Name: electronic tongue generating continuous recognition patterns for protein analysis
Uploaded: 2014-09-16T15:00:00
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The authors would like to acknowledge Ph.D. grant of LANEF in Grenoble for support of Laurie-Amandine Gar&#231;on. This work was financially supported by the French National Research Agency (ANR-grant 06-NANO-045).

1: Preparação de várias soluções e as amostras de proteínas <ol><li> Preparar 100 ml de solução tampão de fosfato (PBS-G), que contém 50 mM de NaH 2 PO 4, 50 mM de NaCl, e 10% de glicerol a pH 6,8. </li><li> Preparar 250 ml de solução tampão HEPES contendo 10 mM de HEPES, 150 mM de NaCl, 0,005% de Tween 20 a pH 7,4. </li><li> Preparar a solução estoque de bloco 1 (BB1) lactose e bloco 2 (BB2) sulfatada lactose (Figura 1) em 0,2 mM em PBS-G. </li><li> Prepare 1 ml d...

<ol>
	<li>Margulies, D., Hamilton, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combinatorial+protein+recognition+as+an+alternative+approach+to+antibody-mimetics.">Combinatorial protein recognition as an alternative approach to antibody-mimetics.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 14, 705-712 (2010).</li><li>Umali, A. P., Anslyn, E. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+general+approach+to+differential+sensing+using+synthetic+molecular+receptors.">A general approach to differential sensing using synthetic molecular receptors.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 14, 685-692 (2010).</li><li>Baldini, L., Wilson, A. J., Hong, J., Hamilton, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pattern-based+detection+of+different+proteins+using+an+array+of+fluorescent+protein+surface+receptors.">Pattern-based detection of different proteins using an array of fluorescent protein surface receptors.</a> J. Am. Chem. Soc. 126, 5656-5657 (2004).</li><li>Zhou, H. C., Baldini, L., Hong, J., Wilson, A. J., Hamilton, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pattern+recognition+of+proteins+based+on+an+array+of+functionalized+porphyrins.">Pattern recognition of proteins based on an array of functionalized porphyrins.</a> J. Am. Chem. Soc. 128, 2421-2425 (2006).</li><li>Wright, A. T., Griffin, M. J., Zhong, Z., McCleskey, S. C., Anslyn, E. V., McDevitt, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+receptors+create+patterns+that+distinguish+various+proteins.">Differential receptors create patterns that distinguish various proteins.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 44, 6375-6378 (2005).</li><li>Wright, A. T., Anslyn, E. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+receptor+arrays+and+assays+for+solution-based+molecular+recognition.">Differential receptor arrays and assays for solution-based molecular recognition.</a> Chem. Soc. Rev. 35, 14-28 (2006).</li><li>You, C. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+and+identification+of+proteins+using+nanoparticle&#8211;fluorescent+polymer+&#8216;chemical+nose&#8217;+sensors.">Detection and identification of proteins using nanoparticle&#8211;fluorescent polymer &#8216;chemical nose&#8217; sensors.</a> Nature Nanotechnology. 2, 318-323 (2007).</li><li>De, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensing+of+proteins+in+human+serum+using+conjugates+of+nanoparticles+and+green+fluorescent+protein.">Sensing of proteins in human serum using conjugates of nanoparticles and green fluorescent protein.</a> Nature Chemistry. 1, 461-465 (2009).</li><li>Hou, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+evolution+profiles+for+electronic-tongue-based+analysis.">Continuous evolution profiles for electronic-tongue-based analysis.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 51, 10394-10398 (2012).</li><li>Campbell, C. T., Kim, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SPR+microscopy+and+its+applications+to+high-throughput+analyses+of+biomolecular+binding+events+and+their+kinetics.">SPR microscopy and its applications to high-throughput analyses of biomolecular binding events and their kinetics.</a> Biomaterials. 28, 2380-2392 (2007).</li><li>Stranick, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanometer-scale+phase+separation+in+mixed+composition+self-assembled+monolayers.">Nanometer-scale phase separation in mixed composition self-assembled monolayers.</a> Nanotechnology. 7, 438-442 (1996).</li></ol>

<html> Os passos mais críticos para a construção deste eT são dedicados a garantir uma boa reprodutibilidade do sistema. Por exemplo, a limpeza da superfície de ouro do prisma com um procedimento normalizado antes da utilização, a adição de 10% de glicerol em onze soluções puras e mistas de BB1 ​​e BB2 para eliminar a evaporação do solvente durante o BBS de auto-montagem em ouro na superfície do prisma, depositando várias repetições para cada [BB1] / ([BB1] + [BB2]) Relação, etc. Tal como ...

Métodos de detecção de proteínas precisas e rápidas são muito importantes no diagnóstico e proteômica médicos. Matrizes de detecção de proteínas clássicos, tais como biochips, baseiam-se no princípio do reconhecimento &quot;lock-e-chave&quot; e requerem receptores específicos, tais como anticorpos, aptâmeros, ou miméticos. Nos últimos anos, o diferencial de sensoriamento inspirado pelo olfato humano e gustação surgiu como uma alternativa 1. Este nariz / língua eletrônica (EN / ET) abordagem é baseada na ligação dos analitos a uma série de receptores de reação cruzada (CRRs), que não precisam ser altamente específica ou selectiva para as moléculas-alvo diferencial, assim, permitir a superar o laborioso processo de desenvolvimento altamente selectivos receptores. É a resposta combinada de todos os receptores que cria um padrão distinto para cada uma das amostras, como uma impressão digital, permitindo a sua identificação. Os dois principais desafios para o desenvolvimento de electronic nariz / lingueta para a detecção de proteína são eficazes na produção de elementos sensores que têm a capacidade de distinguir entre os analitos estruturalmente semelhantes, e o sistema de transdução apropriado para o evento de ligação. Até agora, os estudos relataram várias abordagens para o desenvolvimento de matriz 2. Por exemplo, num estudo de uma identificação à base de proteínas de matriz foi desenvolvido usando CRRs preparados a partir de derivados de tetra-carboxyphenylporphyrin por acoplamento de grupos carboxilo para vários aminoácidos ou dipéptidos para proporcionar receptores diferenciais possuindo um núcleo hidrofóbico de afinidade para as proteínas e as periferias carregadas para distintos transmitir diferencial obrigatório. Usando este sistema, as proteínas diferentes e misturas de proteínas foram identificadas através da medição da fluorescência de têmpera dos receptores após interacção com os analitos 3,4. Em outro estudo, uma biblioteca de 29 CRRs contendo tripéptido e radicais de ácidos borónicos sintetizado de uma forma combinatória num hexasubstituído andaime benzeno foi desenvolvido para a detecção de proteínas com uma detecção colorimétrica indicador de absorção de 5,6. Com uma tal concepção, cada receptor demonstrou a capacidade de ligação diferencial com proteínas com base na variância nos braços de péptidos, e dos ácidos borónicos assistidas em diferenciação de proteínas de glicoproteínas. Mais recentemente, uma matriz composta de diferentes catiónicos funcionalizado nanopartículas de ouro conjugadas com um poli aniónico fluorescente polímero (p-phenyleneethynylene) (PPE) foi desenvolvido para detectar e identificar proteínas 7. A ligação competitiva entre analitos de proteína e temperada de EPI complexos de nanopartículas / ouro regeneradas fluorescência, produzindo padrões de reconhecimento distintos para as proteínas. Neste estudo, as interacções proteína-nanopartícula funcionalizados foram ajustadas variando as propriedades físico-químicas dos grupos terminais de nanopartículas. Além disso, demonstrou-se que esta abordagem é eficaz para análise de proteínas em meio complexo rico e proteína talcomo soro humano em concentrações fisiologicamente relevantes, demonstrando assim o potencial de eT em perfis de amostras reais para o diagnóstico de estados de doença 8. Apesar de muito promissora, estes sistemas têm algumas limitações inerentes. Eles exigem projetar e sintetizar 5-29 CRRs com estruturas bastante complexas. Além disso, ao contrário do sistema olfactivo que é reposto depois de cada medição, a detecção de proteínas requer a preparação de uma matriz por amostra. Finalmente, monitorando eventos de ligação em tempo real são extremamente difíceis. Neste contexto, uma abordagem combinatória foi proposta por meio de um pequeno número de moléculas simples e facilmente acessíveis com diferentes propriedades físico-químicas (hidrofílicas, hidrofóbicas, de carga positiva, carregada negativamente, neutro, etc.) Como blocos de construção (BBS) 9. Ao misturar BBs em diferentes proporções e controladas e permitindo que as misturas para auto-montar sobre a superfície de ouro de umprisma, uma disposição de superfícies combinatórias que caracterizam as propriedades adequadas para a proteína de ligação foi criado. Notavelmente, as monocamadas auto-montadas sobre este sistema de permitir ajuste fácil de uma variedade de propriedades de superfície de uma forma altamente divergente, permitindo diversos receptores de reacção cruzada (CoCRRs combinatórias) para ser rápida e eficientemente produzido. Detecção das proteínas foi realizada utilizando um sistema de detecção óptica, a superfície de ressonância de plasmon (SPRI). Resumidamente, uma ampla do feixe de luz polarizada monocromática a partir de um diodo emissor de luz ilumina toda a área de matriz CoCRR sobre a superfície do prisma. A câmera de alta resolução de vídeo CCD fornece imagens diferença em tempo real em todos os pontos da matriz CoCRR. Ele captura todas as alterações locais na superfície da matriz CoCRR fornecendo informações detalhadas sobre os eventos de ligação e processos cinéticos 10. Enquanto isso, com a ajuda de software de imagem, imagens SPR correspondentes aos pontos são automaticamente convertidos em variações de refletividade versus de tempo, gerando uma série de curvas de ligação cinética chamados sensorgramas. Assim, SPRI permite uma observação, síncrona, em paralelo, livre de marcador e em tempo real de eventos de ligação. Além disso, a matriz CoCRR obtido é regenerável e reutilizável para análise de proteínas. Este protocolo descreve a construção da língua electrónico através de apenas duas pequenas moléculas como blocos de construção e ilustra a sua aplicação para a análise de proteínas comuns com base em padrões de reconhecimento contínuos obtidos com SPRI.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1511">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:203px;">Company</td>
			<td style="width:225px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:799px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">SPRi apparatus&#160;</td>
			<td>Horiba Scientific-GenOptics</td>
			<td style="width:225px;"></td>
			<td>SPRi apparatus is placed in a temperature regulated incubator at 25&#176;C.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Incubator</td>
			<td>Memmert</td>
			<td style="width:225px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Syringe pump&#160;</td>
			<td>Cavro scientific instruments</td>
			<td style="width:225px;">Cavro XLP 6000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">Micro Elite Degasser&#160;</td>
			<td style="width:203px;">Alltech</td>
			<td style="width:225px;">AT590507</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">6-port medium pressure injection valve</td>
			<td>Upchurch Scientific</td>
			<td style="width:225px;"></td>
			<td>The volume of injection loop used is 500 &#181;l.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Femto plasma cleaner (version 7)</td>
			<td>Diener Electronic</td>
			<td style="width:225px;"></td>
			<td>On-line degassing system with 2 channel.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Spotter</td>
			<td style="width:203px;">Siliflow</td>
			<td style="width:225px;"></td>
			<td>&#160;It is a non-contact piezoelectric spotter.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">SPRi-Biochip</td>
			<td>Horiba Scientific-GenOptics</td>
			<td align="right" style="width:225px;">36000067</td>
			<td>The prism is made of a high refractive index glass prism coated with a thin gold film (45 nm) and specially developed for imaging purposes.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">erythrina cristagalli lectin&#160;</td>
			<td style="width:203px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:225px;">L5390</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">arachis hypogaea lectin&#160;</td>
			<td style="width:203px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:225px;">L0881</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">myoglobin</td>
			<td style="width:203px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:225px;">M1882</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">lysozyme</td>
			<td style="width:203px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:225px;">L6876</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">CXCL12&#945;</td>
			<td style="width:203px;"></td>
			<td style="width:225px;"></td>
			<td>Provided by Dr. Hugues Lortat-Jacob, for preparation details, see supporting information in reference 9</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">CXCL12&#947;&#160;</td>
			<td style="width:203px;"></td>
			<td style="width:225px;"></td>
			<td>Provided by Dr. Hugues Lortat-Jacob, for preparation details, see supporting information in reference 9</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">lactose</td>
			<td style="width:203px;"></td>
			<td style="width:225px;"></td>
			<td>Provided by Prof. David Bonnaff&#233;, for preparation details, see supporting information in reference 9</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">sulfated lactose</td>
			<td style="width:203px;"></td>
			<td style="width:225px;"></td>
			<td>Provided by Prof. David Bonnaff&#233;, for preparation details, see supporting information in reference 9</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">glycerol</td>
			<td style="width:203px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:225px;">G5150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">SDS</td>
			<td style="width:203px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:225px;">L4509</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">tween 20</td>
			<td style="width:203px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:225px;">274348</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">HEPES</td>
			<td style="width:203px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:225px;">H3375</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">sodium phosphate monobasic</td>
			<td style="width:203px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:225px;">S0751</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">sodium chloride</td>
			<td style="width:203px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:225px;">S3014</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

electronic tongue generating continuous recognition patterns for protein analysis

In current protocol, a combinatorial approach has been developed to simplify the design and production of sensing materials for the construction of electronic tongues (eT) for protein analysis. By mixing a small number of simple and easily accessible molecules with different physicochemical properties, used as building blocks (BBs), in varying and controlled proportions and allowing the mixtures to self-assemble on the gold surface of a prism, an array of combinatorial surfaces featuring appropriate properties for protein sensing was created. In this way, a great number of cross-reactive receptors can be rapidly and efficiently obtained. By combining such an array of combinatorial cross-reactive receptors (CoCRRs) with an optical detection system such as surface plasmon resonance imaging (SPRi), the obtained eT can monitor the binding events in real-time and generate continuous recognition patterns including 2D continuous evolution profile (CEP) and 3D continuous evolution landscape (CEL) for samples in liquid. Such an eT system is efficient for discrimination of common purified proteins.

<html> Para investigar a possibilidade de a lingueta electrónica para análise de proteína comum, foram usadas três proteínas: AHL, mioglobina e lisozima. Para cada proteína, um perfil 2D distinta contínua evolução, PEC foi gerado pelo eT, como mostrado na Figura 6. Além disso, graças à SPRI, que é capaz de controlar os adsorção e dessorção cinética em tempo real, para cada uma proteína padrão de reconhecimento contínuo dependente do tempo, denominado 3D p...

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Electronic Tongue Generating Continuous Recognition Patterns for Protein Analysis

Língua Eletrônica Geração de padrões contínuos reconhecimento para análise de proteínas

A novel approach is described for construction of electronic tongue (eT), which greatly simplifies the design and production of sensing materials, and allows the eT to generate continuous evolution profiles and landscapes for samples in liquid. The obtained eT is efficient for common protein analysis such as discrimination.

In current protocol, a combinatorial approach has been developed to simplify the design and production of sensing materials for the construction of ...

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