Здесь мы описываем получение и использование одного из видов деятельности на основе зонда (ARN14686, ундец-10-ynyl- N – [(3 S) -2-оксоазетидин-3-ил] карбамат) , что позволяет обнаруживать и количественное активная форма фермента провоспалительных N амидазы -acylethanolamine кислоты (NAAA), как в пробирке и экс естественных условиях.
Деятельность на основе белка профилирование (ABPP) представляет собой способ идентификации фермента интерес в сложном протеома за счет использования химического зонда, который нацелен активных участков фермента. Репортер тег введен в зонд позволяет для обнаружения меченого фермента в геле сканирования флуоресценции, белка-блот, флуоресцентной микроскопии, или жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии. Здесь мы опишем приготовление и применение соединения ARN14686, химии кликах на основе зонда (CC-ABP) , который селективно распознает фермент N амидазу -acylethanolamine кислоты (Naaa). NAAA представляет собой цистеин гидролазная, что способствует воспаление деактивируя эндогенные активатора пролиферации пероксисом рецептора (PPAR) -альфа агонисты, такие как пальмитоилэтаноламид (ПЭА) и oleoylethanolamide (OEA). NAAA синтезируется как неактивный полнометражного профермента, который активируется autoproteolysis в кислом рН лизосом. Локализация исследования чпр показано, что NAAA преимущественно экспрессируется в макрофагах и других моноцитарных клеток, а также в В-лимфоцитов. Мы приводим примеры того , как ARN14686 могут быть использованы для обнаружения и количественного определения активного Naaa исключая виво в тканях грызунов с помощью белков – блоттинга и флуоресцентной микроскопии.
Обычно используемые методы для изучения паттернов экспрессии, взаимодействия и функции белков, в том числе для жидкостной хроматографии-масс – спектрометрии платформ для анализа дробовика 1,2, дрожжи двух гибридных методов 3,4, а в анализах пробирке, ограничены в том , что они не в состоянии оценить активность белков в их нативном состоянии. Деятельность на основе белка профилирование (ABPP) может быть использован, чтобы заполнить этот пробел. При таком подходе, малые молекулы зондов способна ковалентного связывания с активным участком фермента, представляющего интерес, конъюгированного с репортером группы, что позволяет обнаруживать мишени. С помощью химии щелчок (CC), репортер может быть встроен в зонд или может быть введен после того, как поражение цели произошло 5,6. Последняя процедура требует использования зондов, содержащих соответствующие химические группы, такие как терминальное алкина или азида, который может быть модифицирован с рядом репортерных реагентов с помощью био-ортогональный реакций SUCч как Cu (I) -catalyzed Huisgen [3 + 2] циклоприсоединения 7-9 или Штаудингер лигирование 10,11.
Недавно мы раскрыли соединение ARN14686 в качестве первого АВР для в пробирке и в естественных условиях обнаружения цистеина гидролазы, Naaa 12. NAAA катализирует гидролитическое дезактивацию насыщенных и мононенасыщенных Faes, включая oleoylethanolamide (OEA) и пальмитоилэтаноламид (ПЭА), которые являются эндогенными агонистами противовоспалительного ядерных рецепторов PPAR-альфа 13-15. NAAA преимущественно экспрессируется в макрофагах и других моноцитарных клеток, а также в В-лимфоцитов 14,16, что указывает на роль в регуляции врожденной иммунной реакции. Фермент синтезируется в шероховатой эндоплазматической сети в неактивной форме и активируется в кислой отсеках клетки с помощью autoproteolytic механизма 17. Autoproteolytic расщепления генерирует новый N – терминальном цистеин (C131 у мышей и крыс, C126 в организме человека), который является ответственным за нуклеофил FAE гидролиз 18,19. Фармакологическое ингибирование активности Naaa изменяет FAE баланс синтеза / деградации в пользу увеличения клеточных уровней Faes 16,20,21. Несколько производных β-лактон и β-лактамные было показано ингибировать активность Naaa с высокой активностью и селективностью 16,22-26. Эти ингибиторы действуют через S -acylation каталитического цистеина 16,27,28.
Соединение ARN14686 был разработан на основе химической структуры активного системно, серин полученный ингибитор β-лактамным Naaa, ARN726 (4-cyclohexylbutyl- N – [(S) -2-оксоазетидин-3-ил] карбамата) 16. 4-бутил-циклогексил группа ARN726 была заменена С9 насыщенной алифатической цепи, несущего концевой алкиновой метку для последующего CC конъюгации с репортером меткой азид-подшипника. Мы решили разработать двухступенчатую АВР для minimallY изменяют структуру исходного помост, сохраняя тем самым сродство зонда для Naaa. К тому же , избегая введения громоздких тегов, такой зонд может быть более подходящим для лечения в естественных условиях , чем прямое АБП. ARN14686 ингибирует Naaa с высокой активностью (hNAAA IC 50 = 6 нМ, rNAAA IC 50 = 13 нМ) путем образования ковалентной аддукта с каталитической цистеина фермента 12. Эксперименты в живых крысах показали, что зонд является селективным в захвате NAAA выражается в легких. Кислота ceramidase, еще один цистеин амидазы , который разделяет 33-34% идентичность с Naaa, также был идентифицирован как мишень с низкой аффинности при использовании высоких концентраций зонда (10 мкМ в пробирке, 10 мг / мл для внутривенного введения, внутривенно) 12. Мы также использовали ARN14686 изучить наличие активного Naaa в воспаленных тканях крыс после введения адъюванта Фрейнда (CFA) 29.
Здесь мы приводим протокол для препаратов в базе данныхна из ARN14686 (рисунок 1) и его применение к исследованию активации Naaa экс естественных условиях. В качестве примера, мы опишем экспериментальную процедуру визуализации Naaa в лапы крыс после введения CFA. В этом эксперименте белки извлекают из ткани лапы после инъекции зонда, и АБП-меченых протеом подвергают КХ с биотин-азида. Биотинилированные образцы обогащены с использованием стрептавидином бусинки, и белковые кляксы выполняются. В другом приложении мы описываем локализацию активного Naaa с помощью флуоресцентной микроскопии в легких мышей из зондовых обработанных мышей. В этом случае ткань секционного и секции подвергаются CC для родамина дополнение. Схема рабочего процесса показана на рисунке 2.
Ферментативная активность тонко регулируется на различных уровнях, в том числе транскрипции РНК, синтез белка, транслокация белка, пост-трансляционной модификации и белок-белковых взаимодействий. Часто, экспрессия фермента в одиночку не учитывает его деятельности. ABPP была разработан…
The authors have nothing to disclose.
The authors thank the Nikon Imaging Center at Istituto Italiano di Tecnologia, Genova, Italy (NIC@IIT).
1,1’-sulfonyldiimidazole | Sigma Aldrich | 367818 | Harmful |
2-dipyridylcarbonate | Fluorochem | 11331 | Harmful |
2-Methylbutan | Sigma Aldrich | M32631 | Flamable, toxic,hazardous to the aquatic environment |
4-(Dimethylamino)pyridine | Sigma Aldrich | 107700 | Toxic |
Acetic acid | Sigma Aldrich | 695092 | Flammable, Corrosive |
Acetonitrile | Sigma Aldrich | 34998 | Flammable, Toxic |
Activated charcoal | Sigma Aldrich | 161551 | |
Ammonium chloride | Sigma Aldrich | A9434 | Harmful |
Azide-PEG3-Biotin | Jena Biosciences | CLK-AZ104P4 | |
Azide-PEG3-Fluor 545 | Jena Biosciences | CLK-AZ109 | |
BCA protein assay kit | Thermo Fisher Scientific | 23227 | |
Bio-spin columns | Biorad | 732-6204 | |
Biotin | Sigma Aldrich | B4501 | |
Blocking buffer | Li-Cor Biosciences | 927-40000 | |
b-mercaptoethanol | Sigma Aldrich | M6250 | Higly toxic |
Bovin serum albumine (BSA) | Sigma Aldrich | A7030 | |
Bromophenol blue | Sigma Aldrich | B0126 | |
Bruker Avance III 400 | Bruker | ||
Celite | Sigma Aldrich | 419931 | Health hazard |
Ceric ammonium nitrate | Sigma Aldrich | 22249 | Oxidizing, Harmful |
Chloral hydrate | Sigma Aldrich | C8383 | Higly toxic |
CuSO4.5H2O | Sigma Aldrich | 209198 | Toxic |
Cyclohexadiene | Sigma Aldrich | 125415 | Flammable, Health hazard |
Cyclohexane | Sigma Aldrich | 34855 | Flammable, Harmful, Health hazard, Environmental hazard |
Dichloromethane | Sigma Aldrich | 34856 | Harmful, Health hazard |
Diethyl ether | Sigma Aldrich | 296082 | Flammable, Harmful |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Acros Organics | 348441000 | |
Dimethyl sulfoxide d6 (DMSO-d6) | Sigma Aldrich | 175943 | |
Ethanol | Sigma Aldrich | 2860 | Flammable, Harmful |
Ethyl acetate | Sigma Aldrich | 34858 | Flammable, Harmful |
Glycerol | Sigma Aldrich | G5516 | |
Irdye 680-LT Streptavidin | Li-Cor Biosciences | 925-68031 | |
IRDye680-LT Streptavidin | Licor | 925-68031 | Briefly centrifuge before use to precipitate protein complexes |
Methanol | Sigma Aldrich | 34966 | Highly toxic |
Methanol | Sigma Aldrich | 34860 | Flammable, Toxic, Health hazard |
N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimide hydrochloride | Sigma Aldrich | E7750 | Harmful, Corrosive |
N,N-diisopropylethylamine | Sigma Aldrich | D125806 | Flammable, Corrosive, Toxic |
N,N-dimethylformamide | Sigma Aldrich | 227056 | Flammable, Harmful, Health hazard |
N-Cbz-L-Serine | Fluorochem | M03053 | Harmful |
Nikon A1 confocal microscopy | Nikon | Read the user manual | |
NuPAGE 4-12% Bis-Tris gel | Thermo Fisher Scientific | NP0335BOX | |
Palladium on carbon | Sigma Aldrich | 330108 | |
p-anisidine | Sigma Aldrich | A88255 | Toxic, Health hazard, Environmental hazard |
Paraformaldehyde | sigma Aldrich | 441244 | Toxic, respiratory harmful, corrosive, falmable |
Poly(ethylene glycol) | Sigma Aldrich | P3265 | |
ProLong Gold antifade mountant with DAPI | Thermo Fisher Scientific | P36931 | Avoid bubbles formation |
Protease inhibitor cocktail | Sigma Aldrich | P8340 | |
Sodium bicarbonate | Sigma Aldrich | S6014 | |
Sodium dodecyl sulfate (SDS) | Sigma Aldrich | L3771 | Toxic, corrosive, falmmable |
Sodium hydride | Sigma Aldrich | 452912 | Flammable |
Sodium sulfate | Sigma Aldrich | 239313 | |
Starion FLA-9000 immage scanner | FUJIFILM | Read the user manual | |
Streptavidin agarose | Thermo Fisher Scientific | 20349 | |
Sucrose | Sigma Aldrich | S7903 | |
Tert-butanol | Sigma Aldrich | 360538 | Toxic, flammable |
Tetrahydrofuran | Sigma Aldrich | 186562 | Flammable, Harmful, Health hazard |
Thiourea | Acros Organics | 424542500 | Toxic, warm at 50 °C to dissolve |
Tris | Sigma Aldrich | RDD008 | |
Tris(2-carboxyethyl)phosphine (TCEP) | Sigma Aldrich | C4706 | |
Tris[(1-benzyl-1H-1,2,3-triazol-4-yl)methyl]amine (TBTA) | Sigma Aldrich | 678937 | |
Triton-x100 | Sigma Aldrich | X100 | Toxic |
Tween-20 | Sigma Aldrich | P9416 | |
Tween-80 | Sigma Aldrich | P1754 | |
Ultra turrax IKA T18 basic tissue homogenizer | IKA | ||
Undec-10-yn-1-ol | Fluorochem | 13739 | Harmful |
Urea | Sigma Aldrich | U5378 | Toxic, warm at 50 °C to dissolve |