PCR Mutagenesis, Clonagem, Expressão, Protocolos rápidos de purificação de proteínas e Cristalização do Tipo Selvagem e Formas Mutantes de Synthase Triptofano

Resumo

Este artigo apresenta uma série de métodos consecutivos para a expressão e purificação de Salmonella typhimurium tryptophan synthase comp este protocolo um sistema rápido para purificar o complexo proteico em um dia. Os métodos cobertos são mutagênese direcionada ao local, expressão proteica em Escherichia coli,cromatografia de afinidade, cromatografia de filtração de gel e cristalização.

Resumo

Estudos estruturais com complexo de sindtofano (TS) complexo de bienzyme (α₂β₂ TS) de Salmonella typhimurium foram realizados para entender melhor seu mecanismo catalítico, comportamento alolítico e detalhes da transformação enzimática do substrato ao produto em enzimas dependentes de PLP. Neste trabalho, um novo sistema de expressão para produzir o isolado α e isolado β-subunidade permitiu a purificação de altas quantidades de subunidades puras e α_{complexo de 2}β₂St.TS das subunidades isoladas dentro de 2 dias. A purificação foi realizada por cromatografia de afinidade seguida de decote da tag de afinidade, precipitação de sulfato de amônio e cromatografia de exclusão de tamanho (SEC). Para melhor compreender o papel dos resíduos-chave na enzima β-local, a mutagênese direta do local foi realizada em estudos estruturais anteriores. Outro protocolo foi criado para purificar o tipo selvagem e mutante α₂β₂complexosde St.TS. Um protocolo simples, rápido e eficiente usando fracionamento de sulfato de amônio e SEC permitiu a purificação de α_{complexo de 2}β₂StTS em um único dia. Ambos os protocolos de purificação descritos neste trabalho têm vantagens consideráveis quando comparados com protocolos anteriores para purificar o mesmo complexo usando PEG 8000 e espermaina para cristalizar o complexo α₂β₂StTS ao longo do protocolo de purificação. Cristalização do tipo selvagem e algumas formas mutantes ocorre em condições ligeiramente diferentes, prejudicando a purificação de alguns mutantes usando PEG 8000 e espermaina. Para preparar cristais adequados para estudos cristalográficos de raios-X foram feitos diversos esforços para otimizar a cristalização, a qualidade do cristal e a crioproteção. Os métodos aqui apresentados devem ser geralmente aplicáveis para a purificação de subunidades de synthase triptofano e tipo selvagem e mutante α₂β₂complexosde St.TS.

Introdução

O complexo de xodó-sintéria triptofano (TS) (α₂β₂) é uma enzima alusicana, catalisando os dois últimos passos na biossíntese do aminoácido L-Triptofano em bactérias, plantas e fungos^1,2,3. A bactéria Salmonella enterica serovar typhimurium (St)causa uma grave infecção gastrointestinal em humanos e outros animais. Uma vez que os seres humanos e animais superiores não possuem TS (EC 4.2.1.20), a inibição de S. typhimurium α_{complexo 2}β₂ TS (α₂β₂StTS) tem sido explorado ....

Protocolo

1. Protocolo rápido para purificar a subunidade α e β e o complexo de α₂β₂StSrecombinado

1. Subcloning de DNA no vetor de expressão pETSUMO
   1. Obtenha o gene de acoplamento traduções (trpA e trpB) codificando as α- e βsubunidades do sintetizador triptofano da bactéria Salmonella enterica serovar typhimurium clonado no vetor de expressão pEBA-10²². Use o vetor pEBA-10 como modelo de DNA.
      NOTA: Alternativamente, os primers listados abaixo podem ser usados para amplificar ambos os genes do genoma de salmonella enterica serovar typhimurium. Todas as e....

Resultados

Purificação da α-e βsubunidades do sindtofano synthase
A α-subunidade(αStTS) e a β-subunidade (βStTS) do triofetase de typhimurium Salmonella foram subcloradas no vetor pET SUMO modificado. A Figura 1A mostra resultados representativos da SDS-PAGE de duas bandas fortes correspondentes à proteína de fusão His6-SUMO-αStTS (pista αON.......

