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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Kindlinsは、インテグリンを介して細胞間接着の基本であるが、それらの研究では、細菌宿主において組換えそれらを発現で遭遇する困難によって妨げられてきた。ここでは、バキュロウイルス感染昆虫細胞での効率的な生産のための方法を記載している。
Kindlinsは、細胞表面受容体のインテグリン、タリンで、本質的なコアクチベーターであり、またアウトサイドインインテグリンシグナル伝達に関与し、細胞核内の遺伝子の転写を制御する。 kindlinsは〜75kDaのマルチドメインタンパク質であり、NPXYモチーフとインテグリンβサブユニット細胞質尾部の上流のT / Sクラスターに結合する。造血重要なkindlinアイソフォーム、kindlin-3、白血球が感染し、炎症や骨吸収破骨細胞足細胞の形成に対応して転がり、血栓形成の際に血小板凝集のために重要である。これらのプロセスにおけるKindlin-3の役割は、広範な細胞および生理学的研究をもたらした。しかしながら、さらなる研究のためにタンパク質の高品質のミリグラム量を取得する効率的な方法が必要である。私たちは、バキュロウイルス-Dを使用して組換えマウスkindlin-3の効率的な発現および精製のために、ここで説明し、プロトコルを開発したその生物物理学的特徴付けを可能にするために、高純度完全長タンパク質の十分な量を得たSf9細胞での発現系を引き裂か。同じアプローチは、他の哺乳動物kindlinアイソフォームの研究に取ることができる。
kindlinファミリーのタンパク質が重要な焦点接着アセンブリの構成要素、および複雑な生活のために不可欠である。 3哺乳動物のアイソフォーム(kindlin-1、kindlin-2、およびkindlin-3)があるそのうちのKindlinsは、タリン1と一緒に外受容体インテグリンのコアクチベーターと考えられている。インテグリンを介した細胞接着は、高等真核生物では、細胞外マトリックス(ECM)への細胞表面に接続します。それは、組織の完全性、胚発生、骨代謝、止血、免疫力が含まれる生理現象、の過多で重要かつ一般的なプロセスです。インテグリンを介した細胞接着は、その保存されたNPXYモチーフでインテグリンβサブユニット細胞質尾(CTS)にタリンとkindlinの結合を介してインサイドアウトシグナル伝達を介して活性化される。 kindlinタンパク質の生物医学の重要性は、はるかkindlin-2は、転写に関与していると、いくつかの最近の報告で示されている核、しかし拡張アル·コントロール2,3。
KindlinsはF2のサブドメインの中心のプレクストリン相同(PH)ドメインによって中断された二部のC末端FERM(4.1バンド、エズリン、ラディキシン、モエシン)ドメインの所有による品質証明は約75 kDaでマルチドメインタンパク質であり、 4,5。 kindlin-2とkindlin-3 PHドメインの研究は、それが脂質セカンドメッセンジャーのホスファチジルイノシトール(3,4,5) -三リン酸およびホスファチジルイノシトール(4,5) -ビスリ ン6-8に結合することが示された。しかしながら、kindlin-1 PHドメインの研究が結合する脂質を防止するアイソフォーム特異的塩橋によってkindlin-1で説明することができるはるかに低い親和性を有するP 3(3,4,5)のPtdInsそれに結合することを示す9。また、展開されると予測しかし、原形質膜の内部リーフレット10,11でホスファチジルセリンに結合するkindlinsのF1ドメインに挿入〜100個のアミノ酸ループが存在する。 kindlinのFERMタリンFERMドメインはプレクストリン相同ドメインを有していないが、ドメインが、タリンFERMドメインに相同であると考えられる。両方kindlinsとタリンは彼らのFERMドメインのF3領域を介してインテグリンβ-尾にNPXYモチーフと対話が、タリンは膜近位1 12月16日を目標としながら、kindlinは膜遠位モチーフに結合する。加えて、両方のKindlinsとタリンは、他FERMタンパク質11,17で発見されていないユビキチン様折り畳みを有するN末端F0ドメインを保有する。 kindlin-2のF0ドメイン上の研究は、それが独立して、ホスファチジルイノシトール(4,5) -ビスリ ン富化膜17に結合することが示されている。
kindlinsはパラログ固有の組織発現パターンおよび非冗長の生理機能を発揮する。 Kindlin-1は、主に表皮中だけでなく、より少ない程度に、結腸、胃、腎臓に発現され; kindlin-2は、遍在的に発現されるが、横紋で濃縮し、滑らかな筋肉および4は、胚発生において発現のみkindlinであり、kindlin-3は、巨核球18に見出さkindlin-3の最高濃度を有する造血組織で発現される。しかし、より最近の研究は、機能性タンパク質が同様に19内皮組織で発現されることを示唆している。
Kindlin-3は、血液中のその重要な生理的役割に急性医療興味深い。これは、血小板凝集および感染および炎症21,22および骨吸収破骨細胞23足細胞の形成に応答して血栓形成20、白血球ローリング中に拡散するために重要である。生命を脅かす出血性疾患を特徴とする疾患および再発性の細菌感染20,24,25 -さらに、ヒトにおけるkindlin-3の枯渇は接着不全症のIII型白血球につながる。マウスでのKindlin-3ノックアウト研究は、タンパク質の重要な機能を明らかにした細胞接着KIND3 - / -マウスはkindlin-3を欠いているヒトでの症状に似ている、原因非アクティブな血小板インテグリン、深刻な大理石骨病、および損なわれた白血球接着20,22にこのような重度の出血などの明確な表現型を表示する。
kindlins上の高解像度の構造データは、現在まで、このようなプレクストリン相同kindlin-1 9とkindlin-2 26,27の(PH)ドメインとkindlin-1 11とkindlinのF0ドメインなどの個々のサブドメインに制限されています-2 17。各kindlinポリペプチドのサブドメインの大半は、しかし、クローニングと構造解析(イェーツとギルバート、未発表の観察)を抵抗しており、全長タンパク質の研究は、 大腸菌を使用して十分な量を発現させ、精製することの難しさによって妨げられてきた大腸菌 (未発表の観察とHarburger ら 14)。 kindlin-3とそのFUにかなりの医学的関心が寄せられているnction、他の2家族が並んで、そして最近では、バキュロウイルス感染12で駆動される、ヨトウガ細胞における組換え発現により、それのミリグラム量を生成した。したがって、我々は、ここに広範囲の構造研究および生化学的分析に適した昆虫細胞培養中の組換えマウスkindlin-3のミリグラム量の製造のための方法を記載している。
このプロトコルでは、設計ノックアウトバクミド(:1629 BAC10 KO)を利用する すなわち、単独で、生存可能なウイルス粒子28を製造することができない。ウイルスDNAは、このようにこの場合もkindlin-3遺伝子(FERMT3)を含み、FERMT3遺伝子における結果は、組換えで得られた高発現されるが、冗長されたウイルスは非常に後期遺伝子が、置換するトランスファーベクターとの組換えによりレスキューされるウイルスのライフサイクル28の一部として、マウスkindlin-3を表現したウイルス。 我々はこれを同定しkindlin-3の製造方法の他の発現宿主でそれを表現し、精製する試みは極めて困難(未発表の観察)だけでなく、我々がクローニングに使用し、それが多くの発現に展開することができますpOPINベクトルスイートの汎用性のために証明した後に29を開催しています。
IMジョーンズによって開発された1629年と:このプロトコルは、マウスkindlin-3遺伝子(FERMT3)が正常に非常に遅くp10プロモーターの下流とベクトルバクミドBAC10 KOとの組換えを可能にするために、バキュロウイルス隣接配列を有していることをベクターにクローニングされていることを前提としています同僚28。このプロトコルでは、kindlin-3遺伝子はpOPINE 29にクローニングし、使用したプライマーおよびクローニング戦略は、他の場所で12に説明されています。 FERMT3遺伝子 (kindlin-3)のp10バキュロウイルスプロモーターの制御下にあり、ベクターは、5 'UTR/ORF603およびORF 1629を含み、下流の精製の ために29 C-末端His 6 -タグをコードするようにプラスミドを設計される。
