Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Sedimentation equilibrium (SE) can be used to study protein-protein interactions in a physiological environment. This manuscript describes the use of this technique to determine the effect of pH on the stability of a homo-pentamer formed by the small hydrophobic (SH) protein encoded by the human syncytial respiratory virus (hRSV).
Аналитический ультрацентрифугирования (AUC) может быть использован для изучения обратимые взаимодействия между макромолекул в широком диапазоне сильных взаимодействий и в физиологических условиях. Это делает AUC метод выбора для количественной оценки стехиометрии и термодинамика гомо- и гетеро-ассоциации, являются временными и обратимым в биохимических процессах. В модальности седиментационного равновесия (SE), баланс между диффузии и седиментации обеспечивает профиль как функцию радиального расстояния, которое зависит от конкретной модели объединения. При этом Подробный протокол SE описано для определения размера и мономера-мономера ассоциации энергию малой мембранного белка олигомера с использованием аналитического ультрацентрифугирования. AUC-ES является метка свободной, только на основе физических принципов, и могут быть использованы на обеих водорастворимых и мембранных белков. Пример показан последнего, небольшой гидрофобной (SH) белков в респираторно-синцитиальный вирус человека (РСВЧ), Полипептид 65-аминокислоты с одного домена α-спиральный трансмембранный (ТМ), который образует пентамерного ионные каналы. ЯМР основе структурного данные показывают, что белок SH имеет два протонируемых Его остатки в его трансмембранного домена, которые ориентированы, с которыми сталкиваются в просвет канала. SE эксперименты были разработаны, чтобы определить, как рН влияет на константу ассоциации и олигомерные размер SH белка. В то время как пентамерного форма была сохранена во всех случаях, его постоянным ассоциации была снижена при низком рН. Эти данные согласуются с аналогичным рН зависимости, наблюдаемой для деятельности SH канала, в соответствии с люменальной ориентации двух Своих остатков в SH белка. Последнее может возникнуть электростатическое отталкивание и снижает стабильность олигомеров при низком рН. Таким образом, этот метод применим, когда количественной информации о тонкие изменения белок-белковых ассоциаций в физиологических условиях должны быть измерены.
Аналитический ультрацентрифугирования 1-5 является одним из наиболее важных способов для изучения взаимодействия макромолекул в физиологических условиях, будучи доступной для обеих слабых и сильных взаимодействий. Метод без наклеек и использует поглощение света или вмешательства, и даже флуоресцентные оптические системы могут быть использованы для доступа диапазоны концентрации в течение нескольких порядков 6.
Этот метод особенно полезен, так как большинство биохимических процессов зависят от обратимых взаимодействий. Стехиометрии и прочность этих взаимодействий должны быть количественно охарактеризовать понимать биологические процессы, а также ряд методов существуют для этой цели 7, 8. Тем не менее, переходные взаимодействия трудно изучать 9.
Выбор метода для характеристики высокомолекулярные взаимодействия зависит от его статического или динамического характера. В первом случае, sedim ставление скорость (SV) используется, когда скорость радиального транспорта измеряется и комплексы фракционируют на основании различий в плавучей массы и формы.
В отличие от этого, динамические ассоциации, которые обратимо на временной шкале эксперимента не может быть физически отделена. В этом случае, само или гетеро-взаимодействия, ведущие к нековалентных взаимодействий в равновесии, которое зависит от общей концентрации белка. Эти динамические взаимодействия могут быть изучены как седиментационного равновесия (SE) и скорости оседания (SV) 10. Тем не менее, первый способ является более простым для выполнения и описано здесь. В SE, центрифугирование провод т при достаточно низкой скорости, так что не будет достигнуто равновесие между диффузии и седиментации. В этот момент, равновесный профиль оптического сигнала (UV-VIS) как функцию радиального расстояния, могут быть проанализированы с использованием заранее установить термодинамических моделей для ассоциаций 11.
ve_content "> В данной работе, седиментационного равновесия исследование представлено в самоассоциации вирусной мембранного белка, который образует ионные каналы. Из-за своей гидрофобности, эксперимент проводят в присутствии детергента, и в этом случае плотность Растворитель должен быть согласован с, что моющего средства. Однако, протокол, описанный будет идентична в случае растворимого белка воды, за исключением того, что нет соответствующего растворител плотность не потребуется.Белок, используемый кодируется в человеческом респираторно-синцитиальный вирус (РСВЧ), оболочечным пневмовирусов в семье Paramyxoviridae, что вызывает болезнь нижних дыхательных путей у младенцев, пожилых и престарелых, с ослабленным иммунитетом населения во всем мире 12. До 64 миллиона зарегистрированных случаев РСВЧ инфекции и 160000 смертей происходят каждый год.
РСВЧ геном транскрибирует 11 белков, в том числе три мембранных белков F, G, и малые гидрофобные (SH). SH белок участвуетв патогенезе инфекции RSV. РСВ отсутствует ген Sh (RSVΔSH) был жизнеспособным, вызвало образование синцитиев и росли, а также дикого типа (WT) вируса 13-16. Тем не менее, вирус RSVΔSH воспроизведены в 10 раз менее эффективно, чем WT в верхних дыхательных путей 15, 16. Кроме того, вирус RSVΔSH был ослаблен в естественных условиях мыши и моделей шимпанзе 13, 17.
SH белок 64 (RSV подгруппы А) или 65 (РСВ подгруппа B) аминокислот длиной Тип II интегральный мембранный белок, который накапливается в основном на мембранах отсека Гольджи 18. SH белок имеет одного предсказывали-спиральных трансмембранных (ТМ) домен 19, который высоко консервативен 20,21. С- и N-концевые extramembrane домены ориентированы lumenally / внеклеточно и в цитоплазме, соответственно.
Как синтетические, так ТМ домен (остатки 18-43) И в полный рост SH белок, как было показано, чтобы сформировать homopentamers в различных моющих средств. Homopentameric форма отвечает за активность канала в планарных липидных бислоев 22,23. Правильная ориентация ТМ мономеров в липидный бислой впервые определена с использованием сайт-специфическое инфракрасное дихроизм 23, который показал, His-22, чтобы быть в люменальной, близко к интер-цилиндрических, ориентации. Та же ориентация ТМ домен с помощью ЯМР исследований, реконструированных пентамерного А-спиральной расслоение полноразмерного белка в dodecylphosphocholine (DPC) мицеллы 22. В этой модели "мицеллы", одного а-домен спиральной ТМ бокам N-терминальной по а-спирали и С-конце с помощью расширенного б-шпильке. Два протонируемых остатки SH белка, His-22 и его-51, которые расположены в области ТМ (lumenally ориентированной), и в наконечнике extramembrane С-концевой β шпильку (недалеко от поры канала), соответственно. В bicellar ENVIROnment, однако, ТМ α-спираль проходит до His-51, и оба его остатки доступны в просвет канала 24. Структура канала принимает воронки, как архитектура 22, где узкий участок (Ser-Cys 29 с-45) 22 выровнена с гидрофобными боковыми цепями (Ile-32, Ile-36, Ile-40 и Leu-44), и Иле-36 определяет самом узком месте в канале просвета. Его-22 располагается на самом большом открытием этого воронку, в то время как His-51 находится в наконечнике маленького отверстия.
В настоящей работе, аналитическое центрифугирование с в режиме седиментационного равновесия была использована для определения, если его протонирования влияет на стабильность SH белка пентамер. В этом случае, SH белок солюбилизируют в С14-бетаина моющего средства, который был использован ранее, чтобы показать, что белок SH формы пентамерного олигомеры 22.
Этот протокол основан на следующих ресурсов, которые должны быть переданы для более подробной информации и специальных соображений 3, 25-28.
1. Плотность соответствие моющего средства мицеллы 2 H 2 O
Примечание: Плотность буферного раствора должна быть согласована с плотностью моющих мицелл. Общие плотности регулировки агенты включают 2 H 2 O, H 2 18 O, 2 H 2 18 O, глицерин и сахароза 29. H 2 18 O имеет ту же плотность, что и 2 H 2 O и может быть лучшим выбором, если дейтерирование сменными протонов в белке не требуется. В этой процедуре, плотность 3- (N, N-dimethylmyristylammonio) -propanesulfonate (C14SB) моющего средства в 50 мМ Трис рН 7,3, 100 мМ NaCl, будут согласованы с 2 H 2 O. В качестве начального приближения следующие концентрации2 H 2 O будет использоваться: 10, 30, и 50% об / об.
1.1. Пробоподготовка
1.2. Ассамблея 6-ти канальныйUC-клетки и загрузки образца в клетки.
Примечание: Существуют два типа AUC клетки в зависимости от способа загрузки образца. Клетки без внешнего заполнения должен быть загружен перед герметизацией ячейки, в то время как внешняя заполнения клетки могут быть загружены через клетки загерметизированы. Сборка внешнего заполнения AUC клетки было описано ранее 3. В этом протоколе, сборка 6-канального AUC клетки без внешнего наполнения описывается. Главное отличие в том, что он имеет винтовые кольца с обеих сторон, которые должны быть затянуты отдельно, и это не нужно жилье пробки (рис. 1). Разница в этапы сборки приводятся ниже.
Рисунок 1. разобранном виде 6-канального AUC клетки без внешнего заполнения. Эта цифра была изменена с Beckman Coulter Ан-50 Ti и-60 Ti Analytiкал ротора, клетки и ручной автопогрузчик пользователь.
Рисунок 2. Изображение в разобранном виде оF оконной сборки. Эта цифра была изменена с Beckman Coulter-50 Ti и Ан-60 Ti аналитического ротора, клеток, и руководство пользователя противовес
1.3. Настройка измерения помех
Рисунок 3. Результат от функции HeteroAnalysis матча. Функция Match может быть использован для мониторинга равновесия прогресс путем сравнения СКО между последовательными сканирования и время последнего сканирования. Этот пример показывает, достижение равновесия после 8 ч, как указано значений РДМС асимптотическим чтобы X-оси.
1.4. Анализ данных
2. Осаждение равновесие SH в C14SB мицелл
2.1. Параметры Запуска
2.2. Примеры препараты
2.3. Настройка измерений оптической плотности
Рисунок 4. Результаты функции HeteroAnalysis матча. Первый и второй скорости (вверху слева и справа), похоже, достигла равновесия, но лучше подождать несколько часов, чтобы быть уверенным. Для сравнения, в третьем и четвертом скорости (внизу слева и справа) ясно достигли равновесияв более короткие сроки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой цифры.
2.4. Анализ данных в SEDFIT и SEDPHAT
Примечание: Для получения более подробной информации и соображений в читателя анализа данных называется то следующем веб-сайте: www.analyticalultracentrifugation.com.
Рисунок 5. Пример того, как заполнить параметры эксперимента.
Файлы / ftp_upload / 52404 / 52404fig6.jpg "/>
Рисунок 6. Пример того, как заполнить глобальные параметры для мономера-н-Мер самоассоциация модели.
Радиальный профиль распределения C14SB моющих мицелл в 50 мМ Трис, 100 мМ NaCl pH 7,3, образует очень мелкой экспоненциальных, которые могут быть установлены на линейной модели (фиг.7А). Наклон этого распределения обратно пропорциональна D 2 концентрации O (рис 7В). Точка, в к?...
Эта статья представляет собой экспериментальный протокол для подготовки и анализа олигомеризации малого мембранного белка в моющем средстве с помощью равновесной седиментации образца. Протокол, описанный в равной степени относится -А simpler- для растворимых белков, а соответствующий п...
The authors have nothing to disclose.
This work has been funded by the National Research Foundation grant NRF-CRP4-2008-02 (J.T.) and Tier 1 grant RG 51/13.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
3-(N,N-dimethylmyristylammonio)propanesulfonate | Sigma | T0807 | |
Deuterium oxide 99.8% | Cambridge Isotope | DLM-4-99.8 | |
An-50 Ti Rotor, Analytical, 8-Place | Beckman Coulter | 363782 | |
An-60 Ti Rotor, Analytical, 4-Place | Beckman Coulter | 361964 | |
Cell housing | Beckman Coulter | 334784 | |
12 mm six-channel centerpiece, epon charcoal-filled | Beckman Coulter | 331376 | |
Window holder | Beckman Coulter | 305037 | |
Window gasket | Beckman Coulter | 327021 | |
Window liner | Beckman Coulter | 362329 | |
Sapphire window | Beckman Coulter | 307177 | |
Quartz window | Beckman Coulter | 301730 | |
Screw-ring washer | Beckman Coulter | 362328 | |
Screw ring | Beckman Coulter | 301922 | |
Spinkote | Beckman Coulter | 306812 | |
Torque stand assembly | Beckman Coulter | 361318 | |
Counterbalance | Beckman Coulter | 360219 | |
Cell alignment tool | Beckman Coulter | 362340 | |
SEDNTERP | http://bitcwiki.sr.unh.edu/index.php/Main_Page | ||
HeteroAnalysis | http://www.biotech.uconn.edu/auf/?i=aufftp | ||
SEDFIT | http://www.analyticalultracentrifugation .com/sedfit.htm | ||
SEDPHAT | http://www.analyticalultracentrifugation .com/sedphat/default.htm |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены