ونحن نقدم وصفا للبروتوكولات الخاصة بتحديد هيكل المجال الملزم IKK من نيمو بواسطة البلورات بالاشعه السينية. وتشمل الأساليب التعبير البروتين, تنقيه وتوصيف وكذلك استراتيجيات لتحسين الكريستال الناجحة وهيكل تحديد البروتين في شكله غير منضم.
Method Article
ونحن نقدم وصفا للبروتوكولات الخاصة بتحديد هيكل المجال الملزم IKK من نيمو بواسطة البلورات بالاشعه السينية. وتشمل الأساليب التعبير البروتين, تنقيه وتوصيف وكذلك استراتيجيات لتحسين الكريستال الناجحة وهيكل تحديد البروتين في شكله غير منضم.
نيمو هو بروتين السقالات الذي يلعب دورا أساسيا في المسار NF-κB عن طريق تجميع IKK-مجمع مع كيناسيس IKKα و IKKβ. عند التنشيط ، فان مجمع IKK فوسفولات الجزيئات IκB مما يؤدي إلى النقل النووي NF-κB وتفعيل الجينات المستهدفة. تثبيط التفاعل نيمو/IKK هو نموذج علاجي جذاب لتشكيل النشاط المسار NF-κB ، مما يجعل نيمو هدفا لتصميم مثبطات واكتشاف. لتسهيل عمليه الاكتشاف والاستفادة المثلي من مثبطات نيمو ، قمنا بهندسة بناء محسن للمجال الملزم IKK من نيمو الذي من شانه ان يسمح لتحديد هيكل البروتين في شكل apo وبينما يرتبط بمثبطات الوزن الجزيئي الصغيرة. هنا ، نقدم الاستراتيجية المستخدمة للتصميم والتعبير والتوصيف الهيكلي للمجال الملزم IKK من نيمو. يتم التعبير عن البروتين في الخلايا القولونية ، solubilized تحت ظروف الدفن وتنقيتها من خلال ثلاث خطوات الكروماتوغرافي. نناقش البروتوكولات الخاصة بالحصول علي بلورات لتحديد الهيكل ووصف استراتيجيات الحصول علي البيانات وتحليلها. وسوف تجد البروتوكولات تطبيق واسعه لهيكل تحديد المجمعات من نيمو ومثبطات جزيء صغير.
يتم تنشيط مسار NF-κB استجابه لمجموعه متنوعة من المحفزات ، بما في ذلك السايتوكينات والمنتجات الميكروبية والإجهاد ، لتنظيم التعبير عن الجينات المستهدفة المسؤولة عن الاستجابة التهابيه والمناعية ، وموت الخلايا أو البقاء علي قيد الحياة والانتشار1. الامراض بما في ذلك التهابات والمناعة الذاتية والسرطان2,3,4,5 وقد ارتبطت إلى فرط تنشيط المسار, الذي جعل التحوير NF-κb النشاط هدفا رئيسيا لتطوير العلاجات الجديدة6,7.
ويتميز المسار NF-κB الكنسي علي وجه الخصوص من المسار غير المتعارف عليه ، والمسؤولة عن الغدد الليمفاوية وتنشيط ب الخلية ، من قبل الاعتماد السابق علي نيمو البروتين السقالات (NF-κB المغير الاساسيه8) لتجميع ikk-مجمع مع كيناسيس IKKα و IKKβ. مجمع IKK هو المسؤول عن فوسفولات IκBα (المثبط من κB) التي تستهدف ذلك للتدهور ، وتحرير الدمامل NF-κB لنقل إلى نواه للنسخ الجيني1 التالي هو هدف جذاب لتطوير مثبطات لتعدل NF-κb النشاط.
تركز أبحاثنا علي توصيف التفاعل بين البروتين والبروتين بين نيمو و IKKβ ، والتي تستهدف نيمو لتطوير مثبطات جزيئات صغيره من تكوين مجمع IKK. مجال ملزم الحد الأدنى من نيمو ، المطلوبة لربط IKKβ ، ويشمل بقايا 44-111 ، وتم تحديد بنيتها في مجمع مع الببتيد المقابلة ل IKKβ تسلسل 701-7459. نيمو و ikkβ تشكل حزمه أربعه الحلزون حيث يستضيف نيمو ديمر الهلاليين من ikkβ (701-745) في أخدود مفتوح ممدود مع واجهه تفاعل موسعه. IKKβ (734-742) ، والمعروف أيضا باسم المجال نيمو ملزمه (بنك دبي الرئيسي) ، ويعرف أهم بقعه ساخنه للربط ، حيث تريبتوفانس الاساسيه اثنين (739,741) دفن عميقا داخل الجيب نيمو. تفاصيل هيكل معقده يمكن ان تساعد في التصميم القائم علي هيكل والأمثل لمثبطات جزيء صغير استهداف نيمو. في الوقت نفسه ، فانه من الصعب ان ملزمه لجزيء صغير أو الببتيد من شانه ان يعيد في نيمو التغيير المطابق الكامل (اي ، فتح واسعه من نيمو ملفوف لفائف dimer) الناجمة عن ربط IKKβ طويلة (701-745) ، كما لوحظ في الكريستال ، وبنيه غير منضم نيمو أو نيمو منضما إلى مثبط جزيء صغير قد تمثل هدفا أفضل لتصميم المخدرات المستندة إلى بنيه والمثبط الأمثل.
وقد ثبت الطول الكامل نيمو وأصغر بنيات اقتطاع تشمل مجال IKK-ربط المستعصية لتحديد هيكل في شكل غير منضم عن طريق الاشعه السينية البلورات والرنين المغناطيسي النووي (NMR) طرق10، مما دفعنا إلى تصميم نسخه محسنه من مجال ikk ملزم من نيمو. في الواقع, نيمو (44-111) في شكل غير منضم فقط مطوية جزئيا ويخضع للتبادل المطابق ونحن لذلك تعيين لتحقيق الاستقرار هيكلها ديميريك, ملفوف لفائف اضعاف والاستقرار, مع الحفاظ علي تقارب ملزمه ل IKKβ. من خلال إلحاق ثلاثه من الهبات من الديميريك المثالي لفائف ملفوفه11 في N-و C-تيرميني من البروتين ، وسلسله من أربعه طفرات النقطة ، ونحن ولدت نيمو-eeaa ، بناء ديميريك تماما ومطوية في لفائف ملفوف ، التي أنقذت صله ikk الربط إلى نطاق نانومولار كما لوحظ لكامل طول نيمو12. كميزه اضافيه ، كنا نامل ان محولات ملفوف لفائف (علي أساس تسلسل GCN4) من شانه ان يسهل تبلور والمساعدة في نهاية المطاف في تحديد هيكل الاشعه السينية عن طريق استبدال الجزيئية. وقد استخدمت محولات ملفوف لفائف بالمثل لزيادة الاستقرار ، وتحسين السلوك الحل وتسهيل بلوره للفائف ملفوف تريميريك وشظايا الأجسام المضادة13،14. يتم التعبير عن نيمو-EEAA بسهوله وتنقيتها من اساسيكوجيا. القولونية الخلايا مع العلامة كليفابل Histidine ، هو قابل للذوبان ، مطوية في لفائف ديميريك ملفوف مستقره وتبلور بسهوله ، مع انكسار إلى 1.9 Å. وجود المناطق ملفوف لفائف أمر من GCN4 يمكن ان تساعد بالاضافه إلى ذلك في التدريج البيانات من بلورات نيمو-EEAA من قبل الاستبدال الجزيئي باستخدام الهيكل المعروف من GCN415.
النظر إلى النتائج التي تم الحصول عليها مع apo-نيمو-EEAA ، ونحن نعتقد ان البروتوكولات الموصوفة هنا يمكن أيضا ان تطبق علي بلوره نيمو-EEAA في وجود الببتيدات الصغيرة (مثل الببتيد بنك دبي المحلي) أو مثبطات جزيء صغير ، مع الهدف من فهم متطلبات تثبيط نيمو والتحسين القائم علي الهيكل من مثبطات الرصاص النظر إلى اللدونة والطبيعة الديناميكية للعديد من المجالات ملفوف لفائف16، واستخدام محولات لفائف ملفوف يمكن العثور علي تطبيق أكثر عمومية في مساعده التصميم الهيكلي.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. تصميم بناء لبلورات
2. التعبير علي نطاق واسع من له6 الموسومة نيمو-eeaa
3. تنقيه له6 الموسومة نيمو-eeaa
4. له6 الوسم الانقسام وتنقيه
5. الكشف عن مصفوفة متفرقة
ملاحظه: يقوم البروتوكول باجراء تجارب التبلور باستخدام الشاشات المتاحة تجاريا واعداد تجارب السقوط الجالسة باستخدام روبوت بلوره. يتم جمع الصور الكريستالية تلقائيا بواسطة التصوير.
