<img src="/files/ftp_upload/1746/1746fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1. A estrutura tridimensional da cistatina do complexo B (azul) com papaína (amarelo). Resíduos B mutante cistatina são mostrados em vermelho. 1. Princípios de etiqueta livre de Análise de Interação usando Biacore Sistemas Em um experimento típico rótulo sem ligação usando um sistema Biacore, uma biomolécula chamado de &quot;ligante&quot; está ligado à superfície de um chip sensor. Um sistema de fluxo de canais traz seu parceiro de ligação, denominado o &quot;analito&quot;, em contato com a superfície do chip, onde a detecção ocorre. Quando o analito se liga ao ligante, a mudança, resultando em acúmulo de massa na superfície é detectada por ressonância plasmon de superfície (SPR). A resposta SPR é proporcional à quantidade de analito vinculativo. Uma vez que a ligação é medido em tempo real, a associação cinética e constantes de velocidade de dissociação para uma interação específica pode ser determinada. A partir dessas constantes, é possível calcular a afinidade como a dissociação constante de equilíbrio. Também é possível calcular a afinidade a partir de dados de estado estacionário de ligação. Uma metodologia semelhante pode também ser usado para determinar a concentração de uma proteína que se liga especificamente a um ligante na superfície. 2. Analisar propriedades cinéticas de uma interação proteína-proteína Em X100 Biacore, análise cinética pode ser realizada em um único ciclo de cinética. Em um ensaio de cinética de ciclo único, uma série de concentração do analito é injetado em um ciclo única análise sem regeneração da superfície entre as injeções. Portanto, um único ciclo de cinética permite a análise cinética quando é difícil encontrar condições adequadas de regeneração. Uma vez que os dados de um experimento de cinética tiver sido coletado, Biacore software de avaliação X100 gera os valores de k a, k d, e D K ajustando os dados para um modelo de interação. 3. Abordagens para a determinação da concentração de proteínas Analisar as interações entre biomoléculas é importante para compreender a sua função. Caracterizar a ligação de proteínas a outras proteínas, para ácido nucléico, ou para pequenas moléculas é fundamental para pesquisas bioquímicas, e encontra uso em muitas outras áreas, incluindo a descoberta da droga. Para uma medição precisa da cinética de interação entre duas proteínas interagem é essencial para conhecer a concentração de proteína se liga especificamente na amostra experimental que é usado como analito. Uma leitura de A espectrofotômetro 280 ou ensaios colorimétricos como o emprego de reagente de Bradford é comumente usado para determinar a concentração de proteína total. No entanto, impurezas proteína pode afetar o resultado. Mais importante ainda, ambas as formas ativa e inativa da proteína estão incluídos na concentração de proteína total. Particularmente no caso de proteínas recombinantes, que podem ser inativo devido a dobrar incorreta, é importante para determinar a porcentagem de proteína se liga especificamente na amostra. Em X100 Biacore, concentração relacionados com a actividade ligação específica pode ser determinada pela comparação dos níveis de resposta obrigatória a uma curva de calibração deriva de um padrão conhecido, ou usando a calibração livre de metodologia mais recentemente introduzido Análise de Concentração (ACCP). ACCP não depende de um padrão. Portanto, ACCP é particularmente útil no caso de se estudar formas mutantes de proteínas, onde as normas não são geralmente disponíveis. Em um experimento ACCP, a taxa inicial de ligação é medida a taxas de fluxo diferentes em condições quando a difusão de amostra à superfície do chip é limitante. O coeficiente de difusão do analito, as dimensões da célula de fluxo e as taxas de fluxo são levados em conta no cálculo da concentração específicos de ligação a partir do 1,2 taxa inicial de ligação. Em um ensaio de cinética, a concentração do analito é usado no cálculo da taxa de associação constante cinética e da afinidade a partir dos dados experimentais. ACCP e medição cinética em sistemas Biacore ambos dependem as propriedades mesma interação. Portanto, usando a concentração de ligação específico determinado pela análise Biacore, ao invés de concentração de proteína total, aumenta a confiabilidade dos resultados. 4. Usando a análise Biacore para caracterizar a interação entre cistatina B e papaína Cistatina B dos mamíferos é um inibidor reversível da proteína competitiva e tight-binding de proteinases papaína-like cisteína, principalmente catepsina B, H, K, L e S. Estas proteínas são principalmente envolvidos na nonsdegradação da proteína intracelular eletiva. Cistatinas presume-se a proteger as células e tecidos de proteólise inadequado por estas enzimas. Eles também inativar cisteína proteinases de parasitas e vírus e podem participar na defesa contra a invasão de tais agentes infecciosos. Além disso, cistatinas inibir proteinases de várias fábricas cisteína, como papaína, que é freqüentemente usado como uma enzima modelo em estudos de estrutura-função. A estrutura tridimensional do complexo B cistatina com papaína 3 mostra que a interação entre as duas proteínas é dominado por contatos hidrofóbicos, que, do lado inibidor, são fornecidos pelo N-e C-terminal termina e dois loops hairpin ( Figura 1). Neste estudo, examinamos a importância do fim C-terminal e segundo loop de ligação da cistatina B para a ligação com papaína usando cistatina B variantes bovina contendo mutações pontuais nas áreas de interação com papaína. Primeiro, determinar a concentração de ligação específico das quatro variantes cistatina B utilizado, bem como da proteína de tipo selvagem. Uma vez que as concentrações específicos de ligação a cistatina B são determinados ativos, as constantes de velocidade e afinidade de tipo selvagem e variantes mutantes de cistatina B ligação a papaína são medidos através de X100 Biacore. 5. Instrumento e Reagentes <ol><li> As variantes B cistatina Cys3Ser/His75Gly, Cys3Ser/Leu73Gly, Cys3Ser/Tyr97Ala e Cys3Ser são produzidos conforme descrito anteriormente 4. Todos os mutantes conter uma substituição adicional de cisteína por serina na posição 3, para impedir a formação de dissulfeto de-linked dímeros inativos da cistatina B. </li><li> O alvo papaína também está preparado como descrito anteriormente 5. É S-(metiltio) papaína (MMTS-papaína), tendo um grupo metiltio anexado ao Cys25 na fenda ativa, tornando a protease cataliticamente inativo. </li><li> Biacore X100 X100 com Biacore pacote Plus é usado para medir e analisar as concentrações específicas de ligação e cinética de ligação. </li><li> MMTS-papaína é imobilizado em CM5 Chip Sensor usando Biacore Kit de acoplamento Amine. </li><li> As corridas são realizadas a 25 ° C, eo buffer é de 0,01 M Hepes, pH 7,4, 0,15 M NaCl, 0,0034 M EDTA, e 0,05% polissorbato 20. </li><li> Entre cada variante de cistatina B, a superfície do sensor é regenerada com NaOH 20 mM por 30 segundos a uma vazão de 10 ml / min. </li></ol> 6.Immobilization do Ligand MMTS-papaína Ligação covalente de MMTS-papaína para ACCP análise ACCP depende de medição de taxa de ligação em condições onde a taxa é limitada por difusão de moléculas de analito para a superfície (limitação de transporte de massa). Isto é favorecido por níveis elevados de imobilização do ligante. Imobilização de MMTS-papaína foi criado e executado usando o assistente de imobilização de Biacore software de controle X100. <ol><li> Ativar a superfície em célula de fluxo 2 por injeção de uma mistura de succinimide (NHS) e carbodiimida (EDC) durante 7 minutos a uma vazão de 10 ml / min. Uma célula de fluxo é deixada sem modificações, a fim de ser usado como uma superfície de referência. </li><li> Injetar MMTS-papaína na 50μg/ml em tampão acetato de sódio em pH 4,5 por 15 minutos a uma vazão de 5 mL / min. </li><li> Etanolamina é injetado durante 7 minutos a uma vazão de 10 ml / min para desativar restantes ésteres ativo. </li></ol> O procedimento de acoplamento inteiro deve resultar em ~ 3000 MMTS RU-papaína imobilizada em célula de fluxo 2. Ligação covalente de MMTS-papaína para análise cinética O mesmo procedimento é utilizado para imobilizar MMTS-papaína para análise cinética, com a única diferença é que na análise cinética, o nível de imobilização precisa ser baixo para evitar a taxa de ligação a tornar-se limitada por difusão. Uma célula de fluxo é deixado inalterado nesta etapa, assim, a fim de ser usado como uma superfície de referência. <ol start="4"><li> Após a ativação da superfície com a mistura de NHS e EDC como em 7.1, MMTS-papaína é injetado em 1μg/ml por 50 segundos. Depois que a superfície é desativado com uma injeção de etanolamina como no passo 7.3. </li></ol> O nível de acoplamento deve ser aproximadamente 50 RU após este procedimento. 7. Concentração de B determinar Cistatina utilizando o ensaio ACCP <ol><li> O experimento ACCP está configurado de acordo com o assistente ACCP em Biacore X100 Além do pacote. Aproximadamente 10 nM da proteína é injetada em taxas de fluxo 10 e 100 l / min em duplicado para 48 segundos. A superfície é regenerada com NaOH 20 mM entre cada ciclo. </li><li> Incluem injeções em branco para cada vazão. </li><li> A concentração de proteína é, então, determinada a partir da ligação de dados (Figura 3) usando ªe recurso de avaliação da ACCP Biacore X100 Plus software de avaliação do pacote. <img src="/files/ftp_upload/1746/1746fig2.jpg" alt="Figura 2" /> Figura 2. Resultados da análise ACCP de tipo selvagem B. cistatina A concentração de dados específicos de ligação foi extraído do sensorgrams obtidos a taxas de fluxo de 10 e 100 l / min. <img src="/files/ftp_upload/1746/1746fig3.jpg" alt="Figura 3" /> Figura 3. Concentrações dos mutantes determinada utilizando Uma medida 280 (n = 3) e ACCP (n = 2). Os erros padrão são indicados por barras de erro. Os coeficientes de absorção molar foram calculados como descrito em (6). A grande diferença nos valores de concentração de Cys3Ser/Leu73Gly mutante determinada pelos dois métodos podem ser observados. </li><li> Ao comparar a concentração determinada por uma medição 280 com que, ACCP, é claro que, embora na maioria dos casos a proteína está totalmente ativo, para a variante Cys3Ser/Leu73Gly, a fração de proteína ativa é muito baixa (Figura 3). A tabela abaixo mostra as atividades de variantes cistatina B relacionadas às concentrações totais por A 280. <table border="0"><tbody><tr><td> Amostra </td><td> ACCP em relação ao A 280 (%) </td></tr><tr><td> Tipo selvagem </td><td> 94 </td></tr><tr><td> Cys3Ser/His75Gly </td><td> 101 </td></tr><tr><td> Cys3Ser/Leu73Gly </td><td> 9 </td></tr><tr><td> Cys3Ser/Tyr97Ala </td><td> 99 </td></tr><tr><td> Cys3Ser </td><td> 83 </td></tr></tbody></table></li></ol> 8. Medição da Cinética de cistatina B ligação com papaína <ol><li> Com base nas medições ACCP, preparar uma série de concentração duas vezes variando de 2,5 a 40 nM de cada uma das variantes B cistatina. </li><li> O ensaio de cinética é configurado usando o assistente cinética no X100 Biacore com a abordagem de um único ciclo. A superfície não é regenerado entre as injeções, mas após o término de cada ciclo de análise, usando NaOH 20 mM como solução de regeneração. </li><li> Configure o experimento de modo que cada ciclo contendo amostra é ladeada por um ciclo em branco, onde buffer é injetado em vez de amostra. </li><li> Use o recurso de avaliação cinética no X100 Biacore para executar automaticamente subtrações em branco de referência subtraído dos dados antes de montar um modelo de interação 01:01. </li><li> Os dados experimentais obtidos para a ligação de variantes B cistatina a papaína é mostrado na Figura 4. A tabela abaixo resume a associação e constantes de velocidade de dissociação e as constantes de equilíbrio de dissociação obtidos na análise cinética. <table border="0"><tbody><tr><td> Amostra </td><td> k A (M -1 s -1) </td><td> k d (s -1) </td><td> K D (M) </td></tr><tr><td> Tipo selvagem </td><td> 1,8 x 10 6 </td><td> 0,41 x 10 -3 </td><td> 2,3 x 10 -10 </td></tr><tr><td> Cys3Ser/His75Gly </td><td> 1,1 x 10 6 </td><td> 1,7 x 10 -3 </td><td> 1,5 x 10 -9 </td></tr><tr><td> Cys3Ser/Leu73Gly </td><td> 1,1 x 10 6 </td><td> 23 x 10 -3 </td><td> 2,2 x 10 -8 </td></tr><tr><td> Cys3Ser/Tyr97Ala </td><td> 1,7 x 10 6 </td><td> 12 x 10 -3 </td><td> 7,1 x 10 -9 </td></tr><tr><td> Cys3Ser </td><td> 0,9 x 10 6 </td><td> 0,53 x 10 -3 </td><td> 5,8 x 10 -10 </td></tr></tbody></table> <img src="/files/ftp_upload/1746/1746fig4.jpg" alt="Figura 4" /> Figura 4. Perfis cinéticos para as variantes cistatina B ligação a MMTS-papaína determinada usando a cinética de um único ciclo. Sensorgrams mostrar em branco-e referência subtraído dos dados com ajuste cinéticos 01:01 modelo de interação sobrepostos em preto. </li><li> Enquanto as taxas de associação dos mutantes são comparáveis ​​aos da proteína de tipo selvagem (Figura 5, painel superior), as constantes de velocidade de dissociação dos mutantes pode ser maior em cerca de duas ordens de magnitude, com um aumento correspondente no equilíbrio de dissociação constante (Figura 5, painel inferior). <img src="/files/ftp_upload/1746/1746fig5.jpg" alt="Figura 5" /> Figura 5. Os cálculos das constantes de velocidade e afinidade foram baseados nas concentrações obtidas ACCP. As mudanças de k a, d k e K D, associado com as mutações são representadas nos gráficos. </li><li> Desde concentração da amostra é um parâmetro para o cálculo da taxa de associação constante a partir dos dados experimentais, éimportante que ele está correto. Usando a concentração com base no A 280 em vez de medição ACCP levaria à conclusão de que Leu73 é importante para a taxa de associação, onde a substituição parece resultar em cerca de 10 vezes mais lenta do que a associação variantes B cistatina outros. No entanto, a concentração de ligação específico medido pela ACCP é apenas cerca de 10% da proteína total neste caso. Quando isso é levado em conta este aspecto torna-se claro que a taxa de associação para Leu73 é semelhante ao das outras variantes. Portanto, ACCP permite a avaliação correta de um k D e K, tornando possível a interpretação adequada do mecanismo de interação. </li></ol>

<ol>
	<li>Christensen, L. L. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theoretical+analysis+of+protein+concentration+determination+using+biosensor+technology+under+conditions+of+partial+mass+transport+limitation.">Theoretical analysis of protein concentration determination using biosensor technology under conditions of partial mass transport limitation.</a> Anal. Biochem. 249, 153-164 (1997).</li><li>Sigmundsson, K., M&#226;sson, G., Rice, R., Beauchemin, N., &#214;brink, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+active+concentrations+and+association+and+dissociation+rate+constants+of+interacting+biomolecules:+an+analytical+solution+to+the+theory+for+kinetic+and+mass+transport+limitations+in+biosensor+technology+and+its+experimental+verification.">Determination of active concentrations and association and dissociation rate constants of interacting biomolecules: an analytical solution to the theory for kinetic and mass transport limitations in biosensor technology and its experimental verification.</a> Biochemistry. 41 (26), 8263-8276 (2002).</li><li>Stubbs, M. T., Laber, B., Bode, W., Huber, R., Jerala, R., Lenarcic, B., Turk, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+refined+2.4+A+X-ray+crystal+structure+of+recombinant+human+stefin+B+in+complex+with+the+cysteine+proteinase+papain:+a+novel+type+of+proteinase+inhibitor+interaction.">The refined 2.4 A X-ray crystal structure of recombinant human stefin B in complex with the cysteine proteinase papain: a novel type of proteinase inhibitor interaction.</a> EMBO J. 9 (6), 1939-1947 (1990).</li><li>Pol, E., Bj&#246;rk, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Importance+of+the+second+binding+loop+and+the+C-terminal+end+of+cystatin+B+(Stefin+B)+for+inhibition+of+cysteine+proteinases.">Importance of the second binding loop and the C-terminal end of cystatin B (Stefin B) for inhibition of cysteine proteinases.</a> Biochemistry. 38 (32), 10519-10526 (1999).</li><li>Bj&#246;rk, I., Pol, E., Raub-Segall, E., Abrahamson, M., Rowan, A. D., Mort, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+changes+in+the+association+and+dissociation+rate+constants+for+binding+of+cystatins+to+target+proteinases+occurring+on+N-terminal+truncation+of+the+inhibitors+indicate+that+the+interaction+mechanism+varies+with+different+enzymes.">Differential changes in the association and dissociation rate constants for binding of cystatins to target proteinases occurring on N-terminal truncation of the inhibitors indicate that the interaction mechanism varies with different enzymes.</a> Biochem. J. 299, 219-225 (1994).</li><li>Pace, C. N., Vajdos, F., Fee, L., Grimsley, G., Gray, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+to+measure+and+predict+the+molar+absorption+coefficient+of+a+protein.">How to measure and predict the molar absorption coefficient of a protein.</a> ProteinScience. 4 (11), 2411-2423 (1995).</li></ol>

