$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Szybki postęp molekularnej biologii komórki i ciągłe zapotrzebowanie na ulepszone leki w medycynie stworzyły potrzebę dla biologów strukturalnych, aby przyglądać się coraz bardziej złożonym strukturom białkowym. Mogą one często wymagać szczególnych modyfikacji potranslacyjnych, molekularnych białek opiekuńczych i kofaktorów, aby wspierać ich skomplikowane fałdowanie i aktywność enzymatyczną. Podczas gdy zdecydowana większość struktur obecnych w Banku Danych o Białkach została uzyskana przy użyciu bakteryjnych systemów ekspresji, prokariota nie są w stanie przeprowadzić dużej liczby tych modyfikacji i brakuje im wielu niezbędnych kofaktorów eukariotycznych. Może to stanowić problem w badaniach dużych kompleksów wielopodjednostkowych, które są aktywowane przez małe cząsteczki sygnałowe, a także w przypadku białek jądrowych, powierzchniowych i wydzielanych komórek, które wymagają skomplikowanych mechanizmów fałdowania. Wiele szczepów E. coli zostało zaprojektowanych w celu przezwyciężenia niektórych z tych ograniczeń1. Jednak w ostatnich latach zastosowanie systemów ekspresji ssaków rośnie, ponieważ niezawodnie wytwarzają one białka eukariotyczne, których ekspresja w innym przypadku byłaby problematyczna w innych układach2. Obecnie możliwe jest uzyskanie stabilnych i przejściowych linii ekspresyjnych komórek ssaków za pomocą różnych technik, które obejmują transdukcję wirusa po transfekcję za pośrednictwem substancji chemicznych, fizyczny transfer genów, taki jak elektroporacja i bezpośrednia iniekcja3. Chociaż wszystkie te metody mają swój własny zestaw zalet i wad, tylko kilka z nich nadaje się do badań strukturalnych, które są albo zbyt drogie, albo czasochłonne.
Tutaj opisujemy bardzo prostą, szybką, niedrogą, a jednocześnie wysoce efektywną metodę ekspresji kompleksów białkowych dla biologii strukturalnej w zawieszonych komórkach ssaków. Podejście to wykorzystuje przejściową kotransfekcję linii komórkowej ludzkiego embrionalnego nerki (HEK) (np. komórek Freestyle HEK 293F). Komórki te pochodzą z linii komórkowej HEK 293, są przystosowane do wzrostu w kulturach zawiesinowych, osiągając wysokie gęstości przy użyciu pożywek bez surowicy (takich jak FreeStyle 293 Expression Medium). Komórki są następnie przejściowo transfekowane przy użyciu rozgałęzionej wersji polietylenininy (PEI), niedrogiego odczynnika polimerowego, który, jak doniesiono, działa dla szerokiego zakresu komórek ssaków4 poprzez tworzenie kompleksów DNA/PEI, które dostają się do komórki gospodarza przez endocytozę5. Metoda ta nadaje się zarówno do eksperymentów na małą skalę (30 ml), jak i na dużą skalę (do 300 ml) i może wytwarzać wysokie poziomy oczyszczonych kompleksów białkowych. Jest to szczególnie przydatne do badania białek, które wymagają złożonych mechanizmów fałdowania, kofaktorów lub szczególnych modyfikacji potranslacyjnych, których nie mogą przeprowadzić komórki bakterii, drożdży i owadów.
W tym protokole prezentujemy ekspresję i oczyszczanie centralnego rusztowania trójbiałkowego z kompleksu represji transkrypcyjnej Sin3A. Składa się on z deacetylazy histonowej 1 (HDAC1), tłumika wadliwego wyciszenia 3 (SDS3) i niezależnego od przełącznika 3 (Sin3A). Oczyszczony kompleks służy do wysokoprzepustowych prób krystalizacji.