Bu araştırma, VCU başlangıç fonu (Y.G.'ye) ve Ulusal Sağlık Enstitüleri Ulusal Genel Tıp Bilimleri Enstitüsü tarafından R01GM132329 Ödül Numarası altında (Y.G.'ye) desteklendi. İçerik sadece yazarların sorumluluğundadır ve Ulusal Sağlık Enstitülerinin resmi görüşlerini temsil etmek zorunda değildir. Montserrat Samso ve Kevin McRoberts'e video kaydına verdikleri cömert destek için teşekkür ederiz.

1. Protein ifadesi
<ol><li>37 °C'de bir gecede 50 mL tüplerde plazmidleri ifade eden AcrB'yi içeren BL21(DE3) pLysS hücreleri ile plazmidlere özgü antibiyotiklerle 15 mL Müthiş Et Suyu (TB) medyasını 250 rpm'de sallayarak aşıla.</li>
	<li>Geceleme kültürünün optik yoğunluğunu 600 nm 'de (OD600)kontrol edin ve 2,0'ın üzerinde olduğundan emin olun.</li>
	<li>5 mL hücre kültürünü plazmidlere özgü antibiyotikler içeren 1 L TB ortama seyreltin ve OD600 =0.8'ekadar sallanarak 37 °C'de kuluçkaya yatın ve ardından 1 mM'lik son konsantrasyona sahip IPTG ile indüklenin.</li>
	<li>20 °C'de 20 saat boyunca sallanarak indüksiyon gerçekleştirin.</li>
	<li>4 °C ve 4.000 x g'da 15 dakika santrifüjleme kullanarak hücreleri aşağı pelet.</li>
</ol>2. Hücre lizisi ve membran izolasyonu
<ol><li>Hücre peletinin her 20 g'ı için 80 mL kullanarak hücre peletini A Tamponunda(Tablo 1, izlenecek saflaştırma şemasına bağlı olarak DDM Buffer A veya NCMNs Buffer A kullanın) yeniden kullanın.</li>
	<li>4 °C'de bir cam Dounce homojenizatör kullanarak veya oda sıcaklığında hemen sonra buza koyduğunuzdan emin olun.</li>
	<li>Numuneyi buz üzerinde metal bir behere aktarın ve hücreleri 4 °C ve 1.500 bar'da yüksek basınçlı bir homojenizatöre yükleyerek ıslatın.<ol>
<li>Hücreleri homojenizatöre yükleme işlemini tekrarlayın ve homojenizatörden 3-4 döngü boyunca veya lysate netleştirmeye başlayana kadar geçmelerine izin verin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>4 °C'de 30 dakika boyunca 15.000 x g'da santrifüj.</li>
	<li>Süpernatantı toplayın ve 4 °C'de 1 saat boyunca 215.000 x g'da ultracentrifuge tüplere ve santrifüje yükleyin.</li>
	<li>Süpernatantı atın ve membran topaklarını ultracentrifuge tüplerinden toplayın. Fazla membran peletini -80 °C'de saklayın.</li>
</ol>3. Yerli hücre zarı nanopartiküllerinin hazırlanması
<ol><li>10 mL NCMNs Tampon A'da 1 g membran peletini yeniden sunun (Tablo 1).</li>
	<li>Yeniden canlanan hücre zarı örneğini 20 °C'de cam dounce homojenizatör ile homojenize edin.</li>
	<li>Askıya alınan membran örneğini 50 mL polipropilen tüpe aktarın ve numuneyi% 2,5 (w/v) membran aktif polimer (NCMNP1-1 veya NCMNP5-2) nihai konsantrasyonuna getirmek için membran aktif polimerler stok çözeltisi ve ek NCMNs Tampon A ekleyin. NOT: Membran aktif polimerlerin stok çözeltileri çift damıtılmış suda yapılmalı ve değişen konsantrasyonlarda tutulabilir, ancak tipik olarak% 10 (w/ v).</li>
	<li>Numuneyi 20 °C'de 2 saat sallayın.</li>
	<li>Numuneyi ultrasantrifüje yükleyin ve 20 °C'de 1 saat boyunca 150.000 x g'da döndürün.</li>
	<li>Numune ultra santrifüjlenirken, 25 mL NCMNs Buffer A ile 5 mL Ni-NTA sütununu dengelemeye başlayın.</li>
	<li>Ultrasantrifüj tamamlandıktan sonra süpernatantı toplayın ve bir şırınna pompası kullanarak 0,5 mL / dk akış hızı ile oda sıcaklığında 5 mL Ni-NTA sütununa yükleyin.</li>
	<li>Sistemi tamamen yıkamak ve ardından sütunu FPLC makinesine bağlamak için hızlı protein sıvı kromatografisi (FPLC) hatlarını yeterli NCMNs Buffer B(Tablo 1)ile yıkayın.</li>
	<li>Sütunu 30 mL NCMNs Buffer B ile 1 mL/dk akış hızıyla yıkayın ve akışı toplayın.</li>
	<li>Sütunu 30 mL NCMNs Buffer C (Tablo 1) ile 1 mL / dk akış hızı ile yıkayın ve akışı toplayın.</li>
	<li>Proteini 20 mL NCMNs Buffer D (Tablo 1) ile 0,5 mL / dk akış hızında elute edin ve bir kesir toplayıcı ve her biri 1,0 mL olarak ayarlanan fraksiyonları kullanarak numuneyi toplayın.</li>
	<li>Protein örneklerini 4 °C'de saklayın.</li>
	<li>FPLC elution grafiğinde gözlenen tepelere karşılık gelen örnekleri kontrol etmek için bir SDS-PAGE jel elektroforezi tahlili çalıştırın.</li>
</ol>4. SDS-PAGE jel elektroforez
<ol><li>Camı döküm aparatına kenetleyerek döküm haznesini hazırlayın.</li>
	<li>%12'lik ayırma jelini Tablo 1'delistelenen tarife göre hazırlayın. NOT: TEMED eklendikten sonra jel hızlı bir şekilde polimerize olur, bu nedenle jeli dökmeye hazır olduğunda bunu ekleyin.</li>
	<li>İstifleme jeli için tarağın altında 2 cm bırakarak jeli dökün.</li>
	<li>Jelin üst kısmını% 100 izopropanol ile katmanlayarak kabarcıkları çıkarın ve ayırma jelinin polimerize olmasını bekleyin.</li>
	<li>İzopropanol'i çıkarın ve izopropanol izlerini damıtılmış suyla yıkayın.</li>
	<li>İstifleme jelini Tablo 1'de listelenen tarife göre hazırlayın. NOT: TEMED eklendikten sonra jel hızlı bir şekilde polimerize olur, bu nedenle jeli dökmeye hazır olduğunda bunu ekleyin.</li>
	<li>İstifleme jelini ayırma jelinin üzerine dökün.</li>
	<li>Kuyuları oluşturmak için odaya bir tarak ekleyin ve istifleme jelinin tamamen polimerize olmasını bekleyin.</li>
	<li>Jel üzerinde çalıştırılması gereken her fraksiyon örneği için bir mikrosantrifüj tüpüne 1 μL 1 M DTT yerleştirin.</li>
	<li>Her tüpe 7 μL 4x yükleme tamponu da ekleyin.</li>
	<li>Her mikrosantrifüj tüpüne jel üzerinde çalıştırılması gereken fraksiyonlardan 20 μL numune ekleyin.</li>
	<li>Örnekleri içeren tüpleri girdapla.</li>
	<li>3 s için bir masa üstü mikrosantrifüj kullanarak numune tüplerini aşağı çevirin ve tüm numunenin tüplerin dibine döndüğünden emin olun.</li>
	<li>%12 poliakrilamid jel kaseti yerine sabitleyerek ve hücrenin iç ve dış odalarını Tris-asetat-EDTA (TAE) Tamponu (Tablo 1)ile doldurarak jel elektroforez hücresini hazırlayın.</li>
	<li>Moleküler ağırlık işaretleyicisini, talimatlarının gerektirdiği uygun hacimle jelin ilk şeridine yükleyin.</li>
	<li>DTT ve yükleme tamponu ile karıştırılan her tüpten numunenin 28 μL'sini yükleyin.</li>
	<li>Elektroforez hücresinin kapağını kutunun üzerine yerleştirin ve kapağı güç kaynağına takın.</li>
	<li>Güç kaynağını açın ve 100 V'a ayarlayın ve 20 dakika çalışmasına izin verin.</li>
	<li>20 dakika sonra, güç kaynağını 140 V'a çıkarın ve 30-40 dakika daha veya yükleme tampon boyası bandı jel kasetin altına ulaşana kadar çalıştırmaya devam edin.</li>
	<li>Elektroforez lekesini tamamladıktan ve jelin içindeki protein bantlarını görselleştirmek için jeli lekeden arındırdıktan sonra.</li>
</ol>5. DDM kullanarak protein saflaştırma
NOT: Bu saflaştırma işlemini gerçekleştirmenin amacı, membran aktif polimerlerini kullanan deneyler için bir kontrol görevi görmektir.
<ol><li>6-10 g membran peletini, adım 2.6'dan, DDM Buffer A'da (Tablo 1) 5 mL / g membran pelet kullanarak yeniden atın.</li>
	<li>Yeniden canlanan numuneyi 4 °C'de bir cam Dounce homojenizatör ile homojenize edin veya oda sıcaklığında hemen sonra buza koyduğunuzdan emin olun.</li>
	<li>Numuneyi 50 mL polipropilen tüpe aktarın ve numuneyi% 2 DDM'lik son konsantrasyona getirmek için DDM ve ek DDM Tampon A ekleyin.</li>
	<li>Numuneyi 4 °C'de 2 saat sallayın.</li>
	<li>Numuneyi ultracentrifuge tüplerine yükleyin ve 4 °C ve 150.000 x g'da 1 saat boyunca santrifüj içine yükleyin.</li>
	<li>Numune ultra santrifüjlenirken, 25 mL DDM Buffer A (Tablo 1)ile yıkanarak 5 mL Ni-NTA sütununu hazırlamaya başlayın.</li>
	<li>Ultrasantrifüjleme tamamlandıktan sonra, süpernatantı toplayın ve şırınna pompası kullanarak 0,5 mL/ dk akış hızı ile 4 °C'deki 5 mL Ni-NTA sütununa yükleyin.</li>