O autor é empregado pela GE Healthcare, que produz reagentes e instrumentos utilizados neste artigo.

Neste trabalho, quatro mutantes e B cistatina tipo selvagem foram produzidos a fim de avaliar a importância do segundo laço vinculativo e C-terminal termina para a interação entre a cistatina B e papaína. Este estudo demonstrou a vantagem e facilidade de usar X100 Biacore para determinar a concentração de ligação específicos e analisar a cinética de interações proteína-proteína, a fim de compreender a estrutura-função relacionamentos. Nós mostramos que medir a concentração de proteína total não revela as variantes de proteína que reduziram a atividade de ligação, que neste caso apresenta um erro de medição significativos na determinação da afinidade de ligação e cinética. As concentrações de ligação específico das variantes B cistatina foram determinados utilizando ACCP com X100 Biacore. Usando medições de concentração por ACCP como entrada para a análise cinética resultou em taxa de confiança e constantes de afinidade, permitindo assim que a interpretação correta do mecanismo de interação. As afinidades diminuição dos mutantes eram quase exclusivamente devido a um aumento d k-valor, enquanto k um foi afetada apenas ligeiramente. Este comportamento indica que tanto a região segundo laço de ligação eo fim C-terminal não são importantes para a taxa de ligação do inibidor de papaína. Em vez disso, elas contribuem para afinidade de ligação principalmente por manter o inibidor ligado à enzima uma vez que o complexo foi formado.

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		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Biacore&trade; X100 System</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>GE Healthcare</td>
<td>BR-1100-73</td>
<td><a href="http://www.biacore.com/lifesciences/products/systems_overview/x100/system_information/index.html">http://www.biacore.com/lifesciences/products/systems_overview/x100/system_information/index.html</a></td>
</tr>
<tr>
<td>Biacore&trade; X100 Plus Package</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>GE Healthcare</td>
<td>BR-1007-98</td>
<td><a href="http://www.biacore.com/lifesciences/products/systems_overview/x100/system_information/index.html">http://www.biacore.com/lifesciences/products/systems_overview/x100/system_information/index.html</a></td>
</tr>
<tr>
<td>Sensor Chip CM5</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>GE Healthcare</td>
<td>BR-1000-14</td>
<td><a href="http://www.biacore.com/lifesciences/products/systems_overview/x100/system_information/index.html">http://www.biacore.com/lifesciences/products/systems_overview/x100/system_information/index.html</a></td>
</tr>
<tr>
<td>Amine Coupling Kit</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>GE Healthcare</td>
<td>BR-1000-50</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Acetate buffer pH 4.5, 50 ml</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>GE Healthcare</td>
<td>BR-1003-50</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>HBS-EP+ buffer 10X, 4 x 50 ml</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>GE Healthcare</td>
<td>BR-1008-26</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Plastic Vials &Oslash; 11 mm</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>GE Healthcare</td>
<td>BR-1002-87</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Rubber caps, type 2</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>GE Healthcare</td>
<td>BR-1004-11</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

the importance of correct protein concentration for kinetics and affinity determination in structure-function analysis 

Neste estudo, nós exploramos a interação entre a cisteína protease B bovina cistatina inibidor e uma forma cataliticamente inativos de papaína (Fig. 1), uma protease cisteína planta, por análise em tempo real label-free usando X100 Biacore. Variantes cistatina B com várias mutações pontuais nas áreas de interação com papaína, são produzidos. Para cada variante B cistatina vamos determinar a sua concentração específicos de ligação utilizando a calibragem sem análise de concentração (ACCP) e comparar os valores obtidos com a concentração de proteína total, conforme determinado pelo A<sub&gt; 280</sub&gt;. Depois disso, a cinética de cada variante B cistatina ligação a papaína é medido através de um único ciclo de cinética (SCK). Nós mostramos que uma das quatro variantes cistatina B examinamos é apenas parcialmente ativos para a ligação. Esta atividade parcial, revelada pela ACCP, se traduz em uma diferença significativa na taxa de associação constante (<em&gt; K</em<sub&gt; A</sub&gt;) E afinidade (<em&gt; K</em<sub&gt; D</sub&gt;), Em comparação com os valores calculados utilizando a concentração de proteína total. Usando ACCP em combinação com a análise cinética em um estudo de estrutura-função contribui para a obtenção de resultados confiáveis, e ajuda a fazer a interpretação correta do mecanismo de interação.

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The Importance of Correct Protein Concentration for Kinetics and Affinity Determination in Structure-function Analysis

Nós aplicamos rótulo sem análise da interação da proteína usando X100 Biacore para estrutura-função de análise da ligação de mutantes B várias cistatina à papaína através da caracterização cinética. Calibração livre de análise de concentração (ACCP) mede a concentração de proteína com actividade de ligação retida sem a necessidade de uma curva padrão. Nós mostramos que a confirmação de concentrações usando ACCP aumenta a confiabilidade da análise cinética e que constantes cinéticas pode ser determinada de forma confiável, mesmo que a atividade de uma proteína recombinante é reduzida.

A importância da concentração de proteína correta para Cinética e Determinação Affinity na estrutura-função Análise

In this study, we explore the interaction between the bovine cysteine protease inhibitor cystatin B and a catalytically inactive form of papain (Fig. 1), ...

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Research

JoVE Journal

Biology

The Importance of Correct Protein Concentration for Kinetics and Affinity Determination in Structure-function Analysis 

20.4K visualizações.  GE Healthcare Bio-Sciences AB. Nós aplicamos rótulo sem análise da interação da proteína usando X100 Biacore para estrutura-função de análise da ligação de mutantes B várias cistatina à papaína através da caracterização cinética. Calibração livre de análise de concentração (ACCP) mede a concentração de proteína com actividade de ligação retida sem a necessidade de uma curva padrão. Nós mostramos que a confirmação de concentrações usando ACCP aumenta a confiabilidade da...

Vídeo: The Importance of Correct Protein Concentration for Kinetics and Affinity Determination in Structure-function Analysis

Microvolume Protein Concentration Determination using the NanoDrop 2000c Spectrophotometer

Traditional spectrophotometry requires placing samples into cuvettes or capillaries. This is often impractical due to the limited sample volumes often used for protein analysis. The Thermo Scientific NanoDrop 2000c Spectrophotometer solves this issue with an innovative sample retention system that holds microvolume samples between two measurement surfaces using the surface tension properties of liquids, enabling the quantification of samples in volumes as low as 0.5-2 &mu;L. The elimination of cuvettes or capillaries allows real time changes in path length, which reduces the measurement time while greatly increasing the dynamic range of protein concentrations that can be measured. The need for dilutions is also eliminated, and preparations for sample quantification are relatively easy as the measurement surfaces can be simply wiped with laboratory wipe. This video article presents modifications to traditional protein concentration determination methods for quantification of microvolume amounts of protein using A280 absorbance readings or the BCA colorimetric assay.

Microvolume samples are quantified by a spectrophotometer system that uses natural surface tension to retain samples without the use of cuvettes or capillaries. The dynamic range of protein concentrations and speed by which they can be measured are greatly increased with this method.

Microvolume determinação da concentração de proteína utilizando o NanoDrop 2000c Espectrofotômetro

Traditional spectrophotometry requires placing samples into cuvettes or capillaries. This is often impractical due to the limited sample volumes often ...

Biologia

Purification of the M. magneticum Strain AMB-1 Magnetosome Associated Protein MamA&Delta;41

Magnetotactic bacteria comprise a diverse group of aquatic microorganisms that are able to orientate themselves along geomagnetic fields. This behavior is believed to aid their search for suitable environments (1). This capability is conferred by the magnetosome, a subcellular organelle that consists of a linear-chain assembly of lipid vesicles each able to biomineralize and enclose a ~50-nm crystal of magnetite or greigite. A principle component of the magnetosome that was shown to be required for the formation of functional vesicles is MamA. MamA is a highly abundant magnetosome-associated protein which is one of the most characterized magnetosome-associated proteins in vivo (2-6). This article focuses on the purification of MamA, which despite being studied in vivo, no clear functional or structural details have been identified for it. Bioinformatics analysis suggested that MamA is a tetra-tricopeptide repeat (TPR) containing protein. TPR is a structural motif found as such or forming part of a bigger fold in a wide range of proteins, it serves as a template for protein-protein interactions and mediates multi-protein complexes (7). TPRs are involved in many crucial tasks in eukaryotic cell organelle processes and many bacterial pathways (8-14). In order to understand MamA, a unique TPR containing protein, highly purified protein is required as a first step. In this article, we present the purification protocol for a stable MamA deletion mutant (MamA&Delta;41) from M. magneticum AMB-1.

Purification of the &lt;em&gt;M. magneticum&lt;/em&gt; Strain AMB-1 Magnetosome Associated Protein MamA&amp;Delta;41

MamA is a unique Magnetosome associated protein which was shown to be involved in magnetosome activation. Here we present the purification protocol of MamA deletion mutant (MamA&Delta;41) from M. magneticum AMB-1.

Purificação do M. magneticum Strain AMB-1 proteína associada Magnetosome MamAΔ41

Magnetotactic bacteria comprise a diverse group of aquatic microorganisms that are able to orientate themselves along geomagnetic fields. This behavior is ...

Analysis of the Development of a Morphological Phenotype as a Function of Protein Concentration in Budding Yeast

Gene deletion and protein overexpression are common methods for studying functions of proteins. In this article, we describe a protocol for analysis of phenotype development as a function of protein concentration at population and single-cell levels in Saccharomyces cerevisiae. Although this protocol is based on the overexpression of a protein, it can easily be adapted for morphological phenotypes dependent on suppression of protein expression. Our lab is interested in studying the signaling properties of the endocytic adaptor protein epsin. To that purpose we used a dominant negative approach in which we over-expressed the conserved Epsin N-Terminal Homology (ENTH) domain in order to interfere with the functions of endogenous epsin-2 (Ent2 or YLR206W). We observed that overexpression of the ENTH domain of Ent2 (ENTH2) in wild type cells led to a cell division defect that is dependent on the mislocalization of a family of scaffolding proteins, septins.

Gene deletion and protein overexpression are common methods for studying functions of proteins. In this article, we describe a protocol for analysis of phenotype development as a function of protein concentration at population and single-cell levels in Saccharomyces cerevisiae.

Análise do desenvolvimento de um fenótipo morfológico como uma função da concentração de proteínas em levedura de brotamento

Gene deletion and protein overexpression are common methods for studying functions of proteins. In this article, we describe a protocol for analysis of ...

Analysis of mRNA Nuclear Export Kinetics in Mammalian Cells by Microinjection

In eukaryotes, messenger RNA (mRNA) is transcribed in the nucleus and must be exported into the cytoplasm to access the translation machinery. Although the nuclear export of mRNA has been studied extensively in Xenopus oocytes1 and genetically tractable organisms such as yeast2 and the Drosophila derived S2 cell line3, few studies had been conducted in mammalian cells. Furthermore the kinetics of mRNA export in mammalian somatic cells could only be inferred indirectly4,5. In order to measure the nuclear export kinetics of mRNA in mammalian tissue culture cells, we have developed an assay that employs the power of microinjection coupled with fluorescent in situ hybridization (FISH). These assays have been used to demonstrate that in mammalian cells, the majority of mRNAs are exported in a splicing dependent manner6,7, or in manner that requires specific RNA sequences such as the signal sequence coding region (SSCR) 6. In this assay, cells are microinjected with either in vitro synthesized mRNA or plasmid DNA containing the gene of interest. The microinjected cells are incubated for various time points then fixed and the sub-cellular localization of RNA is assessed using FISH. In contrast to transfection, where transcription occurs several hours after the addition of nucleic acids, microinjection of DNA or mRNA allows for rapid expression and allows for the generation of precise kinetic data.

Here we describe an assay that employs the power of microinjection coupled with fluorescent in situ hybridization in order to accurately measure the nuclear export kinetics of mRNA in mammalian somatic cells.

Análise de Cinética mRNA Nuclear Exportação em células de mamíferos por microinjeção

In eukaryotes, messenger RNA (mRNA) is transcribed in the nucleus and must be exported into the cytoplasm to access the translation machinery. Although ...

Concentration Determination of Nucleic Acids and Proteins Using the Micro-volume Bio-spec Nano Spectrophotometer

Nucleic Acid quantitation procedures have advanced significantly in the last three decades. More and more, molecular biologists require consistent small-volume analysis of nucleic acid samples for their experiments. The BioSpec-nano provides a potential solution to the problems of inaccurate, non-reproducible results, inherent in current DNA quantitation methods, via specialized optics and a sensitive PDA detector. The BioSpec-nano also has automated functionality such that mounting, measurement, and cleaning are done by the instrument, thereby eliminating tedious, repetitive, and inconsistent placement of the fiber optic element and manual cleaning.
In this study, data is presented on the quantification of DNA and protein, as well as on measurement reproducibility and accuracy. Automated sample contact and rapid scanning allows measurement in three seconds, resulting in excellent throughput. Data analysis is carried out using the built-in features of the software. The formula used for calculating DNA concentration is:
Sample Concentration = DF &middot; (OD260-OD320)&middot; NACF (1)
Where DF = sample dilution factor and NACF = nucleic acid concentration factor.
The Nucleic Acid concentration factor is set in accordance with the analyte selected1.
Protein concentration results can be expressed as &mu;g/ mL or as moles/L by entering e280 and molecular weight values respectively. When residue values for Tyr, Trp and Cysteine (S-S bond) are entered in the e280Calc tab, the extinction coefficient values are calculated as e280 = 5500 x (Trp residues) + 1490 x (Tyr residues) + 125 x (cysteine S-S bond). The e280 value is used by the software for concentration calculation.
In addition to concentration determination of nucleic acids and protein, the BioSpec-nano can be used as an ultra micro-volume spectrophotometer for many other analytes or as a standard spectrophotometer using 5 mm pathlength cells.

This communication presents data on the accuracy and reproducibility of the BioSpec-nano UV-VIS spectrophotometer for dsDNA and protein quantitation. Even with ultra-small volumes (1 to 2 L), reproducibility is excellent, while the automated wiping function improves throughput and results in minimal carryover for more precise results.

Determinação de concentração de ácidos nucléicos e proteínas Usando o Micro-volume Bio-spec Espectrofotômetro Nano

Nucleic Acid quantitation procedures have advanced significantly in the last three decades.  More and more, molecular biologists require consistent ...

A Liquid Phase Affinity Capture Assay Using Magnetic Beads to Study Protein-Protein Interaction: The Poliovirus-Nanobody Example

In this article, a simple, quantitative, liquid phase affinity capture assay is presented. Provided that one protein can be tagged and another protein labeled, this method can be implemented for the investigation of protein-protein interactions. It is based on one hand on the recognition of the tagged protein by cobalt coated magnetic beads and on the other hand on the interaction between the tagged protein and a second specific protein that is labeled. First, the labeled and tagged proteins are mixed and incubated at room temperature. The magnetic beads, that recognize the tag, are added and the bound fraction of labeled protein is separated from the unbound fraction using magnets. The amount of labeled protein that is captured can be determined in an indirect way by measuring the signal of the labeled protein remained in the unbound fraction. The described liquid phase affinity assay is extremely useful when conformational conversion sensitive proteins are assayed. The development and application of the assay is demonstrated for the interaction between poliovirus and poliovirus recognizing nanobodies1. Since poliovirus is sensitive to conformational conversion2 when attached to a solid surface (unpublished results), the use of ELISA is limited and a liquid phase based system should therefore be preferred. An example of a liquid phase based system often used in polioresearch3,4 is the micro protein A-immunoprecipitation test5. Even though this test has proven its applicability, it requires an Fc-structure, which is absent in the nanobodies6,7. However, as another opportunity, these interesting and stable single-domain antibodies8 can be easily engineered with different tags. The widely used (His)6-tag shows affinity for bivalent ions such as nickel or cobalt, which can on their turn be easily coated on magnetic beads. We therefore developed this simple quantitative affinity capture assay based on cobalt coated magnetic beads. Poliovirus was labeled with 35S to enable unhindered interaction with the nanobodies and to make a quantitative detection feasible. The method is easy to perform and can be established with a low cost, which is further supported by the possibility of effectively regenerating the magnetic beads.

In this article, a simple, quantitative, liquid phase affinity capture assay is presented. It is a reliable technique based on the interaction between magnetic beads and tagged proteins (e.g. nanobodies) on one hand and the affinity between the tagged protein and a second, labeled protein (e.g. poliovirus) on the other.

A fase líquida ensaio de captura de afinidade usando pérolas magnéticas para estudar interação proteína-proteína: O Exemplo Poliovírus Nanobody-

In this article, a simple, quantitative, liquid phase affinity capture assay is presented. Provided that one protein can be tagged and another protein ...

A Protocol for the Identification of Protein-protein Interactions Based on 15N Metabolic Labeling, Immunoprecipitation, Quantitative Mass Spectrometry and Affinity Modulation

Protein-protein interactions are fundamental for many biological processes in the cell. Therefore, their characterization plays an important role in current research and a plethora of methods for their investigation is available1. Protein-protein interactions often are highly dynamic and may depend on subcellular localization, post-translational modifications and the local protein environment2. Therefore, they should be investigated in their natural environment, for which co-immunoprecipitation approaches are the method of choice3. Co-precipitated interaction partners are identified either by immunoblotting in a targeted approach, or by mass spectrometry (LC-MS/MS) in an untargeted way. The latter strategy often is adversely affected by a large number of false positive discoveries, mainly derived from the high sensitivity of modern mass spectrometers that confidently detect traces of unspecifically precipitating proteins. A recent approach to overcome this problem is based on the idea that reduced amounts of specific interaction partners will co-precipitate with a given target protein whose cellular concentration is reduced by RNAi, while the amounts of unspecifically precipitating proteins should be unaffected. This approach, termed QUICK for QUantitative Immunoprecipitation Combined with Knockdown4, employs Stable Isotope Labeling of Amino acids in Cell culture (SILAC)5 and MS to quantify the amounts of proteins immunoprecipitated from wild-type and knock-down strains. Proteins found in a 1:1 ratio can be considered as contaminants, those enriched in precipitates from the wild type as specific interaction partners of the target protein. Although innovative, QUICK bears some limitations: first, SILAC is cost-intensive and limited to organisms that ideally are auxotrophic for arginine and/or lysine. Moreover, when heavy arginine is fed, arginine-to-proline interconversion results in additional mass shifts for each proline in a peptide and slightly dilutes heavy with light arginine, which makes quantification more tedious and less accurate5,6. Second, QUICK requires that antibodies are titrated such that they do not become saturated with target protein in extracts from knock-down mutants.
Here we introduce a modified QUICK protocol which overcomes the abovementioned limitations of QUICK by replacing SILAC for 15N metabolic labeling and by replacing RNAi-mediated knock-down for affinity modulation of protein-protein interactions. We demonstrate the applicability of this protocol using the unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii as model organism and the chloroplast HSP70B chaperone as target protein7 (Figure 1). HSP70s are known to interact with specific co-chaperones and substrates only in the ADP state8. We exploit this property as a means to verify the specific interaction of HSP70B with its nucleotide exchange factor CGE19.

A Protocol for the Identification of Protein-protein Interactions Based on 15N Metabolic Labeling, Immunoprecipitation, Quantitative Mass Spectrometry and Affinity Modulation

We present a variation of the QUICK (QUantitative Immunoprecipitation Combined with Knockdown) approach that was introduced previously to distinguish between true and false protein-protein interactions. Our approach is based on 15N metabolic labeling, the modulation of affinities of protein-protein interactions by the presence/absence of ATP, immunoprecipitation, and quantitative mass spectrometry.

Um protocolo para a identificação de interações proteína-proteína Baseado<sup&gt; 15</sup&gt; Etiquetagem N Metabólica, imunoprecipitação, Quantitativa Espectrometria de Massa e Affinity Modulação

Protein-protein interactions are fundamental for many biological processes in the cell. Therefore, their characterization plays an important role in ...

Protein Purification-free Method of Binding Affinity Determination by Microscale Thermophoresis

Quantitative characterization of protein interactions is essential in practically any field of life sciences, particularly drug discovery. Most of currently available methods of KD determination require access to purified protein of interest, generation of which can be time-consuming and expensive. We have developed a protocol that allows for determination of binding affinity by microscale thermophoresis (MST) without purification of the target protein from cell lysates. The method involves overexpression of the GFP-fused protein and cell lysis in non-denaturing conditions. Application of the method to STAT3-GFP transiently expressed in HEK293 cells allowed to determine for the first time the affinity of the well-studied transcription factor to oligonucleotides with different sequences. The protocol is straightforward and can have a variety of application for studying interactions of proteins with small molecules, peptides, DNA, RNA, and proteins.

Microscale thermophoresis (MST) can be widely used for determination of binding affinity without purification of the target protein from cell lysates. The protocol involves overexpression of the GFP-fused protein, cell lysis in non-denaturing conditions, and detection of MST signal in the presence of varying concentrations of the ligand.

Método de purificação de proteína livre de Determinação Affinity Binding por termoforese Microscale

Quantitative characterization of protein  interactions is essential in practically any field of life sciences,  particularly drug discovery. Most of ...

A Protocol for Phage Display and Affinity Selection Using Recombinant Protein Baits

Using recombinant phage as a scaffold to present various protein portions encoded by a directionally cloned cDNA library to immobilized bait molecules is an efficient means to discover interactions. The technique has largely been used to discover protein-protein interactions but the bait molecule to be challenged need not be restricted to proteins. The protocol presented here has been optimized to allow a modest number of baits to be screened in replicates to maximize the identification of independent clones presenting the same protein. This permits greater confidence that interacting proteins identified are legitimate interactors of the bait molecule. Monitoring the phage titer after each affinity selection round provides information on how the affinity selection is progressing as well as on the efficacy of negative controls. One means of titering the phage, and how and what to prepare in advance to allow this process to progress as efficiently as possible, is presented. Attributes of amplicons retrieved following isolation of independent plaque are highlighted that can be used to ascertain how well the affinity selection has progressed. Trouble shooting techniques to minimize false positives or to bypass persistently recovered phage are explained. Means of reducing viral contamination flare up are discussed.

Phage display is a powerful technique to capture proteins or protein moieties that interact with an immobilized molecule of interest. Once a decision of the type of phage cDNA library to create and screen has been made, the protocol described here permits efficient affinity selection leading to identification of interactors.

Um protocolo para exibição Fago e Affinity Seleção Usando Iscas proteína recombinante

Using  recombinant phage as a scaffold to present various protein portions encoded by  a directionally cloned cDNA library to immobilized bait molecules ...

SpOT the Correct Tissue Every Time in Multi-tissue Blocks

Multi-tissue paraffin blocks provide high throughput analysis with increased efficiency, experimental uniformity, and reduced time and cost. Tissue microarrays make up the majority of multi-tissue paraffin blocks, but increasingly, researchers are using non-arrayed blocks containing larger tissues from multiple individuals which can provide many of the advantages of tissue microarrays without substantial investment in planning and equipment. A critical component of any multi-tissue analysis is the orientation method used to identify each individual tissue. Although methods exist to maintain proper orientation and identification of tissues in multi-tissue blocks, most are not well-suited to non-arrayed blocks, may consume valuable space within an array and/or are difficult to produce in the standard histology laboratory. The Specimen Orientation Tag (SpOT) is a simple, low cost orientation tool that is clearly visible in paraffin blocks and all tissue sections for reliable specimen identification in arrayed and non-arrayed layouts. The SpOT provides advantages over existing orientation methods for non-arrayed blocks as it does not require any direct modification to the tissue and allows for flexibility in the arrangement of tissue pieces.

The purpose of the Specimen Orientation Tag (SpOT) is to function as an orientation tool to aid in individual tissue identification in multi-tissue paraffin blocks. These protocols demonstrate how it is constructed easily from common, low-cost histology materials and serves as a reliable visual marker in paraffin blocks and sections.

Manchar o tecido correto Every Time nos Blocos Multi-tecidos

Multi-tissue paraffin blocks provide high throughput analysis with increased efficiency, experimental uniformity, and reduced time and cost. Tissue ...