במאמר זה, אנו מתארים את הפרוטוקולים של נחישות ביטוי, טיהור, התגבשות ומבנה חלבון של התחום N-מסוף של קולטן ryanodine מ- diamondback עש (Plutella xylostella).
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
במאמר זה, אנו מתארים את הפרוטוקולים של נחישות ביטוי, טיהור, התגבשות ומבנה חלבון של התחום N-מסוף של קולטן ryanodine מ- diamondback עש (Plutella xylostella).
פיתוח חומרי הדברה חזק ויעיל מיקוד קולטנים ryanodine חרקים (RyRs) היה עניין רב בתחום הדברה חקלאיים. נכון להיום, מספר קוטלי חרקים diamide מיקוד המזיק שחייב להיות ממוסחר RyRs, אשר מפיקים הכנסות שנתיות של 2 מיליארד דולר. אבל הבנה של מצב הפעולה של פילוח RyR קוטלי חרקים הוא מוגבל על ידי חוסר של מבני מידע לגבי חרקים RyR. זה בתורו מגבילה את ההבנה של ההתפתחות של עמידות חרקים מזיקים. העש diamondback (DBM) הוא נודניק הרסנית השמדת יבולים המצליבים ברחבי העולם, אשר דווחה גם להראות התנגדות הדברה diamide. לכן חשיבות מעשית רבה לפתח הדברה חדשניים מיקוד RyR DBM, במיוחד לעבר אזור שונים מתוך אתר איגוד diamide המסורתי. כאן, אנו מציגים פרוטוקול לאפיין מבחינה מבנית המחשבים N-מסוף של RyR מ DBM. המבנה נפתרה על-ידי החלפת מולקולרית ברזולוציה של 2.84, אשר מציגה את מוטיב מתקפלים בטא-trefoil, סליל אלפא איגוף. פרוטוקול זה ניתן להתאים את הביטוי, טיהור, אפיון מבניים של קבוצות מחשבים או חלבונים אחרים באופן כללי.
קולטנים Ryanodine (RyRs) הם תעלות יונים וברצפטורים ספציפיים, אשר לתווך על הסתננות של Ca2 + יונים על-פני הממברנות sarcoplasmic רשת (SR) בתאי השריר. לכן, הם לשחק תפקיד חשוב להתכווצות עירור צימוד תהליך. בצורתו פונקציונלי, RyR מרכיב כמו הומו-tetramer עם מסה מולקולרית של > מד א 2, עם כל יחידה משנית הכוללת של שאריות חומצה אמינית ~ 5000. ביונקים, ישנם שלושה איזופורמים: RyR1 מסוג שרירי השלד, שריר הלב סוג RyR2 - ו RyR3-ubiquitously לידי ביטוי ברקמות שונות1.
חרקים יש רק סוג אחד של RyR, הבאה לידי ביטוי רקמות שרירים, עצבים2. RyR חרקים הוא דומה יותר RyR2 בתרבית של זהות רצף כ- 47%3. הדברה Diamide מיקוד RyR של פרפראים הזבוביים וקשיי יש כבר פותחו ומשווקים על ידי חברות גדולות כמו באייר (flubendiamide), דופונט (chlorantraniliprole) והפריבט (cyantraniliprole). מאז השקתה יחסית לאחרונה, הדברה diamide הפכו להיות אחד של המעמד הצמיחה המהירה של קוטלי חרקים. נכון לעכשיו, המכירות של אלה של שלושה קוטלי חרקים מדי שנה חצו 2 מיליארד דולר ארה עם קצב גידול של למעלה מ-50% מאז 2009 (Agranova).
מחקרים שנעשו לאחרונה דיווחו על ההתפתחות של עמידות חרקים לאחר כמה דורות של השימוש האלה קוטלי חרקים4,5,-6,-7,-8. ההתנגדות מוטציות בתחום transmembrane של RyRs העש diamondback (DBM), Plutella xylostella (G4946E, I4790M), את עמדות המקביל האילוח עגבניות, Tuta absoluta (G4903E, I4746M) מראים כי האזור יכול להיות מעורב diamide קוטל חרקים מחייב כמו אזור זה ידוע להיות קריטי עבור gating של ערוץ4,8,9. למרות מחקר מקיף בתחום זה, המנגנונים המולקולריים המדויק של קוטלי חרקים diamide נשארים חמקמקים. יתר על כן, לא ברור מוטציות עמידות להשפיע את האינטראקציות עם diamides ישירות או allosterically.
מחקרים מוקדמים יותר דיווחו על המבנה של מספר תחומים RyR של יונקים ואת המבנה של RyR1 יונקים באורך מלא, RyR2 על ידי קריסטלוגרפיה באמצעות קרני רנטגן ואלקטרון הקפאה-, בהתאמה10,11, 12,13,14,15,16,17,18,19,20,21 . אבל עד כה, אין מבנה של חרק RyR דווחה, אשר אוסרת עלינו. הבנת המורכבות מולקולרית של הפונקציה קולטן וכן את המנגנונים המולקולריים של פעולה בקוטלי חרקים, התפתחות של עמידות חרקים.
כתב יד זה, אנו מציגים עבור אפיון מבניים N-מסוף תחום β-trefoil של קולטן ryanodine מ- diamondback העש, נודניק הרסני מדביק המצליבים יבולים ברחבי העולם22פרוטוקול מוכללת. הבונה עוצבה בהתאם את הארנב שפורסם RyR1 NTD קריסטל מבנים23,24ו של הקפאה-EM מודלים מבניים16,17,18,19, 20 , 21. זה המבנה ברזולוציה גבוהה הראשון שדווחו עבור חרקים RyR, אשר חושף את המנגנון עבור ערוץ gating מספק תבנית חשוב לפיתוח חומרי הדברה תלויי מין באמצעות עיצוב מבוסס על מבנה סמים. עבור מבנה הבהרה, אנחנו מועסקים קריסטלוגרפיה באמצעות קרני רנטגן, אשר נחשב "תקן הזהב' לקביעת מבנה החלבון-ליד ברזולוציה אטומית. למרות תהליך התגבשות הוא צפוי ועבודה אינטנסיבית, פרוטוקול שלב אחר שלב זה תסייע לחוקרים אקספרס, לטהר ולאפיין תחומים אחרים של חרק RyR או כל לחלבונים אחרים באופן כללי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. ג'ין שיבוט, ביטוי חלבונים וטיהור
2. חלבון הכנה וגיבוש
3. קריסטל הרכבה, איסוף נתונים רנטגן ונחישות מבנה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
טיהור
N-מסוף בתחום DBM RyR בא לידי ביטוי כמו חלבון פיוז'ן עם תג hexahistidine, תג MBP אתר אס פרוטאז המחשוף. עקבנו אסטרטגיה טיהור חמישה צעדים כדי להשיג חלבון טהור מאוד, מתאים למטרה התגבשות. בהתחלה חלבון כימרי היה טהור מן השבר מסיסים של תא lysate לפי עמודה Ni-נ (HisTrap HP). בשלב הבא, חלבון כימרי היה נתון אס פרוטאז המחשוף, moiety hexahistidine-MBP הוסר על-ידי עמילוז שרף עמודה ואחריו עמודה Ni-נ. ת. יתר על כן, החלבון היה לטהר לפי עמודה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בנייר זה, אנו מתארים את ההליך כדי recombinantly express, לטהר, מתגבשים, לקבוע את המבנה של DBM RyR NTD. על התגבשות, דרישה חיונית הוא לקבל חלבונים עם מסיסות גבוהה, טוהר, הומוגניות. בפרוטוקול שלנו, בחרנו להשתמש וקטור pET-28a-HMT כפי שהוא מכיל hexahistidine תג ותג MBP, אשר שניהם יכול להיות מנוצל עבור טיהור להשיג טוהר קיפול גבוה יותר. בנוסף, של MBP תג העזרים, המסיסות החלבון היעד. אנחנו טהור החלבון על ידי חמישה שלבים עוקבים אשר הניב חלבון זה היה טהור מאוד ומתאים התגבשות. התגבשות ההקרנה בוצעה באמצעות נוזל אוטומטיות טיפול המערכת...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים אין לחשוף.
מימון עבור מחקר זה נמסר על ידי: המחקר מפתח הלאומי, פיתוח תוכנית של סין (2017YFD0201400, 2017YFD0201403) הלאומי הטבע מדעי היסוד של סין (31320103922, 31230061), תוכנית פרוייקט של נבחרת מחקר בסיסי (973) סין (2015CB856500, 2015CB856504). אנחנו אסירי תודה לצוות על הפרעות לקרן החלקיקים BL17U1-מתקן קרינה סינכרוטרון שנגחאי (SSRF)
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| pET-28a-HMT | וקטור pET שונה זה מכיל תג הקסהיסטידין, חלבון היתוך MBP ואתר מחשוף פרוטאז TEV בקצה ה-N (Lobo and Van Petegem, 2009) | ||
| E. coli BL21 (DE3) strain | Novagen | 69450-3CN | |
| HisTrapעמודת HP (5 מ"ל) | GE Healthcare | 45-000-325 | |
| עמוד שרף עמילוז | ניו אינגלנד Biolabs | E8021S | |
| Q Sepharose טור ביצועים גבוהים | GE Healthcare | 17-1154-01 | |
| רכזי Amicon (10 kDa MWCO) | Millipore | UFC901008 | |
| Superdex 200 עמודת סינון ג'ל 26/600 | GE Healthcare | 28-9893-36 | |
| מערכת רובוטית אוטומטית לטיפול בנוזלים | ארט רובינס מכשירים | גריפון | |
| 96 באר קריסטל Quick | Greiner bio-one | 82050-494 | |
| Uni-Puck | מידות מולקולריות | MD7-601 | |
| CryoLoop רכוב - 20 מיקרון | Hampton Research | HR4-955 | |
| CryoWand | מידות מולקולריות | MD7-411 | |
| כלי טעינת פאק דיואר | מולקולרי מידות | MD7-607 | |
| ננו טיפה | תרמו מדעי | NanoDrop חממת | |
| מידות מולקולריות | MD5-605 | ||
| דיפרקטור רנטגן | Rigaku | FRX | |
| PCR מכונת | אפנדורף | נקסוס GX2 | |
| ערכת מיני הכנה פלסמיד | Qiagen | 27104 | |
| מיצוי ג'ל ערכה | Qiagen | 28704 | |
| SspI הגבלת אנדונוקלאז | NEB | R0132S | |
| T4 DNA פולימראז | Novagen | 2868713 | |
| Kanamycin | Scientific Chemical | 25389940 | |
| IPTG | Genview | 367931 | |
| HEPES | Genview | 7365459 | |
| &-mercaptoethanol | Genview | 60242 | |
| צנטריפוגה | תרמו מדעית | סורוול LYNX 6000 | |
| Sonnicator | Scientz | II-D | |
| מערכת טיהור חלבון | GE Healthcare | Akta מיקרוסקופ אור טהור | |
| Nikon | SMZ745 | ||
| IzIt צבע קריסטל | Hampton Research | HR4-710 | |
| יחידת אלקטרופורזה | Bio-Rad | 1658005EDU | |
| חממת שייקר | Zhicheng | ZWYR-D2401 | |
| מסך קריסטל אינדקס | המפטון מחקר | HR2-144 | |
| מבנה מסך קריסטל | מידות מולקולריות | MD1-01 | |
| מסך קריסטל ProPlex | מידות מולקולריות | MD1-38 | |
| מסך קריסטל פרמייר PACT | מידות מולקולריות | MD1-29 | |
| JCSG-plus מסך קריסטל | מולקולרי מידות | MD1-37 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.