このプロトコールは、化合物とタンパク質分子との間の結合を検出するための独自の方法を説明しており、タンパク質サンプルの損失を最小限に抑え、高いデータ精度という利点を提供します。
異なる分子間の相互作用の調査は、疾患の病因を理解し、創薬標的をスクリーニングする上で重要な側面です。チベットの薬 Vicatia thibeticaの有効成分であるUmbelliferoneは、未知のメカニズムで免疫調節効果を示します。CD40タンパク質は、免疫応答の重要な標的です。そこで、本研究では、示差走査蛍光技術の原理を用いて、蛍光酵素マーカーを用いてCD40タンパク質とウンベリフェロンとの相互作用を解析します。まず、タンパク質蛍光オレンジ色素の安定性を実験的に検証し、1:500の最適希釈比を決定しました。その結果、CD40タンパク質の温度融解(Tm)値は、濃度の増加に伴って減少する傾向があることが観察されました。興味深いことに、CD40タンパク質とウンベリフェロンとの間の相互作用は、CD40タンパク質の熱安定性を高めることがわかりました。この研究は、蛍光マイクロプレートと蛍光色素を使用して低分子化合物とタンパク質の結合電位を検出する最初の試みです。この技術は、高い感度と精度を特徴とし、タンパク質の安定性、タンパク質構造、およびタンパク質-リガンド相互作用の分野における進歩が期待されているため、さらなる研究と探索が容易になります。
Vicatia thibetica H. Boissieuは、臍帯科の植物で、チベット医学で一般的に使用されており、5つの基本成分(Polygonatum sibiricum Delar. ex Redoute、 Asparagus cochinchinensis (Lour.)Merr、 Vicatia thibetica H. Boissieu、 Oxybaphus himalaicus Edgew.、および Gymnadenia conopsea (L.)R. Br。1.雲南省北西部、四川省西部、チベットなど、主に中国南西部に分布し、その乾燥根はアンジェリカ1の地元の代替品として機能します。香りで知られる根はシチューの調味料としてよく利用され、チベットのセロリと呼ばれる葉はおいしい料理に貢献しています。したがって、 Vicatia thibetica は、ユニークな薬用植物としてだけでなく、チベットの食料源としても重要性を持っています。
国内外の研究によると、Vicatia thibeticaは血液を補充し、気(力またはエネルギー)を活性化する特性を持ち、月経の調節に有益です。動悸や血液欠乏による月経困難症の不規則な症状に対処するために用いられ、体免疫の抗酸化調節などの薬理学的効果を示します2。Vicatia thibeticaのアルコール抽出物は、シクロホスファミドによって誘発された免疫不全マウスの体重と臓器指数を回復する能力を示しています。さらに、血清中のスーパーオキシドジスムターゼの活性を高め、マロンジアルデヒドの含有量を減少させることで、抗酸化能力の改善と脂質過酸化に対するバランス効果が示唆されています2,3。同時に、それは血球とヘモグロビンの数を増加させ、これは体の造血機能を客観的に反映するだけでなく、免疫系にも重要な役割を果たします2,3。
針状の結晶と苦味を特徴とするUmbelliferoneは、分子量が小さく、揮発性であり、蒸気で蒸留できます。昇華しやすく、水への溶解度が低く、有機物への溶解度が高いです。Vicatia thibeticaの主要な化学成分の1つとして、ウンベリフェロンは、ヒドロコルチゾン誘導免疫抑制マウスモデル4,5において、細胞性免疫、体液性免疫、および非特異的免疫に対する免疫調節効果を示します。
腫瘍壊死因子受容体スーパーファミリーのメンバーである細胞表面分子CD40は、免疫細胞に広く発現しています6。その相同リガンドであるCD154は、CD40Lとも呼ばれ、活性化Tリンパ球によって発現されるII型膜貫通タンパク質です。CD40の活性化は、樹状細胞(DC)および単球の表面上の共刺激分子の発現をアップレギュレートする能力を持っています。このプロセスは、主要組織適合遺伝子複合体(MHC)分子の抗原提示機能を促進し、CD8+ T細胞をさらに活性化します7。
マクロファージは、腫瘍微小環境の形成と調節に重要な役割を果たしており、CD40の活性化は、マクロファージ8による腫瘍微小環境のリモデリングを促進することができる。CD40シグナルの活性化は、B細胞の増殖と活性化に大きく影響します。B細胞は、CD40によって活性化されると、有効な抗原提示細胞として機能することができます。それらは抗原を提示し、エフェクターT細胞活性を生成し、それによって抗腫瘍効果に寄与します9。さらに、腫瘍細胞におけるCD40の活性化は、アポトーシスを誘導し、腫瘍の成長を阻害することができる10。CD40は、主に、Lyn、Fyn、Sykなどの非受容体型チロシンタンパク質キナーゼの活性を制御することにより、シグナルを伝達します。さらに、Bcl-xL、Cdk4、およびCdk6タンパク質を刺激し、Rel/NF-kB転写因子を活性化し、CG-2およびPI3K10をリン酸化する能力があります。
示差走査蛍光法(DSF)は、バッファー組成、温度、低分子リガンドなどのさまざまな環境条件がタンパク質構造の熱安定性に及ぼす影響を評価するために広く使用されています。DSFに一般的に使用される色素は、オレンジ色の環境に敏感な疎水性色素です。通常の条件下では、タンパク質構造は折り畳まれ、その疎水性セグメントを内部に隠します。温度が上昇すると、タンパク質の疎水性領域がより露出し、その結果、天然のタンパク質構造が徐々に分解されます。色素は、この露出したタンパク質部分に選択的に結合し、その蛍光を増幅します。次いで、Tm値は、蛍光シグナル検出11の変化を監視することによって計算される。Tm値の変動は、突然変異、バッファーの変化、またはリガンド結合によるタンパク質の安定性の変化をある程度測定できます。さらに、タンパク質の折り畳み過程における構造変化を示すことができる12。このアプローチにより、正確なデータ、広い温度範囲、高感度、最小限のタンパク質サンプル損失が得られます13。
本研究では、蛍光定量ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)装置ではなく、蛍光マイクロプレートリーダーを用いて蛍光測定を行いました。この変更により、蛍光定量PCR装置がないラボでもDSF検出が可能になり、分析法の複雑さが軽減され、装置のセットアップに必要なステップが削減されるため、実験プロセスが簡素化されます。ただし、このアプローチにはいくつかの欠点があります。複雑さが軽減される一方で、手順はより面倒になります。異なる温度での手動蛍光検出が必要であり、システムからの蛍光の自動的かつ連続的な収集は達成できません。したがって、この研究では、DSF技術を利用してCD40タンパク質とウンベリフェロンの間の相互作用を調査し、チベット医学の分子メカニズムに関する新たな洞察を提供しました。
DSFは、熱シフトアッセイまたは熱蛍光アッセイとも呼ばれ、プログラムされたゆっくりとした温度上昇中に試験サンプルまたは色素の蛍光シグナルの変化を監視することにより、サンプル中のタンパク質の熱変性プロセスを検出するために使用される技術です。Pantoliano14によって最初に確立されたDSFは、ハイスループットな方法として機能します。主な手順は、コンピュー?…
The authors have nothing to disclose.
チベット医科大学第14次5カ年計画のコンテーション建設プロジェクト(2022ZYYGH12)、チベット医科大学教育省の主要研究所の2022年公開科目およびチベット医科大学基礎教育(ZYYJC-22-04)、寧夏回族自治区の主要研究開発プログラム(2023BEG02012)から受けた財政的支援に心から感謝いたします。 成都中医薬大学(XKTD2022013)のXinglin Scholar研究推進プロジェクト。
CD40 protein | MedChemExpress | HY-P75408 | |
DMSO | Boster Biological Technology Co., Ltd | PYG0040 | |
FlexStation 3 multifunctional microplate reader | Shanghai Meigu Molecular Instruments Co., LTD | FlexStation 3 | |
OriginPro 8 software | OriginLab Corporation | v8.0724(B724) | |
Phosphate buffered saline (1x) | Gibco | 8120485 | |
SoftMax Pro 7.1 | Shanghai Meigu Molecular Instruments Co., LTD | SoftMax Pro 7.1 | |
SSYPRO orange dye | Sigma | S5942 | |
Umbelliferone | Shanghai Yuanye Biotechnology Co. | B21854 |