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Caffrey, M., Porter, C. Crystallizing Membrane Proteins for Structure Determination using Lipidic Mesophases. J. Vis. Exp. (45), e1712, doi:10.3791/1712 (2010).
Lipídic mesophases का उपयोग करके झिल्ली प्रोटीन crystallizing के लिए एक विस्तृत प्रोटोकॉल में वर्णित है. इस विधि में विभिन्न lipídic घन चरण के रूप में या meso विधि में किया गया करने के लिए भेजा . विधि काफी बहुमुखी है कि यह prokaryotic और यूकेरियोटिक प्रोटीन की एक्स - रे crystallographic संरचनाओं, प्रोटीन है कि monomeric, होमोसेक्सुअल और hetero-multimeric, क्रोमोफोर युक्त और क्रोमोफोर मुक्त कर रहे हैं हल करने के लिए इस्तेमाल किया गया है दिखाया गया है, और अल्फा पेचदार और बीटा बैरल प्रोटीन. हाल ही में meso crystallization में उपयोग कर सफलताओं मानव इंजीनियर beta2 एड्रीनर्जिक और adenosine A2a जी प्रोटीन युग्मित रिसेप्टर्स हैं. प्रोटोकॉल monoolein आधारित mesophase में झिल्ली प्रोटीन के पुनर्गठन के लिए, और मैनुअल मोड में crystallizations स्थापित करने के लिए प्रस्तुत कर रहे हैं. ऐसे क्रिस्टल कटाई के रूप में, समग्र प्रक्रिया में अतिरिक्त कदम है, भविष्य वीडियो लेख में संबोधित किया जाना हैं. समय mesophase प्रोटीन - लोड तैयार है और एक crystallization की थाली करने के लिए सेट करने के लिए आवश्यक मैन्युअल रूप से के बारे में एक घंटे है.
संरचनात्मक और कार्यात्मक जीव विज्ञान के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण ध्यान केंद्रित जैविक झिल्ली (चित्रा 1). झिल्ली, जो सेल और उप सेलुलर जब वर्तमान organelles के चारों ओर एक molecularly पतली संरचना सिर्फ दो लिपिड अणु भर में है और प्रोटीन के साथ जड़ी. संरचना और समारोह के रूप में दोनों लिपिड और प्रोटीन के लिए लागू ब्याज की हैं. हालांकि, इस लेख के ध्यान केंद्रित झिल्ली प्रोटीन के लिए प्रतिबंधित है.
दो कारणों के लिए कैसे झिल्ली प्रोटीन एक आण्विक स्तर पर समारोह के एक बेहतर समझ की मांग की है. सबसे पहले, वहाँ जानते हुए भी कि वे कैसे काम करते हैं में बौद्धिक संतुष्टि है. दूसरे, जानते हुए भी कैसे काम करता है एक प्रोटीन के द्वारा, वहाँ हमेशा ठीक यह खराबी चाहिए या में सुधार की या यहाँ तक कि यह विशेष अनुप्रयोगों के लिए संशोधित करने में सक्षम होने की संभावना है. ड्रग डिजाइन काम के इस प्रकार का एक स्पष्ट परिणाम है. एक लगाना कैसे एक झिल्ली प्रोटीन एक आण्विक स्तर पर काम करता है दृष्टिकोण इसकी संरचना निर्धारित करने के लिए है. यह सभी परमाणुओं के 3 आयामी अंतरिक्ष में स्थान, या कम से कम सभी गैर - हाइड्रोजन परमाणुओं, कि प्रोटीन बनाने की स्थापना शामिल है. हम इस उद्देश्य के लिए उपयोग विधि macromolecular क्रि एक्स - रे (एमएक्स) है. चित्रा 2 एक झिल्ली प्रोटीन संरचना जिसका था एमएक्स का उपयोग करके निर्धारित की एक उदाहरण दिखाता है. प्रोटीन का एक विवर्तन गुणवत्ता क्रिस्टल एमएक्स करने के लिए आवश्यक है.