6-توليد مخزون البذور
ملاحظه: نحن التكرار الحصول علي بلورات لتوليد البذور في 0.1 M تريس الأس الهيدروجيني 8.0 ، 5 ٪ بغ-LM ، 3.6 ٪ ث/v PEG 20k. ومع ذلك ، فان بلورات تظهر الفسيفساء عاليه وغير صالحه لجمع البيانات في هذه المرحلة.
7. الشاشات الدقيقة
8. توليد بلورات لجمع البيانات
9-تحديد الحماية من البرد
10. الكريستال حلقات
11-جمع البيانات
12-معالجه بيانات الاشعه السينية
13-الحل الهيكلي
14-صقل الهيكل
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
الاستنساخ والتعبير وتنقيه مجال الربط IKK من نيمو.
البروتوكول المتبع في هذه الدراسة للحصول علي التسلسل النهائي من نيمو-EEAA (الشكل 1ا) ، الذي أنتج بلورات جوده الانكسار ، وشملت التعبير وتوصيف جميع البنيات الوسيطة ، بما في ذلك أضافه محولات لفائف ملفوف في N-و أو C-المحطة ، والطفرات C76A ، C95S والطفرات E56A ، E57A ويعرض الشكل 1(ب ) هلاما من العينات التي تم جمعها خلال عمليه التنقية علي النحو المبين في المخطط في
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
كانت محاولات بلوره نيمو في النموذج غير المنضم غير ناجحه ، بما في ذلك محاولات استخدام البروتين بالطول الكامل والعديد من ثوابت الاقتطاع التي تشمل مجال ربط IKK. الخصائص الفيزيائية الحيوية لدينا من مجال الربط ikk من نيمو (بقايا 44-111) بواسطة ثنائيه التعميم ، nmr الطيفية والفلورية المتباينة أشارت إلى ان بناء ، وان كان قادرا علي ربط ikkβ ، وجدت في حاله تبادل المطابقة ، وليس مناسبه لبلوره9،10. نهجنا ينطوي علي هندسه بناء المجال IKK ملزم من نيمو التي اعتمدت أكثر استقرارا...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
ولا يعلن أصحاب البلاغ عن اي تضارب في المصالح.
نشكر البروفيسور د. مادن علي العديد من المناقشات المفيدة في هذا المشروع. نشكر البروفيسور d. bolon لهديه من البلازميد التي تحتوي علي لفائف ملفوف GCN4 الأمثل. ونشكر الدكتور ب. قوه علي نيمو البلازميدات. ونشكر كريستينا ر. ارنولدي ، وتمار باساشفيلي ، وإيمي ا. كينيدي لإظهارها هذا الاجراء. ونشكر المرفق الأساسي لعلم البلورات البيولوجية وأقسام الكيمياء والكيمياء الحيوية & بيولوجيا الخلية في دارتموث لاستخدام معدات علم البلورات والافراد البيولوجيين لدعمهم. استخدم هذا البحث AMX beamline من المصدر الوطني للضوء Synchrotron الثاني ، وهو مكتب وزاره الطاقة الامريكيه لمرفق المستخدم العلوم تعمل لمكتب وزاره العلوم من قبل مختبر بروكهافن الوطني ببموجب العقد رقم DE-SC0012704. نشكر الموظفين في NSLS II علي دعمهم. تم تمويل هذا العمل من قبل المعاهد القومية للصحة المنح R03AR066130 ، R01GM133844 ، R35GM128663 و P20GM113132 ، ورواية Munck-بفيفيركورن والمنحة التفاعلية.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 20٪ وزن / حجم & جاما ؛ -PGA (شكل Na + ، LM) | الأبعاد الجزيئية | MD2-100-150 | لبلورة الشاشة الدقيقة ل NEMO-EEAA |
| 3.5 كيلو دالتون MWCO غشاء | غسيل الكلى أطياف / بور | 132724 | لإزالة غسيل الكلى من خلية إيميدازول |
| أميكون | مليبلوز سيجما | UFSC 05001 | لتركيز البروتين |
