Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Bu protokol, çevresel kirleticileri taramak için bir okuma olarak bir nükleer reseptöre bağlanan belirli bir floresan probun floresan polarizasyonunu kullanan yüksek verimli bir tarama sistemini tanımlar.
Çevrede artan seviyelerde bileşikler tespit edilmiş, yaygın kirliliğe neden olan ve insan sağlığı için risk oluşturan bileşikler tespit edilmiştir. Bununla birlikte, yüksek çevresel oluşumlarına rağmen, toksikolojik etkileri hakkında çok sınırlı bilgi vardır. Toksikolojik çalışmalara rehberlik etmek için yüksek verimli tarama (HTS) yöntemlerinin geliştirilmesi acildir. Bu çalışmada, çevresel kirleticilerin nükleer reseptörler üzerindeki bağlanma potansiyelini belirlemek için bir HTS sistemi kullanan bir reseptör-ligand bağlanma testi geliştirilmiştir. Test, belirli bir floresan probun floresan polarizasyonunu (FP) ölçerek bir mikroplaka okuyucu (yani çeşitli kimyasallar içeren 96 oyuklu bir plaka) kullanılarak gerçekleştirilir. Bu test dört bölümden oluşur: rekombinant vektörlerin inşası ve dönüşümü, reseptör proteininin ekspresyonu ve saflaştırılması (ligand bağlama alanı), reseptör-prob bağlanması ve kimyasalların reseptör ile rekabetçi bağlanması. İki çevresel kirleticinin, perflorooktansülfonik asit (PFOS) ve trifenil fosfatın (TPHP) peroksizom proliferatörle aktive edilen reseptör gama (PPARy) ile bağlanma potansiyeli, test prosedürünü göstermek için belirlendi. Son olarak, bu yöntemin avantaj ve dezavantajları ve potansiyel uygulamaları da tartışılmıştır.
Çevrede ve insan vücudunda çok sayıda kimyasal madde yaygın olarak tespit edilmiştir ve bu da ekolojik çevre ve insan sağlığı üzerindeki etkileri konusunda önemli endişelere yol açmaktadır 1,2,3. Yüksek çevresel oluşumlarına rağmen, toksikolojik etkileri ile ilgili bilgiler azdır. Bu nedenle, kimyasal toksisitenin değerlendirilmesini kolaylaştırmak için yüksek verimli tarama (HTS) yöntemlerinin geliştirilmesi acildir.
Kimyasal toksisite değerlendirmesi için Tox21 ve ToxCast programlarında kullanılan HTS biyo-tahlillerigibi çeşitli yüksek verimli tarama (HTS) yöntemleri bildirilmiştir 4,5. Bu yöntemler, potansiyel toksik maddeleri hızlı bir şekilde tanımlayabilir ve kimyasal toksisite mekanizmaları hakkında değerli bilgiler sağlayabilir. Bununla birlikte, bu HTS biyo-tahlilleri esas olarak karmaşık ve pahalı olabilen hücre bazlı sistemlere dayanır. Ek olarak, kimyasal toksisite değerlendirmesi için yüksek verimli sıralama yöntemleri de kullanılmıştır, ancak kimyasalların yüksek verimli değerlendirmesinin elde edilmesi zor olmaya devam etmektedir6. Önceki çalışmalar, peroksizom proliferatörle aktive olan reseptör (PPAR)7,8,9, bisfenol A (BPA)10,11 ve partikül madde (PM)12 dahil olmak üzere çeşitli çevresel kirleticilerin bağlanma potansiyelini belirlemek için floresan polarizasyon (FP) tabanlı reseptör-ligand rekabetçi bağlanma testleri geliştirmiştir. 8,9,10,13, farnesoid X reseptörü (FXR)11,12 ve tiroid reseptörü (TR)14,15. Bu yaklaşım verimlidir, uygun maliyetlidir ve mekanik içgörüler sağlar.
Bu çalışmada, küçük bir floresan probun floresan polarizasyonunun (FP) saptanmasına dayalı olarak reseptör-ligand bağlanma testi için protokol açıklanmaktadır. FP bazlı reseptör-ligand bağlanma testinin prensibi Şekil 1'de gösterilmiştir. Küçük bir floresan molekülü düzlem polarize ışık tarafından uyarıldığında, yayılan ışık hızlı moleküler rotasyon nedeniyle yüksek oranda depolarize olur. Bununla birlikte, izleyici daha büyük bir reseptöre bağlandığında, dönüşü yavaşlar. İzleyici büyük reseptöre bağlandığında yüksek bir FP değeri tespit edilirken, izleyici serbest olduğunda düşük bir FP değeri gözlenir. Peroksizom proliferatör ile aktive edilen reseptör gama (PPARγ), probun reseptöre bağlanması için saflaştırıldı. Probun reseptör ile bağlanması için rekabet etmek için rosiglitazon (Rosi), perflorooktansülfonik asit (PFOS) ve trifenil fosfat (TPHP) kullanıldı. PPARy'nin spesifik bir agonisti olan Rosi, reseptör rekabetçi bağlanma deneylerinde pozitif bir kontrol olarak kullanıldı. Ek olarak, PFOS ve TPHP daha önce geçmiş çalışmalarda PPARγ'nın zayıf agonistleri olarak tanımlanmıştır 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17. Ayrıca, çevresel maruziyet için bilinen farklı yapısal bileşik kategorilerine aittirler ve insan popülasyonlarında nispeten yüksek tespit oranları ile dikkat çekicidirler. Bu bileşikler, rekabet bağlama testinin geniş uygulanabilirliğini daha da doğrulamak için kullanıldı. Prosedür dört adımdan oluşur: rekombinant vektörlerin inşası ve dönüşümü, reseptör proteininin ekspresyonu ve saflaştırılması (ligand bağlama alanı), reseptör-prob bağlanması ve kimyasalların reseptör ile rekabetçi bağlanması.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Reaktiflerin ve ekipmanın ayrıntıları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Rekombinant vektörlerin inşası ve dönüşümü
NOT: PPARγ, hedef genleri düzenleyen bir DNA bağlama alanı ve ligandlar tarafından aktive edilen bir ligand bağlama alanı içeren klasik bir nükleer reseptör yapısına sahip ligand'a bağımlı bir transkripsiyon faktörüdür. Ligand aktivasyonu üzerine, PPARγ başka bir nükleer reseptör olan retinoid X reseptörü (RXR) ile bir heterodimer oluşturur ve PPARy'nin yanıt elemanlarına bağlanır, böylece aşağı akış hedef genlerinintranskripsiyonunu düzenler 9,16.
2. Reseptör proteininin ekspresyonu ve saflaştırılması
3. Reseptör bağlanma testi
NOT: Bu testte, C1-BODIPY-C12, reseptör-ligand bağlanma sistemini kurmak için bölgeye özgü bir floresan probu olarak kullanıldı. PPAR için spesifik bir ligand olan C1-BODIPY-C12, C1 konumunda yağ asidine dahil edilen BODIPY floresan grubu ile yağ asidinin floresan bir analogudur.
4. Rekabetçi bağlayıcı tahlil
NOT: Bu testte, reseptör bağlanması için 800 nM insan PPARγ-LBD ve 50 nM C1-BODIPY-C12 probu kullanıldı. Probun PPARy'ye bağlanması ile rekabet etmek için rosiglitazon (Rosi), trifenil fosfat (TPHP) ve perflorooktansülfonik asit (PFOS) kullanıldı.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
PPARγ-LBD'nin protein ekspresyonu ve saflaştırılması
PPARγ-LBD, BL21'de (DE3) histidin etiketli bir protein olarak heterolog olarak eksprese edildi. Protein, çözünür fraksiyonlarda tespit edildi ve saflaştırılmış PPARγ-LBD, SDS-PAGE üzerinde, proteinin tahmin edilen moleküler ağırlığı ile tutarlı olarak, yaklaşık 34.9 kDa'lık bir görünür moleküler ağırlığa sahip tek bir bant gösterdi (Şekil 2).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Floresan polarizasyonu (FP), yüzey plazmon rezonansı (SPR) ve nükleer manyetik rezonans (NMR), proteinler ve bileşikler19,20 arasındaki doğrudan bağlanma etkileşimlerini değerlendirmek için kullanılan yaygın tekniklerdir. FP, ilaç keşfi ve kimyasal tarama için moleküler etkileşimlerin araştırılmasında yaygın olarak kullanılmaktadır 21,22,23.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
Bu çalışma Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (Hibe No. 82103875) tarafından desteklenmiştir.
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.
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır