Name: contrast-matching detergent in small-angle neutron scattering experiments for membrane protein structural analysis and ab initio modeling
Uploaded: 2018-10-21T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Contrast-Matching Detergent in Small-Angle Neutron Scattering Experiments for Membrane Protein Structural Analysis and Ab Initio Modeling at JoVE.com

De Office van biologische en milieuonderzoek in steun voor onderzoek op het Chicago Center voor structurele moleculaire biologie (CSMB) en Bio-SANS met behulp van faciliteiten ondersteund door de wetenschappelijke gebruiker voorzieningen Division, Office of Basic Energy Sciences, ons departement van energie. Ruwbouw op membraaneiwitten in het lab Lieberman werd ondersteund door de NIH (DK091357, GM095638) en de NSF (0845445).

1. voorbereiding en indiening van een Neutron faciliteit Beam tijd en een Instrument voorstel
<ol><li>Raadpleeg online bronnen voor het identificeren van neutronen verstrooiing voorzieningen waarmee algemene neutron lichtbundel tijd gebruikerstoegang, zoals Oak Ridge National Laboratory (ORNL). Een kaart van neutron faciliteiten en informatie over neutron onderzoek wereldwijd is online beschikbaar. 46 worden zich ervan bewust dat deze voorzieningen meestal regelmatig oproepen tot voorstellen; Hi...

Structurele biologie onderzoekers profiteren van aanvullende structurele technieken zoals oplossing verstrooiing verkrijgen van biochemische en structurele informatie (zoals de totale omvang en vorm) van biomoleculen in oplossing. SANS is een bijzonder aantrekkelijk techniek voor het bepalen van de lage resolutie structuren van membraaneiwitten, een kern focus van moderne structurele biologie en biochemie. SANS vereist hoeveelheden van gezuiverde eiwitten die vergelijkbaar zijn met die van kristallografische proeven (1 m...

Membraaneiwitten worden gecodeerd door een naar schatting 30% van alle genen1 en vertegenwoordigen een grote meerderheid van de doelen voor de moderne geneesmiddelen. 2 deze eiwitten voeren een breed scala van vitale cellulaire functies,3 maar ondanks hun overvloed en belang — vertegenwoordigen slechts ongeveer 1% van de totale structuren die zijn neergelegd in de voor structurele Bioinformatics (RCSB) eiwit Collaboratory onderzoek Gegevens Bank. 4 vanwege hun gedeeltelijk hydrofobe aard, structurele bepaling van membraan-gebonden eiwitten is buitengewoon uitdagende. 5 , 6 , 7
Zoals vele biofysische technieken monodispers deeltjes in oplossing voor meting vereisen, isoleren van membraaneiwitten van inheemse membranen en het stabiliseren van deze eiwitten in een oplosbare nabootsen van de inheemse membranen geweest een actief gebied van het onderzoek in de afgelopen decennia. 8 , 9 , 10 deze onderzoeken hebben geleid tot de ontwikkeling van vele nieuwe amfifiele samenstellingen aan membraaneiwitten, zoals nanodiscs,11,12,13 bicelles,14,15 solubilize en amphipols. 16 , 17 het gebruik van detergenten micellen blijft echter een van de meest voorkomende en eenvoudige manieren om te voldoen aan de eisen van de oplosbaarheid van een bepaald eiwit. 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 helaas geen enkele wasmiddel of magische mengsel van detergentia momenteel bestaat die voldoet aan alle membraaneiwitten; Dus, deze voorwaarden moeten empirisch worden gescreend voor de unieke vereisten van elke proteïne. 26 , 27
Detergentia monteren zelf in oplossing boven hun kritische micel concentratie aan statistische structuren vorm genaamd micellen. Micellen zijn samengesteld uit vele wasmiddel monomeren (meestal variërend van 20-200) met hydrofobe alkyl-ketens vormen een micel kern en hydrofiele kop groepen gerangschikt in een micel shell laag geconfronteerd met de waterige oplosmiddelen. Het gedrag van detergentia en micel vorming is klassiek beschreven door Charles Tanford in The hydrofobe Effect,28 en maten en vormen van micellen van veelgebruikte detergentia in membraan eiwit studies zijn gekenmerkt met behulp van kleine-hoek verstrooiing. 29 , 30 wasmiddel organisatie over membraaneiwitten is ook onderzocht, en de vorming van eiwit-wasmiddel complexen (PDC's) met wasmiddel moleculen rond het eiwit in een rangschikking die lijkt op het keurige wasmiddel wordt verwacht micellen. 31
Een toegevoegd voordeel bij het gebruik van detergentia is dat de resulterende micel eigenschappen kunnen worden gemanipuleerd door de integratie van andere detergentia. Veel detergenten vertonen ideale mengen, en selecteer Eigenschappen van gemengde micellen kunnen zelfs worden voorspeld op grond van de onderdelen en de verhouding van het mengen. 22 echter de aanwezigheid van wasmiddel kan nog presenteren uitdagingen voor biofysische karakterisaties door bij te dragen aan de algehele signaal. Bijvoorbeeld met x-stralen en lichtverstrooiing technieken is signaal van wasmiddel in de PDC vrijwel niet te onderscheiden van eiwit. 32 onderzoeken met single-deeltje cryo-elektronenmicroscopie (cryo-EM) meestal rekenen op gevangen (bevroren) deeltjes; structurele details van het eiwit zijn nog steeds verduisterd door bepaalde wasmiddelen of een hoge concentratie van wasmiddel die wordt toegevoegd aan de achtergrond. 33 alternatieve benaderingen naar het interpreteren van de volledige structuur van de PDC (met inbegrip van het wasmiddel) zijn aangebracht door middel van computationele methoden die willen reconstrueren het wasmiddel rond een bepaald membraan eiwit. 34
Voor het geval van neutronen verstrooiing produceert de rangschikking van de kern-shell van wasmiddel in de micel een form-factor die tot de waargenomen verstrooiing bijdraagt. Gelukkig, kunnen oplossing onderdelen worden gewijzigd, zodat ze niet aan de netto waargenomen verstrooiing bijdragen. Dit proces van "contrast overeenkomende" wordt bereikt door het vervangen van deuterium voor waterstof te bereiken een verstrooiing lengte dichtheid die overeenkomt met de achtergrond (buffer). Een verstandige keuze van wasmiddel (met beschikbare Halfzwaar tegenhangers) en hun verhouding van mengen moeten worden beschouwd. Voor detergentia micellen, kan deze vervanging worden uitgevoerd met een sopje met dezelfde hoofd groep maar met een Halfzwaar alkylketen (d-staart in plaats van h-staart). Aangezien de detergentia goed gemengd zijn,35 hun aggregaten zal een soortelijke massa hebben verstrooiing lengte die is de mol-fractie gewogen gemiddelde van de twee componenten (h vliegengordijn en d vliegengordijn). Wanneer dit gemiddelde contrast consistent met die van de hoofd groep is, kunnen de uniforme statistische structuren gekoppeld worden volledig als u wilt verwijderen van alle bijdragen aan waargenomen verstrooiing.
Wij presenteren hier een protocol om te manipuleren het neutron contrast van wasmiddel micellen door integratie van chemisch identiek wasmiddel moleculen met deuterium-geëtiketteerden alkyl ketens. 19 , 36 , 37 dit toestaat volledige gelijktijdige contrast matching van micel kern en shell, dat een unieke mogelijkheid van neutronen verstrooiing is. 35 , 38 met deze aanzienlijk verfijnd detailniveau, contrast bijpassende kunnen anders onhaalbaar studies van membraan eiwit structuren. Bovendien, kan deze contrast-matching aanpak worden uitgebreid naar andere systemen waarbij wasmiddel, zoals polymeer uitwisseling reacties39 en olie-water dispergeermiddelen,40 of zelfs andere solubilizing agenten, zoals bicelles,41 nanodiscs,42 of blok copolymeren. 43 A vergelijkbare aanpak zoals omschreven in dit manuscript, maar het tewerkstellen van een enkele wasmiddel soorten met gedeeltelijke deuterium substituties op de alkyl-keten en/of hoofd-groep, werd onlangs gepubliceerd. 37 terwijl dit verwacht kan worden dat de willekeurige verdeling van waterstof en deuterium gedurende het wasmiddel verbeteren ten opzichte van de hier gepresenteerde benadering het beperkte aantal beschikbare posities over het wasmiddel voor vervanging en in twee stappen wasmiddel synthese vereist poses extra uitdagingen voor behandeling.
Stap 1 en 2 van het protocol hieronder vaak overlappen omdat eerste experiment plannen gebeuren moet een kwaliteit wijzigingsvoorstel in te dienen. Indiening van het voorstel is echter hier als de eerste stap om te benadrukken dat dit proces ruim van tevoren een neutron experiment moet worden gestart. Ook opgemerkt moet worden dat een vereiste stap, die moet worden aangetoond door het voorstel, is dat de biochemische en fysische karakterisering (met inbegrip van de zuiverheid en stabiliteit) van het monster ter ondersteuning van de noodzaak van studies van de neutron. Een algemene discussie van small-angle neutron verstrooiing (SANS) valt buiten het bestek van dit artikel. Een korte maar grondige inleiding is beschikbaar in het referentiewerk Karakterisering van materialen door Kaufmann,44 en een leerboek gericht op biologische kleine-hoek totaaloplossing verstrooiing is onlangs verschenen. 45 meer aanbevolen lectuur wordt verwezen in de sectie discussie. Kleine hoek verstrooiing gebruikt de zogenaamde verstrooiing vector Q als het centrale aantal dat het proces van de verstrooiing beschrijft. Dit artikel maakt gebruik van de algemeen aanvaarde definitie Q = 4π zonde (θ) / λ, waar θ de helft van de hoek tussen inkomende en verspreide lichtbundel en λ is de golflengte van de neutronenstraling in Angstroms is. Andere definities bestaan dat gebruik verschillende symbolen zoals de ' voor de verstrooiing vector, en die verschillen kunnen met een factor 2π of met behulp van nanometer in plaats van Angstrom (Zie ook bespreking van Figuur 10).

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="848">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:396px;">Amicon Ultra MWCO 50KDa concentrator&#160;</td>
			<td style="width:209px;">EMD Millipore</td>
			<td style="width:108px;">UFC905096</td>
			<td style="width:135px;">labware</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Ammonium citrate dibasic</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A663</td>
			<td>medium component</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Ammonium sulfate</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>2150</td>
			<td>medium component</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Bioflo 310 Bioreactor System</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>M1287-2110</td>
			<td>equipment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Calcium chloride dihydrate</td>
			<td>Acros</td>
			<td>423525000</td>
			<td>medium component</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Carbenicillin</td>
			<td>IBI Scientific</td>
			<td>IB02025</td>
			<td>antibiotic</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Chloramphenicol</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>3130</td>
			<td>antibiotic</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Cobalt (II) chloride</td>
			<td>Acros</td>
			<td>AC21413-0050</td>
			<td>medium component</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Copper (II) sulfate</td>
			<td>Acros</td>
			<td>AC19771-1000&#160;</td>
			<td>medium component</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Deuterium oxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>756822</td>
			<td>medium component</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Drierite Gas Purifier</td>
			<td>W.A. Hammond Drierite Co. Ltd.</td>
			<td>27068</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">EDTA, disodium, dihydrate</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>4010</td>
			<td>medium component</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Emulsiflex-C3</td>
			<td>Avestin</td>
			<td>EF-C3</td>
			<td>equipment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">&#196;kta Purifier UPC100</td>
			<td>GE Healthcare&#160;</td>
			<td></td>
			<td>equipment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Glycerol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G5516</td>
			<td>medium component</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">HEPES</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H4034</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">HiPrep 16/60 Sephacryl S-300 HR column</td>
			<td>GE Healthcare&#160;</td>
			<td>17116701</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Imidazole</td>
			<td>VWR</td>
			<td>97064-622</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">IPTG</td>
			<td>Teknova</td>
			<td>I3325</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Iron(III) chloride hexahydrate</td>
			<td>MP Biochemicals</td>
			<td>ICN19404590</td>
			<td>medium component</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">LB Agar Miller</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP1425-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Magnesium sulfate heptahydrate</td>
			<td>VWR</td>
			<td>97062-134</td>
			<td>medium component</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:396px;">Manganese(II) sulfate monohydrate</td>
			<td>Acros</td>
			<td>AC20590-5000</td>
			<td>medium component</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">MaxQ 6000 Incubated/Refrigerated Shaker</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>SHKE6000-7&#160;</td>
			<td>equipment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">n-Dodecyl-d25-&#946;-D-maltopyranoside</td>
			<td>Anatrace</td>
			<td>D310T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">n-Dodecyl-&#946;-D-maltopyranoside</td>
			<td>Anatrace</td>
			<td>D310A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Potassium phosphate monobasic</td>
			<td>VWR</td>
			<td>97062-346</td>
			<td>medium component</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:396px;">RC 6 Plus Centrifuge</td>
			<td>Thermo Scientific Sorvall</td>
			<td>46910</td>
			<td>equipment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">SIGMAFAST protease inhibitor cocktail tablets, EDTA-free</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S8830</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Sodium chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S3014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Sodium hydroxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>795429</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Sodium phosphate dibasic</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S7907</td>
			<td>medium component</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Sterile 25mm syringe filter with 0.2&#181;m PES membrane</td>
			<td>VWR</td>
			<td>28145-501</td>
			<td>labware</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Sterile disposable bottle top filter with 0.2&#181;m PES membrane</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>596-4520&#160;</td>
			<td>labware</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Superdex 200 10/300 GL&#160;</td>
			<td>GE Healthcare&#160;</td>
			<td>17517501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Superose-12 10/300 GL column&#160;</td>
			<td>GE Healthcare&#160;</td>
			<td>17517301</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Ultrospec 10 Cell Density Meter</td>
			<td>GE Healthcare&#160;</td>
			<td>80211630</td>
			<td>equipment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Zinc sulfate monohydrate</td>
			<td>Acros</td>
			<td>AC38980-2500&#160;</td>
			<td>medium component</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

contrast-matching detergent in small-angle neutron scattering experiments for membrane protein structural analysis and ab initio modeling

De biologische small-angle neutron scattering instrument bij de High-Flux isotoop Reactor van Oak Ridge National Laboratory is gewijd aan het onderzoek van biologische materialen, verwerking biobrandstoffen en bio-geïnspireerde materialen ter bekleding van nanometer te micrometer lengte schalen. De methoden die hier gepresenteerd voor het onderzoek van de fysische eigenschappen (dat wil zeggen, de grootte en vorm) van membraaneiwitten (hier, MmIAP, een intramembrane aspartyl protease vanaf Methanoculleus marisnigri) in oplossingen van micel-vormende wasmiddelen zijn zeer geschikt voor deze small-angle neutron scattering instrument, onder anderen. Andere biofysische karakterisering technieken worden belemmerd door hun onvermogen om aan te pakken van het wasmiddel bijdragen in een complexe structuur van de proteïne-wasmiddel. Daarnaast biedt toegang tot de Bio-Deuteration Lab unieke mogelijkheden voor de voorbereiding van grootschalige teelten en uiten van deuterium-geëtiketteerden eiwitten voor verbeterde verstrooiing signaal van het eiwit. Terwijl dit techniek biedt geen structurele details in hoge resolutie, de structurele kenniskloof voor membraaneiwitten bevat vele adresseerbare onderzoeksgebieden zonder in de buurt van de atomaire resolutie. Bijvoorbeeld, deze gebieden bepaling van oligomere Staten, complexvorming, conformationele wijzigingen tijdens perturbation, en vouwen/ontvouwen evenementen te omvatten. Deze onderzoeken kunnen gemakkelijk worden bereikt door de toepassingen van deze methode.