| كلوريد الأمونيوم | Millipore Sigma | G8270 | للحد الأدنى من وضع العلامات على الوسائط |
| Benzonase Nuclease | Millipore Sigma | 9025-65-4 | لهضم الحمض النووي |
| BL21-CodonPlus (DE3) -RIL الخلايا المختصة | Agilent | Technologies نموذج: 230245 | تعبير TEV |
| CryoPro | Hampton Research | HR2-073 | مجموعة واقيات التبريد |
| D-Glucose (سكر العنب) | Millipore Sigma | A9434 | ل الحد الأدنى من وضع العلامات على الوسائط |
| Difco Terrific | Broth ThermoFisher | DF043817 | لنمو الثقافة |
| Dithiothreitol > 99٪ | Goldbio | DTT25 | للحد من ثاني كبريتيدات |
| الإشريكية القولونية: Rosetta 2 (DE3) | Novagen | 71400-3 | التعبير عن NEMO-EEAA |
| FORMULATOR | Formulatrix | معالج السوائل / منشئ الشاشة | |
| HCl & ندش. حل 1.0 متر | هامبتون ريسيرش | HR2-581 | لبلورة الشاشة الدقيقة ل NEMO-EEAA |
| HiLoad 16/600 Superdex 75 pg | GE Healthcare | 28989333 | لتنقية استبعاد الحجم |
| HisTrap HP 5 مل عمود | GE Healthcare | 17524802 | NEMO-EEAA |
| HT 96 MIDAS | MD1-59 | لفحص المصفوفة المتناثرة ل NEMO-EEAA | |
| HT 96 | الأبعاد الجزيئية | MD1-46 | لفحص المصفوفة المتناثرة ل NEMO-EEAA |
| Imidazole | ThermoFisher | 288-32-4 | للشطف من عمود المصيدة |
| الخاص به Isopropyl-beta-D-thiogalactoside | Goldbio I2481C5 | لتحريض الثقافات | |
| لوحة التبلور MRC2 | لوحة التبلور Hampton Research | HR3-083 | |
| NT8 - Drop Setter | Formulatrix | Crystallization | |
| pET-16b | Millipore Sigma | 69662 | لاستنساخ NEMO-EEAA |
| pET-45b | Millipore Sigma | 71327 | لاستنساخ NEMO-EEAA |
| Phenylmethylsulfonyl fluoride | ThermoFisher | 36978 | لتثبيط البروتياز |
| زجاجة بولي كربونات للاستخدام في جهاز الطرد المركزي الفائق النوع 45 Ti | Beckmann Coulter | 339160 | زجاجة الطرد المركزي الفائق |
| البولي إيثيلين جلايكول 20،000 | هامبتون ريسيرش | HR2-609 | لبلورة الشاشة الدقيقة ل NEMO-EEAA |
| pRK793 (TEV) | Addgene | Plasmid 8827 | لإنتاج TEV |
| QuikChange XL II | Agilent Technologies | 200522 | الطفرات الموجهة للموقع |
| مجموعة الغطاء المطلوبة: | Beckmann Coulter | 355623 | غطاء زجاجة الطرد المركزي |
| ROCK IMAGER | Formulatrix | Crystallization Imager | |
| Seed Bead Kit | Research | HR2-320 | توليد البذور |
| كلوريد الصوديوم & 99٪ | Millipore Sigma | S9888 | للتخزين المؤقت لمحاليل التنقية |
| TCEP (Tris (2-Carboxyethyl) فوسفين هيدروكلوريد) Goldbio | عامل اختزال | TCEP1 | |
| شاشة بيركلي | Rigaku | MD15-Berekely | لفحص المصفوفة المتناثرة ل NEMO-EEAA |
| الأبعاد الجزيئية | لشاشة PGA | MD1-50 | لبلورة الشاشة الدقيقة ل NEMO-EEAA |
| Tris & ndash ؛ حل 1.0 M | Hampton Research | HR2-589 | لبلورة الشاشة الدقيقة ل NEMO-EEAA |
| Ultra Pure Tris Buffer (مسحوق الشكل) | 15504020 | Thermofisher | للتخزين المؤقت لمحاليل التنقية |
| Urea | ThermoFisher | 29700 | لتمسخ NEMO-EEAA |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission