Htt ist ein 348-kDa-Protein und hat in mehreren physiologischen Funktionen1verwickelt worden. Wenn Htt eine erweiterte PolyQ-Region von mehr als 36-Rückständen in der N-Terminus enthält, verursacht es HD2,3. HD-Pathologie ist geprägt von zellulären Einschlüsse im Striatum und Kortex, die zu neuronalen Tod und Atrophie der betroffenen Gewebe4,5führt. Mehrere N-terminale Htt-Fragmente, die den PolyQ wiederholen Trakt enthalten in Post-Mortem Gehirn von Huntington-Patienten erkannt wurden und werden gedacht, um durch proteolytische Verarbeitung von Huntingtin Protein6erzeugt werden. Neuere Studien legen nahe, dass Httex1 auch durch aberrante mRNA Spleißen gebildet werden könnte. Httex1 enthält die pathologische PolyQ-Mutation und seine Überexpression bei Tieren kann viele der wichtigsten Features von HD7, damit eine mögliche zentrale Rolle dieses Fragments in HD Pathologie und Krankheit Fortschreiten6Hervorhebung rekapitulieren, 8,9.
Durch die hohe Aggregation Neigung der Mutant Httex1 (mHttex1) mit erweiterten PolyQ-Darm-Trakt, die Mehrheit der bestehenden Expressionssysteme basieren auf die vorübergehende Verschmelzung von Httex1 Proteinen (z. B. Glutathion-S-Transferase (GST), Thioredoxin (TRX) oder Maltose-Binding-Protein (MBP) und/oder Peptide (Poly-Histidin), das seinen Ausdruck, Stabilität, Reinigung und/oder Löslichkeit10,11,12,13,14 differentiell zu verbessern ,15,16,17,18,19,20,21,22,23 ,24,25,26,27,28. Der Fusion-Partner ist im Zusammenhang mit Httex1 mit einer kurzen Sequenz mit einer spaltstelle für Proteasen wie Trypsin, Tabacco Ätzen Virus (TEV) Protease oder PreScission, um die Spaltung und die Freigabe der Httex1 vor der Einleitung der Aggregation zu ermöglichen oder Reinigung. Mängel dieser Methoden umfassen die Möglichkeit, zusätzliche Rückstände aufgrund nicht spurlos Spaltung und die Schaffung von abgeschnittenen Fragmente durch Miscleavage innerhalb der Sequenz des Httex1, neben der Heterogenität aufgrund unvollständiger Spaltung ( Siehe Vieweg Et Al. für tiefer gehende Diskussion über die Vorzüge und Grenzen dieses Ansatzes)10. Um diese Einschränkungen zu beheben, haben wir vor kurzem eine Ausdruck Strategie entwickelt so dass die Generation der Tag-freie native Httex1 zum ersten Mal durch den Einsatz einer transienten N-terminale Verschmelzung von Synechocystis SP. (Ssp) DnaB Intein bis Httex110. Während die Intein Spaltung spurlos und spezifische ist und mg Menge von Proteinen liefert, es leidet noch zwei Nachteile, die den Ertrag zu reduzieren konnte: nämlich, vorzeitiger Spaltung Intein die auftreten können, während der Ausdruck und die Tatsache, das Dekolleté über Eintritt mehrere Stunden, die zum Verlust des Proteins durch Aggregation, vor allem für Httex1 mit erweiterten PolyQ Wiederholungen führen können.
Um diese Einschränkungen zu beheben und unsere Strategie für die Herstellung von Native zu verfeinern, Tag-freie Httex1, entwickelten wir ein neues System Ausdruck auf die vorübergehende Verschmelzung von SUMO, genauer gesagt die Hefe Homolog Smt3, Httex1. Die Anwendung des SUMO-Systems für die Produktion von rekombinanten Proteinen erschien erstmals im Jahr 200429, wo eine erhöhte Rate von Ausdruck und Löslichkeit von SUMO Schmelzverfahren Protein nachgewiesen wurde. Das SUMO-Tag kann durch Ubiquitin wie Protein-spezifische Protease 1 (ULP1), die erfordert keiner Anerkennung-Website, sondern erkennt die Tertiärstruktur des SUMO und praktisch verhindert, dass Miscleavage30abgespalten werden. Darüber hinaus ULP1-vermittelte Spaltung ist schnell und spurlos und nicht zusätzliche Rückstände hinterlassen. Die vorzeitige Spaltung des Fusion-Tags ist als mit der autokatalytischen Intein10, beobachtet von der Forderung nach einer externen Protease vollständig vermieden. Während die SUMO-Strategie für rekombinantes Protein Produktion31,32,33heute weit verbreitet ist, zeigen wir in diesem Papier, dass es besonders nützlich zur Erzeugung von einer intrinsisch ungeordneten, Zusammenfassung-anfällig, Amyloidogenic Protein wie Httex1. Wir glauben, dass die Einfachheit, Effizienz und Robustheit unserer SUMO-Fusion-basierte Methode native, Tag-free Httex1 besser zugänglich für Forscher aus unterschiedlichen Disziplinen und die Notwendigkeit beseitigen, gebietsfremden Sequenzen von Httex1 in Vitro zu verwenden . Dies ist ein bedeutender Fortschritt, der zukünftige Studien zur Aufklärung der Struktur-Funktions-Beziehung von Httex1 erleichtert.
Das Protokoll beschreibt die Reinigung des Httex1 von 12 L der bakteriellen Kultur, aber das Protokoll könnte leicht für Produktionen von kleineren oder größeren Maßstab angepasst werden. Das Protokoll beschreibt die Herstellung von Wildtyp Httex1 (wtHttex1) mit einem PolyQ Rapportlänge unter (23Q) und Mutant Httex1 (mHttex1) mit einer PolyQ Rapportlänge oben (43Q) die pathogene Schwelle (36Q).