Формирование люминофора в различные конформации альбумина Bovine сыворотки путем связывания Gold(III)
Summary
Протоколы для изучения привязки золота катионов (Au(III)) к бычьим сывороточным альбумином (БСА), а также характеризующие конформационные зависимых уникальный BSA-Au флуоресценции представлены различные конформации.
Abstract
Цель представленных протоколов является изучение процесса привязки Au(III) BSA, уступая конформации изменения индуцированной красной флуоресценцией (λет = 640 Нм) BSA-Au(III) комплексов. Этот метод корректирует рН, чтобы показать, что появление красной флуоресценцией коррелирует с рН индуцированной равновесия переходы BSA конформации. Красной флуоресцентной BSA-Au(III) комплексы могут быть сформированы только с корректировка pH на уровне или выше 9.7, который соответствует «A-form» конформацию BSA. Протокол для регулировки BSA Au молярное соотношение и контролировать ход времени процесс привязки Au(III) описано. Минимальное количество Au(III) за BSA, производить красной флуоресценцией, это меньше чем 7. Мы описываем протокола в шаги, чтобы продемонстрировать наличие нескольких сайтов связывания Au(III) в BSA. Во-первых, путем добавления медь (Cu(II)) или никель (Ni(II)) катионов следуют Au(III), этот метод открывает привязки сайта для Au(III), что это не красный Флюорофор. Во-вторых изменяя BSA, тиоловых укупорки агентов, раскрывается другой сайт nonfluorophore формирование Au(III) привязки. В-третьих изменение конформации BSA раскалывание и укупорки дисульфидными облигаций, проиллюстрированы возможные Au(III) привязки сайта. Протокол, описанный для управления BSA конформации и Au(III) привязки, обычно может применяться для изучения взаимодействия других белков и катионов металлов.
Introduction
BSA-Au соединения выставке ультрафиолетового (УФ)-возбудимых красной флуоресценцией, с замечательным Стокса сдвига, первоначально синтезирован СЕ и др. 1. уникальный и стабильной красной флуоресценции можно найти различные приложения в таких областях, как зондирования2,3,4,5,6,7изображений или наномедицины8 ,9,10,11,12,13. Это вещество широко изучена многими исследователями в области нано науки в последние годы14,,1516. BSA-Au соединение было истолковано как Au25 нанокластерами. Цель представленных метода — это соединение в деталях изучить и понять происхождение красной флуоресценцией. Следуя представленного подхода, наличие нескольких сайтов связывания Au и происхождение флуоресценции, альтернативой сингл сайт нуклеации АС25 нанокластерами, можно проиллюстрировать. Этот же подход могут быть использованы для изучения, как другие белки17,18,19 complexed с Au(III) можно изменить их неотъемлемой флуоресцентные свойства.
Синтез соединения BSA-Au красно люминесцентные требует узкой контроля Молярная соотношения BSA АС (BSA:Au) для максимальной интенсивности флуоресценции и местоположение пики возбуждения выбросов карта (EEM)20. Может быть показано, что для Au(III) для привязки, существуют несколько сайтов связывания включая аспарагин фрагмента (или фрагмент Asp, первые четыре аминокислотных остатков на N-го BSA)21,22. 34й аминокислоты BSA (КМС-34) показано также для координации Au(III) и участвовать в механизме красный fluorescence([Cys34-capped-BSA]-Au(III))20. Рассекая все Cys Cys дисульфидными облигаций и покрывая все тиолов, красной флуоресценцией является не производится ([all-thiol-capped-BSA]-Au(III)). Это говорит о необходимости Cys Cys дисульфидными облигаций как Au(III) привязки сайта для получения красной флуоресценцией.
Методы химии белка не было широко используется для изучения BSA-Au(III) комплексов в нано научного сообщества. Однако было бы полезно использовать эти методы, чтобы понять некоторые аспекты этих комплексов, а также получить подробное понимание сайтов связывания Au(III) в BSA. Эта статья призвана показать некоторые из этих методов.
Protocol
Representative Results
Discussion
BSA-Au(III) соединений, подготовленных при рН 12 экспонат красной флуоресценции в выбросах волны λет= 640 Нм при возбуждении с ультрафиолетового (УФ) света λex= 365 Нм (рис. 1A). Появление красной флуоресценцией представляет собой медленный процесс и займет нескольк…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
С.е. отмечает поддержку от герцога фонд специальной инициативы, Wells Fargo фонд, Фонд PhRMA, а также запуска средства из университета Северной Каролины, Шарлотта.
Materials
| Bovine Serum Albumin (BSA), 96% | Sigma-Aldrich | A5611 | |
| gold (III) chloride trihydrate, 99.9% | Sigma-Aldrich | 520918 | |
| Copper (II) chloride dihydrate, 99.999% | Sigma-Aldrich | 459097 | |
| Nickel (II) chloride hexahydrate, 99.9% | Sigma-Aldrich | 654507 | |
| N-Ethylmaleimide (NEM), >99.0% | Sigma-Aldrich | 4259 | |
| Tris(2-carboxyethyl)phosphine hydrochloride (TCEP), >98.0% | Sigma-Aldrich | C4706 | |
| Sodium hydroxide, >98.0% | Sigma-Aldrich | S8045 | |
| Urea, 99.5% | Chem-Implex Int'l | 30142 | |
| Phospate buffered saline (PBS) | Corning | MT21040CV | |
| Ammonium bicarbonate, 99.5% | Sigma-Aldrich | 9830 |
References
- Xie, J., Zheng, Y., Ying, J. Y. Protein-Directed Synthesis of Highly Fluorescent Gold Nanoparticles. Journal of the American Chemical Society. 131, 888-889 (2009).
- Saha, K., Agasti, S. S., Kim, C., Li, X., Rotello, V. M. Gold Nanoparticles in Chemical and Biological Sensing. Chemical Reviews. 112, 2739-2779 (2012).
- Zhang, Y., et al. New Gold Nanostructures for Sensor Applications: A Review. Materials. 7, 5169-5201 (2014).
- Chen, L. -. Y., Wang, C. -. W., Yuan, Z., Chang, H. -. T. Fluorescent Gold Nanoclusters: Recent Advances in Sensing and Imaging. Analytical Chemistry. 87 (1), 216-229 (2015).
- Cai, W., Gao, T., Hong, H., Sun, J. Applications of Gold Nanoparticles in Cancer Nanotechnology. Nanotechnology, Science and Applications. 1, 17-32 (2008).
- Nune, S. K., et al. Nanoparticles for Biomedical Imaging. Expert Opinion on Drug Delivery. 6, 1175-1194 (2009).
- Dorsey, J. F., et al. Gold Nanoparticles in Radiation Research: Potential Applications for Imaging and Radiosensitization. Translational Cancer Research. 2, 280-291 (2013).
- Daniel, M. -. C., Astruc, D. Gold Nanoparticles: Assembly, Supramolecular Chemistry, Quantum-Size-Related Properties, and Applications toward Biology, Catalysis, and Nanotechnology. Chemical Reviews. 104 (1), 293-346 (2004).
- Ferrari, M. Cancer Nanotechnology: Opportunities and Challenges. Nature Reviews Cancer. 5, 161-171 (2005).
- Huang, X., Jain, P. K., El-Sayed, I. H., El-Sayed, M. A. Gold Nanoparticles: Interesting Optical Properties and Recent Applications in Cancer Diagnostics and Therapy. Nanomedicine. 2, 681 (2007).
- Arvizo, R., Bhattacharya, R., Mukherjee, P. Gold Nanoparticles: Opportunities and Challenges in Nanomedicine. Expert Opinion on Drug Delivery. 7, 753-763 (2010).
- Doane, T. L., Burda, C. The Unique Role of Nanoparticles in Nanomedicine: Imaging, Drug Delivery and Therapy. Chemical Society Reviews. 41, 2885 (2012).
- Egusa, S., Ebrahem, Q., Mahfouz, R. Z., Saunthararajah, Y. Ligand Exchange on Gold Nanoparticles for Drug Delivery and Enhanced Therapeutic Index Evaluated in Acute Myeloid Leukemia Models. Experimental Biology and Medicine. 239, 853 (2014).
- Qu, X., et al. Fluorescent Gold Nanoclusters: Synthesis and Recent Biological Application. Journal of Nanomaterials. (784097), (2015).
- Chakraborty, I., Pradeep, T. Atomically Precise Clusters of Noble Metals: Emerging Link between Atoms and Nanoparticles. Chemical Reviews. 117, 8208-8271 (2017).
- Raut, S., et al. Evidence of energy transfer from tryptophan to BSA/HSA protected gold nanoclusters. Methods and Applications in Fluorescence. 2, (2014).
- Le Guével, X., Daum, N., Schneider, M. Synthesis and Characterization of Human Transferrin-Stabilized Gold Nanoclusters. Nanotechnology. 22 (27), (2011).
- Kawasaki, H., Yoshimura, K., Hamaguchi, K., Arakawa, R. Trypsin-Stabilized Fluorescent Gold Nanocluster for Sensitive and Selective Hg2+ Detection. Analytical Sciences. 27 (6), 591 (2011).
- Lu, D., et al. Lysozyme-Stabilized Gold Nanoclusters as a Novel Fluorescence Probe for Cyanide Recognition. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 121, 77-80 (2014).
- Dixon, J. M., Egusa, S. Conformational Change-Induced Fluorescence of Bovine Serum Albumin-Gold Complexes. Journal of the American Chemical Society. 140, 2265-2271 (2018).
- Peters, T. . All About Albumin. , (1996).
- Masuoka, J., Saltman, P. Zinc(II) and Copper(II) Binding to Serum Albumin. A Comparative Study of Dog, Bovine, and Human Albumin. Journal of Biological Chemistry. 269, 25557-25561 (1994).
- Takeda, K., Wada, A., Yamamoto, K., Moriyama, Y., Aoki, K. Conformational Change of Bovine Serum Albumin by Heat Treatment. Journal of Protein Chemistry. 8 (5), 653-659 (1989).
- Klotz, I. M., Curme, H. G. The Thermodynamics of Metallo-protein Combinations. Copper with Bovine Serum Albumin. Journal of the American Chemical Society. 70, 939-943 (1948).
- Fiess, H. A., Klotz, I. M. The Thermodynamics of Metallo-Protein Combinations. Comparison of Copper Complexes with Natural Proteins. J. Am. Chem. Soc. 74, 887-891 (1952).
- Rao, M. S. N. A Study of the Interaction of Nickel(II) with Bovine Serum Albumin. Journal of the American Chemical Society. 84, 1788-1790 (1962).
- Peters, T., Blumenstock, F. A. Copper-Binding Properties of Bovine Serum Albumin and Its Amino-terminal Peptide Fragment. Journal of Biological Chemistry. 242, 1574-1578 (1967).
- Xue, Y., Li, X., Li, H., Zhang, W. Quantifying Thiol-Gold Interactions towards the Efficient Strength Control. Nature Communications. 5, 4348 (2014).
- Xu, Y., et al. The Role of Protein Characteristics in the Formation and Fluorescence of Au Nanoclusters. Nanoscale. 6 (3), 1515-1524 (2014).
