A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
A two-step chromatographic method is described for the purification of recombinant Shadoo protein expressed as inclusion bodies in Escherichia coli, as well as a protocol to fibrillate purified Shadoo into amyloid structures.
מערכת ביטוי coli Escherichia היא כלי רב עוצמה לייצור חלבונים רקומביננטיים האיקריוטים. אנחנו משתמשים בו כדי לייצר Shadoo, חלבון השייך למשפחת הפריון. שיטת chromatographic לטיהור 6 -tagged Shadoo רקומביננטי (שלו) הביעה כגופי הכללה מתואר. גופי הכללתם בsolubilized 8 M אוריאה ומחויב לטור Ni 2 + -charged לבצע כרומטוגרפיה זיקת יון. חלבוני Bound הם eluted על ידי שיפוע של imidazole. שברים המכילים חלבון Shadoo נתונים לכרומטוגרפיה הדרת הגודל להשיג חלבון נקי במיוחד. בShadoo הצעד מטוהר הסופי desalted להסיר מלחים, אוריאה וimidazole. חלבון Shadoo רקומביננטי הוא מגיב חשוב למחקרים ביו-פיסיקליים וביוכימיים של הפרעות קונפורמציה חלבון המתרחשות במחלות הפריון. דיווחים רבים הראו כי מחלות ניווניות הפריון מקורן בתצהיר של דקירהle, הורה סיבי עמילואיד. פרוטוקולי מדגם מתארים כיצד לרעוד Shadoo לסיבי עמילואיד בחומץ וניטראלי / PHS הבסיסי מוצגים. השיטות על איך לייצר ולרעוד Shadoo יכול להקל על מחקר במעבדות עובדות על מחלות הפריון, שכן הוא מאפשר לייצור כמויות הגדולות של חלבון באופן מהיר ועלות נמוך.
מחלות ניווניות הפריון, הכוללות אנצפלופתיה שור ספגת בבקר, כבשים ומרוסקים במחלת קרויצפלד-יעקב בבני אדם, הן קטלניות וחשוכות מרפא. מחלות הפריון מתאפיינות בשינויי קונפורמציה חלבון הפריון הסלולרי של בעיקר מורכבים מα-סלילים, ל- β גיליון הצלב מועשר עמילואיד קונפורמיסט 1,2. צלב-β-מבנים מכילים צפופים וβ גליונות כמו גבישים-הורה מאוד התייצבו עם קשרי מימן 3,4. amyloids הפריון יכול לשכפל את עצמו בשל β-הגדילים בקצה הגובר המספקים תבנית לגיוס והמרת יחידת חלבון monomeric.
על פי "חלבון רק" ההשערה, קונפורמיסט עמילואיד חלבון הפריון שלו הגורם המדבק הבלעדי. עם זאת, כמה מולקולות ביולוגיות אחרות הוצעו להיות חיוני להפרעות הפריון. למשל, קרום תא נחשב למקום שבו conversiבמתרחש וכמה שומנים טעונים שלילי הוכחו כדי לשפר את 5,6 תהליך הגיור. בנוסף, חלק מהחלבונים יכולים להיות גם מעורבים בפתולוגיות הפריון. באופן ספציפי, יש שני חברים אחרים במשפחת חלבון הפריון: דופל וShadoo 7,8. יש דופל מבנה קשיח יחסית התייצב עם גשרים די-גופרי ולא מצליח לפלמר עצמי ומצטבר לסיבי עמילואיד 9. לעומת זאת, דומה לחלבון הפריון, Shadoo יכול לאמץ מבנה מועשר-β גיליון ולשייך עצמי למבני ליפון עמילואיד. זה היה הראה כי Shadoo יכול לרעוד בתנאים מקומיים או על כריכת קרומים טעונים שלילי 10,11. המרה של Shadoo לתוך סיבים כמו עמילואיד-עשויה להיות קשורה לפתולוגיות. ואכן, המנגנונים שבאמצעותם מבנים דמויים-עמילואיד לגרום למחלות הם הבינו היטב.
Shadoo נושא תחום הידרופובי (HD) וסדרה של טנדם Arg / גלאי חוזר לא דומהo חלק N- מסוף חלבון הפריון (איור 1 א) של. כחלק N- מסוף חלבון הפריון של, Shadoo הוא מאוד טעון חיובי ונראה כי חלבון מקורי לא מובנה 11,12. נראה Shadoo להיות פונקציונלי קשור להפרעות הפריון מאז אותו ישירות יכול להיקשר חלבון הפריון. בנוסף, הביטוי שלה מוסדר נחלש במהלך פתולוגיה הפריון 13,14. עם זאת, התפקיד של Shadoo במחלת הפריון עדיין לא הוקם.
פיתחנו פלסמיד שנשא את רצף הקידוד של גן Shadoo העכבר. פלסמיד שימש להפוך E. coli לייצור חלבון Shadoo N-מסופו 6 היתוך של. מערכת ביטוי זה מבוסס היטב במעבדה שלנו ומשמשת בדרך כלל בפרויקטים המתמשכים שלנו 6,15,16. נושא חשוב לביטוי של Shadoo הוא הבחירה של א ' זן coli. בעוד זן חיידקי BL21 המוסמך משמש בדרך כלל לביטוי של פרו רקומביננטיחלבוני Shadoo בא לידי הביטוי בהצלחה וטיהר רק מזן החיידקים הפך SoluBL21. SoluBL21 א המוסמך coli הוא מוטציה משופרת של זן מארח BL21 פיתחה לייצור חלבוני ביטויו בBL21 ההורה לא נתן שום מוצר מסיס לזיהוי. ביטוי ברמה גבוהה של Shadoo בSoluBL21 E. coli מוביל להצטברות של החלבון בגוף הכללה. כתכונה כללית, כאשר חלבון שאינו ילידי הארץ באה לידי הביטוי ביותר בE. coli, חלבון זה נוטה להצטבר בגוף הכללה מסיס. Shadoo כנראה צובר באמצעות אינטראקציות שאינן קוולנטיים הידרופובי או יוניות (או שילוב של שניהם) למבנים דינמיים מועשרים שהוקמו על ידי החלבון המקופל לדרגות שונות. כתוצאה מכך, הטיהור כוללת לפחות שני שלבים: (i) הפרדה סלקטיבית של החלבון ממולקולות ביולוגיות אחרות במדיום denaturation, וכן (ii) renaturation של החלבון המטוהר באמצעות בקיפול מבחנהטכניקות.
ההפרדה סלקטיבית של Shadoo הושגה בפתרון מאגר המכיל אוריאה 8M (או לחלופין 6M guanidine-HCl). הסרת האוריאה וrenaturation של החלבון יכולים להיעשות על ידי יישום פרוטוקולים שונים: renaturation (i) בפתרון ה- pH חומצי לקבל חלבון בלתי מובנה monomeric Shadoo, או (ii) renaturation בפתרון של pH ≥ 7 להשיג polymerized Shadoo לסיבי עמילואיד יציבים עם מוטיבים-β גיליון צלב אופייניים.
1. דור של ביטוי פלסמיד וShadoo
הערה: חלבון Shadoo עכברי גן המקודד (Shadoo 25-122), היה subcloned לתוך וקטור ביטוי PET-28 11. שיבוט זה הפך לE. coli SoluBL21 זן חיידקים, להביע חלבון Shadoo עם תג N-מסוף hexahistidine, (HHHHHHHHHHSSGHIDDDDKHMKGGRGGARGSARGVRGGARGASRVRVRP APRYGSSLRVAAAGAAAGAAAGVAAGLATGSGWRRTSGPGELGLEDDENGAMGGNGTDRGVYSYWAWTSG) כפי שהוסבר בעבר 11. פלסמיד ניתן לבקש מהמחברים. המשקל המולקולרי של Shadoo מחושב מרצף חומצות אמינו שלה הוא 12,243.2 Da.
הערה: בצע את כל המניפולציות עם חיידקים מתחת למכסת מנוע לזרום laminal או קרובה ללהבה בונזן.
תכנית איור 1. מבנה של ביטוי, שינוי Shadoo חיידקים ואינדוקציה של ביטוי Shadoo (כמתואר בשלב 1). () מבנה הביטוי לShadoo מקודד תג hexahistidine התמזג N-הסופית של החלבון, NT. התכנית מראה כי חלבון Shadoo מכיל חזרות בסיסיות ארגינין / גליצין (גליל ירוק), תחום הידרופובי (HD), ואתר יחיד N-glycosylation (CHO), ואחריו C-סופית (CT). PET-28-6 -Shadoo פלסמיד (B) הופך לחיידקי SoluBL21 על ידי הלם חום במשך 45 שניות על 42 מעלות צלזיוס. חיידקים הפכו הם מצופים על אגר סלקטיבי המכיל 40 מיקרוגרם / מיליליטר kanamycin. מושבה אחת מהצלחת משמשת לחסן תרבות בבקבוק שייקר 1,000-3,000 מיליליטר. ביטוי של חלבון רקומביננטי מושרה עם IPTG 1 מ"מ. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
2. טיהור של חלבון Shadoo ידי כרומטוגרפיה נוזלית בלחץ נמוך (LPLC)
תכנית איור 2. טיהור ההכללהגופים (כמתואר בשלב 2.1). שינה חיידקים להביע Shadoo נקצרים על ידי צנטריפוגה וresuspended במאגר תמוגה. ההשעיה היא טופחה על 37 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות, ולאחר מכן sonicated לשבור מכאני תאי חיידקים. Sonication נעשה על קרח כדי למנוע חימום מדגם. תאים שבורים נקצרים על ידי צנטריפוגה וresuspended במאגר המכיל 8 M אוריאה לsolubilize חלבונים מגופי הכללה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 3. הליך טיהור (כפי שמתואר בשלבים 2.2-2.4). יכול להיות מתואם 2 + -ions () ניקל על ידי שאריות היסטידין, המאפשרת טיהור סלקטיבית של חלבונים מתויג polyhistidine. Imidazole משמש לelute החלבון, דרךיכולתה לתאם עם -ion Ni 2 + ולעקור את החלבון הקשור. (ב) חלבונים של רדיוס הידרודינמית שונה שנשמרו בNi 2 + -column מופרדים על עמודת הדרת גודל. חלבונים eluted מהגדולים ביותר לקטן ביותר. (ג) לפני השימוש, שברים המכילים Shadoo הם אספו וdesalted להסיר אוריאה, imidazole ומלחים. מבחני בקרת איכות כוללים SDS-PAGE / הכתמת Coomassie, מערבי סופג. ניתן להקפיא-מיובש המטוהר Shadoo. Lyophilized Shadoo יציב במשך חודשים כאשר מאוחסנים ב -20 מעלות צלזיוס. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
3. במבחנה הרכבה של Shadoo לעמילואיד סיבים בפיזיולוגי pH
הערה: אגרגטים חלבון Shadoo וספונטני יוצרים סיבים ב- pH ≥ 7 11.
איור 4. תכנית של Shadoo מקפל לסיבי עמילואיד (כdescriהמיטה בשלב 3). מזוקק Shadoo ספונטנית ממירה לסיבי עמילואיד כאשר מומסים במאגר של ≥ pH 7. בתמיסה חומצית, Shadoo ממיר לסיבי עמילואיד על דגירה עם 1 M GDN-HCl תוך רעד. מבחני בקרת איכות כוללים מיקרוסקופיה אלקטרונית וצביעת tht. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
4. במבחנה הרכבה של Shadoo לעמילואיד סיבים בחומציים PHS
איור 5. נציגי תוצאות. שברי חלבון eluted מNi 2 + -charged עמודת chelating () ועמודה הדרת גודל (ב ') נותחו באמצעות SDS-PAGE וצביעת Coomassie. זיהוי של Shadoo המטוהר הוערך באמצעות נוגדן SPRN אנטי Shadoo (C). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
על 5-10 מ"ג חלבון Shadoo מטוהר של מתקבל לליטר תרבות חיידקים. יש צורך בטיהור שני שלבים כדי להשיג Shadoo רקומביננטי של טוהר גבוה. הצעד הראשון מתבצע על ידי כרומטוגרפיה זיקה עם טור -charged Ni 2 + ששומרת עליו-מתוייגים חלבונים. שברי eluted נתונים לSDS-PAGE ומוכתם בכחול מבריק Coomassie (?...
פרוטוקול קל ויעיל לשני ביטוי וטיהור של כמות גדולה של חלבון Shadoo עכבר רקומביננטי מוצג. השיטה המתוארת מאפשרת solubilization וטיהור (6) -tagged חלבון רקומביננטי Shadoo מוצלחים. חשוב, כפי שציינו בכותרת, שכאשר באו לידי ביטוי בחיידק E. פרוקריוטים coli Shadoo מצטבר בגופי הכללה. ל?...
The authors have nothing to disclose.
The authors would like to acknowledge Natalie Doude and David Westerway (University of Alberta) for providing us Sho cDNA, Christophe Chevalier (INRA) for plasmid construction, Michel Brémont (INRA) for providing us BL21Sol bacteria; Christine Longin (INRA) for TEM assistance and Edith Pajot-Augy (INRA) for comments and proofreading.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
AKTA FPLC | GE, Amersham | # 1363 | |
HiLoad 16/60 Superdex | GE Healthcare | 17-1069-01 | |
HiTrap IMAC | GE Healthcare | GE17-0920-05 | |
HiPrep26/10 Desalting column | GE Healthcare | GE17-5087-01 | |
SoluBL21 Competent E. coli | Genlantis | C700200 | |
pET-28b+ | Novogen | 69865-3 | |
IPTG | Sigma-Aldrich | I6758 | |
LB-Broth medium | Sigma-Aldrich | L3022 | |
Eppendorf Biophotometar | Eppendorf | 550507804 | |
Trito X-100 | Life Technologies | 85111 | |
NiSO4 | Sigma-Aldrich | 656895 | |
EDTA | Sigma-Aldrich | E6758 | |
Tris-HCl | Sigma-Aldrich | RES3098T | |
Protease Inhibitor Cocktail Tablets | Roche | 4693116001 | |
NaCl | Sigma-Aldrich | 746398 | |
Imidazol | Sigma-Aldrich | I5513 | |
Gdn-HCl | Sigma-Aldrich | G4505 | |
protein size marker | Thermo Fisher Scientific | 26620 |
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