Name: identifying the binding proteins of small ligands with the differential radial capillary action of ligand assay (dracala)
Uploaded: 2021-03-19T14:30:00
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O trabalho é apoiado por um NNF Project Grant (NNF19OC0058331) para a YEZ, e o programa de pesquisa e inovação Horizon 2020 da União Europeia sob o acordo de subvenção Marie Skłodowska-Curie (Nº 801199) à MLS.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/62331/62331img1.jpg">

1. Preparação de lises celulares inteiras
<ol><li>Inocular a coleção E. coli K-12 ASKA ORFeome estica15 em 1,5 mL Caldo de Lysogeny (LB) contendo 25 μg/mL chloramphenicol em placas de poços profundos de 96. Cresça durante a noite (O/N) por 18 h a 30 °C com agitação a 160 rpm. No dia seguinte, adicione isopropílico β-d-1-thiogalactopyranoside (IPTG) (final de 0,5 mM) às culturas O/N para induzir expressão proteica a 30 °C por 6 h.</li>
	<li>Células de pelota a 500 x g...

<ol>
	<li>Kalia, D., 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=Nucleotide,+c-di-GMP,+c-di-AMP,+cGMP,+cAMP,+(p)ppGpp+signaling+in+bacteria+and+implications+in+pathogenesis.">Nucleotide, c-di-GMP, c-di-AMP, cGMP, cAMP, (p)ppGpp signaling in bacteria and implications in pathogenesis.</a> Chemical Society Reviews. 42 (1), 305-341 (2013).</li><li>Camilli, A., Bassler, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+small-molecule+signaling+pathways.">Bacterial small-molecule signaling pathways.</a> Science. 311 (5764), 1113-1116 (2006).</li><li>Luo, 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=The+cAMP+capture+compound+mass+spectrometry+as+a+novel+tool+for+targeting+cAMP-binding+proteins:+from+protein+kinase+A+to+potassium/sodium+hyperpolarization-activated+cyclic+nucleotide-gated+channels.">The cAMP capture compound mass spectrometry as a novel tool for targeting cAMP-binding proteins: from protein kinase A to potassium/sodium hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channels.</a> Molecular &amp; Cellular Proteomics. 8 (12), 2843-2856 (2009).</li><li>Nesper, J., Reinders, A., Glatter, T., Schmidt, A., Jenal, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+capture+compound+for+the+identification+and+analysis+of+cyclic+di-GMP+binding+proteins.">A novel capture compound for the identification and analysis of cyclic di-GMP binding proteins.</a> Journal of Proteomics. 75 (15), 4874-4878 (2012).</li><li>Laventie, B. 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=Capture+compound+mass+spectrometry--a+powerful+tool+to+identify+novel+c-di-GMP+effector+proteins.">Capture compound mass spectrometry--a powerful tool to identify novel c-di-GMP effector proteins.</a> Journal of Visual Experiments. (97), e51404 (2015).</li><li>Roelofs, K. G., Wang, J., Sintim, H. O., Lee, V. 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+radial+capillary+action+of+ligand+assay+for+high-throughput+detection+of+protein-metabolite+interactions.">Differential radial capillary action of ligand assay for high-throughput detection of protein-metabolite interactions.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (37), 15528-15533 (2011).</li><li>Zhang, 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=Evolutionary+adaptation+of+the+essential+tRNA+methyltransferase+TrmD+to+the+signaling+molecule+3+',5+'-cAMP+in+bacteria.">Evolutionary adaptation of the essential tRNA methyltransferase TrmD to the signaling molecule 3 ',5 '-cAMP in bacteria.</a> Journal of Biological Chemistry. 292 (1), 313-327 (2017).</li><li>Corrigan, R. 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=Systematic+identification+of+conserved+bacterial+c-di-AMP+receptor+proteins.">Systematic identification of conserved bacterial c-di-AMP receptor proteins.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (22), 9084-9089 (2013).</li><li>Roelofs, K. G., 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=Systematic+identification+of+cyclic-di-GMP+binding+proteins+in+Vibrio+cholerae+reveals+a+novel+class+of+cyclic-di-GMP-binding+ATPases+associated+with+type+II+secretion+systems.">Systematic identification of cyclic-di-GMP binding proteins in Vibrio cholerae reveals a novel class of cyclic-di-GMP-binding ATPases associated with type II secretion systems.