2012년 8월 31일
Nanodiscs는 인지질 이중층의 작은 패치로 막 단백질을 포함 작은 원반 모양의 입자입니다. 우리는 디스크에 MalFGK2 수송의 단계별 설립을 보여줍니다 시각적 프로토콜을 제공합니다.
이 절차의 전반적인 목표는 A, b, C 트랜스포터를 통합하는 것입니다. 이 경우, 맥아당 수송체 malf GK 2를 용해성 막 나노 디스크 입자로 넣는다. 이는 먼저 멤브레인 스캐폴드 단백질 MSP를 수송체 및 세제 마이셀의 정확한 양의 지질과 혼합하여 수행됩니다.
두 번째 단계는 폴리스티렌 비드를 첨가하고 하룻밤 동안 혼합물을 부드럽게 흔드는 것입니다., 세제가 비드에 점진적으로 흡수되어 나노 디스크 입자의 형성을 허용합니다. 다음으로, 구슬은 침전에 의해 제거됩니다. 마지막 단계는 겔 여과 크로마토그래피를 통해 응집체 및 조립되지 않은 골격 단백질에서 적절하게 형성된 디스크를 분리
하는 것입니다.마지막으로, 디스크의 품질은 기본 겔 전기영동 또는 광 산란 분광법으로 평가합니다. 리포좀과 같은 다른 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 멤브레인 단백질과 디스크가 수용액에 완벽하게 용해된다는 것입니다. 또한 이제 단백질 도메인은 양쪽에서 액세스할 수 있습니다.
이제 더 이상 막 구획이 없기 때문에 길이가 다른 막 골격 단백질을 사용하여 막 단백질의 다양한 인대 상태를 포착하고 연구할 수 있었습니다. 가장 중요한 것은 이 방법이 a, b, C 수송체의 새로운 결합 파트너 식별과 같은 멤브레인 단백질체학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있다는 것입니다. 사실, 이 기술의 의미는 막 단백질 및 수용체의 활성제 또는 억제제를 발견하는 데 도움이 될 수 있기 때문에 치료로 더욱 확장됩니다.
이 방법은 간단해 보이지만 올바른 단백질 지질 비율을 선택할 때 주의해야 합니다. 일반적으로 이 방법을 처음 접하는 개인은 올바른 성형기 비율을 계산하거나 준비의 품질을 보장하는 올바른 제어를 수행하는 데 어려움을 겪습니다. 따라서 이 방법의 시각적 시연은 새로운 학생이 다양한 단계와 잠재적인 어려움을 배우는 데 매우 유용합니다.
600 나노 미터에서 측정 된 광학 밀도가 섭씨 37도에서 3 시간 동안 약 0.5 일 때 플라스미드 P MSSP 1D 1 유도 단백질 생산에서 대장균 균주 BL 21 DE 3에서 MSP를 태그하는 그로 헥사 히스티딘 태그를 붙이고, 섭씨 4도에서 10 분 동안 5, 000 Gs에서 원심 분리로 세포를 수확합니다. 100 마이크로몰 PMSF를 함유한 TSG 10 버퍼에 펠릿을 다시 현탁시키고 8, 000 PS에서 프렌치 프레스로 세포를 3회 현탁시킵니다. 나는 5, 000 GS에서 4°C에서 10분 동안 원심분리에 의해 불용성 물질을 제거합니다. 다음 125, 45 분 동안 000 GS에 ultracentrifugation에 의하여 MSP를 포함하는 녹는 조각을 고립시키십시오.
TSG 10 완충액에서 약 1.5ml의 고성능 니켈 혈청을 사용하여 니켈 킬레이트 크로마토그래피로 MSP를 정제합니다. 50 밀리몰 ILE 용리액을 함유한 T SG 10 완충액으로 오염 물질을 씻어냅니다. 투석 후 600밀리몰 I 미다즈를 포함하는 TSG 10 버퍼가 있는 MSP.
TSG 10 완충액 MSP의 정제된 단백질은 섭씨 영하 70도에서 보관할 수 있으며 단백질 농도는 밀리리터당 약 10-15밀리그램입니다. MAL K의 C 말단에 태그가 지정된 MALF GK 2 복합체는 플라스미드에서 발현됩니다. 대장균 균주 BL 21 DE 3에서 성장한 PED 22 FG K는 세포 용해 및 원심분리 후 섭씨 37도에서 3시간 동안 0.2%L 아랍인과 함께 600나노미터에서 측정된 광학 밀도가 약 0.5일 때 단백질 생산을 유도합니다.
