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Method Article
여기에 제시된 펩티드 계의 작은 unilamellar 소포의 생성을 위한 프로토콜은 성장할 수 있다. 막 펩티드의 vesiculo 생산을 용이하게하기 위해, 이들 소포는 전사 번역 시스템 및 펩티드 인코딩 플라스미드를 구비한다.
생화확적인 반응의 구획화는 합성 세포의 중앙 양상입니다. 이러한 목적을 위해, 펩티드 기반 반응 구획은 리포좀 또는 지방산 계 소포에 대한 매력적인 대안으로 작용한다. 외부 또는 소포 내에서 펩티드는 쉽게 발현되고 막 전구체의 합성을 단순화 할 수 있습니다. 여기에 제공된 것은 유리 비드로부터탈수화-재수화를 활용하는 양친애 엘라스틴 유사 폴리펩티드(ELP)에 기초하여 ~200 nm의 직경을 가진 소포의 생성을 위한 프로토콜이다. 또한 역온도 사이클링을 통한 세균 ELP 발현 및 정제프로토콜뿐만 아니라 형광 염료를 통한 공유 기능화에 대한 프로토콜도 제시되어 있다. 더욱이, 본 보고서는 생화학반응에 대한 덜 복잡한 예로서 ELP 소포 내부의 RNA aptamer dBroccoli의 전사를 가능하게 하는 프로토콜을 기술한다. 마지막으로, 프로토콜이 제공되어 형광 단백질과 막 펩티드의 베시큘로 발현이 허용되는 반면, 후자의 합성은 소포 성장을 초래합니다.
합성 생활 셀룰러 시스템의 창조는 일반적으로 두 개의 다른 방향에서 접근. 하향식 방법에서는, 박테리아의 게놈은 그것의 필수적인 분대로 감소되고, 궁극적으로 최소한의 세포로 이끌어 냅니다. 상향식 접근법에서 인공 세포는 일관된 세포와 같은 시스템으로 기능적으로 통합되어야 하는 분자 성분 또는 세포 하위 시스템에서 조립된 de novo입니다.
de novo 접근법에서, 필요한 생화학 적 성분의 구획화는 일반적으로 인지질 또는 지방산1,2,3,4로만든 멤브레인을 사용하여 달성된다. 이는 "현대적" 세포막이 주로 인지질로 구성되기 때문이며, 지방산은 프리바이오틱 멤브레인인클로저 5,6의그럴듯한 후보로 간주되기 때문이다. 새로운 멤브레인의 형성을 위해 또는 멤브레인 성장을 촉진하기 위해, 양과 성 빌딩 블록은 외부에서 제공되어야7 이상적으로 해당 근육 과정을 사용하여 membranous 구획 내에서 생산을 통해4 ,8.
지질 합성은 비교적 복잡한 대사 과정이지만, 펩타이드는 세포없는 유전자 발현 반응을이용하여 매우 쉽게 생성될 수 있다 9,10. 따라서, 양과성 펩티드에 의해 형성된 펩티드 막은11을성장시킬 수 있는 인공 세포 모방을 위한 인클로저로서 지질막에 대한 흥미로운 대안을 나타낸다.
양과성 엘라스틴 과 같은 디블록 공중합체(ELPs)는 펩티드의 매력적인 부류이며, 이는 이러한멤브레인(12)에 대한 빌딩 블록으로서 작용할 수 있다. ELPs의 기본 아미노산 서열 모티프는 (GaGVP) n이며, 여기서 "a"는 프롤린을 제외한 임의의 아미노산이 될 수 있고 "n"은 모티프 반복 횟수13,14,15,16,17입니다. . ELP는 주로 글루탐산(11)으로 구성된 친수성 블록에 대해 주로 페닐알라닌을 함유하는 소수성 블록으로 생성되었다. pH 및 염 농도와 같은 용액 파라미터 및 용액 파라미터에 따라,ELPs는 펩티드가 친수성에서 소수성으로 완전히 가역적 위상 전이를 겪는 온도 Tt에서 소위 역온도 전환을 나타낸다. 상태. 펩타이드의 합성은 "TX-TL" 세균 세포 추출물11,18,19,20,21을사용하여 소포 내부에서 쉽게 구현될 수 있다. 결합 된 전사 및 번역 반응에 필요한 모든 구성 요소.