Discussão

Nós projetamos com sucesso a forma mutante α₂β₂ βQ114A, α₂β₂ βK167T, e α₂β₂ complexos βS377A StTS para estudos de correlação estrutura-função. Inicialmente, tentamos purificar os mutantes usando um protocolo de purificação anterior²², que requer α₂β cristalização do complexoStTS₂com PEG 8000 e espermatozoide durante a purificação. Embora a taxa de cristalização dependa .......

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
15 mL 10 kDa filter	MilliporeSigma	UFC901024	centrifugal filter unit
15 mL 100 kDa filter	MilliporeSigma	UFC910024	centrifugal filter unit
2 mL cryogenic vials	Corning	CLS430489	Cryogenic vials
2 mL microcentrifuge tubes	Fisher Scientific	05-408-141	microcentrifuge tubes
24-well Cryschem Plate	Hampton Research	HR3-158	24-well sitting drop plates
2-mercaptoethanol	Fisher Scientific	O3446I-100	Chemical
50 mL centrifuge conical tubes	Thermo Scientific	12-565-270	centrifuge conical tubes
AB15 ACCUMET Basic	Fisher Scientific	13-636-AB15	pH meter
Agarose	Fisher Scientific	BP1356-100	Agarose gel
ammonium sulfate	Fisher Scientific	A702-500	Chemical
Ampicillin	Fisher Scientific	BP1760-5	Antibiotic
Bacterial incubator	Fisher Scientific	S35836	incubator.
BamHI	New England Biolabs	R0136S	Restriction enzyme
bicine	Fisher Scientific	BP2646100	Chemical
Branson 450 Digital Sonifier	Brason	B450	Cell disruptor
Cesium chloride	Fisher Scientific	BP210-100	Chemical
Cesium hydroxide	Acros Organics	AC213601000	Chemical
Chloramphenicol	Fisher Scientific	BP904-100	Antibiotic
dimethyl sulfoxide	Fisher Scientific	D1391	Chemical
dithiothreitol	Fisher Scientific	BP172-5	Chemical
DNA Polymerase	Thermo Scientific	F530S	HF polymerase
dNTP Set	Invitrogen	10-297-018	dNTPs set
EcoRI	New England Biolabs	R0101S	Restriction enzyme
Ethylenediaminetetraacetic acid	Fisher Scientific	S311-100	Chemical
Excella E25R Orbital Shaker	Eppendorf New Brunswick	M1353-0004	Orbital incubator
GE AKTA Prime Plus	GE Healthcare	8149-30-0004	FPLC
Gel Extraction Kit	Invitrogen	K210012	DNA purification kit
Glycerol	Fisher Scientific	G33-500	Chemical
HindIII	New England Biolabs	R0104S	Restriction enzyme
His-Trap columns	GE Healthcare	GE17-5255-01	5 mL Histrap column
imidazole	Fisher Scientific	O3196-500	Chemical
IPTG	Thermo Fisher Scientific	R0392	Inducer
Kanamycin	Fisher Scientific	BP906-5	Antibiotic
Kelvinator Series-100	Kelvinator	discontinued	Ultra low freezer
LB broth	Fisher Scientific	BP1426-500	Liquid broth
Luria Bertani agar	Fisher Scientific	BP1425-2	Solid broth
NaCl	Fisher Scientific	S271-500	Chemical
NcoI	New England Biolabs	R0193S	Restriction enzyme
Ni-NTA affinity beads	Thermo Fisher Scientific	R90115	Ni-NTA agarose beads
PEG 8000	Fisher Scientific	BP233-100	Chemical
phenylmethylsulfonyl fluoride	Fisher Scientific	44-865-0	Chemical
pyridoxal phosphate	Acros Organics	AC228170010	Chemical
S-200 HR	Cytiva	45-000-196	Size exclusion column
SacI	New England Biolabs	R0156S	Restriction enzyme
Sodium hydroxide	Fisher Scientific	S318-100	Chemical
Sorvall RC-5B centrifuge	Sorvall	8327-30-1004	Floor cetrifuge
Spermine	Acros Organics	AC132750010	Chemical
Superdex 200 prep grade	Cytiva	45-002-491	Size exclusion column
T4 DNA ligase	New England Biolabs	M0202S	DNA liagse
Tris	Fisher Scientific	BP152-500	Chemical
Ubl-specific protease 1	Thermo Scientific	12588018	SUMO Protease