קינאז IκB 1/α (IKK1/α CHUK) הוא חלבון Ser/חמישי קינאז מעורב מספר עצום של פעילויות הסלולר בעיקר באמצעות הפעלה של גורמי שעתוק NF-κB. כאן, אנו מתארים את השלבים העיקריים הדרושים כדי להפוך את ייצור מכשור לקביעת קשיות ומבנה הגביש של חלבון זה.
מאמר שיטה
קינאז IκB 1/α (IKK1/α CHUK) הוא חלבון Ser/חמישי קינאז מעורב מספר עצום של פעילויות הסלולר בעיקר באמצעות הפעלה של גורמי שעתוק NF-κB. כאן, אנו מתארים את השלבים העיקריים הדרושים כדי להפוך את ייצור מכשור לקביעת קשיות ומבנה הגביש של חלבון זה.
מחלקה של גירויים חוץ-תאית מחייב הפעלה של IKK1/α לזירוז דור של יחידת משנה NF-κB, p52, דרך עיבוד p100 קודמן שלו. פונקציות p52 homodimer או heterodimer עם יחידת משנה נוספת של NF-κB, RelB. הדימרים הללו בתורו לווסת את הביטוי של מאות גנים מעורבים דלקת, הישרדות cell ו מחזור התא. IKK1/α בעיקר נשאר משויך IKK2/β, נמו כמו קומפלקס ternary. עם זאת, בריכה קטנה של זה הוא ציין גם בתור complex(es) נמוך משקל מולקולרי. זה לא ידוע אם הפעילות עיבוד p100 המופעלת על-ידי הפעלה של IKK1/α במרחק גדול יותר או של הבריכה מורכבת קטנים יותר. פעילות המכונן של IKK1/α זוהתה במספר סוגי סרטן ומחלות דלקתיות. כדי להבין את המנגנון של הפעלה של IKK1/α, ולאפשר את השימוש בו כמטרה סמים, אנחנו הביע IKK1 רקומביננטי/α במערכות מארח שונים, כגון e. coli, חרקים, ואת תאי יונקים. שהצלחנו להביע מסיסים IKK1 α ב baculovirus נגוע תאים חרקים, קבלת mg כמויות של פרוטאין טהור מאוד, אך איבדו מחוזקן. בנוכחות מעכבי, וקביעת מבנה שלה. כאן, אנו מתארים את השלבים המפורטים כדי לייצר חלבון רקומביננטי להתגבשותו, נחישותה מבנה הגביש רנטגן.
פעילות גנים ברמת השעתוק NF-κB משפחתו של גורמי שעתוק dimeric נדרשים לפונקציות הסלולר מגוונות, החל דלקת וחסינות הישרדות ומוות. פעילויות אלה נשלטים והטכני תאים, לאובדן של רגולציה מוביל מצבים פתולוגיים שונים, כולל הפרעות אוטואימוניות וסרטן1,2,3. בהיעדר גירוי, הפעילות של NF-κB נשמרים עכבות על ידי חלבונים IκB (מעכב של - κB)4. זירחון של שאריות Ser ספציפי על חלבונים IκB מסמן אותם ubiquitination, proteasomal הבאים השפלה או עיבוד סלקטיבי5. Kinases שני Ser/חמישי מאוד הומולוגיים, IKK2/β, IKK1/α, לשמש הרגולטורים המרכזי של NF-κB פעילויות על-ידי ביצוע אלה זרחון אירועים6,7.
אינטראקציות בין ליגנד קולטן transduces אות דרך סדרה של מתווכים מובילים לקראת הפעלת גורמי NF-κB. באופן כללי ניתן לסווג תהליך האיתות NF-κB שני מסלולים נפרדים – ואמנות קאנונית (אלטרנטיבית)8. הפעילות של IKK2/β בעיקר מסדיר את NF-κB איתות של הנתיב הקנוני חיונית תגובות חיסוניות דלקתיות, מולדת9. תכונה ברורים של מסלול זה היא הפעלה של מהיר ולא קצרת ימים של IKK2/β10 בתוך IKK עד כה מבחינה ביוכימית uncharacterized מורכבות – אוכל מורכב IKK1, IKK2, כמו גם רכיב תקינה, נמו (NF-κB חיוני אפנן )11,12,13. בין שני קטליטי IKK subunits של המתחם IKK, IKK2 הוא בעיקר אחראי14 עבור זירחון של שאריות ספציפית של IκBs טיפוסית (α, - β, & - γ) קשורה NF-κB, וגם של החלבון IκB טיפוסיות, NF-κB1/p105, אשר הוא קודמן של יחידת משנה p505NF-κB. זרחון המושרה ubiquitination ומוביל proteasomal השפלה של IκB (או עיבוד של p105) שחרור, הפעלה של קבוצה ספציפית של NF-κB הדימרים15. פעילות חריגה NF-κB בשל הפונקציה מוסדר בצורה שגויה של IKK2 נצפתה ב סרטן רבים כמו גם כמו הפרעות אוטואימוניות2,3,16.
בניגוד IKK2/β, מווסת פעילות של IKK1/α NF-κB איתות של מסלול קאנונית, שהיא הכרחית עבור פיתוח חסינות. IKK1 phosphorylates שאריות ספציפי של NF-κB2/p100 שלה קטע C-terminal IκBδ, מה שמוביל את העיבוד שלו, את הדור של p52. היווצרות של heterodimer p52:RelB transcriptionally פעיל יוזם תגובה איטית ומתמשכת אותות התפתחותית7,17,18,19,20. מעניין, הדור של p52 גורם מרכזי NF-κB של מסלול זה תלויה באופן ביקורתי גורם נוסף, NF-κB גרימת קינאז (NIK)21,22, אבל לא על IKK2 או נמו. בתאים resting, הרמה של ניק נשאר נמוך עקב שלה24,23,השפלה מתמדת פרוטאוזום תלוית25. על גירוי של תאים על-ידי ליגנדים 'קאנונית' ולאחר בתאים ממאירים מסוימים, ניק הופך התייצב לגייס ולהפעיל IKK1 / α. פעילות קינאז של ניק וגם IKK1 הם חיוניים עבור עיבוד יעיל של p100 לתוך p527. IKK1, ניק phosphorylate serines 3 (Ser866, 870, 872) של NF-κB2/p100 בקטע שלה-IκBδ C-מסוף המוביל את העיבוד שלו את הדור של p52. ההפעלה aberrant של השביל קאנונית היה מעורב ממאירות רבות כולל מיאלומה26,27,28.
מספר מעכבי מאוד יעילה, מדויקת עבור IKK2/β ידועים, למרות אף אחד עד כה יש התברר להיות תרופה יעילה. לעומת זאת, מעכבי IKK1/α-ספציפיות הם דלילים. זה עשויה לנבוע בחלקה שלנו חוסר מידע ביוכימי מבניים על IKK1/α, אשר מגביל את ההבנה שלנו של הבסיס מכניסטית של הפעלה של NF-κB מאת IKK1 תאים, תכנון תרופות רציונלי. המבנים רנטגן של IKK2/β סיפק לנו תובנות לגבי מנגנון ההפעלה של IKK2/β29; עם זאת, מבנים אלה לא יכלו לחשוף כמה שונה לגירויים במעלה להפעיל הפעלה של IKK1/α או IKK2/β להסדיר סטים ברורים של NF-κB פעילויות 30,31. כדי להבין את הבסיס מכניסטית שבבסיס הפונקציה האיתות מובהק של IKK1/α, וכדי ליצור פלטפורמה עבור תכנון רציונלי תרופות, התמקדנו לקביעת המבנה של IKK1/α.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הכנת וירוס רקומביננטי מתאים לביטוי בקנה מידה גדול של IKK1/α
2. בקנה מידה גדול ביטוי של 6 x-שלו מתויג האנושי IKK129,33
3. טיהור של שלו-IKK133
4. מסך עבור תנאי התגבשות של IKK1
5. קריסטל צמיחה אופטימיזציה29,33
6. גידול גבישים במספרים גדולים
7. הקפאה הגנה של גבישים
8. איסוף נתונים של רנטגן
9. רנטגן עיבוד נתונים
10. מבנה הפתרון
11. מבנה עידון
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שיבוט וביטוי של מבנים שונים של IKK1/α
אורך מלא ש-ikk1 האנושי/α היה משובטים לתוך הביטוי baculovirus וקטור pFastBacHTa בתוך למושבכם ההגבלה EcoRI ו- NotI להשיג של N-מסוף hexa-היסטידין מתויגות IKK1. היתה אפשרות להסיר את התג על ידי אס פרוטאז עיכול. כיוון אורך מלא IKK1/α מכיל אזורים גמישים בשני הקצוות, אזורים גמישים בדרך כלל לעיבוד חלבון קשה להתגבש, שיבטנו שונים קטום שברי IKK1/α בתוך האתרים הנ של וקטור pFastBacHTa. מוטציות שונות לחיתוך של IKK1/α נוצרו עם פראי-סוג (wt) וגם S1...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פתרון ייצור, התגבשות, מבנה של שני חלבונים IKK קשורים
. יצאנו כדי לקבוע את המבנה של IKK1/α עם הרעיון שיהיה זה תרגיל פשוט למדי בהתחשב בניסיון שלנו עם ייצור החלבון IKK2/β, התגבשות ונחישות מבנה... עם זאת, היינו מאוד מופתעים כי אלה שני חלבונים הקשורים התנהגו אחרת לגבי הקלות של התגבשות. למרות המאמצים של מספר מעבדות פרופיל גבוה, הקביעה של מבנה IKK1 לקח כמעט שני עשורים. זה נבעה במידה רבה כמה צווארי בקבוק מפתח.
הקושי הראשון הוא לקבל טופס חלבון מסיס וטהור מאוד. מערכת ביטוי תא חרקים א...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים אין מתחרים אינטרסים כלכליים או אחרים ניגודי עניינים.
אנו מודים הצוות beamlines 19ID, 24ID, ו 13ID מתקדם פוטון במקור, Lemont, איל, לתמיכה במהלך איסוף נתונים על קריסטלים שונים. אנחנו מודים דמיטרי Lyumkis, מכון סאלק להבאה אותנו על המפה הקפאה-EM ברזולוציה נמוכה בשלבים המוקדמים של EM מפה/דגם בניין, אשר שימש כדי לבנות את הדגם הראשוני של חיפוש תחליף מולקולרית IKK1. המחקר שהוביל את התוצאות הללו זכה למימון מענקים NIH AI064326, CA141722 ו- GM071862 כדי GG. SP הוא כעת Wellcome אמון DBT הודו ביניים עמית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Cellfectin/Cellfectin II | Thermo Fisher Scientific | 10362100 | Cellfectin הופסק כעת, והוחלף על ידי Cellfectin II |
| Sf900 III מדיום תאי חרקים | Thermo Fisher Scientific | 12658-027 | |
| תאי SF9 | Thermo Fisher Scientific | 12659017 | |
| נוגדן נגד IKK1 | Novus Biologicals | NB100-56704 | נמכר בעבר על ידי Imgenex |
| אנטי פנטהנוגדן שלו | Qiagen | 34460 | |
| PVDF ממברנה | Millipore | IPVH00010 | ניטרוצלולוז ניתן להשתמש גם |
| Ni-NTA agarose | Qiagen | 30210 | |
| ברדפורד מגיב בדיקה | BioRad | 500001 | |
| Superdex 200 עמודה | GE Healthcare | 28989335 | |
| רכז Amicon | Millipore | UFC801008, UFC803008, UFC201024, UFC203024 | |
| תרכובת A | Bayer | ||
| Calbiochem מעכב IKK XII | Calbiochem | 401491 | |
| Staurosporine | SIGMA | S4400 | |
| MLN120B | Millenium | פריט | |
| AMPPNP | SIGMA | A2647 | |
| דקסטרן סולפט | SIGMA | 51227, 42867, 31404,Dextran | |
| sulfate | Alfa Aesar | J62101 | |
| PEG | SIGMA | 93593, 81210, 88276, 95904, 81255, 89510, 92897, 81285, 95172 | חלקם חדשים Cat # בקטלוג SIGMA. מה שהיה לנו היה במקור מפלוקה שהיה לו חתול #. |
| התגבשות | |||
| מסך קריסטל I ו-II (מסך קריסטל HT) | Hampton Research | HR2-130 | |
| Index HT | Hampton Research | HR2-134 | |
| PEG/Ion ו-PEG/Ion2 (PEG/Ion HT) | Hampton Research | HR2-139 | |
| PEGRX 1 ו-PEGRx 2 (PEGRx HT) | Hampton Research | HR2-086 | |
| SaltRx 1 ו- SaltRx 2 (SaltRx HT) | Hampton Research | HR2-136 | |
| תושבות קריסטל Hampton | Research | HR8-188, 190, 192, 194 | |
| סינכרוטרון | מקור הפוטון המתקדם (APS) במשרד האנרגיה של ארה"ב s Argonne National Laboratory | Beamline 19 ID | מקור הפוטון המתקדם (APS) במשרד האנרגיה של ארה"ב s המעבדה הלאומית ארגון מספקת קרני רנטגן בהירות במיוחד, בעלות אנרגיה גבוהה הנוצרות על ידי טבעת אחסון למחקר כמעט בכל הדיסציפלינות המדעיות. |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה