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Method Article
여기에서, 우리는 세포 또는 마이크로베시클의 막과 단백질의 상호작용을 특성화하기 위한 일련의 방법을 기술한다.
인체에서 면역 반응 및 혈액 응고에 관여하는 대부분의 주요 생리 반응은 세포막에서 진행됩니다. 임의의 막 의존성 반응에서 중요한 첫 번째 단계는 인지질 막에 단백질의 결합이다. 지질막과의 단백질 상호작용을 연구하는 접근법은 형광 표지된 단백질과 유세포 분석기를 사용하여 개발되었다. 이 방법은 살아있는 세포와 천연 또는 인공 인지질 소포를 이용한 단백질-막 상호작용의 연구를 허용한다. 이 방법의 장점은 시약 및 장비의 단순성과 가용성입니다. 이 방법에서, 단백질은 형광 염료를 사용하여 표지된다. 그러나, 자가제조 및 상업적으로 입수가능한, 형광 표지된 단백질 둘 모두가 사용될 수 있다. 형광 염료와 컨쥬게이션 한 후, 단백질은 인지질 막 (마이크로베시클 또는 세포)의 공급원과 함께 인큐베이션되고, 샘플은 유세포 분석기에 의해 분석된다. 획득된 데이터는 운동 상수 및 평형Kd를 계산하는데 사용될 수 있다. 또한, 특수 교정 비드를 사용하여 인지질 막 상의 단백질 결합 부위의 대략적인 수를 추정할 수 있다.
생물막은 동물 세포와 세포외 공간의 내부 내용물을 분리합니다. 막은 또한 세포의 수명주기와 소기관 동안 형성된 마이크로베시클을 둘러싸고 있습니다. 세포막은 주로 지질과 단백질로 구성되어 있습니다. 막 단백질은 신호전달, 구조, 수송 및 접착 기능을 수행합니다. 그러나, 지질 이중층은 또한 동물 세포와 세포외 공간의 상호관계에 필수적이다. 이 논문은 외부 단백질과 지질막의 말초 상호작용을 연구하는 방법을 제안한다.
동물 세포의 외막층에서 일어나는 반응의 가장 두드러진 예는 혈액 응고 반응이다. 혈액 응고의 중요한 특징은 모든 주요 반응이 혈장 1,2,3이 아닌 이들 세포로부터 발생하는 세포 및 마이크로베시클의 인지질 막에서 진행된다는 것입니다. 막-의존성 반응은 (조직 인자의 참여와 함께 침강하피, 염증 내피, 또는 활성화된 면역 세포의 세포막 상에서) 응고를 시작하는 과정을 포함하며, 주요 캐스케이드의 모든 반응-인자 IX, X, 프로트롬빈의 활성화; 트롬빈에 의한 인자 XI의 활성화 (활성화된 혈소판, 적혈구, 지단백질 및 마이크로베시클의 막상); 단백질 C 경로의 반응; 응고 효소의 불활성화 (트롬보모듈린 보조인자, 내피 단백질 C 수용체, 헤파란 설페이트의 참여와 함께 내피 세포의 막에); 및 접촉 경로 반응 (혈소판의 막과 알려지지 않은 보조 인자의 참여가있는 일부 미생물에). 따라서, 다양한 혈장 단백질과 혈액 세포의 막의 상호작용을 연구하지 않고서는 혈액 응고를 조사하는 것은 불가능하다.
이 논문은 세포 또는 마이크로베시클의 지질막과 단백질의 상호작용을 특성화하기 위한 유동-세포측정-기반 방법을 기술한다. 이 접근법은 혈소판 및 인공 인지질 소포와 혈장의 상호 작용을 연구하기 위해 처음에 제안되었다. 더욱이, 연구된 대부분의 단백질은 음전하를 띤 막 인지질, 특히 포스파티딜세린 4,5와 직접 상호작용한다. 추가적으로, 막과의 상호작용이 특별한 수용체6에 의해 매개되는 단백질이 있다.
유세포 분석의 중요한 능력은 추가적인 분리 없이 자유 리간드와 결합된 리간드를 구별하는 것이다. 세포측정의 이러한 특징은 종점에서 리간드 평형 결합에 대한 연구를 허용하고 지속적인 동역학적 측정을 수행하는 데 도움이 된다. 이 기술은 정교하지 않으며 복잡한 샘플 준비가 필요하지 않습니다. 유세포 분석기는 무손상 및 세제-투과성 호중구7에서 형광 펩티드, 수용체 및 G-단백질 사이의 상호작용의 역학을 정량적으로 연구하기 위해 활발히 사용된다. 이 접근법은 단백질-DNA 상호작용 및 엔도뉴클레아제 활성의 동역학을 실시간으로 탐구하는 데에도 적용 가능하다8. 시간이 지남에 따라, 이 방법은 정제된 지질 소포(9)와의 고친화성 단백질-단백질 상호작용, 또는 보다 일반적으로는 고효율Sf9 세포 발현 시스템(10)에서 발현되는 막 단백질과의 상호작용을 정량적으로 연구하는데 사용되었다. 막횡단 단백질(11)에 대한 유세포 분석기를 이용한 단백질-리포좀 상호작용을 특성화하기 위한 정량적 방법도 기술되었다.
이 기술은 상업적으로 이용가능한 비드(7)를 사용하지 않기 위해 자체 제작된 교정 비드를 사용한다. 이전에7 번 사용된 교정 비드는 플루오레세인과 함께 작동하도록 의도되었으며, 이는 단백질 상의 접근 가능한 형광 리간드의 구색을 실질적으로 제한하였다. 또한이 백서에서는 합리적인 시간 해결을 위해 운동 데이터를 수집하고 분석하는 새로운 방법을 제공합니다. 이 방법이 인공 인지질 소포에 대해 기술되어 있지만, 다른 지질 조성을 갖는 세포, 천연 소포 또는 인공 인지질 소포에 대한 그의 적응성에 대한 명백한 제한은 없다. 본원에 기재된 방법은 상호작용 파라미터 (kon,koff) 및 평형 (Kd)의 추정을 허용하고, 막 상의 단백질 결합 부위의 수의 정량적 특성화를 용이하게 한다. 이 기술은 결합 부위의 수에 대한 대략적인 추정치를 제공한다는 점에 유의한다. 이 방법의 장점은 천연 세포와 천연 및 인공 미생물에 대한 상대적 단순성, 접근성 및 적응성입니다.
1. 형광 단백질 표지
2. 인지질 소포의 제조
3. 전혈에서 혈소판의 분리
4. 단백질의 검출 - 유세포 분석기에 의한 지질 상호 작용
5. 유세포 분석 데이터 분석
6. 형광 강도를 평균 결합 부위 수로 변환
본원에 기재된 유세포 분석 방법은 활성화된 혈소판에 대한 혈장 응고 단백질의 결합을 특성화하기 위해 사용된다. 또한, 인지질 소포 PS:PC 20:80을 모델 시스템으로 적용하였다. 이 논문은 주로 인공 인지질 소포를 예로 들어 초점을 맞춥니다. 세포계의 파라미터, 특히, 광승수 튜브 (PMT) 전압 및 보상은 각각의 특정 장치, 연구 목적 (세포, 인공 또는 천연 마이크로베시클) 및 사용된 염료에 대해 선?...
제안된 방법은 다양한 공급원 및 조성물로부터의 단백질과 인지질 막의 상호작용의 대략적인 특성화를 위해 적응될 수 있다. 여기에 설명된 정량적 유세포 분석기는 몇 가지 파라미터에서 표면 플라즈몬 공명(SPR)을 인정합니다. 특히, 낮은 감도 및 시간 분해능을 가지며 단백질의 형광 표지가 필요하다. 형광 표지는 많은 단백질에 대한 입체 형태의 변화 및 활성의 손실을 초래할 수 있으므로 신?...
저자는 공개 할 이해 상충이 없습니다.
저자는 러시아 과학 재단 보조금 20-74-00133의 지원을 받았다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
A23187 | Sigma Aldrich | C7522-10MG | |
Alexa Fluor 647 NHS Ester (Succinimidyl Ester) | Thermo Fisher Scientific | A37573 | fluorescent dye |
Apyrase from potatoes | Sigma Aldrich | A2230 | |
BD FACSCantoII | BD Bioscience | ||
bovine serum albumin | VWR Life Science AMRESCO | Am-O332-0.1 | |
Calcium chloride, anhydrous, powder, ≥97% | Sigma Aldrich | C4901-100G | |
Cary Eclipse Fluorescence Spectrometer | Agilent | ||
D-(+)-Glucose | Sigma Aldrich | G7528-1KG | |
DiIC16(3) (1,1'-Dihexadecyl-3,3,3',3'-Tetramethylindocarbocyanine Perchlorate) | Thermo Fisher Scientific | D384 | |
DMSO | Sigma Aldrich | D8418 | |
EDTA disodium salt | VWR Life Science AMRESCO | Am-O105B-0.1 | |
FACSDiva | BD Bioscience | cytometry data acquisition software | |
FlowJo | Tree Star | cytometer software for data analysis | |
HEPES | Sigma Aldrich | H4034-500G | |
Human Factor X | Enzyme research | HFX 1010 | |
Hydroxylamine hydrochloride | Panreac | 141914.1209 | |
L-α-phosphatidylcholine (Brain, Porcine) | Avanti Polar Lipids | 840053P | |
L-α-phosphatidylserine (Brain, Porcine) (sodium salt) | Avanti Polar Lipids | 840032P | |
Magnesium chloride | Sigma Aldrich | M8266-100G | |
Mini-Extruder | Avanti Polar Lipids | 610020-1EA | |
OriginPro 8 SR4 v8.0951 | OriginLab Corporation | Statistical software | |
Phosphate Buffered Saline (PBS) Tablets, Biotechnology Grade | VWR Life Science AMRESCO | 97062-732 | |
Potassium chloride | Sigma Aldrich | P9541-500G | |
Prostaglandin E1 | Cayman Chemical | 13010 | |
Sephadex G25 | GE Healthcare | GE17-0033-01 | gel filtration medium for protein purification |
Sepharose CL-2B | Sigma Aldrich | CL2B300-500ML | gel filtration medium for platelet purification |
Sodium bicarbonate | Corning | 61-065-RO | |
Sodium chloride | Sigma Aldrich | S3014-500G | |
Sodium phosphate monobasic | Sigma Aldrich | S3139-250G | |
Spin collumns with membrane 0.2 µm | Sartorius | VS0171 | |
Trisodium citrate dihydrate | Sigma Aldrich | S1804-1KG |
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