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Method Article
인간과 돼지 : 우리는 두 개의 매우 상동 FVIII 형태의 막 결합 구조를 해결하기 위해 적용 극저온 전자 현미경, 지질 나노 기술 및 구조 분석의 조합을 제시한다. 나선형으로 마이너스로 충전 된 지질 나노 튜브 (LNT)에있는 두 개의 기능 재조합 FVIII의 형태를 구성하는 우리의 실험실에서 개발 된 방법론을 설명한다.
극저온 전자 현미경 (cryo 종) (1)는 수화 상태와 막 환경 2 단백질과 복합체의 기능 구조를 조사 할 수있는 강력한 방법입니다.
응고 인자 VIII (FVIII)은 세 다중 도메인 혈장 당 단백질이다. 심각한 출혈 장애 - 결함 또는 FVIII의 결핍은 혈우병 A 형의 원인이다. 단백질 분해 활성화되면, FVIII 정상적인 혈액 응고 4 중요한 부정 청구 혈소판 막에 세린 프로테아제 팩터 IXA에 바인딩합니다. FVIII이 응고에서 수행하는 중추적 인 역할에도 불구하고, 그것의 막 결합 상태에 대한 구조 정보가 불완전 5입니다. 재조합 FVIII 농축 혈우병 타입에 대해 가장 효과적인 약물이며 시판 FVIII는 인간이나 돼지, 인간 팩터 IXA 6,7 모두와 복합체 형성 기능과 같이 표현 될 수있다. ">이 연구에서 우리는 극저온 전자 현미경 (cryo 종)의 조합을 제시, 지질 나노 구조 분석은 두 개의 매우 상동 FVIII 형태의 막 결합 구조를 해결하기 위해 적용 :. 인간과 돼지의 연구실에서 개발 된 방법론 나선형으로 마이너스로 충전 된 지질 나노 튜브 (LNT)에있는 두 개의 기능 재조합 FVIII의 형태를 구성하는 것이 설명되어 있습니다. 대표적인 결과는 우리의 접근 방식은 순서에 매우 상동 두 (86 % 서열 동일성 사이의 나선형 조직의 차이를 정의 할 수있을만큼 충분히 민감하다는 것을 보여 ) 단백질. 헬리컬 조직, 극저온-EM 및 전자 단층 촬영 (ET) 데이터 수집에 대한 상세한 프로토콜. 이차원 (2D 관련) 및 3 차원 (3D) 구조 분석은 인간 및 돼지의 3D 재구성을 구하는인가 FVIII-LNT가 논의된다.되게 인간 및 돼지 FVIII-LNT 구조가 제안 된 방법론의 전위 계산기 계산기하도록 보여높은 해상도에서 혈액 응고 인자 VIII의 전자 기능, 막 결합 조직.
혈액 응고 인자 VIII (FVIII)는 여섯 도메인이 구성 2,332 아미노산의 많은 당 단백질이다 : A1-A2-B-A3-C1-C2 3. 트롬빈 활성화 FVIII는 막 결합 Tenase 단지 내 팩터 IXA에 보조 인자 역할을시. 막 따라 방식으로 FIXa에 활성화 FVIII (FVIIIa)의 바인딩 FIXa의 단백질 분해 효율에게 효율적인 혈액 응고 4 중요한 10 개 이상의 5 시간을, 강화한다. FVIII이 응고 Tenase 복합체 형성에서 수행하는 중요한 역할에도 불구하고, 기능 막 결합 FVIII 구조를 해결하기 위해 아직있다.
이 문제를 해결하기 위해 높은 친화력 8,9 FVIII과 결합하고 활성화 된 혈소판 표면 닮은 할 세린 (PS)에서 부유 단일 지질 이중층 나노 튜브 (LNT)을 10 개발되었다. LNT에 바인딩 FVIII의 연속 나선 조직은 effecti로 입증되었습니다극저온-EM (5)에 의해 FVIII 막 바인딩 된 상태의 구조 결정에 대한했습니다. 기능화 LNT는 cryo 종 (11, 12)에 의해 단백질 - 단백질 및 나선형으로 조직 막 관련 단백질의 단백질 막 상호 작용을 연구 할 수있는 이상적인 시스템입니다. 시편의 생리적 환경 (버퍼, 막, 산도)에 가장 가까운에서 보존으로 알아내는-EM은 첨가제 및 동위 원소없이, 이러한 X-선 결정학 및 NMR 등 기존의 구조 방법에 비해 장점이 있습니다. LNT의 크기, 형상 및 조성 Tenase 복합체가 생체 내에서 조립 활성화 된 혈소판의 pseudopodia에 의해 방불로 FVIII의 경우,이 기술을 막 결합 구조를 공부하는 것은, 더 많은 생리 학적으로 관련이 있습니다.
결함 및 FVIII 원인 혈우병 A, 인구 4, 6의 1 5,000 명의 남성에 영향을 미치는 심각한 출혈 장애의 결핍. 대부분의 전자혈우병에 대한 ffective 치료는 재조합 인간 FVIII (hFVIII)의 평생 관리입니다. 재조합 FVIII 혈우병 치료의 중요한 합병증은 혈우병 환자 (13)의 약 30 %에 영향을 미치는 인간의 모습을 억제 항체의 개발이다. 이 경우, 돼지 FVIII (pFVIII) 농축 인간 FVIII과 인간 FIXa 7 형태의 기능성 복합체에 대한 억제 항체 돼지 FVIII 표시 낮은 교차 반응으로 사용된다. 돼지와 인간 FVIII 양식 모두의 막 결합 조직을 설정하면 FVIII 공동 인자의 기능 및 혈액 지혈에 대한 의미의 구조적 기초를 이해하는 것이 중요합니다.
이 연구에서, 우리는 지질 나노 기술, 극저온-EM, 두 개의 매우 상동 FVIII 형태의 막 결합 조직을 해결하기 위해 설계 구조 분석의 조합을 설명합니다. 나선형으로 조직 porci의 제공을 알아내는-EM 데이터와 3 차원 구조음으로 대전 된 LNT에 북동 인간 FVIII는 FVIII의 구조 결정 및 막 결합 응고 요인과 생리적 막 환경에서 단지 기초로 제안 된 나노 기술의 잠재력을 보여줍니다.
1. 샘플 준비
FVIII-LNT의 2. 극저온 전자 현미경
3. 3D 재구성
참고 : 2D 및 3D 분석에 사용 된 이미지 분석 소프트웨어 : EMAN2 및 IHRSR 자유롭게 사용할 수 있습니다. EMAN2는 http://blake.bcm.edu/emanwiki/EMAN2/Install에서 다운로드 할 수 있습니다. egelman@virginia.edu : IHRSR 소프트웨어는 교수 Egelman에서 얻을 수 있습니다. 최종 IHRSR 세목이 텍사스에서 실행하는 센터 클러스터 컴퓨팅 고급 : http://www.tacc.utexas.edu/을 텍사스 대학 오스틴에서. 그림 1에 표시된 3 차원 복원 알고리즘은 두 가지 주요 단계로 구성되어 있습니다 : 첫 번째 차원 참조 무료 alignme 나선 세그먼트 (입자)의 균일 한 세트를 선택NT (RFA) 알고리즘은 제 IHRSR에 통합 헬리컬 파라미터 및 확대 투영 알고리즘을 기반 3D 재구성을 달성 EMAN이 구현. http://blake.bcm.edu/emanwiki/EMAN2 : 첫 번째 단계는 단일 입자 SPA EMAN2이 특별히 개발 및 배포되고있는 (알고리즘)과 3D 재건을 위해 균일 한 입자의 집합을 선택하기 위해 개발 된 프로그램을 사용합니다. 이 단계는 극저온-EM 데이터에 적응되었다. 두 번째 단계는 특히 재조합 인자 VIII 형태로 수득 헬리컬 어셈블리의 분류를 위해 설계 IHRSR 알고리즘으로 이루어진다. 이 알고리즘은 과학 문학 (12)를 통해 광범위하게 설명되어 있습니다.
4. 전자 단층 촬영
재조합 인간과 돼지 FVIII은 성공적으로 부정적으로 활성화 된 혈소판 표면을 닮은, 단일 이중층 LNT 청구 나선형으로 조직되었다. 인간과 돼지 FVIII-LNT의 나선형 조직 (그림 2) 수집 된 디지털 현미경을 통해 일치했다. 제어 LNT와 인간과 돼지 FVIII-LNT 나선형 튜브를 선택 e2helixboxer.py의 GUI 및 e2workflow.py의 GUI, 단일 입자 옵션 (표 1)로 만든 초기 데이터 세트로 분할?...
이 연구에서 방법론은 매우 상동 단백질의 두 개의 막 결합 조직을 구별하기 위해 제시된다 : 인간과 돼지 FVIII 자기 조립 인체에서 발생하는 조건에서 지질 나노 튜브.
설명 과정에서, 인간과 돼지 FVIII 성공적으로 가장 중요한 단계로, 지질 나노 튜브에 나선형으로 구성되어 있습니다. 다음 중요한 단계는 주변의 액체 N 2 온도에서 플래시 냉동으...
저자는 더 경쟁 금융 관심이 없다 그들이이 원고에 발표 된 절차에 대해 직접 연락 할 수 있다는 것을 선언합니다.
10SDG3500034 및 UTMB-NCB SSM에 자금을 시작 :이 작품은 미국 심장 협회에서 국가 과학자 개발 교부금에 의해 지원됩니다. 저자는 실리 UTMB에서 구조 생물학 센터 (에 알아내는-EM과 과학 컴퓨팅 시설을 인정 www.scsb.utmb.edu )뿐만 아니라 박사 부부. 2D 및 3D 나선형 재건 알고리즘에 대한 도움말 스티브 Ludtke 에드 Egelman.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
JEM2100 with LaB6 | JEOL Ltd. | JEM-2100 | operated at 200 kV |
with TEMCON software | JEOL Ltd. | ||
Gatan626 Cryo-holder | Gatan, Inc. | 626.DH | cooled to -175 °C |
with temperature controler unit | Gatan, Inc. | ||
Gatan 4K x 4K CCD camera | Gatan, Inc. | US4000 | 4096 x 4096 pixel at 15 microns/pixel physical resolution |
Solarus Model 950 plasma cleaner | Gatan, Inc. | ||
Vitrobot Mark IV | FEI | ||
Materials | |||
Carbon coated 300 mesh 3mm copper grid | Ted Pella | 01821 | plasma cleaned for 10 s on high power |
Quantifoil R2/2 300 mesh | Electron Microscopy Sciences | Q225-CR2 | Carbon coated 300 mesh Cu grids with 2 mm in diameters holes |
Uranyl acetate dihydrate | Ted Pella | 19481 | 1% solution, filtered |
Galactosyl ceramide | Avanti Polar Lipids Inc. | 860546 | |
Dioleoyl-sn-glycero-phospho-L-serine | Avanti Polar Lipids Inc. | 840035 | |
Software | |||
EM software Digital Micrograph | Gatan, Inc. | http://www.gatan.com/DM/ | |
EM software EMAN | free download | http://blake.bcm.edu/emanwiki/EMAN/ | |
EM software Spider | free download | http://spider.wadsworth.org/spider_doc/spider/docs/spider.html | |
EM software IHRSR | free download | Programs available from Edward H. Egelman http://people.virginia.edu/~ehe2n/ | |
EM software (IMOD) | free download | http://bio3d.colorado.edu/imod/ | |
EM software (SerialEM) | free download | ftp://bio3d.colorado.edu/pub/SerialEM/ | |
UCSF-Chimera | free download | http://www.cgl.ucsf.edu/chimera/download.html |
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