Purification et caractérisation biophysique de la myosine-7a humaine basée sur le système MultiBac

Résumé

Ce protocole détaille les procédures de production recombinante de l’holoenzyme myosine-7a humaine à l’aide du système de baculovirus MultiBac et d’étude de sa motilité à l’aide d’un test de glissement de filament in vitro sur mesure.

Résumé

La myosine-7a est une protéine motrice basée sur l’actine essentielle aux processus auditifs et visuels. Les mutations de la myosine-7a conduisent au syndrome d’Usher de type 1, la forme la plus courante et la plus grave de surdicécité chez l’homme. On suppose que la myosine-7a forme un complexe d’adhésion transmembranaire avec d’autres protéines Usher, essentiel à l’intégrité structurelle et fonctionnelle des cellules photoréceptrices et des cellules ciliées cochléaires. Cependant, en raison des défis liés à l’obtention de protéines pures et intactes, les mécanismes fonctionnels exacts de la myosine-7a humaine restent insaisissables, avec peu d’études structurelles et biomécaniques disponibles. Des études récentes ont montré que la myosine-7a de mammifère est un complexe moteur multimérique composé d’une chaîne lourde et de trois types de chaînes légères : la chaîne légère régulatrice (RLC), la calmoduline et la protéine 4 de type calmoduline (CALML4). Contrairement à la calmoduline, CALML4 ne se lie pas aux ions calcium. Les calmodulines, sensibles au calcium et insensibles, sont essentielles à la myosine-7a de mammifère pour un bon réglage fin de ses propriétés mécaniques. Ici, nous décrivons une méthode détaillée pour produire une holoenzyme humaine recombinante de myosine-7a à l’aide du système d’expression de la protéine MultiBac Baculovirus. Cela permet d’obtenir des quantités de milligrammes de protéines complètes de haute pureté, ce qui permet leur caractérisation biochimique et biophysique. Nous présentons en outre un protocole pour évaluer ses propriétés mécaniques et mobiles à l’aide de tests de motilité in vitro sur mesure et de microscopie à fluorescence. La disponibilité de la protéine myosine-7a humaine intacte, ainsi que le protocole de caractérisation fonctionnelle détaillé décrit ici, ouvrent la voie à d’autres investigations sur les aspects moléculaires de la myosine-7a dans la vision et l’audition.

Introduction

Les myosines sont des protéines motrices moléculaires qui interagissent avec l’actine pour piloter de nombreux processus cellulaires 1,2,3,4. L’homme possède 12 classes et 39 gènes de la myosine⁵, qui sont impliqués dans un large éventail de fonctions physiologiques, telles que la contraction musculaire⁶ et les processus sensoriels⁷. Chaque molécule de myosine est un complexe multimérique composé d’une chaîne lourde et de chaînes légères....

Protocole

REMARQUE : Nous décrivons ici un protocole permettant de synthétiser l’holoenzyme humaine intacte myosine-7a et de caractériser sa motilité in vitro. Ce protocole est divisé en trois sections : premièrement, l’expression de la myosine-7a humaine à l’aide du système d’expression de la protéine du baculovirus MultiBac ; Deuxièmement, la purification des chaînes légères de myosine-7a séparément à l’aide du système E.coli His6-SUMO ; et enfin, l’étude de la motilité de la myosine-7A humaine à l’aide du test de glissement des filaments d’actine.

1. Production de complexes myosine-7a basée sur le s....

Discussion

Voici un protocole détaillé pour la production de la protéine myosine-7a humaine recombinante à partir de cellules d’insectes. Bien que le système Sf9/baculovirus ait été utilisé pour produire une variété de myosines 40,41,42,43, ce n’est que récemment que la myosine-7a de mammifère a été purifiée avec succès à l’aide du système de baculovirus MultiBac

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
1.7 mL microcentrifuge tubes	VWR	87003-294
1X FLAG Peptide	GenScript	N/A	Custom peptide synthesis
22x22mm No. 1.5 coverslips	VWR	48366-227
250 mL Conical Centrifuge Tubes	Nunc	376814
250 mL Vented Erlenmyer Shaker Flask	IntelixBio	DBJ-SF250VP
2-Mercaptoethanol	VWR	M131
75x25x1 mm Vistavision microscope slides	VWR	16004-42
Actin Protein (>99% Pure)	Cytoskeleton	AKL99
Amicon Ultra-0.5 Centrifugal Filter Unit	Millipore Sigma	UFC510024
Amicon Ultra-4 Centrifugal Filter Unit	Millipore Sigma	UFC801024
ANTI-FLAG M2 Affinity Gel	Millipore Sigma	A2220
ATP	Millipore Sigma	A7699
ATP	Millipore Sigma	A7699
Bio-Spin Disposable Chromatography Column	Bio-Rad	732-6008
BL21 Competent E. coli	New England Biolabs	C2530H
Bluo-Gal	Thermo Fisher	15519028
Bovine Serum Albumin	Millipore Sigma	5470
BstXI Enzyme	New England Biolabs	R0113S
Calmodulin	Millipore Sigma	208694
Catalase	Millipore Sigma	C40
Champion pET-SUMO Expression System	Thermo Fisher	K30001
cOmplete, EDTA-free Protease Inhibitor Cocktail	Roche Diagnostics	5056489001
Cutsmart Buffer	New England Biolabs	B6004S
DL-Dithiothreitol	Millipore Sigma	DO632
DL-Dithiothreitol	Millipore Sigma	DO632
DNase I, Spectrum Chemical	Fisher Scientific	18-610-304
Double-Sided Tape	Office Depot	909955
EGTA, Molecular Biology Grade	Millipore Sigma	324626-25GM
EGTA, Molecular Biology Grade	Millipore Sigma	324626-25GM
Ethanol	Thermo Fisher	BP2818
ExpiFectamine Sf Transfection Reagent	Gibco	A38915
FAST program	http://spudlab.stanford.edu/fast-for-automatic-motility-measurements;
Fisherbrand Model 505 Sonic Dismembrator	Fisher Scientific	FB505110
Gentamicin Reagent Solution	Gibco	15710-064	10 mg/mL in distilled water
Glucose	Millipore Sigma	G5767
Glucose Oxidase	Millipore Sigma	G2133
Glycerol	Invitrogen	15514-011
HisPur Cobalt Resin	Thermo Fisher	89966
I-CeuI Enzyme	New England Biolabs	R0699S
Image Stabilizer Plugin	https://www.cs.cmu.edu/~kangli/code/Image_Stabilizer.html
ImageJ FIJI	https://imagej.net/Fiji/Downloads
Imidazole	Millipore Sigma	I2399
In-Fusion Snap Assembly Master Mix	TaKaRa	638948
IPTG	Thermo Fisher	15529019
Isopropanol	Fisher Scientific	A451SK
Kanamycin	Fisher Scientific	AAJ67354AD
Large Orifice Pipet Tips	Fisher Scientific	02-707-134	1-200uL
LB Agar, Ready-Made Powder	Thermo Fisher	J75851-A1
Leupeptin Protease Inhibitor	Thermo Fisher	78435
Magnesium chloride	Thermo Fisher	J61014.=E	1M
Magnesium chloride	Thermo Fisher	J61014.=E	1M
Max Efficiency DH10Bac Competent Cells	Gibco	10361012
Microcentrifuge Tubes, 1.7mL	VWR	87003-294
Microcentrifuge Tubes, 1.7mL	VWR	87003-294
Microcentrifuge Tubes, 1.7mL	VWR	87003-294
Microscope	Nikon	Model: Eclipse Ti with H-TIRF system with 100X TIRF objective
Microscope Camera	ORCA-Fusion BT
Microscope Laser Unit	Andor iXon Ultra
Miller's LB Broth	Corning	46-050-CM
MOPS	Millipore Sigma	M3183
MOPS	Millipore Sigma	M3183
NanoDrop One/OneC Microvolume UV-Vis Spectrophotometer	Thermo Fisher	ND-ONE-W
NanoDrop One/OneC Microvolume UV-Vis Spectrophotometer	Thermo Fisher	ND-ONE-W
NEB 5-alpha Competent E.coli (High Efficiency)	New England Biolabs	C2987H
NEBuffer r3.1	New England Biolabs	B6003S
NIS Elements	Nikon
NIS-Elements	Nikon
Nitrocellulose	LADD Research Industries	53152
Opti-MEM I Reduced Serum Medium	Gibco	31985070
pACEBac1 Vector	Geneva Biotech
Parafilm	Millipore Sigma	P7793
PMSF	Millipore Sigma	78830
PureLink RNase A (20 mg/mL)	Invitrogen	12091021
QIAprep Spin Miniprep Kit (250)	QIAGEN	27106
QIAquick Gel Extraction Kit (50)	QIAGEN	28704
QIAquick PCR Purification Kit (50)	QIAGEN	28104
Quick CIP	New England Biolabs	M0525S
Rhodamine phalloidin	Invitrogen	R415
S.O.C. Medium	Invitrogen	15544034
SENP2 protease		PMID:17591783	Purified in the lab
Sf9 cells	Thermo Fisher	11496015
Sf-900 III SFM (1X) - Serum Free Media Complete	Gibco	12658-027
Slide-A-Lyzer G3 Dialysis Cassettes, 10K MWCO, 3 mL	Thermo Fisher	A52971
Sodium chloride	Millipore Sigma	S7653
Sodium chloride	Millipore Sigma	S7653
Stericup Quick Release Vacuum Driven Disposable Filtration System	Millipore Sigma	S2GPU01RE
Superdex 75 Increase 10/300 GL	Cytiva	29148721
T4 DNA Ligase	New England Biolabs	M0202S
T4 DNA Ligase Buffer - 10X with 10mM ATP	New England Biolabs	B0202A
Tetracycline Hydrochloride	Millipore Sigma	T7660-5G
Tris	Millipore Sigma	10708976001
Triton X	American Bioanalytical	9002-93-1