Name: fully processed recombinant kras4b: isolating and characterizing the farnesylated and methylated protein
Uploaded: 2020-01-16T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fully Processed Recombinant KRAS4b: Isolating and Characterizing the Farnesylated and Methylated Protein at JoVE.com

We erkennen het klonen en expressie steun van Carissa Grose, Jen Melhalko, en Matt Drew in het proteïne Expression laboratorium, Frederick National Laboratory voor kankeronderzoek. Dit project is geheel of gedeeltelijk gefinancierd met federale fondsen van het nationaal kanker instituut, National Institutes of Health, onder contract nr. HHSN261200800001E. De inhoud van deze publicatie weerspiegelt niet noodzakelijkerwijs de standpunten of het beleid van het Department of Health and Human Services, noch vermeldt handelsnamen, commerciële producten of organisaties goedkeuring door de Amerikaanse overheid

1. eiwit zuivering
<ol><li>Buffers voorbereiden A – H, zoals te zien in tabel 1.</li>
</ol><table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Bufferoplossing</td>
			<td>Buffer-agent (alle 20 mM)</td>
			<td>
pH
</td>
			<td>NaCl (mM)</td>
			<td>imidazol (mM)</td>
			<td>MgCl2</td>
			<td>
TCE<strong...

<ol>
	<li>Cox, A. D., Der, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+prenylation:+more+than+just+glue.">Protein prenylation: more than just glue.</a> Current Opinion in Cell Biology. 4 (6), 1008-1016 (1992).</li><li>Zhang, F. L., Casey, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+Prenylation:+Molecular+Mechanisms+and+Functional+Consequences.">Protein Prenylation: Molecular Mechanisms and Functional Consequences.</a> Annual Review of Biochemistry. 65, 241-269 (1996).</li><li>Hottman, D. A., Li, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+prenylation+and+synaptic+plasticity:+implications+for+Alzheimer's+disease.">Protein prenylation and synaptic plasticity: implications for Alzheimer's disease.</a> Molecular Neurobiology. 50 (1), 177-185 (2014).</li><li>Hottman, D. A., Chernick, D., Cheng, S., Wang, Z., Li, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=HDL+and+cognition+in+neurodegenerative+disorders.">HDL and cognition in neurodegenerative disorders.</a> Neurobiology of Disease. 72, 22-36 (2014).</li><li>Nakagami, H., Jensen, K. S., Liao, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+pleiotropic+effect+of+statins:+prevention+of+cardiac+hypertrophy+by+cholesterol-independent+mechanisms.">A novel pleiotropic effect of statins: prevention of cardiac hypertrophy by cholesterol-independent mechanisms.</a> Annals of Medicine. 35 (6), 398-403 (2003).</li><li>Kohnke, 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=Rab+GTPase+prenylation+hierarchy+and+its+potential+role+in+choroideremia+disease.">Rab GTPase prenylation hierarchy and its potential role in choroideremia disease.</a> PLoS One. 8 (12), 81758 (2013).</li><li>Berndt, N., Hamilton, A. D., Sebti, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeting+protein+prenylation+for+cancer+therapy.">Targeting protein prenylation for cancer therapy.</a> Nature Reviews Cancer. 11 (11), 775-791 (2011).</li><li>Kho, Y., 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+tagging-via-substrate+technology+for+detection+and+proteomics+of+farnesylated+proteins.">A tagging-via-substrate technology for detection and proteomics of farnesylated proteins.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101 (34), 12479-12484 (2004).</li><li>Armstrong, S. A., Hannah, V. C., Goldstein, J. L., Brown, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CAAX+geranylgeranyl+transferase+transfers+farnesyl+as+efficiently+as+geranylgeranyl+to+RhoB.">CAAX geranylgeranyl transferase transfers farnesyl as efficiently as geranylgeranyl to RhoB.</a> Journal of Biological Chemistry. 270 (14), 7864-7868 (1995).</li><li>Stephen, A. G., Esposito, D., Bagni, R. K., McCormick, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dragging+ras+back+in+the+ring.">Dragging ras back in the ring.</a> Cancer Cell. 25 (3), 272-281 (2014).</li><li>Denisov, I. G., Sligar, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanodiscs+in+Membrane+Biochemistry+and+Biophysics.">Nanodiscs in Membrane Biochemistry and Biophysics.</a> Chemical Reviews. 117 (6), 4669-4713 (2017).