जाहिर है, वहाँ कई कदम संरचना macromolecular क्रि का उपयोग कर निर्धारण में शामिल हैं. यह 3 चित्र में सचित्र है. आमतौर पर, इन एक झिल्ली प्रोटीन लक्ष्य की पहचान शामिल है, और फिर उत्पादन, शुद्ध और यह crystallizing. विवर्तन माप क्रिस्टल का उपयोग कर एक घर या एक सिंक्रोटॉन एक्स - रे स्रोत पर प्रदर्शन कर रहे हैं. विवर्तन डेटा है कि तब एक आणविक मॉडल के साथ फिट है एक इलेक्ट्रॉन घनत्व नक्शे उपज संसाधित कर रहे हैं. मॉडल, जब परिष्कृत, प्रोटीन की कार्रवाई के तंत्र का पता लगाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है और संरचना के आधार पर दवा डिजाइन के लिए.
इस लेख के ध्यान केंद्रित करने के लिए दिखाने के लिए हम कैसे meso विधि में तथाकथित विवर्तन lipídic mesophases का उपयोग झिल्ली प्रोटीन की गुणवत्ता क्रिस्टल द्वारा, का उत्पादन है. विधि और इसके दायरे के हाल के एक समीक्षा के संदर्भ 1 (Caffrey, 2009) में उपलब्ध है. प्रोटोकॉल कदम दर कदम हम यहाँ का पालन करेंगे संदर्भ 2 (Caffrey और Cherezov, 2009) में वर्णित है.
एक प्रवाह संचित्र और meso झिल्ली प्रोटीन crystallization परीक्षण में एक की स्थापना के लिए आवश्यक समय में शामिल कदम सारांश चित्रा 4 में दिखाया गया है. यह आलेख उन डैश्ड लाल लाइनों द्वारा संलग्न कदम शामिल हैं.
भाग 1: Crystallization प्लेट्स तैयारी
भाग 2: तैयारी लिपिड सिरिंज
भाग 3: तैयारी प्रोटीन सिरिंज
भाग 4: मिश्रण प्रोटीन समाधान और लिपिड: Mesophase बनाना
भाग 5: औषधि लोड हो रहा है
भाग 6: Crystallization प्लेट्स की स्थापना
भाग 7: प्रतिनिधि परिणाम
परिणामस्वरूप क्रिस्टल की उपस्थिति झिल्ली प्रोटीन की निहित रंग के साथ अलग अलग होंगे, प्रकाश का ध्रुवीकरण (या अभाव क्या है) और निरीक्षण विधि और रोशनी की गुणवत्ता के लिए इस्तेमाल किया. चित्रा 6 कई संभव क्रिस्टल दिखावे से पता चलता है. स्वाभाविक रूप से रंगीन झिल्ली meso में बढ़ रहा है जब प्रकाश के साथ सामान्य देखा प्रोटीन चित्रा 6 पैनलों (ख और घ) में दिखाया गया है उन लोगों की तरह देख सकते हैं. बेरंग झिल्ली प्रोटीन घन चरण में बढ़ती जब सामान्य प्रकाश के साथ देखा क्रिस्टल चित्रा 6 (पैनल ई) में दिखाया गया है उन लोगों की तरह देख सकते हैं. अंत में, बेरंग झिल्ली प्रोटीन meso में बढ़ती जब polarized प्रकाश के साथ देखा क्रिस्टल चित्रा 6 (पैनलों एक और ग) की तरह देख सकते हैं.
फसल और क्रायो शांत क्रिस्टल संरचना निर्धारण की समग्र प्रक्रिया में अगले कदम हैं और रिकॉर्ड और उन लोगों से एक्स - रे विवर्तन का विश्लेषण. इन विषयों के लिए अलग जौव लेख में कवर किया जाता है.

चित्रा 1 में और जिस पर एक जैविक लिपिड bilayer दिखा झिल्ली के योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व प्रोटीन की एक किस्म में स्थित हैं .

चित्रा 2 संरचना.विटामिन बी 12 परिवहन प्रोटीन BtuB, एमएक्स और meso 6 विधि इस जौव लेख में सचित्र में हो क्रिस्टल का उपयोग कर हल.

चित्रा 3. संरचना समारोह चक्र प्राप्त करने और एक प्रोटीन के बारे में पूरा संरचनात्मक जानकारी का उपयोग करने में शामिल कदम के कई दिखाता है.

चित्रा 4]. प्रवाह संचित्र meso विधि में झिल्ली प्रोटीन क्रिस्टल की उत्पादन में शामिल कदम को सारांशित. केवल उन डैश्ड लाल रेखा से घिरा हुआ कदम इस जौव लेख में कवर कर रहे हैं. 2 संदर्भ से.

5 चित्रा एक सरलीकृत तापमान रचना लिपिड (monoolein) / पानी की व्यवस्था के लिए चरण आरेख . Crystallization परीक्षण 20 पर सेट कर रहे हैं डिग्री सेल्सियस जहां लिपिड 40% जलयोजन पर पानी के साथ saturates. विस्तृत चरण आरेख 5 संदर्भ में उपलब्ध है.

चित्रा 6 lipídic mesophase में बढ़ती झिल्ली प्रोटीन के कण.
(क) विटामिन बी 12 परिवहन प्रोटीन, 6 BtuB, (ख) 7 द्वितीय जटिल प्रकाश कटाई, (ग) / adhesin invasin 8 OpcA, (घ) bacteriorhodopsin 9, स्यूडोमोनास से (ङ) एक कार्बोहाइड्रेट ट्रांसपोर्टर. छवियाँ सामान्य प्रकाश (बी, डी, ई) के साथ और पार कर polarizers (क, ग) के बीच दर्ज की गई.
घन चरण एक नाजुक और गतिशील वातावरण है कि काफी चर के एक नंबर के परिवर्तन के साथ बदल सकते हैं. यह मैनुअल मोड में है कि सभी संभावित नुकसान का वर्णन meso crystallization परीक्षण में की स्थापना की एक विवरण देना संभव नहीं है. हालांकि, कई कठिनाइयों तकनीक अभ्यास के द्वारा यह महंगा प्रोटीन समाधान के लिए आवेदन करने से पहले और मिश्रण के दौरान सीरिंज के लिए लागू दबाव में मॉडरेशन का उपयोग करके बचा जा सकता है. सही ढंग से हो गया, meso विधि में प्रोटीन की एक विस्तृत विविधता के क्रिस्टल उपज कर सकते हैं, जो की संख्या लगातार बढ़ती जा रही है.
meso crystallization परीक्षण में की स्थापना के यहाँ दिए गए विवरण मैनुअल मोड पर ध्यान केंद्रित है . प्रक्रिया है, और अक्सर उन मामलों है कि बड़े पैमाने पर crystallization शर्तों की स्क्रीनिंग की आवश्यकता में crystallization प्लेटों के स्वचालित सेटअप की सुविधा के लिए संशोधित किया गया है.
वहाँ कई जो इस काम के लिए योगदान कर रहे हैं और सबसे Caffrey स्ट्रक्चरल और कार्यात्मक जीवविज्ञान समूह झिल्ली, दोनों अतीत और वर्तमान सदस्यों से कर रहे हैं. हम सभी के लिए हमारी हार्दिक धन्यवाद और प्रशंसा का विस्तार. इस काम के हिस्से में से विज्ञान फाउंडेशन आयरलैंड (07/IN.1/B1836), स्वास्थ्य (GM75915) के राष्ट्रीय संस्थानों, और लुम्नीच विश्वविद्यालय अनुदान द्वारा समर्थित किया गया.
| Name | Type | Company | Catalog Number | Comments |
| Protein solution | Reagent | Various | Various | |
| Lipid (monoolein) | Reagent | Sigma-Aldrich | Various | |
| Precipitant solutions | Reagent | Various | Various | |
| Purified water | Reagent | EMD Millipore | ||
| Pipetting devices | Tool | Pipetman | Various | |
| Disposable pipet tips | Disposable | Pipetman | Various | |
| Gas-tight syringes | Tool | Hamilton Co | 80265 (25-l) | |
| Syringe tips | Tool | Hamilton Co | 7770-020 (gauge 22) | |
| Narrow bore coupler* | Tool | Hamilton Co | various/EBS-LCP-2 | |
| Repeating dispenser | Tool | Hamilton Co | 83700 | |
| Silanized glass microscope slides | Disposable | Gold Seal | 3010 | |
| microscope coverslips | Disposable | Fisher Scientific | 12-548C | |
| Perforated double-stick spacer tape | Disposable | Saunders Corporation (hole-punched) | NA | |
| Tweezers | Tool | Various | NA | |
| Brayer (roller) | Tool | Fisher Scientific | 50820937 | |
| Chipped ice | Temperature Control | N/A | NA | |
| Tissues | Disposable | N/A | NA | |
| Calculator | Tool | Various | NA | |
| Lab notebook | Tool | Various | NA | |
* Full details for machining your own Narrow Bore Coupler are provided in Reference 3. |
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