TX-TL 시스템은 ELP를 ELP 소포로 인코딩하는 DNA 템플릿과 함께 캡슐화되었으며, 유리 구슬에서 탈수-재수화를 견고한 지지체로 활용합니다. 소포의 형성은 비드 표면(11)으로부터 건조된 펩티드의재수화를 통해 발생한다. 소포 형성을 위한 다른 방법(22)은 잠재적으로 더 낮은 다분산성 및 더 큰 소포 크기(예를 들어, 전기 형성, 에멀젼 상 전달, 또는 미세 유체학 기반 방법)를 나타내는 데 사용될 수 있다. 캡슐화 방법의 생존가능성을 시험하기 위해, 형광 압타머 dBroccoli23의 전사는 대안적으로 TX-TL 시스템으로 유전자 발현보다 덜 복잡한11을사용할 수 있다.
vesiculo에서 막 빌딩 블록의 발현과 그 이후의 멤브레인으로의 통합으로 인해 소포는11을 성장하기 시작합니다. ELP의 멤브레인 혼입은 FRET 분석을 통해 입증될 수 있다. 이를 위해, 초기 소포 집단의 형성에 사용되는 ELP는 FRET 쌍을 구성하는 동등한 공유에서 형광 염료와 결합된다. vesiculo에 있는 비 표지된 ELPs의 발현 및 막으로 의 한 그 혼입, 막에 있는 표지된 ELPs는 희석되고 그 결과로 FRET 신호는11감소합니다. 활용에 대한 다재다능하고 일반적인 방법으로, 구리 촉매 아지드 알키네 사이클로추가가 사용된다. 트리스(benzyltriazolylmethyl)-아민과 같은 안정화 리간드를 사용하여, 반응은 반응물(11)의 가수분해 없이 생리학적 pH에서 수성 용액으로 수행될 수 있으며, 이는 응축 반응에 적합합니다. 펩티드를 포함.
다음 프로토콜은 ELP 기반 펩티도솜 성장에 대한 준비에 대한 자세한 설명을 제시한다. 유리 비드 방법을 이용한 펩티드 및 소포 형성의 발현이 설명된다. 더욱이, ELP 소포 내부의 단백질 발현을 위한 형광 성 dBroccoli aptamer 및 전사 번역 반응의 전사를 구현하는 방법에 대해 설명된다. 마지막으로, 제공된 FLUP를 플루오로포어로 컨쥬게이션하는 절차이며, 이는 FRET 분석(11)을통해 소포 성장을 입증하는데 사용될 수 있다.
1. 엘라스틴과 같은 폴리펩티드의 발현
2. 유리 구슬 방법을 사용하여 소포 생산
3. VESICLES 안쪽에 RNA Aptamer dBroccoli의 전사
4. 전사 번역 (TX-TL) 반응
참고: 전사-번역 반응을 위해, 조세포 추출물은 반응 완충제 및 DNA뿐만 아니라 요구된다. 상기 조세포 추출물은 Sun et al.18에기재된 바와 같이 제조된다. TX-TL 반응의 경우, 원유 대장균 추출물의 33%(v/v), 반응 완충액 42%(v/v), 페놀-클로로포름 정제 DNA 플러스 첨가제를 사용하십시오. 최종 농도는 약 9 mg/mL 단백질, 50 mM HEPES (pH = 8), 1.5 mM ATP, 1.5 mM GTP, 0.9 mM CTP, 0.9 mM UTP, 0.2 mg/mL tRNA, 26 mM 코엔자임 A, 0.33 mM NAD, 0.75 mM CAMP, 68 mmmm, miacid 1mm , 30 mM PEP, 1 mM DTT, 2 % PEG-8000, 13.3 mM 말토오스, T7 RNA 폴리머 라제의 1 U, 및 초순수에서 50 nM 플라스미드 DNA.
5. 구리 촉매 아지드 알키네 후이스겐 사이클로추가를 통해 플루오로포레스와 엘라스틴 같은 폴리펩티드의 융합
소포 생산
도 1은 상이한 부종 용액 및 유리 비드 방법으로 제조된 소포의 투과 전자 현미경(TEM) 영상을 나타낸다(또한 Vogele et al.11참조). 도 1A의샘플에 대해, 소포의 형성을 증명하고 그들의 크기를 결정하기 위해 부종 용액으로 만 PBS를 사용했다. TX-TL이 팽윤용액(도1B)으로사용되었을 때, 소포도 ?...
필름 재수화는 작은 unilamellar 소포의 생성을위한 일반적인 절차입니다. 고장의 주요 원인은 절차에 사용되는 재료의 잘못된 취급입니다.
처음에, ELPs는 대장균 세포에 의해 생성됩니다. ELP 정제 후 의제는 중요한 단계에서 프로토콜이 얼마나 신중하게 수행되는지에 따라 크게 달라질 수 있습니다. 이들은 강수 후 반온?...
저자는 경쟁적인 재정적 이익을 선언하지 않습니다.
우리는 DFG TRR 235 (생명의 출현, 프로젝트 P15), 유럽 연구 위원회 (보조금 협정 번호 694410 AEDNA), 그리고 TUM 국제 과학 공학 IGSSE 대학원 (프로젝트 번호 9.05)을 통해 재정적 지원을 감사하게 인정합니다. . 샘플 준비에 도움을 주신 E. 팔겐하우어에게 감사드립니다. 우리는 TX-TL 시스템과 유용한 토론에 대한 도움에 대한 A. 듀핀과 M. 슈바르츠 쉴링에게 감사드립니다. 우리는 유용한 토론에 대한 N. B. 네덜란드 감사합니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
2xYT | MP biomedicals | 3012-032 | |
3-PGA | Sigma-Aldrich | P8877 | |
5PRIME Phase Lock GelTM tube | VWR | 733-2478 | |
alkine-conjugated Cy3 | Sigma-Aldrich | 777331 | |
alkine-conjugated Cy5 | Sigma-Aldrich | 777358 | |
ATP | Sigma-Aldrich | A8937 | |
Benzamidin | Carl Roth | CN38.2 | |
BL21 Rosetta 2 E. coli strain | Novagen | 71402 | |
Bradford BSA Protein Assay Kit | Bio-rad | 500-0201 | |
cAMP | Sigma-Aldrich | A9501 | |
Carbenicillin | Carl Roth | 6344.2 | |
Chloramphenicol | Sigma-Aldrich | C1919 | |
Chloramphenicol | Carl Roth | 3886.3 | |
Chloroform | Carl Roth | 4432.1 | |
CoA | Sigma-Aldrich | C4282 | |
CTP | USB | 14121 | |
CuSO4 | Carl Roth | P024.1 | |
DFHBI | Lucerna Technologies | 410 | |
DMSO | Carl Roth | A994.1 | |
DNase I | NEB | M0303S | |
DTT | Sigma-Aldrich | D0632 | |
Ethanol | Carl Roth | 9065.2 | |
Folinic acid | Sigma-Aldrich | F7878 | |
Glass beads, acid-washed | Sigma-Aldrich | G1277 | |
GTP | USB | 16800 | |
HEPES | Sigma-Aldrich | H6147 | |
IPTG (β-isopropyl thiogalactoside ) | Sigma-Aldrich | I6758 | |
KCl | Carl Roth | P017.1 | |
K-glutamate | Sigma-Aldrich | G1149 | |
LB Broth | Carl Roth | X968.2 | |
Lysozyme | Sigma-Aldrich | L6876 | |
Methanol | Carl Roth | 82.2 | |
MgCl2 | Carl Roth | KK36.3 | |
Mg-glutamate | Sigma-Aldrich | 49605 | |
Micro Bio-Spin Chromatography Columns | Bio-Rad | 732-6204 | |
NAD | Sigma-Aldrich | N6522 | |
NHS-azide linker (y-azidobutyric acid oxysuccinimide ester) | Baseclick | BCL-033-5 | |
PEG-8000 | Carl Roth | 263.2 | |
pH stripes | Carl Roth | 549.2 | |
Phenylmethylsulfonyl fluoride | Carl Roth | 6367.2 | |
Phosphate-buffered saline | VWR | 76180-684 | |
Phosphoric acid | Sigma-Aldrich | W290017 | |
Polyethyleneimine | Sigma-Aldrich | 408727 | |
Potassium phosphate dibasic solution | Sigma-Aldrich | P8584 | |
Potassium phosphate monobasic solution | Sigma-Aldrich | P8709 | |
Qiagen Miniprep Kit | Qiagen | 27106 | |
RNAPol reaction buffer | NEB | B9012 | |
RNase inhibitor murine | NEB | M0314S | |
RNaseZap Wipes | ThermoFisher | AM9788 | |
rNTP | NEB | N0466S | |
Roti-Phenol/Chloroform/Isoamyl alcohol | Carlroth | A156.1 | |
RTS Amino Acid Sampler | 5 Prime | 2401530 | |
Slide-A-Lyzer Dialysis Cassettes, 10k MWCO (Kit) | Thermo-Scientific | 66382 | |
Sodium chloride | Carl Roth | 9265.1 | |
Sodium hydroxide | Carl Roth | 8655.1 | |
Spermidine | Sigma-Aldrich | 85558 | |
Sterile-filtered (0.22 µm filter) | Carl Roth | XH76.1 | |
T7 polymerase | NEB | M0251S | |
TBTA (tris(benzyltriazolylmethyl)amine) | Sigma-Aldrich | 678937 | |
TCEP (tris(2-carboxyethyl)-phosphine hydrochloride) | Sigma-Aldrich | C4706 | |
Tris base | Fischer | BP1521 | |
tRNA (from E. coli) | Roche Applied Science | MRE600 | |
UTP | USB | 23160 |
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