Une vue d’ensemble du protocole BEVS est présentée à la figure 1. De multiples constructions d’expression de PRMTs, y compris des fragments complets, des domaines et tronqués, ont été générées au Consortium de génomique structurelle (SGC, Toronto) selon des stratégies internes dans le but d’augmenter le taux de réussite pour identifier les protéines solubles et stables avec un niveau d’expression relativement élevé7,9. Les lecteurs intéressés sont encouragés à examiner les définitions et la méthodologie de la CGT de la conception d’un « fragment » comme le segment de la séquence de gènes incorporé dans un clone d’expression, « domaine » comme un domaine structurel annoté PFAM et « construction » comme le fragment cloné dans un vecteur d’expression, qui ont tous été décrits en détail dans une publication antérieure7. Les constructions d’expression des PRT présentées dans ce protocole sont destinées à la production des protéines marquées à la polyhistidine clonées dans le vecteur pFBOH-MHL, qui est un dérivé du vecteur pFastBac1. Sur la figure 4,nous présentons l’analyse SDS-PAGE des constructions solubles his-marquées de PRMT1, 2, 4-9 purifiées à partir de pastilles collectées après 4 mL de production dans des cellules Sf9 (étape 3.1.4). Prmt1 pleine longueur (FL) et PRMT9 ne sont pas présentés dans ce gel, puisque FL PRMT1 a été produit à partir de E. coli,et FL PRMT9 produit à partir de BEVS a été purifié par Flag-tag6. Les constructions tronquées de PRMT1, FL PRMT4 et toutes les constructions PRMT8 montrent un rendement relativement élevé, mais les éluats protéiques contiennent des fractions de contaminants co-purifiés. Ces constructions nécessitent une optimisation supplémentaire des protocoles de purification. Des approches supplémentaires sont donc nécessaires pour améliorer la pureté de ces protéines à partir de productions à grande échelle, telles qu’une réduction de la quantité de billes de nickel au stade de l’incubation avec un lysat clarifié; une augmentation des concentrations d’imidazole dans les tampons de lavage; clivage de l’his-tag avec de la TEV protéase, suivi d’une application sur une résine d’affinité Ni ; et des étapes de purification supplémentaires telles que l’exclusion de taille et la chromatographie par échange d’ions. Les constructions de PRMT2 montrent un rendement significativement inférieur par rapport à d’autres protéines et à la protéine PRMT2 pleine longueur accompagnée d’une forte bande de contaminants. La production à grande échelle et deux étapes de purification telles que l’IMAC et l’exclusion de taille ont confirmé un faible niveau d’expression pour cette construction ainsi que la présence persistante du contaminant co-purifiant pour la protéine FL. Des protéines pures ont été obtenues pour le complexe PRMT5 produit et purifié avec son partenaire de liaison obligatoire, MEP50. La construction tronquée de PRMT9 a presque deux ou trois fois plus bas niveau d’expression, près de 1,5 mg/L, par rapport à d’autres PRMT. Néanmoins, les stocks viraux recombinants de cette construction ont été utilisés pour la production à grande échelle, des cristaux diffracting ont été obtenus, et la structure a été résolue pour cette protéine avec PRMT4, 6 et 7(Figure 5).
Pour les productions de scale-up, les virus P2 correspondants ont été utilisés pour infecter la culture en suspension de cellules d’insectes Sf9. Cette étape génère 50/100/200 mL de cellules infectées par le baculovirus contenant des cellules infectées et des virus P3 dans le surnageant. Pour la production de protéines à grande échelle, 2 L de cellules Sf9 ont été cultivées dans chacune des fioles de Fernbach de 2,8 L à 150 tr/min, 27 °C(figure 6). Le jour de la production, 2 L de cellules Sf9 (viabilité cellulaire > 97%) dans des flacons de secouage Tunair de 2,5 L ou 4 L dans des flacons de réactifs de 5 L ont été dilués à une densité cellulaire de 4 x 106/mL. Ces cellules ont été infectées directement par 10-12 mL/L de culture en suspension de cellules d’insectes infectées par le baculovirus et incubées à une température abaissée de 25 °C, à 145 rpm. L’infection du lot de production directement par une culture en suspension de cellules d’insectes infectées par le baculovirus a réduit de manière significative les étapes laborieuses et chronophages dans l’amplification du volume du virus, à l’exclusion de la manipulation supplémentaire des cellules infectées, et a évité la réduction du titre et de la dégradation du virus. L’entretien de la culture cellulaire SF9 et la production à grande échelle ont été effectués dans les récipients de culture avec un volume de remplissage élevé pour adopter une production de protéines à grande échelle dans le lot unique(Figure 6).
Les protéines PRMT 4, 5 (en complexe avec MEP50), 6, 7 et 9 produites à partir de la plate-forme de production médiée par baculovirus ont été utilisées pour la caractérisation cinétique et le criblage des composés inhibiteurs au SGC6. Les structures cristallines ont été résolues et déposées dans la banque de données sur les protéines (PDB) pour les formes pleine longueur ou tronquées des protéines PRMT 4, 6, 7 et 9 avec diverses sondes et inhibiteurs chimiques. Les plasmides d’expression de ces PRT ont été déposés dans le dépôt de plasmides Addgene (Addgene est un partenaire distributrice de la CGT, https://www.addgene.org/) et sont à la disposition du milieu de la recherche(figure 5).

Figure 1: Aperçu schématique des étapes du processus d’expression du baculovirus Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2: Baculovirus Cellules Sf9 infectées et non infectées. Les signes d’infection sont des changements structurels dans les cellules de l’insecte, tels qu’une augmentation de 25 à 50% du diamètre de la cellule, des noyaux cellulaires élargis, une forme uniformément arrondie, une perte de prolifération et une adhérence à la surface de la boîte de culture, ainsi qu’une diminution de la viabilité cellulaire. Barre d’échelle blanche 200 μm. Les signes d’infection présentés ici sont les mêmes pour les cellules transfectées utilisant les deux réactifs de transfection, JetPrime et X-tremeGene 9. L’exemple particulier montré est pour le réactif de transfection JetPrime. (A) Cellules Sf9 non infectées comme témoin. (B) Cellules Sf9 infectées par le baculovirus. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 3: Assemblage de plaque de liaison pour une purification rapide des protéines d’expression de test. S’il vous plaît voir le texte pour plus de détails, étapes 3.2.1-2 S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 4: Résultats du criblage de l’expression protéique. Résultats de criblage d’expression de protéine de la production négociée par baculovirus dans 4 mL de culture de suspension sf9 infectée par les virus recombinants P1 correspondants pour différents PRMT et le complexe PRMT5-MEP50. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 5: Résumé des constructions d’expression pour PRMT4, 6, 7 et 9 utilisées pour les études sur la structure cristalline au Structural Genomics Consortium, Toronto (SGC). Les structures cristallines ont été résolues et déposées dans la banque de données sur les protéines (APB) pour les formes pleine longueur ou tronquées des protéines PRMT 4, 6, 7 et 9 avec diverses sondes chimiques et inhibiteurs. Les plasmides d’expression de ces PRT ont été déposés dans le dépôt de plasmides Addgene et sont à la disposition de la communauté de recherche (Addgene est un partenaire distributrice du CGT, https://www.addgene.org/). Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 6: Entretien des cellules d’insectes Sf9 et production de protéines dans les différents récipients de culture : (A)Fiole de Fernbach de 2,8 L pour l’entretien des cellules et la production de protéines. L’utilisation du volume de remplissage de 72% augmente le débit de 2,5 fois dans une plate-forme de secousse. (B) Les fioles de secouage Tunair (seules 9 fioles sur 10 sont présentées sur cette photo) et les bouteilles de réactifs avec un volume de remplissage de 80 % augmentent considérablement la capacité de production de la plate-forme de secousse. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.