Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
İnsan ve domuz: İki yüksek ölçüde homolog FVIII formlarının zara-bağlı yapısını çözmek için uygulanan Cryo-elektron mikroskobu, lipid nanoteknoloji, ve yapı analizleri bir arada mevcut. Helezonik negatif yüklü lipid nanotüpler (LNT) üzerine iki fonksiyonel rekombinant FVIII formları düzenlemek için laboratuvarda geliştirilen metodoloji açıklanmıştır.
Kriyo-elektron mikroskobu (Cryo-EM) 1 bir hidratlı eyalet ve zar ortamı 2 protein ve komplekslerinin fonksiyonel yapısını araştırmak için güçlü bir yaklaşımdır.
Pıhtılaşma Faktör VIII (FVIII) 3 bir çok etki alanı, kan plazma glikoproteinidir. Ciddi bir kanama hastalığıdır - kusur veya FVIII eksikliği Hemofili A tipi için nedenidir. Proteolitik aktivasyonu üzerine, Faktör VIII, normal kan pıhtılaşması 4 için kritik olan, negatif yüklü trombosit membran ilgili serin proteaz Faktör IXa bağlanır. FVIII koagülasyon oynadığı önemli rolüne rağmen, zar bağlı devlet için yapısal bilgiler eksik 5'tir. Yeniden birleştirici FVIII konsantre Hemofili A tipi karşı en etkili bir ilaçtır ve ticari olarak temin edilebilen FVIII insan ya da domuz, insan Faktör IXa 6,7 ile her oluşturan işlevsel kompleksleri olarak ifade edilebilir. "> Bu çalışmada, Cryo-elektron mikroskopisi (Cryo-EM) oluşan bir kombinasyon mevcut, lipid nanoteknoloji ve yapı analizleri, iki yüksek ölçüde homolog FVIII formlarının zara-bağlı yapısını çözmek başvuran. İnsan ve domuz laboratuarımızda gelişmiş metodoloji Sarmal olarak negatif yüklü lipid nanotüpler (LNT) üzerindeki iki fonksiyonel yeniden birleştirici FVIII formları düzenlemek için tarif edilmektedir. temsil eden sonuçlar yaklaşım sırası de yüksek ölçüde homolog iki (% 86 sekans özdeşliği arasındaki sarmal kuruluşta farklılıkları tanımlamak için yeteri kadar hassas olduğunu göstermektedir ) proteinleri. helezoni örgüt, Cryo-EM ve elektron tomografi (ET) veri toplama için ayrıntılı protokolleri., iki boyutlu (2B verilir) ve üç boyutlu (3D) yapı analizleri, insan ve domuz 3D rekonstrüksiyonlar elde etmek için uygulanır FVIII-LNT tartışılmaktadır. sunulan insan ve domuz FVIII-LNT yapılar önerilen yöntemin potansiyel calculat göstermekYüksek çözünürlükte kan pıhtılaşma faktörü VIII e fonksiyonel, zara bağlı organizasyonu.
Kan pıhtılaşması, Faktör VIII (FVIII) altı alanda düzenlenmiş 2332 amino asitlerin büyük bir glikoproteindir: A1-A2-B-A3-C1-C2-3. Trombin aktivasyon FVIII zara bağlı Tenase kompleksi içinde faktör IXa kofaktörünün olarak hareket üzerine. Bir zar-bağlı şekilde aktive FIXa FVIII (FVIIIa) bağlanması, FIXa proteolitik verimliliği etkili kan pıhtılaşmasının 4 için çok önemlidir 10'dan fazla 5 kez, geliştirir. FVIII koagülasyon ve Tenase kompleks oluşumunda oynadığı önemli rolüne rağmen, fonksiyonel membran-bağlı FVIII yapı çözülecek henüz.
Bu adres için, yüksek afiniteli 8, 9, FVIII bağlayıcı ve aktif trombosit yüzeyi benzeyen edebilen fosfatidilserin (PS) zengin bir lipid iki katmanlı nanotüpler (LNT), 10 geliştirilmiştir. LnT bağlı FVIII'ünün Ardıl sarmal örgütü effecti olduğu kanıtlanmıştırCryo-EM 5 ile FVIII membran bağlı devlet yapısının belirlenmesi için ettik. Fonksiyonel LNT Cryo-EM, 11, 12 yolu ile protein-protein ve helisel şekilde düzenlenmiş zara bağlı proteinler, protein-membran etkileşimi incelemek için ideal bir sistem bulunmaktadır. Numune fizyolojik bir ortamda (tampon, membran, pH) en yakın olarak korunur gibi Cryo-EM katkı maddeleri ve izotoplar olmadan, örneğin X-ışını kristalografisi ve NMR yapı gibi geleneksel yöntemlere göre bir avantaja sahiptir. LNT boyut, şekil ve bileşimin Tenase kompleksler in vivo monte aktif trombositlerin pseudopodia yakından benzer olarak FVIII durumunda, bu teknik ile zara-bağlı yapısını inceleyerek daha da daha fazla fizyolojik olarak önemlidir.
Kusur ve FVIII neden Hemofili A, insan nüfusu 4, 6 1 5,000 erkekleri etkileyen ciddi bir kanama bozukluğu eksikliği. Çoğu eHemofili A için etkili oldukları tedavi rekombinant insan FVIII'ünün (hFVIII) yaşam boyu uygulanmasıdır. Rekombinant FVIII Hemofili A tedavisinin önemli bir komplikasyon Hemofili A hastalarının 13 yaklaşık% 30 etkileyen insan formuna engelleyici antikorların gelişmedir. Bu durumda, domuz FVIII (pFVIII) konsantre FVIII insan ve insan FIXa 7 ile form fonksiyonel kompleksleri karşı inhibitör antikorlar ile domuz FVIII görüntüler, düşük çapraz reaktiflik olarak kullanılır. Domuz ve insan FVIII formları hem de zara bağlı örgüt kurma FVIII kofaktör fonksiyon ve kan hemostaz için etkileri yapısal temelini anlamak önemlidir.
Bu çalışmada, lipid nanoteknoloji, Cryo-EM, ve iki son derece homolog FVIII formlarının zara bağlı organizasyon çözmek için tasarlanmış bir yapı analizi bir arada tarif eder. Helezonik organize porci için sunulan Cryo-EM veri ve 3D yapılarınegatif yüklü Int üzerinde ne ve insan FVIII FVIII yapı tayini ve zara bağlı pıhtılaşma faktörleri ve fizyolojik bir ortamda zar kompleksleri için temel olarak kullanmak için önerilen nanoteknoloji potansiyelini göstermektedir.
1.. Numune Hazırlama
FVIII-LnT 2. Cryo-elektron Mikroskopi
3.. 3D İmar
NOT: 2D ve 3D analiz için kullanılan görüntü analiz yazılımı: EMAN2 ve IHRSR serbestçe kullanılabilir. EMAN2 http://blake.bcm.edu/emanwiki/EMAN2/Install indirebilirsiniz. Egelman@virginia.edu: IHRSR Yazılım Profesör Egelman elde edilebilir. Nihai IHRSR iyileştirmeler Teksas üzerinde çalıştırılan merkezi cluster computing gelişmiş: http://www.tacc.utexas.edu/ Texas Üniversitesi, Austin. Şekil 1'de gösterilen 3 boyutlu rekonstrüksiyon algoritması iki ana adımdan oluşur: Birinci 2D referans ücretsiz alignme ile sarmal kesimleri (partiküller) homojen bir dizi seçerkennt (RFA) algoritmaları ikinci IHRSR dahil sarmal parametreleri ve arka projeksiyon algoritmalara dayalı bir 3D yeniden elde, Eman 2. uygulanmaktadır. Http://blake.bcm.edu/emanwiki/EMAN2: İlk adım Tek Parçacık SPA EMAN2 özel olarak geliştirilen ve dağıtılan edildiği için (algoritmalar) ile 3 boyutlu rekonstrüksiyon için homojen partikül kümelerinin seçilmesi için geliştirilen programlar kullanır. Bu adım, Cryo-EM verilerine adapte edilmiştir. İkinci adım, özellikle yeniden birleştirme Faktörü VIII formları ile elde edilen sarmal düzeneklerinin tipi için tasarlanmıştır IHRSR algoritması ile elde edilir. Bu algoritma, bilimsel literatürde kapsamlı olarak 12 ile belgelenmiştir.
4. Elektron Tomografi
Rekombinant insan ve domuz FVIII başarılı bir şekilde negatif olarak aktive edilmiş trombosit yüzeyi benzeyen, bir iki-tabaka LNT şarj helezon şeklinde düzenlenmiştir., Insan ve domuz-FVIII Int sarmal düzenleme (Şekil 2), toplanan dijital mikrograflar ile tutarlıdır. Kontrol LNT ve insan ve domuz-FVIII LNT sarmal borular seçilir ve e2helixboxer.py GUI ve e2workflow.py GUI, tek parçacık seçeneği (Tablo 1) ile oluşturulan ilk veri setleri ile sınıfla...
Bu çalışmada, bir yöntem son derece homolog proteinlerin iki zara bağlı kuruluşlar arasında ayırt etmek için sunulmuştur: İnsan ve domuz FVIII kendini monte insan vücudunda karşılaşılan koşullarda lipid nanotupler on.
Açıklanan prosedür, insan ve domuz FVIII başarıyla en kritik adımdır, lipid nanotüpler helozonik düzenlenmektedir. Sonraki kritik adım yakınındaki sıvı N 2 sıcaklıkta flaş donma sonucu ince amorf buz örn...
Yazarlar, hiçbir rakip mali ilgi var ve onlar bu yazının yayınlanmış işlemlerin herhangi ilgili olarak doğrudan temasa geçilebilir beyan.
10SDG3500034 ve UTMB-NCB SSM'ye fonları başlatmak: Bu çalışma, Amerikan Kalp Derneği Ulusal Bilim Geliştirme hibe ile desteklenmektedir. Yazarlar Sealy UTMB Structural Biyoloji Merkezi'nin (en Cryo-EM ve Bilimsel Hesaplama tesisleri kabul www.scsb.utmb.edu ) yanı sıra, Dr. 2D ve 3D sarmal rekonstrüksiyon algoritmaları ile yardım Steve Lüdtke ve Ed Egelman.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
JEM2100 with LaB6 | JEOL Ltd. | JEM-2100 | operated at 200 kV |
with TEMCON software | JEOL Ltd. | ||
Gatan626 Cryo-holder | Gatan, Inc. | 626.DH | cooled to -175 °C |
with temperature controler unit | Gatan, Inc. | ||
Gatan 4K x 4K CCD camera | Gatan, Inc. | US4000 | 4096 x 4096 pixel at 15 microns/pixel physical resolution |
Solarus Model 950 plasma cleaner | Gatan, Inc. | ||
Vitrobot Mark IV | FEI | ||
Materials | |||
Carbon coated 300 mesh 3mm copper grid | Ted Pella | 01821 | plasma cleaned for 10 s on high power |
Quantifoil R2/2 300 mesh | Electron Microscopy Sciences | Q225-CR2 | Carbon coated 300 mesh Cu grids with 2 mm in diameters holes |
Uranyl acetate dihydrate | Ted Pella | 19481 | 1% solution, filtered |
Galactosyl ceramide | Avanti Polar Lipids Inc. | 860546 | |
Dioleoyl-sn-glycero-phospho-L-serine | Avanti Polar Lipids Inc. | 840035 | |
Software | |||
EM software Digital Micrograph | Gatan, Inc. | http://www.gatan.com/DM/ | |
EM software EMAN | free download | http://blake.bcm.edu/emanwiki/EMAN/ | |
EM software Spider | free download | http://spider.wadsworth.org/spider_doc/spider/docs/spider.html | |
EM software IHRSR | free download | Programs available from Edward H. Egelman http://people.virginia.edu/~ehe2n/ | |
EM software (IMOD) | free download | http://bio3d.colorado.edu/imod/ | |
EM software (SerialEM) | free download | ftp://bio3d.colorado.edu/pub/SerialEM/ | |
UCSF-Chimera | free download | http://www.cgl.ucsf.edu/chimera/download.html |
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