1。昆虫細胞培養とメンテナンス
2。組換えバキュロウイルスの生成
3。組換えバキュロウイルスの増幅

4。バキュロウイルス感染Sf9中kindlin-3の発現
5。組換えKindlin-3の精製
バキュロウイルス感染Sf9細胞を用いた組換えマウスkindlin-3の大規模発現は、概略、図1Aに示すように、ミリグラム量を達成するために、2週間未満取るとのQIAprepミニプレップキットからのプラスミドDNAのわずかな量を必要とするためすることができ例。 図に示すように、5〜7日後に新たに形成されたビリオンを回収する組換えバキュロウイルスの生成は、マウスがkindlin-3(FERMT3)操作された線状化バクミド(KO 1629 BAC10)と共にプラスミドを含有するSf9細胞にコトランスフェクトすることによって達成される1A。バキュロウイルス生成結果のこの方法100パーセント組換えウイルスでの、本質的には、プラーク精製28,30の必要性を分配する。代表小規模(2ミリリットル単層)の文化は、MLの当り1×10 7プラーク形成単位の期待ウイルス力価(PFU)との組換えウイルスを含む溶液を生成します文化。一つは、実際のウイルス力価を決定するためにプラークアッセイを行うことができますが、構成要素の数が多いが、構造研究のためにテストされたとき、これはおそらく、あまりにも労働集約的である。ウイルス生成ステップの成功は、並列にeGFPを含有するプラスミドを用いて評価することができる、または、典型的に実証する、このkindlin-3構築物については、Sf9単層をPBSに再懸濁することができ、SDS-PAGEおよびウェスタンブロッティングによって評価図1(b)に示すように、75kDaのHisタグタンパク質に対応する明瞭なバンド。ウイルスは、その後、大規模(1リットル容量)昆虫細胞の感染および組換えタンパク質を単離するための十分な量を生成するために増幅される。第2通路ウイルス(P2)は0.1の推定MOI(プロトコール参照)で懸濁培養を感染させることによって生成されます。これは、増幅させたSf9懸濁培養は、総フラスコボリュームの唯一の二十を占めていることが重要です。この追加のエアレーションが確実に生じたVIR3日間(72時間)後の感染後に収穫米を含むメディアは、その後の発現培養でkindlin-3の十分な量が生成されます。増幅されたウイルスストック(P2)を、2×10 6細胞/ mlの増幅31の間の細胞密度を用いて100 PFU /細胞の控えめな推定値に基づいて、2×10 8 pfu / mlでの予想されるウイルス力価を有することが想定される。 図1Cに示すように、一般に、最適なバキュロウイルス増幅およびタンパク質産生のために、Sf9細胞のため、サイズや球形で均一であるべきである。さらに、ウイルス増幅およびタンパク質発現は、72時間の感染後で最大であり、両方が有意に96時間感染後に低減される。
ウイルスが増幅され、大規模な実験でSf9細胞を感染させるために使用されたならば、組換えkindlin-3は、部分的に操作されたC-末端His 6タグを用いた固定化金属アフィニティクロマトグラフィのおかげで精製するmatography、 図2に示すように。これは、4℃で精製を行うことが重要であり、十分なプロテアーゼ阻害剤はタンパク質分解を防ぐために添加されている。部分精製kindlin-3、図3に示すように、ヘパリンカラムを用いたイオン交換クロマトグラフィー(IEC)によってほぼ均質にさらに精製する。我々は、代わりに、従来のイオン交換カラムのヘパリンカラムの使用を採用し、我々は、kindlin-3 F1ドメイン内ポリリジンストレッチを含む塩基性残基、多数の、負に荷電した硫酸基と強く相互作用することを予測したように列の。この戦略は、CID1 32ウリジリル例えばRNA結合端子、基本的な核酸結合パッチで、DNAとRNA結合タンパク質のために特に有用である。最後にkindlin-3純度に示すように、凝集物を除去し、均質性を達成するために、サイズ排除クロマトグラフィーによって「磨か」である図4。プロトコルで指定されたバッファは、しばしば、構造分析のために、タンパク質精製に用いられる標準的なバッファである。一般に、リン酸塩系緩衝液は(特に4℃での実験のために)結晶化による滴中のリン酸結晶の形成、特に結晶化スクリーニング、構造研究のためのタンパク質の精製のために回避される。しかし、 図5に示すように、kindlin-3安定化されたバッファを決定するためにThermofluor基づく熱シフトアッセイを行った。簡潔には、精製されたタンパク質溶液を、したがって2次元のスクリーンを形成し、pHおよび塩化ナトリウム濃度の範囲をカバーするバッファー中に希釈される。タンパク質の融点は、温度範囲20〜95°C(293から368 K)上に、折り畳まれたタンパク質のコア内に疎水性残基に特異的に結合するシプロオレンジ染料(分子プローブ)からの蛍光を観察することにより測定される。その目での温度中間点電子タンパク質は、(転移温度、T m)は オプティコンモニターソフトウェアを用いて計算し、他の場所に記載されている33繰り広げられる。 Kindlin-3は、一貫性のある転移温度(T m)を用いて、pH範囲7.0〜9.0内で(500 mM)の高い塩化ナトリウム濃度において安定であることが観察された 55℃のまたKindlin-3のT mは 7.0〜7.5に関わらず塩化ナトリウム濃度のpH範囲内で約55℃であることが観察された。
我々はそこkindlin-3の限定的タンパク質分解は精製の間にあったが、高度に濃縮されたタンパク質(〜15 mg / ml)でのSDS-PAGE分析は等しい強度の二つの追加のポリペプチドと制限された汚染を示したことを見出した。 図4に示すように、奇妙なことに、しかし、サイズ排除クロマトグラフィーによるさらなる種の徴候は、存在しない。それは、このように、タンパク質がプロテアーゼによってニックを入れているが、折り畳まれたままとhydrodynと考えられている全長タンパク質からamically区別できない。興味深いことに、カルパインが知られているプロテアーゼであることプレクストリン相同(PH)ドメイン34のβ1-β2ループ内にあり、我々の観察を説明することができるTyrosine373、でkindlin-3を切断する。また、ウェスタンブロッティングを合計するとき、ポリペプチドダブレットの一つは、C-末端Hisタグおよびダブレットの見かけの分子量を有することが明らかになった、75kDaの、天然のタンパク質と同じ分子量は等しい。 Sf9細胞(〜2gの細胞重量)のリットル当たりの精製組換えkindlin-3の収率は、せいぜい、5 mgである。

図1。バキュロウイルス感染昆虫細胞の異種タンパク質の発現(A)の概要バキュロgeneratioの図式化の概要Sf9細胞におけるn及びkindlin-3の発現。 DNAベクター、回路図で、5'UTR / ORF603は、赤に着色されているORF1629は、緑色に着色されており、興味(POI)のタンパク質の遺伝子は青色に着色されている。 (B) 組換えバキュロウイルス及び組換えマウスkindlin-3を産生するSf9細胞六小規模(2ミリリットル単分子層)培養物(レーン培養に係る標識)の抗His 6抗体を用いたウエスタンブロット、。 (C) のSf-900 II SFM中の懸濁液中で増殖させ、健康なSf9細胞の光学顕微鏡画像は、(プロトコルを参照)抗生物質を補充した35mmウェル組織培養皿に移した。画像は20Xの倍率である。

図2。Represe固定化金属アフィニティークロマトグラフィー(IMAC)によるkindlin-3の精製ntative。ニッケルアフィニティー精製された組換えネズミkindlin-3のSDS-PAGEは、バキュロウイルス感染Sf9細胞(〜2gの細胞重量)で表す。吸着されたタンパク質は、(ゲル上に示す)イミダゾール勾配を用いて溶出した。次のようにレーンが標識され、MW、分子量マーカー、リジン、全細胞溶解、FTが、(結合していない)を通って流れ、ウィスコンシン、1を洗う、WII、2を洗う。ウェスタンブロット解析(下記)もまた、組換えタンパク質上に設計Hisタグの存在を確認した溶出画分を用いて行った。 この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。

図3。 REPREkindlin -3ヘパリンアフィニティークロマトグラフィーによるのsentative精製する。(A)溶出プロフィールは、0.05〜1.0 MのNaClの濃度範囲を用いた線形塩化ナトリウム勾配(緑)の下で溶出する単一の対称ピークを表示する280nmの(青)(で観察され75kDaのタンパク質の存在を実証する分画された溶出B)の SDS-PAGE分析、kindlin-3(ラベルK3が)。 この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。

図4の代表的なゲル濾過クロマトグラフィーおよび濃縮kindlin-3。用いて、精製kindlin-3の(A)ゲル濾過溶出プロフィール20℃のトリス-HCl、pH7.5、150mMのNaClおよび1mM DTTでのSuperdex S200(16/60)溶出体積に基づいて、kindlin -3移動するが、それは主に単量体であることを示唆し、75 kDaのタンパク質について予想されるように。 (B)は 、高濃度の精製された組換えkindlin-3のSDS-PAGE 14.5ミリグラムで/ mlである。 この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。

バッファスクリーニング。Kindlin-3については、図5。Thermofluorベースの熱シフトアッセイは、塩化ナトリウム濃度に対するpHを2次元のスクリーンを備えた種々の緩衝液中に希釈した。転移温度(温度中間点は)の蛍光で観察した疎水的に結合した色素、シプロオレンジ(分子プローブ)およびオプティコンモニターソフトウェアを用いて計算した。 (A)遷移温度の3次元ヒストグラム(B)50.4℃の計算された平均からの遷移温度の変化と一緒にプロットされている明確にするためにバーが、彼 らが対応するまでの温度範囲に応じて色分けされます。 この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。
著者らは、開示することは何もありません。
Kindlinsは、インテグリンを介して細胞間接着の基本であるが、それらの研究では、細菌宿主において組換えそれらを発現で遭遇する困難によって妨げられてきた。ここでは、バキュロウイルス感染昆虫細胞での効率的な生産のための方法を記載している。
私たちは、文化とSf9細胞株の維持にテクニカルサポートWeixan呂に感謝します。 LAYは、医学研究評議会(MRC)の大学院学生の身分によってサポートされていました。 RJCGは王立協会大学研究員だった。構造生物学のオックスフォード事業部は、人類遺伝学のためのウェルカムトラストセンター、 ウェルカムトラストコア賞認可番号090532/Z/09/Zの一部です。
| Sf-900 II 無血清培地 (SFM) 1x liquid | Life Technologies | 10902-096 | 4 °C;Cおよび使用前にRTに温め |
| Cellfectin II試薬 | Invitrogen | 10362-100 | あるいは、GeneJuiceトランスフェクション(EMD)試薬を使用することもできます |
| 硫酸ストレプトマイシン(固体) | メルフォード | S0148 | 滅菌フィルター(0.22 μmフィルター)使用前に |
| ペニシリンG、カリウム塩(固体) | メルフォード | P0580 | 滅菌フィルター(0.22μm filter) 使用前に |
| CELLSTAR 滅菌 6 ウェル培養プレート | Greiner Bio-One | 657160 | |
| ウシ胎児血清 (FBS) | Life Technologies | 10100-147 | |
| プロテアーゼ阻害剤 カクテル | シグマ | P8849 | 注意: プロテアーゼ阻害剤は DMSO |
| ウシ膵臓デオキシリボヌクレアーゼ (Dnase) I | Sigma | D5025 | |
| HisTrap FF (5 ml) | GE Heathcare | 17-5286-01 | Äが必要です。kta FPLCマシン |
| HiTrapヘパリン(5 ml) | GE Heathcare | 17-0407-01 | Äが必要です。kta FPLCマシン |
| Amicon Ultra-15 遠心フィルターユニット(Ultracel-50メンブレン付き) | ミリポア | UFC905024 | 容量15 ml、MWCO50 kDaタンパク質濃縮器 |