</li><li>Bao, H., Duong, F., Chan, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Step-by-step+Method+for+the+Reconstitution+of+an+ABC+Transporter+into+Nanodisc+Lipid+Particles.">A Step-by-step Method for the Reconstitution of an ABC Transporter into Nanodisc Lipid Particles.</a> Journal of Visualized Experiments. (66), e3910 (2012).</li><li>Dementiev, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=K-Ras4B+lipoprotein+synthesis:+biochemical+characterization,+functional+properties,+and+dimer+formation.">K-Ras4B lipoprotein synthesis: biochemical characterization, functional properties, and dimer formation.</a> Protein Expression and Purification. 84 (1), 86-93 (2012).</li><li>Lowe, P. N., 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=Characterization+of+recombinant+human+Kirsten-ras+(4B)+p21+produced+at+high+levels+in+Escherichia+coli+and+insect+baculovirus+expression+systems.">Characterization of recombinant human Kirsten-ras (4B) p21 produced at high levels in Escherichia coli and insect baculovirus expression systems.</a> Journal of Biological Chemistry. 266 (3), 1672-1678 (1991).</li><li>Gillette, 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=Production+of+Farnesylated+and+Methylated+Proteins+in+an+Engineered+Insect+Cell+System.">Production of Farnesylated and Methylated Proteins in an Engineered Insect Cell System.</a> Methods in Molecular Biology. 2009, 259-277 (2019).</li><li>Agamasu, 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=KRAS+Prenylation+Is+Required+for+Bivalent+Binding+with+Calmodulin+in+a+Nucleotide-Independent+Manner.">KRAS Prenylation Is Required for Bivalent Binding with Calmodulin in a Nucleotide-Independent Manner.</a> Biophysical Journal. 116 (6), 1049-1063 (2019).</li><li>Talsania, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome+Assembly+and+Annotation+of+the+Trichoplusia+ni+Tni-FNL+Insect+Cell+Line+Enabled+by+Long-Read+Technologies.">Genome Assembly and Annotation of the Trichoplusia ni Tni-FNL Insect Cell Line Enabled by Long-Read Technologies.</a> Genes. 10 (2), 79 (2019).</li><li>Spencer-Smith, R., 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=Inhibition+of+RAS+function+through+targeting+an+allosteric+regulatory+site.">Inhibition of RAS function through targeting an allosteric regulatory site.</a> Nature Chemical Biology. 13 (1), 62-68 (2016).</li><li>Lowe, P. N., 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=Expression+of+polyisoprenylated+Ras+proteins+in+the+insect/baculovirus+system.">Expression of polyisoprenylated Ras proteins in the insect/baculovirus system.</a> Biochemical Society Transactions. 20 (2), 484-487 (1992).</li><li>Dharmaiaha, S., 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=Structural+basis+of+recognition+of+farnesylated+and+methylated+KRAS4b+by+PDE&#948;.">Structural basis of recognition of farnesylated and methylated KRAS4b by PDE&#948;.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (44), 6766-6775 (2016).</li><li>Abdiche, Y. N., Myszka, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+the+mechanism+of+drug/Lipid+membrane+interactions+using+Biacore.">Probing the mechanism of drug/Lipid membrane interactions using Biacore.</a> Analytical Biochemistry. 328 (2), 233-243 (2004).</li><li>Fisher, R. 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=Complex+interactions+of+HIV-1+nucleocapsid+protein+with+oligonucleotides.">Complex interactions of HIV-1 nucleocapsid protein with oligonucleotides.</a> Nucleic Acids Research. 34 (2), 472-484 (2006).</li><li>Lakshman, B., 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=Quantitative+biophysical+analysis+defines+key+components+modulating+recruitment+of+the+GTPase+KRAS+to+the+plasma+membrane.">Quantitative biophysical analysis defines key components modulating recruitment of the GTPase KRAS to the plasma membrane.</a> Journal of Biological Chemistry. 294, 2193-2207 (2019).</li></ol>

Zoals opgemerkt in de representatieve resultaten sectie, de meest kritieke stap tijdens de zuivering is de behandeling van het monster gedurende de tijd dat het in lager zout. Het beperken van de tijd dat het monster wordt blootgesteld aan minder dan 200 mM NaCl zal helpen verminderen neerslag en verhoging van de monster opbrengst. Interpretatie van de resultaten van de CEX kan moeilijk zijn als het profiel niet overeenkomt met de verwachtingen (Zie Figuur 2). Totdat het protocol routine is ...

Posttranslationele modificaties spelen een belangrijke rol bij het bepalen van de functionele activiteit van eiwitten. Wijzigingen zoals fosforylering en glycosylatie zijn goed vastgesteld. Lipide-modificaties zijn echter minder goed gekarakteriseerd. Geschat wordt dat maar liefst 0,5% van alle cellulaire eiwitten kunnen worden prenylated1. Prenylation is de overdracht van een 15-Carbon het of een 20-Carbon geranylgeranyl lipide keten aan een acceptor eiwit met de caax Motif2. Prenylated eiwitten zijn betrokken bij de progressie van verschillende ziekten van de mens, met inbegrip van vroegtijdige veroudering3, Alzheimer4, cardiale disfunctie5, choroideremia6, en kanker7. De kleine gtpases, hri's, nri's, en kras1, nucleaire laminaten, en de kinetochoren cenp-E en F zijn farnesylated eiwitten onder de basale aandoening. Andere kleine GTPases, namelijk RhoA, RhoC, Rac1, CDC-42 en RRAS zijn geranylgeranylated8, terwijl rhob farnesylated of geranylgeranylated9kan zijn.
De kleine GTPase KRAS4b fungeert als een moleculaire switch, in wezen overdracht van extracellulaire groeifactor signalering naar intracellulaire signaaltransductie trajecten die celgroei en proliferatie stimuleren, via meerdere eiwit-eiwit interacties. Er zijn twee belangrijke aspecten van KRAS4b biochemie die essentieel zijn voor haar activiteit. Ten eerste, de eiwit cycli tussen een inactief BBP en een actieve GTP gebonden toestand waarbij het actief met Effectors bezig is. Tweede, een C-terminale poly-lysine regio en een farnesylated en carboxymethylated cysteïne direct het eiwit naar het plasma membraan, waardoor werving en activering van stroomafwaartse Effectors. Mutant KRAS4b is een oncogene driver in pancreatic, colorectale en longkanker10, en als zodanig, therapeutische interventie zou een groot klinisch voordeel hebben. Productie van authentiek gemodificeerd recombinant eiwit dat is farnesylated en carboxymethylated zou biochemische screening mogelijk maken met behulp van KRAS4b in combinatie met membraan surrogaten zoals liposomen of lipide nano schijven11,12.
Het Transferase (fnt) katalyseert de toevoeging van het pyrofosfaat aan de C-terminale cysteïne in het caax motief in KRAS4b. Na prenylatie wordt het eiwit verhandeld aan het endoplasmisch reticulum (er) waar het RAS converting enzym (RCE1) de drie C-terminale residuen Slaid. De laatste stap in de verwerking is methylering van het nieuwe C-terminale farnesylcysteïne residu door het ER membraan proteïne, isoprenylcysteïne carboxylgroep methyltransferase (ICMT). Expressie van recombinant KRAS4b in E. coli resulteert in de productie van een ongemodificeerd eiwit. Eerdere pogingen om verwerkte KRAS4b te produceren zijn beperkt als gevolg van onvoldoende opbrengsten voor structurele of drug screening experimenten of hebben nagelaten om de inheemse full-length volwassen eiwit13,14te recapituleren. Het protocol hier gepresenteerd maakt gebruik van een Engineered Baculovirus gebaseerde insect Cell expressie systeem en zuiveringsmethode die zeer gezuiverde, volledig verwerkte KRAS4b genereert bij rendementen van 5 mg/L celcultuur.
Zorgvuldige eiwit karakterisering is essentieel voor het valideren van de kwaliteit van recombinant eiwitten voorafgaand aan het beginnen met structurele biologie of drug screening studies. Twee belangrijke parameters van volledig verwerkte KRAS4b zijn validatie van de juiste prenyl-modificatie en de beschikbaarheid van de farnesylated en carboxymethylated C-Terminus (FMe) voor interactie met membraan vervangers of lipiden. Elektro spray ionisatie massaspectrometrie (ESI-MS) van de KRAS4b-FME werd gebruikt om het molecuulgewicht te meten en de aanwezigheid van de het en Carboxymethyl modificaties te bevestigen. Inheemse massaspectrometrie, waarbij monsters worden besproeid met niet-denaturerende oplosmiddelen, werd gebruikt om aan te tonen dat KRAS4b-FMe ook gebonden was aan zijn BBP cofactor. Ten slotte werd oppervlak Plasmon resonantie spectroscopie gebruikt om de directe binding van KRAS4b-FMe met geïmmobiliseerde liposomen te meten.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1.8 mL Safe-Lock Tubes, Natural</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>22363204</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>11 mm Cl SS Interlocked Insert Autosampler Vials</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>30211SS-1232</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-palmitoyl-2-oleoyl-glycero-3-phosphocholine (POPC)</td>
			<td>AVANTI POLAR LIPIDS</td>
			<td>850457</td>
			<td>purchase as liquid stocks in chloroform</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-palmitoyl-2-oleoyl-glycero-3-phospho-L-serine (POPS)</td>
			<td>AVANTI POLAR LIPIDS</td>
			<td>840034</td>
			<td>purchase as liquid stocks in chloroform</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5427R Centrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetonitrile, HPLC Grade</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>A998-1 1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium Acetate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>09689-250g</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Argon gas</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>ARUP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Assay Plate 384</td>
			<td>CORNING</td>
			<td>3544</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biacore T200 Instrument</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blue Snap-It Seals, T/S</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>C4011-54B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Branson Ultrasonic Bath</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>15-336-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cation Exchange Chromatography (CEX) column</td>
			<td>GE Healthcare Life Sciences</td>
			<td>29018183</td>
			<td>HiPrep SP Sepharose High Performance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CHAPS</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>C3023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dyna Pro Plate Reader</td>
			<td>Wyatt Technologies</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Exactive Plus EMR Mass Spectrometer</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formic Acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F0507-500Ml</td>
			<td>Use Reagent Grade or better</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gilson vials 7x14 mm Tubes</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>BR-1002-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass screw thread vials with PTFE foam liners</td>
			<td>Scientific Specialities</td>
			<td>B69302</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High speed/benchtop centrifuge</td>
			<td>Thermo Fischer Scientific</td>
			<td>05-112-114D</td>
			<td>capable of up to 4,000 xg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>His6-Tobacco Etch Virus (TEV) protease</td>
			<td>Addgene</td>
			<td>92414</td>
			<td>Purified as per Raran-Kurussi et al. (2017) Removal of Affinity Tags with TEV Protease. In: Burgess-Brown N. (eds) Heterologous Gene Expression in E.coli. Methods in Molecular Biology, vol 1586. Humana Press, New York, NY</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Immobilized Metal Affinity Chromatography (IMAC) column</td>
			<td>GE Healthcare Life Sciences</td>
			<td>28-9365-51</td>
			<td>HisPrep FF 16/10</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>In-House Water Supply, Arium Advance</td>
			<td>Sartorius Stedim</td>
			<td></td>
			<td>Resistivity of 18 M&#937;0-cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipid extruder set with holder</td>
			<td>AVANTI POLAR LIPIDS</td>
			<td>610023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid nitrogen</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>NI-DEWAR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M110-EH microfluidizer</td>
			<td>Microfluidics</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MabPac RP UHPLC Column, 4 um, 3.0 x 50 mm</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>088645</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MabPac SEC-1 Column, 5 um, 300 &#197;, 2.1 x 150 mm</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>088790</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MagTran software</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol, HPLC Grade</td>
			<td>VWR Chemicals</td>
			<td>BDH20864.400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NGC Chromatography System</td>
			<td>BioRad</td>
			<td>78880002</td>
			<td>NGC QuestTM 100 Chromatography system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protease Inhibitor Cocktail without EDTA or other chelators</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>P8849</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber Caps type 3</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>BR-1005-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Series S Sensor Chip L1</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>29104993</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrophotometer</td>
			<td>Thermo Fischer Scientific</td>
			<td>13-400-519</td>
			<td>Absorbace at 280nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultra-15 Centrifugal Filter Units, 10K NMWL</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>UFC901008</td>
			<td>PES membrane</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultracel 10K MWCO Ultra 0.5 mL Centrifuge Filters</td>
			<td>Amicon</td>
			<td>UFC501024</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultracentrifuge</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>Optima - L80K</td>
			<td>capable of 100,000 xg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vanquish UHPLC (Pump, Column Hearter, and LC System)</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex Genie 2</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>12-812</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water, HPLC Grade</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>270733-1L</td>
			<td>May use in-house water source (see below)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Whatman GD/XP PES 0.45 mm syringe filter</td>
			<td>GE Healthcare - Whatman</td>
			<td>6994-2504</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xcalibur QualBrowser</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td></td>
			<td>proteomics software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fully processed recombinant kras4b: isolating and characterizing the farnesylated and methylated protein

Eiwit prenylatie is een belangrijke modificatie die verantwoordelijk is voor het richten van eiwitten op intracellulaire membranen. KRAS4b, dat wordt gemuleerd in 22% van de menselijke kankers, wordt verwerkt door farnesylatie en carboxymethylatie als gevolg van de aanwezigheid van een ' CAAX ' vak motief bij het C-Terminus. Een Engineered Baculovirus systeem werd gebruikt om farnesylated en carboxymethylated KRAS4b in insecten cellen uit te drukken en is eerder beschreven. Hier beschrijven we de gedetailleerde, praktische zuivering en Biochemische karakterisering van het eiwit. Met name werden affiniteit en ionenwisselingschromatografie gebruikt om het eiwit te zuiveren tot homogeniteit. Intact en inheemse massaspectrometrie werd gebruikt voor het valideren van de juiste modificatie van KRAS4b en om te controleren of nucleotide binding. Tot slot werd de membraan vereniging van farnesylated en carboxymethylated KRAS4b aan liposomen gemeten met behulp van oppervlakte Plasmon resonantie spectroscopie.

Een van de grootste variabelen in het protocol is de hoeveelheid uitgedrukt doel proteïne (His6-MBP-TeV-KRAS4b). Dit protocol werd ontwikkeld met behulp van een isolaat uit een Trichoplusia ni cellijn, TNI-FNL17, aangepast voor de groei van de suspensie en gespeende uit serum. Gezien het brede scala van resultaten gerapporteerd over de verschillende insecten cellijnen met de Baculovirus expressie systeem, is het raadzaam dat TNI-FNL worden gebruikt, althans aanvankelijk, om KRAS4b-FMe ge...

Watch this Scientific Journal Video about Fully Processed Recombinant KRAS4b: Isolating and Characterizing the Farnesylated and Methylated Protein at JoVE.com

Fully Processed Recombinant KRAS4b: Isolating and Characterizing the Farnesylated and Methylated Protein

Prenylatie is een belangrijke modificatie op perifere membraan bindende eiwitten. Insecten cellen kunnen worden gemanipuleerd om gefarnesylen carboxymethylated KRAS4b te produceren in hoeveelheden die biofysische metingen van eiwit-eiwit-en proteïne-lipide-interacties mogelijk maken

Volledig verwerkte recombinant KRAS4b: isoleren en karakteriseren van het Farnesylated en gemethyleerd eiwit

Protein prenylation is a key modification that is responsible for targeting proteins to intracellular membranes. KRAS4b, which is mutated in 22% of human ...

Ons protocol maakt isolatie en scheiding van goed verwerkte KRAS bij hoge opbrengst mogelijk. De productie van authentiek vernesylated en carboxymethylated KRAS maakt het mogelijk om experimenten uit te voeren die KRAS in hun membraan hebben, net als in zoogdiercellen. De hoge opbrengst van het protocol onderscheidt het van eerder werk.We zuiveren meestal drie tot vijf milligram eiwit per liter expressiemateriaal. Dit stelt ons in staat om een verscheidenheid van biofysische en structurele biologie experimenten uit te voeren. KRAS is gemuteerd in 20% van de kankers en 90% in alvleesklierkanker.Dus het hebben van een protocol om authentiek verwerkt eiwit te produceren is heel nuttig voor het ontwikkelen van medicijnschermen, zodat je het werkelijke eiwit bestuderen zoals het zou zijn op het membraan van kankercellen. Dit protocol is ook zeer nuttig voor het bestuderen van andere eiwitten die zijn farnesylated en volledig verwerkt in de cellen. En als zodanig, alles wat je hoeft te doen is swap uit de KRAS met het eiwit van belang en zet het in het baculovirus.De kritieke stappen zijn die rond de kationuitwisselingschromatografie. Het gebruik van de juiste kolom en het beperken van de tijd dat het eiwit in een lage zoutbuffer zit zijn essentieel voor succes. Begrijpen dat de neerslag is niet een sneeuwbol type gebeurtenis helpt begeleiden die nieuw zijn bij het protocol.Dit wordt versterkt door de noodzaak aan te tonen om de kationenwisselkolombelasting in meerdere kleinere ladingen te verdelen. Na het lyseren van cellen, het verduidelijken van het lysaat en het zuiveren van het doeleiwit door IMAC, analyseer je de eiwitfracties met behulp van SDS-pagina en Coomassie-kleuring. Pool de piekfracties en dialyseren het zwembad 's nachts tegen twee liter buffer D op vier graden Celsius.Verwijder de volgende dag het monster uit de dialyse en vercentrifugeren het gedurende 10 minuten op 4.000 g om eventuele neerslag te verwijderen. Het uiteindelijke dialyseerde en verduidelijkte monster is vaak nog wazig, maar kan zonder verdere verwerking op de CEX-kolom worden toegepast. Bereid 20 milliliter cation uitwisseling kolom door het wassen met drie kolom volumes van buffer G, dan met drie kolom volumes van buffer F.Next, verdun 20 milliliter van het dialyseerde monster om een definitieve natriumchloride concentratie van 100 millimolar door toevoeging van 20 milliliter buffer E en breng het monster aan de uitwisseling kolom.Het is van cruciaal belang om de kleine hoeveelheid van het monster in plaats van alles tegelijk te verdunnen en de verdunde monsters moeten onmiddellijk na verdunning op de kolom worden aangebracht om de neerslag van het eiwit te beperken. Blijf de kolom laden met vers verdund monster als de vorige verdunning het einde van de belasting nadert. Was vervolgens de kolom naar baseline 280 met buffer F die doorgaans drie kolomvolumes vereist.Elute het eiwit uit de kolom met een 400 milliliter gradiënt van buffer F tot 65%buffer G, het verzamelen van de eluent in zes milliliter fracties. Zodra het verloop is voltooid, blijft u de kolom wassen voor een extra 1,5 kolomvolumes van 65%buffer G.Kies de positieve breuken op basis van zowel SDS-pagina als Coomassie Blue-vlekanalyse en inspectie van het UV-spoor van het chromatogram. Verbind het eiwit en verteer het met His6 TEV protease volgens de handschriftaanwijzing.Na de spijsvertering en dialyse, laad het eiwit op een 20 milliliter IMAC kolom geëquilibreerd met buffer A op drie milliliter per minuut. Verzamel zeven milliliterfracties tijdens deze chromatografie en was de kolom met in totaal drie kolomvolumes buffer A of totdat de basislijnabsorptie is bereikt. Elute het doeleiwit met vijf kolomvolumegradiënt van buffer C van 0%tot 10%en verzamel zeven milliliterfracties.Identificeer vervolgens de positieve breuken met de SDS-pagina. Wanneer geanalyseerd met SDS-pagina, moet het verduidelijkte lysaat een donkere band bevatten die migreert naar ongeveer 65 kilodaltons die overeenkomt met het fusie-eiwit His6-MBP-tev-KRAS4b. De mede-uitgedrukte FNTAb migreert naar 48 kilodaltons.De CEX-stap binnen de zuivering is van cruciaal belang omdat het de omvang van proteolyse vermindert en het volledig verwerkte eiwit verrijkt, maar het meest gecompliceerde deel van het protocol is. Een typisch resultaat van deze stap heeft een prominente piek drie met de KRAS4b-FMe, maar elutie profielen kunnen variabel zijn. Intacte massaanalyse met behulp van ESIMS bevestigt de precieze moleculaire massa van de eiwitten en daarmee het relatieve aandeel van farnesylation of carboxymethylatie.Terwijl de typische definitieve partijen sommige detecteerbare KRAS4b-FARN bevatten, was dit aandeel minder dan 15% in termen van piekhoogte van deze analyse. Inheemse massa-analyse werd gebruikt om de massa van de KRAS4b gebonden aan het BBP te bepalen. Het monsteroplosmiddel werd ingeruild voor ammoniumacetaat om een zachtere ionisatie te garanderen, waardoor het inheemse complex intact kon blijven.De interactie van KRAS4b-FMe en liposomen werd gemeten met oppervlakteplasmon resonantie om de farnesylation en carboxymethylation te valideren die nodig zijn om KRAS4b-FMe aan membranen te binden. Zoals verwacht, KRAS4b-FMe gebonden aan de liposomen, terwijl onbewerkte KRAS4b niet. Het minimaliseren van de tijd dat het eiwit wordt blootgesteld aan zoutarm is het meest kritieke aspect van het protocol dat de opbrengst beïnvloedt.Het eiwit is slechts kort op deze lage zoutconcentratie na de verdunning in buffer E.Het eiwit kan worden gebruikt voor een verscheidenheid van biofysische experimenten die membraan mimetica zoals liposomen of nanodiscs gebruiken om te onderzoeken welke lipiden KRAS interageert met. Met behulp van deze gegevens kunnen we beginnen te extrapoleren hoe KRAS interageert met het plasmamembraan van de cel. Met behulp van gezuiverde KRAS-FMe konden onze collega's de röntgenkristalstructuur van KRAS in complex oplossen met een chaperonne die specifiek is voor de farnesylated en gemethyleerde vorm van dit eiwit.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Preparation and Delivery of Protein Microcrystals in Lipidic Cubic Phase for Serial Femtosecond Crystallography