	<li>Sistemi tamamen yıkamak için FPLC hatlarını yeterli DDM Buffer B + %0,05 DDM(Tablo 1)ile yıkayın ve ardından sütunu FPLC makinesine takın.</li>
	<li>Sütunu 30 mL DDM Buffer B + %0,05 DDM ile 1 mL/dk akış hızıyla yıkayın ve akışı toplayın.</li>
	<li>Sütunu 30 mL DDM Buffer C + %0,05 DDM(Tablo 1)ile 1 mL/dk akış hızıyla yıkayın ve akışı toplayın.</li>
	<li>Proteini 20 mL DDM Buffer D + %0,05 DDM(Tablo 1)ile 0,5 mL/dk akış hızında elute edin ve akışı bir kesir toplayıcı ve her biri 1,0 mL olarak ayarlanan kesirler kullanarak toplayın.</li>
	<li>500 μL'ye ulaşana kadar 4.000 x g ve 4 °C'de santrifüjleme kullanarak havuzlama ve konsantre etme için elution tepesini içeren kesirleri seçin.</li>
	<li>500 μL döngü kullanarak numuneyi FPLC makinesine ve ardından 4 °C'deki 25 mL boyutu dışlama sütununa yükleyin. 0,5 mL/dk akış hızında 30 mL DDM Buffer E + %0,05 DDM (Tablo 1)kullanarak elute edin ve kesir boyutları kesir başına 0,5 mL olarak ayarlanmış kesirler olarak toplayın.</li>
	<li>FPLC elution grafiğinden UV-Vis eğrisini doğrulamak için fraksiyonları alın ve 280 nm emici kullanarak protein konsantrasyonunu ölçün.</li>
	<li>FPLC elution grafiğinde gözlenen zirvelere karşılık gelen ve absorbans testi ile doğru olduğu doğrulanan her örnek fraksiyondan 20 μL toplayın.</li>
	<li>İstenilen aliquotlarda sıvı azot veya kuru buz kullanarak bu numune fraksiyonlarının geri kalanını dondurun ve protein örneklerini -80 °C'de saklayın.</li>
	<li>FPLC elution grafiğinde gözlemlenen tepelere karşılık gelen örnekleri kontrol etmek için daha önce açıklandığı gibi bir SDS-PAGE jel elektroforezi tahlili çalıştırın.</li>
</ol>6. Negatif leke ızgarası hazırlığı
<ol><li>Numune hazırlama için kullanılacak ızgaraları, karbon tarafı yukarı bakacak şekilde filtre kağıdına sarılmış bir cam kaydırağa yerleştirin.</li>
	<li>Elektron mikroskop ızgaraları ile cam kaydırağı iki elektrot arasındaki bir kızdırma deşarj odasına yerleştirin ve cam kapağı ortalanmış ve iyi kapatılmış olduğundan emin olarak değiştirin.</li>
	<li>Işıma boşaltma makinesini çalıştırın ve plazma tarafından üretilen mor ışığın görünür olduğundan emin olun.</li>
	<li>Makinenin çalışması bittiğinde, cam kapağı çıkarmak için oda atmosferik basınca ulaşana kadar bekleyin ve ardından ızgaralarla birlikte slaytı numunelerin yüklendiği tezgaha geri verin.</li>
	<li>Numuneyi uygun tamponla seyrelterek veya bir santrifüj konsantratörü kullanarak konsantre ederek saflaştırılmış protein örneklerinin konsantrasyonu yaklaşık 0,1 mg/mL'ye ayarlayın.</li>
	<li>10 nm kalınlığındaki karbon ızgarasına 3,5 μL protein örneği yükleyin ve 1 dakika bekleyin.</li>
	<li>Sıvıyı bir filtre kağıdı ile EM ızgarasının yüzeyinden çıkarın.</li>
	<li>Izgara ile 3 μL su damlacıkları toplayarak ve her damlacığın toplanması arasında filtre kağıdı ile suyu ızgaradan çıkararak ızgara yüzeyini 3x yıkayın.</li>
	<li>3 μL'lik taze damlacık, filtrelenmiş %2 uranyum asetat toplayarak ızgara yüzeyini 2x yıkayın ve her damlacığın toplanması arasında ızgaradaki yıkama çözeltilerini filtre kağıdı ile çıkarın.</li>
	<li>Izgarayı 1 dakika boyunca 3 μL taze, filtrelenmiş% 2 uranyum asetat damlası ile lekeleyin.</li>
	<li>EM ızgarasının yüzeyindeki uranyum asetat çözeltisini filtre kağıdı ile çıkarın ve ızgarayı en az 1 dakika kurutun.</li>
	<li>Izgarayı daha sonra kullanmak üzere bir kılavuz kutusunda saklayın.</li>
</ol>7. EM görüntüleme
<ol><li>Hazırlanan ızgarayı güvenli bir tezgahta ızgara tutucusuna yükleyin.</li>
	<li>Mikroskopları bir polistiren kutusuna yerleştirerek mikroskobu hazırlayın ve dewar 3/4'ü sıvı nitrojenle doldurun.</li>
	<li>Mikroskop penceresinin kauçuk kapağının kapladığını onaylayın ve ardından bakır telleri platforma sığana kadar dewar'a yerleştirerek dewar'ı mikroskopa yükleyin.</li>
	<li>Dewar'ın geri kalanını sıvı nitrojenle doldurun ve örtmek için dewar'ın üzerine bir kapak yerleştirin.</li>
	<li>Yüksek gerilimi açın, mikroskobu koşullayın ve mikroskobun ısınmasını bekleyin ve kullanım için güvenli bir vakum seviyesi oluşturun.</li>
	<li>Mikroskop hazır olduğunda kolon vanasını açın ve mikroskop penceresindeki kauçuk kapağı çıkararak kirişin mevcut olduğunu onaylayın.</li>
	<li>Işın yoğunluğunu ayarlayarak içeri ve dışarı yayılarak ışın damgalamayı kontrol edin. Astigmatizma mevcutsa, ışın çaprazdan uzaklaştıkça eliptik bir şekle sahip olacaktır ve ışın her iki tarafta da aynı oval şekil olmalıdır.</li>
	<li>Mikroskop dürbünü gözlemcinin gözlerine göre doğru yükseklik ve mesafe olacak şekilde ayarlayın.</li>
	<li>Işın her birinde ortalanana kadar üç modda da bisiklete binerek Arama, Odakve Pozlama modları için ışın konumlandırmasını kontrol edin.</li>
	<li>Sütun vanasını kapatın ve ızgara tutucuyu elektron mikroskobuna yüklemeye devam edin.</li>
	<li>Mikroskop sallayıcı özelliğini kullanarak ve numunenin merkezde yan yana hareketi olmayana kadar Z eksenini kullanarak sahnenin hareketini ayarlayarak mikroskobu ösantrik yüksekliğe ayarlayın.</li>
	<li>Mikroskopta düşük doz Arama modunu kullanarak, numuneye odaklanmak için mevcut örnek moleküllerle makul kontrastta arzu edilen bir alan için ızgarayı arayın.</li>
	<li>Örnek görülene kadar yüksek adım boyutu kullanarak Odak modunda örneğe odaklanın ve ardından doğru odak düzeyini bulmak için adımları azaltın.</li>
	<li>Işını sıfırla ve boşalt ve sonra kauçuk pedin mikroskop penceresini kapladığını unutma.</li>
	<li>Pozlama modunu kullanarak, 62.000x büyütmede 1 s pozlama için istenen ızgara alanının görüntüsünü alın ve elde edilen görüntüyü kontrol edin.</li>
	<li>Bir ızgara görüntülemeyi bitirdiğinizde sütun vanalarını kapatın ve ızgara tutucuyu sütundan çıkarın.</li>
	<li>Tüm ilgi ızgaralarını görüntülemeyi bitirdiğinizde, filament gücünü kapatarak ve sıvı azot dewar'ı mikroskoptan çıkararak mikroskobu kapatın.</li>
	<li>Mikroskobun bakır bobinlerinden yoğuşma yakalamak için dewar'ın oturduğu standa nemi emecek bir şey yerleştirin.</li>
	<li>Cryo Cycle modunu etkinleştirin ve turbo pompanın kapalı olduğundan emin olun.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Berggard, T., Linse, S., James, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+for+the+detection+and+analysis+of+protein-protein+interactions.">Methods for the detection and analysis of protein-protein interactions.</a> Proteomics. 7 (16), 2833-2842 (2007).</li><li>Huang, H., Bader, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Precision+and+recall+estimates+for+two-hybrid+screens.">Precision and recall estimates for two-hybrid screens.</a> Bioinformatics. 25 (3), 372-378 (2009).</li><li>Serebriiskii, I. G., Golemis, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-hybrid+system+and+false+positives.+Approaches+to+detection+and+elimination.">Two-hybrid system and false positives. Approaches to detection and elimination.</a> Methods in Molecular Biology. 177, 123-134 (2001).</li><li>Gingras, A. C., Gstaiger, M., Raught, B., Aebersold, R. <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+protein+complexes+using+mass+spectrometry.">Analysis of protein complexes using mass spectrometry.</a> Nature Reviews in Molecular Cell Biology. 8 (8), 645-654 (2007).</li><li>Ngounou Wetie, A. 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=Investigation+of+stable+and+transient+protein-protein+interactions:+Past,+present,+and+future.">Investigation of stable and transient protein-protein interactions: Past, present, and future.</a> Proteomics. 13 (3-4), 538-557 (2013).</li><li>Schaufele, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maximizing+the+quantitative+accuracy+and+reproducibility+of+Forster+resonance+energy+transfer+measurement+for+screening+by+high+throughput+widefield+microscopy.">Maximizing the quantitative accuracy and reproducibility of Forster resonance energy transfer measurement for screening by high throughput widefield microscopy.</a> Methods. 66 (2), 188-199 (2014).</li><li>Berney, C., Danuser, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FRET+or+no+FRET:+a+quantitative+comparison.">FRET or no FRET: a quantitative comparison.</a> Biophysical Journal. 84 (6), 3992-4010 (2003).</li><li>Almen, M. S., Nordstrom, K. J., Fredriksson, R., Schioth, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+the+human+membrane+proteome:+a+majority+of+the+human+membrane+proteins+can+be+classified+according+to+function+and+evolutionary+origin.">Mapping the human membrane proteome: a majority of the human membrane proteins can be classified according to function and evolutionary origin.</a> BMC Biology. 7, 50 (2009).</li><li>Overington, J. P., Al-Lazikani, B., Hopkins, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+many+drug+targets+are+there.">How many drug targets are there.</a> Nature Reviews in Drug Discovery. 5 (12), 993-996 (2006).</li><li>Berman, H. 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=The+Protein+Data+Bank.">The Protein Data Bank.</a> Nucleic Acids Research. 28 (1), 235-242 (2000).</li><li>Overduin, M., Esmaili, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Memtein:+The+fundamental+unit+of+membrane-protein+structure+and+function.">Memtein: The fundamental unit of membrane-protein structure and function.</a> Chemistry and Physics of Lipids. 218, 73-84 (2019).</li><li>Qiu, W., 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+and+activity+of+lipid+bilayer+within+a+membrane-protein+transporter.">Structure and activity of lipid bilayer within a membrane-protein transporter.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences U. S. A. 115 (51), 12985-12990 (2018).</li><li>Knowles, T. 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=Membrane+proteins+solubilized+intact+in+lipid+containing+nanoparticles+bounded+by+styrene+maleic+acid+copolymer.">Membrane proteins solubilized intact in lipid containing nanoparticles bounded by styrene maleic acid copolymer.</a> Journal of the American Chemical Society. 131 (22), 7484-7485 (2009).</li><li>Xue, M., Cheng, L., Faustino, I., Guo, W., Marrink, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+Mechanism+of+Lipid+Nanodisk+Formation+by+Styrene-Maleic+Acid+Copolymers.">Molecular Mechanism of Lipid Nanodisk Formation by Styrene-Maleic Acid Copolymers.</a> Biophysical Journal. 115 (3), 494-502 (2018).</li><li>Parmar, 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=Using+a+SMALP+platform+to+determine+a+sub-nm+single+particle+cryo-EM+membrane+protein+structure.">Using a SMALP platform to determine a sub-nm single particle cryo-EM membrane protein structure.</a> Biochimica and Biophysica Acta Biomembrames. 1860 (2), 378-383 (2018).</li><li>Yu, L., Lu, W., Wei, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AcrB+trimer+stability+and+efflux+activity,+insight+from+mutagenesis+studies.">AcrB trimer stability and efflux activity, insight from mutagenesis studies.</a> PLoS One. 6 (12), 28390 (2011).</li><li>Broussard, J. A., Rappaz, B., Webb, D. J., Brown, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence+resonance+energy+transfer+microscopy+as+demonstrated+by+measuring+the+activation+of+the+serine/threonine+kinase+Akt.">Fluorescence resonance energy transfer microscopy as demonstrated by measuring the activation of the serine/threonine kinase Akt.</a> Nature Protocols. 8 (2), 265-281 (2013).</li><li>Ma, L., Yang, F., Zheng, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+fluorescence+resonance+energy+transfer+in+protein+studies.">Application of fluorescence resonance energy transfer in protein studies.</a> Journal of Molecular Structure. 1077, 87-100 (2014).</li><li>Sachl, R., Humpolickova, J., Stefl, M., Johansson, L. B., Hof, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Limitations+of+electronic+energy+transfer+in+the+determination+of+lipid+nanodomain+sizes.">Limitations of electronic energy transfer in the determination of lipid nanodomain sizes.</a> Biophysical Journal. 101 (11), 60-62 (2011).</li><li>Woehler, A., Wlodarczyk, J., Neher, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Signal/noise+analysis+of+FRET-based+sensors.">Signal/noise analysis of FRET-based sensors.</a> Biophysical Journal. 99 (7), 2344-2354 (2010).</li><li>Wang, Z., 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=Comparison+of+in+vitro+and+in+vivo+oligomeric+states+of+a+wild+type+and+mutant+trimeric+inner+membrane+multidrug+transporter.">Comparison of in vitro and in vivo oligomeric states of a wild type and mutant trimeric inner membrane multidrug transporter.</a> Biochemical and Biophysical Reports. 16, 122-129 (2018).</li><li>Scarff, C. A., Fuller, M. J. G., Thompson, R. F., Iadaza, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Variations+on+Negative+Stain+Electron+Microscopy+Methods:+Tools+for+Tackling+Challenging+Systems.">Variations on Negative Stain Electron Microscopy Methods: Tools for Tackling Challenging Systems.</a> Journal of Visualized Experiments. (132), e57199 (2018).</li><li>Lu, W., Zhong, M., Wei, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Folding+of+AcrB+Subunit+Precedes+Trimerization.">Folding of AcrB Subunit Precedes Trimerization.</a> Journal of Molecular Biology. 411 (1), 264-274 (2011).</li><li>Lebon, 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> Structure and Function of GPCRs. , 229-230 (2019).</li><li>Rames, M., Yu, Y., Ren, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimized+negative+staining:+a+high-throughput+protocol+for+examining+small+and+asymmetric+protein+structure+by+electron+microscopy.">Optimized negative staining: a high-throughput protocol for examining small and asymmetric protein structure by electron microscopy.</a> Journal of Visualized Experiments. (90), e51087 (2014).</li><li>Lee, S. 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=A+method+for+detergent-free+isolation+of+membrane+proteins+in+their+local+lipid+environment.">A method for detergent-free isolation of membrane proteins in their local lipid environment.</a> Nature Protocols. 11 (7), 1149-1162 (2016).</li><li>Hall, S. C. L., 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=An+acid-compatible+co-polymer+for+the+solubilization+of+membranes+and+proteins+into+lipid+bilayer-containing+nanoparticles.">An acid-compatible co-polymer for the solubilization of membranes and proteins into lipid bilayer-containing nanoparticles.</a> Nanoscale. 10 (22), 10609-10619 (2018).</li><li>Oluwole, A. O., 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=Solubilization+of+Membrane+Proteins+into+Functional+Lipid-Bilayer+Nanodiscs+Using+a+Diisobutylene/Maleic+Acid+Copolymer.">Solubilization of Membrane Proteins into Functional Lipid-Bilayer Nanodiscs Using a Diisobutylene/Maleic Acid Copolymer.</a> Angewandte Chemie International Edition England. 56 (7), 1919-1924 (2017).</li></ol>

