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Rekombinante Proteinexpression ist weit verbreitet, um Probleme zu lösen, die mit natürlichen Proteinquellen verbunden sind, wie z. B. begrenzte Proteinmengen und schädliche Kontamination. Darüber hinaus kann bei Studien von pathogenen Genen und Proteinen eine alternative Laborstämme, die keine zusätzlichen Sicherheitsvorkehrungen erfordern, genutzt werden. Zum Beispiel ist Bacillus cereus ein nützliches Modell für das Studium der Bacillus anthracis aufgrund ihrer engen evolutionären Beziehung 1 .
B. anthracis ist ein obligativer Erreger, der bei Menschen und Vieh tödlichen inhalativen Milzbrand verursacht und potentiell als Biowaffen verwendet werden kann 2 . So werden Laboruntersuchungen an B. anthracis streng von den US-Zentren für die Krankheitsbekämpfung geregelt, die Biosicherheitsstufe 3 (BSL-3) Praktiken erfordern, die behaupten, dass der Laborbereich mit negativem Raumdruck getrennt wird. Im Gegensatz zu B. anthracis , B. cereus wird als BSL-1-Agent kategorisiert und hat daher minimale Sicherheitsbedenken. B. cereus ist ein opportunistischer Erreger, der bei der Infektion eine Lebensmittelvergiftung verursacht, die ohne medizinische Hilfe behandelt werden kann. Da aber B. cereus viele kritische Gene mit B. anthracis teilt , können die Funktionen von B. anthracis-Proteinen mit den entsprechenden Homologen von B. cereus 1 untersucht werden.
Der ba1554 - ba1558 - Gencluster von B. anthracis ist mit dem bc1531 - bc1535 - Cluster hoch konserviert Von B. cereus , sowie mit dem bt1364-bt1368- Cluster von Bacillus thuringiensis , in Bezug auf Genorganisation und Sequenz. Weiterhin sind die ersten Gene ( ba1554 , bc1531 und bt1364 ) der jeweiligen Cluster absolut konserviert ( dh 100% Nukleotidsequenzidentität), implyiEine kritische Rolle des Genprodukts in der Bacillus- Spezies. Aufgrund seiner Lage in diesen Genclustern wurde ba1554 als mutmaßlicher Transkriptionsregulator 3 identifiziert. Die Aminosäuresequenzanalyse des ba1554- Produkts zeigt jedoch an, dass es zur MazG-Familie gehört, die eine Nukleotid-Pyrophosphohydrolase-Aktivität aufweist und nicht mit der Transkriptionsfaktor-Aktivität 4 , 5 assoziiert ist. Obwohl Proteine, die zur MazG-Familie gehören, in Bezug auf die Gesamtsequenz und -länge verschieden sind, teilen sie eine gemeinsame MazG-Domäne von 100 Resten, die durch ein EXXE 12-28 EXXD-Motiv charakterisiert ist ("X" steht für jeden Aminosäurerest und die Zahl Gibt die Anzahl der X-Reste an).
Die MazG-Domäne berücksichtigt nicht immer eine bestimmte katalytische Aktivität. Ein MazG-Mitglied aus Escherichia coli (EcMazG) besitzt zwei MazG-Domänen, aber aufDie C-terminale MazG-Domäne ist enzymatisch aktiv 6 . Darüber hinaus variiert die Substratspezifität von MazG-Enzymen von unspezifischen Nukleosidtriphosphaten (für EcMazG) bis zu spezifischem dCTP / dATP (für Integrin-assoziiertes MazG) und dUTP (für dUTPasen) 6 , 7 , 8 , 9 . Daher sind biophysikochemische Analysen des BA1554-Proteins notwendig, um seine NTPase-Aktivität zu bestätigen und seine Substratspezifität zu entschlüsseln.
Hier stellen wir ein Schritt-für-Schritt-Protokoll zur Verfügung, dass die meisten Laboratorien ohne BSL-3-Anlage folgen können, um das Proteinprodukt des B. cereus bc1531- Gens zu charakterisieren , das ein Orthologe von B. anthracis ba1554 auf molekularer Ebene ist. Kurz gesagt wurde rekombinantes BC1531 (rBC1531) in E. coli exprimiert und unter Verwendung eines Affinitätsmarkens gereinigt. Für kristallographische Röntgenuntersuchungen wurden die kristallinenZationsbedingungen des rBC1531-Proteins wurden gesiebt und optimiert. Um die enzymatische Aktivität von rBC1531 zu beurteilen, wurde die NTPase-Aktivität kolorimetrisch überwacht, um radioaktiv markierte Nukleotide zu vermeiden, die herkömmlicherweise verwendet wurden. Schließlich ermöglichten die Analysen der erhaltenen biophysikalisch-chemischen Daten, den Oligomerisierungszustand und die katalytischen Parameter von rBC1531 zu bestimmen sowie Röntgenbeugungsdaten aus dem rBC1531-Kristall zu erhalten.