</a> PLoS Pathogen. 11 (10), 1005232 (2015).</li><li>Fang, X., 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=GIL,+a+new+c-di-GMP-binding+protein+domain+involved+in+regulation+of+cellulose+synthesis+in+enterobacteria.">GIL, a new c-di-GMP-binding protein domain involved in regulation of cellulose synthesis in enterobacteria.</a> Molecular Microbiology. 93 (3), 439-452 (2014).</li><li>Corrigan, R. M., Bellows, L. E., Wood, A., Grundling, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ppGpp+negatively+impacts+ribosome+assembly+affecting+growth+and+antimicrobial+tolerance+in+Gram-positive+bacteria.">ppGpp negatively impacts ribosome assembly affecting growth and antimicrobial tolerance in Gram-positive bacteria.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (12), 1710-1719 (2016).</li><li>Zhang, Y., Zbornikova, E., Rejman, D., Gerdes, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+(p)ppGpp+binding+and+metabolizing+proteins+of+Escherichia+coli.">Novel (p)ppGpp binding and metabolizing proteins of Escherichia coli.</a> Mbio. 9 (2), 02188 (2018).</li><li>Yang, 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=The+nucleotide+pGpp+acts+as+a+third+alarmone+in+Bacillus,+with+functions+distinct+from+those+of+(p)+ppGpp.">The nucleotide pGpp acts as a third alarmone in Bacillus, with functions distinct from those of (p) ppGpp.</a> Nature Communications. 11 (1), 5388 (2020).</li><li>Orr, M. W., Lee, V. 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+radial+capillary+action+of+ligand+assay+(DRaCALA)+for+high-throughput+detection+of+protein-metabolite+interactions+in+bacteria.">Differential radial capillary action of ligand assay (DRaCALA) for high-throughput detection of protein-metabolite interactions in bacteria.</a> Methods in Molecular Biology. 1535, 25-41 (2017).</li><li>Kitagawa, 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=Complete+set+of+ORF+clones+of+Escherichia+coli+ASKA+library+(A+complete+Set+of+E.+coli+K-12+ORF+archive):+Unique+resources+for+biological+research.">Complete set of ORF clones of Escherichia coli ASKA library (A complete Set of E. coli K-12 ORF archive): Unique resources for biological research.</a> DNA Research. 12 (5), 291-299 (2005).</li><li>Hochstadt-Ozer, J., Cashel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+regulation+of+purine+utilization+in+bacteria.+V.+Inhibition+of+purine+phosphoribosyltransferase+activities+and+purine+uptake+in+isolated+membrane+vesicles+by+guanosine+tetraphosphate.">The regulation of purine utilization in bacteria. V. Inhibition of purine phosphoribosyltransferase activities and purine uptake in isolated membrane vesicles by guanosine tetraphosphate.</a> Journal of Biological Chemistry. 247 (21), 7067-7072 (1972).</li><li>Zhang, Y. E., 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=p)ppGpp+regulates+a+bacterial+nucleosidase+by+an+allosteric+two-domain+switch.">p)ppGpp regulates a bacterial nucleosidase by an allosteric two-domain switch.</a> Molecular Cell. 74 (6), 1239-1249 (2019).</li><li>Wang, B., 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=Affinity-based+capture+and+identification+of+protein+effectors+of+the+growth+regulator+ppGpp.">Affinity-based capture and identification of protein effectors of the growth regulator ppGpp.</a> Nature Chemical Biology. 15 (2), 141-150 (2019).</li></ol>

Uma das etapas críticas na realização da triagem DRaCALA é obter bons lises celulares inteiras. Em primeiro lugar, as proteínas testadas devem ser produzidas em grandes quantidades e em formas solúveis. Em segundo lugar, a lise das células deve estar completa, e a viscosidade do lysate deve ser mínima. A inclusão da lise e o uso de três ciclos de congelamento são muitas vezes suficientes para lise completamente as células. No entanto, o DNA cromossômico liberado torna o viscoso lísato e gera alto sinal de l...

As bactérias usam várias pequenas moléculas de sinalização para se adaptar em ambientes em constante mudança1,2. Por exemplo, os autoindutores, N-acylhomoserine lactones e seus oligopeptídeos modificados, mediam a comunicação intercelular entre bactérias para coordenar o comportamento populacional, um fenômeno conhecido como quórum sensoriando2. Outro grupo de pequenas moléculas de sinalização são os NSMs, incluindo o monofosfato de adenosina cíclica amplamente estudado (cAMP), di-AMP cíclico, monofosfato de di-guanosina cíclico (di-GMP cíclico), e penta-e tetra fosfatos (p)ppGpp1. As bactérias produzem esses NSMs como resposta a uma variedade de diferentes condições de estresse. Uma vez produzidas, essas moléculas se ligam às suas proteínas-alvo e regulam várias vias fisiológicas e metabólicas diferentes para lidar com as tensões encontradas e aumentar a sobrevivência bacteriana. Portanto, a identificação das proteínas alvo é um pré-requisito inevitável para decifrar as funções moleculares dessas pequenas moléculas.
A última década testemunhou um boom de conhecimento dessas pequenas moléculas de sinalização, principalmente devido a várias inovações técnicas que revelaram as proteínas-alvo dessas pequenas moléculas. Estes incluem a técnica do composto de captura3,4,5, e a ação capilar radial diferencial do ensaio de ligantes (DRaCALA)6 a ser discutido neste artigo.
Inventado por Vincent Lee e colegas de trabalho em 20116,o DRaCALA implanta a capacidade de uma membrana nitrocelulose para sequestrar diferencialmente ligantes livres e ligados à proteína. Moléculas como proteínas não podem se difundir em uma membrana de nitrocelulose, enquanto pequenos ligantes, como os NSMs, são capazes de. Ao misturar o NSM (por exemplo,ppGpp) com a proteína a ser testada e localizá-las na membrana, dois cenários podem ser esperados (Figura 1): Se (p)ppGpp se ligar à proteína, o radiolabeled (p)ppGpp será mantido no centro do local pela proteína e não se difundirá para fora, dando um pequeno ponto intenso (i.e., forte sinal radioativo) sob um fosforrimager. No entanto, se (p)ppGpp não se ligar à proteína, ele irá difundir livremente para fora para produzir um grande ponto com sinal radioativo de fundo uniforme.
Além disso, o DRaCALA pode detectar a interação entre uma pequena molécula e uma proteína não purificada em uma célula inteira lysate se a proteína estiver presente em uma quantidade suficiente. Essa simplicidade permite o uso de DRaCALA na identificação rápida de alvos proteicos usando uma biblioteca de expressão ORFeome. De fato, as proteínas-alvo de cAMP7,cíclico di-AMP8,di-GMPciclic 9,10e (p)ppGpp11,12,13 foram sistematicamente identificadas pelo uso de DRaCALA. Este artigo de vídeo usa (p)ppGpp como um exemplo para demonstrar e descrever as etapas e considerações críticas na realização de uma triagem DRaCALA bem sucedida. Note-se que uma descrição mais completa do DRaCALA14 é altamente recomendada para ler em combinação com este artigo antes de realizar o DRaCALA.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62331/62331fig01.jpg"> Figura 1: O princípio da DRaCALA. (A) Esquema do ensaio DRaCALA. Consulte o texto para obter detalhes. (B) Quantificação e cálculo da fração vinculante. Consulte o texto para obter detalhes. Resumidamente, as manchas DRaCALA serão analisadas desenhando dois círculos que circunscrevem todo o local e o ponto escuro interno (ou seja,o retido (p)ppGpp devido à ligação da proteína testada). O sinal de ligação específico é o sinal radioativo do círculo interno (S1) após subtrair o sinal de fundo não específico (calculado por A1 × ((S2-S1)/(A2-A1)). A fração de ligação é o sinal de ligação específico dividido pelo sinal radioativo total (S2). Abreviaturas: DRaCALA = Ação Capilar Radial Diferencial do Ensaio de Ligante; p)ppGpp = penta e tetrafosfatos de guanosina; RT = temperatura ambiente. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62331/62331fig01large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>32P-&#945;-GTP</td>
			<td>Perkinelmer</td>
			<td>BLU006X250UC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96 x pin tool</td>
			<td>V&#38;P Scientific</td>
			<td>VP 404</td>
			<td>96 Bolt Replicator, on 9 mm centers, 4.2 mm Bolt Diameter, 24 mm long</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well V-bottom microtiter plate</td>
			<td>Sterilin</td>
			<td>MIC9004</td>
			<td>Sterilin Microplate V Well 611V96</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agar</td>
			<td>OXOID - Thermo Fisher</td>
			<td>LP0011</td>
			<td>Agar no. 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ASKA collection strain</td>
			<td>NBRP, SHIGEN, JAPAN</td>
			<td></td>
			<td>Ref: DNA Research, Volume 12, Issue 5, 2005, Pages 291&#8211;299. https://doi.org/10.1093/dnares/dsi012</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benzonase</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>E1014-25KU</td>
			<td>genetically engineered endonuclease from Serratia marcescens</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bradford Protein Assay Dye</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>5000006</td>
