טיהור של האדם S100A12 ואת היונים שלה הנגרמת Oligomers עבור גירוי תא החיסון

S100A12 הוא חלבון מחייב סידן אשר מופק בעיקר על ידי האדם גרנולוציטים. החלבון הוא ביטוי מוגזם במהלך (מערכתי) דלקת רמות הסרום שלה, במיוחד (אוטומטי) מחלות דלקתיות כגון דלקת מפרקים אידיופטית מערכתית (sJIA), קדחת ים תיכונית משפחתית (FMF) או מחלת קווסאקי (KD) יכול להודיע על פעילות מחלה ותגובה לטיפול. בהתאם לקולטני זיהוי תבניות (PRRs) כגון קולטנים למספרי חיוג (TLRs), מערכת החיסון הטבועה יכולה להיות מופעלת על-ידי תבניות מולקולריות הקשורות לפתוגן (PAMPs) כמו ליפופולפידים (LPS) או נזק דפוסי מולקולרי הקשורים (DAMPs; נקרא גם ‘ מדאיג ‘. DAMPs הם מולקולות אנדוגני כגון חלבונים סלולריים, שומנים או חומצות גרעין¹. לח-פונקציות מתוארות היטב עבור חברי משפחת החלבון calgranulin, S100A8/A9 ו S100A12², אשר מדווחים גם לפעול כמו מתכת יון-הכלג1 פפטידים מיקרוביאלית^{3,4, 5,6}. בהתאם ל-ion הזמין S100A12 יכול, כמו חברים אחרים של משפחת S100, לסדר לתוך הומומרים שונים עד לאחרונה ההשפעה של S100A12-oligomerisation התאמה על PRR-אינטראקציה, במיוחד TLR4, לא היה ידוע.

טופס monomeric של חלבון (92 חומצות אמינו, 10.2 kDa) מורכב משני מבנים EF-לולאה-סליל הסליל מחובר על ידי מקשר גמיש. C-טרמינל ef-יד מכיל את המוטיב הקלאסי של Ca^{2 +}-מחייב בעוד N-טרמינל ef-יד המוצגים S100 חלבון-מבנה ספציפי לולאה מורחבת (“פסאודו-EF-יד”) ומגלה Ca מופחת^{2 +}-אהדה. Ca^{2 +}-קשירה על ידי S100A12 יכול לגרום לשינוי הגדול ביותר של החלבונים ‘ C-הטרמינוס, אשר גורמת לחשיפה של תיקון הידרופובי על כל מונומר וצורות ממשק dimerization. כך, בתנאים פיסיולוגיים, המבנה הרבעוני הקטן ביותר שנוצר על ידי S100A12 הוא דיימר לא-חד-ממדי (כ -21 kda) שבו מונמרים בודדים נמצאים בכיוון אנטי מקבילי. כאשר מסודרים כמו dimer, S100A12 מדווחת Zn 2 + כמו גם יוני מתכת^{דיאטתיים} אחרים, למשל, Cu^{2 +} עם אהדה גבוהה⁷. היונים הללו מתואמים בממשק S100A12 דימר על ידי חומצות אמינו H15 וD25 של יחידת משנה אחת וH85, כמו גם H89 של משנה אנטי מקבילים השני^8,9,10. בעוד מחקרים מוקדם יותר להציע zn^{2 +}-טעון S100A12 עשוי לגרום לארגון של חלבון לתוך הומו-טטרמרס (44 kda) וכתוצאה מכך מוגברת Ca^{2 +}-אהדה^11,12, טיטור מתכת לאחרונה מחקרים⁶ מציעים Ca^{2 +}-מחייב על ידי S100A12 כדי להגביר את הזיקה של חלבון zn^{2 +}. לאחר S100A12 EF-הידיים מאוכלס באופן מלא על ידי Ca^{2 +}, ca נוסף^{2 +} הוא חשב לאגד בין dimers, מפעיל היווצרות הבוחנים (כ 63 kda). הארכיטקטורה של המבנה האפארי של ההקאמארה שונה בבירור מזו של הטטרמר. הוא הציע כי ממשק הטטרמר משתבש כדי לתת עלייה ממשקי dimer החדש, אשר מועילה היווצרות הבוחנים¹⁰. S100A12 מתבטא כמעט באופן בלעדי על ידי הגרנולוציטים האדם שבו הוא מהווה כ 5% חלבון ציטוסולג¹³. בפונקציה לח שלה S100A12 היה מתואר היסטורית כמו אגוניסט של multi-ליגציה עבור גליקטיון מתקדם מוצרי הקצה (זעם), ולאחר מכן כינה מוצרים שזוהו לאחרונה חלבון כריכת זעם (EN-זעם)¹⁴. אף על פי שדווחו קודם לכן כS100A12 ביוכימיים לזעם ולTLR4¹⁵, הדגמנו לאחרונה מונוציטים אנושיים כדי להגיב לגירוי S100A12^באופןהתלוי בTLR4. זה דורש הסדר של S100A12 לתוך Ca שלה^{2 +}/zn^{2 +}-המושרה מבנה הקסעון הרבע¹⁶.

