Name: engineering antiviral agents via surface plasmon resonance
Uploaded: 2022-06-14T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Engineering Antiviral Agents via Surface Plasmon Resonance at JoVE.com

Yazar, TU Wien'deki Biyoteknoloji ve Mikrobiyoloji Bölümü'nden Dr. Christian Derntl'i ve Viyana Tıp Üniversitesi Tıp Bölümü III, Nefroloji ve Diyaliz Bölümü'nü, özellikle de teknik ve bilimsel destek için Dr. Markus Wahrmann'ı kabul ediyor. Memeli hücrelerinde protein ekspresyonu, Viyana Doğal Kaynaklar ve Yaşam Bilimleri Üniversitesi (BOKU) Biyoteknoloji Bölümü tarafından desteklenmiştir. Yazar, SPR bağlama tahlillerinin gerçekleştirilmesi konusunda yararlı bilimsel tartışmalar için Almanya'nın Duesseldorf kentindeki XanTec biyoanalitiğinden Dr. Nico Dankbar'a derin teşekkürlerini ifade etmek istiyor.

Bu çalışmada, enzime bağlı immünosorbent tahlillerinde CV-N yerine CVN-küçük ubikitin benzeri modifiye edici (SUMO) füzyon proteini kullanılmıştır ve hücre bazlı tahliller için uygundur. Rekombinant tam uzunlukta influenza A virüsü HA H3 proteini ticari olarak elde edilir ( bakınız Malzeme Tablosu) veya standart protokollere göre memeli HEK293 hücre hatları ve bakülovirüs ile enfekte böcek hücrelerinde eksprese edilir12. Wuhan-1 spike proteini, memeli H...

CV-N'nin bağlanma afinitesi, işlevsel bağlama sitelerinin sayısıyla ilişkilidir [B etki alanlarında 2H ve etki alanı değiştirilen dimer olarak tasarlandığında A etki alanlarında 2L]. Değiştirilmiş bağlanma afinitesine sahip bir varyant (CVN2L0-V2, bir disülfit köprü nakavtını içeren CV-N'nin homodimerik kararlı bir kıvrımı) E. coli'de ifade edilir, saflaştırılır ve SPR10 kullanılarak HA-proteinine (H3N2) bağlanma için pozitif olarak test edilir ve HA'nı...

Teterin ile ilişkili antiviral aktivite, interferon α tarafından indüklenir ve enfekte hücre yüzeylerinde tam olarak oluşturulmuş viryonların tutulmasına yol açan protein bazlı tetherleri içerir1. Virüs salınımının inhibisyonunda tetherin glikozilasyonun gerekliliği belirsizliğini korumaktadır, bu da in vitro çalışmalar için rekombinant olarak eksprese edilen glikanlar üzerinde glikozilasyon paternlerinin önemini ima etmektedir1,2, (influenza virüsü durumunda) yüzeyde eksprese edilen influenza hemaglutinin HA 3,4'ün konformasyonuna bağlıdır. . N'ye bağlı glikozilasyona bağlı oligosakkaritin modifikasyonunun, HIV tip-1 salınım2'nin tetherin aracılı kısıtlaması için yeterli olduğu, dimerizasyonun virüs salınımını önlemede önemli bir rol oynadığı, böylece tomurcuklanan viryonları bağlamak için transmembran alanını veya glikozil-fosfatidil-inositol (GPI)-çapayı içerdiği belirtilmiştir5 . İnsan ve murin tetherininin birden fazla zarflı virüsü, retrovirüsleri ve filovirüsleri bloke etmesi için benzersiz özellikler tanımlanmıştır. BST-2 / tetherin, doğuştan gelen bağışıklık 1,6'nın interferon ile indüklenebilen bir antiviral proteinidir, geniş spektrumlu antiviral aktivite ile etki eder ve tetherini translokasyona sokmak veya tetherin 6'nın yapısını bozmak için zarf glikoproteinleri5 tarafından antagonize edilir. Örneğin, influenza A virüsü üzerinde yüzeyde eksprese edilen zarf glikoprotein HA ve nöraminidaz tetherin antagonizması için suşa özgü bir şekildeiyi bilinir 7, konakçı reseptör bağlanma bölgelerinin tanınmasını kolaylaştırır8. Glikan hedefleme antikorları, HA üzerindeki hızla özelleştirilen glikan kalkanları ile etkileşimlerinin stokiyometrisinde incelenmiştir, bu da influenza A H3N2 ve H1N1 alt tiplerine bağlanma afinitesi ile sonuçlanır4.
Antiviral ajanlar ile virüs zarfı sivri uçları, yani karbonhidrat ligandları ve tamamlayıcı immünolojik ve spektroskopik yöntemler arasındaki bağlanma mekanizmalarını aydınlatmak için mono-, di- ve tri-mannoz moieties kimyasal olarak sentezlenir. Mannosillenmiş peptitler, glikozil {beta}-perasetatların azido glikozilasyonu yoluyla 1,2-trans glikozil azid transformasyonu9'a kadar oluşturulur ve tipik olarak bulunan N-asetil glukozamin ve hayatı tehdit eden virüslerin yüzeyinde yüksek mannoz oligosakkaritlerini taklit eder. Triazol biyoisosterleri, HA peptid10'un mannosillenmiş kalıntısını oluşturan bağlantıları taklit etmek ve HA kafa alanındaki ikinci N-bağlantılı glikozilasyon noktası etrafında antiviral CV-N türevleri ile bölgeye özgü etkileşimleri kolaylaştırmak için kullanılır (4 N-bağlantılı glikan N54, N97, N181, N301 ile HA tepesi)8,11,12 . Glutamik asit (Glu) ve arginin (Arg) ve sonuçta ortaya çıkan sarmal dipol arasındaki etkileşimler, hem model peptitlerin hem de proteinlerin iyi stabilitesini göstermiştir, ancak SPR kullanılarak görselleştirilmiştir. Glikan moietilerine reseptör bağlanmasını doğrudan inhibe ederek HA10 üzerinde kimyasal olarak sentezlenmiş tek bir glikozilasyon bölgesini tanımakla karşılaştırılırsa, dört bölgeli mutasyona uğramış bir Fc yapısının reseptörüne daha yüksek bir afinitesinin in vivo olarak efektör fonksiyonlarını ortaya çıkardığı ve Fc mutantına bağlı N-bağlı glikanların ilgisiz bileşiminin mekanik olarak belirlendiğini ortaya koyduğu gösterilmiştir13.
CV-N, HIV 14,15, influenza16 ve Ebola virüsüne karşı antiviral aktivite gösterir; bu, zarf başak proteinleri12,17,18,19 üzerindeki yüksek mannoz oligosakkarit modifikasyonlarına nanomolar bağlanmanın aracılık ettiği bir durumdur. CV-N'de bir yüksek afiniteli karbonhidrat bağlanma bölgesine (H) veya kovalent olarak bağlı dimerik CVN2'de iki Hs'ye bağlanan influenza HA'nın sırasıyla denge ayrışma sabitlerine (K D) = 5.7 nM (Şekil 1A) ve KD = 2.7 nM'ye sahip olduğu belirlenmiştir. Hem CV-N hem de CVN2, bir veya iki düşük afiniteli karbonhidrat bağlama bölgesini (L)12,17,20,21 olarak barındırır. Ebola GP1,2, CVN2'nin 2H'sine alt nanomolar aralıkta (KD = 26 nM) afinitelerle bağlanır. Ebola GP1,2 ve HA'ya bağlanan CV-N WT, KD = 34 nM'den KD = 5.7 nM'ye (A / New York / 55/04) 12 arasında yakınlıklar gösterir. Özellikle viral zarflar üzerindeki yüksek mannoz glikanlarını hedef alan CV-N gibi lektinler, hepatit C virüsü, SARS-CoV, herpes virüsü, Marburg virüsü ve kızamık virüsü22'nin replikasyonunu daha da inhibe eder.
Küçük CV-N molekülü, viral girişi inhibe etmek için çok çeşitli virüsleri bağlamak için işlevselleştirildiği için 20 yıldan fazla bir süredir kapsamlı bir şekilde çalışılmıştır16,18. Yapısal analizler ve bağlanma afinite testleri, viral zarf glikoproteinlerine olan tutkuyu arttırmak için mikromolar aralıkta iki valan bağlanma ile alan değiştirilmiş bir CVN2 dimerindeki iki L'nin çapraz bağlandığını göstermektedir10,19. Manα1-2Manα'nın Man(8) D1D3 kolları ve Man(9) üzerindeki seçici bağlanması, karşıt protein protomerleri20 üzerinde bulunan farklı afinitelerin iki bağlanma bölgesini içerir ve böylece nanomolar bağlanma afinitelerine ulaşır (Şekil 1B). Bu nedenle, CVN2, virüs nötralize edici antikorlara benzer şekilde, HIV gp120 üzerindeki epitopları bağlamak için uygulanmasıyla ilgili olarak psödo-birantikor olarak kabul edilir. Burada yazar, CVN2'nin reseptör bağlama alanı (RBD) aracılığıyla SARS-CoV-2 spike'ına potansiyel bağlanmasını araştırmakla ilgilenmektedir. İmmobilize insan anjiyotensin dönüştürücü enziminin (ACE)-2'nin SARS-CoV-2 RBD ile bağlanma eğrileri, biyolojik olarak ilgili bu bağlanma etkileşimi için KD = 4.7 nM ile sonuçlanır23.
Buna karşılık, seçilen immünoglobulin sınıfları, membrana implante HA bölgelerinde afinite olgunlaşması için bir substrat veren spesifik ve tutarlı yapısal protein paternlerini tanır24. CV-N, hemen hemen tüm influenza A ve B virüsleri16'da oldukça güçlü aktivite gösterir ve geniş ölçüde nötralize edici bir antiviral ajandır. HA1 ve HA2'nin gövdesi üzerinde, muhtemelen yüksek oranda nötralize edici antikorlarla glikan hedefleme için epitopik yapıları içeren ve lektin bağlayıcı25 ile karşılaştırıldığında, hedeflenen epitopların yeri hakkında bilgimiz eksiktir.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63541/63541fig1v5.jpg"> Şekil 1: CV-N için SPR bağlanma testinin virüs zarfı sivri uçlarına şematik gösterimi. (A) CVV-N'nin ligandaya bağlanması için SPR Testi: HA tam uzunlukta protein (90 kDa). Kinetik veri seti (5120, 2560, 1280, 640, 320, 160, 80, 40, 20, 10, 5, 2.5, 0 nM) influenza HA A/New-York/55/04 (H3N2) ile gerçek zamanlı çift referanslı bağlanmayı göstermektedir. (B) CVN2L0 varyantı V2, 500 nM ila 16 μM konsantrasyon aralığında hareketsiz ligand DM'ye bağlanır. H kalıntıları gri renkle vurgulanır. E58 ve R73, vahşi tip proteindeki sisteinlerin yerine geçer ve V2'yi dört disülfür bağı yerine üç ile kararlı bir protein kıvrımı yapar <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63541/63541fig1v5large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Membran-distal HA üst kısmındaki glikan kalkanı CV-N 12'ye yüksek afiniteli bağlanmayı indüklerken, HA üst kısmının disülfür köprüsüne bitişik olarak HA'ya bağlanan CVN2, düşük afiniteli bölgelerinde10,12'de daha fazla gözlenmiştir. CV-N ile karbonhidrat bağlanmasında çeşitli polar etkileşimler ve etkileşim bölgeleri tanımlanmıştır. Bu etkileşimler, bağlanma afinitelerini in siliko öngörülen glikozilasyon12 ile ilişkilendirmek için bağlanma bölgesinde nakavt varyantları üretilerek doğrulanır. Bu nedenle, proje, bağlanma afinitesi ve özgüllüğünde daha önce test edilmiş kimyasal olarak mannosillenmiş HA peptidlerini, SARS ile ilişkili 2019-nCoV sivri uçlarından ve SARS-CoV-2'den elde edilen kısa peptid dizileri ile karşılaştırmayı amaçlamaktadır. doğal olarak az sayıda farklı N-bağlı glikozilasyon bölgesi ve O'ya bağlı glikozilasyon ile modifiye edilmiştir. Kriyo-elektron mikroskobu ve bağlayıcı testler kullanarak, Pinto ve meslektaşları, Sarbecovirus alt cinsi içinde korunmuş bir glikan içeren SARS-CoV-2 spike proteini üzerindeki bir epitopu potansiyel olarak tanıyan bir monoklonal antikor olan S309'u raporettiler. Bu çalışmanın protokolü, CV-N ve CVN2'nin SPR teknolojisi10,12 kullanılarak glikozile proteinlere ve sentetik mannosillenmiş peptitlere nasıl bağlandığını incelemek için CV-N varyantlarının tasarlanması, eksprese edilmesi ve karakterize edilmesinin ne kadar önemli olduğunu açıklamaktadır.
Tandem bağlantılı dimer CVN2L027 ve bağlanma yeri varyantları (V2-V5) rekombinant olarak eksprese edilir ve varyantlar disülfit bağ replasmanları (C58E ve C73R) ile birlikte (Şekil 2A). Ayrıca, tek noktalı mutasyon E41A'ya sahip bir mutant hazırlanır, çünkü bu pozisyon moleküller arası çapraz temas kalıntısı olarak görülmüştür. Bu mutant, lektin ve yüksek mannoz oligosakkaritler arasındaki SPR bağlanma ölçümleri için bağlanma alanlarını deşifre eden ve dimerik form ile karşılaştırmaya izin veren bir başka ilginç moleküldür. CVN2'nin etki alanı ile değiştirilen kristal yapısı, 49 ila 54 kalıntı arasında uzanan esnek bir bağlayıcı gösterir. İki alan, menteşe etrafında katı cisimler olarak hareket etmeye devam edebilir, ya molekül içi etki alanı etkileşimleri yoluyla bir monomer geliştirebilir (alan A -kalıntıları 1-39; 90-101- B alanı -kalıntıları 40-89 ile) ya da moleküller arası etki alanı [etki alanı A (ilk monomerin) B alanı (ikinci) ile ve B alanı (ilk monomerin) A alanı (ikinci kopyanın) ile] değiştirilerek bir dimer geliştirir. İki protomerin A ve B alanları arasında, Glu4128 hariç, yakın bir etkileşim yoktur. CV-N geni, 40-mer sentezlenmiş oligolar29 ile tekrarlayan bir PCR yöntemi kullanılarak geliştirilebilir ve daha sonra Keeffe, J.R.27 tarafından tanımlandığı gibi elektroremejyen hücrelere transformasyon (elektroporasyon) için pET11a'nın NdeI ve BamHI bölgelerine alt klonlanır. İlgili kristal yapıya (PDB ID 3S3Y) ulaşmak için kullanılan protein, bir N-terminal 6-histidin saflaştırma etiketi ve ardından bir Faktör Xa proteaz bölünme bölgesi içerir. Bölgeye yönelik mutagenez, nokta mutasyonları yapmak, kodonları değiştirmek ve amino asit değişimi için tek veya çoklu bazlar veya kodonlar eklemek veya silmek için kullanılır. Bu dönüşümler, protein fonksiyonu ve yapısı hakkında paha biçilmez bir fikir verir. Rekombinant olarak eksprese edilen ve saflaştırılan CV-N, CVN2 ve CVN3, biyofiziksel olarak iyi çalışılmış20,21,27, üretilmesi ucuzdur ve bu nedenle SPR sensör çipleri üzerine hareketsiz hale getirilmiş glikanlara bağlanma tahlillerini karakterize etmek için kullanılmıştır. Konvansiyonel enzime bağlı immünosorbent testi (ELISA), glikan ligandlarının immobilizasyon tekniği ile ilgili daha az tekrarlanabilirlik sağlar ve SPR için gösterilen çeşitli bağlanma yeri varyantlarının gerçek zamanlı bağlanmasını son nokta analizlerine dönüştürür.
Bağlanma-afinite varyantı CVN2L0-V2 (disülfit köprü ikamesi10 ile homodimerik CV-N'nin sağlam bir kıvrımı), Escherichia coli'de (E. coli) bir His-etiketi ile ifade edilir, afinite kromatografisi uygulayan Ni-NTA sütunu üzerinde saflaştırılır ve HA'ya (H3N2) bağlanma için test edilir, monomannosillenmiş HA-peptid ve SPR kullanılarak dimannosile HA-peptid. Kimyasal olarak mannosile edilmiş peptitler veya HA ve S proteini, hepsi hidrofilik çip yüzeyine bağlanmış ligandlar ve amindir. reaktif esterler veya biotin-streptavidin protein mühendisliği yoluyla. Aynı sıralı çalışma prosedürü, aşağıda açıklandığı gibi moleküler etkileşim analizleri için kinetik bilgi elde etmek için çeşitli CV-N seyreltimleri ve CV-N (ve CVN2) varyantları enjekte edilen bu ligandlara uygulanır. RBD-immobilize SPR sensör çipi, CV-N'den S peptidlerine bağlanma çalışmaları için kullanılır ve afiniteler, insan ACE2 ile SARS-CoV-2 bağlanmasıyla karşılaştırılır.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>&#196;kta primeplus</td>
			<td>Cytiva</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amicon tubes</td>
			<td>Merck</td>
			<td>C7715</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ampillicin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A5354</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Beckmann Coulter Cooler Allegra X-30R centrifuge</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>B06320</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell spreader</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>HS86655</td>
			<td>silver stainless steel, bar L 33&#160;mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom DNA Oligos</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>OLIGO</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom Gensynthesis</td>
			<td>GenScript</td>
			<td>#1390661&#160;</td>
			<td>cloning vector: pET27b(+)&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cytiva&#160;HBS-EP+ Buffer 10, 4x50mL</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>50-105-5354</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dionex UlitMate 3000</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>IQLAAAGABHFAPBMBFB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dpn I restriction enzyme (10 U/&#956;L)&#160;</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>ER1701</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DTT</td>
			<td>Merck</td>
			<td>DTT-RO</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDC</td>
			<td>Merck</td>
			<td>39391</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDTA</td>
			<td>Merck</td>
			<td>E9884</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf Safe-Lock Tubes</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>30120086</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf Safe-Lock Tubes</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>30120094</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf&#160;Minispin&#160;and MiniSpin Plus personal microcentrifuge</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z606235</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Merck</td>
			<td>51976</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanolamine HCl</td>
			<td>Merck</td>
			<td>E6133</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcon 50mL Conical Centrifuge Tubes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-432-22</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcon 14 mL Round Bottom Polystyrene Test Tube, with Snap Cap, Sterile, 25/Pack</td>
			<td>Corning</td>
			<td>352057</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Merck</td>
			<td>G8270</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycine HCl</td>
			<td>Merck</td>
			<td>55097</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HA H3 protein</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab69751</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES</td>
			<td>Merck</td>
			<td>H3375</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>His-select Ni2+</td>
			<td>Merck</td>
			<td>H0537</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imidazole</td>
			<td>Merck</td>
			<td>I2399</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IPTG</td>
			<td>Merck</td>
			<td>I6758</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kanamycin A</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>K1377</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kromasil 300-5-C4</td>
			<td>Nouryon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LB agar</td>
			<td>Merck</td>
			<td>52062</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LB agar</td>
			<td>Merck</td>
			<td>19344</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LB Lennox</td>
			<td>Merck</td>
			<td>L3022</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lysozyme</td>
			<td>Merck</td>
			<td>10837059001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium chloride</td>
			<td>Merck</td>
			<td>M8266</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium sulfate</td>
			<td>Merck</td>
			<td>M7506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaH2P04</td>
			<td>Merck</td>
			<td>S0751</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NanoDrop UV-Vis2000c spectrophotometer</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>ND2000CLAPTOP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaOH</td>
			<td>Merck</td>
			<td>S5881</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NHS</td>
			<td>Merck</td>
			<td>130672</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NZ amine (casein hydrolysate)</td>
			<td>Merck</td>
			<td>C0626</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS</td>
			<td>Merck</td>
			<td>806552</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PD MidiTrap G-10</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>GE28-9180-11</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peptone</td>
			<td>Merck</td>
			<td>70171</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pET11a</td>
			<td>Merck Millipore (Novagen)</td>
			<td>69436&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PMSF</td>
			<td>Merck</td>
			<td>PMSF-RO</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>QIAprep Spin Miniprep Kit (1000)</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>27106X4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reichert Software Package Autolink1-1-9</td>
			<td>Reichert</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reichert SPR SR7500DC Dual Channel System</td>
			<td>Reichert</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scrubber2-2012-09-04 for data analysis</td>
			<td>Reichert</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SDS</td>
			<td>Merck</td>
			<td>11667289001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Site-directed mutagenesis kit incl pUC18 control plasmid</td>
			<td>Stratagene</td>
			<td>#200518</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodim chloride</td>
			<td>Merck</td>
			<td>S9888</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium acetate.Trihydrate</td>
			<td>Merck</td>
			<td>236500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPR sensor chip C19RBDHC30M</td>
			<td>XanTec bioanalytics</td>
			<td>SCR C19RBDHC30M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPR sensor chip CMD500D</td>
			<td>XanTec bioanalytics</td>
			<td>SCR CMD500D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterilin Standard 90mm Petri Dishes</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>101R20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TBS</td>
			<td>Merck</td>
			<td>T5912</td>
			<td>10x, solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton-X100</td>
			<td>Merck</td>
			<td>T8787</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tryptone</td>
			<td>Merck</td>
			<td>93657</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tween20</td>
			<td>Merck</td>
			<td>P1379</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex-Genie 2 Mixer</td>
			<td>Merck</td>
			<td>Z258423</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>X-gal</td>
			<td>Merck</td>
			<td>XGAL-RO</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>XL1-Blue Supercompetent Cells</td>
			<td>Stratagene</td>
			<td>#200236</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yeast extract</td>
			<td>Merck</td>
			<td>Y1625</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

engineering antiviral agents via surface plasmon resonance

Yüzey plazmon rezonansı (SPR), etki alanı ile değiştirilen Siyanovirin-N (CV-N) DIMERINE HEMAGLUTININ (HA) BAĞLANMASıNı ÖLÇMEK VE MANNOSILLENMIŞ PEPTITLER ILE CV-N'nin yüksek afiniteli bağlanma bölgesi arasındaki etkileşimleri izlemek için kullanılır. Virüs zarfı sivri uçları gp120, HA ve Ebola glikoprotein (GP) 1,2'nin dimerik CVN2 üzerinde hem yüksek hem de düşük afiniteli bağlanma bölgelerine bağlandığı bildirilmiştir. Dimannosile HA peptidi ayrıca iki düşük afiniteli bağlanma bölgesinde, ilgili ligand için yüksek afiniteli bir bölge taşıyan ve karbonhidrat bağlayıcı cepteki stabilize edici bir disülfür bağının yerini almak için mutasyona uğrayan ve böylece çok değerli bağlanmayı doğrulayan mühendislik ürünü bir CVN2 molekülüne bağlanır. HA bağlanması, oligomerizasyon yoluyla insan immün yetmezlik virüsü tip 1'i (HIV-1) daha da nötralize eden 275 nM'lik bir ayrışma sabitinde (KD) psödo-antikor CVN2'nin yüksek afiniteli bir bağlanma bölgesine gösterilmiştir. Alan değiştirilmiş CVN2'deki disülfür köprülerinin sayısının ilişkilendirilmesi, sistinlerin polar kalıntı çiftleri glutamik asit ve arginin ile değiştirilmesiyle 4'ten 2'ye düşürülür, bu da HA'ya bağlanma afinitesinin azalmasına neden olur. En güçlü etkileşimler arasında, Ebola GP1,2, transmembran alanı olmayan zarf glikanını kullanarak alt nanomolar aralıkta iki yüksek afiniteli bağlanma bölgesi olan CVN2 ile bağlanır. Bu çalışmada, multispesifik monomerik CV-N'nin şiddetli akut solunum sendromu koronavirüs 2 (SARS-CoV-2) başak (S) glikoproteinine bağlanması, nanomolar KD ile karşılaştırıldığında diğer virüs sivri uçlarına kıyasla KD = 18.6 μM'de ve orta μ-molar aralığındaki reseptör bağlama alanı aracılığıyla ölçülmüştür.

Dimerik etki alanı ile değiştirilen CVN2L0 molekülü, üç ayrı SPR deneyinde HA üst bölgesine bağlanma açısından test edilir ve bağlanma afinitesi KD değerlerinde sunulur. Etki alanı B'nin, bir disülfür bağının iyonik kalıntılara dönüştürülmesiyle etkilenen H-bağlanma bölgelerini içerdiği varsayılır ve A alanı L 10,18'i oluşturur. CVN2L0'ın tek enjeksiyonları ve V2 varyantları (üç disülfür köprüsü) ve V5 (ik...

Watch this Scientific Journal Video about Engineering Antiviral Agents via Surface Plasmon Resonance at JoVE.com

Engineering Antiviral Agents via Surface Plasmon Resonance

Mevcut protokol, HA, S glikoproteini, ilgili hibrid tip glikanlar ve yüksek mannoz oligosakkaritlerine CV-N bağlanmasını incelemek için SPR bağlanma testleri için yeni araçları açıklamaktadır. SPR, bu glikanlara dimerik veya monomerik CV-N'yi bağlamak için KD'yi belirlemek için kullanılır.

