이 연구는 산성 pH 조건 하에서 대장균 HdeB의 보호자 활동을 특성화, 생물 물리학, 생화학 및 분자 기술에 대해 설명합니다. 이러한 방법은 성공적 HdeA 다른 산 보호 샤페론에 적용되었고, 다른 보호자 스트레스 조건 작동하도록 변경 될 수있다.
방법 논문
이 연구는 산성 pH 조건 하에서 대장균 HdeB의 보호자 활동을 특성화, 생물 물리학, 생화학 및 분자 기술에 대해 설명합니다. 이러한 방법은 성공적 HdeA 다른 산 보호 샤페론에 적용되었고, 다른 보호자 스트레스 조건 작동하도록 변경 될 수있다.
박테리아 흔히 pH의 변화, 온도, 산화 환원 상태, 노광 또는 기계적 힘 등의 환경 변화에 노출된다. 이러한 조건 중 많은 셀 전개 단백질 원인 유기체의 생존에 불리한 영향을 미친다. 무관 스트레스 특정 분자 샤페론의 그룹이 스트레스 조건의 생존에 중요한 역할을하는 것으로 나타났다. 완전히 접혀 및 보호자 - 비활성 스트레스 전에,이 단백질은 빠르게 전개 및 특정 스트레스 조건에서 chaperone 단백질을 활성화하는 동안. 일단 이들 조건 무질서 샤페론 다른 응집 경향 많은 단백질에 결합 활성, 그 응집을 방지하고, 직접 또는 간접적으로 비 응력 조건에 따라 반환 폴딩 단백질을 용이하게한다. 자신의 활성화 및 클라이언트 인식의 메커니즘에 대한 자세한 이해를 얻기위한 기본 접근 방식은 정화 및 subsequen을 포함시험관 샤페론 분석에서 사용하는 이들 단백질의 t 특성화. 생체 스트레스 분석에 후속 독립적으로 시험 관내 결과에서 얻어진 확인할 절대적으로 필수적이다.
이 프로토콜은 E.의 샤프론 활성을 특성화하기 위해 시험 관내 및 생체 내 방법에 대해 설명 콜라이 HdeB, 산 - 활성화 된 샤페론. 광산란 측정은 시험 관내에서, 설정된 모델 클라이언트 단백질 MDH의 산 - 유도 된 응집을 방지하기 HdeB 용량 편리한 판독을 사용 하였다. 분석 초 원심 분리 실험은 아닌 스트레스 조건에 자신의 복귀에 따라 클라이언트 단백질의 운명에 빛을 창고에, HdeB 및 클라이언트 단백질 LDH 사이의 복합체 형성을 나타 내기 위해 적용되었다. 클라이언트 단백질의 효소 활성 분석법을 pH 유도 클라이언트 비활성화 및 활성화에 HdeB의 효과를 모니터링하기 위해 수행되었다. 마지막으로, 생존 연구 과정 제어하는 데 사용 된생체 내에서 HdeB의 보호자 기능의 영향을 r에.
미생물 병원체가 산에 의한 단백질 전개 상황을 경험하는 일반적인 자연 환경은 그 산성 pH 식중독 병원균 1에 대한 효과적인 장벽 역할을하는 포유류 위 (pH 범위 1-4)입니다. 아미노산 측쇄 양성자로 인한 단백질 응집 펼쳐지는 생물학적 과정, 손상 세포 구조에 영향을 미치며, 결국 세포 사멸 1,2-시킨다. 박테리아 페리 플라 즘의 pH 의한 다공질 외측 막을 통한 양성자의 자유로운 확산을 거의 즉시 환경 pH를 평형화하기 때문에, 그람 음성 박테리아의 주변 세포질과 내막 단백질 산 스트레스 조건 3 하에서 가장 취약한 세포 성분이다. 빠른 산 - 매개 손상에 대한 자신의 주변 세포질 프로테옴을 보호하기 위해, 그람 음성 세균은 산 활성화 주변 세포질 보호자 HdeA 및 HdeB을 사용한다. HdeA는 조건 흐트러 보호자입니다 4,5 : 중성 pH에서 HdeA가 접혀, 보호자 - 비활성 이합체로 존재한다. pH가 3 이하의 pH 변화에 따라, HdeA의 보호자 기능은 신속 6,7 활성화됩니다. HdeA의 활성화는 단량체 6-8의 전개 깊은 구조 단량체로는 해리를 포함하여 변경 및 부분이 필요합니다. 활성화되면, HdeA은 산성 조건 하에서 전개 단백질에 결합한다. 그것은 효과적으로 낮은 pH에서 배양하는 동안뿐만 아니라 pH를 중화에 모두 자신의 응집을 방지 할 수 있습니다. pH가 7.0 반환에, HdeA는 ATP 독립적 인 방식으로 자사의 클라이언트 단백질의 접힘을 용이하게하고 이량 체, 샤페론 비활성 형태 9로 다시 변환합니다. 마찬가지로, 동성 보호자 HdeB은 샤페론 비활성화되어 pH가 7.0에서. HdeA 달리, HdeB의 보호자 활동, pH가 4.0에서 HdeB 여전히 크게 접힌 10 이량되고있는 조건을 겉보기 최대에 도달한다. 또한, 상기 pH를 저하 CAUSHdeB의 비활성화 말이지. 이러한 결과는 광범위한 유사성에도 불구하고 HdeA HdeB은 그들의 보호 샤페론 기능 넓은 pH 범위를 커버 할 수 있도록 기능을 활성화 모드들이 다르다는 것을 제시한다. E.의 내산성에 관여 한 또 다른 보호자 대장균은 중립 상태가 복원 될 때까지 펼쳐진 클라이언트 단백질을 안정화 나타나는 세포질 Hsp31이다. Hsp31의 작용의 정확한 모드는, 그러나, 12 수수께끼 남아있다. 살모넬라와 같은 다른 장내 유해 세균이 hdeAB 오페론이 부족한 점을 감안, 다른 아직 미확인 주변 세포질 보호자가이 박테리아 (11)의 내산성에 관여하는 것을있을 수 있습니다 가능성이 높다.
여기에 제시된 프로토콜은 생체 열 관내 및 HdeB에서의 pH 의존성 샤페론 활성을 모니터링 할 수 있도록 다른 샤페론을 조사하기 위해 적용 할 수있다Hsp31 등. 대안 적으로, hdeAB의 발현을 조절하는 전사 인자의 복잡한 네트워크는 잠재적으로 생체 내 응력 분석에 의해 조사 할 수있다. 생체 내에서 단백질의 샤페론 기능을 특성화하기 위해 상이한 실험 설정을 적용 할 수있다. 하나의 경로는 단백질 전개 응력 조건을 적용 표현형 중 관심의 유전자를 과발현 또는 유전자의 삭제를 수행하는 변이주를 특징 화하는 것이다. 프로테오믹스 연구가 보호자가 존재하면 응력 조건 집합을 더 이상 어떤 단백질들을 식별하기 위해 수행 될 수도 있고, 특정 효소의 샤페론의 영향 효소 분석법 14-16을 사용하여 응력 조건에서 측정 할 수있다. 이 연구에서 우리는 모든 주요 E.의 발현을 제어 RpoH 열 충격 시그마 인자 (32)이 부족 rpoH 삭제 변형에 HdeB를 과발현하기로 결정했습니다 콜라이 샤페론 및 삭제는 SENS 증가하는 것으로 알려져단백질 (15)을 전개 발생할 환경 스트레스 조건 itivity. HdeB의 생체 샤페론 활성은 Δ rpoH 균주의 pH 민감성을 억제하는 능력을 모니터하여 측정 하였다. 전체적으로 여기에 제시된 프로토콜은 시험 관내에서뿐만 아니라 생체 내 환경에서 산 활성화 샤페론 활성을 특성화하는 빠르고 간단한 방법을 제공한다.
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1. 발현 및 주변 세포질 HdeB의 정제
참고 : HdeB는 E. 표현했다 폴리 믹신 용해시의 페리 플라 즘에서 플라스미드 pTrc- hdeB 10 및 정제를 보유하는 대장균 세포.
2. 보호자 활동 분석 말 레이트 탈수소 효소를 펼쳐 열적으로 사용 (MDH)
주 : 열 상이한 pH 값에서 돼지 미토콘드리아 말산 탈수소 효소 (MDH)를 전개의 응집 그래피 HdeB의 영향을 아래와 같이 조사 하였다. 나열된 모든 단백질 농도는 단량체 농도를 참조하십시오.
분석 초 원심 분리에 의해 HdeB-LDH 복합체 형성 3. 검출 (AUC)
주 : HdeB 단독으로 또는 열적 젖산 탈수소 효소 (LDH)를 전개로 복잡 침강 속도 실험 분석 초 원심 분리기를 사용하여 수행 하였다.
HdeB의 존재 4. 모니터링 MDH 불 활성화 및 재 활성화
주 : pH의 펼친 MDH의 폴딩 그래피 HdeB의 영향에 MDH 중화 활성을 모니터링함으로써 측정 하였다.
E.에 HdeB 과발현 5. 효과 산 스트레스에서 대장균 생존
참고 : E. 대장균 MG1655의 게놈 DNA가 발행 프로토콜 (21)을 사용하여 단리 하였다.
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HdeA 및 HdeB는 E. 상동 있습니다 산 스트레스 조건 (10)에 대해 주변 세포질 단백질을 보호하는 것으로 알려져 대장균 단백질. 우리의 작업은 산 분자 보호자 활성화로 HdeA 유사은 HdeB 또한 기능 것으로 나타났습니다. 그러나, 여전히 잠재적 살균하지만 HdeA 6,9,10,22의 pH 최적보다 상당히 더 높은 pH에서 HdeA, HdeB 기능 대조적이다. 체외 HdeB의 샤페론 활성의 최적 pH를 조사 네이티브 MDH는 HdeB의 유무에 표시된 pH를 예열 된 (43 ℃로) 완충액으로 희석 하였다. 인큐베이션 360 초 후, 배양 반응물을 중화시켰다. 이 중화은 43 ° C를 9에서 MDH의 집계를 트리거합니다. 대표적인 결과 HdeB의 부재 MDH의 광산란 신호 때문에 MDH의 응집 중화시 급격히 증가 시킨다는 것을 보여준다 (도 ...
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활성화 및 HdeB의 샤페론 기능의 메커니즘을 연구하기 위해, HdeB 다량이 발현되고 정제 될 수있다. 발현 벡터 시스템의 숫자는이 연구에 사용 하였다 둘 PTRC 또는 pBAD 벡터를 포함하는 목적 단백질의 높은 수준의 생산에 사용할 수있다. 발기인은 E.에 대해 쉽게 접근 할 수 있습니다 대장균 RNA 중합 효소 및 E.에서 HdeB의 이렇게 강하게 상향 조절 허용 식 대장균 균주. 이 측면은 rpoH 결핍 균주가 사용 된 산 스트레스 조건 하에서 HdeB의 생체 과발현 연구에 특히 적합하다. 이 균주는 보호자의 대부분을 부족하고, 따라서 높은 온도, 낮은 pH 및 산화 스트레스 (15)을 포함하는 다양한 스트레스, 대한 더 민감하다. 대안으로, 생존 목적 유전자 결여 변이주에서 수행 될 수있다 여기에서 제시된 것과 유사한 연구.
t "> 임의 샤페론 활성에 대한 실험 설계 ...액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
저자는 공개할 것이 없습니다
우리는 보호자의 분석에 그녀의 도움이 조언 박사 클라우디아 Cremers 감사합니다. 켄 완은 HdeB 정화에 자신의 기술 지원을 인정 받고 있습니다. 이 작품은 독일 연구 재단 (DFG)에서 제공하는 박사 연구 친교에 의해 지원됩니다 (JCAB에) 하워드 휴즈 의학 연구소 JCAB 및 UJJ-UD에 보건 부여 RO1 GM102829 국립 연구소에 의해 지원되었다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| NEB10-beta E. coli 세포 | New England Biolabs | C3019I | |
| Ampicillin | Gold Biotechnology | A-301-3 | |
| LB Broth mix, Lennox | LAB Express | 3003 | |
| IPTG | Gold Biotechnology | I2481C50 | |
| 염화나트륨 | Fisher Scientific | S271-10 | |
| Tris | Amresco | 0826-5kg | |
| EDTA | Fisher Scientific | BP120-500 | |
| 폴리믹신 B 황산염 | ICN 바이오메디컬 Inc. | ||
| 0.2 & 마이크로; m pore sterile 주사기 필터 | Corning | 431218 | |
| HiTrap Q HP (CV 5 ml) | GE Healthcare Life Sciences | 17-1153-01 | |
| Mini-Protean TGX, 15% | Bio-Rad | 4561046 | |
| Malate dehydrogenase (MDH)Roche | 10127914001 | ||
| Potassium phosphate (Monobasic) | Fisher Scientific | BP362-500 | |
| Potassium 인산염 (이염기성) | Fisher Scientific | BP363-1 | |
| F-4500 형광 분광 광도계 | Hitachi | FL25 | |
| Oxaloacetate | Sigma | O4126-5G | |
| NADH | Sigma | N8129-100MG | |
| 인산나트륨 일염기성 | 시그마 | S9390-2.5KG | |
| 인산나트륨 이염기성 | 시그마 | S397-500 | |
| 젖산 탈수소효소(LDH) | Roche | 10127230001 | |
| Beckman Proteome Lab XL-I 분석 초원심분리기 | Beckman Coulter | 392764 | |
| 중앙 장식, 12mm, 에퐁 숯으로 채워진 | 베크만 쿨터 | 306493 | |
| AN-50 Ti Rotor, Analytical, 플라 | Beckman Coulter | 363782 | |
| Wizard Plus Miniprep Kit | Promega | A1470 | (프로토콜 5.1) |
| L-arabinose | Gold Biotechnology | A-300-500 | |
| Glycine | DOT Scientific Inc | DSG36050-1000 | |
| 형광 세포 큐벳 | Hellma Analytics | 119004F-10-40 | |
| 올리고뉴클레오티드 | Invitrogen | ||
| Phusion High-Fidelity DNA polymerase | New England Biolabs | M0530S | |
| dNTP set | Invitrogen | 10297018 | |
| Hydrochloric Acid | Fisher Scientific | A144-212 | |
| 수산화나트륨 | Fisher Scientific | BP359-500 | |
| Amicon Ultra 15 ml 3K NMWL | Millipore | UFC900324 | |
| 원심분리기 Avanti J-26XPI | Beckman Coulter | 393127 | |
| Varian Cary 50 분광 광도계 | Agilent Tech | ||
| Spectra/Por 1 투석 멤브레인 MWCO: 6 kDa | Spectrum Laboratories | 132650 | |
| Amicon 울트라 원심 필터 장치 30K | Millipore | UFC803024 | |
| SDS | Fisher Scientific | bp166-500 | |
| Veriti 96-Well Thermal Cycler | Thermo Fisher | 4375786 |
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