Определена структура ЯМР-раствора модельного пептида металлохаперона с Cu (I) и описан подробный протокол от пробоподготовки и сбора 1D и 2D данных до трехмерной структуры.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Определена структура ЯМР-раствора модельного пептида металлохаперона с Cu (I) и описан подробный протокол от пробоподготовки и сбора 1D и 2D данных до трехмерной структуры.
Связывание меди (I) транспортными белками металлохаперона предотвращает окисление меди и высвобождение токсичных ионов, которые могут участвовать во вредных окислительно-восстановительных реакциях. Комплекс Cu(I) пептидной модели Cu(I)-связывающего белка металлохаперона, включающего последовательность MTCSGCSRPG (подчеркнуто сохранено), определяли в растворе в инертных условиях методом ЯМР-спектроскопии.
ЯМР является широко признанным методом определения структур растворов белков и пептидов. Из-за трудностей кристаллизации с получением монокристаллов, пригодных для рентгеновской кристаллографии, метод ЯМР чрезвычайно ценен, особенно потому, что он предоставляет информацию о состоянии раствора, а не о твердом состоянии. В данной статье мы описываем все этапы, необходимые для полного определения трехмерной структуры с помощью ЯМР. Протокол включает в себя подготовку образцов в ЯМР-пробирке, сбор и обработку 1D и 2D данных, присвоение и интегрирование пиков, расчеты молекулярной механики и структурный анализ. Важно отметить, что анализ сначала проводился без каких-либо предустановленных связей металл-лиганд, чтобы обеспечить надежное определение структуры несмещенным образом.
Пептиды широко используются в качестве белковых моделей, потенциальных лекарственных препаратов и терапевтических агентов сами по себе. Однако их малые размеры и высокая степень гибкости часто не позволяют определить структуру с помощью рентгеновского излучения из-за трудностей кристаллизации.
Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) может быть использован для определения пептидных структур и взаимодействий. Метод может дать информацию о локальной и общей структуре, связывании и взаимодействиях с более низким сродством, и он применим к сложным образцам, поскольку это может быть сделано в состоянии раствора.
Транспорт меди в биологических системах достигается за счет внутриклеточных белков металлохаперона меди, которые специфически связывают ионы Cu (I) и доставляют их к своим белкам-мишеням через серию белок-белковых взаимодействий, чтобы защитить ионы от окисления и предотвратить высвобождение токсичной меди2-5. Сайт связывания характеризуется консервативной последовательностью MXH/TCXanyXanyC, которая, как было показано как ЯМР, так и кристаллография, связывает Cu (I) мягкими тиолатолигандами двух остатков цистеина, хотя также был предложен дополнительный внешний лиганд6-8. Структурно-функциональная связь этих белков была предметом интенсивных исследований9.
В представленном здесь исследовании пептидная модель, включающая консервативную последовательность металлохаперонов меди, была синтезирована и ререагировала с Cu (I) в инертной среде. Представленный протокол описывает этапы определения структуры методом ЯМР, включая подготовку образцов, сбор данных, обработку данных, построение структуры и структурный анализ. Анализ проводился в два этапа: сначала были созданы структуры, не имевшие информации о способе связывания пептида с ионом меди. После того, как режим привязки был установлен эмпирически, эти ограничения были введены для обеспечения структуры с высоким разрешением. Способ привязки является существенным моментом в модели и, таким образом, был определен беспристрастным образом.
Определение структуры модельных пептидов методом ЯМР является чрезвычайно ценным методом, который часто используется химиками и биологами. Он может быть относительно легко применен к различным пептидам в различных условиях и, таким образом, может пролить свет насоответствующие механизмы. Понимание процесса прояснения структуры позволяет лучше понять сильные и слабые стороны предлагаемых структур.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Подготовка образцов
2. Сбор и обработка данных ЯМР13
3. Присвоение пиков и интеграция с помощью SPARKY20
4. Расчеты молекулярной механики для создания структурного ансамбля с использованием XPLOR22
5. Структурный анализ
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В рамках текущего исследования моделей медьсвязывающих белков с помощью ЯМР в растворе была определена структура консервативной последовательности MT/HCXXC в составе линейного пептида MTCSGCSRPG. Пептид вводили в реакцию с CuCl в инертной среде; значение pH, измеренное универсальным индикатором, составило ~3.0. В амидной области пептида после реакции с медью наблюдалось расширение химических сдвигов с 6.7-8.5 до 6.6-9.0 ppm (Рисунок 2). В базовой линии заметно уширение линий, вызванное незначительным оки...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Вклад структурной информации в понимание механизмов связывания хорошо признан. Пептиды полезны в качестве моделей связывания и взаимодействия с белками; однако они не поддаются основному методу определения структуры – рентгеновской кристаллографии. ЯМР особенно полезен для этих систем, так как структуры могут быть легко решены в растворе. Особенно это касается металлохаперон-миметиков, которые дополнительно требуют определения структуры в инертной среде для предотвращения окисления ионов металла.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.
Мы благодарим Программу Human Frontier Science (грант для молодых исследователей (RGY) 0068-2006) за финансовую поддержку.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Avance DMX 600 МГц Спектрометр | Bruker | ||
| ЯМР пробирки для образцов | Wilmad | 535-PP | |
| Перчаточный ящик | MBraun | LM05-019 | |
| Лиофилизатор | VirTis | настольный | |
| пептид | BioChemia | Изготовленный на заказ | >95% чистота |
| Хлорид меди (1) | Олдрич | 224332 | |
| Соляная кислота | BioLab | 231-595-7 | |
| Гидроксид натрия | Гадот | 1310-73-2 | |
| d6-диметилсульфоксид | Aldrich | 236926 | |
| Оксид дейтерия | Олдрич | 151882 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.