Method Article
Burada, floresan peptidler yerli protein yerine parçalanabilir substrat olarak kullanıldığı bir değiştirilmiş zymographic teknik için detaylı bir iletişim kuralı mevcut. Elektroforez floresan peptid zymograms Biyolojik örneklerin daha önceki zymographic teknikleri geniş proteaz tespiti sağlar.
Bu yöntemin amacı karmaşık biyolojik örneklerin proteolitik aktivite ölçmek etmektir. Örnekleri moleküler ağırlık kullanarak Elektroforez ile parçalanabilir bir substrat gömülü bir çözme jel ile ayrılır. Bu yöntem bir yüzeyi fluorogenic peptid kovalent jelatin veya kazein gibi tam uzunlukta proteinler yerine çözme jel içine dahil geleneksel jel zymography farklıdır. Fluorogenic peptidler proteolitik aktivite ek boyama adımları olmadan doğrudan algılama sağlar. Biyolojik örnekler içinde enzimler floresans içinde bir artış kaynaklanan çeliklerini fluorogenic peptid ayırmak. Jelleri floresan sinyalin sonra Standart Floresan jel tarayıcıyla görüntüsü ve Dansitometresi kullanarak sayılabilir. Parçalanabilir substrat olarak peptidler kullanımı büyük ölçüde zymographic teknikleri ile tespit mümkün proteaz genişletir.
Jel zymography biyolojik örnekleri, vücut sıvıları veya hücre kültür medya1,2,3gibi içinde proteolitik aktivite ölçmek için kullanılan biyolojik bir tekniktir. Örnekleri onların moleküler ağırlıkları aracılığıyla parçalanabilir bir substrat ile gömülü bir polyacrylamide jel elektroforez ile ayrılır. Jelatin, kazein, kolajen ve elastin, matriks metalloproteinazların (MMPs) -1, -2, -3 -7 -8, -9 ve cathepsins1,2 çeşitli ek -11 etkinliğini ölçmek için kullanılan ortak parçalanabilir yüzeylerde dahil , 4 , 5 , 6 , 7 , 8. sonra Elektroforez, enzim renatured vardır ve jel içinde protein düşmesine izin. Geleneksel jel zymography, jel Coomassie mavi gibi bir protein boya lekeli ve proteaz aktivitesi Yani, beyaz şeritler (protein yıkımı) koyu mavi zemin üzerine sinyal, bir kaybı algılanır.
Burada, jel zymography parçalanabilir substrat kısa bir fluorogenic peptid kovalent polyacrylamide jel (Şekil 1) dahil olduğu, alternatif bir yöntem için bir protokol açıklayın. Sentetik peptidler ikame olarak parçalanabilir yüzeylerde proteaz geleneksel jel zymography yerli protein9ile karşılaştırıldığında daha geniş olarak algılanmasını sağlar. Fluorogenic peptid kovalent bağ peptid difüzyon ve geçiş sırasında jel elektroforez ile önceki yöntemleri9,10gözlenen engeller. Ayrıca, bir fluorogenic substrat kullanımı ek boyama ve de-boyama adımları proteaz aktivitesinin doğrudan algılama sağlar. Bu yöntem genel amacı fluorogenic peptidler zymogram jeller, kovalent Incorporation aracılığıyla biyolojik örneklerde proteaz aktivitesinin algılama olduğunu.
