表面等离子共振(SPR)生物传感器 2008

Slow-dissociation effect of common signaling subunit beta c on IL5 and GM-CSF receptor assembly.

Cytokine Ishino T, Harrington AE, Zaks-Zilberman M, Scibek JJ, Chaiken I
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组成图示

Slow-dissociation effect of common si... 传感器构成示意图

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传感器类型

表面等离子共振(SPR)生物传感器

检测对象

人白细胞介素-5(IL5)、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF);样品基质为PBS/0.005% P20运行缓冲液中的重组蛋白溶液

检测原理

在CM5芯片的羧甲基葡聚糖层上,抗V5抗体经EDC/NHS氨基偶联固定,用于捕获C端带V5标签的可溶性受体α亚基(sIL5Ra或sGMRa)和共同βc亚基(sβc)。流动相中的IL5或GM-CSF先与α亚基结合;由于βc不单独结合细胞因子,三分子复合物主要由α-细胞因子复合物在表面招募邻近βc形成。βc的Tyr18和Tyr344等残基与细胞因子接触,降低复合物解离速率常数koff,使SPR解离相下降更慢。结合事件增加传感器表面质量,引起表面等离子共振响应(RU)升高;响应大小和动力学曲线随细胞因子浓度变化,从而获得kon、koff和Kd。

检测灵敏度

原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。

效应效果

该SPR方法通过抗V5抗体共锚定受体亚基,可调节α与βc表面比例,减少双分子结合贡献;IL5和GM-CSF均不单独结合βc,解离相未观察到显著再结合,显示识别特异性。动力学参数与细胞结合Kd趋势一致:IL5-IL5Ra SPR Kd约3.1 nM,细胞Kd约1.0 nM;加入βc后降至1.3 nM,细胞Kd约0.29 nM。GM-CSF-GMRa Kd约100 nM,加入βc后降至6.9 nM,细胞Kd约0.13 nM。βc的Y18A或Y344A突变消除慢解离效应,证明效应依赖细胞因子结合表位。作者认为V5标签锚定结合SPR是研究多受体亚基组装的通用工具,无需优化再生条件。

传感器的构成

  • 基底/换能器:CM5 SPR芯片金表面,提供表面等离子共振光学换能
  • 修饰层:羧甲基葡聚糖(carboxymethylated dextran)水凝胶层,经EDC/NHS活化用于固定抗体
  • 锚定层:抗V5单克隆抗体,通过氨基偶联固定,捕获C端V5标签受体亚基
  • 识别元件:可溶性IL5受体α亚基(sIL5Ra)或GM-CSF受体α亚基(sGMRa),C端V5/His标签,结合细胞因子
  • 共识别/稳定元件:可溶性共同βc亚基(sβc),C端V5/His标签,与α亚基共锚定形成三分子复合物并降低解离
  • 被测物:重组IL5或GM-CSF蛋白,作为流动相分析物
  • 封闭/再生:1 M乙醇胺封闭未反应羧基,10 mM甘氨酸-HCl(pH 1.6)再生表面
  • 信号读出:Biacore 3000 SPR仪器,记录共振单位(RU)随时间变化

中文摘要

IL5和GM-CSF的受体激活是一个顺序过程,依赖于细胞因子与特异性α亚基结合并招募共同信号转导βc亚基。为阐明这些受体亚基的组装动力学,作者利用表面等离子共振(SPR)生物传感器对细胞因子-受体复合物形成进行动力学相互作用分析。通过构建C端融合V5标签的受体胞外区可溶性蛋白,建立了在SPR芯片表面共锚定α和βc亚基的检测方法。结果显示,当α和βc共同锚定于传感器表面时,细胞因子-受体复合物的解离比仅锚定α亚基时更慢;βc的慢解离效应对GM-CSF受体稳定的作用与IL5系统相似。将βc中Tyr18或Tyr344突变为丙氨酸后,该效应消失,说明这两个残基构成细胞因子结合表位的关键部分。数据表明βc在防止配体-受体复合物快速解离中起重要作用,并解释了当同一细胞表面存在多个βc细胞因子受体α亚基时,βc的选择性使用可通过稳定三分子复合物中的隔离作用加以控制。

英文摘要

Receptor activation by IL5 and GM-CSF is a sequential process that depends on their interaction with a cytokine-specific subunit alpha and recruitment of a common signaling subunit beta (betac). In order to elucidate the assembly dynamics of these receptor subunits, we performed kinetic interaction analysis of the cytokine-receptor complex formation by a surface plasmon resonance biosensor. Using the extracellular domains of receptor fused with C-terminal V5-tag, we developed an assay method to co-anchor alpha and betac subunits on the biosensor surface. We demonstrated that dissociation of the cytokine-receptor complexes was slower when both subunits were co-anchored on the biosensor surface than when alpha subunit alone was anchored. The slow-dissociation effect of betac had a similar impact on GM-CSF receptor stabilization to that of IL5. The effects were abolished by alanine replacement of either Tyr18 or Tyr344 residue in betac, which together constitute key parts of a cytokine binding epitope. The data argue that betac plays an important role in preventing the ligand-receptor complexes from rapidly dissociating. This slow-dissociation effect of betac explains how, when multiple betac cytokine receptor alpha subunits are present on the same cell surface, selective betac usage can be controlled by sequestration in stabilized cytokine-alpha-betac complexes.

关键词

表面等离子共振生物传感器白细胞介素-5GM-CSF受体组装慢解离效应