2012年8月31日
Nanodiscsはリン脂質二重層の小さなパッチに膜タンパク質を組み込んだ小さな円盤状の粒子である。我々は、ディスクへのMalFGK2ポーターのステップ·バイ·ステップの取り込みを示し視覚プロトコルを提供します。
この手順の全体的な目標は、A、b、Cトランスポーターを組み込むことです。この場合、マルトーストランスポーターmalf GK 2を可溶性膜ナノディスク粒子に2つ。これは、まずメンブレン足場タンパク質MSPをトランスポーターと混合し、界面活性剤マイセル中の脂質を適切な量にすることで達成されます。
第2のステップは、ポリスチレンビーズを追加し、混合物を一晩で穏やかに揺さぶると、洗剤がビーズに徐々に吸収され、ナノディスク粒子の形成が可能になります。次に、ビーズを沈殿物によって除去します。最後のステップは、ゲルろ過クロマトグラフィーによって、適切に形成されたディスクを凝集体および未組み立ての足場タンパク質から分離することです。
最後に、ディスクの品質は、ネイティブゲル電気泳動または光散乱分光法によって評価されます。この手法がリポソームなどの他の方法よりも優れている点は、膜タンパク質とディスクが水溶液に完全に溶けやすいことです。さらに、タンパク質ドメインは両側からアクセスできるようになりました。
今は膜コンパートメントがなくなったので 長さの異なる膜足場タンパク質を使用して、膜タンパク質のさまざまな靭帯状態をトラップして研究することができました。最も重要なことは、この方法が、a、b、Cトランスポーターの新規結合パートナーの同定など、膜プロテオミクス分野における重要な質問に答えるのに役立つことです。実際、この技術の意味は、膜タンパク質や受容体の活性化因子や阻害剤の発見に役立つため、治療にさらに広がります。
この方法は簡単に見えますが、正しいタンパク質脂質比を選択する際には注意が必要です。一般に、この方法に不慣れな個人は、正しい成形比を計算したり、製剤の品質を確保するための正しい制御を行ったりするのに苦労しています。したがって、この方法の視覚的なデモンストレーションは、新しい学生がさまざまな手順と潜在的な困難を学ぶのに非常に役立ちます。
600ナノメートルで測定された光学密度が摂氏37度で3時間約0.5であるときにプラスミドP MSSP 1D 1から大腸菌株BL 21 DE 3のグロヘキサヒスチジンタグ付きMSPを開始するには、摂氏4度で10分間、5、000Gで遠心分離によって細胞を収穫します。100マイクロモルPMSFを含むTSG 10バッファーにペレットを再懸濁し、フレンチプレスで細胞を8, 000 PSで3回シラミにします。不溶性物質を 5, 000 Gs で 4 °C で 10 分間遠心分離して除去します。次に、MSPを含む可溶性画分を125, 000 Gsで45分間超遠心分離することにより分離します。
TSG 10バッファー中の約1.5ミリリットルのニッケルセロス高性能を使用したニッケルキレートクロマトグラフィーによりMSPを精製します。50ミリモルのILE溶出液を含むT SG 10バッファーで汚染物質を洗い流します。透析後の600ミリモルIミダズを含むTSG 10バッファーを使用したMSP。
TSG 10バッファーMSP中の精製タンパク質は、摂氏マイナス70度、タンパク質濃度1ミリグラム/ミリリットルで保存することができます。MALF GK 2複合体は、MAL KのC末端にタグ付けされ、プラスミドから発現します。大腸菌株BL 21 DE 3で成長したPED 22 FG Kは、600ナノメートルで測定された光学密度が約0.5の場合、細胞溶解および遠心分離後、摂氏37度で3時間0.2%Lのアラブ人に対してタンパク質産生を誘導します。
前回と同様に、TSG 20バッファー内のメンブレンペレットを最終濃度5ミリグラム/ミリリットルまで懸濁します。次に、1体積あたり1%の重量で材料を可溶化しますGDMで、摂氏4度で3時間、穏やかに振とうします。MAL FTK 2の精製は超遠心分離により不溶性物質を除去します。
次に、可溶化したmal FTK 2錯体を含む上清を回収し、ニッケルキレートクロマトグラフィーで再度精製します。さらに、SUEx 200、HR ten 300カラム上のTSGDバッファー中のゲルろ過クロマトグラフィーにより、0.5ミリリットル/分の流速で複合体を精製します。リン脂質を調製するために、クロロホルムに溶解した大腸菌総脂質抽出物をスクリューキャップマイクロフィッシュチューブ内で1000個の異常アリコートに分離し、穏やかな窒素の流れの下で溶媒を蒸発させ、真空中でさらに一晩駆動します。
次に、脂質膜をTSバッファーに5NMO最終濃度で溶解し、激しくボルテックスした後、約5秒間5回パルス超音波処理します。溶解した脂質は、水性TSバッファーに一般的に不溶性があるため、わずかに不透明に見えますが、懸濁液のままで待つ必要があります。この時点で、溶液は透明な場所の脂質混合物を水浴中で透明になり、約5秒間5回超音波処理します。
脂質混合物は、摂氏4度で最大1週間保存できます。バイオビーズを調製するには、約10〜15ミリリットルのバイオビーズを50ミリリットルのチューブに入れます。まず、ビーズを50ミリリットルの100%メタノールで洗います。
ビーズが重力によって沈殿するのを待ってから、溶液を静かに注ぎます。このプロセスをメタノールについて1回、次に95%エタノールミリQ水について各2回繰り返し、最後にTSバッファーについても繰り返します。ナノディスクリートコンスティテューションを開始するには、MSPをTSGDバッファーで約7ミリグラム/ミリリットルまたは0.3ミリモルの最終濃度に希釈します。
実験を成功させるには、脂質とタンパク質を混合する比率を正しく選択することが重要です。TSGDバッファー中のTSGDバッファー中に1対3〜60の脂質比1対3〜60のタンパク質にタンパク質で約2Mの精製マルフGK2複合体を混合し、1〜3〜400の比率で過剰脂質のサンプルを50マイクロリットルのバイオビーズ懸濁液でネガティブコントロールとして調製し、混合物をチューブに一晩インキュベートする。翌日、摂氏4度でテーブルを揺り動かし、重力によってビーズを沈殿させます。ビーズが溶液にパイプを沈殿させたら、できるだけバイオビーズを避けるために、細い先端を通します。
100, 000 GSで20分間超遠心分離することにより、大きな沈殿物を除去します。TSG 10バッファーで以前に行ったように、ゲルろ過クロマトグラフィーによるディスクの精製に進みます。次に、同じゲルろ過カラムにEloquaを注入して、調製物の安定性をテストします。
次に、ディスクを含むフラクションをプールします。調製物の品質は、ネイティブゲル電気泳動によって評価されます。ナノディスクの1マイクロモルを分析して、再構成の品質を評価します。
また、ナノディスクで再構成されたmal ftk 2複合体へのmal Eの結合も評価します。電気泳動後、ゲルをクマシブルーで10分間染色し、約1時間保持します。動的光散乱またはDLSを行うには、まず、前回と同様に、SUEx 200 HR ten three hundred columnを毎分0.1ミリリットルの流速でゲルろ過クロマトグラフィーによりナノディスクを精製します。
ナノディスクを含むフラクションをプールし、AmCon遠心フィルターで1ミリリットルあたり約10ミリグラムまで濃縮します。次に、サンプルを 2 回フィルタリングします。ダイナプロナノスター装置を用いて、1マイクロリットルの内容量クォーツベテフィットデータを用いてDLSによる解析を行います。
動的ソフトウェアを使用して粒子の直径と分子量を推定し、コレメトリックアッセイを使用してmal FTK 2つの再構成ナノディスクのA TPA活性を決定します。まず、精製ディスクの1マイクロモルとTPの1ミリモルを混合し、マルeの量を増やします。サンプルを摂氏37度で20分間インキュベートします。
次に、660ナノメートルでの無機リン酸塩の放出を測定します。放出されるリン酸塩の量を、リン標準溶液で生成された標準曲線と比較します。ナノディスクは、ゲルろ過クロマトグラフィーによって精製されます。
クロマトグラムは、再構成されたディスクの大部分が単一のピークとして溶出するのに対し、過剰な脂質で作られたディスクはボイドボリュームで溶出し、一連の広範なピークとして、ディスク調製の品質は、限られた量の脂質で再構成されたネイティブゲル電気泳動ディスクによってさらに分析され、ネイティブゲル上のシャープバンドとして移動し、 一方、過剰な脂質の存在下で再構成されたものは、塗抹標本として移動します。DLSによる分析によると、椎間板の集団は均質で、平均半径は5.0ナノメートルです。DLS近似に基づくと、再構成されたディスクは、過剰な脂質の存在下で再構成されたサンプルの見かけの分子量が215キロダルトンであり、これは非均質なサンプルに典型的な約100ナノメートルの広く分布した半径を示します。
MAL FTK 2複合体の活性は、TP加水分解の速度と、マルトース結合タンパク質、MAL E、マルトース結合タンパク質などの相互作用パートナーに対する親和性を測定することによって評価されます。MAL Eは、非変性ゲル電気泳動を用いてMAL FTK 2トランスポーターに高い親和性で結合します。MAL EとMAL ftk twoとの間の複合体を検出することが可能であり、MAL EによるMAL KA TPA活性の刺激は、ここではMAL e濃度の関数として示されています。
ナノディスクの作成は比較的簡単ですが、最適な条件からのわずかな逸脱が不可逆的なタンパク質凝集につながる可能性があり、一度習得すると、この技術は2日以内に行うことができます。この手順を試みる際には、過剰な量の脂質が大きなポリ分散リポソームのような粒子の生成につながるため、正しいタンパク質脂質比を選択することの重要性を覚えておくことが重要です。光散乱分光法、分析超遠心分離法、またはより簡単に言えばネイティブゲル電気泳動など、ゲルろ過以外の技術を使用して再構成された材料の品質を慎重に分析することは、このために重要です。
ディスクを組み込むリン脂質のタイプと膜足場タンパク質のタイプが、再構成の効率に寄与する可能性があることを忘れないでください。このビデオをご覧になった後、選択した膜タンパク質を含む可溶性で均質なナノディスクを生成する方法についてご理解いただけたでしょうか。あなたの実験に頑張ってください。
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このプロトコルは、リン脂質二重層で構成される小さな円盤状粒子であるナノディスクへのMalFGK2トランスポーターの組み込みを示しています。この方法は、膜スキャフォールドタンパク質をトランスポーターとリピッドと混合し、その後、ナノディスクを形成し精製するための一連のステップを含みます。
Reconstituting membrane proteins into nanodiscs enables soluble, homogeneous systems for studying ligand-receptor interactions and transporter function. This approach supports target validation by providing a near-native lipid environment while allowing biochemical and biophysical analyses from both sides of the membrane. It addresses a key discovery-stage challenge: accessing membrane targets in a format compatible with screening and mechanistic de-risking workflows.
This method fits within the discovery continuum from target validation through lead identification, providing a reproducible platform for assessing membrane protein function before preclinical commitment.