A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
هنا ، نحن تصف وضع بروتوكول لتنقية نشطة للغاية Hsp104 ، وهو AAA + hexameric البروتين من الخميرة ، والتي المائي ATP الأزواج على تصنيفها البروتين. هذا المخطط يستغل بناء His6 الموسومة لتنقية تقارب من E. القولونية تليها أنيون تبادل اللوني ، His6 ، مع إزالة علامة TEV البروتيني ، واللوني الحجم الاستبعاد.
Hsp104 هو hexameric AAA + البروتين 1 من الخميرة ، والتي المائي ATP الأزواج على تصنيفها بروتين 20-10 (الشكل 1). يضفي هذا النشاط الانتقائي ميزتان الرئيسية. أولا ، استعادة الطبيعة من المجاميع التي المختلين Hsp104 يخول بقاء الخميرة بعد تشدد البروتين misfolding المختلفة ، بما في ذلك الصدمة الحرارية 3،5،11،12. ثانيا ، إعادة تشكيل الألياف اميلويد بيتا عبر Hsp104 التي تمكن من استغلال الخميرة البريونات لا تعد ولا تحصى (amyloids المعدية) كمستودع للفائدة وراثية الاختلاف المظهري 13-22. بشكل ملحوظ ، ويعيد تشكيل Hsp104 مباشرة oligomers preamyloid والألياف اميلويد ، بما فيها تلك التي تتكون من بروتينات بريون الخميرة وSup35 Ure2 23-30. هذه الوظيفة اميلويد هو إعادة تشكيل الوجه المتخصصة Hsp104 الخميرة. وهاء orthologue القولونية ، ClpB ، فشل أو يعيد oligomers preamyloid ييفات اميلويد 26،31،32.
تم العثور على orthologues Hsp104 في جميع ممالك الحياة باستثناء perplexingly والحيوانات. في الواقع ، ما إذا كانت الخلايا الحيوانية تمتلك أي نظام الأنزيمية أن الأزواج تصنيفها البروتين لاستعادة الطبيعة (بدلا من التدهور) لا يزال غير معروف 33-35. وبالتالي ، اقترحنا وغيرها التي يمكن وضعها Hsp104 كعامل العلاجية لمختلف الأمراض العصبية مرتبطة misfolding من بروتينات معينة في oligomers preamyloid السامة والألياف اميلويد 4،7،23،36-38. لا توجد علاجات التي تستهدف بشكل مباشر الأنواع المجمعة المرتبطة بهذه الأمراض. حتى الآن ، ويذوب Hsp104 oligomers السامة ويتألف من الألياف اميلويد synuclein ألفا ، والتي ترتبط مع مرض باركنسون 23 فضلا عن أشكال من الأميلويد بي ار بي 39. الأهم من ذلك ، يقلل Hsp104 تجميع البروتين وإلى التقليل من تنكس عصبي في نماذج من القوارض مرض باركنسون 23 و 38 مرض هنتنغتون. من الناحية المثالية ، لتحسين العلاج والتقليل من الآثار الجانبية ، ستكون هندستها وHsp104 potentiated لإعادة انتقائي المجاميع الخاصة المركزية لهذا المرض في السؤال 4،7. ومع ذلك ، فإن الفهم المحدود الهيكلية والميكانيكية لليقسم Hsp104 كيف يمكن لمثل ذخيرة متنوعة من هياكل مجمعة والبروتينات لا علاقة لها يحبط هذه المساعي 30،40-42.
لفهم بنية وآلية Hsp104 ، فإنه لا بد من دراسة هذا البروتين النقي وإعادة نشاطها disaggregase بمكونات ضئيلة. Hsp104 هو بروتين 102kDa مع الباياء من ~ 5.3 ، الذي hexamerizes في وجود أو ADP ATP ، أو على تركيزات عالية من البروتين في غياب 43-46 النوكليوتيدات. هنا ، نحن تصف بروتوكول الأمثل لتنقية Hsp104 ، نشطة للغاية مستقرة من E. القولونية. استخدام E. القولونية يسمح مبسطة على نطاق واسع الإنتاج ويمكن أن يؤديها لدينا وسيلة سريعة وموثوق بها عن المتغيرات Hsp104 عديدة. بروتوكول لدينا زيادات Hsp104 النقاء ويبسط له 6 - إزالة علامة مقارنة طريقة تنقية السابقة من E. 47 القولونية. وعلاوة على ذلك ، والبروتوكول لدينا أكثر من سهلة ومريحة بروتوكولين أكثر حداثة 26،48.
1. التعبير عن Hsp104
2. حصاد الخلايا وتحلل
3. Hsp104 تنقية
4. Hsp104 Disaggregase نشاط
5. Hsp104 التخزين
6. النتائج تمثيلا وارقام :
الشكل 1. Hsp104 هو disaggregase Bifunctional. تفصيل المجاميع المختلين (كما هو موضح على اليسار) يتطلب التعاون من جانب النظام كوصي Hsp70 (Hsp70 وHsp40) 2. أمر يعيد تشكيل المجاميع Hsp104 اميلويد (كما هو موضح على اليمين) من دون مساعدة من Hsp70 وHsp40 في المختبر ، ولكن Hsp70 Hsp40 ويمكن أن تحسن النشاط Hsp104 ضد اميلويد 26،28. لكلا النوعين من هياكل مجمعة ، Hsp104 المائي ATP إزفاء الأزواج على ركيزة من خلال قناته المركزية لتعزيز تصنيفها. حلقات المسام التيروزين الحاملة للمكوك إشراك وركيزة من خلال قناة مركزية 49-52.
الشكل 2. SDS - PAGE تحليل ني sepharose تقارب خطوة التنقية. كانت Lysate ، ني الحمولة ، وعينات FT ني ني شطافة مجزأة بواسطة SDS - PAGE باستخدام 40-20 ٪ حمض الهيدروكلوريك تريس - 1.0mm معيار هلام (بيو راد) والملون Coomassie . علما بأن ليس كل Hsp104 قادرة على ربط ني sepharose. وتظهر علامات واسعة النطاق الوزن الجزيئي (بيو راد) (يسار حارات).
الشكل 3. س تنقية الموارد ني sepharose شطافة. تتبع الأزرق يمثل الامتصاصية في تتبع 280nm والأخضر يمثل ٪ س + مخزن (الحد الأقصى عند 50 ٪). ذروة الأولى ، التي elutes بنسبة 20 ٪ س + يحتوي على شوائب ، والمنتجات وتدهور Hsp104 مطوية بشكل غير صحيح. والذروة الثانية والرئيسية يحتوي Hsp104 مطوية بشكل صحيح وفعال. وكان معدل تدفق 1ml/min. التدرج من 20-50 ٪ س + 30 دقيقة أو وحدات التخزين العمود 5. أقحم : الكسور يتم حلها عن طريق التحليل ذروة SDS - PAGE باستخدام 40-20 ٪ حمض الهيدروكلوريك تريس - 1.0mm معيار هلام (بيو راد) وCoomassie الملون. وتظهر علامات واسعة النطاق الوزن الجزيئي (بيو راد) (اليسار).
الشكل 4. كان يعامل SDS - PAGE تحليل البروتيني proTEV خطوة الانقسام. صاحب 6 - Q Hsp104 من تنقية الموارد البروتيني مع proTEV لمدة 4 ساعات في 30 درجة مئوية ومن ثم 16 ساعة في 4 درجات مئوية. وكانت العينات مجزأة بواسطة SDS - PAGE باستخدام 40-20 ٪ حمض الهيدروكلوريك تريس - 1.0mm معيار هلام (بيو راد) وCoomassie الملون. علما بأن proTEV Hsp104 المشقوق يهاجر بسرعة أكبر. لقد استنفدت TEV البروتيني وHsp104 uncleaved مع ني Sepharose كما هو موضح في الخطوة 3.7. وتظهر علامات واسعة النطاق الوزن الجزيئي (بيو راد) (اليسار).
الشكل 5. المشقوق الحجم الاستبعاد تنقية Hsp104. المنقى وكذلك عن طريق Hsp104 6 Superose هلام العمود الترشيح (10 / 300 ، وجنرال الكتريك). معدل التدفق = 0.4ml/min. قمة بين الخطوط المتقطعة تمثل الكسور المجمعة. أقحم : الكسور يتم حلها عن طريق التحليل ذروة SDS - PAGE باستخدام 40-20 ٪ حمض الهيدروكلوريك تريس - 1.0mm معيار هلام (بيو راد) وCoomassie الملون. وتظهر علامات واسعة النطاق الوزن الجزيئي (بيو راد) (اليسار).
الشكل 6. وحضنت Luciferase مقايسة تنشيط. متمسخ المجاميع يراعة luciferase (50nM) وإما مع Hsp72 Hsp40 (1μM) (وكلاهما من النماذج الفحص) ، Hsp104 (6μM مونومر) أو Hsp104 ، وHsp72 Hsp40 ل90min في 25 درجة مئوية. فقط luciferase متمسخ تنشيط بالكامل في حضور كل من وHsp104 Hsp40/Hsp72. ويقاس على التلألؤ تعافى القارئ لانهائي لوحة M1000 (Tecan). تمثل القيم يعني ± SEM (ن = 3).
الجدول الزمني : بالنسبة للنشاط Hsp104 القصوى من المستحسن أن يتم الانتهاء من خطة لتنقية كامل في أسرع وقت ممكن. ومع ذلك ، فإن عددا من الخطوات لتنقية جدول زمني يجعل المطالبة التي قد لا تكون دائما عملية. إذا نفذت الخطوات تنقية في أسرع وقت ممكن ، والوقت من نهاية التعبير من ?...
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
وأيد هذا العمل عن طريق منحة من المعاهد القومية للصحة (5T32GM008275 - 22) ، وزمالة جمعية القلب الاميركية predoctoral (لقمة شرق آسيا) ، وزمالة واجهة الكيمياء ، علم الأحياء من المعاهد الوطنية للصحة (2T32GM071339 - 06A1) (لMED) ، والمنح المقدمة من المعاهد الوطنية للصحة (1DP2OD002177 - 01 - 0110 وNS067354) ، والمؤسسة الطبية إليسون ، ومؤسسة بيل وميليندا غيتس (للشبيبة).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
اسم كاشف | شركة | فهرس العدد | |
---|---|---|---|
BL21 - CodonPlus - RIL الخلايا المختصة | Stratagene ، اجيلنت تكنولوجيز | 230255 | |
2XYT مرق | USB | 75864 | |
كاملة ، صغير ، مثبط البروتياز EDTA خالية اقراص | روش | 1836170 | |
Pepstatin A | سيغما | P4265 | |
NI - 6 Sepharose التدفق السريع | جنرال إلكتريك للرعاية الصحية | 17-5318-02 | |
Amicon الترا 15 وحدة تصفية الطرد المركزي (MWCO 30،000) | ميليبور | UFC903008 | |
الموارد س -- العمود 6ml | جنرال إلكتريك للرعاية الصحية | 17-1179-01 | |
proTEV البروتياز | Promega | V6052 | |
AcTEV البروتياز | Invitrogen | 12575015 | |
6 Superose 10/300 GL | جنرال إلكتريك للرعاية الصحية | 17-5172-01 | |
Hsp40 | مقايسة تصاميم | SPP - 400 | |
Hsp72 | مقايسة تصاميم | ADI - NSP - 555 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved