Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Bir bölünmüş intein aracılı protein hidrojel sentezini sunar. Bu hidrojel yapı blokları, her bir bölme intein bir çapraz bağlayıcı ve bir yarısı olarak görev yapan bir trimerik bir protein alt-birimini ihtiva eden iki protein kopolimerleridir. İki protein kopolimerlerinin Karıştırma bir hidrojel halinde kendi kendine birarada monte edilmiş bir polipeptit ünitesi, sonuçta bir intein trans-ekleme reaksiyonunu tetikler. Bu hidrojel yüksek pH ve sıcaklık-stabil, organik solventler ile uyumlu ve kolayca fonksiyonel küresel olan proteinleri içermektedir.
Bir bölünmüş intein katalizli protein trans-ekleme reaksiyonu ile aracılık ettiği bir hidrojel oldukça dengeli bir protein sentezini sunar. Bu hidrojel yapı blokları, her bir bölme intein bir çapraz bağlayıcı ve bir yarısı olarak görev yapan bir trimerik bir protein alt-birimini ihtiva eden iki protein blok kopolimerleridir. Bir çok hidrofilik gelişigüzel kıvrımlı bir su tutma için blok-kopolimerlerin birine sokulur. İki protein blok kopolimerlerinin karıştırılması iki ucunda çapraz bağlayıcı ile bir polipeptit ünitesi, sonuçta bir intein trans-birleştirme reaksiyonu tetikleyen bir hidrojel içine hızlı bir şekilde kendi kendini toplanır. Bu hidrojel, 50 ° C 'ye kadar, ve organik çözücüler içinde sıcaklıklarda, hem asidik hem de bazik koşullar altında, çok kararlıdır. Kesme kaynaklı rüptür sonra hidrojel hızla reformlar. Hidrojel yapı bloğunun bir "bağlantı istasyonu peptid" dahil edilmesi "yerleştirme protein"-etiketli hedef proteinlerin uygun bir birleşme sağlar.Hidrojel, bir doku kültürü büyüme ortamı ile uyumlu olan 20 kDa moleküllerin difüzyon destekler ve küresel biyoaktif proteinlerin immobilizasyon sağlar. Organik bir çözücü ile uyumlu katalizör olarak intein aracılı protein hidrojelin uygulama yaban turpu peroksidaz enzimi içine alıcı ve destekleyici aktivitesi ile gösterilmiştir.
Proteinlerin tamamen yapılmış Hydrogcls ölçüde doku mühendisliği, ilaç dağıtım ve biofabrication 1 gibi çeşitli alanları ilerlemek için potansiyeli taşımaktadır. Onlar biyouyumluluk ve noninvaziv biyoaktif küresel proteinlerin birleşmesiyle desteklemek için potansiyeli de dahil olmak üzere geleneksel sentetik polimer hidrojeller üzerinde avantajları sunuyoruz.
Bu çalışmada, bir protein immobilizasyon iskelesi olarak bölünmüş bir intein aracılı protein trans-birleştirme reaksiyonu ve uygulama (Şekil 1) ile oluşturulan yeni bir protein hidrojel gelişimini tarif eder. Bu hidrojel için yapı blokları her bir (IN ve IC) intein bir bölünme ve çapraz bağlayıcı bir multimerik proteinin bir alt birimin N-ya da C-terminali fragmanını ihtiva eden iki protein blok kopolimerleridir. Intein Nostoc punctiforme (NPU) gelen DnaE 2,3 intein bölünmüş ve küçük bir trimerik protein Pyrococcus (12 kDa) Cuta horikoshii kullanılmıştır/ Em> çapraz bağlayıcı protein, 4,5 olarak kullanılmıştır. Farklı çapraz bağlayıcı bir çok çapraz bağlanmış protein ağı (hidrojel) oluşumuna yol açan, intein katalize trans-birleştirme reaksiyonu yoluyla birleştirilmektedir. NPU intein nedeniyle hızlı reaksiyon kinetiği (t 1/2 = 63 sn) ve yüksek trans-yapıştırma verim (yakın% 80) 2,3 seçildi. Cuta protein yüksek stabilite nedeniyle çapraz bağlayıcı olarak seçildi. Cuta trimerleri 150 ° C civarındaki bir sıcaklığa sahip ve denatürasyon kadar 5 M kadar guanidin hidroklorür 4,6 ihtiva eden çözeltiler içinde trimerik kuaterner yapıyı muhafaza eder. Farklı çapraz bağlayıcı arasındaki alt birimi değişimi fiziksel hidrojel yüzey erozyonu 7 önemli bir etken olduğundan, Cuta de çok güçlü arası alt birimi etkileşim daha istikrarlı bir hidrojel lider, bu tür alt birimi alışverişi caydırıcı olmalıdır. Bu yapı taşlarından bir su da kolaylaştırmak üzere, orta blok olarak çok hidrofilik bir peptid S-fragmanını içerirtutma 8.
İki hidrojel yapı taşlarından karıştırılması her iki terminalinde de çapraz bağlayıcı ile daha uzun bir polipeptid zincirini üreten, fragmanları intein IN ve IC arasında bir trans-ekleme reaksiyonunu başlatır. Birden fazla bu tür moleküler birimlerden çapraz bağlayıcılar yüksek çapraz bağlanmış hidrojel ağ (Şekil 1A) oluşturan, birbirleri ile etkileşim. Belirli bir "bağlantı istasyonu peptit" (DSP), bir "bağlantı proteini" (DP) ile etiketlenmiş, hidrojel içine hedef proteini kararlı hareketsiz kılınmasını temin etmek için, hidrojel yapı taşlarından birine dahil edilir. Hidrojel montaj aracılık etmek intein bir bölünme kullanılması hedef proteinler önce hidrojel oluşumuna yüklü olarak, protein sentezi için hidrojel ek bir esneklik sağlar, ancak aynı zamanda tüm hidrojel boyunca hedef proteinin yüksek yoğunluklu, düzgün yüklenmesini sağlar sadece.
Intein aracılığında protein hidrojel oldukça sta olduğuile sulu bir çözelti içinde ble az-oda sıcaklığında 3 ay sonra tespit erozyon. Stabilite pH (6-10) ve sıcaklıklarda (4-50 ° C), geniş bir aralıkta muhafaza ve hidrojel aynı zamanda organik çözücüler ile uyumludur. Yeşil floresan protein (GFP) ve yaban turbu peroksidazı (HRP) Bu hidrojel, iki küresel proteinlerin immobilizasyonu için kullanılır. Ikinci protein tutulmasıyla Hidrojel, bir organik çözücü içinde, Biocatalysis gerçekleştirmek için kullanılır.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1.. Plasmid Yapı
Not: tüm genler, üreticinin talimatına göre Phusion High Fidelity-DNA polimerazı kullanılarak PCR reaksiyonları, standart altında amplifiye edildi. Klonlama için kullanılan primerler, daha önce 9 tarif edilmiştir. Tüm yapılar, Tablo 1 'de listelenmiştir.
2. Protein Expression
3. Protein Saflaştırma
4. Hidrojel Oluşumu
NOT: Aksi belirtilmedikçe, bu çalışmada yapılan örnek hidrojeller her bir hidrojel yapı bloğunun 1.6 mM içerir. Bu protein konsantrasyonu yumuşak ve dengeli bir hidrojel elde edilir. DİKKAT: sodyum azid (NaN3) bakteriyel kontaminasyonu önlemek için ağırlık / hacim olarak% 0.5 'lik bir nihai konsantrasyona kadar hidrojel eklenir. NaN 3 derece zehirli ve Malzeme Güvenlik Bilgi Formunda belirtildiği gibi aşırı bir dikkatle ele alınmalıdır.
5. Yerleştirme Protein (DP) ve Docking Station aracılığıyla GFP İmmobilizasyonu Peptit (DSP) Etkileşim
6. Organik çözücü içinde, enzimatik bir reaksiyon için bir immobilizasyon iskelesi olarak 1.6 mM hidrojelin kullanımı
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Intein aracılığında protein hidrojel oluşturulması için bir şematik Şekil 1A 'de sunulmaktadır. Hidrojelin yapı blokları protein Cuta-NpuN (N) ve NpuC-S-Cuta (C) (Şekil 1A, Tablo 1) kopolimerleridir. NpuN / C Nostoc punctiforme (NPU) için intein doğal olarak bölünmüş DnaE en N-/C-fragments bulunmaktadır. Cuta Pyrococcus horikoshii 4,5 Bir kararlı trimerik proteindir. (Şekil 1 A ve 1 C) lige ürünü (Cuta-S-...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu çalışmada, oldukça dengeli bir intein aracılığında protein hidrojel sentezini ortaya koymuştur. Bir bölünme kullanılması intein koşullu iki sıvı faz bileşenlerinin karıştırılması tepki olarak şekillendirilecek olan hidrojel sağlar. Özel olarak, bölünmüş intein kovalent da kendi kendine bir hidrojel halinde birleşmektedir bu birimler çapraz bağlanması ile çevrili bir polipeptit ünitesi hasıl, bir trans-ekleme tepkimesi aracılığı ile, iki sıvı faz yapı taşlarını ba...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Hiçbir rakip mali çıkarları var.
Yazarlar, plazmid KanR-IntRBS-NpuNC-CFN 11 onun tür hediye için plazmid onun tür hediye pQE9 AC 10 ATRP'si 12, Dr Tom Muir (Princeton Üniversitesi), Dr David Tirrell (Caltech) kabul etmek istiyorum plazmid onun tür hediye pJD757 13 için plazmid pET30-Cuta-Tip1 10, ve Dr Jay D. Keasling (UC Berkley) onun tür hediye Dr Takehisa Matsuda (Teknoloji, Hakusan, Ishikawa, Japonya'da Kanazawa Enstitüsü) . Bu çalışma, Ulusal Bilim Vakfı KARİYER, ABD Hava kuvvetleri Yip ve Norman Hackman İleri Araştırma Programı tarafından kısmen desteklenmiştir.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Phusion High Fidelity DNA polymerase | New England BioLabs | M0530S | |
Competent Escherichia coli BL21 (DE3) | New England BioLabs | C2527I | |
Luria Bertani | VWR | 90003-350 | |
Bacto Agar Media | VWR | ||
Kanamycin sulfate | VWR | ||
IPTG | VWR | EM-5820 | |
Imidazole | VWR | EM-5720 | |
Urea | VWR | EM-9510 | |
Dithiothreitol (DTT) | Fisher | BP172-5 | |
Protease Inhibitor cocktail | Roche Applied Science | 11836153001 | |
DPBS | VWR | 82020-066 | |
Brilliant Blue R | Acros Organics | A0297990 | |
Sodium Azide | Fisher | AC190380050 | Caution, highly toxic |
Horseradish peroxidase | Sigma | P8125-5KU | |
N,N-dimethyl-p-phenylene diamine | Fisher | AC408460250 | Caution, highly toxic |
phenol | Fisher | AC149340500 | Caution, highly toxic |
tert-butyl hydroperoxide | Fisher | AC180340050 | Caution, highly toxic |
n-heptane | Acros Organics | 120340010 | |
[header] | |||
Shaker/Incubator | Fisher Scientific | Max Q 6000 | |
Centrifuge | Sorvall | RC 6 | |
Sonicator | QSonica | Misonix 200 | |
Ultrafiltration Tubes | Amicon Ultra | UFC903024 | |
Ni Sepharose High Performance HisTrap column | GE Healthcare Life Sciences | 17-5248-01 | |
HiTrap SP Sepharose FF ion exchange column | GE Healthcare Life Sciences | 17-5156-01 | |
Plate reader | Molecular Devices | SpectraMax Gemini EM |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır