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Method Article
우리는 분할 테인 - 매개 단백질 겔의 합성을 제시한다. 이러한 하이드로 겔의 빌딩 블록은 각각 분할 테인의 가교제 및 반 역할 삼량 단백질의 서브 유닛을 포함하는 단백질이 공중 합체이다. 두 단백질 공중 합체의 혼합은 하이드로 겔로 자기 조립 폴리펩티드 단위를 산출 테인 트랜스 - 스 플라이 싱 반응을 트리거합니다. 하이드로 겔은 높은 산도와 온도 안정, 유기 솔벤트와 함께, 쉽게 기능을 구형 단백질을 포함하고 있습니다.
우리는 분할 테인-촉매 단백질 트랜스 - 스 플라이 싱 반응에 의해 매개되는 매우 안정한 단백질 겔의 합성을 제시한다. 이러한 하이드로 겔의 빌딩 블록은 각각 분할 테인의 가교제 및 반 역할 삼량 단백질의 서브 유닛을 포함하는 단백질이 블록 공중 합체이다. 친수성이 높은 임의의 코일은 물 보존을위한 블록 공중 합체 중 하나에 삽입된다. 두 단백질의 블록 공중 합체의 혼합은 한쪽 끝에서 가교제와 폴리 펩타이드 단위를 산출 테인 트랜스 - 스 플라이 싱 반응을 유발하는 하이드로 겔에 신속하게 자기 조립. 하이드로 겔은 50 ° C까지, 및 유기 용매에 온도에서 모두 산성과 염기성 조건에서 매우 안정적입니다. 전단에 의한 파열 후 하이드로 겔은 빠른 속도로 개혁. 하이드로 겔 빌딩 블록에 "도킹 스테이션 펩티드"의 설립은 "도킹 단백질"- 태그 표적 단백질을 편리하게 결합 할 수 있습니다.히드로 겔은 조직 배양 성장 배지와 호환되는 20 kDa의 분자 확산을 지원하고, 생리 활성 단백질의 구형 고정화를 가능하게한다. 유기 용제 대응의 생체 촉매로서 테인 - 매개 단백질 겔의 적용은 고추 냉이 퍼 옥시 다제 효소를 캡슐화하고 그 활성을 확증에 의해 입증되었다.
단백질 완전히 만든 하이드로 겔은 크게 조직 공학, 약물 전달 및 biofabrication 1 등 다양한 분야를 발전 할 수있는 잠재력을 가지고 다니십시오. 그들은 생체 적합성 및 비 침습적 생체 활성 구형 단백질의 결합을 지원하는 가능성을 포함하여 기존의 합성 고분자 하이드로 젤에 이점을 제공합니다.
이 작품에서 우리는 단백질 고정화 발판으로 분할 테인 매개 단백질 트랜스 - 스 플라이 싱 반응과 그 응용 (그림 1)를 통해 형성되는 새로운 단백질 하이드로 겔의 개발을 설명합니다. 이러한 하이드로 겔을위한 빌딩 블록은 각각 (IN 및 IC)를 테인 분할 및 가교제 다중 체 단백질의 서브 유닛의 N-또는 C-말단 단편을 포함 두 단백질 블록 공중 합체이다. 테인 Nostoc의 punctiforme (NPU)에서 DnaE 2,3 테인 분할 및 작은 삼량 단백질 피로 코커스 (12 kDa의) CUTA 리코 쉬이 <로 사용되었다/ EM은> 가교제 단백질 4,5로서 사용 하였다. 다른 가교 결합제는 고도로 가교 결합 된 단백질 네트워크 (하이드로 겔)의 형성으로 이어지는 테인 촉매 된 트랜스 - 스 플라이 싱 반응을 통해 결합된다. NPU의 테인이 때문에 빠른 반응 속도 (t 1 / 2 = 63 초)과 높은 트랜스 - 스 플라이 싱 수익률 (에 가까운 80 %), 3의 선택되었다. CUTA 단백질은 높은 안정성으로 인해 가교제로 선정되었습니다. CUTA 트리머 근처 150 ° C의 변성 온도를 가지고 많은 M 5로 구아니딘 염산염 4,6를 포함하는 솔루션 삼량 차 구조를 유지합니다. 다른 가교제 사이의 서브 유닛 교환이 물리적 하이드로 겔 표면 침식 7의 주요 원인이기 때문에, CUTA에서 매우 강한 서브 유닛 간 상호 작용은보다 안정적인 하이드로 겔로 이어지는, 그런 서브 유닛 교환을 억제해야한다. 이러한 빌딩 블록 중 하나는 물을 용이하게하기 위해 중간 블록으로 친수성이 높은 펩티드 S-단편을 포함보존 8.
하이드로 겔이 빌딩 블록의 혼합 양 말단에 가교제와 더 긴 폴리펩티드 사슬을 생성 단편 테인 IN과 IC 사이의 트랜스 - 스 플라이 싱 반응을 개시한다. 여러 그러한 분자 단위에서 가교제는 고도로 가교 하이드로 겔 네트워크 (도 1a)을 형성하는, 서로 상호 작용. 구체적인 "도킹 스테이션 펩티드"(DSP)는 "도킹 단백질"(DP) - 태그 된 하이드로 겔로 표적 단백질을 안정적으로 고정화를 용이하게 하이드로 겔 빌딩 블록 중 하나에 포함된다. 하이드로 겔 어셈블리를 중재하는 테인 분할의 사용은 표적 단백질이 종래의 하이드로 겔 형성에 로딩 될 때, 단백질의 겔 합성에 추가적인 유연성을 제공하지만, 또한 전체 하이드로 걸쳐 표적 단백질의 고밀도, 균일 한 하중을 가능 아닙니다.
테인 매개 단백질 하이드로 겔이 높은 역입니다과 수용액에 적합한 용 작은 - 투 - 더 실온에서 3 개월 만에 검출 침식. 안정성은 pH 값 (6-10)과 온도 (4-50 ℃)의 넓은 범위에서 유지하고, 하이드로 겔은 유기 용매와 호환된다. 녹색 형광 단백질 (GFP)와 고추 냉이 퍼 옥시 다제 (HRP)이 하이드로 겔은 두 개의 공 모양 단백질의 고정화에 사용됩니다. 후자 단백질을 포획 하이드로 겔은, 유기 용매 중에서 생물 촉매를 수행하는데 사용된다.
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1. 플라스미드 건설
참고 : 모든 유전자가 제조업체의 사양에 따라 Phusion 하이 피델리티 DNA 중합 효소를 사용하여 표준 PCR 반응에서 증폭되었다. 클로닝을 위해 사용 된 프라이머는 앞서 설명되었다 (9). 모든 구조는 표 1에 나타내었다.
2. 단백질 발현
3. 단백질 정제
4. 하이드로 겔 형성
참고 : 별도로 언급하지 않는 한이 연구에서 만든 샘플 하이드로 겔 각 하이드로 겔 빌딩 블록 1.6 밀리미터가 포함되어 있습니다. 이 단백질의 농도는 부드럽고 안정된 겔을 얻을 수 있습니다. 주의 : 아 지드 화 나트륨 (NaN이 3) 박테리아 오염을 방지하기 위해 V / w 0.5 %의 최종 농도로 하이드로 겔에 첨가된다. NaN의 3은 매우 독성 및 물질 안전 보건 자료 (MSDS)에 표시된 극단주의하여 취급해야합니다.
5. 도킹 단백질 (DP)와 도킹 스테이션을 통한 GFP의 고정 펩타이드 (DSP)의 상호 작용
6. 유기 용매에서 효소 반응에 대한 고정화 발판 1.6 mM의 히드로 겔의 사용
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테인 매개 단백질 하이드로 겔 형성을위한 회로도는 그림 1A에 제시되어있다. 하이드로 겔의 빌딩 블록은 단백질 CUTA NpuN-(N) 및-S-NpuC CUTA (C) (도 1a, 표 1)를 공중합. NpuN / C는 Nostoc의 punctiforme (NPU)에서 테인 자연스럽게 분할 DnaE의 N-/C-fragments 있습니다. CUTA는 피로 코커스 호 리코 쉬이 4,5에서 안정적인 삼량 단백질이다. (도 1A 및 1C) : ?...
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이 작품에서 우리는 매우 안정적인 테인 매개 단백질 하이드로 겔의 합성을 보여 주었다. 분할의 사용은 테인 조건부이 액상 성분의 혼합에 대응하여 형성되는 히드로 겔을 가능하게한다. 구체적으로는, 분할 테인 공유 차례로 자기 하이드로 겔로 조립하는 것이 단위 가교 어귀 폴리펩티드 유닛을 수득 트랜스 - 스 플라이 싱 반응을 통해이 액상 빌딩 블록을 연결한다. 하이드로 겔의 혼합?...
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저자는 플라스미드 KanR-IntRBS-NpuNC - CFN (11)의 자신의 종류의 선물을 플라스미드의 자신의 유일한 선물 pQE9 AC 10 ATRP 12, 박사 톰 뮤어 (프린스턴 대학) 박사 데이비드 Tirrell (칼텍)을 인정하고 싶습니다 플라스미드의 자신의 유일한 선물 pJD757 13 플라스미드 pET30-CUTA-TIP1 10, 박사 제이 D. Keasling (UC 버클리)의 자신의 종류의 선물 박사 다케 히사 마츠다 (기술, 하쿠산, 이시카와 현, 일본의 가나자와 연구원) . 이 작품은 국립 과학 재단 (National Science Foundation) 경력, 미국 공군 YIP 노르만 핫쿠 고급 연구 프로그램에 의해 부분적으로 지원되었다.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Phusion High Fidelity DNA polymerase | New England BioLabs | M0530S | |
Competent Escherichia coli BL21 (DE3) | New England BioLabs | C2527I | |
Luria Bertani | VWR | 90003-350 | |
Bacto Agar Media | VWR | ||
Kanamycin sulfate | VWR | ||
IPTG | VWR | EM-5820 | |
Imidazole | VWR | EM-5720 | |
Urea | VWR | EM-9510 | |
Dithiothreitol (DTT) | Fisher | BP172-5 | |
Protease Inhibitor cocktail | Roche Applied Science | 11836153001 | |
DPBS | VWR | 82020-066 | |
Brilliant Blue R | Acros Organics | A0297990 | |
Sodium Azide | Fisher | AC190380050 | Caution, highly toxic |
Horseradish peroxidase | Sigma | P8125-5KU | |
N,N-dimethyl-p-phenylene diamine | Fisher | AC408460250 | Caution, highly toxic |
phenol | Fisher | AC149340500 | Caution, highly toxic |
tert-butyl hydroperoxide | Fisher | AC180340050 | Caution, highly toxic |
n-heptane | Acros Organics | 120340010 | |
[header] | |||
Shaker/Incubator | Fisher Scientific | Max Q 6000 | |
Centrifuge | Sorvall | RC 6 | |
Sonicator | QSonica | Misonix 200 | |
Ultrafiltration Tubes | Amicon Ultra | UFC903024 | |
Ni Sepharose High Performance HisTrap column | GE Healthcare Life Sciences | 17-5248-01 | |
HiTrap SP Sepharose FF ion exchange column | GE Healthcare Life Sciences | 17-5156-01 | |
Plate reader | Molecular Devices | SpectraMax Gemini EM |
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