מאמר שיטה

ניתוח דינמיקת חלבון באמצעות מימן Exchange ספקטרומטריית מסה

DOI:

10.3791/50839

⸱

29 בנובמבר 2013

 , 
1Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg (ZMBH), University of Heidelberg

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

קונפורמציה בחלבון ודינמיקה הן מפתח להבנת הקשר בין מבנה חלבון ותפקודו. חילופי מימן יחד עם ספקטרומטריית מסה ברזולוציה גבוהה הוא שיטה תכליתית כדי ללמוד את הדינמיקה קונפורמציה של חלבונים כמו גם באפיון אינטראקציות החלבון ליגנד וחלבונים, כוללים ממשקי מגע ואפקטי allosteric.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כל התהליכים התאיים תלויים בתפקוד של חלבונים. אמנם את הפונקציונליות של חלבון נתון היא התוצאה הישירה של רצף חומצות אמינו הייחודי שלה, היא הבינה שרק על ידי הקיפול של שרשרת פוליפפטיד להסדר יחיד מוגדר תלת ממדים או יותר נפוץ להרכב של תצורות interconverting. חוקר את הקשר בין קונפורמציה בחלבון ותפקודו ולכן הוא חיוני להבנה של איך חלבונים מסוגלים למלא המגוון רחב של משימות שלהם הושלמה. אפשרות אחת ללמוד שינויי קונפורמציה חלבון עובר תוך כדי התקדמות דרך מחזור הפעילות שלה היא מימן-H 1/2 H-Exchange בשילוב עם ספקטרומטריית רזולוציה גבוהה מסה (HX-MS). HX-MS היא שיטה תכליתית וחזקה, שמוסיפה ממד חדש למידע מבני שהושג על ידי למשל קריסטלוגרפיה. הוא משמש כדי ללמוד קיפול חלבונים והתגלגלות, כריכה של mol הקטןligands ecule, אינטראקציות בין חלבונים, שינויי קונפורמציה קשורות לאנזים קטליזה, וallostery. בנוסף, HX-MS משמש לעתים קרובות כאשר כמות החלבון היא מאוד מוגבלת או התגבשות של החלבון היא לא ריאלי. כאן אנו מספקים פרוטוקול כללי ללימוד דינמיקת חלבון עם HX-MS ולתאר כדוגמא כיצד לחשוף את ממשק האינטראקציה של שני חלבונים במתחם.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מספר המבנים גבישיים של חלבונים וקומפלקסי חלבונים גדל בקצב מהיר בשנים האחרונות. הם מציגים תמונות לא יסולא בפז של הארגון המבני של חלבונים אלה ולספק בסיס לניתוח תפקוד המבנה. עם זאת, הדינמיקה של חלבונים ושינויי קונפורמציה, שהם חיוניים לתפקודם, מתגלה לעתים רחוקות על ידי קריסטלוגרפיה באמצעות קרן רנטגן. Cryo-electronmicroscopy, לעומת זאת, הוא מסוגל ללכוד מתחמי חלבון וחלבון בתצורות שונות, אך בדרך כלל לא יכול לפתור את שינויי קונפורמציה לרמת מבנה משני 1. דינמיקה קונפורמציה של חלבונים בתמיסה בפרטים אטומיים יכולה להיפתר רק על ידי תמ"ג, אך בשיטה זו היא עדיין מוגבלת לחלבונים בגדלים קטנים יחסית (בדרך כלל ≤ 30 KDA) וזקוק לריכוז גבוה....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. דוגמאות הכנת חוצצים וחלבון

  1. הכן H 2 O חיץ. חיץ סטנדרטי השימוש Hsp90 (40 HEPES מ"מ / KOH, pH 7.5, 50 מ"מ KCl, 5 מ"מ MgCl 2, גליצרול 10%) כH 2 O חיץ.
    הערה: אם המדגם היה dialyzed לפני הניתוח, השתמש במאגר הדיאליזה כH 2 O חיץ. זה חיוני כי החיץ O D 2 שונה מהחיץ H 2 O היחיד באיזוטופ המימן. מאגרים נדיפים כמו NH 4 רכיבי 4-אצטט או חיץ CO 3 או NH אינם מתאימים!
  2. הכן D 2

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hsp90 הוא מלווה מולקולרי בשמרים וחבר של משפחת מלווה Hsp90. על ידי עובר מחזור ATPase מורכב זה מסייע בצעדי קיפול מאוחרים של לקוחות חלבון רבים. קיפול יעיל דורש העברה של לקוחות מHsp70 ואינטראקציה של Sti1/Hop שיתוף המלווה. Sti1 ישירות נקשר Hsp90 ומקל על לקוח מחייב על ידי עיכוב פעילות ATPase של Hsp90. אינטראקציה של Hsp90 עם Sti1 נחקרה לאחרונה באמצעות HX-MS 23. כאן אנו מציגים תוצאות נציג של הניסויים הבסיסיים הבאות בפרוטוקול לעיל.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עקידת שותף אינטראקציה לחלבון באופן בלתי נמנע גורמת לשינויים בנגישות ממס על אתר הקישור. בנוסף, חלבונים רבים עוברים שינויים דינמיים קונפורמציה על כריכה, המשפיעים על אזורים אחרים מאשר הממשק מחייב בפועל. HX-MS היא שיטה חזקה כדי לעקוב אחר שינויים אלה, והוא אפילו מסוגל לחשוף שינויי קונפורמציה בחלבונים על לוחות זמנים ששיטות אחרות לא יכולות לכסות.

כדי לבצע בהצלחה HX-MS שלוש נקודות הן קריטיות: 1) הגדרת מערכת אופטימלית; 2).......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

יש לנו מה למסור.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אנו מודים מ 'Boysen להערות על כתב היד. פרויקט זה מומן על ידי דויטשה Forschungsgemeinschaft (SFB638 ותואר שני 1278/4-1 לMPM, ואשכול של אקסלנס: CellNetworks EXC 81/1). MPM הוא חוקר של האשכול של אקסלנס: CellNetworks.

....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
maXis QTOFBruker
nanoAcquity UPLCWaters Corp.
Shimadzu 10AD-VPShimadzu
6 יציאות שסתום EPC6W עם מפעיל מיקרואלקטריValco#EPC6W
שסתום הזרקה (ידני)Rheodyne#7725
Poros AL20 מדיהיישומית Biosystems#1-6029-06
Poros R2Applied Biosystems#1-1118-02
Pepsinסיגמא#P6887השתמש במיקרובור פפסין טרי
(1 מ"מ)IDEX#C-128
מיקרובור (2 מ"מ)IDEX#C-130B
Acquity UPLC BEH C8 ColumnWaters Corp.#186002876
ThermomixerEppendorf#5355000.011
צינורות (בקטרים שונים)אביזרי IDEX
IDEX#PK-110 עם PK-100

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Saibil, H. R. Conformational changes studied by cryo-electron microscopy. Nat. Struct. Biol. 7 (9), 711-714 (2000).
  2. Mittermaier, A., Kay, L. E. New tools provide new insights in NMR studies of protein dynamics. Science. 312 (5771), 224-228 (2006).
  3. Hoofnag....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

מאמרים קשורים