이전과 마찬가지로 TSG 20 버퍼의 멤브레인 펠릿을 밀리리터당 5밀리그램의 최종 농도로 현탁시킵니다. 다음으로, 부드러운 흔들림으로 섭씨 4도에서 3시간 동안 부피 GDM당 1%중량으로 재료를 용해시킵니다. MAL FTK Two의 정제와 같이 초원심분리로 불용성 물질을 제거합니다.
그런 다음 가용화된 mal FTK 2 복합체를 포함하는 상등액을 수집하고 니켈 킬레이트 크로마토그래피로 다시 정제합니다. 분당 0.5밀리리터의 유속으로 SUEx 200, HR 10,300개의 컬럼에서 TSGD 버퍼의 겔 여과 크로마토그래피를 통해 복합체를 추가로 정제합니다. 인지질을 준비하기 위해 클로로포름에 용해된 대장균 총 지질 추출물을 스크류 캡 마이크로피시 튜브에서 1000개의 anomal aliquot로 분리하고 부드러운 질소 흐름으로 용매를 증발시킨 다음 진공 상태에서 밤새 더 구동합니다.
다음으로 건조시키고 5NMO 최종 농도에서 TS 버퍼에 지질 필름을 용해시키고 격렬하게 와류를 일으킨 다음 약 5 초 동안 5 회 펄스 초음파 처리하십시오. 용해된 지질은 수성 TS 완충액에서 일반적으로 불용성으로 인해 약간 불투명하게 보이지만 현탁액 상태로 유지되어야 합니다. DDM을 최종 농도 0.5%로 추가하십시오.이 시점에서, 용액은 수조에서 지질 혼합물을 투명하게 만들고 약 5초 동안 5회 초음파 처리합니다.
지질 혼합물은 최대 1주일 동안 섭씨 4도에서 보관할 수 있습니다. 바이오 비드를 준비하려면 약 10-15ml의 바이오 비드를 50ml 튜브에 넣습니다. 먼저 50ml의 100% 메탄올로 비드를 세척합니다.
구슬이 중력에 의해 가라앉도록 한 다음 용액을 부드럽게 붓습니다. 메탄올에 대해 한 번, 95% 에탄올, milli Q 물, 마지막으로 TS 완충액에 대해 각각 두 번 이 과정을 반복합니다. TSGD 버퍼의 MSP를 밀리리터당 약 7밀리그램 또는 0.3밀리몰의 최종 농도로 희석하여 나노 불연속 구성을 시작합니다.
성공적인 실험을 위해서는 함께 혼합할 지질과 단백질의 올바른 비율을 선택하는 것이 중요합니다. 300 마이크로 리터의 최종 부피에 대한 TSGD 완충액에서 1 내지 3 내지 60의 지질 비율로 단백질에서 약 2 M의 정제 된 malf GK 2 복합체를 혼합하고, 1 내지 3 내지 400의 비율로 과잉 지질의 샘플도 튜브에 50 마이크로 리터의 바이오 비드 현탁액에서 음성 대조군으로 제조하고 혼합물을 밤새 배양합니다. 다음날 섭씨 4도의 흔들 테이블은 중력에 의해 구슬을 침전시킵니다. 비드가 용액에 가라앉으면 가능한 한 많은 바이오 비드를 피하기 위해 좁은 팁을 통해 파이프를 통과하십시오.
100, 20 분 동안 000 GS에 ultracentrifugation에 의하여 큰 침전물을 제거하십시오. TSG 10 완충액에서 이전에 수행한 것처럼 겔 여과 크로마토그래피로 디스크를 정제합니다. 다음으로, 동일한 겔 여과 컬럼에 Eloqua를 주입하여 제제의 안정성을 테스트합니다.
그런 다음 디스크를 포함하는 분수를 모읍니다. 준비의 품질은 천연 겔 전기 영동으로 평가됩니다. 나노 디스크의 1마이크로몰을 분석하여 재구성의 품질을 평가합니다.
또한 나노 디스크에서 재구성된 mal ftk 2 복합체에 대한 mal E의 결합을 평가합니다. 전기 영동 후 겔을 쿠마시 블루로 10분 동안 염색하고 약 1시간 동안 유지합니다. 동적 광 산란 또는 DLS를 수행하려면 먼저 분당 0.1ml의 유속으로 SUEx 200 HR ten three hundred column을 사용하여 이전과 같이 겔 여과 크로마토그래피로 나노 디스크를 정제합니다.
나노 디스크를 포함하는 분획을 풀링하고 AmCon 원심 필터로 밀리리터당 약 10mg까지 농축합니다. 그런 다음 샘플을 두 번 필터링합니다. 1마이크로리터 내부 부피 석영 vete fit 데이터에서 dynapro nano star 기기를 사용하여 DLS로 분석을 수행합니다.
동적 소프트웨어를 사용하여 입자의 직경과 분자량을 추정하고 콜레 메트릭 분석을 사용하여 mal FTK 2 개의 재구성 된 나노 디스크의 A TPA 활성을 결정합니다. 먼저 정제된 디스크 1마이크로몰과 TP 1밀리몰을 증가하는 mal e와 혼합합니다. 샘플을 섭씨 37도에서 20분 동안 배양합니다.
그런 다음 660나노미터에서 무기 인산염의 방출을 측정합니다. 방출되는 인산염의 양을 인 표준 용액으로 생성된 표준 곡선과 비교합니다. 나노 디스크는 겔 여과 크로마토그래피로 정제됩니다.
크로마토그램은 재구성된 디스크의 대다수가 단일 피크로 용리되는 반면, 과도한 지질로 만들어진 디스크는 공극 부피에서 용리되며, 일련의 넓은 피크로 디스크 준비의 품질을 추가로 분석하며, 제한된 양의 지질로 재구성된 디스크는 네이티브 겔 상의 날카로운 띠로 이동하며, 반면 과도한 지질이 있는 상태에서 재구성된 것들은 도말로 이동합니다. DLS의 분석에 따르면 디스크 개체군은 평균 반경이 5.0나노미터로 균질합니다. DLS 근사치를 기반으로 재구성된 디스크는 215킬로달톤의 겉보기 분자량을 가지며 과도한 지질이 있는 상태에서 재구성된 샘플은 약 100나노미터의 광범위하게 분포된 반경을 나타내며, 이는 비균질한 샘플에 일반적입니다.
MAL FTK 2 복합체의 활성은 TP 가수분해 속도와 말토오스 결합 단백질, MAL E, 말토스 결합 단백질과 같은 상호 작용 파트너에 대한 친화도를 측정하여 평가합니다. MAL E는 비변성 겔 전기영동을 사용하여 MAL FTK 2 수송체에 높은 친화력으로 결합합니다. MAL E와 MAL ftk 2 사이의 복합체를 검출할 수 있으며, MAL E에 의한 MAL KA TPA 활성의 자극은 MAL e 농도의 함수로서 여기에 나타나 있다.
나노 디스크를 만드는 것은 비교적 간단하지만 최적의 조건에서 조금만 벗어나도 일단 마스터되면 돌이킬 수 없는 단백질 응집으로 이어질 수 있으며, 이 기술은 2일 이내에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 과도한 양의 지질은 입자와 같은 큰 폴리 분산 리포좀의 생성으로 이어지기 때문에 올바른 단백질 지질 비율을 선택하는 것의 중요성을 기억하는 것이 중요합니다. 따라서 광 산란 분광법, 분석적 초원심분리 또는 보다 간단하게 네이티브 겔 전기영동과 같은 겔 여과 이외의 기술을 사용하여 재구성된 물질의 품질을 신중하게 분석하는 것이 중요합니다.
디스크를 포함하는 인지질의 유형과 멤브레인 스캐폴드 단백질의 유형이 재구성의 효율성에 기여할 수 있음을 기억하십시오. 이 비디오를 시청한 후 선택한 멤브레인 단백질을 포함하는 용해성 및 균질한 나노 디스크를 생성하는 방법을 잘 이해하셨기를 바랍니다. 실험에 행운을 빕니다.
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이 프로토콜은 MalFGK2 수송체를 나노디스크에 통합하는 것을 보여줍니다. 나노디스크는 인지질 이중층으로 구성된 작은 원반 모양의 입자입니다. 이 방법은 막 스캐폴드 단백질을 수송체와 지질과 혼합한 후, 나노디스크를 형성하고 정제하기 위한 일련의 단계를 포함합니다.
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.