלא 30 דקות של דגירה בטמפרטורת החדר יציב לפחות 5 h14. היכולת לקיים את הרגישות עד לריכוז Pi של 10 μm והספיגה היא לינארית מעל טווח ריכוז של 10-800 μm14. בתור הנציג כאן, בארות E1-E3 (איור 2C) מכילות את תערובת הריאקציה ללא מעכב וניתן לצפות בפתרון הכחול בתום הבקשה. זה יכול להיות גם נצפתה בריכוזים מורכבים נמוך שבו עיכוב להשלים לא הגיע, כמו בארות F1 על-ידי F3 עבור IDP ובארות A4-A6 עבור מתחם 1 (האווירית, המעכב הידוע לאחרונה Unmppase9) בריכוז של 2.5 μm ו-1 μm, בהתאמה. הריכוז הגבוה ביותר של IDP ומתחם 1, לא ניתן לצפות בצבע כחול פחות (G1-G3 ו-H1-H3 ל-idp ו-B4-B6 ו-C4-C6 עבור מתחם 1) המציין עיכוב של פעילות אנזימטית. כל שלושת הריכוזים של תרכובות לא מעכבות (2, 3ו- 8) הציגו את אותה עוצמת צבע כחולה כמו בארות E1-E3 ללא כל מעכב (איור 2c).
לאחר מדידת הספיגה ב860 ננומטר, ניתן לעבד ולנתח את הנתונים (ראה נוהל מקטע 5). איור 2D מציג את עלילת הכיול של התקן Pi עם ההתאמה הליניארית שלה (y = 0.0576 x + 0.0019; r2 = 0.999). איור 3 מציג את העלילה של פעילות אנזימטית (%) נגד הריכוז של כל מתחם נבדק. עבור תרכובות עם פעילות מעכבות, התאמה עקומה לא לינארית מוצגת גם. IDP, המשמש כשליטה חיובית, מראה בבירור ירידה בפעילות בריכוז גבוה יותר. IC50 (אומדן) מחושב בהתבסס על שלושה ריכוזים שונים הוא 88.2 Μm (טבלה 1), אשר דומה למדידה הקודמת (80.0 μm) עם שמונה נקודות ריכוז14. תרכובות 1, 4, 5, 6, ו 7 הראה מגמה דומה כמו idp מאז הריכוז גדל עם IC50 (הערכה) של כ 1.3 μM, 7.4 μm, 19.0 μm, 37.4 Μm, ו-156.1 μm, בהתאמה (טבלה 1). עבור תרכובות 2, 3, ו 8 אין ירידה בפעילות או עיכוב ניתן לצפות בריכוזי השיטת הפעולה. שיטת מבחן נוספת עם שמונה נקודות ריכוז ניתן לעשות כדי ליצור מדויק IC50. איור 4 מציג את עקומת עכבות עבור תרכובות 1, 5, 6, 7 ו 8 עם IC50 של 1.7 μm, 21.4 μM, 58.8 μm, 239.0 μm ו-> 500 μm, בהתאמה9.
איור 1: זרימת עבודה סכמטית של TmPPase שיטת העיכוב ב 96 בפורמט צלחת לוחית. המספור האדום מציג את השלבים של המנה בהתאם לפרוטוקול והחיצים הכחולים מציגים את סדר המרווח. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: דגימות, הסידור שלהם ופיתוח צבע בצלחת 96 היטב. (א) מבנים של תרכובות 1-8 המשמשים לצורך השימוש. פעילות העיכוב של תרכובות אלה דווחה ב Vidilaseris ואח '9. (ב) הסדר לדוגמה. (ג) פיתוח צבע, 30 דקות לאחר הוספת התמיסה הארגיט-ציטראט. ריכוזים של מעכב שליטה (IDP) ודגימות בשימוש, מסודרים מלמעלה למטה, הם 2.5 μM, 25 μM, ו 250 μM ריכוז ו-1 μM, 5 μM, ו 20 הריכוז μM, בהתאמה. עוצמת הצבע הכחול מקבילה לכמות Pi ששוחררה עקב התגובה האנזימטית וחוסר הצבע מתאים לתגובה אנזימטית. (ד) כיול עקומת לתקן Pi (nmol) נגד860 עם התאמה ליניארית (y = 0.0576 x + 0.0019; r2 = 0.999). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: עקומת הפעילות TmPPase אחוז עבור שלושה ריכוזי מעכבי שונים. הרגרסיה לינארית עקומות כדי לחשב את IC50 (אומדן) מוצגים עבור idp כמו גם עבור תרכובות 1, 4, 5, 6 ו- 7 אבל לא עבור תרכובות 2, 3, ו 8 כפי שהם לא היו פעילות tmppase מעכב בריכוזים של שיטת החישוב. הלוגיקה50 ו-IC50 (הערכה) של כל תרכובת מוצג בטבלה 1. כל הנתונים מוצגים כממוצע ± SD עם שלוש משכפל. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4: עקומת עיכוב משמונה נקודות ריכוז של תרכובות 1, 5, 6, 7 ו-8. איור זה נלקח מווידילסקוס ואח '9 עם שינוי קל. כל הנתונים מוצגים כממוצע ± SD עם שלוש משכפל. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
דוגמה | לוגיקה50 | IC50 (הערכה) (μm) |
IDP | 1.95 ± 0.0142 | 87.9 ± 2.46 |
1 | 0.112 ± 0.0274 | 1.29 ± 0.0816 |
2 | − | ללא עיכוב |
3 | − | ללא עיכוב |
4 | 0.870 ± 0.0447 | 7.39 ± 0.760 |
מיכל 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 | − | ללא עיכוב |
טבלה 1: לוגיקה50 ו-IC50 (הערכה) של idp ותרכובות 1-8 בהתבסס על הנתונים מתוך איור 3.
כאן אנו מדווחים על פרוטוקול מפורט עבור הקרנה פשוטה של מעכבי עבור פירופוספאז של קרום מאוגד מ T. קיסריה בפורמט 96 צלחת היטב מבוסס על vidilaseris ואח '14. פרוטוקול זה הוא זול ובעל בסיס של 12-פוספומוליפוליב חומצה, אשר נוצרת מאורתופדיה וmolybdate בתנאים חומציים ומופחתת למינים phosphomolybdenum עם צבע כחול ברור12. שיטה זו מועדפת על פני פרוטוקולים אחרים, כגון מלכית הירוק יותר רגיש16, כי שיטה זו אינה מראה הפרעה בנוכחות ריכוז פוספוליפיד גבוה הנדרש עבור TmPPase ההפעלה14.
זרימת העבודה של פרוטוקול ההקרנה מתוארת באיור 1 , ותהליך זה יכול להתבצע במלואו ב-1 h. פרוטוקול זה ממוטב עבור TmPPase עם טמפרטורת העבודה האופטימלית ב-71 ° c וזמן תגובה של 5 דקות. כאשר המים מתנדפים בטמפרטורה זו מתערובת התגובה, מיושמת סדין איטום מדבק (הפרוסות להתאמה ולכיסוי הרצועות) על מנת למנוע אידוי14 והמים המטאדו פשוט מצנטריפוגה. The 5 דקות דגירה הזמן נבחר כפי שהוא עדיין בטווח ליניארי של פוספט אנזימטי שוחרר מספיק עבור הקרנה אמין14. בפרוטוקול זה, מיומנויות התזמון והליטוף הן גורמים חשובים להשגת תוצאה טובה ואמינה. תוספת של ריאגנטים במהלך הקיום עם מרווח של 20 s בין רצועות היא אפשרות תזמון אופטימיזציה עבור קלות ביצוע השלבים הבאים.
עבור mPPases הטמפרטורה האופטימלית ואת זמן הדגירה צריך להיקבע בנפרד לפני השימוש בתוך שיטת העיכוב. פרוטוקול ההפעלה מחדש של האנזים לעיל ממוטב עבור TmPPase ומסוגי Mpp, אחרים עשויים להזדקק לפרוטוקול שונה להפעלה מחדש. לדוגמה, אין להוסיף את DDM להפעלה מראש של mPPase מ- Pyrobaculum מאחר שהיא תפחית את פעילותה האנזימטית17. ככל שהאנזים יהפוך לפחות פעיל אם הוא מוכן מראש, יש להוסיף את התוספת של האנזים המופעל מופעל לתערובת הריאקציה זמן קצר לפני שהסיפוח מתחיל. לאחר הוספת התמיסה הארגיט-ציטראט, מוצר התגובה יציב לפחות 5 שעות14. לפיכך ניתן לבצע את האצווה הבאה באופן מיידי, וניתן לעשות זאת מאוחר יותר לכל הקבוצות בו.
. למחברים אין מה לגלות
עבודה זו נתמכת על ידי המענקים מקרן ג'יין ואטוס Erkko ו-BBSRC (BB/M021610) לאדריאן גולדמן, האקדמיה של פינלנד (No. 308105) ל Keni Vidilaseris, (מס ' 310297) לאנרי Xhaard, ו (No. 265481) כדי Jari Yli-Kauhaluoma, ואת אוניברסיטת הלסינקי כספי מחקר כדי גוסטב Boije af Gennäs. המחברים מודים לברנדט גהל על עזרתה הטכנית במהלך הפרויקט.
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