Een lichtbundel tijd en instrument voorstel moet duidelijk overbrengen van alle informatie die nodig is aan de Commissie ter beoordeling zodat een geldige van de voorgestelde experiment kunnen worden beoordeeld. Communicatie met een NSS is zeer aanbevolen voor onervaren gebruikers. De NSS kan beoordelen eerste haalbaarheid en gids voorstel indienen om te benadrukken van de haalbaarheid, veiligheid en het potentieel voor hoge impact wetenschap. De informatie in het voorstel moet bevatten a...

Watch this Scientific Journal Video about Contrast-Matching Detergent in Small-Angle Neutron Scattering Experiments for Membrane Protein Structural Analysis and Ab Initio Modeling at JoVE.com

Contrast-Matching Detergent in Small-Angle Neutron Scattering Experiments for Membrane Protein Structural Analysis and Ab Initio Modeling

Contrast-Matching wasmiddel in Small-Angle Neutron Scattering experimenten voor membraan eiwit structurele analyse en modellering van de Ab Initio

Dit protocol laat zien hoe een model met een lage resolutie ab initio en structurele details van een wasmiddel-ontbindend membraan eiwit in small-angle neutron scattering met contrast-matching van het detergent oplossing te verkrijgen.

The biological small-angle neutron scattering instrument at the High-Flux Isotope Reactor of Oak Ridge National Laboratory is dedicated to the ...

Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen over integrale membraaneiwitten zoals de oligomeric toestand, hun grootte, algehele vorm en lage resolutie structuur in oplossing. Oplossingsstudies van membraaneiwitten vereisen stabiliserende moleculen zoals detergentia. Deze techniek heeft als voordeel dat het wasmiddelen onzichtbaar maakt en het signaal van het membraaneiwit benadrukt.De implicaties van deze techniek breiden zich uit tot vele biologische en medische onderzoeksvragen omdat meer dan 1/3 van de eiwitten zich in membranen bevinden waar ze veel vitale cellulaire functies uitvoeren. Visuele demonstratie van deze methode is van cruciaal belang omdat de deuterium-etiketterings- en neutronenverstrooiingsstappen moeilijk te leren zijn omdat zeer weinig instellingen training in deze technieken aanbieden. Om te beginnen bepaal je neutronenverstrooiingslengtedichtheden of SLD's met behulp van de webapplicatie MULCh, modules voor de analyse van contrastvariatiegegevens.Open de contrastmodule door op contrast in het linkernavigatiedeelvenster te klikken. Geef tekst op voor een projecttitel en voer de onderstaande gegevens in voor twee componenten als subunit één en subunit twee. Voer de moleculaire formule voor elk onderdeel in het tekstvak formule in.Voer vervolgens het volume in kubieke angstroms voor elk onderdeel in het vak onder het volume. Voer ten slotte de details in voor buffercomponenten. Klik op verzenden om de neutronencontrastberekeningen uit te voeren.Er wordt een resultatenpagina gegenereerd die een tabel met spreidingslengtedichtheid en contrastmatchpunten biedt, evenals formules voor het bepalen van deze parameters op een bepaald percentage D2O in de buffer. Bekijk de verstrooiingsparameters met bijzondere aandacht voor de contrastpunten van de component. Kweek E.coli cellen die een inducible uitdrukkingsvector voor de doeleiwitopeenvolging in LB-medium herbergen tot een optische dichtheid op 600 nanometer of OD 600 van ongeveer één.Pas E.coli-cellen aan op deuteriumgelabeld medium voorafgaand aan schaalvergroting voor meer dan expressie van een gedeutereerd eiwit door de LB-cultuur één tot 20 in drie milliliters van minimaal medium te verdunnen. Na het groeien tot een OD 600 van ongeveer een, herhaal de een tot 20 verdunningen met behulp van minimale medium met 50, 75, en 100%D2O. Eenmaal aangepast, blijven groeien van de cultuur in een bioreactor om de opbrengst van deuterated celmassa te verhogen.Naarmate de D2O-inhoud wordt verhoogd, zullen de groeipercentages afnemen. Overgaan tot het oogsten, lyse en zuiveren van cellen zoals beschreven in het tekstprotocol. Volgende equilibrate een grootte uitsluiting kolom met meer dan twee kolom volumes van de uiteindelijke uitwisseling buffer met behulp van een snelle eiwit vloeistof chromatografie systeem.Voer na het injecteren van het monster de kolom in isolerende breuken uit die overeenkomen met het eiwit van belang. Reserveer een aliquot van overeenkomende buffer voor kleine hoek neutronenverstrooiing of SANS achtergrond aftrekken. Als u SANS-gegevens wilt verzamelen, laadt u eerst monsters en buffers in kwartscellen.Nadat u ervoor hebt gezorgd dat de balksluiter gesloten is, nadert u het monsteromgevingsgebied en plaatst u de kwartscellen in de monsterwisselaar. Neem de positie van de monsterwisselaar voor elke monstercel op. Controleer het gebied en zorg ervoor dat het balkpad vrij is van obstructie voordat u het monsteromgevingsgebied verlaat.Open vervolgens de balkluik. Voer een tabelscan uit voor geautomatiseerde gegevensverzameling. Volg de instructies voor de werking van het instrument die door de neutronenverstrooiingswetenschapper wordt verstrekt.Gebruik Mantid Plot-software en Python-script voor het verminderen van SANS-gegevens van een 2D-afbeelding naar een 1D-plot. Log hiervoor in op het externe analysecluster en voer mantid-plot uit vanaf de opdrachtregel. Open vervolgens het meegeleverde gebruikersreductiescript en plaats de bijbehorende scannummers of identificatie voor het monster in bufferparen in de juiste lijst.Voer het script uit om minder gegevens te genereren als een tekstbestand met vier kolommen op de opgegeven locatie. Klik met de rechtermuisknop op de juiste werkruimte en Mantid plot en selecteer plot met fouten voor een eerste onderzoek van de verstrooiing profielen. Download de ATSAS-softwaresuite en gebruik PRIMUS voor het plotten van gegevens, bufferschaling en aftrekking en Guinier-analyse.Start de toepassing ATSAS- en SAS-gegevensanalyse en laad de beperkte gegevensbestanden die overeenkomen met het voorbeeld- en bufferpaar. Als u de buffer goed wilt schalen, selecteert u het gegevensbereik op hoge Q, waarbij beide profielen in flat zijn vergelijkbaar en klikt u op de schaalknop onder het tabblad Bewerkingen. Vergroot het gegevensbereik om alle punten weer te geven, klik op aftrekken om deze bewerking uit te voeren.Voer een Guinier-analyse uit van de afgetrokken voorbeeldgegevens van de buffer met behulp van het tabblad analyse van de SAS-gegevensanalysetoepassing. Zorg ervoor dat het juiste bestand is geselecteerd in de lijst en klik straal van gyration. Een geautomatiseerde poging om een Guinier fit uit te voeren zal worden verstrekt door te klikken op de automatische RG-knop.Breid het bereik van de gegevens die worden gebruikt om alle lage Q-gegevens op te nemen en begin met het verkleinen van het gegevensbereik door hoge Q-punten weg te nemen totdat de Q max times RG-limiet lager is dan 1,3. Gebruik de plot met resten om te controleren of gegevens lineair zijn in het geschikte bereik. Breng kleine aanpassingen aan het geschikte gebied aan en controleer de gevoeligheid van deze waarden voor het bereik van gegevens die in de pasvorm worden gebruikt.Verkrijg de waarschijnlijkheidsverdelingsfunctie P van R in kabouter. Start nu de wizard afstandsverdeling op het tabblad Analyse. Het verkrijgen van een goede pasvorm aan de gegevens is essentieel voor het verkrijgen van een kwaliteitsmodel.Bepaal Dmax, de maximale interatomaire afstand binnen het molecuul. Schat een waarde voor Dmax door het selectievakje uit te schakelen om Rmax te forceren gelijk aan nul en een grote waarde voor Dmax in te voeren. De eerste X onderschepping in het perceel van P van R levert deze schatting op.Breng incrementele wijzigingen aan in deze Dmax-waarde en het bereik van gegevens dat wordt gebruikt voor het aantal punten dat wordt gebruikt om de gnome te optimaliseren die past bij de gegevens en de resulterende P van R-curve. Start de wizard PRIMUS-vorm via de dammif-knop op het analysetabblad van SAS-gegevensanalyse en gebruik een handmatige selectie van parameters. Definieer het Guinier-bereik van de pasvorm en ga naar de volgende stap met behulp van de navigatieknoppen.Definieer geschikte waarden uit het P-plot van R en ga naar de volgende stap. Geef parameters voor het ab initio modelleringsproces. Start vervolgens het proces met behulp van de commit-knop.Overlay en superimpose de laatste sans envelop met een gerelateerde hoge resolutie model met behulp van supcomb binnen ATSAS. Plaats een kopie van het PDB-model met hoge resolutie dat moet worden aangepast aan de SANS-enveloppe in de werkmap. Voer vervolgens supcomb uit vanaf de opdrachtregel met de PDB-bestandsnamen als twee argumenten met de sjabloonstructuur die eerst wordt vermeld.Tot slot visualiseren van de ab initio model resultaten met behulp van PyMOL, een 3D moleculaire grafische kijkprogramma. Zodra de SANS-envelop en hoge resolutie structuur zijn bovenop, kunnen deze modellen worden gevisualiseerd met behulp van een moleculaire grafische weergave programma. Er wordt een overzicht van het PyMOL-visualisatieproces getoond.Zodra de PDB-structuurbestanden in PyMOL zijn geopend, moeten de modellen zichtbaar zijn in het PyMOL-viewervenster. De weergaven van elk model kunnen worden gewijzigd met de S-knop naast elke bestandsnaam. Hier wordt een oppervlaktevertegenwoordiging gebruikt voor de envelop SANS en een beeldverhaalvertegenwoordiging wordt gebruikt voor de eiwitbackbone van het hoge resolutiemodel.Een geschikt kleurenschema kan worden geselecteerd uit de opties die beschikbaar zijn onder de C-knop. Voor eiwitketens, een kettingboog kleuren biedt een kleurverloop van N naar C eindpunt om interpretatie te helpen. Transparantie wordt toegepast op de oppervlakteweergave om een betere visualisatie van de eiwitstructuur binnen de envelop mogelijk te maken.Voor publicatieafbeeldingen wordt een witte achtergrond aanbevolen. Zodra deze visualisatiesignalen zijn toegepast, kunnen de 3D-structuren worden onderzocht door op de structuur te klikken en te slepen. Manipulaties van het perspectief en molecuul rotatie en vertaling kan worden uitgevoerd.Tijdens het proberen van deze procedure is het belangrijk om te onthouden om het neutronencontrast van de wasmiddelkop- en staartgroepen nauwkeurig te matchen met het D2O H2O-oplosmiddel. Na de ontwikkeling maakte deze techniek de weg vrij voor het verkennen van de structuur van intramembrane asparto proteases. Deze eiwitten zijn betrokken bij de immuunrespons, hepatitis C en de ziekte van Alzheimer.Vergeet niet dat werken in biochemische laboratoria en in neutronenbundels gevaarlijk kan zijn. Voorzorgsmaatregelen zoals het dragen van persoonlijke beschermingsmiddelen en het volgen van alle veiligheidsregels voor de faciliteit en radiologische boekingen zijn verplicht tijdens het uitvoeren van deze procedure.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Contrast-Matching Detergent in Small-Angle Neutron Scattering Experiments for Membrane Protein Structural Analysis and Ab Initio Modeling

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

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

Gebruik Steiger Liposomen lipide-proximale eiwit-eiwit interacties reconstitueren<em&gt; In Vitro</em

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

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

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

Het combineren van röntgendiffractie met kleine hoek X-Ray Scattering model ongestructureerde regio's van de Nsa1 van S. Cerevisiae

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

Growing Protein Crystals with Distinct Dimensions Using Automated Crystallization Coupled with In Situ Dynamic Light Scattering

Growing Protein Crystals with Distinct Dimensions Using Automated Crystallization Coupled with In Situ Dynamic Light Scattering

Groeiende eiwit kristallen met verschillende afmetingen, met behulp van geautomatiseerde kristallisatie in combinatie met In Situ Dynamische lichtverstrooiing

The automated crystallization device is a patented technique1 especially developed for monitoring protein crystallization experiments with the aim to ...

Detection of Detergent-sensitive Interactions Between Membrane Proteins

Detectie van wasmiddel-gevoelige interacties tussen membraaneiwitten

Our ability to explore protein-protein interactions is the key to understanding regulatory connections in the cell. However, detection of protein-protein ...

Calibration-free In Vitro Quantification of Protein Homo-oligomerization Using Commercial Instrumentation and Free, Open Source Brightness Analysis Software

Calibration-free In Vitro Quantification of Protein Homo-oligomerization Using Commercial Instrumentation and Free, Open Source Brightness Analysis Software

Kalibratie-gratis In Vitro kwantificering van eiwit Homo-oligomerisatie met behulp van commerciële instrumentatie en Software van de analyse van de helderheid van gratis, Open Source

Number and brightness is a calibration-free fluorescence fluctuation spectroscopy (FFS) technique for detecting protein homo-oligomerization. It can be ...

Structural Studies of Macromolecules in Solution using Small Angle X-Ray Scattering

Structurele Studies van macromoleculen in oplossing met behulp van kleine Angle X-Ray Scattering

Protein-protein interactions involving proteins with multiple globular domains present technical challenges for determining how such complexes form and ...

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

Een fluorescentie schommelingen spectroscopie Assay voor eiwit-eiwitinteractie op cel contacten

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

Analysis of Protein Folding, Transport, and Degradation in Living Cells by Radioactive Pulse Chase

Analyse van de vouwing van eiwitten, vervoer en afbraak in levende cellen door radioactieve Pulse Chase

Radioactive pulse-chase labeling is a powerful tool for studying the conformational maturation, the transport to their functional cellular location, and ...

Ion Exchange Chromatography (IEX) Coupled to Multi-angle Light Scattering (MALS) for Protein Separation and Characterization

Ion Exchange Chromatography IEX Coupled to Multi-angle Light Scattering MALS for Protein Separation and Characterization

Ionenwisselingschromatografie (IEX) gekoppeld aan meerdere hoek lichtverstrooiing (MALS) voor eiwit scheiding en karakterisering

Ion-exchange chromatography with multi-angle light scattering (IEX-MALS) is a powerful method for protein separation and characterization. The combination ...

Characterization of Proteins by Size-Exclusion Chromatography Coupled to Multi-Angle Light Scattering (SEC-MALS)

Characterization of Proteins by Size-Exclusion Chromatography Coupled to Multi-Angle Light Scattering SEC-MALS

Karakterisering van eiwitten door grootte-uitsluiting chromatografie gekoppeld aan multi-angle lichtverstrooiing (SEC-MALS)

Analytical size-exclusion chromatography (SEC), commonly used for the determination of the molecular weight of proteins and protein-protein complexes in ...