在这里,我们描述了一种从海葵中获得粗毒血清提取物并检测其溶血和磷脂酶活性的方案。
海葵毒液组合物包括多肽和非蛋白质分子。细胞溶解成分在设计新的分子工具方面具有很高的生物技术和生物医学潜力。海葵毒液位于外胚层和称为线囊的亚细胞结构的腺细胞中,两者都分布在整个海葵体内。这一特征意味着挑战,因为细胞和线虫囊囊必须裂解以释放与其他无毒分子一起释放毒液成分。因此,首先,毒液来源于粗提取物(不同和不同的分子和组织碎片的混合物)。下一步是检测具有特定生物活性的多肽。在这里,我们描述了一种获得海葵粗提取物和生物测定的有效策略,以鉴定细胞溶解素的存在。第一步涉及廉价和直接的技术(搅拌和冻融循环)来释放细胞溶解素。我们获得了最高的细胞溶解活性和蛋白质(从20克干重中获得约500毫克蛋白质)。接下来,通过SDS-PAGE凝胶检测分子量在10 kDa和250 kDa之间的蛋白质来分析提取物的多肽复杂性。在溶血测定中,我们使用绵羊红细胞并测定HU50 (11.1±0.3μg/ mL)。相比之下,使用蛋黄作为底物在琼脂糖固体介质中测定粗提取物中磷脂酶的存在。总体而言,本研究使用高效且廉价的方案来制备粗提取物,并应用可复制的生物测定来鉴定细胞溶解素,具有生物技术和生物医学兴趣的分子。
海洋动物是生物活性化合物的丰富来源。近几十年来,海葵毒液的组成引起了科学的关注,因为它由多种多肽组成,具有溶血性,细胞毒性,酶促性(磷脂酶,蛋白酶,几丁质酶)和神经毒性活性和对蛋白水解活性的抑制作用1。此外,这些多肽是开发分子工具在生物技术和治疗用途中的潜在来源2,3。
关于海葵毒液及其分子成分的报道很少,因为获得毒液的复杂性,甚至分离和毒素的表征。报告中使用的提取方法涉及裂解和排空与毒液产生1相关且无关的细胞内容物。
所有蜈蝓病患者的一个特殊特征是缺乏集中在单个解剖区域的毒液生产和释放系统。相反,线虫囊是保持毒液4,5的结构。其他类型的细胞,称为表皮腺细胞,也分泌毒素,并且也分布在海葵体内6。
获得毒液的第一个也是最关键的挑战是在后续过程中产生具有充分操作的提取物,而不会灭活或降解不稳定的蛋白质。接下来,必须裂解细胞,并且组分 – 在这种情况下,必须有效和快速地提取多肽,避免蛋白水解和水解,同时消除其他细胞组分7。
使用不同的方法获得海葵的粗提取物;有些涉及牺牲生物体,而另一些则允许它保持活力。暗示使用生物体整个身体的方法允许从毒液8中释放大多数毒素,而保持生物体存活的方法仅提取毒液的某些成分9。提取物的制备需要通过特定的生物测定法评估目标物质的存在和效力,其中包括通过 体内 或 体外 方法观察药理作用的策略10。
海葵毒含有细胞溶解多肽,成孔毒素(PFT)11和磷脂酶12;这些分子是研究蛋白质 – 脂质相互作用,癌症治疗中的分子工具以及基于纳米孔3的生物传感器的模型。海葵PFT的分类是根据其大小或分子量进行的,从5 kDa到80 kDa。20 kDa PFT是研究最多和被称为放线菌素11的,因其在开发分子工具方面具有特别感兴趣的生物医学潜力,可用于抗癌,抗菌和基于纳米孔的生物传感器。另一种细胞溶解素,包括磷脂酶,特别是磷脂酶A2(PLA2)13,释放脂肪酸并水解磷脂,破坏细胞膜的稳定性。由于这种作用机制,PLA2有望成为炎症性疾病研究和应用的重要模型。它可以作为研究细胞膜14中脂质行为的模型。
在这里,我们描述了一种有效的方案,用于从海葵 Anthopleura dowii Verrill(1869)获得粗提取物,并检测溶血素和磷脂酶。两者都是相关的毒素,可以用作设计新分子工具的模板。
对新化合物的高需求在科学和工业的不同领域都有应用,这导致了对毒液的研究。毒液代表了丰富的分子来源,可作为生成新分子工具的模板。然而,这些毒液的复杂性需要实施和组合各种方法来获取和研究它们。
在这里,我们展示了一种获取和分析海葵 Anthopleura dowii的毒液的方法,Verrill 1869,可用于探索其他海葵物种的毒液,从冻干标本开始,然后粗提取。冻干步?…
The authors have nothing to disclose.
这项工作得到了Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica(PAPIIT)的支持,赠款编号为IT200819。作者感谢Tom Musselman,Rock Paper Editing,LLC,检查了这份手稿的英语语法;以及萨曼塔·希门尼斯(CICESE,恩塞纳达)和胡安·曼努埃尔·巴尔博萨·卡斯蒂略(墨西哥国立自治大学塞卢拉研究所)的技术援助。我们还感谢Augusto César Lizarazo Chaparro博士(CEPIPSA)获得绵羊血液。我们特别感谢ICAT-UNAM的José Saniger Blesa博士,感谢他实验室的录像设施。
15 mL conical centrifuge tube | Corning | 430766 | |
2-Bromophenol blue | Sigma | B75808 | |
2-mercaptoetanol | Sigma-Aldrich | M6250-100ML | |
50 mL conical centrifuge tubes | Corning | 430828 | |
Acetic Acid Glacial | J.T. Baker | 9515-03 | |
Acrylamide | Promega | V3115 | |
Agarose | Promega | V3125 | |
Bisacrylamide | Promega | V3143 | |
Bovine Serum Albumin Fraction V | Sigma | A3059-100G | |
Bradford Protein Assays | Bio-Rad | 5000006 | |
Calcium chloride | Sigma-Aldrich | C3306 | |
Cell culture plates 96 well, V-bottom | Corning | 3894 | |
Centrifuge | Eppendorf | 5804R | |
Centrifuge tubes | Corning | CLS430829 | |
ChemiDoc MP system | Bio-Rad | 1708280 | |
Citric acid | Sigma-Aldrich | 251275 | |
Clear flat.bottom 96-Well Plates | Thermo Scientific | 3855 | |
Coomassie Brilliant Blue G-250 | Bio-Rad | #1610406 | |
Coomassie brilliant blue R-250 | Bio-Rad | 1610400 | |
Dextrose | J.T. Baker | 1916-01 | |
Ductless Enclosure | Labconco | Vertical | https://imagej.nih.gov/ij ImageJ 1.53c |
Gel Doc EZ | Bio Rad. | Gel Documentation System | |
Glycerol | Sigma-Aldrich | G5516-4L | |
Hemocytometer | Marienfeld | 650030 | |
ImageJ (Software) | NIH, USA | Version 1.53c | |
Incubator 211 | Labnet | I5211 DS | |
Methanol | J.T. Baker | 9049-03 | |
Mini-PROTEAN tetra cell | Bio-Rad | 1658000EDU | |
Na2HPO4 | J.T. Baker | 3824-01 | |
NaCl | J.T. Baker | 3624-01 | |
NaH2PO4.H2O | J.T. Baker | 3818-05 | |
Origin software | version 9 | To design the plot with sigmoidal adjustments | |
Petridish | Falcon | 351007 | |
Pipetman kit | Gilson | F167380 | |
Precast mini gel | BioRad | 1658004 | |
Prestained Protein Ladder | Thermo Scientific | 26620 | |
Protease Inhibitor Cocktail | Roche | 11836153001 | |
Protein Assay Dye Reagent Concentrate | Bio-Rad | 5000006 | |
Rhodamine 6G | Sigma-Aldrich | 252433 | |
SDS | Sigma-Aldrich | L4509 | |
Sodium citrate dihydrate | JT Baker | 3646-01 | |
Spectrophotometer | THERMO SCIENTIFIC | G10S UV-VIS | |
Tris Base | Sigma-Aldrich | 77-86-1 | |
Volt Power Supply | Hoefer | PS300B |