A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
אנו מציגים שיטה לקיבוע מהיר, הפיך של מולקולות קטנות והרכבות nanoparticle פונקציונליות ללימודי Surface Plasmon התהודה (SPR), תוך שימוש רציף לכידת הכימיה cycloaddition bioorthogonal ונוגדן אנטיגן על השבב.
שיטות לקיבוע משטח מהיר של מולקולות קטנות ביו עם שליטה על התמצאות וצפיפות חוסר תנועה הן רצויות מאוד עבור יישומי biosensor וmicroarray. במחקר זה, אנו משתמשים bioorthogonal יעיל ביותר קוולנטיים [4 +2] תגובת cycloaddition בין טרנס cyclooctene (TCO) ו1,2,4,5-tetrazine (טז) על מנת לאפשר קיבוע microfluidic של מולקולות derivatized-TZ TCO / . אנו מנטרים את התהליך בזמן אמת בתנאי זרימה רציפים באמצעות התהודה plasmon פני השטח (SPR). כדי לאפשר קיבוע הפיך ולהרחיב את טווח הניסוי של פני השטח החיישן, אנו משלבים רכיב ללכוד אנטיגן נוגדן שאינו קוולנטיים עם תגובת cycloaddition. על ידי לסירוגין הצגת moieties TCO או Tz למשטח החיישן, תהליכי הלכידה-cycloaddition מרובים הם עכשיו אפשריים על משטח חיישן אחד ללימודי הרכבה ואינטראקציה על השבב של מגוון רחב של מבנים מרובים רכיבים. אנו illustrate שיטה זו עם שני ניסויים שונים קיבוע על שבב biosensor; מולקולה קטנה, AP1497 שנקשר חלבון קושר FK506 12 (FKBP12); ואותה מולקולה קטנה, כחלק מnanoparticle פונקציונליות אתרו משותק וב.
תגובות נטיה יעילה הן כלים רבי ערך לחיבור מולקולות ביו למשטחים עבור מגוון רחב של יישומים בתחום הביוטכנולוגיה. לאחרונה, bioorthogonal מהר מאוד [4 +2] תגובת cycloaddition בין טרנס cyclooctene (TCO) ו1,2,4,5-tetrazine (טז) כבר משמשים תווית משטחי תאים, מבני subcellular, נוגדנים וחלקיקים 1. - 7 כאן, אנו משתמשים תגובת cycloaddition [4 +2] בשילוב עם לכידת אנטיגן / נוגדן (GST / אנטי GST) להפיכה סינתזה של מבנים רב רכיב למשטח Plasmon תהודה (SPR) ניתוח אינטראקציה על השבב ולעקוב אחר תהליך בזמן אמת (איור 1). 8,9 יש לציין, האסטרטגיה ללכוד חיי בן אשר מאפשרת התחדשות פני השטח באמצעות פרוטוקול מבוסס. 8 כתוצאה מכך, הרכבה של משטחי חיישן יציבים עם שליטה על נטייה ליגנד וצפיפות עבור מגוון רחב של assay החדש פורמטים אפשרי עכשיו. באמצעותאסטרטגיה זו אנו מדגימים את חוסר התנועה של מולקולות קטנות derivatized-TZ TCO / ומאפיינים את חיי בן אשר שיעורים במגוון רחב של תנאי חיץ. אנחנו בחרנו באינטראקציה הידועה בין FKBP12 וAP1497 מולקולה נקשרת FKBP12 10-12 לדוגמא ירושלים כדי לוודא שהאסטרטגיה ללכוד cycloaddition משמרת את יכולתה של המולקולה הקטנה לאינטראקציה עם היעד שלה, כאשר גם מחובר ישירות לאנטיגנים GST משותקים או לחלקיקים משותקים (NPS).
שיטה זו מציעה מספר יתרונות. ראשית, חוסר התנועה הפיכה של מולקולות קטנות על שבבי חיישן אפשרי עכשיו. שנית, חוסר תנועת TCO / Tz של מולקולות קטנות גם מאפשר מחקרי אינטראקציה ללא תווית שלהפוך את הכיוון של מחקרי SPR הקנונית, ועשויה לספק תצוגה משלימה של אינטראקציה מחייבת. שלישית, שיטה זו מאפשרת את סינתזת microfluidic של חלקיקים ממוקדים, והערכה מיידית של bindinמאפיינים גרם. זה מבטיח לשפר את היעילות של הערכה או הקרנת חלקיקים ממוקדים, וגם להקטין את הכמויות של חלקיקים הנדרשים. 13-15 הרביעית, גישה זו יכולה למדוד קינטיקה התגובה של תגובות cycloaddition bioorthogonal בזמן אמת תחת זרימה רציפה. לבסוף, הכימיה קיבוע TCO / TZ היא חזקה בנוכחותו של סרום. יחדיו, אנו צופים כי גישה תכליתית זו תהיה רחבה להקל על הבנייה של משטחי חיישן יציבים למגוון רחב של מחקרי microfluidic עם שייכות במבחנה וביישומים סלולריים vivo.
