$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Een overzicht van het BEVS-protocol is beschreven in figuur 1. Meerdere expressieconstructies van PRST's, waaronder full-length, domeinen en afgekapte fragmenten, werden gegenereerd in het Structural Genomics Consortium (SGC, Toronto) volgens interne strategieën met een poging om het slagingspercentage te verhogen voor het identificeren van oplosbare en stabiele eiwitten met een relatief hoog expressieniveau7,9. Geïnteresseerde lezers worden aangemoedigd om de definities en methodologie van de SGC te herzien om een "fragment" te ontwerpen als het segment van de gensequentie dat is opgenomen in een expressiekloon, "domein" als een pfam-geannoteerd structureel domein en "construct" als het fragment gekloond in een expressievector, die allemaal in detail zijn beschreven in een eerdere publicatie7. Expressieconstructies van PRMT's die in dit protocol worden gepresenteerd, zijn voor de productie van de polyhistidine-gelabelde eiwitten gekloond in de pFBOH-MHL-vector, een afgeleide van de pFastBac1-vector. In figuur 4presenteren we SDS-PAGE-analyse van de met zijn gelabelde oplosbare constructies van PRMT1, 2, 4-9 gezuiverd uit pellets verzameld na 4 ml productie in Sf9-cellen (stap 3.1.4). Full-length (FL) PRMT1 en PRMT9 worden niet gepresenteerd in deze gel, aangezien FL PRMT1 is geproduceerd uit E. coli, en FL PRMT9 geproduceerd door BEVS is gezuiverd door Flag-tag6. De afgeknotte constructies van PRMT1, FL PRMT4 en alle PRMT8-constructies vertonen een relatief hoge opbrengst, maar eiwiteluaten bevatten fracties van co-gezuiverde verontreinigingen. Deze constructies vereisen verdere optimalisatie van de zuiveringsprotocollen. Er zijn dus aanvullende benaderingen nodig om de zuiverheid van deze eiwitten uit opschakproducties te verbeteren, zoals een vermindering van de hoeveelheid nikkelparels in het stadium van de incubatie met een verduidelijkt lysaat; een verhoging van de imidazolconcentraties in de wasbuffers; decolleté van de His-tag met TEV protease, gevolgd door toepassing op een Ni-affiniteitshars; en aanvullende zuiveringsstappen zoals grootte-uitsluiting en ionenuitwisselingschromatografie. De constructies van PRMT2 vertonen een aanzienlijk lagere opbrengst in vergelijking met andere eiwitten en full-length PRMT2-eiwitten, vergezeld van een sterke verontreinigingsband. Scale-up productie en twee stappen van zuiveringen zoals IMAC en grootte-uitsluiting bevestigden een laag expressieniveau voor deze constructie, samen met de aanhoudende aanwezigheid van de co-zuiverende verontreiniging voor het FL-eiwit. Pure eiwitten zijn verkregen voor het PRMT5-complex dat is geproduceerd en gezuiverd met zijn obligate bindende partner, MEP50. De afgeknotte constructie van PRMT9 heeft bijna twee of drie keer lager expressieniveau, dicht bij 1,5 mg/L, in vergelijking met andere PRMT's. Niettemin zijn de recombinante virale voorraden van deze constructie gebruikt voor de opschalproductie, werden diffracerende kristallen verkregen en werd de structuur voor dit eiwit opgelost, samen met PRMT4, 6 en 7 (figuur 5).
Voor de opschafproducties werden de overeenkomstige P2-virussen gebruikt om de suspensiecultuur van Sf9-insectencellen te infecteren. Deze stap genereert 50/100/200 ml met baculovirus geïnfecteerde cellen die geïnfecteerde cellen en P3-virussen in het supernatant bevatten. Voor de grootschalige eiwitproductie werden 2 L Sf9-cellen gekweekt in elk van de 2,8 L Fernbach-schudkolven bij 150 tpm, 27 °C (figuur 6). Op de dag van productie > 2 L Sf9-cellen (levensvatbaarheid van cellen 97%) in 2,5 L Tunair shakekolven of 4 L in 5 L reagensflessen werden verdund tot een celdichtheid van 4 x 106/ml. Deze cellen werden rechtstreeks geïnfecteerd met 10-12 ml/l suspensiekweek van met baculovirus geïnfecteerde insectencellen en geïncubeerd bij een verlaagde temperatuur van 25 °C bij 145 tpm. Infectie van de productiebatch rechtstreeks met een suspensiecultuur van met baculovirus geïnfecteerde insectencellen verminderde aanzienlijk moeizame en tijdrovende stappen in de versterking van het virusvolume, met uitzondering van de extra behandeling van de geïnfecteerde cellen, en voorkwam vermindering van titer- en virusdegradatie. Het onderhoud en de opschafproductie van SF9-celkweek zijn uitgevoerd in de kweekvaten met een hoog vulvolume om een grootschalige eiwitproductie in één batch aan te nemen (figuur 6).
Full-length PRMT 4, 5 (in complex met MEP50), 6, 7, en 9 eiwitten geproduceerd uit het Baculovirus gemedieerde productieplatform zijn gebruikt voor kinetische karakterisering en remmer compound screening op de SGC6. Kristalstructuren werden opgelost en afgezet in de Protein Data Bank (PDB) voor de volledige of afgeknotte vormen van de eiwitten PRMT 4, 6, 7 en 9 met verschillende chemische sondes en remmers. Expressieplasmiden voor deze PRST's werden gedeponeerd in de Addgene plasmid repository (Addgene is een distributiepartner van de SGC, https://www.addgene.org/) en zijn beschikbaar voor de onderzoeksgemeenschap (Figuur 5).

Figuur 1: Schematisch overzicht van de stappen van het baculovirus expressieproces Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: Baculovirus Geïnfecteerde en niet-geïnfecteerde Sf9-cellen. Tekenen van infectie zijn structurele veranderingen in de insectencellen, zoals een toename van 25-50% in de celdiameter, vergrote celkernen, gelijkmatig afgeronde vorm, verlies van proliferatie en aanhankelijkheid aan het oppervlak van de kweekschaal, evenals een afname van de levensvatbaarheid van de cel. Witte schaalbalk 200 μm. De hier gepresenteerde tekenen van infectie zijn hetzelfde voor de getransfecteerde cellen met behulp van zowel transfectiereagentia, JetPrime en X-tremeGene 9. Het getoonde voorbeeld is voor het JetPrime transfectie reagens. (A) Niet-geïnfecteerde Sf9-cellen als besturingselement. (B) Met baculovirus geïnfecteerde Sf9-cellen. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Figuur 3: Bindplaatassemblage voor snelle zuivering van testexpressie-eiwitten. Zie tekst voor meer informatie, stappen 3.2.1-2 Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Figuur 4: Resultaten van de screening van eiwitexpressie. Eiwitexpressiescreeningsresultaten van de baculovirusgemedieerde eiwitproductie in 4 ml Sf9-suspensiecultuur die is geïnfecteerd met overeenkomstige P1-recombinante virussen voor verschillende PRMT's en het PRMT5-MEP50-complex. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Figuur 5: Samenvatting van expressieconstructies voor PRMT4, 6, 7 en 9 gebruikt voor kristalstructuurstudies bij het Structural Genomics Consortium, Toronto (SGC). De kristalstructuren werden opgelost en afgezet in de Protein Data Bank (PDB) voor de volledige lengte of afgeknotte vormen van eiwitten PRMT 4, 6, 7 en 9 met verschillende chemische sondes en remmers. Expressieplasmiden voor deze PRCT's werden gedeponeerd in de Addgene plasmid repository en zijn beschikbaar voor de onderzoeksgemeenschap (Addgene is een distributiepartner van de SGC, https://www.addgene.org/). Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Figuur 6: Sf9 insectencelonderhoud en eiwitproductie in de verschillende kweekvaten: (A) 2,8 L Fernbach kolf voor celonderhoud en eiwitproductie. Het gebruik van het vulvolume van 72% verhoogt de doorvoersnelheid met 2,5 keer in één schudplatform. (B) Tunair shakekolven (slechts 9 van de 10 kolven zijn op deze foto weergegeven) en reagensflessen met een vulvolume van 80% verhogen de productiecapaciteit van het schudplatform drastisch. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.