Struktura roztworu NMR peptydu modelowego metalochaperonu z Cu (I) została określona, a szczegółowy protokół od przygotowania próbki i zbierania danych 1D i 2D do struktury trójwymiarowej jest opisany.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Struktura roztworu NMR peptydu modelowego metalochaperonu z Cu (I) została określona, a szczegółowy protokół od przygotowania próbki i zbierania danych 1D i 2D do struktury trójwymiarowej jest opisany.
Wiązanie miedzi (I) przez białka transportujące metalochaperon zapobiega utlenianiu miedzi i uwalnianiu toksycznych jonów, które mogą uczestniczyć w szkodliwych reakcjach redoks. Kompleks Cu (I) peptydowego modelu białka metalochaperonu wiążącego Cu (I), który obejmuje sekwencję MTCSGCSRPG (podkreślenie jest konserwatywne), oznaczono w roztworze w warunkach obojętnych za pomocą spektroskopii NMR.
NMR jest powszechnie akceptowaną techniką określania struktur roztworów białek i peptydów. Ze względu na trudności w krystalizacji w celu uzyskania monokryształów odpowiednich do krystalografii rentgenowskiej, technika NMR jest niezwykle cenna, zwłaszcza że dostarcza informacji o stanie roztworu, a nie w stanie stałym. W tym miejscu opisujemy wszystkie kroki, które są wymagane do pełnego wyznaczenia struktury trójwymiarowej za pomocą NMR. Protokół obejmuje przygotowanie próbki w probówce NMR, gromadzenie i przetwarzanie danych 1D i 2D, przypisywanie i całkowanie pików, obliczenia mechaniki molekularnej i analizę struktury. Co ważne, analiza została najpierw przeprowadzona bez żadnych wstępnie ustawionych wiązań metal-ligand, aby zapewnić wiarygodne określenie struktury w bezstronny sposób.
Peptydy są powszechnie używane jako modele białek, potencjalne leki prowadzące i środki terapeutyczne same w sobie. Jednak ich niewielkie rozmiary i wysoki stopień elastyczności często uniemożliwiają określenie struktury za pomocą promieniowania rentgenowskiego ze względu na trudności w krystalizacji.
Magnetyczny rezonans jądrowy (NMR) może być używany do określania struktur i oddziaływań peptydowych. Metoda może dostarczyć informacji dotyczących lokalnej i ogólnej struktury, wiązań i oddziaływań o niższym powinowactwie i ma zastosowanie do trudnych próbek, ponieważ można to zrobić w stanie roztworu.
Transport miedzi w systemach biologicznych jest osiągany przez wewnątrzkomórkowe białka metalochaperonu miedzi, które specyficznie wiążą jony Cu (I) i dostarczają je do docelowych białek poprzez szereg interakcji białko-białko, aby chronić jony przed utlenianiem i zapobiec uwalnianiu toksycznej miedzi2-5. Miejsce wiązania charakteryzuje się konserwatywną sekwencją, MXH / TCXanyXanyC, która, jak wykazano zarówno za pomocą NMR, jak i krystalografii, wiąże Cu (I) przez miękkie ligandy tiolatonowe dwóch reszt cysteiny, chociaż zaproponowano również dodatkowy ligand zewnętrzny6-8. Zależność struktura-funkcja tych białek jest przedmiotem intensywnych badań9.
W prezentowanym tutaj badaniu, model peptydowy, który zawiera konserwowaną sekwencję miedzianych metalochaperonów, został zsyntetyzowany i przechodził reakcję z Cu (I) w obojętnym środowisku. Prezentowany protokół opisuje etapy wyznaczania struktury za pomocą NMR, w tym przygotowanie próbki, zbieranie danych, przetwarzanie danych, generowanie struktury i analizę statyczno-wytrzymałościową. Analizę przeprowadzono w dwóch etapach: Najpierw wygenerowano struktury bez informacji na temat sposobu wiązania peptydu z jonem miedzi. Po empirycznym ustaleniu trybu wiązania wprowadzono te ograniczenia, aby zapewnić strukturę o wysokiej rozdzielczości. Sposób wiązania jest zasadniczym punktem w modelu i dlatego został określony w sposób bezstronny.
Strukturalne określanie modelowych peptydów metodą NMR jest niezwykle cenną techniką, często używaną przez chemików i biologów. Może być stosunkowo łatwo stosowany do różnych peptydów w różnych warunkach, a tym samym może rzucić światło na odpowiednie mechanizmy10. Zrozumienie procesu wyjaśniania struktury zapewnia lepsze zrozumienie mocnych i słabych stron proponowanych struktur.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Przygotowanie próbki
2. Gromadzenie i przetwarzanie danych NMR13
3. Szczytowe przypisywanie i integracja za pomocą SPARKY20
4. Obliczenia mechaniki molekularnej do generowania zespołu strukturalnego za pomocą XPLOR22
5. Analiza struktury
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W ramach trwającego badania modeli białek wiążących miedź, struktura konserwowanej sekwencji MT/HCXXC w liniowym peptydzie MTCSGCSRPG została określona za pomocą NMR w stanie roztworu. Peptyd poddano reakcji z CuCl w środowisku obojętnym, a pH zmierzono za pomocą uniwersalnego papierka wskaźkowego i wyniosło ono ~3,0. Region amidowy peptyd`) po reakcji z miedzią wykazał rozszerzenie, z zakresu 6,7-8,5 do 6,6-9,0 ppm (Rysunek 2). W linii bazowej widoczne jest poszerzenie sygnałów wynikające z niewielkiego...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wkład informacji strukturalnych w zrozumienie mechanizmów wiązania jest powszechnie akceptowany. Peptydy są przydatne jako modele wiązania i interakcji białek; jednak nie podlegają głównej metodzie określania struktury, krystalografii rentgenowskiej. NMR jest szczególnie przydatny w tych systemach, ponieważ struktury można łatwo rozwiązać w roztworze. Dotyczy to zwłaszcza mimetyki metalochaperonu, które dodatkowo wymagają określenia struktury w środowisku obojętnym, aby zapobiec utlenianiu jonów metalu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
Dziękujemy za wsparcie finansowe Programowi Human Frontier Science (Young investigator grant (RGY)0068-2006).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Spektrometr Avance DMX 600 MHz | Probówki na próbki Bruker | ||
| NMR | Wilmad | 535-PP | |
| Schowek na rękawiczki | MBraun | LM05-019 | |
| Liofilizator | VirTis | benchtopK | |
| Peptide | BioChemia | Wykonane na zamówienie | >95% czystości |
| Chlorek miedzi (1) | Aldrich | 224332 | |
| Kwas solny | BioLab | 231-595-7 | |
| Wodorotlenek sodu | Gadot | 1310-73-2 | |
| d6-dimetylosulfotlenek | Aldrich | 236926 | |
| Tlenek deuteru | Aldrich | 151882 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.