Os autores agradecem a Emilija Renke e Janet Yu para assistência técnica. DCN é suportada por concessões dos Estados Unidos Departamento de Defesa (DR080205, DM102823, OR09055, e OR090059). RDH é apoiado por uma bolsa da Estação Experimental de Maryland Agricultura e uma bolsa de formação NIH em Biologia Celular e Molecular.

1. Determinar Condições aquecimento ideal Em primeiro lugar, deve-se determinar experimentalmente a temperatura de incubação e tempo óptimo para usar para a etapa de aquecimento no ensaio. Para o nosso modelo PlyC, é importante notar que a E. coli co-transformados com genes e plyCA plyCB em plasmídeos de expressão separados tem sido mostrado para formar a holoenzima totalmente funcional PlyC 6. A preparação 96 da placa de microtitulação assim como as condições de crescimento celular e da técnica de revestimento subsequente réplica foram adaptados a partir de exemplos fornecidos na literatura 12-16. Um tempo de incubação de 30 min será apropriado para este ensaio como os resultados anteriores a partir de experiências de inactivação térmica ditar uma rápida perda de actividade durante a incubação de curto prazo em ambientes superiores a temperatura fisiológica (observação não publicada). A temperatura de incubação ideal para PlyC foi elucidada através dos seguintes passos: <ol><li> Transform a expressão construção pBAD24: plyCA (Amp r) na E. competente coli DH5cc pBAD33: plyCB (Cm r). </li><li> Placa dos transformantes numa placa de ágar Luria-Bertani (LB) suplementado com ampicilina (100 jig / ml) e cloranfenicol (35 mg / ml). Incubar as placas durante a noite a 37 ° C. </li><li> Com um palito estéril, inocular uma colónia individual para cada fila de poços (Figura 2a) em 96 estéril, límpida, de fundo chato bem, com tampa de placas de microtitulação contendo 200 ul de meio LB suplementado com ampicilina e cloranfenicol. </li><li> Seguramente colocar a placa de microtitulação de 96 bem sobre a 37 ° C agitando incubadora e crescer as bactérias durante a noite a 300 rpm. </li><li> Recuperar o 96 da placa de microtitulação de 37 ° C a agitação incubadora e da placa de réplica para uma nova placa de microtitulação de 96 poços da seguinte forma: <ol class="lalpha"><li> Adicionar 180 ul de meio LB suplementado com ampicilina e cloranfenicola cada poço da placa de réplica. </li><li> Transferir 20 uL de bactérias a partir da placa original para os poços correspondentes na placa de réplica. Isso deve resultar em uma primeira OD 600 de ~ 0,5. </li></ol></li><li> Colocar a placa de forma segura sobre a réplica de 37 ° C agitando incubadora e incubar a placa durante 1 hora a 300 rpm, em seguida, adicionar o inductant. No caso dos sistemas de expressão pBAD, a arabinose inductant é de 0,25%. Outros sistemas de expressão podem exigir inductants diferentes. Colocar a placa de volta a 37 ° C agitando incubadora e agitação a 300 rpm durante uma hora adicional de 4 para permitir a expressão da proteína. Os níveis de expressão variam tipicamente entre 10-20 jag de PlyC. </li><li> Uma vez que a expressão da proteína concluiu, recuperar a placa de réplica e sedimentar as bactérias, colocando a 96 placa de microtitulação numa centrifugadora refrigerada que contém um rotor oscilante de balde que se encaixa 96 placas de microtitulação de poços. Centrifugar a 3000 rpm durante 10 min à temperatura ambiente.</li><li> Remover o sobrenadante mídia por lentamente invertendo a placa de microtitulação e gentilmente decantação da mídia. </li><li> Lisar as células por adição de 50 ul de B-PER Extraction Reagent II Bacterial Protein a cada poço. Incube a placa à temperatura ambiente durante 20 min. </li><li> Aumentar o volume de cada poço a 120 ul por adição de 70 ul de tampão fosfato salino (PBS) pH 7,2. </li><li> Pellet os detritos insolúveis por centrifugação celular a placa a 3000 rpm durante 10 min a 4 ° C na centrífuga refrigerada. </li><li> Transferir 110 uL do lisado bruto solúvel aos poços correspondentes de uma placa de 96 poços termociclador. </li><li> Usando 30 min como o tempo de incubação predeterminado, expor os lisados ​​solúveis actualmente residem na placa de 96 poços termociclador para uma ampla gama de gradiente de temperatura que mede 15-20 ° C. Note, o objetivo é determinar em que a temperatura de uma determinada enzima perde&gt; atividade catalítica de 95%. </li><li> Após a incubação, incubar a 96 poçostermociclador placa a 4 ° C durante 5 minutos e 100 ul de transferir os lisados ​​solúveis a partir da placa de 96 poços termociclador para o local correspondente no poço 96 final bem placa de microtitulação. </li><li> Com um multipipettor 12 canais, adicionar 100 ul de tensão GAS D471 a cada poço. Note, D471 células são originalmente liofilizado a partir de culturas durante a noite e ressuspensos com PBS pH 7,2 para se obter uma DO 600 de ~ 2,0. </li><li> Colocar imediatamente a placa de 96 poços no espectrofotómetro de microplacas e monitorizar a cinética da enzima medindo a OD 600 a cada 15 segundos durante 20 minutos. A incubação a temperatura mais baixa que correspondem a cavidades que não possuíam uma alteração na densidade óptica (ΔOD ≤ 0,1) é definida como a temperatura não permissiva. </li></ol> Depois de um ecrã largo temperatura é realizado para identificar a temperatura não permissiva, os passos acima pode ser repetido ao longo de um intervalo mais estreito de temperaturas (5 ° -10 ° C) para elucidara temperatura não permissiva preciso para a enzima de interesse. Nota, a temperatura não permissiva identificadas neste ensaio pode ser diferente do que a temperatura de fusão elucidada por outros meios, devido a diferenças de volume, concentração, etc 2. Gerando a Biblioteca Mutant A criação da biblioteca a ser rastreada mutante envolve incorporar mutações ao acaso por uma ADN-polimerase propensa a erros, com polarização de nucleótidos mínima no gene plyCA usando o GeneMorph II Kit mutagênese aleatória, como se segue: <ol><li> Conceber iniciadores nucleotídicos a temperaturas de fusão semelhantes (T m) entre 55-72 ° C, com os locais de restrição de escolha na extremidade 5 &#39;e 3&#39; do gene plyCA. </li><li> Uma vez que a taxa de mutação desejada é de 2-3 nucleótidos por plyCA (1,4 kb), utilizar os componentes da reacção de PCR concentrações, bem como as condições termociclador recomendadas pelo fabricante para baixo f mutaçãorequencies (0-4,5 por kb). </li><li> Clonar os genes mutagenizadas plyCA no vector de expressão pBAD24. </li><li> Transformar as construções em um DH5a: pBAD33 plyCB fundo e os transformantes de placas sobre placas de agar LB suplementado com ampicilina e cloranfenicol. </li><li> Além disso, transformar DH5a e placa pBAD33: plyCB com o vector de expressão de pBAD24 contendo o gene WT plyCA. As colónias da placa esta irá servir como os controlos durante a triagem. </li></ol> 3. 96 Preparação Placa Bem microtitulação e Condições de Crescimento Celular <ol><li> Encher cada poço de uma placa de microtitulação de 96 poços com 200 ul de meio LB suplementado com ampicilina e cloranfenicol. </li><li> Seguindo o esquema de placas de microtitulação (Figura 2b), cuidadosamente seleccionar uma colónia individual a partir das placas de agar durante a noite com um palito esterilizado e inocular a bactéria designada no poço de microtitulação de 96 poços a plate. É essencial assegurar que somente uma colónia por poço é inoculado. </li><li> Agitar o ancorada 96 placa de microtitulação a 300 rpm durante a noite a 37 ° C. </li></ol> 4. Chapeamento réplica, Indução Protein Expression e Preparação Lysate <ol><li> Siga os passos 1,5-1,11 da seção intitulada &quot;Determinação das condições de aquecimento ideal&quot;, com uma modificação. Armazenar a placa original, a 4 ° C, após o passo de revestimento de réplica foi concluído. </li><li> Depois do passo 1.11, 110 ul de transferência do lisado bruto solúvel para as cavidades correspondentes de uma placa de 96 poços termociclador, excepto para o controle positivo poços A1-D1. No que respeita aos lisados ​​de controlo positivo (isto é, que não lisados ​​são aquecidas), 100 ul de transferência dos lisados ​​para as cavidades correspondentes de uma nova placa de microtitulação de 96 poços, que servirá como a placa de ensaio final para a experiência e armazenar em gelo. </li></ol> 5. Tratamento térmico solúvel Lysate <ol><li> Aqueça o controlo negativo e mutante solúvel lisados ​​atualmente confinada no termociclador placa de 96 poços no termociclador durante 30 minutos à temperatura de incubação optimizado não permissiva determinado na etapa 1. </li><li> Após incubação não permissiva temperatura, incubar a placa de 96 termociclador bem a 4 ° C durante 5 min. </li><li> Transferir 100 uL dos lisados ​​solúveis a partir da placa de 96 poços termociclador aos seus locais idênticos bem na final placa de ensaio de 96 poços de microtitulação contendo já os lisados ​​de controlo positivo solúveis. </li><li> Com um multipipettor 12 canais, adicionar 100 ul de tensão GAS D471 a cada poço. Imediatamente colocar a placa no espectrofotómetro de microplacas. </li><li> Monitorizar a cinética da enzima medindo a OD 600 a cada 15 segundos durante 20 minutos. <ol class="lalpha"><li> Uma variante com PlyC progrediu comportamento térmico é definido como uma construção que pode diminuir a densidade óptica original em 50 por cento, em menos de 900 segundos, notemperatura não permissiva. Além disso, os controlos positivos (isto é, não-aquecido, WT PlyC) necessário exibir actividade catalítica WT (t 1/2 ≤ 100 seg) e os controlos negativos (isto é aquecida, WT PlyC) deve ser desprovido de actividade. </li></ol></li><li> Uma vez que uma variante com PlyC progrediu comportamento térmico é identificado, recuperar a placa original, armazenada a 4 ° C e bactérias inocule do indivíduo bem específico para o mutante de interesse em meio LB fresco suplementado com ampicilina e cloranfenicol. Crescer o inoculo durante a noite a 37 ° C. </li><li> Extrair e purificar ADN de plasmídeo a partir da cultura e, em seguida, submeter a sequenciação, a fim de identificar as mutações de nucleótidos que inferir um comportamento térmico melhorado para PlyCA. Além disso, o complemento de uma pequena alíquota da cultura durante a noite, com glicerol a 10% e armazenar a -80 ° C para posterior utilização. </li></ol>

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Não há conflitos de interesse declarados.

Este protocolo, esboçado na Figura 1, apresenta uma metodologia 96 placa de microtitulação assim que permite utilizar evolução dirigida para aumentar a estabilidade térmica de qualquer enzima bacteriolytic. Através da utilização de uma DNA polimerase propensa a erros, pode-se introduzir mutações aleatórias que aumentam a estabilidade global cinética da molécula traduzida bacteriolytic de interesse, que é geralmente devido a reorganizações moleculares consistem em aumentar electrostáticas, dissulfureto de pontes e de interacções hidrofóbicas que geram melhorado empacotamento molecular, modificações avançadas de redes de superfície de carga ou reforço de um estado de maior oligomerização 17-18. Após a introdução das mutações de nucleótidos, um procedimento de rastreio extenso foi então utilizado para identificar mutações que são termicamente benéfico. Os resultados representativos aqui apresentados foram baseadas em um ciclo de mutagénese aleatória. Na realidade, tem sido sugerido quepelo menos, três rondas sucessivas de mutagénese aleatória, cada um utilizando a mutante mais robusta como a enzima de chumbo, seguido por ADN baralhar é apropriada para este tipo de estudos dirigidos evolução do comportamento térmico 2. É importante compreender que, embora este protocolo identifica as mutações que aumentam a estabilidade cinética, essas variantes não necessariamente um aumento de termoestabilidade. Uma molécula é considerada termoestável quando tem a capacidade de reter a sua estrutura a uma temperatura elevada. No entanto, no ensaio apresentado, a actividade residual dos lisados ​​mutantes não são ensaiadas na mesma temperatura que foram inicialmente incubadas a durante o passo de tratamento térmico e, portanto, pode-se seleccionar a presença de mutações que promovem a re-enrolamento, em vez de termoestabilidade melhorada 19. Enquanto nós estamos extrapolando comportamento térmico como uma indicação de estabilidade térmica, estabilidade térmica verdadeira deve ser medido empiricamente por Biophysical métodos tais como dicroísmo circular (CD), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e fluorimetria diferencial de varredura (DSF). Os dados preliminares obtidos em experiências de CD e DSF sugerem que vários candidatos identificados a partir da metodologia apresentada, de facto exibir termoestabilidade progrediu (dados não mostrados). Embora a metodologia aqui apresentada é específica para a implementação aumento do comportamento térmico de PlyC, esta mesma metodologia pode, adicionalmente, ser empregues para aumentar a actividade de outras enzimas térmica bacteriolytic com algumas pequenas alterações nas variáveis, tais como tampões, as taxas de mutação, as condições de aquecimento e sistemas de expressão. Uma variável importante associada a este ensaio refere-se à taxa de mutação nucleotídica do ADN-polimerase propensa a erros. Optou-se por utilizar o error-prone DNA polimerase II Mutazyme no nosso ensaio de evolução dirigida, devido à evidência experimental que sugere esta enzima particular exibe a menor quantidade de polarização comdiz respeito a que os nucleótidos são aleatoriamente incorporado no gene de interesse quando em comparação com outras técnicas de mutagénese ao acaso, como a utilização de hidroxilamina, E. mutator coli e DNA error-prone outro polyermases 20. De um modo geral, menores taxas de mutação tendem a ser mais desejável por duas razões. Em primeiro lugar, a termoestabilidade da engenharia de proteínas normalmente consiste em relativamente poucas substituições de aminoácidos. Taxas de mutação elevadas pode causar dramáticas alterações estruturais determinadas moléculas que podem resultar em conclusivamente misfolding estrutural e discrepâncias funcionais. Por exemplo, a incorporação de resíduos de prolina e glicina podem romper estruturas alfa helicoidais secundárias 21. Em segundo lugar, as altas taxas de mutação de nucleotídeo aumentar as possibilidades de incorporar codões de terminação prematuros, resultando em moléculas truncadas que são biologicamente inactivos. De um modo geral, menores taxas de mutação são preferidos porque baixa as taxas de erro no resultado accumulção de mutações adaptativas enquanto que as taxas de mutação mais elevadas gerar mutações neutras ou prejudiciais 22. Para cada ronda de mutagénese aleatória, outra variável crítica que se deve optimizar envolve a temperatura de incubação utilizado durante o processo de rastreio. Selecção da temperatura não permissiva experimental é relativamente difícil. Nós inicialmente utilizada uma temperatura de incubação que foi de 10 ° C superior à temperatura não permissiva de PlyC, no entanto após o rastreio de mutantes 3000, não fomos capazes de identificar quaisquer mutações vantajosas. Tendo em mente as metodologias evolução dirigida consistem em identificar sequencialmente benéficos substituições de aminoácidos que têm efeitos aditivos, determinou-se que uma temperatura de menos rigorosas deve ser utilizado durante o processo de rastreio, mesmo que aumentou a possibilidade de geração de falsos positivos. Como tal, foi utilizada uma temperatura de incubação, que foi de apenas alguns graus acima do não-permissive temperatura e novo rastreio candidatos selecionados para descartar os falso-positivos. Decidimos utilizar uma temperatura de incubação, que não foi muito temperado (≤ 1 ° C superior à mais baixa temperatura não permissiva) e, inversamente, não muito dura (≥ 5 ° C superior à mais baixa temperatura não permissiva). A temperatura ideal decidimos utilizar neste ensaio particular foi a 2 moderado ° C mais elevado do que o determinado experimentalmente temperatura não permissiva. Escolhendo uma temperatura que é muito suave irá resultar em uma taxa muito mais elevada de identificação de falsos positivos do que a ~ 20% foi observada (Tabela I) quando se utiliza uma temperatura de incubação moderada. Além disso, usando uma temperatura de incubação, que é muito duro pode, em última análise resultar na incapacidade para identificar mutantes com significativamente melhor comportamento térmico. Por exemplo, utilizando uma temperatura de incubação de ≥ 5 ° C teria resultado na incapacidade de identificar aprometendo mutante 29C3, assim como a maioria dos outros candidatos selecionados durante a primeira rodada de seleção. Em suma, nós fornecemos um protocolo de enzimas de engenharia bacteriolytic para adquirir estabilidade cinética reforçada. Além disso, este mesmo ensaio, sem os passos de aquecimento, pode ser usado para o rastreio de mutações que aumentam a actividade catalítica. Aumentar tanto a atividade catalítica e estabilidade térmica é um obstáculo importante no desenvolvimento voltado para qualquer enzima terapêutico. Embora os detalhes deste protocolo são específicos para o PlyC endolysin, a metodologia pode ser adaptado a qualquer enzima bacteriolytic apenas com algumas alterações. Nós apresentamos resultados preliminares de apenas a primeira ronda de mutagénese que valida que a funcionalidade do ensaio, o que resulta na aplicação e identificação de mutações que geram um aumento na termoestabilidade molecular de magnitude significativa.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome do reagente </td><td> Companhia </td><td> Número de catálogo </td></tr><tr><td> B-PER II Reagente de Extracção Bacterial Protein </td><td> Thermo Scientific </td><td> 78260 </td></tr><tr><td> GeneMorph II Kit mutagênese aleatória </td><td> Agilent Technologies </td><td> 200500 </td></tr><tr><td> Limpar 96 Bem, Microplaca de fundo plano com tampa </td><td> BD Vacutainer Labware Médica </td><td> 353072 </td></tr><tr><td> 96 Bem Nonskirted Placas PCR </td><td> Fisher Scientific </td><td> 14-230-232 </td></tr><tr><td> Rotor basculante </td><td> Eppendorf </td><td> A-2-DWP </td></tr><tr><td> Sal de Sódio Ampicilina </td><td> Fisher Scientific </td><td> BP1760 </td></tr><tr><td> Cloranfenicol </td><td> Fisher Scientific </td><td> BP904 </td&gt; </tr><tr><td> Arabinose </td><td> Fisher Scientific </td><td> BP2504 </td></tr><tr><td> pBAD24 vetor de expressão </td><td> ATCC </td><td> 87399 </td></tr><tr><td> pBAD33 vetor de expressão </td><td> ATCC </td><td> 87402 </td></tr></tbody></table>

a new screening method for the directed evolution of thermostable bacteriolytic enzymes

Evolução dirigida é definida como um método para aproveitar a selecção natural, a fim de engendrar proteínas adquirir propriedades específicas que não estão associados com a proteína na natureza. A literatura tem fornecido numerosos exemplos sobre a implementação de evolução dirigida com sucesso alterar especificidade molecular e catálise 1. A principal vantagem da utilização de evolução dirigida, em vez de mais racional abordagens para a engenharia molecular refere-se ao volume e diversidade de variantes que podem ser rastreados 2. Uma possível aplicação de evolução dirigida envolve a melhoria da estabilidade estrutural de enzimas, tais como bacteriolytic endolysins. Bacteriófago codificar e expressar endolysins de hidrolisar uma ligação covalente crítico no peptidoglicano (ie parede celular) de bactérias, resultando na lise da célula hospedeira e libertação de viriões da progenia. Notavelmente, estas enzimas têm a capacidade de induzir a lise extrinsecamente à susceptibilidadeveis bactérias na ausência de fago e, além disso, têm sido validada tanto in vitro como in vivo para o seu potencial terapêutico 3-5. O assunto do nosso estudo envolve a evolução dirigida endolysin PlyC, que é composta de subunidades PlyCB PlyCA e 6. Quando purificada e adicionada extrinsecamente, a holoenzima PlyC lisa estreptococos do grupo A (GAS), assim como outros grupos de estreptococos em uma questão de segundos e, além disso, tem sido validado in vivo contra GAS 7. Significativamente, a monitorização cinética enzimática residual após incubação a temperatura elevada fornece evidência nítida de que PlyC perde actividade lítica abruptamente a 45 ° C, o que sugere uma vida útil curta terapêutica, que pode limitar o desenvolvimento adicional desta enzima. Novos estudos revelam a falta de estabilidade térmica é observado apenas para a subunidade PlyCA, enquanto que a subunidade PlyCB é estável até ~ 90 ° C (observação não publicada). Além de PlyC, existem sárias exemplos na literatura que descrevem a natureza termolábil de endolysins. Por exemplo, o Staphylococcus aureus endolysin LysK e Streptococcus pneumoniae endolysins Cpl-1 e Pal perder actividade espontaneamente a 42 ° C, 43,5 ° C e 50,2 ° C, respectivamente 8-10. De acordo com a equação de Arrhenius, que relaciona a velocidade de uma reacção química com a presente temperatura no sistema em particular, um aumento da estabilidade térmica irá correlacionar com um aumento da esperança de vida de prateleira 11. Para este fim, a evolução dirigida foi demonstrado ser uma ferramenta útil para a alteração da actividade térmica de várias moléculas na natureza, mas nunca esta tecnologia particular foi explorada com sucesso para o estudo das enzimas bacteriolytic. Da mesma forma, as contas de sucesso de progredir a estabilidade estrutural desta classe específica de agentes antimicrobianos em conjunto são inexistentes. Neste vídeo, nós empregamos uma nova metodologia que utiliza um erro-pruma ADN polimerase, seguido por um processo de triagem optimizada utilizando um formato de placa de 96 bem de microtitulação para a identificação de mutações para a subunidade PlyCA do endolysin estreptocócica PlyC que se correlacionam com um aumento na estabilidade cinética enzimática (Figura 1). Resultados após apenas uma rodada de mutagénese aleatória sugerem a metodologia é gerar variantes PlyC que retêm mais do que duas vezes a actividade residual quando comparada à de tipo selvagem (WT) PlyC após tratamento a uma temperatura elevada.

Na conclusão do primeiro turno de mutagênese aleatória, mais de 6.000 mutantes PlyC foram rastreados e um total de 35 mutantes com potencial aumento comportamento térmico foram identificados, selecionados e seqüenciados. Análise genómica, resumidos na Tabela I, sugere que os 35 candidatos, 7 das construções continham sequências WT PlyCA ao nível da tradução, o que corresponde a falsos positivos identificados pelo ensaio. Dos restantes 28 candidatos, a gama de mutação foi de 1 a 6 mutações de nucleótidos com uma taxa de mutação média, 2,75 nucleótidos por plyCA gene, que estava na gama de 2-3 mutação nucleotídica que foram alvo. Ao nível da tradução, esta gama de mutação específica de nucleótidos e de frequência produziu uma gama mutação de aminoácidos de 1 a 5 aminoácidos, com uma taxa média de 1,9 mutação mutações de aminoácidos por PlyCA polipeptídeo. Dos 28 candidatos com pelo menos um aminoácido Mutation, quatro destas construções mutantes foram aleatoriamente escolhidos para caracterização adicional para validar que o processo de rastreio extenso da metodologia de evolução dirigida foi de facto a funcionar correctamente. As enzimas mutantes foram purificadas PlyC a&gt; 95% de homogeneidade com base em SDS-PAGE, conforme descrito anteriormente 6-7. Cinética enzimática de WT PlyC e cada um dos quatro mutantes PlyC foram caracterizados em concentrações molares iguais, após incubação das enzimas purificadas de diferentes temperaturas elevadas. A actividade foi monitorizada após a adição de D471 GAS, medindo a densidade óptica a 600 nm a cada 15 seg durante 20 min. A actividade foi definida como a velocidade máxima da enzima residual após incubação de calor. Dos quatro candidatos seleccionados aleatoriamente para posterior caracterização, mutante 29C3 mostrou a maior parte do comportamento melhorado térmica. O comportamento térmico de WT PlyC e 29C3, foi investigada a diferentes temperaturas durante a incubação e de ensaio para a actividade em PBS pH 7,2 a80 nM e 40 nM, respectivamente concentrações. As experiências 45-50 ° C de incubação (Figura 3) foram realizadas num termociclador, onde as amostras foram incubadas em uma placa de parede fina termociclador 96 poço num volume total de 120 ul. A 35 ° C, 40 ° C e 45 ° C experiências de incubação (Figura 4 e 5) foram realizadas num bloco de aquecimento em que as amostras foram incubadas num tubo de microcentrífuga de 1,5 ml num volume total de 1,3 ml. Todos os experimentos foram realizados em triplicado. WT PlyC e 29C3 mostrou nenhuma diferença significativa na estabilidade cinética à temperatura ambiente (25 ° C), como descrito no primeiro conjunto de barras na Figura 3. No entanto, depois de uma incubação de curta duração, durante 30 min a partir de temperaturas que variam entre 45-50 ° C, a actividade de 29C3 foi substancialmente maior do que a actividade específica para o WT construir em cada ponto de temperatura. Por exemplo, o WT PlyC apresentado uma perda de 44% na actividade de 45,2° C ao passo que 29C3 mostrou uma perda de apenas 2% da actividade na mesma temperatura. Estudos a longo prazo de incubação, comparando a actividade residual de ambos WT PlyC e 29C3 foram adicionalmente realizada a 35 ° C e 40 ° C que envolve a medição da actividade residual em 24 e 48 pontos de tempo hr. A 35 ° C, 41% 29C3 exibido e actividade de 176% maior do que a WT PlyC a 24 e 48 h de incubação os pontos de tempo, respectivamente (Figura 4a). A 40 ° C, 28% 29C3 exibido e actividade de 107% maior do que a WT PlyC a 24 e 48 h de incubação os pontos de tempo, respectivamente (Figura 4b). A actividade residual de WT PlyC e 29C3 foram também monitorizados a cada 20 minutos durante um total de 3 horas a 45 ° C. WT PlyC só foi capaz de manter a actividade de 21% após um período de incubação de 3 horas a esta temperatura, ao passo que 29C3 foi capaz de manter a actividade de 46%. A meia-vida (t 1/2) para WT PlyC e 29C3 foram de 67 e 147 min, respectivamente, sugere<html> ing que 29C3 tem um aumento de 2,2 vezes na estabilidade cinética a 45 ° C (Figura 5). <table border="1"><tbody><tr><td> Total de candidatos Round 1 </td><td> 35 </td></tr><tr><td> Candidatos com WT Sequência PlyCA </td><td> 7 </td></tr><tr><td> Candidatos com ≥ Mutação Ácido Amino 1 </td><td> 28 </td></tr><tr><td> - Taxa de Mutação média de nucleotídeos (nt / plyCA) </td><td> 2,75 </td></tr><tr><td> - Faixa de Mutação de nucleotídeos (nt) </td><td> 1-6 </td></tr><tr><td> - Taxa de Mutação média de Aminoácidos (AA / PlyCA) </td><td> 1,9 </td></tr><tr><td> - Faixa de Mutação de Aminoácidos (AA) </td><td> 1-5 </td></tr></tbody></table> Tabela 1. Candidato Análise Genômica Pool. pload/4216/4216fig1highres.jpg &quot;/&gt; Figura 1. Metodologia de ensaio dirigido evolução. Na evolução dirigida, começa-se com a enzima de chumbo, o que seria PlyC WT para a primeira rodada. Uma biblioteca de mutantes aleatórios imparciais PlyC contendo mutações de nucleótidos para o gene plyCA é então construído por uma ADN-polimerase propensa a erros, clonado no vector de expressão de pBAD24 e transformada na E. coli estirpe DH5a contendo já pBAD33:. plyCB transformantes individuais são inoculadas em sua própria específica poço de uma placa de microtitulação de 96 cavidades. Através de um processo de rastreio extensivo, os mutantes individuais PlyC que são cataliticamente activo após incubação a uma temperatura não permitida são classificados como mutantes com estabilidade cinética melhorada. Theconstruct mostrando o comportamento mais progrediu térmica, consequentemente, torna-se a enzima de chumbo para a próxima rodada de mutagênese aleatória. No geral, há três rodadas completas de random mutagênese seguido de DNA baralhar resultando em uma molécula bacteriolytic com evoluído comportamento térmico. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4216/4216fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver maior figura</a> . <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/4216/4216fig2.jpg" /> Figura 2. 96 modelos de microtitulação de placas para o ensaio de evolução dirigida. O esquema de placas de microtitulação durante a determinação das condições óptimas de aquecimento (figura 2a) é constituído por inoculação de um único clone parental WT PlyC em cada linha da placa de microtitulação. O diagrama esquemático da placa de microtitulação durante a triagem mutante (Figura 2b) é constituído por inoculação de cada poço na coluna 1 com um único clone parental WT PlyC bem como inocular cada cavidade nas colunas 2-12 com um clone mutante PlyC distinto. Wells A1-D1 são designados para os controles positivos dos pais, que consist de WT PlyC construções não exposto a não admissível incubação à temperatura. Poços E1-H1 são designados para os controlos negativos parentais, que consistem em construções WT PlyC que estão expostos ao não-incubação à temperatura permissível. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/4216/4216fig3.jpg" /> Figura 3. A análise cinética comparando a actividade residual WT PlyC e 29C3. Enzimas foram purificadas até à homogeneidade e foram incubadas durante 30 min num termociclador em concentrações molares iguais em ambas temperatura ambiente ou a um gradiente de temperatura que varia de 45-50 ° C. A actividade enzimática está correlacionada com a velocidade máxima apresentada, após incubação a temperatura específica. Com a excepção de 25 ° C e 47,7 ° C, a variação da actividade entre WT e 29C3 a cada temperatura correlacionada com um valor de p &lt;0,05. Todos os dados são apresentados como a média ± SEM de três experiências independentes. </p&gt; <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/4216/4216fig4.jpg" /> Figura 4. A análise cinética comparando a actividade residual WT PlyC de 29C3 a 35 ° C e 40 ° C. As concentrações molares de igualdade purificada WT PlyC e 29C3 foram incubadas num bloco de aquecimento a 35 ° C (Figura 4-A) ou 40 ° C (Figura 4b). A actividade enzimática residual foi medida a 24 e 48 pontos de tempo hr. A actividade exibida por cada construção foi normalizada para a velocidade máxima apresentada no ponto zero de tempo. A variação da actividade entre WT e 29C3 em cada ponto de temperatura e de tempo correlacionado com um valor de p &lt;0,05. Todos os dados são apresentados como a média ± SEM de três experiências independentes. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/4216/4216fig5.jpg" /> Figura 5. Análise de atividade residual cinética comparandoWT PlyC de 29C3 a 45 ° C. As concentrações molares de igualdade purificada WT PlyC e 29C3 foram incubadas num bloco de aquecimento a 45 ° C e a actividade enzimática residual foi medida a cada 20 min durante 3 horas. A actividade exibida por cada construção foi normalizada para a velocidade máxima apresentada no ponto zero de tempo. Com a excepção dos pontos de dados, a 20 min, a variação da actividade entre WT e 29C3 em cada ponto de tempo correlacionado com um valor de p &lt;0,05. Todos os dados são apresentados como a média ± SEM de três experiências independentes.

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A New Screening Method for the Directed Evolution of Thermostable Bacteriolytic Enzymes | Immunology and Infection | Video

A New Screening Method for the Directed Evolution of Thermostable Bacteriolytic Enzymes

Um método de evolução dirigida novo específico para o domínio da engenharia termoestabilidade foi desenvolvido e, consequentemente, para as enzimas bacteriolytic validado. Depois de apenas uma rodada de mutagénese ao acaso, uma enzima evoluiu bacteriolytic, PlyC 29C3, exibido duas vezes maior do que a actividade residual quando comparada com a proteína de tipo selvagem, após incubação a temperatura elevada.

Novo método de triagem para a evolução dirigida de enzimas termoestáveis ​​Bacteriolytic

Directed evolution is defined as a method to harness natural selection in order to engineer proteins to acquire particular properties that are not ...

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17.8K visualizações.  University of Maryland. Um método de evolução dirigida novo específico para o domínio da engenharia termoestabilidade foi desenvolvido e, consequentemente, para as enzimas bacteriolytic validado. Depois de apenas uma rodada de mutagénese ao acaso, uma enzima evoluiu bacteriolytic, PlyC 29C3, exibido duas vezes maior do que a actividade residual quando comparada com a proteína de tipo selvagem, após incubação a temperatura elevada.

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Particle Agglutination Method for Poliovirus Identification

In the Global Polio Eradication Initiative, laboratory diagnosis plays a critical role by isolating and identifying PV from the stool samples of acute flaccid paralysis (AFP) cases. In the World Health Organization (WHO) Global Polio Laboratory Network, PV isolation and identification are currently being performed by using cell culture system and real-time RT-PCR, respectively. In the post-eradication era of PV, simple and rapid identification procedures would be helpful for rapid confirmation of polio cases at the national laboratories. In the present study, we will show the procedure of novel PA assay developed for PV identification. This PA assay utilizes interaction of PV receptor (PVR) molecule and virion that is specific and uniform affinity to all the serotypes of PV. The procedure is simple (one step procedure in reaction plates) and rapid (results can be obtained within 2 h of reaction), and the result is visually observed (observation of agglutination of gelatin particles).

A recently developed novel particle agglutination (PA) assay utilizing virus receptor molecule allowed a rapid and easy identification of poliovirus (PV). In this article, we will show the procedure for the PA assay for PV identification.

Método de aglutinação de partículas de Identificação Poliovirus

In the Global Polio Eradication Initiative, laboratory diagnosis plays a critical role by isolating and identifying PV from the stool samples of acute ...

Imunologia e Infecção

Selection of Plasmodium falciparum Parasites for Cytoadhesion to Human Brain Endothelial Cells

Most human malaria deaths are caused by blood-stage Plasmodium falciparum parasites. Cerebral malaria, the most life-threatening complication of the disease, is characterised by an accumulation of Plasmodium falciparum infected red blood cells (iRBC) at pigmented trophozoite stage in the microvasculature of the brain2-4. This microvessel obstruction (sequestration) leads to acidosis, hypoxia and harmful inflammatory cytokines (reviewed in 5). Sequestration is also found in most microvascular tissues of the human body2, 3. The mechanism by which iRBC attach to the blood vessel walls is still poorly understood.
The immortalized Human Brain microvascular Endothelial Cell line (HBEC-5i) has been used as an in vitro model of the blood-brain barrier6. However, Plasmodium falciparum iRBC attach only poorly to HBEC-5i in vitro, unlike the dense sequestration that occurs in cerebral malaria cases. We therefore developed a panning assay to select (enrich) various P. falciparum strains for adhesion to HBEC-5i in order to obtain populations of high-binding parasites, more representative of what occurs in vivo.
A sample of a parasite culture (mixture of iRBC and uninfected RBC) at the pigmented trophozoite stage is washed and incubated on a layer of HBEC-5i grown on a Petri dish. After incubation, the dish is gently washed free from uRBC and unbound iRBC. Fresh uRBC are added to the few iRBC attached to HBEC-5i and incubated overnight. As schizont stage parasites burst, merozoites reinvade RBC and these ring stage parasites are harvested the following day. Parasites are cultured until enough material is obtained (typically 2 to 4 weeks) and a new round of selection can be performed. Depending on the P. falciparum strain, 4 to 7 rounds of selection are needed in order to get a population where most parasites bind to HBEC-5i. The binding phenotype is progressively lost after a few weeks, indicating a switch in variant surface antigen gene expression, thus regular selection on HBEC-5i is required to maintain the phenotype.
In summary, we developed a selection assay rendering P. falciparum parasites a more "cerebral malaria adhesive" phenotype. We were able to select 3 out of 4 P. falciparum strains on HBEC-5i. This assay has also successfully been used to select parasites for binding to human dermal and pulmonary endothelial cells. Importantly, this method can be used to select tissue-specific parasite populations in order to identify candidate parasite ligands for binding to brain endothelium. Moreover, this assay can be used to screen for putative anti-sequestration drugs7.

Selection of Plasmodium falciparum Parasites for Cytoadhesion to Human Brain Endothelial Cells

An in vitro model for cerebral malaria sequestration is described1. Plasmodium falciparum infected red blood cells are selected for binding to immortalized human brain microvascular endothelial cells. The selected parasites show a distinct phenotype. The selection process can be applied using various P. falciparum strains and endothelial cell lines.

Seleção de Plasmodium falciparum Parasitas para Cytoadhesion para células do cérebro humano endotelial

Most human malaria deaths are caused by blood-stage Plasmodium falciparum parasites. Cerebral malaria, the most life-threatening complication of the ...

A Primary Neuron Culture System for the Study of Herpes Simplex Virus Latency and Reactivation

Herpes simplex virus type-1 (HSV-1) establishes a life-long latent infection in peripheral neurons. This latent reservoir is the source of recurrent reactivation events that ensure transmission and contribute to clinical disease. Current antivirals do not impact the latent reservoir and there are no vaccines. While the molecular details of lytic replication are well-characterized, mechanisms controlling latency in neurons remain elusive. Our present understanding of latency is derived from in vivo studies using small animal models, which have been indispensable for defining viral gene requirements and the role of immune responses. However, it is impossible to distinguish specific effects on the virus-neuron relationship from more general consequences of infection mediated by immune or non-neuronal support cells in live animals. In addition, animal experimentation is costly, time-consuming, and limited in terms of available options for manipulating host processes. To overcome these limitations, a neuron-only system is desperately needed that reproduces the in vivo characteristics of latency and reactivation but offers the benefits of tissue culture in terms of homogeneity and accessibility.
Here we present an in vitro model utilizing cultured primary sympathetic neurons from rat superior cervical ganglia (SCG) (Figure 1) to study HSV-1 latency and reactivation that fits most if not all of the desired criteria. After eliminating non-neuronal cells, near-homogeneous TrkA+ neuron cultures are infected with HSV-1 in the presence of acyclovir (ACV) to suppress lytic replication. Following ACV removal, non-productive HSV-1 infections that faithfully exhibit accepted hallmarks of latency are efficiently established. Notably, lytic mRNAs, proteins, and infectious virus become undetectable, even in the absence of selection, but latency-associated transcript (LAT) expression persists in neuronal nuclei. Viral genomes are maintained at an average copy number of 25 per neuron and can be induced to productively replicate by interfering with PI3-Kinase / Akt signaling or the simple withdrawal of nerve growth factor1. A recombinant HSV-1 encoding EGFP fused to the viral lytic protein Us11 provides a functional, real-time marker for replication resulting from reactivation that is readily quantified. In addition to chemical treatments, genetic methodologies such as RNA-interference or gene delivery via lentiviral vectors can be successfully applied to the system permitting mechanistic studies that are very difficult, if not impossible, in animals. In summary, the SCG-based HSV-1 latency / reactivation system provides a powerful, necessary tool to unravel the molecular mechanisms controlling HSV1 latency and reactivation in neurons, a long standing puzzle in virology whose solution may offer fresh insights into developing new therapies that target the latent herpesvirus reservoir.

The protocol describes an efficient and reproducible model system to study herpes simplex virus type 1 (HSV-1) latency and reactivation. The assay employs homogenous sympathetic neuron cultures and allows for the molecular dissection of virus-neuron interactions using a variety of tools including RNA interference and expression of recombinant proteins.

Um sistema de cultura primária Neuron para o Estudo da Herpes Simplex Virus latência e reativação

Herpes simplex virus type-1 (HSV-1) establishes a life-long latent infection in peripheral neurons. This latent reservoir is the source of recurrent ...

A Rapid Strategy for the Isolation of New Faustoviruses from Environmental Samples Using Vermamoeba vermiformis

The isolation of giant viruses is of great interest in this new era of virology, especially since these giant viruses are related to protists. Giant viruses may be potentially pathogenic for many species of protists. They belong to the recently described order of Megavirales. The new lineage Faustovirus that has been isolated from sewage samples is distantly related to the mammalian pathogen African swine fever virus. This virus is also specific to its amoebal host, Vermamoeba vermiformis, a protist common in health care water systems. It is crucial to continue isolating new Faustovirus genotypes in order to enlarge its genotype collection and study its pan-genome. We developed new strategies for the isolation of additional strains by improving the use of antibiotic and antifungal combinations in order to avoid bacterial and fungal contaminations of the amoeba co-culture and favoring the virus multiplication. We also implemented a new starvation medium to maintain V. vermiformis in optimal conditions for viruses co-culture. Finally, we used flow cytometry rather than microscopic observation, which is time-consuming, to detect the cytopathogenic effect. We obtained two isolates from sewage samples, proving the efficiency of this method and thus widening the collection of Faustoviruses, to better understand their environment, host specificity and genetic content.

A Rapid Strategy for the Isolation of New Faustoviruses from Environmental Samples Using Vermamoeba vermiformis

We describe here the latest advances in viral isolation for the characterization of new genotypes of Faustovirus, a new asfarvirus-related lineage of giant viruses. This protocol can be applied to the high throughput isolation of viruses, especially giant viruses infecting amoeba.

Uma estratégia rápida para o isolamento de novos Faustoviruses de amostras ambientais Usando<em&gt; vermiformis Vermamoeba</em

The isolation of giant viruses is of great interest in this new era of virology, especially since these giant viruses are related to protists. Giant ...

A New Method for Qualitative Multi-scale Analysis of Bacterial Biofilms on Filamentous Fungal Colonies Using Confocal and Electron Microscopy

Bacterial biofilms frequently form on fungal surfaces and can be involved in numerous bacterial-fungal interaction processes, such as metabolic cooperation, competition, or predation. The study of biofilms is important in many biological fields, including environmental science, food production, and medicine. However, few studies have focused on such bacterial biofilms, partially due to the difficulty of investigating them. Most of the methods for qualitative and quantitative biofilm analyses described in the literature are only suitable for biofilms forming on abiotic surfaces or on homogeneous and thin biotic surfaces, such as a monolayer of epithelial cells.
While laser scanning confocal microscopy (LSCM) is often used to analyze in situ and in vivo biofilms, this technology becomes very challenging when applied to bacterial biofilms on fungal hyphae, due to the thickness and the three dimensions of the hyphal networks. To overcome this shortcoming, we developed a protocol combining microscopy with a method to limit the accumulation of hyphal layers in fungal colonies. Using this method, we were able to investigate the development of bacterial biofilms on fungal hyphae at multiple scales using both LSCM and scanning electron microscopy (SEM). This report describes the protocol, including microorganism cultures, bacterial biofilm formation conditions, biofilm staining, and LSCM and SEM visualizations.

This protocol describes a new method to grow and qualitatively analyze bacterial biofilms on fungal hyphae by confocal and electron microscopy.

Um novo método para a análise qualitativa Multi-escala de Bacteriana biofilmes em filamentosa fúngica Colonies Usando Confocal e Microscopia Eletrônica

Bacterial biofilms frequently form on fungal surfaces and can be involved in numerous bacterial-fungal interaction processes, such as metabolic ...

A High-throughput Platform for the Screening of Salmonella spp./Shigella spp.

Fecal-oral transmission of acute gastroenteritis occurs from time to time, especially when people who handled food and water are infected by Salmonella spp./Shigella spp. The gold standard method for the detection of Salmonella spp./Shigella spp. is direct culture but this is labor-intensive and time-consuming. Here, we describe a high-throughput platform for Salmonella spp./Shigella spp. screening, using real-time polymerase chain reaction (PCR) combined with guided culture. There are two major stages: real-time PCR and the guided culture. For the first stage (real-time PCR), we explain each step of the method: sample collection, pre-enrichment, DNA extraction and real-time PCR. If the real-time PCR result is positive, then the second stage (guided culture) is performed: selective culture, biochemical identification and serological characterization. We also illustrate representative results generated from it. The protocol described here would be a valuable platform for the rapid, specific, sensitive and high-throughput screening of Salmonella spp./Shigella spp.

A High-throughput Platform for the Screening of Salmonella spp./Shigella spp.

Salmonella spp./Shigella spp. are common pathogens attributed to diarrhea. Here, we describe a high-throughput platform for the screening of Salmonella spp./Shigella spp. using real-time PCR combined with guided culture.

Uma plataforma de alto rendimento para o rastreio de Salmonella spp. /Shigella spp.

Fecal-oral transmission of acute gastroenteritis occurs from time to time, especially when people who handled food and water are infected by Salmonella ...

Arbovirus Infections As Screening Tools for the Identification of Viral Immunomodulators and Host Antiviral Factors

RNA interference- and genome editing-based screening platforms have been widely used to identify host cell factors that restrict virus replication. However, these screens are typically conducted in cells that are naturally permissive to the viral pathogen under study. Therefore, the robust replication of viruses in control conditions may limit the dynamic range of these screens. Furthermore, these screens may be unable to easily identify cellular defense pathways that restrict virus replication if the virus is well-adapted to the host and capable of countering antiviral defenses. In this article, we describe a new paradigm for exploring virus-host interactions through the use of screens that center on naturally abortive infections by arboviruses such as vesicular stomatitis virus (VSV). Despite the ability of VSV to replicate in a wide range of dipteran insect and mammalian hosts, VSV undergoes a post-entry, abortive infection in a variety of cell lines derived from lepidopteran insects, such as the gypsy moth (Lymantria dispar). However, these abortive VSV infections can be &#34;rescued&#34; when host cell antiviral defenses are compromised. We describe how VSV strains encoding convenient reporter genes and restrictive L. dispar cell lines can be paired to set-up screens to identify host factors involved in arbovirus restriction. Furthermore, we also show the utility of these screening tools in the identification of virally encoded factors that rescue VSV replication during coinfection or through ectopic expression, including those encoded by mammalian viruses. The natural restriction of VSV replication in L. dispar cells provides a high signal-to-noise ratio when screening for the conditions that promote VSV rescue, thus enabling the use of simplistic luminescence- and fluorescence-based assays to monitor the changes in VSV replication. These methodologies are valuable for understanding the interplay between host antiviral responses and viral immune evasion factors.

Here, we present the protocols to identify 1) virus-encoded immunomodulators that promote arbovirus replication and 2) eukaryotic host factors that restrict arbovirus replication. These fluorescence- and luminescence-based methods allow researchers to rapidly obtain quantitative readouts of arbovirus replication in simplistic assays with low signal-to-noise ratios.

Arbovírus infecções como ferramentas de triagem para a identificação de fatores Antiviral Viral de imunomoduladores e Host

RNA interference- and genome editing-based screening platforms have been widely used to identify host cell factors that restrict virus replication. ...

Co-immunoprecipitation Assay for Studying Functional Interactions Between Receptors and Enzymes

Receptor-associated enzymes are the major mediators of cellular activation. These enzymes are regulated, at least in part, by physical interactions with cytoplasmic tails of the receptors. The interactions often occur through specific protein domains and result in activation of the enzymes. There are several methods to study interactions between proteins. While co-immunoprecipitation is commonly used to study domains that are required for protein-protein interactions, there are no assays that document the contribution of specific domains to activity of the recruited enzymes at the same time. Accordingly, the method described here combines co-immunoprecipitation and an on-bead enzymatic activity assay for simultaneous evaluation of interactions between proteins and associated enzymatic activation. The goal of this protocol is to identify the domains that are critical for physical interactions between a protein and enzyme and the domains that are obligatory for complete activation of the enzyme. The importance of this assay is demonstrated, as certain receptor protein domains contribute to the binding of the enzyme to the cytoplasmic tail of the receptor, while other domains are necessary to regulate the function of the same enzyme.

Here, we present a protocol for co-immunoprecipitation and an on-bead enzymatic activity assay to simultaneously study the contribution of specific protein domains of plasma membrane receptors to both enzyme recruitment and enzyme activity.

Co-imunoprecipitação ensaio para estudar interações funcionais entre receptores e enzimas

Receptor-associated enzymes are the major mediators of cellular activation. These enzymes are regulated, at least in part, by physical interactions with ...

Identification of Mediators of T-cell Receptor Signaling via the Screening of Chemical Inhibitor Libraries

The T-cell receptor (TCR) signaling pathway comprises a multitude of mediators that transmit signals upon the activation of the TCR. Different strategies have been proposed and implemented for the identification of new mediators of TCR signaling, which would improve the understanding of T-cell processes, including activation and thymic selection. We describe a screening assay that enables the identification of molecules that influence TCR signaling based on the activation of developing thymocytes. Strong TCR signals cause developing thymocytes to activate apoptotic machinery in a process known as negative selection. Through the application of kinase inhibitors, those with targets that affect TCR signaling are able to override the process of negative selection. The method detailed in this paper can be used to identify inhibitors of canonical kinases with established roles in the TCR signaling pathways and also inhibitors of new kinases yet to be established in the TCR signaling pathways. The screening strategy here can be applied to screens of higher throughput for the identification of novel druggable targets in TCR signaling.

Identification of Mediators of T-cell Receptor Signaling via the Screening of Chemical Inhibitor Libraries

This paper uses a flow-cytometry-based assay to screen libraries of chemical inhibitors for the identification of inhibitors and their targets that influence T-cell receptor signaling. The methods described here can also be expanded for high-throughput screenings.

Identificação de mediadores do Receptor de células T através da triagem de bibliotecas de inibidor químico de sinalização

The T-cell receptor (TCR) signaling pathway comprises a multitude of mediators that transmit signals upon the activation of the TCR. Different strategies ...

Bacterial Peptide Display for the Selection of Novel Biotinylating Enzymes

Biotin is an attractive post-translational modification of proteins that provides a powerful tag for the isolation and detection of protein. Enzymatic biotinylation by the E. coli biotin-protein ligase BirA is highly specific and allows for the biotinylation of target proteins in their native environment; however, the current usage of BirA mediated biotinylation requires the presence of a synthetic acceptor peptide (AP) in the target protein. Therefore, its application is limited to proteins that have been engineered to contain the AP. The purpose of the present protocol is to use the bacterial display of a peptide derived from an unmodified target protein to select for BirA variants that biotinylates the peptide. The system is based on a single plasmid that allows for the co-expression of BirA variants along with a scaffold for the peptide display on the bacterial surface. The protocol describes a detailed procedure for the incorporation of the target peptide into the display scaffold, creation of the BirA library, selection of active BirA variants and initial characterization of the isolated BirA variants. The method provides a highly effective selection system for the isolation of novel BirA variants that can be used for the further directed evolution of biotin-protein ligases that biotinylate a native protein in complex solutions.

Here we present a method to select for novel variants of the E. coli biotin-protein ligase BirA that biotinylates a specific target peptide. The protocol describes the construction of a plasmid for the bacterial display of the target peptide, generation of a BirA library, selection and characterization of BirA variants.

Exposição bacteriana do peptide para a seleção de enzimas Biotinylating novas

Biotin is an attractive post-translational modification of proteins that provides a powerful tag for the isolation and detection of protein. Enzymatic ...

Novo método de triagem para a evolução dirigida de enzimas termoestáveis ​​Bacteriolytic

Novo método de triagem para a evolução dirigida de enzimas termoestáveis Bacteriolytic