ここに提示されるペプチドベースの小さなユニラメラ小胞の作成のためのプロトコルは、成長することができる。膜ペプチドのベシキュロ産生を容易にするために、これらの小胞は転写翻訳システムおよびペプチドコードプラスミドが装備されている。
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ここに提示されるペプチドベースの小さなユニラメラ小胞の作成のためのプロトコルは、成長することができる。膜ペプチドのベシキュロ産生を容易にするために、これらの小胞は転写翻訳システムおよびペプチドコードプラスミドが装備されている。
生化学反応の区分化は、合成細胞の中心的な側面である。この目的のために、ペプチドベースの反応コンパートメントは、リポソームまたは脂肪酸ベースの小胞に対する魅力的な代替手段として機能する。外部または小胞内では、ペプチドを容易に発現し、膜前駆体の合成を簡素化することができる。ここで提供されるのは、ガラスビーズからの脱水水分補給を利用した両生血球エラスチン様ポリペプチド(ELP)に基づいて、直径約200nmの小胞を作成するためのプロトコルである。また、逆温度サイクリングによる細菌ELP発現および精製のためのプロトコル、ならびに蛍光色素によるその共生機能化についても提示する。さらに、本報告では、生化学反応の非複雑な例として、ELP小胞内のRNAアプタマーdBroccoliの転写を可能にするプロトコルについて説明する。最後に、蛍光タンパク質および膜ペプチドのベシキュロ発現を可能にするプロトコルが提供され、後者の合成は小胞の増殖をもたらす。
合成生細胞系の作成は、通常、2つの異なる方向からアプローチされます。トップダウン法では、細菌のゲノムは必須成分に還元され、最終的には最小限の細胞につながります。ボトムアップアプローチでは、人工細胞は分子成分または細胞サブシステムからde novoを組み立てられ、一貫した細胞様システムに機能的に統合される必要があります。
de novoアプローチでは、必要な生化学成分の区分化は、通常、リン脂質または脂肪酸1、2、3、4から作られた膜を使用して達成される。これは、「現代」細胞膜は主にリン脂質から成り、脂肪酸はプレバイオティクス膜エンクロージャ5、6のもっともらしい候補と考えられているからである。新しい膜の形成、または膜の成長を促進するために、両友病のビルディングブロックは、対応する同化プロセス4を使用して膜区画内の生産を通じて、外側7から、または理想的には提供されなければならない。 、8.
脂質合成は比較的複雑な代謝過程であるが、ペプチドは無細胞遺伝子発現反応9、10を用いて非常に容易に産生することができる。したがって、親質ペプチドによって形成されたペプチド膜は、11を成長させることができる人工細胞模倣のためのエンクロージャとして脂質膜に対する興味深い代替手段を表す。
親水性エラスチン様二重合体(ELP)は、このような膜12のビルディングブロックとして機能することができるペプチドの魅力的なクラスである。ELPの基本アミノ酸配列モチーフは(GaGVP)nであり、「a」はプロリンを除く任意のアミノ酸であり、「n」は繰り返されるモチーフの数13、14、15、16、17である。.ELPは、主にフェニルアラニンを含む疎水性ブロックと、グルタミン酸11からなる親水性ブロックを用いて作成されている。pHおよび塩濃度などの溶液パラメータに応じて、ELPは温度Ttでいわゆる逆温度遷移を示し、ペプチドは親水性から疎水性への完全に可逆的な相転移を受ける状態。ペプチドの合成は、細菌細胞抽出物「TX-TL」を用いて小胞内で容易に実施することができる。結合転写および翻訳反応に必要なすべてのコンポーネント。
TX-TLシステムは、ガラスビーズからの脱水水分補給を固体サポートとして利用してELP小胞にELPをコードするDNAテンプレートを併用して一緒にカプセル化しました。小胞の形成は、ビーズ表面11からの乾燥ペプチドの水分補給を通じて起こる。小胞形成のための他の方法22は、潜在的に低い多分散性およびより大きな小胞サイズ(例えば、電気形成、エマルジョン相移動、またはマイクロ流体ベースの方法)を示す。封入法の生存率を試験するために、フッ素性アプタマーdBroccoli23の転写を代わりに11を用いることができ、これはTX-TL系を用いた遺伝子発現よりも複雑ではない。