Y.G, membran aktif polimer NCMNP5-2 ve NCMN sisteminin mucidi olarak listelenmiştir.

Protein-protein etkileşimleri membran proteinlerinin yapısının ve işlevinin bütünlüğü için önemlidir. Protein-protein etkileşimlerini araştırmak için birçok yaklaşım geliştirilmiştir. Çözünür proteinlerle karşılaştırıldığında, membran proteinlerinin benzersiz içsel özellikleri nedeniyle membran proteinlerinin ve PPI'larının incelenmesi daha zordur. Bu zorluk esas olarak membran proteinlerinin yapısal stabilite ve işlevsellik için yerel bir lipid bilayer ortamına gömülmesi gereks...

Protein-protein etkileşimleri (ÜFE), proteinlerin yapısının ve işlevinin korunmasından tüm sistemlerin düzenlenmesine kadar biyoloji boyunca önemli roller oynar. PPI'lar birçok farklı biçimde gelir ve ne tür etkileşimler oluşturduklarına göre kategorize edilebilir. Bu kategorilerden biri homooligomerik veya heterooligomeriktir, etkileşimlerin özdeş alt biralar veya alt bira olarak hareket eden farklı proteinler arasında olup olmadığına dayanır. Başka bir kategori, etkileşimler istikrarlı komplekslerin veya geçici karmaşık durumların oluşumuna yol açıyorsa, etkileşimin gücüne dayanır. Proteinler arasındaki PPI'lar hakkında yapısal bilgiler, proteinlerin işlevlerini yerine getirme mekanizmasını anlamada çok önemlidir. Proteinlerin% 80'inden fazlasının fonksiyonel rollerini yerine getirmek için karmaşık oluşuma güvendiği tahmin edilmiştir1. Doğru doğuştan gelen işleyiş için PPI'lara bağımlı olduğu gözlenen proteinlerin yüzdesinin biyolojideki önemi kolayca belirgindir, ancak bu etkileşimlere giren proteinleri düzgün bir şekilde araştırabilmek, proteinlerin PPI'ları oluştururken deneysel olarak gözlemlemek için mevcut tekniklerdeki sınırlamalar nedeniyle zor olmaya devam etmektedir.
Şu anda mevcut PPI belirleme tekniklerinin çoğundan elde edilen yüksek gürültü, yanlış pozitifler ve yanlış negatifler nedeniyle deneysel olarak belirlenen birçok PPI için sonuçlar arasında yüksek derecede anlaşmazlık vardır. Bu özellikle maya iki melez (Y2H) sistemi, tandem benzeşim saflaştırma-kütle spektrometresi (TAP-MS) ve ÜFE belirleme 2 ,3,4,5,6,7için en sık kullanılan yöntemlerden üçünü temsil eden floresan rezonans enerji transferi (FRET) için böyledir. Buna karşılık, nükleer manyetik rezonans (NMR), X-ışını kristalografisi ve elektron mikroskopisi (EM) gibi protein yapısal biyoloji teknikleri, atom seviyesine kadar protein-protein etkileşimleri hakkında yüksek çözünürlüklü yapısal bilgiler elde etmek ve ilgi çekici bir hedef protein için meydana gelen etkileşimlerin doğrudan görsel olarak onaylanmasını sağlamak için kullanılabilir. Şu anda mevcut olan tüm yapı tabanlı olmayan ÜFE belirleme araştırma teknikleri (örneğin, Y2H, TAP-MS ve FRET) bu yetenekten yoksundur ve ayrıca proteinler arasındaki zayıf ve geçici etkileşimleri tanımlamakta zorlanmaktan muzdariptir5. Bu eksiklikler, uygun kuaterner yapı ve heteromerik kompleks montajın oluşumunu etkileyen lipid ortamının ek değişkeninin getirdiği ek karmaşıklık nedeniyle membran proteinleri incelerken daha da artmaktadır.
Membran proteinleri proteomun büyük bir kısmını oluşturan ve tüm canlı organizmalarda uygun hücre işleyişinde birçok önemli rol oynadığı bilinmektedir. Membran proteinlerinin insan genomunun% 27'sini oluşturduğu ve mevcut tüm ilaç hedeflerinin ~ % 60'ını oluşturduğu tahmin etmesine rağmen, yayınlanan tüm protein yapılarının sadece ~ 2.2'sini oluşturan membran proteinleri için çözülmüş modellerin sayısında büyük bir anormallik vardır8,9,10. Yapısal bilgilerin mevcudiyetinde tutarsızlığın birincil nedeni, membran proteinlerinin içsel özelliklerinde yatmaktadır. Zayıf çözünürlükleri, yerel yapıyı ve işlevi korumak için lipid ortamı ile etkileşimlerine güvenmeleri ve lipid zarının kendisinin çeşitli fizikokimyasal özellikleri nedeniyle, membran proteinleri bunları incelemek için yapısal biyoloji tekniklerini uygularken önemli bir sorunu temsil etmeye devam eder. Bu içsel özelliklerden doğru yapısal bilgi elde etmek için en önemlisi, doğal lipit ortamlarıyla etkileşime sahip olmalarının doğal yapılarını ve işlevlerini korumaları gereksinimidir. Lipid ortamı, membran proteinlerinin yapısının ve işlevinin ayrılmaz bir parçasıdır, membin kavramı (membran ve protein kelimelerinin bir kombinasyonu) membran-protein yapısının ve işlevinin temel birimi olarak önerilmiştir11. Lipid-protein etkileşimlerinin önemine rağmen, şu anda mevcut olan yapı tabanlı PPI belirleme teknikleri genellikle çalışılan proteinlerin çözünür olmasını veya deterjanlarla çözünür olmasını gerektirir. Sert deterjanlara maruz kalmak proteinleri denatüre edebilir veya toplama, proteinin denatürasyonu, yaygın olmayan etkileşimlerin ayrışması ve yapay oligomerik durumların oluşumuna neden olabilen delipidasyon nedeniyle yanlış pozitif ve negatiflere neden olabilir. Membran proteinlerinin doğal oligomerik durumunun doğru tespiti için doğal bir lipit ortamının korunmasının gerekliliği nedeniyle, daha önce bildirilen Stiren Maleik Asit Lipid Parçacıkları (SMALP)13 yöntemine dayanan bir Native Cell Membrane Nanopartiküls sistemi (NCMNs)12 geliştirdik.
SMALP, membran proteinlerini ayıklamak ve çözündürmek için membran aktif polimer olarak stiren maleik asit kopolölçer kullanır. Poli(Stiren-ko-Maleik Asit) (SMA), hidrofobik stiren moiety ve diyametrik olarak hidrofilik maleik asit moiety'ye karşı olması nedeniyle benzersiz bir amfifilik polimerdir. pH'a bağımlı bir mekanizmada hücre zarını adsorbe ederek, istikrarsızlaştırarak ve bozarak nanopartiküller oluşturur14. SMA'nın bu fonksiyonel aktivitesi, membran protein ekstraksiyonu ve çözünürleştirme için deterjansız bir sistem olarak kullanılmasına izin veren şeydir. NCMN sistemi çeşitli yönlerden SMALP sisteminden farklıdır. NCMN sisteminin en benzersiz özelliği, stabilite ve doğal işleyiş için farklı koşullar gerektiren birçok farklı membran proteininin izolasyonuna uygun hale getiren benzersiz özelliklere sahip çok sayıda polimere sahip bir membran aktif polimer kütüphanesine sahip olmasıdır. NCMN sistemi, nanopartiküllerin hazırlanması söz konusu olduğunda SMALP yöntemine kıyasla farklı protokollere de sahiptir. Bu örneklerden biri, NCMN'lerin yüksek çözünürlüklü yapı belirleme için tek adımlı nikel benzeşim sütunu saflaştırması kullanmasıdır; Bu farklı protokollerin etkisi, 3.2 ve 3.0 şcryo-EM AcrB yapıları oluşturan NCMNs protokolü ile SMALP yöntemini kullanan benzer bir çalışma karşılaştırıldığında gözlenebilir, bu da 8.8 şçözünürlük12,15'te bir cryo-EM AcrB yapısı ile sonuçlandı. NCMN sisteminin bu benzersiz özellikleri, daha önce kurulan SMALP yönteminde yapılan iyileştirmelerdir ve PPI'lerin incelenmesi için ideal bir aday haline getirmektedir.
Multidrug efflux transporter AcrB, E. coli12'defonksiyonel homotrimer olarak mevcuttur. Bir mutajenik analiz, AcrB trimerinin stabilitesinden sorumlu bir döngü üzerinde bulunan tek bir P223G nokta mutasyonunun, trimer durumunu istikrarsızlaştırdığını ve yerel mavi jel elektroforezi16ile tespit edilebilen deterjan DDM ile hazırlandığında bir AcrB monomer verdiğini öne sürdü. Bununla birlikte, AcrB-P223G mutantının FRET analizi, yerel hücre zarı lipid bilayer ortamındayken, mutant AcrB-P223G'nin çoğunluğunun hala bir trimer olarak var olduğunu ve hem vahşi tip AcrB hem de AcrB-P223G için ifade seviyelerinin benzer olduğunu öne sürdü. Yine de FRET analiz sonuçlarına rağmen, mutant taşıyıcı için bir aktivite tahlili, vahşi tip16ile karşılaştırıldığında aktivitenin önemli ölçüde azaldığını gösterdi. FRET teknolojisi protein-protein etkileşimlerinin analizi için popüler olarak kullanılmış olsa da, araştırmalar sıklıkla yanlış pozitifler verebileceğini göstermiştir17,18,19,20.
Son zamanlarda, AcrB trimerinin yüksek çözünürlüklü kriyo-EM yapıları, NCMNs12kullanılarak AcrB'nin ilişkili doğal hücre zarı lipid bilayer ile etkileşimini gösteren belirlendi. Prensip olarak, NCMN'ler doğal hücre zarında bulunan protein-protein etkileşimlerinin analizi için kolayca kullanılabilir. Bu sistemin bir testinde, yerel hücre zarı nanopartikülleri ve negatif boyama elektron mikroskopisi kullanılarak AcrB-P223G'nin oligomerik durumunu doğrudan gözlemlemek için deneyler yapıldı. Vahşi tip AcrB nanopartikülleri ile karşılaştırmak için, NCMNs kütüphanesinde bulunan AcrB ve alternatif polimerlerin yüksek çözünürlüklü kriyo-EM yapısının belirlenmesi için kullanılan aynı membran aktif polimerini (NCMN kütüphanesinde NCMNP1-1 olarak indekslenen laboratuvarımızda yapılan SMA2000)kullandık. Daha önce bildirilen sonuçlara dayanarak, AcrB-P223G mutantının çoğunluğunun trimerik yerel hücre zarı nanopartikülleri21şeklinde var olması bekleniyordu. Bununla birlikte, vahşi tip AcrB ile gözlenenler gibi örnekte hiçbir AcrB trimer bulunamadı. Bu, AcrB-P223G'nin çoğunluğunun daha önce önerildiği gibi yerel hücre zarında trimer oluşturmadığını göstermektedir.
Burada, NCMN'leri kullanan vahşi E. coli AcrB tipi ile karşılaştırıldığında mutant E. coli AcrB-P223G'nin ayrıntılı bir analizini rapor ediyoruz. AcrB'nin bu vaka çalışması, NCMN'lerin protein-protein etkileşim analizi için iyi bir sistem olduğunu göstermektedir.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Chemicals</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>30% Acrylamide/BIS SOL (37.5:1)</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>161-0158</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4x Laemmli Sample Buffer (Loading Buffer)</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>1610747</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic Acid Glacial</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>A38S-212</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium Persulfate (APS)</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>161-0700</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloramphenicol</td>
			<td>Goldbio</td>
			<td>C-105-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coomassie Brilliant Blue R-250 protein stain powder</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>161-0400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DTT (Dithiothreitol) (&#62; 99% pure) Protease free</td>
			<td>Goldbio</td>
			<td>DTT10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycerol</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>G33-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>BP310-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imidazole</td>
			<td>Affymetrix</td>
			<td>17525 1 KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IPTG</td>
			<td>Goldbio</td>
			<td>I2481C100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kanamycin</td>
			<td>Goldbio</td>
			<td>K-120-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium chloride hexahydrate</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>AA3622636</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>A412-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-dimethylethylenediamine (EDTA)</td>
			<td>Merck</td>
			<td>8.03779.0100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NCMNS-P5-2</td>
			<td>Not commercially available yet</td>
			<td>Submit request for obtaining to corresponding author</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precision Plus Protein Dual Color Standard</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>161-0374</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SDS (Sodium Dodecyl Sulfate)</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>161-0301</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SMA2000</td>
			<td>Cray Valley</td>
			<td>Submit request for obtaining to corresponding author</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>S271-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TCEP-HCl</td>
			<td>Goldbio</td>
			<td>TCEP25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEMED</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>161-0800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Terrific Broth Media</td>
			<td>Affymetrix</td>
			<td>75856 1 KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris Base</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>161-0719</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Uranyl Acetate</td>
			<td>Ambinter</td>
			<td>Amb22348393</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Avanti J-26S XPI</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>B14538</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Avanti JXN-30</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>B34193</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon Electron Microscope Grids (10 nm)</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>CF300-Cu-TH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Con-Torque Tissue Homogenizer</td>
			<td>Eberbach</td>
			<td>E7265</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corning LSE Mini Microcentrifuge</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>07-203-954</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EmulsiFlex-C3</td>
			<td>Avestin</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fraction Collector F9-R</td>
			<td>GE Healthcare Life Sciences</td>
			<td>29003875</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mini-PROTEAN Tetra Vertical Electrophoresis Cell</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>165-8004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NanoDrop 2000 Spectrophotometer</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>ND-2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optima L-90K Ultracentrifuge</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>PN LL-IM-12AB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PELCO easiGlow Glow Discharge Cleaning System</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>91000S-230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potter-Elvehjem Safe Grind Tissue Grinder</td>
			<td>Wheaton</td>
			<td>358013</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PowerPac Basic Power Supply</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>164-5050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Razel R99-E Variable Speed Syringe Pump</td>
			<td>Razel Scientific Instruments</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Superdex 200 Increase 10/300 GL</td>
			<td>GE Healthcare Life Sciences</td>
			<td>28990944</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tecnai F20 200kV</td>
			<td>FEI</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Type 70 Ti Fixed-Angle Rotor</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>General Materials</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.5 ml Microcentrifuge Tubes</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>05-408-129</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4 ml Amicon Ultra-4 30 kDa</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>UFC803024</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AKTA pure 25 L1 FPLC</td>
			<td>GE Healthcare Life Sciences</td>
			<td>29018225</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BL21(DE3)pLysS Cells</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>C606003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcon 50 ml Conical Centrifuge Tube</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>14-959-49A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HisTrap HP 5 ml Column</td>
			<td>GE Healthcare Life Sciences</td>
			<td>17524802</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pET-24a</td>
			<td>EMD Biosciences</td>
			<td>69749-3</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

native cell membrane nanoparticles system for membrane protein-protein interaction analysis

Hücre zarı sistemlerindeki protein-protein etkileşimleri, hücreden hücreye etkileşimlerden sinyal transdüksiyona kadar çok çeşitli biyolojik süreçlerde çok önemli roller oynar; çevre sinyallerini algılamaktan biyolojik yanıta; metabolik düzenlemeden gelişimsel kontrole kadar. Protein-protein etkileşimlerinin doğru yapısal bilgileri, membran protein komplekslerinin moleküler mekanizmalarını anlamak ve bu proteinleri modüle etmek için son derece spesifik moleküllerin tasarımı için çok önemlidir. Protein-protein etkileşimlerinin tespiti ve analizi için birçok in vivo ve in vitro yaklaşım geliştirilmiştir. Bunlar arasında yapısal biyoloji yaklaşımı, atomik düzeyde protein-protein etkileşimlerinin doğrudan yapısal bilgilerini sağlayabilmesi bakımından benzersizdir. Bununla birlikte, mevcut membran protein yapısal biyolojisi hala büyük ölçüde deterjan bazlı yöntemlerle sınırlıdır. Deterjan bazlı yöntemlerin en büyük dezavantajı, yerel lipid bilayer ortamları deterjan molekülleri tarafından çıkarıldıktan sonra genellikle membran protein komplekslerini ayrıştırmaları veya denatüre etmeleridir. Membran protein yapısal biyolojisi için yerli hücreli membran nanopartikül sistemi geliştiriyoruz. Burada, AcrB'nin oligomerik durumunun bir vaka çalışması ile hücre zarı üzerindeki protein-protein etkileşimlerinin analizinde bu sistemin kullanımını gösteriyoruz.

Burada sunulan prosedürler kullanılarak, E. coli AcrB vahşi tipi ve E. coli mutant AcrB-P223G örnekleri saflaştırılmıştır. Numuneler daha sonra karbon negatif leke elektron mikroskopi ızgaralarına adsorbe edildi ve yan blotting yöntemi ile uranil asetat kullanılarak lekelendi22. Negatif leke görüntüleri iletim elektron mikroskopisi kullanılarak toplandı. DDM ile saflaştırılmış AcrB vahşi tip numunesi için negatif leke görüntüsü, iyi tanımlanmış bi...

Watch this Scientific Journal Video about Native Cell Membrane Nanoparticles System for Membrane Protein-Protein Interaction Analysis at JoVE.com

Native Cell Membrane Nanoparticles System for Membrane Protein-Protein Interaction Analysis

Burada, elektron mikroskopisi ile birlikte yerli hücreli membran nanopartikül sistemini kullanan membran proteinlerinin oligomerik durumunun belirlenmesi için bir protokol sunulmaktadır.

Membran Protein-Protein Etkileşim Analizi için Yerli Hücreli Membran Nanopartiküller Sistemi

Protein-protein interactions in cell membrane systems play crucial roles in a wide range of biological processes- from cell-to-cell interactions to signal ...

native-cell-membrane-nanoparticles-system-for-membrane-protein

Research

JoVE Journal

Biochemistry

5.9K Görüntüleme.  Virginia Commonwealth University. Burada, elektron mikroskopisi ile birlikte yerli hücreli membran nanopartikül sistemini kullanan membran proteinlerinin oligomerik durumunun belirlenmesi için bir protokol sunulmaktadır.

Video: Native Cell Membrane Nanoparticles System for Membrane Protein-Protein Interaction Analysis

Method for Identifying Small Molecule Inhibitors of the Protein-protein Interaction Between HCN1 and TRIP8b

Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channels are expressed ubiquitously throughout the brain, where they function to regulate the excitability of neurons. The subcellular distribution of these channels in pyramidal neurons of hippocampal area CA1 is regulated by tetratricopeptide repeat-containing Rab8b interacting protein (TRIP8b), an auxiliary subunit. Genetic knockout of HCN pore forming subunits or TRIP8b, both lead to an increase in antidepressant-like behavior, suggesting that limiting the function of HCN channels may be useful as a treatment for Major Depressive Disorder (MDD). Despite significant therapeutic interest, HCN channels are also expressed in the heart, where they regulate rhythmicity. To circumvent off-target issues associated with blocking cardiac HCN channels, our lab has recently proposed targeting the protein-protein interaction between HCN and TRIP8b in order to specifically disrupt HCN channel function in the brain. TRIP8b binds to HCN pore forming subunits at two distinct interaction sites, although here the focus is on the interaction between the tetratricopeptide repeat (TPR) domains of TRIP8b and the C terminal tail of HCN1. In this protocol, an expanded description of a method for purifying TRIP8b and executing a high throughput screen to identify small molecule inhibitors of the interaction between HCN and TRIP8b, is described. The method for high throughput screening utilizes a Fluorescence Polarization (FP) -based assay to monitor the binding of a large TRIP8b fragment to a fluorophore-tagged eleven amino acid peptide corresponding to the HCN1 C terminal tail. This method allows &#39;hit&#39; compounds to be identified based on the change in the polarization of emitted light. Validation assays are then performed to ensure that &#39;hit&#39; compounds are not artifactual.

The interaction between HCN channels and their auxiliary subunit has been identified as a therapeutic target in Major Depressive Disorder. Here, a fluorescence polarization-based method for identifying small molecule inhibitors of this protein-protein interaction, is presented.

Yöntem HCN1 ve TRIP8b arasında protein-protein etkileşimi küçük molekül önleyicilerinin tespit edilmesi için

Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channels are expressed ubiquitously throughout the brain, where they function to regulate the ...

Biyokimya

Using Scaffold Liposomes to Reconstitute Lipid-proximal Protein-protein Interactions In Vitro

Studies of integral membrane proteins in vitro are frequently complicated by the presence of a hydrophobic transmembrane domain. Further complicating these studies, reincorporation of detergent-solubilized membrane proteins into liposomes is a stochastic process where protein topology is impossible to enforce. This paper offers an alternative method to these challenging techniques that utilizes a liposome-based scaffold. Protein solubility is enhanced by deletion of the transmembrane domain, and these amino acids are replaced with a tethering moiety, such as a His-tag. This tether interacts with an anchoring group (Ni2+ coordinated by nitrilotriacetic acid (NTA(Ni2+)) for His-tagged proteins), which enforces a uniform protein topology at the surface of the liposome. An example is presented wherein the interaction between Dynamin-related protein 1 (Drp1) with an integral membrane protein, Mitochondrial Fission Factor (Mff), was investigated using this scaffold liposome method. In this work, we have demonstrated the ability of Mff to efficiently recruit soluble Drp1 to the surface of liposomes, which stimulated its GTPase activity. Moreover, Drp1 was able to tubulate the Mff-decorated lipid template in the presence of specific lipids. This example demonstrates the effectiveness of scaffold liposomes using structural and functional assays and highlights the role of Mff in regulating Drp1 activity.

Using Scaffold Liposomes to Reconstitute Lipid-proximal Protein-protein Interactions In Vitro

This paper describes a method for assessing the interactions and assemblies of integral membrane proteins in vitro with various partner factors in a lipid-proximal environment.

İskele Lipozomlar kullanarak Lipid-proksimal protein-protein etkileşimleri Sulandırın için<em&gt; İn Vitro</em

Studies of integral membrane proteins in vitro are frequently complicated by the presence of a hydrophobic transmembrane domain. Further complicating ...

High Precision FRET at Single-molecule Level for Biomolecule Structure Determination

A protocol on how to perform high-precision interdye distance measurements using F&#246;rster resonance energy transfer (FRET) at the single-molecule level in multiparameter fluorescence detection (MFD) mode is presented here. MFD maximizes the usage of all &#34;dimensions&#34; of fluorescence to reduce photophysical and experimental artifacts and allows for the measurement of interdye distance with an accuracy up to ~1 &#197; in rigid biomolecules. This method was used to identify three conformational states of the ligand-binding domain of the N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor to explain the activation of the receptor upon ligand binding. When comparing the known crystallographic structures with experimental measurements, they agreed within less than 3 &#197; for more dynamic biomolecules. Gathering a set of distance restraints that covers the entire dimensionality of the biomolecules would make it possible to provide a structural model of dynamic biomolecules.

A protocol for high-precision FRET experiments at the single molecule level is presented here. Additionally, this methodology can be used to identify three conformational states in the ligand-binding domain of the N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor. Determining precise distances is the first step towards building structural models based on FRET experiments.

Biyomolekül Yapısının Belirlenmesi İçin Tek Molekül Seviyesinde Yüksek Hassasiyetteki FRET

A protocol on how to perform high-precision interdye distance measurements using F&#246;rster resonance energy transfer (FRET) at the single-molecule ...

A Modified Yeast-one Hybrid System for Heteromeric Protein Complex-DNA Interaction Studies

Over the years, the yeast one-hybrid assay has proven to be an important technique for the identification and validation of physical interactions between proteins such as transcription factors (TFs) and their DNA target. The method presented here utilizes the underlying concept of the Y1H but is modified further to study and validate protein complexes binding to their target DNA. Hence, it is referred to as the modified yeast one-hybrid (Y1.5H) assay. This assay is cost effective and can be easily performed in a regular laboratory setting. Albeit using a heterologous system, the described method could be a valuable tool to test and validate the heteromeric protein complex binding to their DNA target(s) for functional genomics in any system of study, especially plant genomics.

The modified yeast one-hybrid assay described here is an extension of the classical yeast one-hybrid (Y1H) assay to study and validate the heteromeric protein complex-DNA interaction in a heterologous system for any functional genomics study.

Heteromerik Protein Kompleksi-DNA Etkileşim Çalışmaları İçin Modifiye Maya-Bir Hibrid Sistem

Over the years, the yeast one-hybrid assay has proven to be an important technique for the identification and validation of physical interactions between ...

Biotinylated Cell-penetrating Peptides to Study Intracellular Protein-protein Interactions

Here we present a protocol to study intracellular protein-protein interactions that is based on the widely used biotin-avidin pull-down system. The modification presented includes the combination of this technique with cell-penetrating sequences. We propose to design cell-penetrating baits that can be incubated with living cells instead of cell lysates and therefore the interactions found will reflect those that occur within the intracellular context. Connexin43 (Cx43), a protein that forms gap junction channels and hemichannels is down-regulated in high-grade gliomas. The Cx43 region comprising amino acids 266-283 is responsible for the inhibition of the oncogenic activity of c-Src in glioma cells. Here we use TAT as the cell-penetrating sequence, biotin as the pull-down tag and the region of Cx43 comprised between amino acids 266-283 as the target to find intracellular interactions in the hard-to-transfect human glioma stem cells. One of the limitations of the proposed method is that the molecule used as bait could fail to fold properly and, consequently, the interactions found could not be associated with the effect. However, this method can be especially interesting for the interactions involved in signal transduction pathways because they are usually carried out by intrinsically disordered regions and, therefore, they do not require an ordered folding. In addition, one of the advantages of the proposed method is that the relevance of each residue on the interaction can be easily studied. This is a modular system; therefore, other cell-penetrating sequences, other tags, and other intracellular targets can be employed. Finally, the scope of this protocol is far beyond protein-protein interaction because this system can be applied to other bioactive cargoes such as RNA sequences, nanoparticles, viruses or any molecule that can be transduced with cell-penetrating sequences and fused to pull-down tags to study their intracellular mechanism of action.

This is a protocol to study intracellular protein-protein interactions based on the biotin-avidin pull-down system with the novelty of combining cell-penetrating sequences. The main advantage is that the target sequence is incubated with living cells instead of cell lysates and therefore the interactions will occur within the cellular context.

İntraselüler Protein-protein etkileşimleri çalışmaya Biotinylated hücre Penetran peptidler

Here we present a protocol to study intracellular protein-protein interactions that is based on the widely used biotin-avidin pull-down system. The ...

Analysis of Thylakoid Membrane Protein Complexes by Blue Native Gel Electrophoresis

Photosynthetic electron transfer chain (ETC) converts solar energy to chemical energy in the form of NADPH and ATP. Four large protein complexes embedded in the thylakoid membrane harvest solar energy to drive electrons from water to NADP+ via two photosystems, and use the created proton gradient for production of ATP. Photosystem PSII, PSI, cytochrome b6f (Cyt b6f) and ATPase are all multiprotein complexes with distinct orientation and dynamics in the thylakoid membrane. Valuable information about the composition and interactions of the protein complexes in the thylakoid membrane can be obtained by solubilizing the complexes from the membrane integrity by mild detergents followed by native gel electrophoretic separation of the complexes. Blue native polyacrylamide gel electrophoresis (BN-PAGE) is an analytical method used for the separation of protein complexes in their native and functional form. The method can be used for protein complex purification for more detailed structural analysis, but it also provides a tool to dissect the dynamic interactions between the protein complexes. The method was developed for the analysis of mitochondrial respiratory protein complexes, but has since been optimized and improved for the dissection of the thylakoid protein complexes. Here, we provide a detailed up-to-date protocol for analysis of labile photosynthetic protein complexes and their interactions in Arabidopsis thaliana.

A protocol for the elucidation of plant thylakoid protein complex organization and composition with blue native polyacrylamide gel electrophoresis (BN-PAGE) and 2D-SDS-PAGE is described. The protocol is optimized for Arabidopsis thaliana, but can be used for other plant species with minor modifications.

Thylakoid membran Protein kompleksleri tarafından mavi yerli jel elektroforez Analizi

Photosynthetic electron transfer chain (ETC) converts solar energy to chemical energy in the form of NADPH and ATP. Four large protein complexes embedded ...

A Fluorescence Fluctuation Spectroscopy Assay of Protein-Protein Interactions at Cell-Cell Contacts

A variety of biological processes involves cell-cell interactions, typically mediated by proteins that interact at the interface between neighboring cells. Of interest, only few assays are capable of specifically probing such interactions directly in living cells. Here, we present an assay to measure the binding of proteins expressed at the surfaces of neighboring cells, at cell-cell contacts. This assay consists of two steps: mixing of cells expressing the proteins of interest fused to different fluorescent proteins, followed by fluorescence fluctuation spectroscopy measurements at cell-cell contacts using a confocal laser scanning microscope. We demonstrate the feasibility of this assay in a biologically relevant context by measuring the interactions of the amyloid precursor-like protein 1 (APLP1) across cell-cell junctions. We provide detailed protocols on the data acquisition using fluorescence-based techniques (scanning fluorescence cross-correlation spectroscopy, cross-correlation number and brightness analysis) and the required instrument calibrations. Further, we discuss critical steps in the data analysis and how to identify and correct external, spurious signal variations, such as those due to photobleaching or cell movement.
In general, the presented assay is applicable to any homo- or heterotypic protein-protein interaction at cell-cell contacts, between cells of the same or different types and can be implemented on a commercial confocal laser scanning microscope. An important requirement is the stability of the system, which needs to be sufficient to probe diffusive dynamics of the proteins of interest over several minutes.

This protocol describes a fluorescence fluctuation spectroscopy-based approach to investigate interactions among proteins mediating cell-cell interactions, i.e. proteins localized in cell junctions, directly in living cells. We provide detailed guidelines on instrument calibration, data acquisition and analysis, including corrections to possible artefact sources.

Bir floresan dalgalanma spektroskopisi tahlil Protein-Protein etkileşimlerinin hücre-hücre kişiler

A variety of biological processes involves cell-cell interactions, typically mediated by proteins that interact at the interface between neighboring ...

Evaluation of Protein&#8211;Protein Interactions using an On-Membrane Digestion Technique

Numerous intracellular proteins physically interact in accordance with their intracellular and extracellular circumstances. Indeed, cellular functions largely depend on intracellular protein&#8211;protein interactions. Therefore, research regarding these interactions is indispensable to facilitating the understanding of physiologic processes. Co-precipitation of associated proteins, followed by mass spectrometry (MS) analysis, enables the identification of novel protein interactions. In this study, we have provided details of the novel technique of immunoprecipitation-liquid chromatography (LC)-MS/MS analysis combined with on-membrane digestion for the analysis of protein&#8211;protein interactions. This technique is suitable for crude immunoprecipitants and can improve the throughput of proteomic analyses. Tagged recombinant proteins were precipitated using specific antibodies; next, immunoprecipitants blotted onto polyvinylidene difluoride membrane pieces were subjected to reductive alkylation. Following trypsinization, the digested protein residues were analyzed using LC-MS/MS. Using this technique, we were able to identify several candidate associated proteins. Thus, this method is convenient and useful for the characterization of novel protein&#8211;protein interactions.

Here, we present a protocol for an on-membrane digestion technique for the preparation of samples for mass spectrometry. This technique facilitates the convenient analysis of protein&#8211;protein interactions.

Bir on-membran sindirim tekniği kullanılarak protein-protein etkileşimlerinin değerlendirilmesi

Numerous intracellular proteins physically interact in accordance with their intracellular and extracellular circumstances. Indeed, cellular functions ...

Characterization of Membrane Transporters by Heterologous Expression in E. coli and Production of Membrane Vesicles

Several methods have been developed to functionally characterize novel membrane transporters. Polyamines are ubiquitous in all organisms, but polyamine exchangers in plants have not been identified. Here, we outline a method to characterize polyamine antiporters using membrane vesicles generated from the lysis of Escherichia coli cells heterologously expressing a plant antiporter. First, we heterologously expressed AtBAT1 in an E. coli strain deficient in polyamine and arginine exchange transporters. Vesicles were produced using a French press, purified by ultracentrifugation and utilized in a membrane filtration assay of labeled substrates to demonstrate the substrate specificity of the transporter. These assays demonstrated that AtBAT1 is a proton-mediated transporter of arginine, &#947;-aminobutyric acid (GABA), putrescine and spermidine. The mutant strain that was developed for the assay of AtBAT1 may be useful for the functional analysis of other families of plant and animal polyamine exchangers. We also hypothesize that this approach can be used to characterize many other types of antiporters, as long as these proteins can be expressed in the bacterial cell membrane. E. coli is a good system for the characterization of novel transporters, since there are multiple methods that can be employed to mutagenize native transporters.

Characterization of Membrane Transporters by Heterologous Expression in E. coli and Production of Membrane Vesicles

We describe a method for the characterization of proton-driven membrane transporters in membrane vesicle preparations produced by heterologous expression in E. coli and lysis of cells using a French press.

E. coli'de Heterolog Ekspresyon ile Membran Taşıyıcılarının Karakterizasyonu ve Membran Veziküllerinin Üretimi

Several methods have been developed to functionally characterize novel membrane transporters. Polyamines are ubiquitous in all organisms, but polyamine ...

A Model Membrane Platform for Reconstituting Mitochondrial Membrane Dynamics

Mitochondrial dynamics is essential for the organelle&#8217;s diverse functions and cellular responses. The crowded, spatially complex, mitochondrial membrane is a challenging environment to distinguish regulatory factors. Experimental control of protein and lipid components can help answer specific questions of regulation. Yet, quantitative manipulation of these factors is challenging in cellular assays. To investigate the molecular mechanism of mitochondria inner-membrane fusion, we introduced an in vitro reconstitution platform that mimics the lipid environment of the mitochondrial inner-membrane. Here we describe detailed steps for preparing lipid bilayers and reconstituting mitochondrial membrane proteins. The platform allowed analysis of intermediates in mitochondrial inner-membrane fusion, and the kinetics for individual transitions, in a quantitative manner. This protocol describes the fabrication of bilayers with asymmetric lipid composition and describes general considerations for reconstituting transmembrane proteins into a cushioned bilayer. The method may be applied to study other membrane systems.

Mitochondrial fusion is an important homeostatic reaction underlying mitochondrial dynamics. Described here is an in vitro reconstitution system to study mitochondrial inner-membrane fusion that can resolve membrane tethering, docking, hemifusion, and pore opening. The versatility of this approach in exploring cell membrane systems is discussed.

Mitokondriyal Membran Dinamiğinin Yeniden İkasini için Model Membran Platformu

Mitochondrial dynamics is essential for the organelle&#8217;s diverse functions and cellular responses. The crowded, spatially complex, mitochondrial ...