Biopolym. Cell. 2015; 31(4):301-308.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.0008EF
Молекулярна та клітинна біотехнології
ППР дослідження формування проміжного шару біоселективного елемента імуносенсора на основі рекомбінантного білка A S. aureus
1Рачков О. Е., 1, 2Бахмачук А. О., 1Горбатюк О. Б., 1, 3Мацишин М. Й., 4Христосенко Р. В., 4Ушенін Ю. В., 1, 3Солдаткін О. П.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680
  2. Навчально-науковий центр «Інститут біології»
    Київського національного університету імені Тараса Шевченка
    вул. Володимирська, 64/13, Київ, Україна, 01601
  3. Інститут високих технологій,
    Київський національний університет імені Тараса Шевченка
    пр. Академіка Глушкова 2, кор. 5, Київ, Україна, 03022
  4. Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України
    просп. Науки, 41, Київ, Україна, 03028

Abstract

Мета. Дослідити формування проміжного шару біоселективного елемента імуносенсора на основі рекомбінантного білка А Staphylococcus aureus із залишком цистеїну (SPA-Cys) та його взаємодії з імуноглобуліном людини за допомогою спектрометра ППР "Плазмон". Методи. Активність використаних імунокомпонентів була перевірена за допомогою імуноферментного аналізу. Для вивчення іммобілізації білків на золотій сенсорній поверхні і взаємодій між іммобілізованим SPA-Cys і імуноглобуліном людини застосували спектрометрію поверхневого плазмонного резонансу. Результати. Продемонстрована пряма залежність сенсорного відгуку від концентрації SPA-Cys в діапазоні від 0,2 до 2 мкМ під час його іммобілізації. За допомогою білків молока вдалося ефективно знизити рівень неспецифічної адсорбції на сенсорній поверхні. Була показана пряма залежність сенсорного відгуку від концентрації IgG і поверхневої густини іммобілізованого SPA-Cys. Апроксимація експериментальних даних графіком ізотерми Ленгмюра дає значення Kd для взаємодії іммобілізованого SPA-Cys із IgG 8,5 ± 0,7 × 10-8 M (Ka = 1.2 ± 0.1 × 107 М-1). Отримана величина рівноважної константи зв'язування вказує на досить сильну взаємодію, і її значення узгоджується з літературними даними. Висновки. Успішна іммобілізації SPA-Cys на золотій поверхні спектрометра ППР при збереженні його високої IgG-зв'я­зувальної активності, селективності та стабільності сенсорного відгуку підтверджує ефективність SPA-Cys як проміжного компонента для створення біоселективного елемента імуносенсора.
Keywords: імуноглобулін, рекомбінантний білок А S. aureus, поверхневий плазмонний резонанс, іммобілізація білка, імуносенсор, рівноважна константа зв'язування.
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Soldatkin AP, Dzyadevych SV, Korpan YI, Sergeyeva TA, Arkhypova VN, Biloivan OA, Soldatkin OO, Shkotova LV, Zinchenko OA, Peshkova VM, Saiapina OY, Marchenko SV, El'skaya AV. Biosensors. A quarter of a century of R&D experience. Biopolym Cell. 2013; 29(3):188–206.
[2] Ramanaviciene A, German N, Kausaite-Minkstimiene A, Voronovic J, Kirlyte J, Ramanavicius A. Comparative study of surface plasmon resonance, electrochemical and electroassisted chemiluminescence methods based immunosensor for the determination of antibodies against human growth hormone. Biosens Bioelectron. 2012;36(1):48-55.
[3] de Juan-Franco E, Caruz A, Pedrajas JR, Lechuga LM. Site-directed antibody immobilization using a protein A-gold binding domain fusion protein for enhanced SPR immunosensing. Analyst. 2013;138(7):2023-31.
[4] Makaraviciute A, Ramanaviciene A. Site-directed antibody immobilization techniques for immunosensors. Biosens Bioelectron. 2013;50:460-71.
[5] Wang C, Feng B. [Research progress on site-oriented and three-dimensional immobilization of proteins]. Mol Biol (Mosk). 2015;49(1):3-25.
[6] Abrahmsén L, Moks T, Nilsson B, Hellman U, Uhlén M. Analysis of signals for secretion in the staphylococcal protein A gene. EMBO J. 1985;4(13B):3901-6.
[7] Moks T, Abrahmsén L, Nilsson B, Hellman U, Sjöquist J, Uhlén M. Staphylococcal protein A consists of five IgG-binding domains. Eur J Biochem. 1986;156(3):637-43.
[8] Sjodahl J. Repetitive sequences in protein A from Staphylococcus aureus. Arrangement of five regions within the protein, four being highly homologous and Fc-binding. Eur J Biochem. 1977;73(2):343-51.
[9] Sidorin EV, Solov'eva TF. IgG-binding proteins of bacteria. Biochemistry (Mosc). 2011;76(3):295-308.
[10] Muramatsu H, Dicks JM, Tamiya E, Karube I. Piezoelectric crystal biosensor modified with protein A for determination of immunoglobulins. Anal Chem. 1987;59(23):2760-3.
[11] Prusak-Sochaczewski E, Luong JHT. A new approach to the development of a reusable piezoelectric crystal biosensor. Anal Lett. 1990; 23(3):401–9.
[12] Kanno S, Yanagida Y, Haruyama T, Kobatake E, Aizawa M. Assembling of engineered IgG-binding protein on gold surface for highly oriented antibody immobilization. J Biotechnol. 2000;76(2-3):207-14.
[13] Ljungquist C, Jansson B, Moks T, Uhlén M. Thiol-directed immobilization of recombinant IgG-binding receptors. Eur J Biochem. 1989;186(3):557-61.
[14] Gorbatiuk OB, Bakhmachuk AO, Dubey LV, Usenko MO, Irodov DM, Okunev OV, Kostenko OM, Rachkov AE, Kordium VA. Recombinant Staphylococcal protein A with cysteine residue for preparation of affinity chromatography stationary phase and immunosensor applications. Biopolym Cell. 2015; 31(2):115–22.
[15] Homola J. Surface plasmon resonance sensors for detection of chemical and biological species. Chem Rev. 2008;108(2):462-93.
[16] Rengevich OV, Shirshov YuM, Ushenin YuV, Beketov AG. Separate determination of thickness and optical parameters by surface plasmon resonance: accuracy consideration. Semiconductor physics, quantum electronics and optoelectronics. 1999; 2(2):28–35.
[17] Gridina N, Dorozinsky G, Khristosenko R, Maslov V, Samoylov A, Ushenin Yu, Shirshov Yu. Surface plasmon resonance biosensor. Sensors & Transducers Journal. 2013; 149(2): 60–8.
[18] Gorbatiuk OB, Okunev OV, Nikolaev YuS, Svyatenko OV, Kordium VA. Construction, expression, functional characterization and practical application of fusion protein SPA-BAPmut. Biopolym Cell. 2013; 29(1):49–54.
[19] Rachkov A, Holodova Y, Ushenin Y, Miroshnichenko D, Telegeev G, Soldatkin A. Development of bioselective element of SPR spectrometer for monitoring of oligonucleotide interactions and comparison with thermodynamic calculations. Sens Lett. 2009;7(5):957–61.
[20] Karlsson R, Ståhlberg R. Surface plasmon resonance detection and multispot sensing for direct monitoring of interactions involving low-molecular-weight analytes and for determination of low affinities. Anal Biochem. 1995;228(2):274-80.
[21] Goode JA, Rushworth JV, Millner PA. Biosensor Regeneration: A Review of Common Techniques and Outcomes. Langmuir. 2015;31(23):6267-76.
[22] Sergeyeva TA, Soldatkin AP, Rachkov AE, Tereschenko MI, Piletsky SA, El`skaya AV. β-Lactamase label-based potentiometric biosensor for α-2 interferon detection. Anal Chim Acta. 1999;390(1-3):73–81.
[23] Schwartz MP, Alvarez SD, Sailor MJ. Porous SiO2 interferometric biosensor for quantitative determination of protein interactions: binding of protein A to immunoglobulins derived from different species. Anal Chem. 2007;79(1):327-34.
[24] Lindmark R, Biriell C, Sjöquist J. Quantitation of specific IgG antibodies in rabbits by a solid-phase radioimmunoassay with 125I-protein A from Staphylococcus aureus. Scand J Immunol. 1981;14(4):409-20.
[25] Saha K, Bender F, Gizeli E. Comparative study of IgG binding to proteins G and A: nonequilibrium kinetic and binding constant determination with the acoustic waveguide device. Anal Chem. 2003;75(4):835-42.