Sığır Serum albümin Gold(III) bağlama tarafından çeşitli biçimler Luminophore oluşumu
Summary
Altın katyonlar (Au(III)). Sığır serum albumin (BSA) de konformasyon bağımlı benzersiz BSA-Au floresans karakterize gelince sunulan çeşitli biçimler için bağlama eğitimi iletişim kurallarını
Abstract
Sunulan iletişim kurallarının amacı biçimi değişikliği indüklenen kırmızı floresans verimli BSA, Au(III) bağlama işlemi incelemektir (λem 640 = nm) BSA-Au(III) kompleksleri. Yöntem kırmızı floresans ortaya çıkması BSA biçimler denge pH kaynaklı geçişler ile ilişkili göstermek için pH ayarlar. Kırmızı floresan BSA-Au(III) kompleksleri sadece BSA “A-biçimli” biçimi için karşılık gelen pH ya da 9,7 üzerinde bir ayarlama ile oluşmuş olabilir. Au molar oranı BSA ayarlamak için ve Au(III) bağlama işlemi saat ders izlemek için iletişim kuralı açıklanmıştır. Au(III) kırmızı floresans üretmek için BSA, başına en az sayıda daha az yedi yaşında. Biz iletişim kuralı birden çok Au(III) bağlayıcı siteleri BSA içinde varlığını göstermek için adımlar açıklanmaktadır. İlk, bakır ekleyerek (Cu(II)) veya nikel (Ni(II)) Özellikler Au(III) tarafından takip, bu yöntem ortaya bir bağlama sitesi kırmızı fluorophore değil Au(III). İkinci olarak, BSA ajanlar kapatma thiol tarafından değiştirerek, başka bir nonfluorophore oluşturan Au(III) bağlama site ortaya çıkıyor. Üçüncü olarak, BSA conformation fizyon ve disülfür bağları kapatma değiştirme, mümkün Au(III) bağlama site (ler) gösterilmiştir. Diğer proteinler ve metal katyonlar etkileşimler çalışmaya, BSA biçimler ve Au(III) bağlama, kontrol etmek için açıklanan protokol genel olarak uygulanır.
Introduction
Bir ultraviyole (UV) sergileyen bir BSA-Au bileşik-dikkat çekici ile heyecanlı kırmızı floresans shift stokes, başlangıçta Xie ve arktarafından sentezlenen. 1. benzersiz ve istikrarlı kırmızı floresans alanlarda2,3,4,5,6,7görüntüleme veya nanomedicine8 algılama gibi çeşitli uygulamalar bulabilirsiniz ,9,10,11,12,13. Bu bileşik, nano-bilim son yıllarda14,15,16, alanında birçok araştırmacılar tarafından kapsamlı bir şekilde çalışılmıştır. BSA-Au bileşik Au25 nanoclusters yorumlanır. Bu bileşik ayrıntılı incelemek ve kırmızı floresans kökenini anlamak için sunulan Yöntem hedefidir. Sunulan yaklaşım takip ederek, birden çok Au bağlayıcı siteleri, varlığı ve floresan, Au25 nanoclusters, tek-site çekirdekleşme alternatif kökeni resimli. Aynı yaklaşım diğer proteinler17,18,19 Au(III) ile complexed içsel floresan özelliklerini değiştirebilirsiniz nasıl eğitim için istihdam edilebilir.
Kırmızı-floresan BSA-Au bileşik sentezi BSA floresan yoğunluğu ve uyarma-emisyon harita (EEM)20Peaks’e konumunu en üst düzeye çıkarmak için Au (BSA:Au) için molar oranları dar bir denetimi gerektirir. Bu birden çok bağlayıcı siteleri Au(III) bağlamak, mevcut Asparagine parçası (veya Asp parça, ilk dört amino asit kalıntıları, N-terminus, BSA) de dahil olmak üzere gösterilebilir21,22. BSA (Cys-34) 34th amino asit de Au(III) koordine etmek ve kırmızı fluorescence([Cys34-capped-BSA]-Au(III))20yönteminde dahil olmak gösterilir. Tüm Cys-Cys disülfür bağları fizyon ve tüm thiols, kırmızı floresans kapatma üzerine üretilen ([all-thiol-capped-BSA]-Au(III)). değil Bu kırmızı floresans üretmek için Au(III) bağlama site olarak Cys-Cys disülfür bağları gerekliliğini gösterir.
Protein Kimya teknikler yaygın olarak BSA-Au(III) kompleksleri nano-bilim toplumda eğitim için kullanılmış değil. Ancak, BSA Au(III) bağlama sitelerin detaylı bilgi sahibi olarak bu komplekslerin, de bazı yönlerini anlamak için bu teknikler istihdam için değerli olacaktır. Bu makalede bazı teknikler göstermek için tasarlanmıştır.
Protocol
Representative Results
Discussion
PH 12 hazırlanan BSA-Au(III) bileşikler kırmızı floresans bir emisyon dalga boyu λemadlı sergi 640 = ultraviyole (UV) ışık λexile heyecanlı zaman nm = 365 nm (Şekil 1A). Kırmızı floresans ortaya çıkması yavaş bir süreçtir ve bir kaç gün için maksimum yoğunluğu artırmak için oda sıcaklığında alacak. Yüksek sıcaklık kırmızı floresans daha hızlı üretmek için kullanılan rağmen tepki 37 ° C’de çalıştıran optimum sonu…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
S.E. Duke bağış özel girişim Fonu, Wells Fargo Fonu, ilaç Vakfı yanı sıra başlangıç fonlar üzerinden University of North Carolina, desteğinden Charlotte kabul eder.
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).