Yüzey Plazmon Rezonansı ile Antiviral Ajanların Mühendisliği

Surface plasmon resonance (SPR) is used to measure hemagglutinin (HA) binding to domain-swapped Cyanovirin-N (CV-N) dimer and to monitor interactions ...

Yüzey plazmon rezonans spektroskopisi, protein ligandının orta verimde belirlenmesi için kurulmuştur. Aynı molekülün bağlanma bölgesi varyantları için, yani virüsler üzerindeki demir bağlayıcı yüksek görgü oligosakkaritleri için farklı afiniteler sunulmaktadır. SPR, yüzey immobilize reseptörlerinin gerçek zamanlı makromoleküler bağlanmasını incelemek için etiketsiz bir tekniktir.Çok bölgeli etkileşimler, kinetik analizde, SPR kullanan araştırmalardaki spesifik alanların boyutundan bağımsız olarak rekabetçi bağlanma ile tanınır İnhibitörleri veya antikor karakterizasyonunu aramak için ilaç geliştirmedir. Kinetik sabitler ve benzeşimler doğrudan sensör tepkisinden hesaplanır. Başlamak için, çözeltinin 100 mikrolitresini LB-agar plakalarına aktarın ve steril bir hücre yayıcı kullanarak yavaşça yayın.Astar konsantrasyonunu sabit tutarken beş ila 50 nanogram arasında değişen çift sarmallı DNA şablonunun çoklu konsantrasyonlarını kullanarak bir dizi numune reaksiyonu başlatın. Daha sonra mineral yağ kaplamasının altına DpnI kısıtlama enzimini ekleyin ve ebeveyn süper sarmal çift sarmallı DNA'yı sindirmek için bir saat boyunca hemen 37 santigrat derecede inkübe edin. XL1-Blue Süper Yetkin Hücreleri çözmek için, hücreleri önceden soğutulmuş, küçük, yuvarlak tabanlı bir tüpe alikote edin.Daha sonra, her kontrol ve numune reaksiyonundan DpnI ile muamele edilmiş tek sarmallı DNA'nın bir mikrolitresini, tamamlayıcı ipliği sentezleyen Süper Ehil Hücrelerin ayrı alikotlarına aktarın. Transformasyon reaksiyonlarını karıştırmak için dikkatlice döndürdükten sonra, reaksiyonları 30 dakika boyunca buz üzerinde inkübe edin. 45 saniye boyunca 42 santigrat derecedeki dönüşüm reaksiyonlarına ısı darbesi uygulayın ve ardından reaksiyonları iki dakika boyunca buz üzerine yerleştirin.Daha sonra 0,5 mililitre NZY + Et Suyu ekleyin ve dönüşüm reaksiyonlarını bir saat boyunca 225 ila 250 RPM'de sallayarak 37 santigrat derecede inkübe edin. Daha sonra, daha önce gösterildiği gibi LB Ampisilin Agar plakaları üzerindeki her dönüşüm reaksiyonunun doğru hacmini plakalayın. Bir tohum kültürü için, dönüştürülmüş plakadan tek bir koloni ile LB ortamı içeren az miktarda ampisilin aşılayın.Gece kültürünü kullanarak, ekspresyon kültürünü 10 milimolar magnezyum klorür, 10 milimolar magnezyum sülfat ve 20 milimolar glikoz içeren katkı maddeleri ile aşılayın ve tohum kültürünü 100'e kadar seyreltin. Daha sonra, hücreleri 20 santigrat dereceye soğutmadan önce 37 santigrat derecede kuvvetli sallanan hücreleri, 0.4 ila 0.6 arasında emici bir 600 nanometreye büyütün ve bir milimolar IPTG ile indükleyin ve gece boyunca büyüyün. Daha sonra hücreleri dört santigrat derecede 15 dakika boyunca 4.000 g'da santrifüj ederek toplayın ve süpernatanı atın.Hücre peletini fosfat tamponlu salin tamponunda yeniden askıya aldıktan sonra, son zamanlarda dört santigrat derecede 15 dakika boyunca 4.000 g'da sığınır. Ardından süpernatantı bir pipetle atın. Daha sonra, kalan peleti 10 mililitre lizis tamponunda yeniden askıya alın ve süspansiyonu 37 santigrat derecede bir saat boyunca inkübe edin.Daha sonra çözünür ve çözünmeyen fraksiyonları, dört santigrat derecede 15 dakika boyunca 4.000 g'da santrifüjleme ile ayırın. Ek olarak, sırasıyla 20 milimolar imidazol ve 250 milimolar imidazol içeren tampon çözeltilerde etiketli rekombinant olarak eksprese edilen siyanovirin-N'yi bağlamak ve yeniden askıya almak için 14 mililitre tüplerde HIS-Select Ni2 + Afinite Jeli kullanın. Bu adımlar arasında toplu olarak en az 30 dakika boyunca inkübe edin.Proteini yok etmek için 250 milimolar imidazol içeren elüsyon tamponunun eklenmesi. Protein çözeltilerini 10 kilo Dalton kesme filtreli santrifüj tüplerine aktarın ve 4.500 g ve dört santigrat derecede 10 dakika santrifüj yaparak konsantre edin. SPR çalışma tamponunu bir ila 10 seyreltme faktörüne ekleyin ve 4.500 g ve dört santigrat derecede 10 dakika boyunca başlangıç hacmine dört kez santrifüj yapın.Daha sonra, 23.474 Dalton büyüklüğünde bir boyut gösteren ana protein CVN2L0 için hesaplanan yok olma katsayısına dayanan bir NanoDrop UV-Görünür Spektrofotometre kullanarak 280 nanometredeki protein konsantrasyonunu belirleyin. Çift kanallı SPR sistemi için, çalışan tampon olarak HBSCP plus, rejenerasyon tamponu olarak pH 1,5 ila 1,6 arasında 10 milimolar glisin hidroklorik asit kullanın ve cihaz degazörü, otomatik numune alma cihazı ve pompayı açın. Daha sonra tüm sistemi bir saat boyunca çift damıtılmış suyla yıkayın.Ardından, daldırma yağını dedektörün üzerine bırakın ve ince bir altın filmle kaplanmış bir cam sensör çipi takın. Ve üst tarafta, karboksimetil dekstran hidrojel ile doğrudan üç portlu akış hücresinin altındaki dedektöre işlevselleştirilmiştir. Ardından, tutamağı aşağı çekerek ayarı düzeltin.Proteinli ligandları sensör yongalarına hareketsiz hale getirmek için, menü çubuğunda Form'a tıklayarak bir çalışma masası açın ve entegre SPP otomatik bağlantı yazılımında tablo düzenleyicisini çalıştırın. Ardından, mevcut çalıştırma tabloları listesinden Temel İmmobilizasyon'u seçip tıklayın ve bilgisayar ekranındaki deneysel prosedürün adımlarını izleyin. Ardından, daha fazla analiz için otomatik örnekleyiciye yerleştirilen iki rafın reaktif listesini doldurmak üzere form bölümündeki Örnek Kümesi Düzenleyicisi'ne tıklayın.Rafları öne veya eve getirmek için menü çubuğunda bir araç olarak Otomatik Örnekleyici Doğrudan Kontrolü'ne tıklayın ve çalışma sıcaklığı olarak dört santigrat dereceyi seçin. Aletlere ve pompa doğrudan kontrolüne tıklayarak çift damıtılmış suyu demlemek için pompayı çalıştırın. Ve SPR Instrument Direct Control'e tıklayarak verileri kaydedin.Ve her seferinde, yeni görünen pencerede başlayın. Kaplin reaktiflerini 300 mikrolitrelik şişelere ekledikten sonra, otomatik numune alma raflarına koyun ve Çalıştır'a tıklayarak çalıştırma tablosunu başlatın. Basit protein-protein etkileşimi için, pompayı dakikada 25.000 mikrolitrede yeniden doldurduktan sonra, 30 saniye boyunca temel ayarlamayı yapın.Aktif talaş yüzeyini bir molar etanolamin hidroklorür, pH 8.5 ile söndürmeden önce 1,5 dakika boyunca çift damıtılmış su ile sonraki temel ayarlamaya izin verin. Ardından, HBS-EP + Forma tıklayın, aşağı kaydırın ve bu çalışma moduna tıklayarak tüpleri sıvı numune alma cihazından çift damıtılmış sudan şişeye degazöre geçirin. Ardından, her akış hücresi için veri platformunda zaman içinde oluşturulan bağlama eğrilerini seçmek için Ekle'ye tıklayın ve bindirmeyi bir yıkayıcı dosyası olarak dışa aktarın.Ardından, dosya kaydetme seçeneklerini açmak ve sol ve sağ eğrileri hizalayarak ve ikinci referans kanalının sinyallerini ligand kanalınınkilerden çıkararak yanıt eğrileri elde etmek için Dosya'ya tıklayın. CVN2L0 ve varyans V2 ve V5'in tek enjeksiyonları, ilk olarak otomatik örnekleyici ve çalışan masa editörü kullanılarak bağlanma kapasitelerini tahmin etmek için hemoglutinin kuplajlı sensör çipine bağlanma açısından test edilmiştir. Tekrarlanan enjeksiyonlar, zaman içinde sistemdeki nanomolar ve mikromolar aralıktaki çeşitli konsantrasyonlarda otomatikleştirildi ve çip yüzeyinde doygunluk veya denge bağlanmasının sağlanmadığını gösterdi.RBD'ye CVN vahşi tip bağlanma için konsantrasyona karşı yanıt çizildi, RBD S1 alt birimindeki muhtemelen korunmuş karbonhidratların, 260 mikromollük bir ayrışma hızı sabitine sahip daha zayıf afiniteli spesifik hedeflemesi varsayıldı. DM'ye CVN2L0-V4 bağlanması için aynı afinite grafiği, küçük glikozile peptitlere yüksek afiniteli bağlanmaya müdahale eden ve yanıt maksimum değerinden daha yüksek bir yanıt veren disülfür bağlarının değiştirilmesi nedeniyle artık analiz edilemez hale gelir. SARS-CoV-2 üzerindeki RBD'ye CVN vahşi tip bağlanması, sırasıyla 18.6 mikromol ve 260 mikromollük bir ayrışma öfke sabiti ile S proteinine ve RBD'ye bağlanmayı gösterir.Her ne kadar analit konsantrasyonları için SPR yanıtı, CVN vahşi tip ve E41A bağlanması için yüksek yanıt birimleri ve tipik SPR sensörgramları ile sonuçlansa da. Bununla birlikte, mutant seyreltildiğinde kararsızdır. SPR biyosensing, saflaştırılmış proteinlerin ve varyantlarının ligandlara yüksek afiniteli ve düşük afiniteli bağlanmasını ele almaktadır.Bizim durumumuzda, optik okumayı ve sensör çipi yüzeyindeki çift kanallı akış sistemini kullanan glikoproteinler. İmmünosorbent tahlili olan enzim, protein epitoplarını tanıyan, aynı zamanda karmaşık matrislerden peptitlerin ve küçük moleküllerin konsantrasyonu hakkında veri sağlayan alternatif bir immünolojik yöntemdir. SPR bağlanma tahlilleri ile rekombinant olarak eksprese edilen proteinlerin test edilmesi, hesaplamalı protein tarafı tarafından protein stabilitesinin doğrulanması ve tahmin edilmesi için yararlı olan doğrulamasal değişikliklerin biyosensingini içeriyordu.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Engineering Antiviral Agents via Surface Plasmon Resonance

Procedure for Lung Engineering

Akciğer Mühendisliği Prosedürü

Lung tissue, including lung cancer and chronic lung diseases such as chronic obstructive pulmonary disease, cumulatively account for some 280,000 deaths ...

Plasma Lithography Surface Patterning for Creation of Cell Networks

Plazma Litografi Yüzey Desenlendirme Hücre Ağları Oluşturma

Systematic manipulation of a cell microenvironment with micro- and nanoscale resolution is often required for deciphering various cellular and molecular ...

Magnetic Resonance Elastography Methodology for the Evaluation of Tissue Engineered Construct Growth

Doku Değerlendirilmesinde Manyetik Rezonans Elastography Metodoloji Construct Büyüme Tasarlandı

Traditional mechanical testing often results in the destruction of the sample, and in the case of long term tissue engineered construct studies, the use ...

Attaching Biological Probes to Silica Optical Biosensors Using Silane Coupling Agents

Silan Kaplin Ajanlar kullanarak Silika Optik Biyosensörler için Biyolojik Probları takılması

In order to interface with biological environments, biosensor platforms, such as the popular Biacore system (based on the Surface Plasmon Resonance (SPR) ...

Quantitative FRET (F&#246;rster Resonance Energy Transfer) Analysis for SENP1 Protease Kinetics Determination

Quantitative FRET FÃƒÆ’Ã‚Â¶rster Resonance Energy Transfer Analysis for SENP1 Protease Kinetics Determination

Kantitatif SENP1 Proteaz Kinetik Belirlenmesi (Förster rezonans enerji transferi) Analizi FRET

Reversible posttranslational modifications of proteins with ubiquitin or ubiquitin-like proteins (Ubls) are widely used to dynamically regulate protein ...

Capillary Force Lithography for Cardiac Tissue Engineering

Kardiyak Doku Mühendisliği kılcal Kuvvetleri Litografi

Cardiovascular disease remains the leading cause of death worldwide1. Cardiac tissue engineering holds much promise to deliver groundbreaking medical ...

Self-reporting Scaffolds for 3-Dimensional Cell Culture

3-Boyutlu Hücre Kültürü için Self-raporlama iskeleleri

Culturing cells in 3D on appropriate scaffolds is thought to better mimic the in vivo microenvironment and increase cell-cell interactions. The resulting ...

ECM Protein Nanofibers and Nanostructures Engineered Using Surface-initiated Assembly

ECM Protein Nanofiberler ve Nanoyapılar İşlenmiş Kullanılarak Yüzey başlatılan Meclisi

The extracellular matrix (ECM) in tissues is synthesized and assembled by cells to form a 3D fibrillar, protein network with tightly regulated fiber ...

Surface Potential Measurement of Bacteria Using Kelvin Probe Force Microscopy

Kelvin Probe Kuvvet Mikroskobu kullanılarak Bakterilerin Yüzey Potansiyel Ölçümü

Surface potential is a commonly overlooked physical characteristic that plays a dominant role in the adhesion of microorganisms to substrate surfaces. ...

Tissue Engineering by Intrinsic Vascularization in an In Vivo Tissue Engineering Chamber

Tissue Engineering by Intrinsic Vascularization in an In Vivo Tissue Engineering Chamber

Bir ıntrinsic Vaskülarizasyon tarafından Doku Mühendisliği<em&gt; İn Vivo</em&gt; Doku Mühendisliği Odası

In reconstructive surgery, there is a clinical need for an alternative to the current methods of autologous reconstruction which are complex, costly and ...