כאן אנו מתארים הליך טיהור עבור רקומביננטי S100A12 האנושי ואת oligomers יון המושרה שלה לגירוי תא החיסון^16,17. זה מבוסס על אסטרטגיה בעלת שני שלבים כרומטוגרפיה, אשר כוללת בתחילה טור anion-exchange כדי לבודד ולרכז את החלבון ולהסיר זהום בצובר (למשל, אנטוקסינים/ליפופוליסכרידים)¹⁸. לחילופין, כרומטוגרפיה שרפים חלבונים נפרדים על בסיס של חיובים שונים של פני השטח נטו. עבור חלבונים חומציים כמו S100A12 (נקודת איזואלקטריים של 5.81), מערכת מאגר עם pH של 8.5 ו שרף anion-exchange חזק מוביל הפרדה טובה. חלבונים מאוגדים הובלו עם מעבר מבריק של מאגר מלח גבוה. עם עלייה של יוני יוני שלילי החוזק במאגר להתחרות עם חלבונים עבור חיובים על פני השטח של שרף. חלבונים בנפרד elute בהתאם לחיוב הנטו שלהם וכתוצאה מכך, המאגרים המתוארים כאן מאפשרים לבודד ולרכז את החלבון S100A12 ביטוי יתר. בשל קבוצות טעונה שלילית ליפופוליסכדים, מולקולות אלה גם לאגד anion-exchange שרפים. עם זאת, החיוב הנטו הגבוה יותר שלהם מביא להאצלת מאוחר יותר את מעבר הצבע הגבוה של המלח. השלב השני של תהליך הטיהור הוצג לצורך הליטוש. זה עושה שימוש ביכולת כריכת הסידן של S100A12 ומסיר את הנותרים זיהומים על העמוד אינטראקציה הידרופובי. כריכת סידן של S100A12 מוביל לשינוי הקונפורמציה וחשיפה של טלאים הידרופובי על פני השטח של החלבון. במצב זה, S100A12 מקיים אינטראקציה עם משטח ההידרופובי של השרף. על ידי הסידן-מכלפת על ידי EDTA, אינטראקציה זו היא הפוכה. בנוכחות יונים, במיוחד סידן ואבץ, S100A12 מארגן לתוך הומומרים oligomers. כדי לחקור את מבנה היחסים בתפקוד של oligomers שונים, אנו התייצב dimeric, tetrameric ו hexameric רקומביננטי S100A12 עם מקשר כימי והפרידו את התסביכים על עמוד בגודל כרומטוגרפיה הדרה. לבסוף, כדי לנתח את הפונקציונליות ואת הפעילות הביולוגית של החלבון מטוהרים ואת oligomers המושרה היונים שלה, שחרור cy, S100A12 ו-LPS גירוי מונוציט ניתן להשוות.

שיטות שונות לטיהור S100A12 תוארו עד כה. ג’קסון ואח ‘¹⁹, למשל, פרסם פרוטוקול עם טיהור באמצעות עמודת anion-exchange וכרומטוגרפיה שלאחר הרחקה מהגודל. הליטוש טיהור על עמודה בעלת הגבלת גודל מוביל לתוצאות טובות, אך-בגלל לדוגמה לאמצעי אחסון מוגבלים בטעינה-הוא גמיש פחות במדרגיות. גישה שונה, שפורסם על ידי נשיקה ואח ‘²⁰, מתאר טיהור של חלבון מתויג דרך Ni^{2 +} טור אהדה כצעד הטיהור הראשון, ואחריו מחשוף אנזימטי כדי להסיר את התג ועוד שלבי הטיהור. בניגוד למחקרים שנערכו במהלך הלימודים^19,20, החלבון המיוצר כפי שמתואר בפרוטוקול זה נקבע לניסויים על תאים חיסוניים. לכן, שארית זיהום אנטוקסין מהתרבות החיידקית היא אתגר. למרות שגישות שונות להסרת שורש הסרת רעלן כבר תוארו עד כה, אין שיטה אחידה הפועלת באותה מידה גם עבור כל פתרון חלבון נתון^21,22.

לסיכום, הפרוטוקול שלנו משלב את היתרונות של ביטוי ללא תגית במערכת חיידקית עם הסרת אנטוקסין יעיל ותשואה גבוהה של חלבון טהור.