SPR investigations of the formation of intermediate layer of the immunosensor bioselective element based on the recombinant Staphylococcal protein A

Abstract

Aim. To investigate the formation of an intermediate layer of the immunosensor bioselective element based on the recombinant protein A from Staphylococcus aureus with cysteine residue (SPA-Cys) and its interactions with human IgG using the SPR spectrometer «Plasmon». Methods. The activity of the immune components applied was tested by ELISA. The spectrometry of surface plasmon resonance was used for studying protein immobilization on a gold sensor surface and interactions between the immobilized SPA-Cys and human immunoglobulin. Results. A direct dependence of the sensor response on the concentration of SPA-Cys in the range of 0.2 to 2 µM at its immobilization was demonstrated. The efficiency of blocking nonspecific adsorption sites on the sensor surface with milk proteins and the direct dependence of the sensor response on IgG concentration and surface density of immobilized SPA-Cys were shown. Fitting the experimental data to a Langmuir plot yields a Kd value for SPA-Cys/IgG binding 8.5 ± 0.7× 10-8 M (Ka = 1.2 ± 0.1× 107 M–1). The determined equilibrium binding constant indicates a quite strong interaction and its value is consistent with the literature data. Conclusions. A successful immobilization of SPA-Cys on a gold surface of the SPR spectrometer while preserving its high immunoglobulin-binding activity, selectivity and stability of the sensor response confirms the efficiency of SPA-Cys as an intermediate component for the creation of the immunosensor bioselective elements.

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.

Цель. Исследовать формирование промежуточного слоя био­селективного элемента иммуносенсора на основе рекомбинантного белка А Staphylococcus aureus с остатком цистеина (SPA-Cys) и его взаимодействие с иммуноглобулином человека с помощью спектрометра ППР "Плазмон". Методы. Активность использованных иммунокомпонентов была проверена с помощью иммуноферментного анализа. Для изучения иммобилизации белков на золотой сенсорной поверхности и взаимодействий между иммобилизованным SPA-Cys и человеческим иммуноглобулином применили спектрометрию поверхностного плазмонного резонанса. Результаты. Продемонстрирована прямая зависимость сенсорного отклика от концентрации SPA-Cys в диапазоне от 0,2 до 2 мкМ при его иммобилизации. С помощью белков молока удалось эффективно снизить уровень неспецифической адсорбции на сенсорной поверхности. Была показана прямая зависимость сенсорного отклика от концентрации IgG и поверхностной плотности иммобилизованного SPA-Cys. Аппроксимация экспериментальных данных графиком изотермы Ленгмюра дает значение Kd для взаимодействия иммобилизованного SPA-Cys с IgG 8,5 ± 0,7 × 10-8 M (Ka = 1.2 ± 0.1 × 107 М-1). Полученная величина равновесной константы связывания указывает на достаточно сильное взаимодействие, и ее значение согласуется с литературными данными. Выводы. Успешная иммобилизация SPA-Cys на золотой поверхности спектрометра ППР при сохранении его высокой IgG-связывающей активности, селективности и стабильности сенсорного отклика подтверждает эффективность SPA-Cys в качестве промежуточного компонента для создания биоселективного элемента иммуносенсора.