1. çözme jel katman hazırlanması
2. Azido-PEG3-maleimide bağlayıcı molekül hazırlanması
3. jel katman çözme peptid hazırlanması
4. yığın jel hazırlanması
5. Elektroforez için biyolojik örnek hazırlanması
6. biyolojik Elektroforez peptid Zymography jeller örnekleri
7. görüntüleme peptid Zymography jelleri
Burada açıklanan yöntemi kullanarak, iki floresan proteaz parçalanabilir peptidler polyacrylamide jeller dahil edilmiştir: GGPQG↓IWGQK(PEG)2C (metin ve resimler QGIW kısaltılır) ve GPLA↓CpMeOBzlWARK(PEG)2 C (metin ve resimler LACW kısaltılır). ↓ dekolte sitesi gösterir. QGIW olan bir kollajen-hücresel collagenases14algılamak için tasarlanmış sıra türetilmiş. LACW MMP-14 ve MMP-1115tespiti için optimize edilmiş bir dizisidir. Peptidler dabcyl (içki) ve N-hydroxysuccinimide (NHS) - ester - kullanarak floresein (fluorophore) ile etiketlenir Amin Kimya11. Yeterli floresans Şoklama ve standart arabellekleri çözünür yeni fluorogenic peptidler geliştirmek için zor olabilir. Bu nedenle, peptid dizileri C terminal sistein dahil etmek için piyasada bulunan floresan proteaz yüzeylerde üzerinden adapte kez yeni fluorogenic sensörleri geliştirmek için başarılı bir strateji. Peptid zymography karmaşık proteaz karışımlar ayrı yeteneğini göstermek için klimalı ortam iki farklı kanser hücre satırlarından toplanmıştır. HT1080 Fibrosarkom hücreleri ve MDA-MB-231 meme adenokarsinom hücreleri % 10 FBS medyada 24 saat sonra ek bir 24 saat boyunca serum-ücretsiz medya ile medya değiştirildi, kaplama. Klimalı medya örnekleri toplanmıştır ve 10 kDa molekül ağırlığı kesme santrifüj filtre cihazları kullanarak yoğunlaşmıştır. Protein içeriği medya standart µBCA tahlil kullanılarak ölçüldü. protein şartına ortamdan 30 µg electrophoresed. Pozitif kontrol kuyuları türü ile ben bakteriyel collagenase (100 µg) veya saf, MMP-9 harekete geçirmek (125 ng) de dahil edildi. Jelleri MMP bölünme jelleri (Şekil 2) içinde parçalanabilir yüzeylerde, izin vermek için arabellek gelişmekte olan 24 saat inkübe ve ardından yansıma. Floresan görüntüleme ortaya sadece tek bir bant QGIW jelleri (Şekil 2B14) içinde belirgin iken çok sayıda bantları LACW peptid jelleri (Şekil 2A14), içinde görünür olduğunu. Jelatin zymography (Şekil 2 g14) ile karşılaştırıldığında, LACW jeller peptid zymography proteaz biyolojik örnekler içinde mevcut daha geniş algılama yeteneğini gösteren daha fazla proteolitik bantları tespit edebildik geleneksel yöntemler kullanarak yerel yüzeylerde.
MMPs olarak görüntülenmeyecektir grup kimliğini doğrulamak için peptid zymography jeller ya 20 µM içeren geliştirme arabellekte inkübe GM6001, geniş spektrumlu bir MMP önleyici veya 10 µM E-64, genel cathepsin inhibitörü. LACW peptid tedavisinde jelleri ile GM6001 (Şekil 2B14) E-64 (Şekil 2C14) ile tedavi hiçbir discernable etkisi varken bantları, yoğunluğu azaldı. GM6001 ile QGIW peptid jelleri tedavisinde daha önce görüldü bantları (Şekil 2E14) tam ablasyon içinde sonuçlandı. Beklendiği gibi E-64 (Şekil 2F14) herhangi bir etkisi yoktu. Her iki peptid jelleri, inhibe GM6001 MMP-9 aktivite saf ama bakteriyel collagenase etkinlik, floresans görüntülenmeyecektir artış proteolitik aktivite MMPs içinde test edilmiş biyolojik mevcut tarafından sonuç oldu daha fazla doğrulama etkilemedi örnekleri.
Geçerli altın standart, jelatin zymography, peptid zymography duyarlılığını karşılaştırmak için bir duyarlılık analizi arıtılmış, aktif MMP-9 kullanılarak yapılmıştır. MMP-9 (1-250 ng) seri halinde dilutions LACW, QGIW ve jelatin zymography jelleri (Şekil 3A14) içinde electrophoresed. Geliştirme ve floresan görüntüleme, ardından Grup yoğunluklarını ImageJ ile sayısal ve araziler normalleştirilmiş grup yoğunluğunun yüksek sinyal (Şekil 3B % 50'si üretir EC50 değerleri toplama hesaplamak için oluşturulan 14). LACW peptid jelleri MMP-9, en küçük konsantrasyonlarının 17,28 EC50 değeri olan başardık QGIW ve jelatin zymograms 59.50 değerleri ile karşılaştırıldığında ng ng ve 31.85 ng, sırasıyla. Bu veriler peptid zymography kullanımı maç veya jelatin gibi yerel yüzeylerde duyarlılık sınırlarını aşan gösteriyor.
