2017년 10월 2일
구 균 에서 탄수화물 기질 의무적인 단백질의 광범위 한 생 화 학적 및 구조 특성화를 수행 하기 위한 효율적인된 프로토콜 제공 됩니다.
이 절차의 전반적인 목표는 폐렴구균(streptococcus pneumoniae)에서 탄수화물 기질 결합 단백질의 생화학적, 구조적 특성을 규명하는 것입니다. 이 방법은 완충액 안정성 프로파일, 올리고머화 상태 및 원자 구조의 식별과 같은 기질 결합 단백질의 교육 연구를 지원하는 핵심 데이터를 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 절차의 장점은 견고하고 간단한 방식으로 기질 결합 단백질에 대한 결정화 및 구조 솔루션의 성공률을 높일 수 있는 데이터를 제공한다
는 것입니다.먼저, pH 범위가 4.0 - 9.5이고 염화나트륨 농도가 0 - 0.5 몰인 48개의 완충 용액을 준비합니다. 각 용액을 40마이크로리터의 96웰 플레이트에 분배합니다. 선택한 기질 결합 단백질의 정제된 용액을 얻습니다.
각 웰에 5마이크로리터의 SBP 용액을 1-2밀리리터의 농도로 첨가합니다. 그런 다음 각 웰에 20배 농축된 형광 염색 5마이크로리터를 추가합니다. 위아래로 피펫팅하여 용액을 혼합합니다.
투명 접착 필름으로 플레이트를 밀봉하십시오. 플레이트를 실온에서 112배 G로 2분 동안 원심분리합니다. 10초의 대기 시간으로 분당 3도의 속도로 섭씨 4도에서 99도까지 상승하도록 Real-Time PCR 시스템을 구성합니다.
50도마다 형광 판독값을 취하도록 시스템을 설정합니다. 형광 필터 설정을 지정합니다. 을 클릭하고 샘플을 할당합니다.
실험을 실행하고 용융 온도가 가장 높은 완충액 조건을 식별합니다. 다음으로, 2.5 부피의 %의 글리세롤과 0.5 밀리몰의 TCEP 농도를 포함하는 선택한 pH 및 염화나트륨 농도로 완충액을 준비합니다. 다각도 광 산란을 이용한 분석적 크기 배제 크로마토그래피로 정제된 SBP의 특성을 분석합니다.
결정화에 적합한 가장 안정적인 종을 식별하고 준비 SEC를 사용하여 해당 종의 순수한 분획을 얻습니다. 결정화를 위한 최적의 단백질 농도를 결정하기 위해 사전 결정화 테스트를 수행합니다. 결정화 로봇 시스템을 사용하여 원하는 상업용 결정화 용액을 광학 96웰 sitting drop plate의 용액 저장소로 분배합니다.
그런 다음 시스템을 사용하여 단백질 용액 100나노리터를 각 결정화 방울 웰로 분배합니다. 각 결정화 용액 100나노리터를 저장소 우물에서 해당 우물 방울로 옮깁니다. 광학 접착 필름으로 플레이트를 밀봉합니다.
현미경 또는 자동 이미징 시스템을 사용하여 2주 동안 1-2일에 한 번씩, 그 이후에는 일주일에 한 번 결정 형성 및 성장을 평가합니다. 충분히 크고 모양이 좋은 결정이 형성되면 동결 방지제 역할을 하는 25% 부피의 글리세롤이 추가로 포함된 결정화 용액 배치를 준비합니다. 다음으로, 폼 듀어를 액체 질소로 채웁니다.
unipuck 샘플 인클로저를 액체 질소에 담그고 인클로저를 식히십시오. 그런 다음 관심 있는 결정이 포함된 한 방울 위에 필름을 잘라냅니다. 0.5마이크로리터의 저온 보호제를 낙하에 가까운 덮개 슬라이드 또는 사용 가능한 경우 동일한 조건의 빈 낙하 챔버에 주입합니다.
SPINE 표준 베이스에 장착된 크라이오 루프를 자기 막대에 부착합니다. cryoloop를 사용하여 관심 결정을 cryoprotectant의 한 방울로 옮깁니다. 그런 다음 cryoloop를 사용하여 cryoprotectant에서 물에 잠긴 unipuck 샘플 인클로저의 첫 번째 빈 위치로 결정을 옮깁니다.
이 과정을 반복하여 추가 결정을 수확합니다. 관심 있는 모든 결정이 s에 로드되면ample 인클로저, 퍽 봉을 사용하여 unipuck 베이스 플레이트를 인클로저에 놓습니다. 액체 질소에 담긴 unipuck을 빔라인으로 운반합니다.
극저온 집게(cryo tongs)와 퍽 듀어(puck dewar) 로딩 도구를 사용하여 유니푹(unipuck)을 빔라인 샘플 체인저 듀어(dewar)에 로드하고 샘플 인클로저를 분리합니다. 그런 다음 빔라인 소프트웨어에서 샘플을 선택하여 X-ray 빔에서 샘플을 로드하고 자동으로 중앙에 배치합니다. X선 형광 스펙트럼을 획득하고 변칙 회절 실험에 사용할 수 있는 모든 원소를 식별합니다.
X-ray Absorption Edge Energy Scan을 수행하여 변칙 회절 데이터를 수집하기 위한 최적의 파장을 결정합니다. 그런 다음 표준 진동 모드에서 45도 간격으로 3개의 X선 회절 패턴을 획득하여 결정 단위 셀 매개변수, 대칭 및 회절 한계를 자동으로 결정합니다. 권장 데이터 수집 파라미터를 빔라인 소프트웨어로 가져오고 적절하게 단일 또는 다중 파장 변칙 회절 실험을 실행합니다.
최적의 완충액을 확인하기 위해 다양한 염 완충액에서 기질 결합 단백질 SP0092의 안정성을 평가했습니다. 가장 높은 용융 온도는 pH가 6.5이고 염화나트륨 농도가 0에서 0.2 어금니 사이인 완충액에서 발견되었습니다. 시술을 위해 pH가 6.5이고 염화나트륨 농도가 0.2몰인 완충액을 선택했습니다.
SP0092의 다양한 올리고머화 상태를 SEC-MALS로 식별하고 분리했습니다. 다양한 단백질 농도에서 SEC 프로파일을 분석한 결과, 단백질 농도가 증가하면 올리고머화가 유발되는 것으로 나타났으며, 이는 더 큰 올리고머가 고농도에서 더 안정적임을 시사합니다. 이와 일관되게 대형 올리고머는 결정화 시험에서 결정을 생성했지만 단량체는 그렇지 않았습니다.
천연 및 셀레노메티오닌 표지 SP0092 결정의 X선 형광은 두 가지 형태로 단백질에 결합된 아연을 나타냈습니다. 변칙 신호는 입사 X선 파장을 아연 또는 셀레늄의 X선 흡수 가장자리로 조정하여 최대화되었습니다. 그런 다음 완전한 변칙 데이터 세트를 얻었고, 변칙 신호의 존재에 의해 트리거된 자동화된 분석을 통해 단백질 구조의 초기 맵이 생성되었습니다.
그런 다음 이러한 초기 맵에 구축된 모델을 개선하고 검증하여 최종 모델을 생성했습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 기질 결합 단백질 또는 잠재적인 단백질 표적의 포괄적인 구조적 특성 분석을 완료하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 이 기술의 의미는 미로코커스 질환에 대한 새로운 치료법 개발로 확장되며, 이러한 종류의 단백질에 대한 억제제의 구조 기반 설계에 대한 근본적인 통찰력을 제공하기 때문입니다.
이러한 방법은 다른 유기체의 기질 결합 단백질에도 적용할 수 있으며 잠재적으로 모든 단백질 유형에 사용할 수 있습니다.
이 기사는 Streptococcus pneumoniae의 탄수화물 기질 결합 단백질의 생화학적 및 구조적 특성 분석을 위한 간소화된 프로토콜을 제시합니다. 이 방법은 기질 결합 단백질에 대한 연구를 위한 주요 데이터를 제공하고, 결정화 성공률과 구조 해결을 향상시키는 것을 목표로 합니다.
This protocol enables structure-based design of inhibitors targeting carbohydrate substrate binding proteins in Streptococcus pneumoniae, a priority for antimicrobial and vaccine development against resistant strains. By establishing optimal buffer conditions and characterizing oligomerization states, the method de-risks early-stage target validation and supports predictive confidence in downstream inhibitor screening. The approach provides a reusable framework for evaluating extracellular proteins central to pathogen metabolism, informing portfolio prioritization in antibacterial discovery programs.
The method fits within the early discovery continuum, progressing from target validation through structural characterization to enable lead identification efforts for antimicrobial programs.