Un'analisi di Luciferase High-Throughput per valutare la proteolisi di PCSK9 la proteasi singolo-fatturato
Summary
Questo protocollo presenta un metodo per valutare l’attività proteolitica di una proteasi fatturato intrinsecamente bassa attività, unico in un contesto cellulare. In particolare, questo metodo viene applicato per valutare l’attività proteolitica di PCSK9, un driver chiave del metabolismo lipidico cui attività proteolitica è richiesto per la sua funzione ipercolesterolemici ultimate.
Abstract
Proteina convertasi subtilisin/kexin tipo 9 (PCSK9) è una proteasi di singolo-fatturato che regola i livelli di lipoproteina a bassa densità (LDL) del siero e, di conseguenza, la malattia cardiovascolare. Anche se PCSK9 proteolisi sono richiesto per il suo effetto completo ipercolesterolemico, la valutazione della sua funzione proteolitica è impegnativa: PCSK9 è noto solo per fendere se stesso, subisce solo un singolo fatturato e dopo proteolisi, conserva il suo substrato in suo sito attivo come inibitore di auto. I metodi presentati qui descrivono un’analisi che supera queste sfide. L’analisi si concentra sulla proteolisi intermolecolari in un contesto di basati su cellule e avvenuta scissione collegamenti per l’attività luciferasica secrete, che possono essere facilmente lette nel medium condizionato. Via passaggi sequenziali di mutagenesi, trasfezione transiente e una lettura di luciferasi, il dosaggio può sondare PCSK9 proteolisi in condizioni di perturbazione o genetici o molecolari in un modo ad alta velocità. Questo sistema è adatto per entrambi la valutazione biochimica di missenso clinicamente scoperto polimorfismi a singolo nucleotide (SNPs), anche per quanto riguarda lo screening di piccole molecole inibitori di PCSK9 proteolisi.
Introduction
PCSK9 è destinato il ricevitore di LDL (LDL-R) per la degradazione, innalzamento del colesterolo LDL (LDL-C) e guida la malattia cardiaca aterosclerotica1,2. Therapeutics targeting PCSK9 robusto abbassare LDL-C e per migliorare i risultati cardiovascolari per i pazienti, anche quando aggiunto ad una terapia ipolipemizzante aggressiva con le statine3,4. Tuttavia, terapie attualmente approvate sono limitate ad approcci basati su anticorpi e soffrono di una mancanza di redditività5,6. Per risolvere questo problema, le alternative terapeutiche meno costose, un mezzo per identificare i pazienti probabilmente ottenere maggiori benefici, o entrambi, sono necessari.
Approcci della piccolo-molecola bersaglio intracellulare PCSK9, fornirebbe una migliore via di somministrazione e ridurre i costi, che li rende il “Santo Graal” in questa zona7. Tuttavia, PCSK9 è dimostrato difficile da droga di piccole molecole. Come una proteasi, targeting funzione proteolitica di PCSK9 è un’attraente strategia, come self-proteolisi sono la tappa limitante di PCSK9 maturazione8 ed sono necessaria per il suo massimo effetto su LDL-R9. Fin qui, tuttavia, questa strategia non ha avuto successo, probabilmente a causa di biochimica unica di PCSK9: PCSK9 fende solo sé10, eseguendo una reazione di singolo-fatturato, e dopo auto-fenditura, la PCSK9 propeptide rimane legato nel sito attivo come un auto-inibitore11, impedendo la lettura di qualsiasi ulteriore attività di proteasi.
Questo articolo presenta un metodo per valutare la funzione proteolitica PCSK9 in moda di alto-rendimento8. Attraverso mutagenesi sito-diretta, gli investigatori possono utilizzare questo test per sondare gli effetti di codifica SNPs trovati nella clinica per valutarli per effetti sulla proteolisi, la tappa limitante di PCSK9 maturazione. Inoltre, questo metodo sarà utile nella progettazione di schermi ad alta produttività per identificare i modulatori della proteolisi PCSK9, che si prevedono, infine, interferire con la presentazione di PCSK9 al LDL-R (e modulare l’effetto ipercolesterolemico di PCSK9) . Infine, questo protocollo può essere adattato alle altre proteasi con attività intrinsecamente bassa, purché i) una coppia di substrato-proteasi specifiche possa essere trovata, e ii) un adeguato ancoraggio intracellulare può essere stabilita per il substrato.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le procedure sperimentali descritte sopra presentano un metodo per superare l’attività intrinsecamente bassa della singolo-fatturato proteasi PCSK9 e valutare la sua funzione proteolitica in modo robusto. Il concetto chiave del dosaggio si basa sulla conversione di un evento singolo-fatturato in una lettura enzimaticamente amplificata. I punti di forza del test includono la relativamente breve periodo di tempo e facilità d’uso del reporter di luciferase, come pure la sua scalabilità agli approcci di alto-rendimento. I…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori ringraziano il generoso sostegno finanziario dal NHLBI/NIH (K08 HL124068 e LRP HMOT1243), NCATS/NIH attraverso la UCSF clinica e traslazionale Science Institute catalizzatore Program (UL1 TR000004), il Senato accademico di UCSF, la Fondazione di Hellman, una Gilead Sciences Research Scholar Award, un premio di cardiovascolare Pfizer ASPIRE (tutte John S. Chorba) e l’Howard Hughes Medical Institute (a Adri M. Galvan e Kevan M. Shokat).
Materials
| PCR Tubes | USA Scientific | 1402-2900 | For PCR |
| Q5 Hot Start | New England Biolabs | M0493L | High-fidelity DNA Polymerase |
| Deoxynucleotide Solution Mix | New England Biolabs | N0447L | dNTPs (for PCR) |
| pPCSK9-NLucProteaseAssay-WT | Authors | n/a | Available from authors |
| pPCSK9-NLucProteaseAssay-S386A | Authors | n/a | Available from authors |
| Agarose LE | Gold Biotechnology | A-201-100 | For DNA gels |
| E-Gel Imager System with Blue Light Base | ThermoFisher Scientific | 4466612 | For imaging DNA gels |
| SYBR Safe DNA Gel Stain | ThermoFisher Scientific | S33102 | For DNA gels |
| Tris Base | ThermoFisher Scientific | BP152-1 | For DNA gel running buffer |
| Glacial acetic acid | ThermoFisher Scientific | A38-500 | For DNA gel running buffer |
| Ethylenediaminetetraacetic acid solution | Millipore Sigma | 3690 | EDTA, for DNA gel running buffer |
| 1 kb DNA ladder | Gold Biotechnology | D010 | DNA ladder |
| DpnI | New England Biolabs | R0176S | Restriction enzyme |
| LB Agar plates with 100 µg/mL carbenicillin | Teknova | L1010 | LB-Carb plates |
| One Shot Mach1 T Phage-Resistent Chemically Competent E. coli | ThermoFisher Scientific | C862003 | Chemically competent cells |
| LB Broth, Miller | ThermoFisher Scientific | BP1426-2 | LB |
| Carbenicillin | Gold Biotechnology | C-103-5 | Selective antibiotic |
| E.Z.N.A. Plasmid Mini Kit I | Omega BioTek | D6942-02 | DNA Purification Miniprep kit |
| NanoDrop 2000 Spectrophotomer | ThermoFisher Scientific | ND-2000C | Spectrophotometer |
| 293T Cells | American Tissue Culture Collection (ATCC) | CRL-3216 | HEK 293T cells |
| DMEM, high glucose, pyruvate | ThermoFisher Scientific | 11995065 | DMEM, mammalian cell media |
| Fetal Bovine Sera | Axenia Biologix | F001 | FBS |
| Trypsin-EDTA (0.05%), phenol red | ThermoFisher Scientific | 25300062 | Trypsin, for cell dissociation |
| Phosphate buffered saline (PBS) | ThermoFisher Scientific | 10010023 | PBS |
| Countess automated cell counter | ThermoFisher Scientific | C10227 | Automated cell counting |
| Countess cell counting chamber slides | ThermoFisher Scientific | C10228 | Slides for cell counting |
| CELLSTAR Tissue Culture Plates, White, White-Bottom, with Lid | Grenier Bio-One | 655083 | White, white-bottom 96 well plate |
| TempPlate non-skirted 96-well PCR plate, natural | USA Scientific | 1402-9596 | 96 well plate for master plasmid plate |
| Nunc 2.0mL DeepWell Plates | ThermoFisher Scientific | 278743 | 96 well deep well plate |
| Lipofectamine 3000 | ThermoFisher Scientific | L3000008 | Lipid transfection reagent, Lf3K |
| P3000 Reagent | ThermoFisher Scientific | L3000008 | DNA pre-complexation reagent, provided with Lf3K |
| OptiMEM I Reduced Serum Medium | ThermoFisher Scientific | 31985062 | Reduced serum medium for transfection |
| (+)-Sodium L-ascorbate | Millipore Sigma | A4034 | Sodium ascorbate |
| Sodium chloride | Millipore Sigma | S9888 | NaCl |
| Albumin, Bovine Serum, Fraction V, Low Heavy Metals | Millipore Sigma | 12659 | BSA |
| Methanol (HPLC) | ThermoFisher Scientific | A4524 | MeOH |
| Hydrochloric acid | VWR | JT9535-2 | Concentrated HCl |
| Coelenterazine | Gold Biotechnology | CZ2.5 | Luciferase substrate |
| Syringe Filter, Sterile | ThermoFisher Scientific | 09-720-3 | Sterile filter, PVDF, 0.22 µm pore |
| Pipet-Lite Multi Pipette L12-200XLS+ | Rainin | 17013810 | Multichannel pipette |
| Pipet-Lite Multi Pipette L12-20XLS+ | Rainin | 17013808 | Multichannel pipette |
| Pipet-Lite Multi Pipette L12-10XLS+ | Rainin | 17013807 | Multichannel pipette |
| Reagent reservoir | Corning | 4870 | Trough for reagents |
| Centrifuge tubes, 15 mL | ThermoFisher Scientific | 05-539-12 | 15 mL tubes |
| Centrifuge tubes, 50 mL | Corning | 430829 | 50 mL tubes |
| Spark Microplate Reader | Tecan | N/a | Plate Reader |
| Excel | Microsoft | 2016 for Mac | Spreadsheet software |
| Prism | GraphPad Software | v7 | Scientific data analysis software |
References
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