Şekil 1: floresan peptid zymography işleminin şematik. (A) jel çözme çok katmanlı polyacrylamide hazırlanması. Standart bir %10 jel çözüm çözme peptid zymography jel ilk katman oluşturmak için kullanılır. % 10 ikinci bir çözme jel yüzeyi, floresan peptid içeren katman ve bir azido-PEG3-maleimide bağlayıcı molekül sonra üzerinde ilk katmanı polimerli. Son üst kat % 5 yığın jel olan. (B) standart Elektroforez sigara azaltarak altında koşullar proteaz içeren örnekleri functionalized polyacrylamide jeller ayırmak için kullanılır. Jelleri SDS kaldırmak için ve proteinler renature için izin vermek için yıkanır. Jelleri sonra geliştirme arabelleği için artan floresans kaynaklanan fluorogenic peptidler ayırmak proteaz izin 37 ° C'de 24 saat inkübe. Proteaz aktivitesi ile karşılık gelen bu floresan sonra bir uyarma 488 nm ve emisyon 521 floresan jel Imager kullanma yakalanır nm (uyarlama izniyle Biotechniques ve gelecek bilim14). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 2: hücre salgılanan proteaz insan kanser hücre hatlarında tespiti. Collagenase enzim (100 µg), MMP-9 Analizi (125 ng) ve şartına hücre ortamdan HT1080 Fibrosarkom (30 µg) ve MDA-MB-231 adenokarsinom meme kanseri (30 µg) hücre hatları LACW ve QGIW peptid jelleri. Jelleri DMSO (araç denetimi) (A & D)ile tedavi, GM6001 (B & E) ile tedavi veya E-64 (C & F)ile tedavi. (G) jelatin zymogram HT1080 ve MDA-MB-231 hücre medya (uyarlama Biotechniques ve gelecek bilim14izinle) şartına. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3: karşılaştırma MMP-9 hassasiyeti peptid ve jelatin Zymograms. (A) QGIW (üst), LACW (orta) ve jelatin (alt) zymography jeller MMP-9 seri dilutions için tabi tutuldu. (B) NORMALIZED grup yoğunluklarda MMP-9 konsantrasyon karşı çizilen ve dört parametre değişken yamaç eğriye uygun. EC50 değerleri yarım yüksek sinyal konsantrasyonu gösterir. Sonuçları n temsil edilen = 3, SD (uyarlama izniyle Biotechniques ve gelecek bilim14)demek. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Jel çözme | ||||
Hisse senedi konsantrasyonlu | Son konsantrasyonlu | 5 jelleri | 10 jelleri | |
Akrilamid/Bis-Akrilamid (19:1) | % 40 | % 10 | 10 mL | 20 mL |
Tris-HCl pH 8.7 | 1 M | 0.375 M | 15 mL | 30 mL |
Sodyum Lauryl Sülfat (SDS) | % 20 | %0.10 | 200 ΜL | 400 ΜL |
Deiyonize H2O | -- | -- | 14.4 mL | 28,7 mL |
TEMED | -- | -- | 40 ΜL | 80 ΜL |
APS | % 10 | %0.10 | 400 ΜL | 800 ΜL |
Toplam hacim | 40 mL | 80 mL | ||
Peptid çözme jel | ||||
Hisse senedi konsantrasyonlu | Son konsantrasyonlu | 5 jelleri | 10 jelleri | |
Akrilamid/Bis-Akrilamid (19:1) | % 40 | % 10 | 5 mL | 10 mL |
Tris-HCl pH 8.7 | 1 M | 0.375 M | 7.5 mL | 15 mL |
Sodyum Lauryl Sülfat (SDS) | % 20 | %0.10 | 100 ΜL | 200 ΜL |
Deiyonize H2O | -- | -- | 6.5 ΜL | 13 mL |
Floresan peptid | 10 mM | 75 ΜM | 150 ΜL | 300 ΜL |
Azido-PEG3-Maleimide CrossLinker | 75 mM | 1.5 mM | 400 ΜL | 800 ΜL |
TEMED | -- | -- | 20 ΜL | 40 uL |
APS | 10 | %0.10 | 200 ΜL | 400 ΜL |
Toplam hacim | 20 mL | 40 mL | ||
Yığın jel | ||||
Hisse senedi konsantrasyonlu | Son konsantrasyonlu | 5 jelleri | 10 jelleri | |
Akrilamid/Bis-Akrilamid (19:1) | % 40 | % 5 | 2.5 mL | 5 mL |
Tris-HCl pH 6,9 | 1 M | 0,125 M | 2.5 mL | 5 mL |
Sodyum Lauryl Sülfat (SDS) | % 20 | %0.10 | 100 ΜL | 200 ΜL |
Deiyonize H2O | -- | -- | 14.75 mL | 29,5 mL |
TEMED | -- | -- | 50 ΜL | 100 ΜL |
APS | % 10 | %0.10 | 100 ΜL | 200 ΜL |
Toplam hacim | 20 mL | 40 mL |
Tablo 1: reaktif tablo zymography jeller floresan peptid hazırlığı. Konsantrasyonları ve birimler çok katmanlı peptid zymography jel hazırlanması için.
Geçerli zymographic teknikleri yerel yüzeylerde birleşme polyacrylamide jeller proteolizis tespiti için içine güveniyor. Bu teknikler yaygın kullanımı topladı sahip iken, onlar-ebilmek bulmak proteaz sayısında hala sınırlıdır. Burada, bir protokol hangi floresan, proteaz parçalanabilir peptidler jel çözme polyacrylamide dahil edilmiştir tanımlanmıştır. Kovalent kullanarak kaplin bir azido-PEG3-maleimide bağlayıcı molekül ayrılık ve proteaz daha çok tespiti ile yerel yüzeylerde Şu anda ulaşılabilir olduğunu daha sağlar. Floresan peptidler son derece ayarlanabilir doğası araştırmacılar onların proteaz ilgi hedefleyebilirsiniz yüzeylerde tasarım olanağı tanıyor. Çok sayıda peptid yüzeylerde çok çeşitli peptid kitaplıklarını kullanma proteaz için tespit edilmiştir ve ticari kaynakları özel peptidler imalat, giderek artan sayıda vardır. Yeterli floresans Şoklama ve standart arabellekleri çözünür yeni fluorogenic peptidler geliştirmek için zor olabilir. Bu nedenle, peptid dizileri ticari olarak adapte C-terminal sistein eklemek mevcut floresan proteaz yüzeylerde var. sık sık yeni fluorogenic sensörleri geliştirmek için başarılı bir strateji
Bu iletişim kuralı tamamlarken, floresan peptid jelleri işlerken bu önemli ölçüde tespit edilen floresan sinyali azaltabilir gibi ışık aşırı etkilenmemek için özen gösterilmelidir. Ayrıca, geçerli her jel kullanılan peptid 75 µM bölgedir. Bu peptid, peptid için tutmak azido-PEG3-maleimide çözüm çözüm en az 20 azı eklemeniz gerekir unutmayın aşırı tasarruf etmek için konsantrasyonları düşürmek için ayarlanabilir. Azido-PEG3-maleimide kiti 3 boyutlarda satın alınabilir (25, 100 ve 1000 mg). Yazarlar hazır çözüm sadece kısa bir süre-20 ° C'de, depolanmış olarak 25 mg kiti satın tavsiye Ayrıca, bir 25 mg kiti hazırlık 3 hafta içinde kullanılması gerekir 10 peptid jelleri hazırlamak yeterlidir.
Bir zymography sınırlamaları görüntülenmeyecektir proteaz bantları moleküler ağırlık önemli birbiri üzerine çakışması nedeniyle tam kimliğini yüksek beklentileri karşılayan zor olmasıdır. Gelecekte çalışmaları, kütle spektrometresi16,17gibi teknikleri kullanarak kendi kimliklerini belirlemek için ikincil analizi yapmak için önemli olacaktır. Başka bir zymography proteinlerin kısmi SDS ve Elektroforez tarafından denaturing takip onların aktif uyum için refolding kısıtlamasıdır. Bu işlemler proteolytically etkin olmayan proteinler, aktif işleme proteaz, etkin uyum içinde bir değişiklik neden olabilir. Örneğin, pro-MMP-2 inhibitör yanlısı etki alanı sağlam nedeniyle olmasına rağmen jelatin zymograms içinde tespit edilebilir bir ara etkin form için onun renaturation için. Enzim bağlı immunosorbent assay (ELISA) gibi ek yöntem veya Western engelliyor kimlik ve ilgi bir proteaz, toplam olup olmadığını belirlemek için kullanılabilir.
Bu makalenin geçerli zymographic teknikleri duyarlılığını arttırmak için floresan peptid yüzeylerde kullanımını gösterir. Arıtılmış MMP-9 kullanılarak, LACW, QGIW ve jelatin zymography jeller karşılaştırarak bir konsantrasyon gradyanı analizi yapılmıştır. Şu anda, jelatin zymography altın standart hangi tekniktir jelatinin (MMP-2 ve -9) biyolojik örnekleri algılanır. Üç yüzeylerde EC50 değerleri karşılaştırarak, LACW peptid jelleri en yüksek hassasiyet gösteren en düşük değerler vardı. Belirli proteaz tespiti için tasarlanmış farklı peptid dizileri kullanarak potansiyel olarak bu hassasiyetleri daha da artırabilir. Jelleri tedavisinde 4-aminophenylmercuric asetat (APMA) veya heparin gibi bir MMP aktive maddesi ile yukarıda açıklanan18olarak zayıf bir sinyal artırmak için kullanılabilir.
Biyolojik araştırmalar proteaz aktivitesinin ölçüm yanı sıra, proteaz parçalanabilir peptidler de sık sık crosslinking sentetik hydrogels doku mühendisliği ve ilaç teslim uygulamalar için kullanılır. Kontrollü bozulma Bu uygulamalar için önemlidir. Şu anda, Bu peptidler bozulması kinetik tek, saflaştırılmış enzimler kullanarak karakterizedir. Ancak, hangi enzimler hücre aslında üretmek ve bu peptidler bölünme için sorumludur belirleme belirlemek zor olmuştur. Hücre ve doku özgü enzim yayın ölçmek peptid zymography kullanımını büyük ölçüde bu peptid crosslinking dizilere rasyonel tasarımında yardımcı olacak.
Yazarlar ifşa gerek yok.
Finansman Ohio Devlet Üniversitesi kolej Mühendisliği, Biyomedikal Mühendisliği Bölümü ve kapsamlı Kanser Merkezi - Arthur G. James Kanser Hastanesi ve Richard J. Solove Araştırma Enstitüsü tarafından sağlanmıştır.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.5 mm Empty Gel Cassettes | ThermoFisher Scientific | NC2015 | |
1.5 mm, 10 well Empty Gel Cassette Combs | ThermoFisher Scientific | NC3510 | |
1x Phosphate Buffered Saline | Fisher Scientific | 10-010-049 | |
20% SDS Solution | Ambion | AM9820 | |
3x Zymography Sample Buffer | Bio-Rad | 1610764 | |
40% (w/v) Acrylamide/Bis (19:1) | Ambion | AM9022 | |
6 Well Tissue Culture Plates | ThermoFisher Scientific | 087721B | |
Amicon Ultra-2 Centrifugal Filter Unit (10 kDa MWCO) | Sigma-Aldrich | UFC201024 | |
Ammounium Persulfate | Sigma-Aldrich | A3678 | |
Azido-PEG3-Maleimide Kit | Click Chemistry Tools | AZ107 | |
Calcium Chloride | ThermoFisher Scientific | BP510100 | |
Dimethyl Sulfoxide | Fisher Scientific | BP231 | |
Isopropanol | Fisher Scientific | A416P | |
Micro BCA Protein Assay Kit | ThermoFisher Scientific | 23235 | |
N N N' N'-Tetramethylethylenediamine (TEMED) | Sigma-Aldrich | T9281 | |
PowerPac Basic Power Supply | Bio-Rad | 1645050 | |
Precision Plus Protein Dual Color Standard | Bio-Rad | 161-0374 | |
PrecisionGlide Hypodermic Needles | Fisher Scientific | 14-826 | |
Round Bottom Flask (100 mL) | Fisher Scientific | 50-873-144 | |
Septum Rubber Stopper | Fisher Scientific | 50-872-546 | |
Sterile Slip Tip Syringe (1 mL) | Fisher Scientific | 14-823-434 | |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100 | |
Trizma hydrochlroide | Sigma-Aldrich | T5941 | |
Typhoon 9410 Molecular Imager | GE Amersham | 8149-30-9410 | |
Zinc Chloride | Sigma-Aldrich | 208086 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır