A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
פרוטוקול זה מציג שיטה לשימוש בדוסימטריה רדיקלית מוטבעת ומקור אור פלזמה לביצוע טביעת רגל של חלבון חמצון פלאש. שיטה זו מחליפה את לייזר UV מסוכן כדי לפשט ולשפר את הרבייה של חמצון פוטוכימי מהיר של מחקרי חלבון.
טביעת רגל של חלבון רדיקלי הידרוקסיל (HRPF) היא טכניקת ניתוח מבנית מתפתחת ומבטיחה מסדר גבוה יותר המספקת מידע על שינויים במבנה החלבון, אינטראקציות בין חלבונים לחלבון או אינטראקציות בין חלבונים. HRPF משתמש ברדיקלים הידרוקסיל(▪OH) כדי לתייג באופן בלתי הפיך משטח נגיש ממס של חלבון. המורכבות, העלות והאופי המסוכן הטמון בביצוע HRPF הגבילו באופן משמעותי את האימוץ הנרחב בביופארמה. גורמים אלה כוללים: 1) שימוש בלייזרים מורכבים, מסוכנים ויקרים הדורשים אמצעי זהירות משמעותיים; ו -2) חוסר ההתאמה של HRPF שנגרם על ידי ניקוי רקע של ▪OH המגבילים מחקרים השוואתיים. פרסום זה מספק פרוטוקול להפעלת מערכת HRPF נטולת לייזר. מערכת HRPF נטולת לייזר זו משתמשת בטכנולוגיית חמצון הבזק מקור פלזמה באנרגיה גבוהה ובלחץ גבוה עם דוזימטריה רדיקלית בשורה. מקור אור הפלזמה בטוח יותר, קל יותר לשימוש ויעיל יותר ביצירת רדיקלים הידרוקסיל מאשר מערכות HRPF מבוססות לייזר, והדוסימטר הרדיקלי בשורה מגביר את הרבייה של מחקרים. בשילוב, מערכת HRPF נטולת הלייזר מטפלת ומתגברת על החסרונות והמגבלות שהוזכרו בטכניקות מבוססות לייזר.
קונפורמציה של חלבונים ומבנה מסדר גבוה יותר (HOS) הם הקובעים העיקריים של תפקוד ביולוגי תקין והתנהגות חריגה1. כנ"ל לגבי biopharmaceuticals, אשר מבנה ופעילות תפקודית תלויה בהיבטים שונים של הייצור והסביבה שלהם. שינוי Biopharmaceutical ב HOS קושרו תופעות לוואי (ADR) המיוחסים פרמקולוגיה לא רצויה תגובה אימונולוגית המטופל2,3. המראה של ADRs התריע על התעשייה הביופארמה לתפקיד הקריטי כי חלבון HOS ממלא הבטיחות והיעילות של biotherapeutics, והם הקימו את הצורך ניתוח HOS חדש ומשופר4.
טביעת רגל של חלבון הידרוקסיל רדיקלי (HRPF) היא טכניקה מבטיחה למעקב אחר השינוי בחלבון HOS. HRPF כרוך תיוג בלתי הפיך של החיצוני של חלבון עם ▪OH ואחריו ניתוח ספקטרומטריית מסה (MS) כדי לזהות את פני השטח נגיש ממס של החלבון5,6,7. HRPF שימש בהצלחה לגילוי פגמים בחלבון HOS ותפקודו8,9, לאפיין את HOS של נוגדנים חד שבטיים (mAb)10,11,12,13, לקבוע את Kd מחייב של ליגנד14, ועוד הרבה יותר15,16,17,18,19. שיטה נפוצה ליצירת ▪OH עבור HRPF היא חמצון פוטוכימי מהיר של חלבונים (FPOP), אשר משתמשת בלייזר UV מהיר ואנרגיה גבוהה כדי לייצר ▪OH מפוטוליזה של H2O2. על פי רוב, FPOP משתמש לייזרים excimer יקר העסקת גז מסוכן (KrF) הדורש אמצעי הגנה משמעותיים כדי למנוע פגיעה בדרכי הנשימה והעין20. כדי למנוע סכנות שאיפה, אחרים השתמשו בתדר מרובע ניאודימיום yttrium אלומיניום גארנט (Nd:YAG) לייזרים21, אשר מבטל את השימוש בגז רעיל אבל הם עדיין יקרים, דורשים מומחיות מבצעית משמעותית, ודורשים בקרות אור תועה נרחב כדי להגן על המשתמשים מפני פגיעה בעין.
למרות שניתן להשיג מידע רב באמצעות HRPF, אימוץ נרחב בביופארמה לא נענה. שני חסמים לאימוץ מוגבל HRPF כוללים: 1) שימוש בלייזרים מסוכנים ויקרים הדורשים אמצעי זהירות משמעותיים20; ו -2) חוסר ההתאמה של HRPF שנגרם על ידי ניקוי רקע של ▪OH המגבילים מחקרים השוואתיים22. כדי להחליף את השימוש בלייזר, במהירות גבוהה, אנרגיה גבוהה פלזמה פלאש פוטוליזה היחידה פותחה כדי לבצע בבטחה FPOP באופן קל. כדי לשפר את חוסר ההתאמה של ניסויי HRPF, דוסימטריה רדיקלית בזמן אמת מיושמת.
הנוהג של HRPF הוגבל על ידי חוסר תאימות המיוחס ניקוי רקע של ▪OH22. בעוד ▪OH הם בדיקות מצוינות של טופוגרפיה חלבון, הם גם מגיבים עם מרכיבים רבים שנמצאו בהכנות, מה שהופך אותו הכרחי כדי למדוד את הריכוז היעיל של רדיקלים זמינים כדי לחמצן חלבון היעד. וריאציות בהכנת חיץ, ריכוז מי חמצן, תכונות ליגנד, או פוטוליזה יכול לגרום הבדלי חמצון בין קבוצות בקרה וניסוי שיוצרים עמימות במחקרים דיפרנציאליים HOS. התוספת של דוזימטריה רדיקלית בזמן אמת מאפשרת התאמה של ההשפעה ▪עומס OH ולכן מגבירה את הביטחון והשחזור במהלך ניסוי HRPF. השימוש בדוזימטריה רדיקלית ב- FPOP תואר במקום אחר23,24,25, והוא נדון בפירוט בפרסום האחרון26. כאן, אנו מתארים את השימוש במערכת פוטוליזה פלאש רומן ודוזימטריה בזמן אמת כדי לתייג אפו-מיוגלובין סוסים (aMb), השוואת רמות של חמצון פפטיד בניסוי FPOP לזה של המתקבל בעת שימוש בלייזר excimer.
1. התקנת הצינור נימי
2. התקנת לולאת הזרקה
3. אתחל את מערכת הפוטוליזה
4. לקבוע בפועל ▪OH תשואה כדי לבדוק השפעות ניקוי קיצוניות מן המאגר.
5. שינוי של חלבון כדי לזהות שינויים במבנה בסדר גבוה יותר.
6. כיבוי המערכת
7. הכנה לדוגמה וספקטרומטריית כרומטוגרפיה-מסה נוזלית
8. למחקר דיפרנציאלי, לחזור על שלבים 5-7 על המצב השני.
הערה: כדי לאשר את הרבייה, מומלץ לבצע שני משכפלים ביולוגיים בנוסף לשלשים טכניים עבור כל תנאי.
מקור הפלזמה בלחץ גבוה בשילוב עם דוזימטריה בזמן אמת מאפשר שליטה טובה יותר של ▪OH תשואה להתבונן שינויים במבנה חלבון בסדר גבוה יותר בצורה מדויקת יותר. התוספת של אדנין מאפשרת דוזימטר רדיקלי יעיל בזמן אמת. עם החמצון, אדנין מאבד ספיגת UV ב 265 ננומטר (איור 2A). השינוי בספיגת אדנ?...
ישנם מספר שלבים קריטיים כדי להבטיח תיוג נכון של חלבונים במהלך כל ניסוי HRPF. ראשית, קצב זרימה מתאים וקצב הבזק מקור נבחרים כדי לוודא שכל בולוס של המדגם מוקרן פעם אחת. זה מבטיח כי החלבון נחשף בולוס יחיד של ▪החדש שנוצר OH. לאחר חמצון החלבון, ניתן לשנות את מבנה החלבון מסדר גבוה יותר. כדי להיות...
E.E.C., J.S.S., ו S.R.W. לחשוף עניין פיננסי משמעותי GenNext טכנולוגיות, Inc., חברה בשלב מוקדם המבקשים למסחר טכנולוגיות לניתוח מבנה חלבון מסדר גבוה יותר. הנתונים הייצוגיים שסופקו נבדקו על ידי S.K.M., שאין לו ניגוד עניינים פיננסי.
עבודה זו מומנה על ידי המכון הלאומי למדעי הרפואה הכללית (R43GM125420 ו R44GM125420).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
15 mL Conical Centrifuge Tubes | Fisher Scientific | 14-959-53A | any brand is sufficient |
50 µL SGE Gastight Syringes | Fisher Scientific | SG-00723 | |
Acclaim PepMap 100 C18 nanocolumn (0.75 mm X 150 mm, 2 µm) | Thermo Scientific | ||
Acetonitrile with 0.1% Formic Acid (v/v), LC/MS Grade | Fisher Scientific | LS120-500 | |
Apomyoglobin | Sigma-Aldrich | ||
Catalase | Sigma-Aldrich | C9322 | |
Centrifuge | Eppendorf | 022625501 | |
Delicate Task Wipers | Fisher Scientific | 06-666A | |
Hydrogen Peroxide | Fisher Scientific | H325-100 | any 30% hydrogen peroxide is sufficient |
Methionine amide | Chem-Impex | 03109 | |
Microcentrifuge | Thermo Scientific | 75002436 | |
Orbitrap Fusion Lumos Tribrid Mass Spectrometer | Thermo Scientific | Orbitrap Fusion Lumos Tribrid Mass Spectrometer | other high resolution instruments (e.g. Q exactive Orbitrap or Orbitrap Fusion) can be used |
Pierce Trypsin Protease, MS Grade | Thermo Scientific | 90058 | |
Polymicro Cleaving Stone, 1" x 1" x 1/32” | Molex | 1068680064 | any capillary tubing cutter is sufficient |
UPLC | Thermo Scientific | ||
Water with 0.1% Formic Acid (v/v), LC/MS Grade | Fisher Scientific | LS118-500 | |
Water, LC/MS Grade | Fisher Scientific | W6-4 |
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