Chez les bactéries Gram-négatives, piscines cytoplasmiques des atomes de métaux de transition sont augmentés et reconstitués par membrane interne ABC (cassette ATP binding) les importateurs qui atténuent métal translocation à travers la membrane interne. Protéines a-1-fixation des substrats périplasmiques Cluster (SSPE) composent un groupe de chaperons qui lient les atomes métalliques directement et ferry pour leur passer le périplasme de les livrer aux apparentés ABC importateurs1. Autres Clusters de SSPE sont dédiés au transport de substrats comme métalliques chélatés (groupe A-2), glucides (groupes B et D-1) et acides aminés (groupes B, C, F-2 et F-4) ; Néanmoins, indépendamment de substrat, SSPE suivre un évolutivement conservée pince en c pli2. Le mécanisme proposé généralisé pour le transfert de substrat SBP comprend la c-clamp, subissant une série de contorsions qui ressemblent à une dionée attrape-mouche3. En règle générale, Cluster SSPE a-1 purifier sous forme holo (liés à des métaux), bien que l’étude de ces SSPE est limitée par la difficulté de générer apo (sans métal) formes de protéine pour expérimentation4. À ce jour, les stratégies visant à étudier l’apo Cluster SSPE a-1 ont été limitées à la mutagenèse, dialyse et une dénaturation partielle avec tétraacétique (EDTA) acide chélateur5,6,7,8 , 9 , 10 , 11. données structurelles issues de ces expériences suggèrent que Cluster SSPE a-1 ne suit pas précisément le mécanisme de la dionée attrape-mouche. Actuellement absent de la littérature est une méthode de production apo SSPE a-1 Cluster in vivo à l’aide de partenaires de liaison physiologique.
Nous montrons pour la première fois à l’aide de fractionnement cellulaire pour purifier YfeA, une péritonite bactérienne spontanée a-1 grappe de Yersinia pestis, l’agent étiologique de la peste, qui a été convertie en forme apo par interaction avec son importateur physiologique de YfeBCDE ABC apparenté dans la cellule. Nous montrons Qu'yfea se présente sous la forme apo par spectroscopie de rayons x dispersive en énergie (EDS), également connu sous le nom de x-ray fluorescence. Nous démontrons également des fonctionnalités de YfeBCDE en combinant le fractionnement de cellules avec des études d’absorption de métaux radioactifs hautement sensible faire la distinction entre l’absorption des métaux à travers la membrane externe et importation de métal à travers la membrane interne. L’utilisation d’un traceur radioactif permet une détection de quantités de pg/L de métaux, nettement inférieurs à la limite de détection pour des techniques telles qu’inductif spectrométrie de masse de plasma (ICP-MS) ou spectroscopie d’absorption atomique (AAS). Cela permet une perturbation minimale du système à l’étude. En outre, les méthodes traditionnelles, souvent nécessitent de plus grands volumes d’échantillon, post-traitement supplémentaire et retournement plus longs, qui ne sont pas typiques pour des dosages de traceurs radioactifs. Ainsi, à l’aide d’un radiotraceur fournit une méthode pratique et simple pour surveiller la distribution métallique et absorption dans une cellule. Il reste à déterminer si une apo que cluster SBP a-1 a produit à l’aide de cette méthode retentissaient les observations structurales des pratiques actuelles utilisées pour générer la protéine apo.
Fractionnement de cellules est une méthode établie pour séparer les compartiments cellulaires dans le but implicit de sonder précisément leur contenu en isolement12. Fractionnement de cellules est couramment utilisé pour confirmer l’emplacement d’une molécule au cours du cycle cellulaire ou de mesurer l’activité d’un compartiment particulier13. Par exemple, l’activité de transport métalliques peut être dosée par sondage des compartiments cellulaires pour substrat métallique. Intégrant le fractionnement cellulaire permet la distinction et la comparaison entre l’absorption des métaux à travers la membrane externe et de transfert de métal à travers la membrane interne. Ces processus peuvent ensuite à son tour être mesurés au fil du temps. Dans le cas de purification des protéines, les méthodes les plus courantes de la lyse cellulaire et de la séparation des composants solubles de composants insolubles sont rupture mécanique (broyage, mélange), homogénéisation à haute pression (c.-à-d. pression Français cell press, cellule perturbateurs) et les fréquences ultrasoniques (i.e., sonication)14. Utilisation des fréquences ultrasoniques pour lyser les cellules est généralement mieux adaptée pour les petits volumes ; Cependant, sonication est connue pour produire une chaleur excessive qui peut dénaturer les protéines. Pour éviter de générer une chaleur excessive, les fréquences ultrasonores sont généralement appliqués dans des éclats courts séquentiels, qui peuvent prendre beaucoup de temps et par inadvertance de dégrader des molécules d’ADN en fragments plus petits. En outre, plusieurs sondes de sonication cher peuvent être nécessaires pour les expériences analytiques et préparatives, comme chaque sonde a une portée limitée pour le volume de l’échantillon qui peut être traitée. Utilisation de haute pression à lyser les cellules évite générant une chaleur excessive lors de la lyse cellulaire par refroidissement des composants de presse de cellules de pression Français avant la lyse et de faire fonctionner un perturbateur de la cellule dans un milieu froid comme une chambre froide. Comme sondes de sonication, plusieurs ensembles de composants de presse Français pression cellulaires doive être acheté pour traiter un large éventail de volumes d’échantillon. Presse de cellule de pression Français assemblées sont facile à connecter, mais difficiles à utiliser et à nettoyer, peut être lourd à bouger et ont tendance à partir d’échantillons denses. Avantages à utiliser les fréquences ultrasonores et anticyclones à lyser les cellules comprennent la récupération de l’échantillon élevé, capable de traiter des échantillons multiples avec un minimum de contamination croisée, et réglable, force de cisaillement, qui peut être adapté pour l’optimisation de la lyse de une large gamme de types d’échantillons. Optimisation peut se produire en réglant la fréquence ultrasonique, durée des rafales, livres de pression du piston par pouce carré (lb/po2) et le nombre de passes par voie de presse. Utilisation de rupture mécanique à lyser les cellules pourrait être la stratégie plus techniquement triviale et moins coûteuse pour la lyse cellulaire. Rupture mécanique peut présenter des défis dans la récupération de l’échantillon et n’est pas idéal pour le traitement des échantillons multiples. Rupture mécanique est plus douce aux échantillons à haute pression ou des fréquences ultrasoniques, mais n’est pas un débit élevé et est sujette à la lyse inefficace. Inconvénient expérimentale de rupture mécanique, homogénéisation à haute pression et fréquences ultrasonores, est la perturbation incontrôlable de l’architecture cellulaire entière telle qu’après lyse, tous les composants de cellules aqueuses sont mélangés ensemble. En outre, tous les compartiments de la cellule ne perturbent pas en même temps ; contenu des compartiments qui lysent au début peut donc s’avérer soumis à des forces perturbatrices en cours plus de contenu de compartiments qui lysent tardif. Fractionnement de cellules permet techniquement simple, peu coûteuse et efficace axée sur le compartiment de séparation du contenu des cellules tout en évitant la nécessité d’équipements coûteux et exposition d’échantillon aux forces dures, perturbateurs.
Dans le cas de la SBP, substrat importé est réintroduite à potentiellement la protéine apo et régénère holo protéines lors de la lyse, avant chromatographie en aval ou d’autres techniques de purification. Inclusion de chélateur EDTA lors de la lyse présente un obstacle supplémentaire, où affinité métallique dans un premier temps de purification des protéines n’est pas possible car EDTA sera bande métallique de la résine de chromatographie et empêcher la protéine liant le15. Une solution simple et peu coûteuse est fractionnement cellulaire par choc osmotique, où centrifugation différentielle et réactifs de laboratoire courants permettent au chercheur de soigneusement extrait protéique suffisante pour l’analyse fonctionnelle. Fractionnement d’un choc osmotique utilise une évolution en deux étapes la pression osmotique pour séparer les compartiments cellulaires. Tout d’abord, un tampon hypertonique provoque des cellules à crénelées comme l’eau quitte chaque cellule et Deuxièmement, un tampon hypotonique entraîne des cellules à gonfler comme l’eau rentre dans chaque cellule. En contrôlant soigneusement pendant combien de temps les cellules gonflent, les membranes externes peuvent être sélectivement lysées (due à une accumulation de pression osmotique de l’arrivée d’eau), donc de vider leur contenu dans la mémoire tampon. Préservation des membranes internes s’assure que le contenu cytoplasmique est conservé en sphéroplastes et est facilement séparé du contenu périplasmique par centrifugation.
YfeA est un polyspécifiques SBP capable de lier le fer, manganèse et zinc atomes16. Les proportions relatives de métal constituée peut être modifiée selon métal supplémentation durant la croissance et dosés par fluorescence des rayons x comme est disponibles à l’Advanced Photon Source16 de Argonne National Laboratory. Fluorescence des rayons x permet au chercheur de profil rapidement une large Assemblée de métaux sans besoin de grandes ou cristaux de diffraction de qualité et peut même glaner des données d’une solution protéique précipitée ou protéiques.
Fluorescence des rayons x peut rapidement révéler des résultats inattendus tels que, dans ce cas, le substrat de YfeA primaire en zinc et non pas les substrats physiologiques documentée fer ou manganèse16. Si utilisé avant de recueillir des données de diffusion des rayons x, fluorescence x peut aviser le chercheur dans une conception expérimentale, par exemple, lesquelles énergie métal arête pour utiliser anormale collecte de données de diffusion des rayons x. Tout aussi utiles comme déterminant l’abondance relative d’une métal, x-ray fluorescence peut également déterminer si un métal est absent dans un échantillon, fournissant une méthode rapide pour séparer les cristaux contenant la protéine apo de protéine holo et estimation des métaux force du signal sans nécessiter beaucoup de temps de traitement des données. En identifiant un échantillon avec un signal fort de métal, la longueur d’onde précise à utiliser pour la collecte de données anormale aux rayons x diffusion peut être déterminé par l’analyse de la dispersion anomale de multiples longueurs d’onde (MAD).
Ce protocole détaillé est destiné à aider les nouveaux expérimentateurs avec succès accomplir fractionnement cellulaire et faire une utilisation efficace du matériel source de rayonnement synchrotron pour profil teneur totale en métal et faire progresser l’étude des protéines liant les métaux.