ベシキュロにおける膜ビルディングブロックの発現とその後の膜への組み込みにより、小胞は11に成長し始める。ELPの膜組み込みは、FRETアッセイを介して実証することができる。この目的のために、初期小胞集団の形成に使用されるELPは、FRET対を構成する等しい分株で蛍光色素と結合される。ベシキュロにおける非標識ELPの発現および膜への組み込み時に、膜内の標識されたELPが希釈され、その結果、FRET信号は11減少する。共役のための汎用性と一般的な方法として、銅触媒アジドアルキネシクロ添加が使用される。トリス(ベンジルトリアゾリルメチル)-アミンなどの安定化リガンドを使用すると、反応は、共振反応に適した反応剤11の加水分解なしで生理学的pHで水溶液中で行うことができる。ペプチドを含む。
以下のプロトコルは、ELPベースのペプチドソームを成長するための製剤の詳細な説明を提示する。ガラスビーズ法を用いたペプチドおよび小胞形成の発現について説明する。さらに、ELP小胞内のタンパク質発現に対するフッ素性dBroccoliアプタマーおよび転写転写転写反応の転写を実施する方法について説明する。最後に、提供されるのは、蛍風素を有するELPの結合のための手順であり、これはFRETアッセイ11を介して小胞の成長を証明するために使用することができる。
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1. エラスチン様ポリペプチドの発現
2. ガラスビーズ法を用いたベシクル製造
3. 大胞内のRNAアプタマーdBroccoliの転写
4. 転写翻訳(TX-TL)反応
注:転写翻訳反応には、反応バッファーおよびDNAと同様に粗細胞抽出物が必要である。粗細胞抽出物は、Sun et al.18に記載されているように調製される。TX-TL反応の場合は、粗大腸菌抽出物の33%(v/v)、42%(v/v)反応バッファー、25%(v/v)フェノールクロロホルム精製DNAプラス添加剤を使用します。最終濃度は約9mg/mLタンパク質、50mM HEPES(pH=8)、1.5mM ATP、1.5mM GTP、0.9mM CTP、0.9mM UTP、0.2 mg/mL tRNA、26mMコエンザイムA、0.33mM NADM、0.75mM,30 mM PEP, 1 mM DTT, 2% PEG-8000, 13.3 mM マルトース, T7 RNA ポリメラーゼの 1 U, および 50 nM プラスミド DNA を超純水中.
5. 銅触媒アジドアルキネ・ホイスゲン・サイクロ添加によるフラオロフォアとのエラスチン様ポリペプチドの結合
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ベシクル生産
図1は、異なる膨潤溶液およびガラスビーズ法で調製された小胞の透過電子顕微鏡(TEM)画像を示す(Vogele etal.11も参照)。図1Aの試料については、小胞の形成を証明し、その大きさを決定するために、腫脹溶液としてPBSのみを使用した。TX-TLを膨潤液(図1B)として用いた場合、小胞も形成した。動的光散乱(DLS)測定は、ガラスビーズ法が小胞形成に影響を及ぼすことを示すために行われた。図2は、PBS(青色)にガラスビーズを含まずに調製したEF試料の測定強度自己相関曲線と、膨潤液(赤色)としてPBSを用いたガラスビーズ法で調製したEF試料を示す。サイズは、クミュラントフィット25から計算され、ガラスビーズ法なしで小胞を調製した場合、25%の多分散性...
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フィルムの水分補給は、小さなユニラメラ小胞の作成のための一般的な手順です。故障の主な原因は、手順で使用される材料の誤った取り扱いです。
当初、ELPは大腸菌細胞によって産生される。ELP精製後の収率は、重要なステップの間にプロトコルがどの程度慎重に行われるかに応じて大きく異なる場合があります。これらは逆温度サイクリング(ITC)ステップと降水後のELPの再サスペンションです。精製のために、我々は、pHを酸性に変え、親水性ブロック内のグルタミン酸側鎖のプロトネーションにつながるリン酸の添加を通じてペプチドの疎水性崩壊を引き起こした。このステップの後、両方のブロックはRTで疎水性である。イオン強度を一定に保つために塩分が既に溶液中にある酸を用いることを好ましいが、塩酸などの他の酸も使用できる。ELP産生の収率を高めるために、塩は遷移温度Ttを減少させ、ELPをより疎水性にするので、コーセレーションプロセスを強化す...
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著者は、競合する金銭的利益を宣言しません。
DFG TRR 235(生命の出現、プロジェクトP15)、欧州研究評議会(交付契約第694410 AEDNA)、およびTUM国際科学技術研究科(プロジェクトNo.9.05)を通じた財政支援に感謝します。.私たちは、サンプルの準備で彼女の助けをE.ファルゲンハウアーに感謝します。我々は、TX-TLシステムと有用な議論に対する彼らの助けに対して、A.デュビンとM.シュワルツ・シリングに感謝します。我々は、有益な議論のためにN.B.オランダに感謝します。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 2xYT | MP biomedicals | 3012-032 | |
| 3-PGA | Sigma-Aldrich | P8877 | |
| 5PRIME Phase Lock GelTM tube | VWR | 733-2478 | |
| アルキン結合 Cy3 | Sigma-Aldrich | 777331 | |
| アルキン結合 Cy5 | Sigma-Aldrich | 777358 | |
| ATP | Sigma-Aldrich | A8937 | |
| ベンザミジン | カールロス | CN38.2 | |
| BL21 ロゼッタ 2 大腸菌株 | ノバゲン | 71402 | |
| ブラッドフォード BSA タンパク質アッセイキット | バイオ・ラッド | 500-0201 | |
| cAMP | シグマ・アルドリッチ | A9501 | |
| カルベニシリン | カール・ロス | 6344.2 | |
| クロラムフェニコール | Sigma-Aldrich | C1919 | |
| Chloramphenicol | Carl Roth | 3886.3 | |
| Chloroform | Carl Roth | 4432.1 | |
| CoA | Sigma-Aldrich | C4282 | |
| CTP | USB | 14121 | |
| CuSO4 | Carl Roth | P024.1 | |
| DFHBI | Lucerna Technologies | 410 | |
| DMSO | カール・ロス | A994.1 | |
| DNase I | NEB | M0303S | |
| DTT | Sigma-Aldrich | D0632 | |
| エタノール | Carl Roth | 9065.2 | |
| フォリン酸 | Sigma-Aldrich | F7878 | |
| ガラスビーズ、酸洗浄 | Sigma-Aldrich | G1277 | |
| GTP | USB | 16800 | |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H6147 | |
| IPTG (β-イソプロピルチオガラクトシド) | Sigma-Aldrich | I6758 | |
| KCl | Carl Roth | P017.1 | |
| K-グルタミン酸 | Sigma-Aldrich | G1149 | |
| LB Broth | Carl Roth | X968.2 | |
| リゾチーム | Sigma-Aldrich | L6876 | |
| メタノール | Carl Roth | 82.2 | |
| MgCl2 | Carl Roth | KK36.3 | |
| Mg-グルタミン酸 | Sigma-Aldrich | 49605 | |
| マイクロバイオスピンクロマトグラフィーカラム | Bio-Rad | 732-6204 | |
| NAD | Sigma-Aldrich | N6522 | |
| NHS-アジドリンカー(y-アジド酪酸オキシスクシンイミドエステル) | Baseclick | BCL-033-5 | |
| PEG-8000 | Carl Roth | 263.2 | |
| pH stripes | Carl Roth | 549.2 | |
| Phenylmethylsulfonyl fluoride | Carl Roth | 6367.2 | |
| Phosphate-buffered saline | VWR | 76180-684 | |
| リン酸 | Sigma-Aldrich | W290017 | |
| ポリエチレンイミン | Sigma-Aldrich | 408727 | |
| リン酸カリウム二塩基性溶液 | Sigma-Aldrich | P8584 | |
| リン酸カリウム一塩基性溶液 | Sigma-Aldrich | P8709 | |
| Qiagen Miniprep Kit | Qiagen | 27106 | |
| RNAPol 反応バッファー | NEB | B9012 | |
| RNase inhibitor murine | NEB | M0314S | |
| RNaseZap Wipes | ThermoFisher | AM9788 | |
| rNTP | NEB | N0466S | |
| Roti-Phenol/Chloroform/Isoamyl alcohol | Carlroth | A156.1 | |
| RTS Amino Acid Sampler | 5 Prime | 2401530 | |
| Slide-A-Lyzer Dialysis Cassettes, 10k MWCO (キット) | Thermo-Scientific | 66382 | |
| 塩化ナトリウム | Carl Roth | 9265.1 | |
| 水酸化ナトリウム | Carl Roth | 8655.1 | |
| スペルミジン | Sigma-Aldrich | 85558 | |
| 滅菌ろ過 (0.22 µm filter) | Carl Roth | XH76.1 | |
| T7 polymerase | NEB | M0251S | |
| TBTA (tris(benzyltriazolylmethyl)amine) | Sigma-Aldrich | 678937 | |
| TCEP (tris(2-carboxyethyl)-phosphine hydrochloride) | Sigma-Aldrich | C4706 | |
| Tris base | Fischer | BP1521 | |
| tRNA (from E. coli) | Roche Appliedサイエンス | MRE600 | |
| UTP | USB | 23160 |
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