Voorbereiding en Levering van Protein Microcrystals in lipidische Cubic fase voor Serial Femtoseconde Kristallografie

Membrane proteins (MPs) are essential components of cellular membranes and primary drug targets. Rational drug design relies on precise structural ...

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

Het onderzoeken van Proteasome Montage met Recombinant Archaea Proteasomen en denaturerende PAGE: The Case voor een gecombineerde aanpak

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

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 ...

Time-resolved ElectroSpray Ionization Hydrogen-deuterium Exchange Mass Spectrometry for Studying Protein Structure and Dynamics

Tijdsgeresolveerde elektrosprayionisatie waterstof-deuterium Exchange Massaspectrometrie voor het bestuderen van Protein Structure en Dynamics

Intrinsically disordered proteins (IDPs) have long been a challenge to structural biologists due to their lack of stable secondary structure elements. ...

Recombinant Protein Expression, Crystallization, and Biophysical Studies of a Bacillus-conserved Nucleotide Pyrophosphorylase, BcMazG

Recombinant Protein Expression, Crystallization, and Biophysical Studies of a Bacillus-conserved Nucleotide Pyrophosphorylase, BcMazG

Recombinant Proteïne Expressie, Kristallisatie en Biofysische Studies van a<em&gt; Bacillus</em&gt; -conserveerd nucleotide pyrophosphorylase, BcMazG

To overcome safety restrictions and regulations when studying genes and proteins from true pathogens, their homologues can be studied. Bacillus anthracis ...

2 in 1: One-step Affinity Purification for the Parallel Analysis of Protein-Protein and Protein-Metabolite Complexes

2 in 1: stap zuivering van de affiniteit voor de parallelle analyse van eiwit-eiwit en eiwit-metaboliet complexen

Cellular processes are regulated by interactions between biological molecules such as proteins, metabolites, and nucleic acids. While the investigation of ...

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 ...

Fully Autonomous Characterization and Data Collection from Crystals of Biological Macromolecules

Volledig autonoom karakterisering en het verzamelen van gegevens van kristallen van biologische macromoleculen

High-brilliance X-ray beams coupled with automation have&#160;led to the use of synchrotron-based macromolecular X-ray crystallography (MX) beamlines for ...

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 ...

Characterizing Individual Protein Aggregates by Infrared Nanospectroscopy and Atomic Force Microscopy

Karakteriseren van individuele eiwit aggregaten door infrarood nano spectroscopie en Atoom kracht microscopie

The phenomenon of protein misfolding and aggregation results in the formation of highly heterogeneous protein aggregates, which are associated with ...