			<td>Reagent Concentrate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMSO</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>D8418</td>
			<td>&#8805;99.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DNase 1</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>DN25-1G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>gel filtration10x300 column</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>28990944</td>
			<td>contains 20% ethanol as preservative</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycerol</td>
			<td>PanReac AppliChem</td>
			<td>122329.1214</td>
			<td>Glycerol 87% for analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hypercassette</td>
			<td>Amersham</td>
			<td>RPN 11647</td>
			<td>20 x 40 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imidazole</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>56750</td>
			<td>puriss. p.a., &#8805; 99.5% (GC)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IP Storage Phosphor Screen</td>
			<td>FUJIFILM</td>
			<td>28956474</td>
			<td>BAS-MS 2040 20x 40 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl &#946;-d-1-thiogalactopyranoside (IPTG)</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>I6758</td>
			<td>Isopropyl &#946;-D-thiogalactoside</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lysogeny Broth (LB)</td>
			<td>Invitrogen - Thermo Fisher</td>
			<td>12795027</td>
			<td>Miller&#39;s LB Broth Base</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lysozyme</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>L4949</td>
			<td>from chicken egg white; BioUltra, lyophilized powder, &#8805;98%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgCl2 (Magnesium chloride)</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>208337</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MilliQ water</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>ultrapure water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>multichannel pipette</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>4661110</td>
			<td>F1 - Clip Tip; 1-10 ul, 8 x channels</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>VWR Chemicals</td>
			<td>27810</td>
			<td>AnalaR NORMAPUR, ACS, Reag. Ph. Eur.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ni-NTA Agarose</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>30230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrocellulose Blotting Membrane</td>
			<td>Amersham Protran</td>
			<td>10600003</td>
			<td>Premium 0.45 um 300 mm x 4 m</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS</td>
			<td>OXOID - Thermo Fisher</td>
			<td>BR0014G</td>
			<td>Phosphate buffered saline (Dulbecco A), Tablets</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PEG3350 (Polyethylene glycol 3350)</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>202444</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF)</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>93482</td>
			<td>Phenylmethanesulfonyl fluoride solution - 0.1 M in ethanol (T)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphor-imager</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>28955809</td>
			<td>Typhoon FLA-7000 Phosphor-imager</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette Tips, filtered</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>94410040</td>
			<td>ClipTip 12.5 &#956;l nonsterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly-Prep Chromatography column</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>7311550</td>
			<td>polypropylene chromatography column</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protease inhibitor Mini</td>
			<td>Pierce</td>
			<td>A32955</td>
			<td>Tablets, EDTA-free</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>screw cap tube</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>3488</td>
			<td>Microcentifuge Tubes, 2.0 ml with screw cap, nonsterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SLS 96-deep Well plates</td>
			<td>Greiner</td>
			<td>780285</td>
			<td>MASTERBLOCK, 2 ML, PP, V-Bottom, Natural</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>spin column</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>UFC500396</td>
			<td>Amicon Ultra -0.5 ml Centrifugal Filters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermomixer</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5382000015</td>
			<td>Thermomixer C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TLC plate (PEI-cellulose F TLC plates)</td>
			<td>Merck Millipore</td>
			<td>105579</td>
			<td>DC PEI-cellulose F (20 x 20 cm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>BP152</td>
			<td>Tris Base for Molecular Biology</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tween 20</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>P1379</td>
			<td>viscous non-ionic detergent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#946;-mercaptoethanol</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>M3148</td>
			<td>99% (GC/titration)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

identifying the binding proteins of small ligands with the differential radial capillary action of ligand assay (dracala)

A última década teve um tremendo progresso na compreensão de pequenas moléculas de sinalização na fisiologia bacteriana. Em particular, as proteínas-alvo de vários mensageiros secundários derivados de nucleotídeos (NSMs) têm sido sistematicamente identificadas e estudadas em organismos modelo. Essas conquistas se devem principalmente ao desenvolvimento de várias novas técnicas, incluindo a técnica do composto de captura e a ação capilar radial diferencial do ensaio ligante (DRaCALA), que foram utilizadas para identificar sistematicamente proteínas-alvo dessas pequenas moléculas. Este artigo descreve o uso dos NSMs, guanosine penta e tetrafosfatos (p)ppGpp, como exemplo e demonstração de vídeo da técnica DRaCALA. Utilizando DRaCALA, 9 das 20 proteínas-alvo conhecidas e 12 novas proteínas-alvo de (p)ppGpp foram identificadas no organismo modelo, Escherichia coli K-12, demonstrando o poder deste ensaio. Em princípio, o DRaCALA poderia ser usado para estudar pequenos ligantes que podem ser rotulados por isótopos radioativos ou corantes fluorescentes. Os passos críticos, prós e contras do DRaCALA são discutidos aqui para posterior aplicação desta técnica.

Seguindo o protocolo acima descrito normalmente produzirá dois tipos de resultados (Figura 3).
A Figura 3A mostra uma placa com sinais de ligação de fundo relativamente baixos (frações de ligação < 0,025) da maioria dos poços. O sinal de ligação positivo do poço H3 dá uma fração de ligação de ~0,35 que é muito maior do que a observada para os outros poços. Mesmo sem quantificação, bem H3 é notável, sugerindo que ...

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Identifying the Binding Proteins of Small Ligands with the Differential Radial Capillary Action of Ligand Assay DRaCALA

A Ação Capilar De Ligania Diferencial do Ensaio de Ligamento (DRaCALA) pode ser usada para identificar pequenas proteínas de ligação de ligantes de um organismo usando uma biblioteca ORFeome.

Identificação das Proteínas De Ligação de Pequenos Ligantes com a Ação Capilar Radial Diferencial do Ensaio de Ligand (DRaCALA)

The past decade has seen tremendous progress in the understanding of small signaling molecules in bacterial physiology. In particular, the target proteins ...

Pequenas moléculas de sinalização visam várias proteínas efeitos para controlar a virulência bacteriana e a biologia humana. No entanto, essas proteínas efeitos são desafiadoras de identificar. Como uma ferramenta de biologia de sistemas, o DRaCALA permite uma identificação viável, rápida e altamente sensível das proteínas efeitos ou efeitos desconhecidas usando uma biblioteca OVium.DRaCALA poderia ser usado para estudar qualquer pequena molécula de sinalização, desde que possa ser rotulada com isótopo radioativo ou corantes fluorescentes. Comece inoculando E.coli em 1,5 mililitros de LB suplementados com 25 microgramas por mililitro de clororamfenicol em cada poço de placas de poços de 96 poços profundos para uma incubação noturna a 30 graus Celsius e 160 rotações por minuto. Na manhã seguinte, trate as culturas durante a noite com 500 micromolar IPTG por seis horas a 30 graus Celsius para induzir a expressão proteica.No final da incubação, pelota as células por centrifugação, remova o supernante, e congele as amostras a menos 80 graus Celsius. Para iniciar a lise, resuspenja as pelotas em 150 microliters de tampão de lise um por poço para uma incubação de 30 minutos a menos 80 graus Celsius antes de descongelar as células por 20 minutos a 37 graus Celsius. O lysate deve então ser armazenado a menos 80 graus Celsius antes do uso.Para completar a lise das células com proteínas superexpressas, resuspende as amostras em 40 mililitros de tampão de lise gelada dois e sonicar as amostras a uma amplitude de 60% em dois segundos em quatro segundos de folga por oito minutos, depois limpe os lises por centrifugação. Enquanto as amostras estão sendo centrifugadas, adicione 500 microliters de resina de níquel-NTA homogeneizada a uma coluna de cromatografia de polipropileno em pé. Após 15 minutos, lave a resina assentada duas vezes com 15 mililitros de água ultrapura e uma vez com 15 mililitros de tampão de lise dois.No final da centrifugação, carregue o supernatante de lysate limpo na coluna. Quando todo o lise tiver fluído através da coluna, lave a coluna com 30 mililitros de tampão de lavagem. Para elutar as proteínas, adicione 400 microliter volume de tampão de eluição à coluna e repita a eluição três vezes.Mais 300 microlitrais do buffer de eluição para repetir a eluição três vezes e combinar as proteínas eludidas em um volume final de 700 microliters. Para filtragem de gel da amostra elucida, depois de lavar uma coluna de exclusão de tamanho com 25 mililitros de tampão de filtragem de gel recém-preparado, carregue todo o volume de proteína elucida na coluna usando um loop de 500 microliteres. Execute a 500 microliters por minuto e colete de duas a três frações de volume de 500 microliteres das respectivas proteínas.Em seguida, use colunas de spin individuais para concentrar cada proteína e use o kit de ensaio de Bradford para medir as concentrações proteicas de acordo com os protocolos padrão. Para sintetizar o pentafosfato de guanosina rotulado 32, monte uma reação relseq de pequena escala em um tubo tampado de parafuso como descrito na mesa e incubar a reação em um ThermoMixer por uma hora a 37 graus Celsius e cinco minutos a 95 graus Celsius, seguido por cinco minutos no gelo. No final das incubações, gire a proteína precipitada por centrifugação e transfira o fosforo sintetizado 32 rotulado pentafosfato de guanosina contendo supernasal a um novo tubo tampado para parafuso.Para a síntese de tetrafosfato de fósforo 32 guanosina, adicione um micromolar GppA à metade do produto de pentafosfato de guanosina rotulado 32 em um novo tubo tampado e incubar a reação por 10 minutos a 37 graus Celsius, cinco minutos a 95 graus Celsius e cinco minutos no gelo. No final da incubação, gire o precipitado por centrifugação e transfira o tetraforosfato de guanosina rotulado 32 contendo supernasal para um novo tubo. Para analisar as proteínas alvo isoladas, execute um microliter de cada amostra em uma placa de cromatografia de camada fina usando fosfato de monopotássio molar 1,5 como fase móvel.Após a análise, coloque a placa seca em uma pasta de plástico transparente e exponha a placa a uma tela de fósforo de armazenamento por cinco minutos antes de visualizar e quantificar os dados em um imager de fósforo. Para a triagem DRaCALA das proteínas-alvo, adicione 20 microlitadores dos lises por atacado descongelados a poços individuais de uma placa de microtiter fundo V de 95 poços e adicione 2,5 unidades de Serratia marcescens endonuclease a cada poço. Depois de 15 minutos a 37 graus Celsius, coloque os lises no gelo por 20 minutos.Em seguida, misture volumes iguais de fósforo 32 rotulados de pentafosfato de guanosina e tetrafosfato de guanosina e adicione 1X tampão de lise um à mistura para obter uma solução de pentafosfato de guanosina nanomolar. Usando uma pipeta multicanal e pontas de pipeta filtradas, misture 10 microliters da mistura de pentafosfato de guanosina com o linsato celular para uma incubação de cinco minutos à temperatura ambiente. No final da incubação, lave uma ferramenta de pino 96X três vezes em uma solução de 0,01% de detergente não iônico por 30 segundos, seguido por 30 segundos de secagem em uma toalha de papel por lavagem antes de colocar a ferramenta de pino na placa de amostra de 96 poços.Após 30 segundos, levante a ferramenta do pino para cima e coloque-a em linha reta em uma membrana de nitrocelulose por 30 segundos. Após cinco minutos de secagem, coloque a membrana de nitrocelulose em uma pasta de plástico transparente para armazenamento de exposição da tela de fósforo e visualização por imagem fosfora, conforme demonstrado. Para quantificar e identificar potenciais proteínas-alvo, no software de análise associado ao imager fosforo, abra o arquivo em gel das placas visualizadas.Para definir os pontos a serem analisados, use a função de análise de matriz para configurar uma grade de 12 colunas por oito linhas. Para circunscrever a borda externa das manchas de orifício, defina grandes círculos, exporte o volume mais fundo e área dos círculos grandes definidos para uma planilha. Para circunscrever os pequenos pontos internos, dimensione os círculos definidos, exporte o volume mais fundo e área dos pequenos círculos definidos e salve todos os dados na planilha.Os círculos de posição se sobrepõem aos pontos conforme necessário, redimensionando os pontos ligeiramente maiores do que os reais. Use a equação para calcular as frações de vinculação na planilha e plotar os dados. Em seguida, identifique as proteínas de ligação potenciais nos poços que apresentam altas frações de ligação em comparação com a maioria dos outros poços.Nesta análise representativa, uma placa com sinais de ligação de fundo relativamente baixos na maioria dos poços pode ser observada. O sinal de ligação positivo no poço H3 exibiu uma fração de ligação muito maior do que a observada para os outros poços devido à superexpressão da proteína de ligação de pentafosfato guanosina Hpt. Nas placas representativas, vários poços apresentaram sinais de ligação de fundo relativamente mais elevados, como indicado pelos pontos internos relativamente fortes observados em muitos poços, bem como as frações de ligação consistentemente altas observadas após a quantificação.Notavelmente, alguns alvos também deram frações de vinculação variável, como os falsos positivos. Para esclarecer melhor, os pesquisadores usaram proteínas purificadas para testar a ligação novamente. Uma vez identificadas as proteínas-alvo, pode-se purificá-las à homogeneidade e confirmar a força e a especificidade da interação usando dRaCALA, calorimetria de titulação isotemal, ou outros métodos.Identificar as proteínas-alvo de pequenas moléculas de sinalização abre caminho para uma compreensão aprofundada dos papéis emergentes da virulência bacteriana à biologia humana.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Identifying the Binding Proteins of Small Ligands with the Differential Radial Capillary Action of Ligand Assay (DRaCALA)

Identification of Small Molecule-binding Proteins in a Native Cellular Environment by Live-cell Photoaffinity Labeling

Identificação de pequenas proteínas de ligação da molécula em um Cellular ambiente nativo por célula vivo fotoafinidade Labeling

Identifying the molecular target(s) of small molecules is a challenging but necessary step towards understanding their mechanism of action. While several ...

Bioquímica

Method for Identifying Small Molecule Inhibitors of the Protein-protein Interaction Between HCN1 and TRIP8b

Método para a identificação de molécula pequena inibidores da interacção proteína-proteína entre HCN1 e TRIP8b

Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channels are expressed ubiquitously throughout the brain, where they function to regulate the ...

Measuring Biomolecular DSC Profiles with Thermolabile Ligands to Rapidly Characterize Folding and Binding Interactions

Medição de perfis Biomolecular DSC com ligantes termolábeis para caracterizar rapidamente de dobramento e vinculação de interações

Differential scanning calorimetry (DSC) is a powerful technique for quantifying thermodynamic parameters governing biomolecular folding and binding ...

Nitrogen Cavitation and Differential Centrifugation Allows for Monitoring the Distribution of Peripheral Membrane Proteins in Cultured Cells

Cavitação de nitrogênio e centrifugação diferencial permite o monitoramento da distribuição de proteínas de membrana periférica em culturas de células

Cultured cells are useful for studying the subcellular distribution of proteins, including peripheral membrane proteins. Genetically encoded fluorescently ...

Rab10 Phosphorylation Detection by LRRK2 Activity Using SDS-PAGE with a Phosphate-binding Tag

Deteção de fosforilação Rab10 pela atividade LRRK2 utilizando SDS-PAGE com um Tag de ligação de fosfato

Mutations in leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2) have been shown to be linked with familial Parkinson&#39;s disease (FPD). Since abnormal activation of ...

Capturing the Interaction Kinetics of an Ion Channel Protein with Small Molecules by the Bio-layer Interferometry Assay

Capturando a cinética de interação de uma proteína de canal iônico com pequenas moléculas por ensaio de interferometria de Bio-camada

The bio-layer interferometry (BLI) assay is a valuable tool for measuring protein-protein and protein-small molecule interactions. Here, we first describe ...

Method for Efficient Refolding and Purification of Chemoreceptor Ligand Binding Domain

Método para dobrar eficiente e purificação do Chemoreceptor Ligand Binding Domain

Identification of natural ligands of chemoreceptors and structural studies aimed at elucidation of the molecular basis of the ligand specificity can be ...

Detection of Small GTPase Prenylation and GTP Binding Using Membrane Fractionation and  GTPase-linked Immunosorbent Assay

Deteção de pequena GTPase Prenilação e GTP ligação usando o fracionamento de membrana e ensaio de imunoabsorção ligada de GTPase

The Rho GTPase family belongs to the Ras superfamily and includes approximately 20 members in humans. Rho GTPases are important in the regulation of ...

Analysis of AtHIRD11 Intrinsic Disorder and Binding Towards Metal Ions by Capillary Gel Electrophoresis and Affinity Capillary Electrophoresis

Análise de AtHIRD11 desordem intrínseca e ligação para íons metálicos por eletroforese em Gel capilar e afinidade de eletroforese capilar

Plants are strongly dependent on their environment. In order to adjust to stressful changes (e.g., drought and high salinity), higher plants evolve ...

A Semi-High-Throughput Adaptation of the NADH-Coupled ATPase Assay for Screening Small Molecule Inhibitors

Uma adaptação semi-high-throughput do ensaio ATPase NADH-acoplado para a seleção de inibidores pequenos da molécula

ATPase enzymes utilize the free energy stored in adenosine triphosphate to catalyze a wide variety of endergonic biochemical processes in vivo that would ...