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亨廷顿蛋白(HTT)是一种在大脑中高表达的细胞质蛋白,其抗凋亡作用对神经元存活至关重要。野生型(WT)HTT 蛋白具有功能结构,其 “正常” 的多聚谷氨酰胺(polyQ)结构域含有的谷氨酰胺残基(Q)少于 36 个。突变型 HTT 蛋白含有异常延长的多聚谷氨酰胺链(>36 个 Q),导致该蛋白失去功能并发生聚集。HTT 聚集会引发选择性神经元死亡,这是亨廷顿舞蹈症的致病原因。
突变型 HTT 检测基于时间分辨荧光共振能量转移(TR-FRET)双抗夹心免疫分析技术,涉及两种特异性抗体:一种标记铽离子穴状化合物(Tb³⁺ cryptate,供体),另一种标记 d2(受体)。其中一种抗体靶向蛋白的 N 端区域,另一种则特异性识别突变型多聚谷氨酰胺结构域。两种抗体均能结合可溶性突变型 HTT,供体与受体的近距离接触会产生荧光 TR-FRET 信号。信号强度与样本(细胞裂解液或组织裂解液)中可溶性突变型 HTT 的浓度直接成正比。(图示:human-mouse-mutant-huntingtin-detection-kit,突变型 HTT 检测原理相关图示)
该检测可在 96 孔或 384 孔低体积白色检测板中进行,最终反应体积为 20 微升。操作流程如下:将样本(细胞 / 组织裂解液)或标准品直接加入检测板,使用 HTRF 试剂检测突变型 HTT。标记 HTRF 荧光团的抗体可预先混合,通过单次加样步骤加入,无需洗涤步骤。通过按比例调整各试剂的添加体积,可进一步实现实验的微型化或规模化扩展。(图示:human-mouse-mutant-huntingtin-detection-kit,突变型 HTT 检测方案相关图示)
分别购买重组野生型小鼠 HTT-Q7 蛋白(科里尔研究所,货号 CH02324)、突变型人 HTT-Q48 蛋白(科里尔研究所,货号 CH02580)和突变型人 HTT-Q73 蛋白(科里尔研究所,货号 CH02581)。按照试剂盒说明书中的流程,在 1X 2 号裂解缓冲液中对其进行系列稀释。以 delta 比值表示的 HTRF 信号为纵坐标,所测试的 HTT 浓度为横坐标绘制曲线。结果符合预期:该突变型 HTT 检测可定量含有不同长度多聚谷氨酰胺链的突变型 HTT 蛋白(本实验测试了 48Q 和 73Q),但不识别野生型 HTT 蛋白。(图示:human-mouse-mutant-huntingtin-detection-kit,突变型 HTT 标准曲线相关图示)
使用症状前 zQ175 小鼠及其野生型同窝小鼠(目前研究最广泛的亨廷顿舞蹈症临床前敲入小鼠模型,参考文献:Landles C. 等,《Brain Commun.》2021; 3 (1):fcaa231)的脑组织验证该 HTRF 突变型 HTT 检测。按照试剂盒说明书流程裂解 3 只野生型小鼠(#1、#2、#3)和 3 只突变型 zQ175 小鼠(#4、#5、#6)的大脑皮层和小脑组织:用添加蛋白酶抑制剂的冰浴 1X 2 号裂解缓冲液制备 5%(w/v)组织匀浆,离心去除含潜在突变型 HTT 聚集物的不溶性组分,取含可溶性 HTT 蛋白的上清液,分别使用 HTRF 突变型 HTT 检测试剂盒和 HTRF 总 HTT 检测试剂盒(货号 64HTTTPEG/H)进行分析。为验证各样本蛋白提取效率一致,同时使用 HTRF GAPDH 检测试剂盒(货号 64GAPDHPEG/H)检测管家蛋白 GAPDH 的水平。为确保检测物浓度处于各试剂盒的线性范围内,检测前将裂解液用添加蛋白酶抑制剂的 1X 2 号裂解缓冲液预稀释(突变型 HTT 检测稀释 1/8,总 HTT 检测稀释 1/4,GAPDH 检测稀释 1/100)。结果显示:所有样本的 GAPDH 水平相近(绿色柱形),表明组织裂解液的总蛋白含量一致。如预期所示,野生型小鼠样本的突变型 HTT 检测未出现信号,而症状前 zQ175 小鼠的皮层和小脑组织中可清晰检测到可溶性突变型蛋白(蓝色柱形)。所有裂解液中均检测到可溶性总 HTT 蛋白(野生型和突变型,红色柱形),其水平与突变型 HTT 蛋白水平的细微差异高度相关。(图示:human-mouse-mutant-huntingtin-detection-kit,小鼠脑组织样本分析相关图示)
对 1 只野生型小鼠和 1 只症状前 zQ175 小鼠的多种脑组织(皮层、海马体、小脑),进行 HTRF 突变型 / 总 HTT 检测与 Western Blot 技术的平行对比。按照上一部分的方法制备组织裂解液,取含可溶性 HTT 蛋白的上清液分别进行 HTRF 检测和 Western Blot 检测。为确保检测物浓度处于各方法的线性范围内,检测前将裂解液用添加蛋白酶抑制剂的 1X 2 号裂解缓冲液预稀释(HTRF:突变型 HTT 检测稀释 1/8,总 HTT 检测稀释 1/4;Western Blot:两种检测均稀释 1/20)。结果显示:HTRF 突变型 / 总 HTT 检测与 Western Blot 的结果具有可比性。两种方法均未在野生型小鼠脑组织中检测到可溶性突变型 HTT,而在症状前 zQ175 小鼠的所有样本中均能准确定量该蛋白。如预期所示,所有裂解液中均检测到可溶性总 HTT 蛋白(野生型和突变型),其水平与三种不同脑组织的突变型 HTT 水平差异高度相关。(图示:human-mouse-mutant-huntingtin-detection-kit,HTRF 与 Western Blot 对比相关图示)