Met recente vooruitgang in single-deeltje cryo-elektronenmicroscopie (cryo-EM), zijn zoogdieren ion kanaal structuren verkregen in een buitengewone tempo. Met name hebben structurele studies van Polymodale ionenkanalen, zoals de voorbijgaande receptor potentiële vanilloid 1 (TRPV1), verstrekt verder begrip van de activering mechanismen1,2,3, 4 , 5. dynamische informatie over ionenkanalen ingebed in de omgeving van een membraan is echter vereist om te begrijpen hun Polymodale gating en drug-bindende mechanismen.
Elektron paramagnetisch resonantie (EPR) en dubbele elektron-elektron resonantie (herten) spectroscopies hebben verschaft enkele van de meest definitieve mechanistische modellen voor ion kanalen6,7,8,9 , 10 , 11 , 12 , 13. deze benaderingen zijn voornamelijk beperkt tot het onderzoek van prokaryote en archeal ion kanalen die opbrengst van een grote hoeveelheid eiwitten wasmiddel-gezuiverd wanneer overexpressie bij bacteriën. Met de ontwikkeling van eukaryotische membraan eiwitten productie in insect en zoogdiercellen voor functionele en structurele karakterisatie14,15,16is het nu mogelijk om te verkrijgen biochemische hoeveelheid wasmiddel-gezuiverd eiwitten voor spectroscopische onderzoeken.
De EPR en herten signalen voortkomen uit een label paramagneticspin (SL) (dat wil zeggen, methanethiosulfonate) zijn gekoppeld aan een single-cysteine residu in het eiwit. De spin-labels verslag drie soorten structurele informatie: beweging, toegankelijkheidsopties en afstanden. Deze informatie kan bepalen of residuen zijn begraven in het eiwit of worden blootgesteld aan de membraan of het waterige milieu in het apo en ligand-gebonden staten13,17,18,19. In het kader van een hoge resolutie structuur (indien beschikbaar), geven de EPR en herten gegevens een verzameling van beperkingen voor het afleiden van dynamische modellen in hun oorspronkelijke omgeving observatie van omkeerbare gating overgang (d.w.z., gesloten, open, tijdens gesensibiliseerde personen en ongevoelig). Bovendien, flexibele regio's die moeilijk wellicht te bepalen door middel van röntgendiffractie of cryo-EM kon worden verkregen met behulp van deze milieu datasets toewijzen van secondaire structuren, alsmede de locatie in de eiwit-20. Cryo-EM structuren verkregen in lipide nanodiscs verstrekt waardevolle informatie over de gating van ion kanalen3,21,22,23,24, 25; spectroscopische benaderingen kunnen evenwel dynamische informatie van conformationele Staten (bijvoorbeeld, thermische wijzigingen) die moeilijk wellicht te bepalen met behulp van cryo-EM.
Veel moeilijkheden moeten worden overwonnen om uitvoering van EPR en herten, met inbegrip van gebrek aan eiwitfunctie bij het verwijderen van alle cysteïne residuen (bijzonder rijk aan zoogdieren kanalen), laag eiwitgehalte opbrengst, eiwit instabiliteit tijdens het zuiveringsproces ongehinderd en na het labelen van de spin , en aggregatie van eiwitten in schoonmaakmiddel of liposomen. Hier, hebben wij ontworpen protocollen bij deze kritische obstakels en herten en EPR spectra informatie voor een zoogdieren sensorische receptoren hebben verkregen. Het doel hier is om te beschrijven van methoden voor de expressie, zuivering, labelen en reconstructie van een functionele rat voor minimale cysteïne-minder TRPV1 (eTRPV1) voor spectroscopische analyses bouwen. Deze methode is geschikt voor deze membraaneiwitten die houden hun functie ondanks de verwijdering van residuen van cysteïne of die cysteïne vormen bisulfide-bindingen bevatten. Deze collectie van protocollen kan worden aangepast voor de spectroscopische analyse van andere zoogdieren ionenkanalen.