固体基底上的人波形蛋白层:吸附动力学与冠状层形成研究

Human Vimentin Layers on Solid Substrates: Adsorption Kinetics and Corona Formation Investigations.

作者信息Monika Wasilewska, Paulina Żeliszewska, Katarzyna Pogoda, Piotr Deptuła, Robert Bucki, Zbigniew Adamczyk
PMID35829774
发布时间2022-08-08
DOI10.1021/acs.biomac.2c00415

实验完整度

包含AFM扩散吸附、QCM流动吸附、LDV聚合物颗粒冠状层形成等多个独立证据层级,并结合电动模型进行定量解释。

主要模型

云母片 二氧化硅QCM传感器 磺化聚苯乙烯颗粒(S800)

重点核对

pH值(3.5、7.4) 离子强度(1、10、150 mM NaCl) 蛋白质浓度(0.5、5 mg L−1) 吸附时间(10–180 min) Zeta电位与覆盖率测定

摘要

人波形蛋白在带负电荷基底(云母、二氧化硅和聚合物颗粒)上的吸附动力学使用原子力显微镜(AFM)、石英晶体微天平(QCM)和激光多普勒测速(LDV)方法进行了分析。在扩散条件下进行的AFM研究表明,吸附的蛋白质层主要由致密的四聚体和六聚体聚集体组成,尺寸为11–12 nm。这些结果与QCM研究在流动条件下的波形蛋白吸附动力学一致。已确定波形蛋白聚集体在pH 3.5和7.4时能有效吸附在带负电荷的二氧化硅传感器上,形成覆盖度达到3.5 mg m–2的致密层。此外,使用LDV方法研究了聚合物颗粒上波形蛋白冠状层的形成,并用电动模型进行了解释。这使我们能够确定冠状层的zeta电位随pH的变化以及聚集体的电动电荷,在10 mM NaCl溶液中pH 7.4时,该电荷等于−0.7 e nm–2。平均带负电荷的聚集体在带负电荷基底上的异常吸附被解释为异质电荷分布的结果。这些研究证实了在平面基底和载体颗粒上沉积稳定的波形蛋白层是可行的,且覆盖度和zeta电位可控。它们可用于研究波形蛋白与各种配体(包括先天免疫系统受体、免疫球蛋白、细菌毒力因子和病毒刺突蛋白)的相互作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
本研究旨在获取人波形蛋白聚集体在固体基底上的基本理化性质(如尺寸、电荷)及吸附机理。
核心机制
波形蛋白聚集体在负电荷基底上的吸附是通过聚集体表面的正电荷补丁与基底负电荷的静电相互作用实现的;在pH 7.4时,聚集体内部带负电荷,边缘带正电荷,这种异质电荷分布促进了吸附和聚集。
主要证据
AFM显示聚集体尺寸为11–12 nm,对应四聚体/六聚体;QCM测得最大覆盖率约3.5 mg m−2(pH 7.4);LDV确定聚集体zeta电位在pH 7.4时为−52 mV。
研究意义
这些结果可用于制备覆盖度和zeta电位可控的稳定波形蛋白层,用于研究波形蛋白与免疫球蛋白、细菌毒力因子和病毒刺突蛋白等配体的相互作用。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

波形蛋白聚集体表征

确定溶液中波形蛋白聚集体的尺寸、形态和聚集数。

使用AFM在云母上于扩散条件下吸附低浓度波形蛋白(0.5 mg L−1),测量聚集体尺寸分布,并结合理论模型计算单体尺寸。

2

平面基底吸附动力学

研究波形蛋白在二氧化硅传感器上的吸附动力学及覆盖度。

使用QCM实时监测波形蛋白在二氧化硅传感器上的吸附和脱附过程,在流动条件下,改变pH和离子强度。

3

聚合物颗粒冠状层形成

研究波形蛋白在带负电荷聚合物颗粒上的冠状层形成,并测定其电动力学性质。

混合波形蛋白溶液和S800颗粒悬浮液,孵育后使用LDV测量颗粒的zeta电位,并使用电动模型分析数据。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Zetasizer Nano ZSMalvern--
Q-Sense E1Q-Sense--
NT-MDT Solver AFM----
多晶硅悬臂梁ETALON--
氯化钠Sigma-Aldrich--
磷酸盐缓冲液Sigma-Aldrich--
His标签重组人波形蛋白Sino Biological10028-H08B
云母片Continental Trade--
磺化聚苯乙烯颗粒(S800)实验室自制--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
吸附动力学
pH值、离子强度(NaCl浓度)、蛋白质浓度、吸附时间、流速
阅读提示:Materials and Methods 和 Results 中 AFM 和 QCM 部分
冠状层形成
pH值、离子强度、波形蛋白浓度、颗粒浓度、混合时间
阅读提示:Materials and Methods 和 Results 中 Vimentin Corona Formation 部分
Zeta电位测量
pH、离子强度、蛋白质覆盖率
阅读提示:Materials and Methods 和 Results 中电泳测量部分