Bu çalışma ARK, Amerikan Kalp Derneği 14GRNT20390154 bir ödül ile, ve kısmen Indiana Üniversitesi-Purdue Üniversitesi, Indianapolis bir Araştırma Destek Fonu Grant (RSFG) tarafından kısmen desteklenmiştir

1. Bakteriyel ifadesi. Not: Bu çalışmada kullanılan ifade plazmidleri Tablo 1 &#39;de tarif edilmiştir. Bu çalışmada kullanılan çözümler, medya ve tamponlar Tablo 2&#39;de açıklanmıştır. Arke proteazom alt-birim genlerinin klonlanması ve ifadesi plazmid üretimi başka 18,20 açıklanmaktadır. Kısaca, alt birimlerin rekombinant koekspresyonu için plazmidler bireysel alt birimden 18,20 karşılaştırılabilir ifade seviyelerini elde yardımcı olan bir bicistronic operon stratejisini kullanır. Aşağıda listelenen sentezleme parametreler Bu çalışmada, proteazom alt birimleri için en uygun olduğu deneysel olarak tespit edilmiştir. Diğer arke türlerden ya da diğer rekombinant protein kompleksleri (tartışma) için proteazomların gibi diğer proteazom mutantlar için sentezlenmesini optimize etmek üzere gerekli olabilir. <ol><li> (Kimyasal yetkili E.coli BL21 ilgi ifadesidir plazmid DönüşümüDE3) hücreleri. </li><li> Taze buz üzerinde eritildi DE3 hücrelerinin bir kısım göre - (100 ng, tipik olarak 50), ve 20 dakika buz üzerinde inkübe devam plazmid 2 uL - 1 eklenir. </li><li> Isı şoku 45 sn 42 ° C &#39;de hücreleri ve additionl 2 dakika süreyle buza tüp döner. </li><li> LB ortamı, 1 ml ilave edilir ve 1 saat boyunca (150 rpm) çalkalanarak 37 ° C&#39;de inkübe edin. </li><li> ((Kanamisin ile takviye katı LB ortamı içeren plakalar bu antibiyotiğe karşı bu çalışma kodlamak direnci kullanılan tüm plazmidler)) LB-kan plakalar üzerine dönüşüm karışımı 200 mcL - 100 yayıldı. 37 ºC O / N plakaları inkübe edin. </li><li> Sonraki sabah, camdan yapılmış bir kültür tüpü içinde sıvı LB-kan ortam 3 ml LB-kan plaka tek bir koloni inoküle. Yaklaşık 2.5 (150 rpm) çalkalanarak 37 ° C&#39;de inkübe edin - 3 saat veya kadar bulanıklık görülmüştür. </li><li> Spektrofotometrede 600 nm&#39;de (OD600) kültürün optik yoğunluğu ölçmek. Hücre kült seyreltin6 mL bir son hacim içinde, 0.4 OD 600 önceden ısıtılmış LB-kan ortamın uygun bir miktarda ure. 40 dakika boyunca 37 ºC&#39;de sallayarak devam edin. </li><li> 1 mM&#39;lik nihai bir konsantrasyona kadar bir stok çözeltiden IPTG eklenerek sıvı kültürlerde proteinin ifadesini teşvik eder. 7 saat - yaklaşık 6 için (150 rpm) sallayarak ile 37 ºC&#39;de inkübe edin. </li><li> 1.5 ml mikrosantrifüj tüpleri içine bütün olarak bakteriyel hücre kültürleri hasat. </li><li> mikrosantrifüj tüpü içine bir kültürün 1.5 mL ekleyin. 1 dakika için 10,000 x g&#39;de santrifüjleyin. </li><li> Süpernatantı atın ve pelet aynı kültürün başka bir 1.5 mL ekleyin. 1 dakika için 10,000 x g&#39;de santrifüjleyin. </li><li> tüm kültür dek adımı yineleyin 1.11 mikrosantrifüj tüp içine hasat edilir. </li><li> liziz kadar -80 ° C &#39;de neden pelet saklayın. </li></ol> 2. Bakteriyel Lizis ve Lizat Karıştırma. Not: </strong&gt; koekspresyonu üzerinden çalışılan örnekler için, bölüm 2.1 (ve onun alt bölümler) izleyin. Lizat karıştırma gerektiren numuneler için, bölüm 2.2 (ve onun alt bölümler) izleyin. protokolüne dahil TSP (Toplam çözünür, topak) analizi karıştırma lizat (tartışma) boyunca birleştirilir α ve β alt birimlerine bu yaklaşık eşit miktarda sağlamak yardımcı olabilir protein ifadesini optimize yararlıdır. Aynı zamanda aşağı sonuçlar beklendiği değil gibi (yani protein ifade ve çözülebilir olduğunu doğrular) önemli bir kontrol sağlar. Böylece, son derece başlangıçta TSP analizi de dahil olmak üzere tavsiye ederiz. optimal bir protokol özel bir alt-birim kombinasyonu için elde edildikten sonra, TSP analizi katı aşağıda istemli olarak neden olan gerekli değildir. <ol><li> bakteriyel hücrelerin ve çözülebilir fraksiyonları hazırlanması Lizis. <ol><li> 5 dakika buz üzerinde uyarılan hücre pelletini çözülme. liziz tamponu 600 uL pelletini. </li><li> inctoplam ham lizat oluşturmak için 30 dakika boyunca (150 rpm) çalkalama ile 30 ° C &#39;de süspansiyon Ubate. Not: Aşağıdaki adım ve aşağıdaki alt bölüm isteğe bağlıdır. </li><li> Ayrı 1.5 mL mikrosantrifüj tüpler içine toplam ham lizat iki 25 uL&#39;lik çıkarın ve aşağıdaki gibi TSP analizini yürütmek. <ol><li> İki 25 uL alikot biri için, 1X bir son konsantrasyon elde etmek için 5X SDS örnek tamponu ilave edin. &quot;Toplam ham lizat&quot; için &quot;T&quot; ile tüp etiketleyin. </li><li> 5 dk tamamen proteinleri denatüre etmek için 100 ° C&#39;de &quot;T&quot; örnek inkübe edin. </li><li> Bu arada, ikinci 25 uL kısım alın ve 10 dakika boyunca 10,000 x g&#39;de santrifüj o. Dikkatle küçük pelet bozmadan süpernatant kaldırmak ve yeni bir 1.5 mL mikrosantrifüj tüpüne aktarın. &quot;Çözünür fraksiyon&quot; bu yeni tüpü &quot;S&quot; etiketleyin. </li><li> minik pelet sol behi içinND, önceki adımda, tekrar süspansiyon liziz tamponu ve vorteks 25 uL ekleyin. &quot;Pelet fraksiyonu&quot; için bu tüp &quot;P&quot; etiketleyin. </li><li> &quot;S&quot; ve &quot;P&quot; tüplerine 6 uL 5X SDS örnek tamponu ilave edin ve yukarıda tarif edildiği gibi 100 ° C &#39;de inkübe edilir. Not: TSP örnekleri ifadesini analiz etmek için o gün kullanılmayacak ise ihtiyaç duyulana kadar, onlar -20 ° C&#39;de donmuş olabilir. % 12 ve / veya% 15 standart SDS-PAGE jeli üzerinde hemen önce yükleme, yukarıda tarif edildiği gibi bir kez çözündürüldü, bunlar, 100 ° C&#39;de yeniden inkübe olması gerekir. </li></ol></li><li> TSP analizi yapılır iken, santrifüj toplam ham lizat kalan 550 uL 10 dakika 10.000 x g&#39;de (veya toplam ham lizat tüm 600 uL TSP analizi yürütülen değilse). yeni bir 1.5 mL mikrosantrifüj tüpü içinde supernatant toplamak. Bu saflaştırma için kullanılacak Çözünür lizat olduğu. </li></ol></li><li> Lizat karıştırma. <ol><li> adımlar 2.1.1 ve üzeri 2.1.2&#39;de anlatıldığı gibi lizis yürütmek. </li><li> İstenilen β alt birimini ifade bakterilerden toplam ham lizat 600 uL istenen α alt birimini ifade bakterilerden toplam ham lizat 600 mcL karıştırın. Yavaş, 30 dakika boyunca çalkalama ile 37 ° C&#39;de inkübe edin. Not: (Tartışma) karıştırma lizat sırasında maksimum derleme elde etmek için kuluçka süresini optimize etmek için gerekli olabilir. Zaman ve burada verilen sıcaklık bu çalışmada yeniden birleştirici protein için en uygun olan ve başka bir yerde, 18 tespit edilmiştir. </li><li> Santrifüj 10 dakika için 10,000 x g&#39;de karışık lisatı çözünmeyen topak çözünür malzemeyi ayırmak için. yeni bir 1.5 mL mikrosantrifüj tüpüne süpernatant aktarın. protein saflaştırma için bu karma Çözünür lizat kullanın. </li></ol></li></ol> İmmobilize Kobalt Affinity Reçine üzeri 3. Protein Saflaştırma(ICAR). <ol><li> reçine dengelenmesi. <ol><li> İyice şişe ters çevirerek reçine tekrar süspansiyon ve 1.5 ml mikrosantrifüj tüpüne bulamacın 50 uL aktarın. Pelet reçine 2 dakika süreyle 700 x g&#39;de santrifüj. Dikkatle süpernatant aspire. Not: Biz sıvının toplu kaldırmak için mavi 1 ml pipet kullanarak pipet aspirasyon yürütmek. Beyaz bir 2 uL ucu boncuklar içeren sıvının çok ince bir tabaka bırakarak geri kalan süpernatan uzaklaştırılması iyi kontrol etmek için kullanılır. </li><li> Yumuşak reçine pelet 2 dakika boyunca 700 x g &#39;de reçine ve santrifüj tekrar süspansiyon 1 ml tampon maddesi A Karışım ekleyin. Süpernatantı dikkatlice aspire ve bu yıkama adımı bir kez daha tekrarlayın. </li></ol></li><li> dengelenmiş reçineye bölüm 2.1 veya 2.2 daha önce elde edilen çözünebilir lizat uygulayın. 60 dakika boyunca 4 ° C&#39;de nazik bir dönme ile tüp inkübe edin. G &lt;700 × tüp santrifüj/ 5 dakika boyunca em&gt; ve dikkatli süpernatant aspire. </li><li> spesifik olmayan bağ proteinlerini ortadan kaldırmak için aşağıdaki şekilde reçine yıkayın. <ol><li> Tampon A 1 ml ile yeniden süspanse reçinesi yumuşak, 10 dakika boyunca 4 ° C&#39;de sallanarak inkübe edin. 5 dakika boyunca 700 x g&#39;de tüp Santrifüj ve dikkatli bir şekilde süpernatant aspire. Bu yıkama adımı bir kez daha tekrarlayın. </li><li> Süspanse Tampon B 1 mL (5 mM imidazol ile tampon A) reçine ve yumuşak, 5 dakika boyunca 4 ° C&#39;de sallanarak inkübe edin. 5 dakika boyunca 700 x g&#39;de tüp Santrifüj ve dikkatli bir şekilde süpernatant aspire. Bu yıkama adımı bir kez daha tekrarlayın. </li><li> Süspanse Tampon C 1 mL (10 mM imidazol ile tampon A) reçine ve yumuşak, 5 dakika boyunca 4 ° C&#39;de sallanarak inkübe edin. 5 dakika boyunca 700 x g&#39;de tüp Santrifüj ve dikkatli bir şekilde süpernatant aspire. </li></ol></li><li> t (200 mM imidazol ile tampon A) 400 Tampon E ul ekleyerek proteinini ayrıştırmakreçine o. nazik 5 dakika boyunca 4 ° C&#39;de sallanan ile kuluçkaya yatmaktadır. 5 dakika boyunca 700 x g&#39;de santrifüjleyin. </li><li> yeni bir 1.5 ml santrifüj tüpüne saflaştırılmış proteini ihtiva eden üst sıvıyı aktarın. </li><li> aşağıdaki gibi seri santrifüj ile saflaştırılmış protein desalt. <ol><li> Saflaştırılmış proteinin 400 uL (bu 160 mM, 200 mM ila imidazol konsantrasyonunu azaltır) 100 uL Tampon A ilave edin. 10 kDa molekül ağırlığı kesmesi olan 0.5 mL ultrasentrifugal filtrelere saflaştırılmış protein uygulanır. 5 dakika için 14,000 x g&#39;de santrifüjleyin. </li><li> süzüntü atın ve tekrar bakiyenin ve santrifüj sulandırmak için 400 uL Tampon A ekleyin. imidazol konsantrasyonu aşağıda 4 mM düşene kadar santrifüj / seyreltme döngüleri devam edin. Her bir santrifüj ~ 70 ul (ya da yaklaşık 7 kat) aşağı 500 ul konsantre Örnek olarak, daha sonra, iki döngü Yaklaşık başlayan 160 mM imidazol konsantrasyonu (7 x 7 = 49-kat) azaltacaktıroximately 3.3 mM. </li><li> BCA deneyi 21 kullanılarak tuzu giderildikten numunenin protein konsantrasyonu ölçümü. Not: üreticinin talimatlarına açıklandığı gibi Tuzdan arındırma, BCA tahlil için tolerans sınırının altında imidazol düzeylerini düşürmek için gereklidir. Bizim laboratuvar hassas olduğundan, BCA deneyi tercih geniş bir dinamik aralığı vardır ve daha az protein için protein varyasyon sergiler. Bununla birlikte, protein konsantrasyonu belirlemek için diğer yöntemler BCA deneyi için ikame edilebilir. Anahtar, her yöntemin avantaj ve sınırlamaları farkında olmaktır. </li></ol></li><li> 1X bir son konsantrasyon elde etmek için 5X yerel numune tamponu ilave edin ve elektroforez geçin. Alternatif olarak, mağaza örnekleri daha sonra analiz için -20 ° C&#39;de. </li></ol> 4. Nondenaturing Poliakrilamid jel elektroforezi (PAGE). Dikkat: unpolymerized akrilamid bir nörotoksin. Uygun koruyucu gea giyinr. <ol><li> şöyle nondenaturing PAGE jel hazırlayın. <ol><li> temiz bir cam plakalar kullanılarak döküm ve standı döküm için jel kasetini hazırlayın. küçük bir manyetik karıştırıcı üzerine gradyan yapıcı yerleştirin ve her bir bölme içine küçük bir karıştırma çubuğu yerleştirin. </li><li> (Ağırlık / hacim) akrilamid ve% 2 (a / h) bisakrilamid stok çözeltileri,% 5 ve% 10 hazırlama% 40 kullanılarak (a / h) bir yerli çözme tamponu içinde akrilamid jeli çözümler. bisakrilamid toplam akrilamid oranı 37.5 olduğundan emin olun: 1. Buz üzerinde soğutma dökülmesinden önce. Not: Burada kullanılan nondenaturing PAGE sistemi Laemmli SDS-Page sistemi esas olarak aynı olan, SDS 22 atlanmış. </li><li> Polimerizasyonun başlatılması için akrilamid çözümleri (su içinde hazırlanmış / hac) stok çözeltisi (w% 10 arasında), amonyum persülfat ekleme. Amonyum persülfat nihai konsantrasyonu% 0.1 (ağırlık / hacim). </li><li> degrade yapımcısı iki odalarına akrilamid çözümleri dökün. çıkış boru takılı between jel kaset plakaları, manyetik karıştırıcı etkinleştirmek ve degrade yapımcısı vanalarını açın. % 10 nondenaturing gradyan jel - 5 dökün. </li><li> Bir kez döküldü izopropanol ince bir tabaka ile kaplamak jel ve jel, 30 dakika süreyle polimerize izin verir. Bu süre boyunca, doğal çözme tamponu taze% 5 akrilamid jel solüsyon hazırlanır. Jel setleri sonra, izopropanol kapalı dökün ve bir bücür şişe deiyonize su ile jel üst durulayın. </li><li> Yukarıda hazırlanan% 5 jel çözeltiye, (tam olarak 4.1.3&#39;de tarif edilmiştir), amonyum persülfat ekleme ve cam levha tam kadar polimerize jel üstünde dökülür. Jel tarağı yerleştirin. Kaplanmış jel ilave bir 30 dakika boyunca polimerize olmaya bırakın. </li><li> Jel polimerize sonra, elektroforez cihazının içine jel kasetini monte edin. Alternatif olarak, kullanıma hazır olana kadar nemli kağıt havlu ve plastik wrap sarılı 4 ° C&#39;de jel depolamak. </li></ol></li><li> Bir kez nondenaturing PAGE jel elec içine monte edilirtrophoresis aparatı, 10X yerli çalışan tampon stok taze hazırlanmış 1X yerli çalışan tamponu ile deposunu doldurun. </li><li> her bir cam şırınga kullanılarak içine bölüm 3 sonunda elde edilen saflaştırılmış protein Yük 10 ug. </li><li> kuyu içine (1X ana çalışma tamponu içinde seyreltilmiş), yüksek molekül ağırlıklı doğal protein standart yüklenebilir 2 uL. </li><li> (- 4.5 saat yaklaşık 4) 55 V ve 4 ºC de jel çalıştırın boya ön jel kapalı bitene kadar. </li><li> Nondenaturing jel ek olarak, standart bir SDS-PAGE 22 ile saflaştırılmış proteinin alikotları analiz eder. <ol><li> 1X bir son konsantrasyon elde etmek için 5X SDS-numune tampon maddesi ile bölüm 3 sonunda elde edilen saflaştırılmış protein örnekleri, alikotları (10 ug) karıştırın. </li><li> 5 dakika boyunca 100 ° C &#39;de kuluçkaya bırakılır ve 12 standart% ve / veya% 15 SDS-PAGE jelleri 22 üzerine yüklenir. </li><li> 20 dakika boyunca 80V çalıştırmak ve boya ön jel (kapalı bitene kadar sonra 120 V bu yaklaşık bir eklenti olduğunuitional% 12 jel 75 dakika ve% 15 jel 120 dakika). </li></ol></li></ol> 5. görselleştirme Aktivite ve Protein Boyama. <ol><li> Elektroforez, dikkatli bir şekilde, ayrı cam plakalar izlenerek ve iyonu giderilmiş su 50 mL içeren bir jel tepsiye nondenaturing jel aktarın. nazik 5 dakika boyunca sallanan ile jel durulayın. su atın ve bu yıkama adımı üç kez tekrarlayın. </li><li> şu şekilde alt-tabaka Kaplama Testi gerçekleştirmek. <ol><li> florojenik peptit substratı Suc-LLVY-AMC içeren tampon geliştirme 1 ml ilave edilir ve jel üzerinde eşit olarak yayıldı. 30 dakika 37 ° C&#39;de inkübe edin. Not: bir cam çubuk veya jel serbest bırakıcı (ayrı cam levhalar için kullanılan küçük plastik takoz) jel üzerinde sıvıyı dağıtmak için kullanılabilir. </li><li> Dikkatle nedeniyle parçalanmış peptid alt tabakaya jel görüntüleme sistemi, UV transilluminator&#39;de üzerine jel aktarmak ve floresan gözlemleyin. Kayıt görüntüsü. Dikkatle jel ba transferiJel tepsisine ck. </li><li> hafifçe çalkalanarak 5 dakika boyunca iyonu giderilmiş su 50 mL ile iki kez jel durulayın. </li><li> hafifçe çalkalanarak 60 dakika boyunca Coomassie leke reaktifi 10 mL jel leke. arka olana kadar 50 mL su ile destain jeli açık hale gelir. Bu boyama aşaması de bir standart SDS-PAGE jelleri için de geçerlidir. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Wan, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Panorama+of+ancient+metazoan+macromolecular+complexes.">Panorama of ancient metazoan macromolecular complexes.</a> Nature. 525, 339-344 (2015).</li><li>Marsh, J. A., Teichmann, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure,+dynamics,+assembly,+and+evolution+of+protein+complexes.">Structure, dynamics, assembly, and evolution of protein complexes.</a> Annu Rev Biochem. 84, 551-575 (2015).</li><li>Williamson, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cooperativity+in+macromolecular+assembly.">Cooperativity in macromolecular assembly.</a> Nat Chem Biol. 4, 458-465 (2008).</li><li>Finley, D., Ulrich, H. D., Sommer, T., Kaiser, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ubiquitin-proteasome+system+of+Saccharomyces+cerevisiae.">The ubiquitin-proteasome system of Saccharomyces cerevisiae.</a> Genetics. 192, 319-360 (2012).</li><li>Groll, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+of+20S+proteasome+from+yeast+at+2.4+A+resolution.">Structure of 20S proteasome from yeast at 2.4 A resolution.</a> Nature. 386, 463-471 (1997).</li><li>Lander, G. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complete+subunit+architecture+of+the+proteasome+regulatory+particle.">Complete subunit architecture of the proteasome regulatory particle.</a> Nature. 482, 186-191 (2012).</li><li>Lowe, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystal+structure+of+the+20S+proteasome+from+the+archaeon+T.+acidophilum+at+3.4+A+resolution.">Crystal structure of the 20S proteasome from the archaeon T. acidophilum at 3.4 A resolution.</a> Science. 268, 533-539 (1995).</li><li>Hu, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+of+the+Mycobacterium+tuberculosis+proteasome+and+mechanism+of+inhibition+by+a+peptidyl+boronate.">Structure of the Mycobacterium tuberculosis proteasome and mechanism of inhibition by a peptidyl boronate.</a> Mol Microbiol. 59, 1417-1428 (2006).</li><li>Zwickl, P., Kleinz, J., Baumeister, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Critical+elements+in+proteasome+assembly.">Critical elements in proteasome assembly.</a> Nat Struct Biol. 1, 765-770 (1994).</li><li>Groll, M., Brandstetter, H., Bartunik, H., Bourenkow, G., Huber, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigations+on+the+maturation+and+regulation+of+archaebacterial+proteasomes.">Investigations on the maturation and regulation of archaebacterial proteasomes.</a> J Mol Biol. 327, 75-83 (2003).</li><li>Frankenberg, R. J., Hsu, T. S., Yakota, H., Kim, R., Clark, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+denaturation+and+elevated+folding+temperatures+are+required+for+wild-type+activity+and+stability+of+recombinant+Methanococcus+jannaschii+20S+proteasome.">Chemical denaturation and elevated folding temperatures are required for wild-type activity and stability of recombinant Methanococcus jannaschii 20S proteasome.</a> Protein Sci. 10, 1887-1896 (2001).</li><li>Maupin-Furlow, J. A., Aldrich, H. C., Ferry, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biochemical+characterization+of+the+20S+proteasome+from+the+methanoarchaeon+Methanosarcina+thermophila.">Biochemical characterization of the 20S proteasome from the methanoarchaeon Methanosarcina thermophila.</a> J Bacteriol. 180, 1480-1487 (1998).</li><li>Maupin-Furlow, J. A., Ferry, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+proteasome+from+the+methanogenic+archaeon+Methanosarcina+thermophila.">A proteasome from the methanogenic archaeon Methanosarcina thermophila.</a> J Biol Chem. 270, 28617-28622 (1995).</li><li>Wittig, I., Braun, H. P., Schagger, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blue+native+PAGE.">Blue native PAGE.</a> Nat Protoc. 1, 418-428 (2006).</li><li>Langer, T., Pfeifer, G., Martin, J., Baumeister, W., Hartl, F. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chaperonin-mediated+protein+folding:+GroES+binds+to+one+end+of+the+GroEL+cylinder,+which+accommodates+the+protein+substrate+within+its+central+cavity.">Chaperonin-mediated protein folding: GroES binds to one end of the GroEL cylinder, which accommodates the protein substrate within its central cavity.</a> EMBO J. 11, 4757-4765 (1992).</li><li>McKenzie, M., Lazarou, M., Thorburn, D. R., Ryan, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+mitochondrial+subunit+assembly+into+respiratory+chain+complexes+using+Blue+Native+polyacrylamide+gel+electrophoresis.">Analysis of mitochondrial subunit assembly into respiratory chain complexes using Blue Native polyacrylamide gel electrophoresis.</a> Anal Biochem. 364, 128-137 (2007).</li><li>Tomko, R. J., Hochstrasser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incorporation+of+the+Rpn12+subunit+couples+completion+of+proteasome+regulatory+particle+lid+assembly+to+lid-base+joining.">Incorporation of the Rpn12 subunit couples completion of proteasome regulatory particle lid assembly to lid-base joining.</a> Mol Cell. 44, 907-917 (2011).</li><li>Panfair, D., Ramamurthy, A., Kusmierczyk, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alpha-ring+Independent+Assembly+of+the+20S+Proteasome.">Alpha-ring Independent Assembly of the 20S Proteasome.</a> Sci Rep. 5, 13130 (2015).</li><li>Zimmerman, S. B., Trach, S. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+macromolecule+concentrations+and+excluded+volume+effects+for+the+cytoplasm+of+Escherichia+coli.">Estimation of macromolecule concentrations and excluded volume effects for the cytoplasm of Escherichia coli.</a> J Mol Biol. 222, 599-620 (1991).</li><li>Kusmierczyk, A. R., Kunjappu, M. J., Kim, R. Y., Hochstrasser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+conserved+20S+proteasome+assembly+factor+requires+a+C-terminal+HbYX+motif+for+proteasomal+precursor+binding.">A conserved 20S proteasome assembly factor requires a C-terminal HbYX motif for proteasomal precursor binding.</a> Nat Struct Mol Biol. 18, 622-629 (2011).</li><li>Smith, P. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+protein+using+bicinchoninic+acid.">Measurement of protein using bicinchoninic acid.</a> Anal Biochem. 150, 76-85 (1985).</li><li>Laemmli, U. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cleavage+of+structural+proteins+during+the+assembly+of+the+head+of+bacteriophage+T4.">Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4.</a> Nature. 227, 680-685 (1970).</li><li>Chen, P., Hochstrasser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autocatalytic+subunit+processing+couples+active+site+formation+in+the+20S+proteasome+to+completion+of+assembly.">Autocatalytic subunit processing couples active site formation in the 20S proteasome to completion of assembly.</a> Cell. 86, 961-972 (1996).</li><li>Li, X., Kusmierczyk, A. R., Wong, P., Emili, A., Hochstrasser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=beta-Subunit+appendages+promote+20S+proteasome+assembly+by+overcoming+an+Ump1-dependent+checkpoint.">beta-Subunit appendages promote 20S proteasome assembly by overcoming an Ump1-dependent checkpoint.</a> EMBO J. 26, 2339-2349 (2007).</li><li>Kusmierczyk, A. R., Kunjappu, M. J., Funakoshi, M., Hochstrasser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+multimeric+assembly+factor+controls+the+formation+of+alternative+20S+proteasomes.">A multimeric assembly factor controls the formation of alternative 20S proteasomes.</a> Nat Struct Mol Biol. 15, 237-244 (2008).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Biz rekombinant arke proteazomlar kullanarak PAGE nondenaturing ile proteazom düzeneğini analiz için kombine yaklaşımın yararını göstermektedir. Proteazom alt birimlerin bakteri koekspresyonu olağan yöntem 9,11 hızlı analiz sağlar ancak anahtar montaj ara maddeleri açığa olmayabilir. Biz montaj olayları daha geniş bir resim geliştirmek için karıştırma lizat ile yakımının birlikte birleştirerek öneririz. Bu kombine yaklaşımın avantajı a ayrı ifades...

Multiprotein kompleksleri çok sayıda kritik hücresel faaliyetler 1 yürütmek. Bu komplekslerin çoğu için, çok daha fazla kendi montajı 2,3 hakkında daha kendi yapısı ve işlevi hakkında bilinmektedir. proteazom böyle bir kompleks ve hayatın tüm alanlarında bulunur. Ökaryotlarda, bu moleküler makine Ubiquitin / Proteozom Sistemi (UPS) merkezinde yer alır ve hücre içi protein yıkımı 4 ana yol sağlar. Bir 20S proteazomu veya çekirdek parçacığına (BF) 5, bir 19S düzenleyici parçacık (RP), 6 ile bir ya da her iki ucunda başlıklı edilebilir: (26S proteazomu olarak anılacaktır) ökariyotik proteazom iki ana alt montajlar oluşmaktadır. 20S proteazomu büyük bölümlere proteazdır. Bu kuaterner yapı kesinlikle yaşamın her alan boyunca muhafaza ve yapısal olarak ilgili alt-birimlerinin iki türü ihtiva eden dört ila yedi üyeli halkalardan oluşan bir istifin oluşur, α; ve 5,7,8 ß. Ökaryotlarda, iki dış halkalar, her yedi farklı α alt birimlerinden oluşan ve iki iç halkalar, her yedi farklı β alt birimlerinden oluşur; proteolitik aktivitesi β alt birimlerine üç içinde bulunur. Buna karşılık, arke ve bakteri CP halkalar genellikle a sadece bir tip ve β alt birimi bir tür oluşmaktadır. Arke proteazomlar nedeniyle kompozisyon sadelik ve onların kendi ökaryotik meslektaşları 9-13 ortak bir montaj mekanizmasını paylaşan hem proteazom düzeneğini incelemek için önemli bir model sistem sağladı. Kısaca, α alt birimi alt-birimleri monte p olan, üzerine bir iskele olarak hizmet eden birinci α halkalar halinde bir araya getirin. Sebebiyet veren Elde edilen yarı proteazomların (α 7 β 7) dimerize tam CP (α 7 β 7 β 7 α 7) monte etmek. dimerizasyonu sırasında propeptidlerinin ß alt birimler üzerinde mevcutotokatalitik katalitik N-terminal treonin açığa çıkarılır. Montaj model arkeal proteazomların kullanımı sıklıkla Escherichia coli içinde rekombinant arke proteazom proteinlerin üretiminde yararlanır. çeşitli kombinasyonlarda üretilecek alt birimi kendi proteazomların üretmeyen bir konakçı organizmada, WT ve mutant versiyonları gibi, sağlar, bu değerli bir yaklaşımdır. Çok protein komplekslerinin birleşmesini İzleme biyokimyasal montaj ara ve öncüleri tamamen monte kompleksleri ayıran bölme yönteminin çeşit gerektirir. Bağlı poliakrilamid jel elektroforezi (PAGE) nondenaturing üstün çözme kapasitesi, çeşitli büyük multiprotein kompleksleri 14-17 fraksiyonlanması, özellikle yararlı olduğu kanıtlanmıştır. rekombinant arke proteazom üretimi ve nondenaturing PAGE kombinasyonu disseksiyonu güçlü bir yaklaşım haline gelmiştirg proteozom düzeneği 9,11,12,18. Bununla birlikte, bu yaklaşım, tatbik edildiği (yani. Α ve β alt birimlerine rekombinant ekspresyonuna ile) normal bir yöntem önemli bir dezavantaja sahiptir. Meclis reaksiyonları kooperatif ve güçlü konsantrasyon bağımlı 3 vardır. Hücre içinde protein konsantrasyonu nedeniyle dışlanmış hacim etkileri, 19 çok yüksek olduğu göz önüne alındığında, montaj reaksiyonları in vivo hızla devam edin. Dolayısıyla α ve β alt birimi eksprese olduğunda önemli düzeneği ara maddeleri kaçırmak mümkündür. Burada, rekombinant arke proteazom alt birimlerini kullanarak proteazom montaj çalışmasında bir kombine yaklaşım savunuyorlar. Bu yaklaşımda, hem birlikte ekspresyonu ve lizat karıştırma yöntemleri kullanılmaktadır. Koekspresyon daha az emek yoğun olması nedeniyle eski meclis hızlı analiz sağlar. ikinci karıştırma ardından α ve β alt ünitelerle birlikte, ayrı ayrı ifade bağlıdır. Bu requi olsakoekspresyonu daha res biraz daha çaba, bu koekspresyonu sırasında kaçırılan ara maddelerin tespit etme yeteneğine tarafından telafi daha fazladır. Birlikte, bu iki yöntem proteazom düzeneğinin daha eksiksiz bir resim sağlayabilir.

<table><tbody><tr><td>Acrylamide (40%) solution</td><td>Biorad</td><td>1610104</td><td>Unpolymerized acrylamide is a neurotoxin. Wear proper protective gear</td></tr><tr><td>Amicon ultra 0.5 mL centrifugal filters</td><td>EMDMillipore</td><td>UFC501024</td><td></td></tr><tr><td>Ammonium Persulfate</td><td>Sigma</td><td>A3678</td><td></td></tr><tr><td>ATP</td><td>Sigma</td><td>A7699</td><td></td></tr><tr><td>BCA assay kit</td><td>Pierce</td><td>23225</td><td></td></tr><tr><td>Bisacrylamide (2%) solution</td><td>Biorad</td><td>1610142</td><td></td></tr><tr><td>Bromophenol blue</td><td>Sigma</td><td>B8026</td><td></td></tr><tr><td>DNaseI</td><td>Sigma</td><td>DN25</td><td></td></tr><tr><td>Dithiothreitol (DTT)</td><td>Thermo Fisher</td><td>BP172</td><td></td></tr><tr><td>&lt;em&gt;E. coli&lt;/em&gt; BL21 competent cells</td><td>EMD Millipore</td><td>69450</td><td></td></tr><tr><td>GelCode Blue</td><td>Thermo Fisher</td><td>24592</td><td>Colloidal coomassie stain reagent for gels</td></tr><tr><td>Gel doc EZ system</td><td>Biorad</td><td>1708270</td><td>Gel documentation system</td></tr><tr><td>Gel releasers</td><td>Biorad</td><td>1653320</td><td>Wedge shaped plastic used to separate gel plates; useful for spreading liquid.</td></tr><tr><td>Glass rod</td><td>Thermo Fisher</td><td>11-380B</td><td></td></tr><tr><td>Glycerol</td><td>Sigma</td><td>49767</td><td></td></tr><tr><td>Glycine</td><td>Thermo Fisher</td><td>BP3865</td><td></td></tr><tr><td>Hamilton syringe</td><td>Thermo Fisher</td><td>14-813-38</td><td>Glass syringe for loading gels</td></tr><tr><td>HEPES</td><td>US Biologicals</td><td>H2010</td><td></td></tr><tr><td>HMW Native calibration kit</td><td>GE Healthcare</td><td>170445-01</td><td>High molecular weight protein standards</td></tr><tr><td>Hoefer SG30</td><td>Thermo Fisher</td><td>03-500-277</td><td>Gradient maker</td></tr><tr><td>Imidazole</td><td>US Biologicals</td><td>280671</td><td></td></tr><tr><td>IPTG</td><td>US Biologicals</td><td>I8500</td><td>For induction of protein expression</td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>Thermo Fisher</td><td>BP26181</td><td></td></tr><tr><td>Kanamycin sulfate</td><td>US Biologicals</td><td>K0010</td><td></td></tr><tr><td>Lysozyme</td><td>Sigma</td><td>L6876</td><td></td></tr><tr><td>MgCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Fluka analytical</td><td>630680</td><td></td></tr><tr><td>Mini Protean Tetra Cell</td><td>Biorad</td><td>1658002EDU</td><td>Gel electrophoresis apparatus</td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Thermo Fisher</td><td>S640-3</td><td></td></tr><tr><td>NaOH</td><td>Thermo Fisher</td><td>S318-1</td><td></td></tr><tr><td>Pefabloc SC</td><td>Roche</td><td>11429876001</td><td>Protease inhibitor</td></tr><tr><td>pET42</td><td>EMD Millipore</td><td>70562</td><td>Expression plasmid</td></tr><tr><td>Precision plus all blue standard</td><td>Biorad</td><td>1610373</td><td>Molecular protein standard for SDS-PAGE</td></tr><tr><td>Quickchange mutagenesis kit</td><td>Agilent technologies</td><td>200521</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Dodecyl Sulfate (SDS)</td><td>Thermo Fisher</td><td>BP166</td><td></td></tr><tr><td>Suc-LLVY-AMC</td><td>Enzo lifesciences</td><td>BML P802-0005</td><td>Fluorogenic substrate</td></tr><tr><td>Talon Metal Affinity Resin</td><td>Clontech</td><td>635502</td><td>Immobilized Cobalt Affinity Resin</td></tr><tr><td>TEMED</td><td>Sigma</td><td>T7024</td><td></td></tr><tr><td>Tris</td><td>US Biologicals</td><td>T8600</td><td></td></tr><tr><td>Triton-X100</td><td>Sigma</td><td>93426</td><td></td></tr><tr><td>Tryptone</td><td>Bacto BD</td><td>211699</td><td></td></tr><tr><td>UV sample tray</td><td>Biorad</td><td>1708271</td><td>For UV imaging of gels</td></tr><tr><td>Yeast extract</td><td>Bacto BD</td><td>212720</td><td></td></tr></tbody></table>

examining proteasome assembly with recombinant archaeal proteasomes and nondenaturing page:  the case for a combined approach

Proteazomlar hayatın her alanında bulunur. bunların montajı tam olarak anlaşılamamıştır olmamakla birlikte, Ökaryotlarda hücre içi protein degradasyon ana yol sağlar. Tüm proteazomların iki heptameric α alt birimi halkaları arasında sandviç yapılmış iki heptameric β alt birimi halkalar ihtiva eden bir yapısal korunmuş çekirdek partikülü (CP) ya da 20S proteazomu içerir. Arke 20S proteazomlar kendi ökaryotik muadillerine göre içerik olarak daha basittir, ancak her ikisi de ortak bir montaj mekanizmasını paylaşır. Sonuç olarak, arke 20S proteazomlar ökaryotik proteazom montajı için önemli modeller olmaya devam etmektedir. Özellikle, nondenaturing poliakrilamid jel elektroforezi (PAGE) ile birleştiğinde arke 20S proteazomların rekombinant ifade proteazom biyogenezi içine birçok önemli bilgiler vermiştir. Burada, arke proteazom a koekspresyonu olağan stratejisi geliştirmek için bir araç tartışmak ve ß alt birimleri önce nondenaturi içinng PAGE. Bu hızlı ve etkili olsa da, tek başına birlikte ekspresyonu yaklaşım, kilit düzeneği ara maddeleri kaçırma olduğunu göstermektedir. proteazom durumunda, birlikte ekspresyonu yarı proteazom saptanmasını bir ara ihtiva eden tam bir α-ring ve bir tam β-halka izin vermeyebilir. Bununla birlikte, bu ara madde hali hazırda lizat karıştırma ile tespit edilebilir. Biz Lizat karıştırma yakımının birlikte birleştirerek takımını analiz daha kapsamlı bir yaklaşım verir, ancak emek nonintensive kaldığını göstermektedir. Bu yaklaşım, diğer rekombinant multiprotein kompleksleri çalışılması için yararlı olabilir.

A alt birimleri formu halkaları 9 birleşerek zaman proteazom düzeneği (Şekil 1) başlar. C-terminal ile hekzahistidin (His-etiketli) türevleri (Tablo 1) etiketlenmiş olarak arke Methanococcus maripaludis S2 a alt birimi, E. coli içinde ifade edilmiştir, bu gösterilebilir. Rekombinant α-His proteini PAGE nondenaturing ile ICAR ile arıtılmış ve analiz edildi, iki bant (Şekil 2A, şerit 1) tespit edilmiştir. Biz daha önce bu t...

Watch this Scientific Journal Video about Examining Proteasome Assembly with Recombinant Archaeal Proteasomes and Nondenaturing PAGE:  The Case for a Combined Approach at JoVE.com

Examining Proteasome Assembly with Recombinant Archaeal Proteasomes and Nondenaturing PAGE:  The Case for a Combined Approach

Bu protokol alt birimi yakımının birlikte ve rekombinant proteazom montaj daha kapsamlı bir muayene için karıştırma postlysis alt birimini hem kullanır.

Rekombinant Archaeal proteazomlar ve Nondenaturing PAGE ile Proteozom Meclisi İncelenmesi: Durum bir Kombine Yaklaşım

Proteasomes are found in all domains of life. They provide the major route of intracellular protein degradation in eukaryotes, though their assembly is ...

examining-proteasome-assembly-with-recombinant-archaeal-proteasomes

Research

JoVE Journal

Biochemistry

6.6K Görüntüleme.  Indiana University-Purdue University, Indianapolis (IUPUI).  Bu protokol alt birimi yakımının birlikte ve rekombinant proteazom montaj daha kapsamlı bir muayene için karıştırma postlysis alt birimini hem kullanır. 

Video: Examining Proteasome Assembly with Recombinant Archaeal Proteasomes and Nondenaturing PAGE:  The Case for a Combined Approach

Directed Protein Packaging within Outer Membrane Vesicles from Escherichia coli: Design, Production and Purification

An increasing interest in applying synthetic biology techniques to program outer membrane vesicles (OMV) are leading to some very interesting and unique applications for OMV where traditional nanoparticles are proving too difficult to synthesize. To date, all Gram-negative bacteria have been shown to produce OMV demonstrating packaging of a variety of cargo that includes small molecules, peptides, proteins and genetic material. Based on their diverse cargo, OMV are implicated in many biological processes ranging from cell-cell communication to gene transfer and delivery of virulence factors depending upon which bacteria are producing the OMV. Only recently have bacterial OMV become accessible for use across a wide range of applications through the development of techniques to control and direct packaging of recombinant proteins into OMV. This protocol describes a method for the production, purification, and use of enzyme packaged OMV providing for improved overall production of recombinant enzyme, increased vesiculation, and enhanced enzyme stability. Successful utilization of this protocol will result in the creation of a bacterial strain that simultaneously produces a recombinant protein and directs it for OMV encapsulation through creating a synthetic linkage between the recombinant protein and an outer membrane anchor protein. This protocol also details methods for isolating OMV from bacterial cultures as well as proper handling techniques and things to consider when adapting this protocol for use for other unique applications such as: pharmaceutical drug delivery, medical diagnostics, and environmental remediation.

Directed Protein Packaging within Outer Membrane Vesicles from Escherichia coli: Design, Production and Purification

A protocol for the production, purification, and use of enzyme packaged outer membrane vesicles (OMV) providing for enhanced enzyme stability for implementation across diverse applications is presented.

Outer zar vezikülleri içinde Yönetmen Protein Paketleme<em&gt; Escherichia coli</em&gt;: Tasarım, Üretim ve Arıtma

An increasing interest in applying synthetic biology techniques to program outer membrane vesicles (OMV) are leading to some very interesting and unique ...

Biyokimya

Online Size-exclusion and Ion-exchange Chromatography on a SAXS Beamline

Biological small angle X-ray scattering (BioSAXS) is a powerful technique in molecular and structural biology used to determine solution structure, particle size and shape, and surface-to-volume ratio of macromolecules. The technique is applicable to a very wide variety of solution conditions spanning a broad range of concentrations, pH values, ionic strengths, temperatures, additives, etc., but the sample is required to be monodisperse. This caveat led to the implementation of liquid chromatography systems on SAXS beamlines. Here, we describe the upstream integration of size-exclusion (SEC) and ion-exchange chromatography (IEC) on a beamline, different methods for optimal background subtraction, and data reduction. As an example, we describe how we use SEC- and IEC-SAXS on a fragment of the essential vaccinia virus protein D5, consisting of a D5N helicase domain. We determine its overall shape and molecular weight, showing the hexameric structure of the protein.

The determination of the solution structure of a protein by small angle X-ray scattering (SAXS) requires monodisperse samples. Here, we present two possibilities to ensure minimal delays between sample preparation and data acquisition: online size-exclusion chromatography (SEC) and online ion-exchange chromatography (IEC).

Bir SAXS beamline Online Boyut dışlama ve İyon değişim Kromatografi

Biological small angle X-ray scattering (BioSAXS) is a powerful technique in molecular and structural biology used to determine solution structure, ...

Multimer-PAGE: A Method for Capturing and Resolving Protein Complexes in Biological Samples

There are many well-developed methods for purifying and studying single proteins and peptides. However, most cellular functions are carried out by networks of interacting protein complexes, which are often difficult to investigate because their binding is non-covalent and easily perturbed by purification techniques. This work describes a method of stabilizing and separating native protein complexes from unmodified tissue using two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis. Tissue lysate is loaded onto a non-denaturing blue-native polyacrylamide gel, then an electric current is applied until the protein migrates a short distance into the gel. The gel strip containing the migrated protein is then excised and incubated with the amine-reactive cross-linking reagent dithiobis(succinimidyl propionate), which covalently stabilizes protein complexes. The gel strip containing cross-linked complexes is then cast into a sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel, and the complexes are separated completely. The method relies on techniques and materials familiar to most molecular biologists, meaning it is inexpensive and easy to learn. While it is limited in its ability to adequately separate extremely large complexes, and has not been universally successful, the method was able to capture a wide variety of well-studied complexes, and is likely applicable to many systems of interest.

A method for stabilizing and separating native protein complexes from unmodified tissue lysate using an amine-reactive protein cross-linker coupled to a novel two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) system is presented.

Multimer-PAGE: Biyolojik örnekler olarak yakalamak için bir yöntem ve özümleme protein kompleksleri

There are many well-developed methods for purifying and studying single proteins and peptides. However, most cellular functions are carried out by ...

Reconstitution of Nucleosomes with Differentially Isotope-labeled Sister Histones

Asymmetrically modified nucleosomes contain the two copies of a histone (sister histones) decorated with distinct sets of Post-translational Modifications (PTMs). They are newly identified species with unknown means of establishment and functional implications. Current analytical methods are inadequate to detect the copy-specific occurrence of PTMs on the nucleosomal sister histones. This protocol presents a biochemical method for the in vitro reconstitution of nucleosomes containing differentially isotope-labeled sister histones. The generated complex can be also asymmetrically modified, after including a premodified histone pool during refolding of histone subcomplexes. These asymmetric nucleosome preparations can be readily reacted with histone-modifying enzymes to study modification cross-talk mechanisms imposed by the asymmetrically pre-incorporated PTM using nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Particularly, the modification reactions in real-time can be mapped independently on the two sister histones by performing different types of NMR correlation experiments, tailored for the respective isotope type. This methodology provides the means to study crosstalk mechanisms that contribute to the formation and propagation of asymmetric PTM patterns on nucleosomal complexes.

This protocol describes the reconstitution of nucleosomes containing differentially isotope-labeled sister histones. At the same time, asymmetrically post-translationally modified nucleosomes can be generated after using a premodified histone copy. These preparations can be readily used to study modification crosstalk mechanisms, simultaneously on both sister histones, by using high-resolution NMR spectroscopy.

Farklı Olarak izotopla işaretli Kardeş histonlarla nükleozomlann Sulandırma

Asymmetrically modified nucleosomes contain the two copies of a histone (sister histones) decorated with distinct sets of Post-translational Modifications ...

Combining X-Ray Crystallography with Small Angle X-Ray Scattering to Model Unstructured Regions of Nsa1 from S. Cerevisiae

Determination of the full-length structure of ribosome assembly factor Nsa1 from Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) is challenging because of the disordered and protease labile C-terminus of the protein. This manuscript describes the methods to purify recombinant Nsa1 from S. cerevisiae for structural analysis by both X-ray crystallography and SAXS. X-ray crystallography was utilized to solve the structure of the well-ordered N-terminal WD40 domain of Nsa1, and then SAXS was used to resolve the structure of the C-terminus of Nsa1 in solution. Solution scattering data was collected from full-length Nsa1 in solution. The theoretical scattering amplitudes were calculated from the high-resolution crystal structure of the WD40 domain, and then a combination of rigid body and ab initio modeling revealed the C-terminus of Nsa1. Through this hybrid approach the quaternary structure of the entire protein was reconstructed. The methods presented here should be generally applicable for the hybrid structural determination of other proteins composed of a mix of structured and unstructured domains.

Combining X-Ray Crystallography with Small Angle X-Ray Scattering to Model Unstructured Regions of Nsa1 from S. Cerevisiae

This method describes the cloning, expression, and purification of recombinant Nsa1 for structural determination by X-ray crystallography and small-angle X-ray scattering (SAXS), and is applicable for the hybrid structural analysis of other proteins containing both ordered and disordered domains.

X-ışını kristalografisi Nsa1 S. Cerevisiae üzerinden yapılandırılmamış bölgelerinde modellemek için küçük açı X-Ray saçılma ile birleştirerek

Determination of the full-length structure of ribosome assembly factor Nsa1 from Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) is challenging because of the ...

Use of Recombinant Fusion Proteins in a Fluorescent Protease Assay Platform and Their In-gel Renaturation

Proteases are intensively studied enzymes due to their essential roles in several biological pathways of living organisms and in pathogenesis; therefore, they are important drug targets. We have developed a magnetic-agarose-bead-based assay platform for the investigation of proteolytic activity, which is based on the use of recombinant fusion protein substrates. In order to demonstrate the use of this assay system, a protocol is presented on the example of human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) protease. The introduced assay platform can be utilized efficiently in the biochemical characterization of proteases, including enzyme activity measurements in mutagenesis, kinetic, inhibition, or specificity studies, and it may be suitable for high-throughput substrate screening or may be adapted to other proteolytic enzymes.
In this assay system, the applied substrates contain N-terminal hexahistidine (His6) and maltose-binding protein (MBP) tags, cleavage sites for tobacco etch virus (TEV) and HIV-1 proteases, and a C-terminal fluorescent protein. The substrates can be efficiently produced in Escherichia coli cells and easily purified using nickel (Ni)-chelate-coated beads. During the assay, the proteolytic cleavage of bead-attached substrates leads to the release of fluorescent cleavage fragments, which can be measured by fluorimetry. Additionally, cleavage reactions can be analyzed by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). A protocol for the in-gel renaturation of assay components is also described, as partial renaturation of fluorescent proteins enables their detection based on molecular weight and fluorescence.

Here, we present the detailed procedure of a recently developed protease assay platform utilizing N-terminal hexahistidine/maltose-binding protein and fluorescent protein-fused recombinant substrates attached to the surface of nickel-nitrilotriacetic acid magnetic agarose beads. A subsequent in-gel analysis of the assay samples separated by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis is also presented.

Rekombinant füzyon protein flüoresan proteaz tahlil Platform ve onların jel Renaturation kullanımı

Proteases are intensively studied enzymes due to their essential roles in several biological pathways of living organisms and in pathogenesis; therefore, ...

OaAEP1-Mediated Enzymatic Synthesis and Immobilization of Polymerized Protein for Single-Molecule Force Spectroscopy

Chemical and bio-conjugation techniques have been developed rapidly in recent years and allow the building of protein polymers. However, a controlled protein polymerization process is always a challenge. Here, we have developed an enzymatic methodology for constructing polymerized protein step by step in a rationally-controlled sequence. In this method, the C-terminus of a protein monomer is NGL for protein conjugation using OaAEP1 (Oldenlandia affinis asparaginyl endopeptidases) 1) while the N-terminus was a cleavable TEV (tobacco etch virus) cleavage site plus an L (ENLYFQ/GL) for temporary N-terminal protecting. Consequently, OaAEP1 was able to add only one protein monomer at a time, and then the TEV protease cleaved the N-terminus between Q and G to expose the NH2-Gly-Leu. Then the unit is ready for next OaAEP1 ligation. The engineered polyprotein is examined by unfolding individual protein domain using atomic force microscopy-based single-molecule force spectroscopy (AFM-SMFS). Therefore, this study provides a useful strategy for polyprotein engineering and immobilization.

Here, we present a protocol to conjugate protein monomer by enzymes forming protein polymer with a controlled sequence and immobilize it on the surface for single-molecule force spectroscopy studies.

OaAEP1-Tek Moleküllü Kuvvet Spektroskopisi İçin Polimerize Proteinin Aracılı Enzimatik Sentezi ve Immobilizasyonu

Chemical and bio-conjugation techniques have been developed rapidly in recent years and allow the building of protein polymers. However, a controlled ...

High-throughput Purification of Affinity-tagged Recombinant Proteins

X-ray crystallography is the method of choice for obtaining a detailed view of the structure of proteins. Such studies need to be complemented by further biochemical analyses to obtain detailed insights into structure/function relationships. Advances in oligonucleotide- and gene synthesis technology make large-scale mutagenesis strategies increasingly feasible, including the substitution of target residues by all 19 other amino acids. Gain- or loss-of-function phenotypes then allow systematic conclusions to be drawn, such as the contribution of particular residues to catalytic activity, protein stability and/or protein-protein interaction specificity.
In order to attribute the different phenotypes to the nature of the mutation - rather than to fluctuating experimental conditions - it is vital to purify and analyse the proteins in a controlled and reproducible manner. High-throughput strategies and the automation of manual protocols on robotic liquid-handling platforms have created opportunities to perform such complex molecular biological procedures with little human intervention and minimal error rates1-5.
Here, we present a general method for the purification of His-tagged recombinant proteins in a high-throughput manner. In a recent study, we applied this method to a detailed structure-function investigation of TFIIB, a component of the basal transcription machinery. TFIIB is indispensable for promoter-directed transcription in vitro and is essential for the recruitment of RNA polymerase into a preinitiation complex6-8. TFIIB contains a flexible linker domain that penetrates the active site cleft of RNA polymerase9-11. This linker domain confers two biochemically quantifiable activities on TFIIB, namely (i) the stimulation of the catalytic activity during the 'abortive' stage of transcript initiation, and (ii) an additional contribution to the specific recruitment of RNA polymerase into the preinitiation complex4,5,12 . We exploited the high-throughput purification method to generate single, double and triple substitution and deletions mutations within the TFIIB linker and to subsequently analyse them in functional assays for their stimulation effect on the catalytic activity of RNA polymerase4. Altogether, we generated, purified and analysed 381 mutants - a task which would have been time-consuming and laborious to perform manually. We produced and assayed the proteins in multiplicates which allowed us to appreciate any experimental variations and gave us a clear idea of the reproducibility of our results.
This method serves as a generic protocol for the purification of His-tagged proteins and has been successfully used to purify other recombinant proteins. It is currently optimised for the purification of 24 proteins but can be adapted to purify up to 96 proteins.

We describe a method for the affinity-tagged purification of recombinant proteins using liquid-handling robotics. This method is generally applicable to the small-scale purification of soluble His-tagged proteins in a high-throughput format.

Affinity etiketli Rekombinant Proteinler Yüksek throughput Arıtma

X-ray crystallography is the method of choice for obtaining a detailed view of the structure of proteins. Such studies need to be complemented by further ...

Biyoloji

Residue-Specific Exchange of Proline by Proline Analogs in Fluorescent Proteins: How "Molecular Surgery" of the Backbone Affects Folding and Stability

Replacement of proline (Pro) residues in proteins by the traditional site-directed mutagenesis by any of the remaining 19 canonical amino acids is often detrimental to protein folding and, in particular, chromophore maturation in green fluorescent proteins and related variants. A reasonable alternative is to manipulate the translation of the protein so that all Pro residues are replaced residue-specifically by analogs, a method known as selective pressure incorporation (SPI). The built-in chemical modifications can be used as a kind of &#34;molecular surgery&#34; to finely dissect measurable changes or even rationally manipulate different protein properties. Here, the study demonstrates the usefulness of the SPI method to study the role of prolines in the organization of the typical &#946;-barrel structure of spectral variants of the green fluorescent protein (GFP) with 10-15 prolines in their sequence: enhanced green fluorescent protein (EGFP), NowGFP, and KillerOrange. Pro residues are present in connecting sections between individual &#946;-strands and constitute the closing lids of the barrel scaffold, thus being responsible for insulation of the chromophore from water, i.e., fluorescence properties. Selective pressure incorporation experiments with (4R)-fluoroproline (R-Flp), (4S)-fluoroproline (S-Flp), 4,4-difluoroproline (Dfp), and 3,4-dehydroproline (Dhp) were performed using a proline-auxotrophic E. coli strain as expression host. We found that fluorescent proteins with S-Flp and Dhp are active (i.e., fluorescent), while the other two analogs (Dfp and R-Flp) produced dysfunctional, misfolded proteins. Inspection of UV-Vis absorption and fluorescence emission profiles showed few characteristic alterations in the proteins containing Pro analogs. Examination of the folding kinetic profiles in EGFP variants showed an accelerated refolding process in the presence of S-Flp, while the process was similar to wild-type in the protein containing Dhp. This study showcases the capacity of the SPI method to produce subtle modifications of protein residues at an atomic level (&#34;molecular surgery&#34;), which can be adopted for the study of other proteins of interest. It illustrates the outcomes of proline replacements with close chemical analogs on the folding and spectroscopic properties in the class of &#946;-barrel fluorescent proteins.

To overcome the limitations of classical site-directed mutagenesis, proline analogs with specific modifications were incorporated into several fluorescent proteins. We show how the replacement of hydrogen by fluorine or of the single by double bonds in proline residues ("molecular surgery") affects fundamental protein properties, including their folding and interaction with light.

Floresan Proteinlerde Prolin Analogları ile Prolinin Kalıntıya Özgü Değişimi: Omurganın "Moleküler Cerrahisi" Katlanma ve Stabiliteyi Nasıl Etkiler?

Replacement of proline (Pro) residues in proteins by the traditional site-directed mutagenesis by any of the remaining 19 canonical amino acids is often ...

Biyomühendislik

The Proteasome Structure

The ubiquitin-proteasome pathway is a well-known mechanism utilized by eukaryotic cells to remove cytoplasmic proteins that are misfolded, damaged, or no longer needed. In this pathway, the protein that needs to be eliminated undergoes a process called ubiquitination, where a chain of ubiquitin molecules is attached to the 48th lysine residue of the target protein. This ubiquitin modification helps the proteasome distinguish between a target protein and a healthy protein.
The proteasome is an ATP-driven, large multi-subunit protease (26S) found in the nucleus and cytoplasm of all eukaryotes. The 26S proteasome comprises a central hollow cylindrical core (the 20S) and ring-shaped protein caps (19S). The 20S core particle is barrel-shaped, containing stacked rings with proteolytic active sites lined inside. The 19S caps act as gatekeepers and regulatory units of the proteasome. They are present at one or both ends of the core.
Caps have ubiquitin receptors, ubiquitin hydrolase, and unfoldase, each with a unique function. The ubiquitin receptor recognizes and allows ubiquitin-tagged proteins into the core, the hydrolase deubiquitinase cleaves ubiquitin from the substrate, and the unfoldase protein unfolds target proteins as they enter the protein core.
The hexameric unfoldases create a ring structure in the proteasome cap and belong to a large class of AAA proteins. Their mechanistic action is similar to other ATP-dependent helicases that cause DNA unwinding. The ATP-bound unfoldase ring binds a folded target protein held in place by its ubiquitin tag at the proteasomal cap. Next, a conformational change, driven by ATP hydrolysis, pulls the target protein substrate into the 20S core and strains the ring structure. As a result, when a protein is subjected to pulling forces, it can undergo two possible outcomes&#8212; it may either undergo partial unfolding and enter the cylindrical core, or it can retain its structure while partially retracting.
Highly stable substrates generally require hundreds of cycles of ATP hydrolysis before being pulled through the AAA ring. Once de-ubiquitylated and unfolded, the target protein is exposed to proteases inside the proteasomal core for digestion. In contrast to free cellular proteases, which quickly dissociate after their action on the target protein, the proteasome core holds the target protein until it is fully digested into smaller peptides. These small peptides are then released into the cytosol for further processing.&#160;

Proteazom Yapısı

The ubiquitin-proteasome pathway is a well-known mechanism utilized by eukaryotic cells to remove cytoplasmic proteins that are misfolded, damaged, or no ...