우리는 큰 코일 영역의 특성화 및 결정화를 안내하기 위해 간단한 생화학 및 컴퓨터 분석을 통합한 프레임워크를 설명합니다. 이 프레임워크는 구형 단백질에 맞게 조정하거나 다양한 고처리량 기술을 통합하도록 확장할 수 있습니다.
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우리는 큰 코일 영역의 특성화 및 결정화를 안내하기 위해 간단한 생화학 및 컴퓨터 분석을 통합한 프레임워크를 설명합니다. 이 프레임워크는 구형 단백질에 맞게 조정하거나 다양한 고처리량 기술을 통합하도록 확장할 수 있습니다.
구조 측정을 위해 결정을 얻는 것은 모든 단백질에 대해 어렵고 시간이 많이 걸리는 제안일 수 있습니다. 코일 코일 단백질과 도메인은 자연 전역에서 발견되지만 물리적 특성과 응집 경향으로 인해 전통적으로 결정화가 특히 어려운 것으로 간주되었습니다. 여기에서는 주어진 코일 코일 단백질에 대한 일련의 가능한 도메인 경계를 식별한 다음 용액에서 이러한 단백질의 거동을 신속하게 특성화하도록 설계된 다양하고 빠르고 간단한 기술을 활용합니다. 강한 형광 태그(mRuby2)를 추가하면 단백질 특성 분석이 간단하고 간단합니다. 표적 단백질은 일반 조명에서 쉽게 시각화할 수 있으며 적절한 이미저를 사용하여 정량화할 수 있습니다. 목표는 성공할 가능성이 낮기 때문에 결정화 파이프라인에서 제거할 수 있는 후보 물질을 신속하게 식별하여 최상의 후보 물질에 더 많은 시간을 할애하고 결정을 생성하지 않는 단백질에 지출되는 자금을 줄이는 것입니다. 이 프로세스는 초기 스크리닝 노력에서 얻은 정보를 통합하기 위해 반복될 수 있고, 고처리량 발현 및 정제 절차에 맞게 조정될 수 있으며, 결정화를 위한 로봇 스크리닝으로 강화될 수 있습니다.
X 선 결정학을 통해 구조 결정은 현대 생물학의 모든 분야에 근본적인 기여를했다; 생활을 지원들이 다양한 상황에서 서로 상호 작용하는 방식 거대 분자의 원자보기를 제공하는 단계; 질병 및 제공하는 기회가 합리적으로 질병을 치료하는 약물을 설계하는 원인이 메커니즘을 이해하기 위해 우리를 허용한다. 결정학 긴 고분자 구조를 결정하는 지배적 인 실험 기술되고, 현재 구조 데이터베이스 (www.rcsb.org)의 89.3 %를 차지 하였다. 이 기술은 매우 높은 해상도의 가능성 등 많은 장점을 가지고하는 크기의 넓은 범위, 상대적으로 쉬운 데이터 수집 및 고분자 용매뿐만 아니라 리간드와 상호 작용하는 방법을 시각화 할 수있는 기회 거대 분자를 시각화 할 수있는 능력.
재조합 단백질 발현 1, 2, 끝까지 마음에있는 수많은 기술 향상에도 불구하고형 치수 (3),이 시스템 (4), 결정 공정에있어서 가장 큰 장애물을 생성하는 데 사용되는 분자 생물학 회절 품질의 결정을 성장할 수있는 능력 남아있다. 이것은 큰 꼬인 코일 도메인을 포함하는 단백질에 대해 특히 사실이었다. 모든 아미노산의 많은 5 % 정도가이 매우 일반적인 구조 기능 칠하고, 코일 - 코일 5,6 내에서 발견되는 것으로 추정, 아직이 단백질은 종종 정화 및 구형 단백질 8-10을보다 구체화하기가 더 어렵되었습니다 . 이는 상기 꼬인 코일 도메인은 종종 따라서 올바르게 종종 결정화 해로운 비정형 또는가요 서열의 포함을 피하기 위하여 중요한 이러한 도메인의 경계를 예측하는 더 큰 단백질의 컨텍스트 내에서 발견 된 사실에 의해 악화된다.
여기에 우리가 결합 개념적 틀을 제시 웹 기반의 계산은 experimenta와 분석구조 연구, 어떻게 준비하고 결정화 시도하기 전에 단백질 시료의 특성을하기위한 단백질 단편 (들)을 선택하는 방법 : 벤치에서 리터 데이터는 결정 과정의 초기 단계를 포함 통해 안내 사용자에게 도움이됩니다. 우리는 큰 코일 코일 도메인을 포함하는 두 단백질에 대한 우리의 분석에 초점을 Shroom (SHRM)과의 Rho 키나제 (바위). 둘은 꼬인 코일 도메인을 포함하고, 생물학적으로 중요한 11-16 착체를 형성하는 것으로 알려진 이러한 단백질을 선택 하였다. Shroom과의 Rho 키나아제 (록)을 각각 권취 코일의 200 ~ 680 잔기를 포함하는 것으로 예상되는 많은 부분이있는 구조적 특징 17-20되었다. 여기에 기재된 방법은 빠르게 결정화 의무가 될 것이다 감긴 코일 함유 단백질의 단편을 확인하는 유선형 흐름을 제공하지만, 기재된 기술은 쉽게 가장 단백질 또는 단백질 복합체하도록 또는 높은 처리량 approa를 통합하도록 변형 될 수있다CHES로 사용할 수 있습니다. 마지막으로, 이러한 방법은 일반적으로 저렴하고, 거의 모든 환경 레벨에서 사용자에 의해 수행 될 수있다.
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참고 : 개념적 프레임 워크 또는 워크 플로의도는 참조 용으로 그림 1에 설명되어 있습니다. 연산 또는 시퀀스 기반 예측, 단백질 발현과 정제, 생화학 적 특성 및 결정화 : 프로토콜은 네 개의 단계로 나눌 수있다. 도시 된 예는 Shroom SD2 도메인 및 / 또는 Shroom 록 착물을 분석하지만 어떤 단백질과 이용 될 수있다.
1. 코일 코일 도메인 경계의 전산 예측을 생성하는 웹 기반 도구를 설립
제 1 절에서 확인 된 도메인 경계 2. Express 및 Purify는 단백질
주 :이 구역의 목적은 제 1 항에서 생성 된 가상 도메인 경계를 선별 신속하고 용이하게 정량 분석의 시리즈를 사용하는 것이다.
3. 특성화 단백질 샘플 유리한 속성을 가진 사람들을 식별하는
4. 코일 코일 SD2의 높은 품질 크리스탈을 생산Shroom에서 도메인
주 : 단백질이 일반적으로 상이한 온도에서 정제로부터 4 ° C 유익하지 않는 한 4.1 내의 모든 단계가 실온에서 수행된다.
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이 시스템에서 이용되는 흐름을 도시 한 도면도 1에 도시 된 세 개의 주요 단계를 포함한다. 시퀀스의 전산 분석은 관심있는 꼬인 코일 단백질의 도메인 경계에 대한 가설을 개발하는데 이용된다. Shrm2 SD2 도메인 주석 분석의 예는도 2에 도시되어있다. 이 도면에서, 목표 Shroom가 SD2라는 골격 레귤레이터의 C 말단에 보존 된 도메인 가능한 도메인 경계를 식별 할 수 있었다. 이 분석에서 가상 도메인 경계의 세 가지 세트의 결정화를위한 최고의 후보로서 끝내 C- 말단 근처 전체 보존 SD2 또는 최소한의 단편에 걸쳐있는 꼬인 코일 조각을 함유하는 생성 된이었다. 시퀀스 분석에서 확인 된 후보자는 신속하게 (그림 3) FO mRuby2와 단백질의 융합을 사용하여 작은 규모에서 테스트효율적인 분석을 r에. 대표적인 소규모 (문화 50 ㎖) 두에서 정제를 그의 10<...
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여기에 설명 된 프로토콜은 사용자가 자신의 결정을 용이하게하기 위해 큰 꼬인 코일 단백질 내에 도메인 경계를 식별 할 수 있도록 설계된다. 프로토콜은 잠재적 도메인 경계의 시리즈를 생성하는 예측 계산 및 다른 소스로부터의 데이터의 다양한 전체적인 결합에 의존한다. 이러한 신속하고 저렴하고, 또한 이러한 초기 가설을 수정하는 데 사용되는 생화학 실험 세트 다음에 있습니다. 이 방법을 사용하여, 사용자는 신속하게 바람직하지 않다 전위 단백질 단편을 제거 할 수 있고 이에 의해 결정을 얻는 전망을 개선 나은 후보에 대한주의를 집중한다.
많은 중요한 단계는 가상 도메인 경계의 초기 세트의 개발과 같은 결정의 제조와 같은 중요한 것도 있지만,이 기술 내에 존재하지 않는다. 이 단계는 정보 OB뿐만 아니라 계산 방법의 다양성을 포함를 사용할 때 문학이나 기능 데이터로부터 tained. 케어는 예측의에 정량적 신뢰 가치를 부여하는 장소에있는 방법은 없기 때문에 "최상"의...
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저자는 공개할 것이 없습니다.
이 작업은 NIH R01 GM097204(APV 및 JDH) 보조금의 지원을 받았습니다. JHM에 대한 자금은 HHMI 학부 연구 여름 펠로우십에서 제공했습니다.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| BL21(DE3), Rosetta | Emd, Millipore | 70954-3 | |
| BL21(DE3), Star | , ThermoFisher, Scientific | C601003 | |
| BL21(DE3), Codon Plus | Agilent Technologies | 230245 | |
| Lysozyme | Spectrum Chemical, Mfg Corp | L3008-5GM | |
| Ni-NTA 수지 | , Life Technologies | , 25216 | |
| SubtilisinA | 스펙트럼 화학 Mfg Corp | S1211-10ML | |
| 24 웰 Cryschem Plate | Hampton 연구 | HR3-160 | |
| INTELLI-PLATE 96: | Art Robbins Instruments | 102-0001-03 | |
| PEG 3350 | Hampton Research | HR2-591 | |
| PEG 8000 | Hampton Research | HR2-515 | |
| PEG 400 | Hampton Research | HR2-603 | |
| PEG 4000 | Hampton Research | HR2-605 | |
| pcDNA3.1-Clover-mRuby2 | Addgene | 49089 | |
| 오버나이트 익스프레스 자동 유도 시스템 1 | Emd Millipore | 71300 | |
| 용해 국물 분말 | ThermoFisher Scientific | 12795027 |
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