A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
يصف هذا البروتوكول نظام فحص عالي الإنتاجية يستخدم الاستقطاب الفلوري لمسبار فلورسنت معين مرتبط بمستقبل نووي كقراءة لفحص الملوثات البيئية.
تم الكشف عن مستويات متزايدة من المركبات في البيئة ، مما تسبب في تلوث واسع النطاق ويشكل مخاطر على صحة الإنسان. ومع ذلك ، على الرغم من حدوثها البيئي العالي ، إلا أن هناك معلومات محدودة للغاية فيما يتعلق بآثارها السمية. من الضروري تطوير طرق الفحص عالية الإنتاجية (HTS) لتوجيه الدراسات السمية. في هذه الدراسة ، تم تطوير مقايسة ربط المستقبلات والترابط باستخدام نظام HTS لتحديد فاعلية ربط الملوثات البيئية على المستقبلات النووية. يتم إجراء الاختبار باستخدام قارئ صفيحة دقيقة (أي صفيحة مكونة من 96 بئرا تحتوي على مواد كيميائية مختلفة) عن طريق قياس استقطاب التألق (FP) لمسبار فلورسنت معين. يتكون هذا الاختبار من أربعة أجزاء: بناء وتحويل النواقل المؤتلفة ، والتعبير عن بروتين المستقبل وتنقيته (مجال ربط الترابط) ، وربط مسبار المستقبلات ، والارتباط التنافسي للمواد الكيميائية بالمستقبل. تم تحديد فاعلية الارتباط لاثنين من الملوثات البيئية ، حمض السلفونيك المشبع بالفلور أوكتين (PFOS) وفوسفات ثلاثي فينيل (TPHP) ، مع مستقبلات غاما المنشطة بانتشار البيروكسيسوم (PPARγ) لتوضيح إجراء المقايسة. أخيرا ، تمت مناقشة مزايا وعيوب هذه الطريقة وتطبيقاتها المحتملة.
تم اكتشاف عدد كبير من المواد الكيميائية على نطاق واسع في البيئة والأجسام البشرية ، مما أثار مخاوف كبيرة بشأن تأثيرها على البيئة البيئية وصحة الإنسان1،2،3. على الرغم من حدوثها البيئي المرتفع ، إلا أن المعلومات المتعلقة بآثارها السمية نادرة. لذلك ، من الضروري تطوير طرق الفحص عالية الإنتاجية (HTS) لتسهيل تقييم السمية الكيميائية.
تم الإبلاغ عن العديد من طرق الفحص عالية الإنتاجية (HTS) لتقييم السمية الكيميائية ، مثل المقايسات الحيوية HTS المستخدمة في برامج Tox21 و ToxCast4،5. يمكن لهذه الطرق تحديد المواد السامة المحتملة بسرعة وتوفير معلومات قيمة عن آليات السمية الكيميائية. ومع ذلك ، تعتمد هذه المقايسات الحيوية HTS بشكل أساسي على الأنظمة القائمة على الخلايا ، والتي يمكن أن تكون معقدة ومكلفة. بالإضافة إلى ذلك ، تم أيضا استخدام طرق التسلسل عالية الإنتاجية لتقييم السمية الكيميائية ، ولكن تحقيق تقييم عالي الإنتاجية للمواد الكيميائية لا يزال يمثل تحديا6. طورت الدراسات السابقة فحوصات ربط تنافسية قائمة على استقطاب التألق (FP) لتحديد فاعلية الارتباط للعديد من الملوثات البيئية ، بما في ذلك مواد البير والبولي فلورو ألكيل (PFAS) 7،8،9 ، وثنائي الفينول A (BPA) 10،11 ، والجسيمات (PM) 12 ، مع المستقبلات النووية مثل المستقبلات المنشطة بانتشار البيروكسيسوم (PPAR) 7 ،8،9،10،13 ، مستقبلات فارنيزويد X (FXR) 11،12 ، ومستقبلات الغدة الدرقية (TR) 14،15. هذا النهج فعال وفعال من حيث التكلفة ويوفر رؤى ميكانيكية.
في هذه الدراسة ، تم وصف بروتوكول مقايسة ربط المستقبل والترابط بناء على الكشف عن استقطاب التألق (FP) لمسبار فلوري صغير. يتم توضيح مبدأ اختبار ربط المستقبلات القائم على FP في الشكل 1. عندما يتم إثارة جزيء فلورسنت صغير بواسطة الضوء المستقطب المستوي ، يصبح الضوء المنبعث مزيل الاستقطاب بدرجة عالية بسبب الدوران الجزيئي السريع. ومع ذلك ، عندما يرتبط المتتبع بمستقبل أكبر ، يتباطأ دورانه. يتم الكشف عن قيمة FP عالية عندما يرتبط المتتبع بالمستقبل الكبير ، بينما يتم ملاحظة قيمة FP منخفضة عندما يكون التتبع مجانيا. تم تنقية مستقبلات جاما المنشطة بمولد التكاثر البيروكسي (PPARγ) لربط المسبار بالمستقبل. تم استخدام Rosiglitazone (Rosi) وحمض البيرفلوروكتان سلفونيك (PFOS) وفوسفات ثلاثي فينيل (TPHP) للتنافس على ارتباط المسبار بالمستقبل. تم استخدام Rosi ، ناهض محدد ل PPARγ ، كعنصر تحكم إيجابي في فحوصات الربط التنافسي للمستقبلات. بالإضافة إلى ذلك ، تم تحديد سلفونات الأوكتين المشبعة بالفلور و TPHP سابقا على أنها ناهضات ضعيفة ل PPARγ في الدراسات السابقة8،9،10،11،12،13،14،15،16،17. علاوة على ذلك ، فهي تنتمي إلى فئات هيكلية مختلفة من المركبات المعروفة بالتعرض البيئي وتتميز بمعدلات اكتشافها العالية نسبيا في البشر. تم استخدام هذه المركبات لزيادة التحقق من صحة التطبيق الواسع لمقايسة المنافسة الملزمة. يتكون الإجراء من أربع خطوات: بناء وتحويل النواقل المؤتلفة ، والتعبير عن بروتين المستقبل وتنقيته (مجال ربط الترابط) ، وربط مسبار المستقبلات ، والارتباط التنافسي للمواد الكيميائية بالمستقبل.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
تفاصيل الكواشف والمعدات مدرجة في جدول المواد.
1. بناء وتحويل النواقل المؤتلفة
ملاحظة: PPARγ هو عامل نسخ يعتمد على الترابط مع بنية مستقبلات نووية كلاسيكية ، ويتألف من مجال ربط الحمض النووي الذي ينظم الجينات المستهدفة ومجال ربط الترابط الذي يتم تنشيطه بواسطة الروابط. عند تنشيط الترابط ، يشكل PPARγ مغاير مع مستقبل نووي آخر ، مستقبل الريتينويد X (RXR) ، ويرتبط بعناصر استجابة PPARγ ، وبالتالي ينظم نسخ الجينات المستهدفة النهائية9،16.
2. التعبير عن بروتين المستقبلات وتنقيته
3. اختبار ربط المستقبلات
ملاحظة: في هذا الاختبار ، تم استخدام C1-BODIPY-C12 كمسبار فلوري خاص بالموقع لإنشاء نظام ربط المستقبلات والترابط. C1-BODIPY-C12 ، وهو رابط محدد ل PPARγ ، هو نظير فلوري للأحماض الدهنية مع مجموعة BODIPY الفلورية المدمجة في الأحماض الدهنية في موضع C1.
4. اختبار ملزم تنافسي
ملاحظة: في هذا الاختبار ، تم استخدام 800 نانومتر من مسبار PPARγ-LBD البشري و 50 نانومتر C1-BODIPY-C12 لربط المستقبلات. تم استخدام Rosiglitazone (Rosi) وفوسفات ثلاثي فينيل (TPHP) وحمض البيرفلوروكتان سلفونيك (PFOS) للتنافس مع ارتباط المسبار ب PPARγ.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
التعبير عن البروتين وتنقية PPARγ-LBD
تم التعبير عن PPARγ-LBD بشكل غير متجانس في BL21 (DE3) كبروتين موسوم بالهيستيدين. تم اكتشاف البروتين في الكسور القابلة للذوبان ، وأظهر PPARγ-LBD المنقى نطاقا واحدا على SDS-PAGE بوزن جزيئي واضح يبلغ حوالي 34.9 كيلو دالتون (الشكل 2) ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
يعد الاستقطاب الفلوري (FP) ، ورين البلازمون السطحي (SPR) ، والرنين المغناطيسي النووي (NMR) من التقنيات الشائعة المستخدمة لتقييم تفاعلات الارتباط المباشر بين البروتينات والمركبات19،20. تم استخدام FP على نطاق واسع في التحقيق في التفاعلات الجزيئية ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
ويعلن المؤلفان أنه لا يوجد تضارب في المصالح.
تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (المنحة رقم 82103875).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
C1-BODIPY-C12 Probe | Thermo Fisher Scientific, China | 102209-82-3 | Binds to PPARγ-LBD and emits fluorescence. |
Coomassie Brilliant Blue R-250 | Solarbio, China | 6104-59-2 | Stain the protein bands. |
GraphPad prism | Dotmatics | https://www.graphpad.com/features | |
imidazole | Solarbio, China | I8090 | Prepare buffers for the protein purification process. |
Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside | Solarbio, China | 367-93-1 | Induce the expression of PPARγ-LBD |
Microplate reader | Biotek , USA | Synergy H1 | Detecting FP value |
NaCl | Shanghai Reagent | 7647-15-5 | Prepare buffers for the protein purification process. |
NaH2PO4 · 2H2O | Shanghai Reagent | 13472-35-0 | Prepare buffers for the protein purification process. |
Ni NTA Beads 6FF | Smart-Lifesciences, China | SA005005 | Protein purification. |
Origin 8.5 | OriginLab, Northampton, MA, U.S.A. | ||
Perfluorooctanesulfonic acid (PFOS) | J&K Scientific Ltd, China | 1763-23-1 | The detected environmental pollutants |
Phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) | Solarbio, China | P0100 | Inhibit protein degradation. |
PPARγ-Competitor Assay Kit | Thermo Fisher Scientific | PV6136 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/PV6136 |
PPARγ-LBD Ligand Screening Assay Kit | Cayman | 600616 | https://www.caymanchem.com/product/600616 |
Rosiglitazone (Rosi) | aladdin, China | 122320-73-4 | The agonists of PPARγ |
Shaker | ZHICHENG, China | ZWY-211C | Bacterial culture expansion and induction of protein expression |
Triphenyl phosphate (TPHP) | Macklin, China | T819317 | The detected environmental pollutants |
Tris | Solarbio, China | T8230 | Prepare buffers for the protein purification process. |
Tryptone | OXOID Limited, China | LP0042B | Prepare Lysogeny Broth (LB) medium. |
Ultrasonic Cleaner | Kimberly, China | LHO-1 | Disrupt the bacteria to achieve complete lysis |
Urea | Solarbio, China | U8020 | Prepare buffers for the protein purification process. |
Yeast extract | OXOID Limited, China | LP0021B | Prepare Lysogeny Broth (LB) medium. |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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