1. הכנת GST וNanoparticle (NP) Conjugates
2. הכנת שטח
כל מבחני התהודה plasmon המשטח מבוצעים על מכשיר Biacore T100 (GE Healthcare) בשעה25 מעלות צלזיוס באמצעות שבב חיישן CM5 וPBS-P כחיץ פועל אלא אם צוינה אחרת. Biacore בקרה ותוכנת הערכה מסופקת עם המכשיר מועסקות להגדרת ניסויים וניתוח נתונים. שני מצבי פעולה, אשפי יישום ומדריך לריצה ישמשו להכנת שטח וניטור ללכוד חיי בן אשר על השבב. מצב הבונה השיטה ישמש להגדרת ניסויים המחייבים נטייה הפוכה ולמדידת שיעורי תגובת cycloaddition. הנתונים הם התייחסות כפולה מופחתים וניתוחים הקינטית מבוצעים תוך שימוש במודל מחייב אנגמיור 1:1.
3. ניטור לכידת-חיי בן אשר על השבב של מולקולות פונקציונליות
4. Monitoring צפיפות קיבוע וקביעת cycloaddition המחירים
5. מדידת עקידת FKBP12 לAP1497 ללא יכולת לזוז
מחקרים המחייבים התהפכה אוריינטציה להעסיק FKBP12 כאנליטי וAP1497 המתחם כיגנד המשותק (איור 5). השיטה הכללית לassay זה מוגדר באופן הבא משתמש בכלי הבונה שיטה:
6. מדידת עקידת FKBP12 לAP1497 המצורפת למשותקים צירופים שמנים מיודע
השיטה הכללית לקיבוע nanoparticle, derivatization מולקולה הקטן וassay מחייב FKBP12 היא ההגדרה כדלקמן שימוש בכלי הבונה שיטה:
נתונים ודמויות הותאמו מהתייחסות 8.
חוסר תנועה הפיכה יעילה של מולקולות קטנות, ביו עם שליטה על התמצאות וצפיפות ממלאת תפקיד מרכזי בפיתוח של יישומי biosensor חדשים. באמצעות תגובת bioorthogonal מהירה בין TCO וTz, אנו מתארים שיטה להרכבה בשלבים וההתח...
שיטת הלכידה-cycloaddition המתואר כאן מאפשרת קיבוע מהיר, הפיך של חלקיקים שונה ומולקולות קטנות לאינטראקציה מבוססת שבב ללא תווית ומחקרים קינטית. פרוטוקול הקיבוע ניתן לבצע בדקות דורשות <10 מיקרומטר ריכוזים של ligands מולקולה קטנה. על ידי ויסות ריכוז ליגנד וצפיפויות קיבוע זמן מגע...
החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.
אנו מכירים במימון מ-NIH (NHLBI חוזה מס 'HHSN268201000044C לRW, SH וSYS).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagent | |||
Sensor Chip CM5 | GE Healthcare | BR-1005-30 | |
Amine coupling kit | GE Healthcare | BR-1000-50 | |
GST capture kit | GE Healthcare | BR-1002-23 | |
NAP-10 Columns | GE Healthcare | 17-0854-01 | |
GST, lyophilized in 1X PBS | Genscript | Z02039 | 1 mg/ml |
rhFKBP12 | R&D Systems | 3777-FK | |
Surfactant P-20 | GE Healthcare | BR-1000-54 | |
Glycine 2.0 | GE Healthcare | BR-1003-55 | |
Zeba spin desalting column | Thermo | 89882 | 7 K MWCO |
Amicon Ultra 4 | Fisher | UFC810096 | 100 K centrifugal filter |
TCO-OH | Ref. 8 | Synthesized in-house | |
TCO-NHS | Ref. 8 | Synthesized in-house, *Commercially available from Click Chemistry Tools # 1016-25 | |
Tz-BnNH2 | Ref. 8 | Synthesized in-house | |
Tz-NHS | Ref. 8 | 764701 | Synthesized in-house, *Commercially available from Sigma Aldrich # 764701 |
NP-NH2 = CLIO-NH2 | Ref. 8 | Synthesized in-house | |
AP1497, AP1497-Tz | Ref. 8 | Synthesized in-house | |
Equipment | |||
SPR Biosensor | GE Healthcare | Biacore T100 |
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