Описан двухступенчатый хроматографический метод для очистки рекомбинантного белка Shadoo, экспрессируемого в виде включенных тел в Escherichia coli, а также протокол фибрилляции очищенного Shadoo в амилоидные структуры.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Описан двухступенчатый хроматографический метод для очистки рекомбинантного белка Shadoo, экспрессируемого в виде включенных тел в Escherichia coli, а также протокол фибрилляции очищенного Shadoo в амилоидные структуры.
Система выражение палочка Escherichia является мощным инструментом для получения рекомбинантных белков эукариот. Мы используем его, чтобы произвести Shadoo, белок, относящийся к семейству прионов. Хроматографический метод очистки (Его) 6 -tagged рекомбинантного Shadoo выражается тела включения описан. Тела включени солюбилизируют в 8М мочевине и связан с 2+ -charged колонке Ni выполнить ионный аффинной хроматографии. Связанные белки элюируют градиентом имидазола. Фракции, содержащие белок Shadoo подвергают вытеснительной хроматографии с получением высокоочищенного белка. На заключительном этапе очищенный Shadoo обессоливают удалить соли, мочевину и имидазола. Рекомбинантный белок Shadoo является важным реагентом для биофизических и биохимических исследований конформации белка нарушений, происходящих в прионных заболеваний. Многие доклады продемонстрировали, что прионные нейродегенеративные заболевания происходят из осаждения ударале, приказал амилоидные фибриллы. Примеры протоколов, описывающие, как фибриллировать Shadoo в амилоидных фибрилл в кислой и нейтральной / основные значения рН представлены. Методы о том, как производить и фибрилляции Shadoo может способствовать исследования в лабораториях, работающих на прионных заболеваний, так как он позволяет производства больших количеств белка в быстрой и дешевой манере.
Прионные нейродегенеративных заболеваний, в том числе крупного рогатого скота губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота, овец скрепи в и болезни Крейтцфельдта-Якоба у человека, являются фатальными и неизлечимая. Прионные болезни характеризуются конформационных изменений клеточного прионного белка в основном состоит из альфа-спиралей, в поперечном бета-амилоида, обогащенный листа конформера 1,2. Кросс-бета-структуры содержат плотно и высоко упорядоченные кристаллические, как бета-листов стабилизируется водородными связями 3,4. Прионные амилоиды может самовоспроизведению в связи с бета-нитей на растущий край, обеспечивающих шаблон для вербовки и преобразования мономера белка.
По данным "только белок" гипотезы, амилоид конформер прионного белка является единственным инфекционный агент. Тем не менее, некоторые другие биомолекулы были предложены, чтобы быть необходимым расстройств прионов. Например, клеточные мембраны, как считается, это место, где Конверсина происходит, и некоторые отрицательно заряженные липиды были показаны для улучшения процесса преобразования 5,6. Кроме того, некоторые белки могут быть также вовлечены в прионных патологий. В частности, есть два других члена семейства белков прионов: Двухместный и Shadoo 7,8. Двухместный имеет относительно жесткую конструкцию стабилизированной ди-сульфидных мостиков и не к самостоятельной полимеризации и совокупности с амилоидных фибрилл 9. В отличие от этого, похожи на прионного белка, Shadoo может принять β-листа, обогащенный структуру и самоассоциации в амилоидных фибрилл структур. Было показано, что Shadoo может фибрилляции в нативных условиях или при связывании отрицательно заряженные мембраны 10,11. Преобразование Shadoo в амилоидоподобных волокон могут быть связаны с патологией. Действительно, механизмы, с помощью которых амилоидные структуры, подобные вызывают заболевание мало изучены.
Shadoo несет гидрофобный домен (HD) и ряд тандем Arg / Gly повторяет аналогичную тО, N-концевой части белка приона (1А). Как N-концевой части прионного белка, Shadoo высоко положительно заряженные и, кажется, изначально неструктурированного белка 11,12. Shadoo, кажется, функционально связанных с нарушениями прионов, так как это может непосредственно связываться прионов протеина. Кроме того, его экспрессия вниз регулируется во время прионов патологии 13,14. Однако роль Shadoo в прион болезни еще не установлена.
Мы разработали плазмиду, несущую кодирующую последовательность гена мыши Shadoo. Плазмиду использовали дл трансформации E. палочка для производства N-концевой Его 6 фьюжн Shadoo белка. Эта система выражение хорошо зарекомендовали себя в нашей лаборатории и широко используется в наших текущих проектов 6,15,16. Важным вопросом для выражения Shadoo является выбор Е. Штамм. В то время как компетентный BL21 бактериальный штамм обычно используется для экспрессии рекомбинантного пробелки Shadoo успешно экспрессировали и очищали только из трансформированной SoluBL21 бактериального штамма. SoluBL21 компетентный Е. палочка является улучшенной мутант штамма BL21 принимающей разработана для производства белков, экспрессия в родительском BL21 не дали детектируемой растворимый продукт. Высокого уровня экспрессии Shadoo в SoluBL21 Е. палочка приводит к накоплению белка в тельцах включения. В общем, когда функции, неродного белок высоко выраженной в E. палочка, этот белок имеет тенденцию накапливаться в нерастворимых телец включения. Shadoo вероятно, агрегаты через нековалентных гидрофобных взаимодействий или ионных (или сочетание того и другого) в высокообогащенных динамических структур в сложенном белке или иной степени. В результате, очистка включает по меньшей мере из двух шагов: (I) селективное отделение белка из других биомолекул в денатурации среды, и (II) а ренатурация очищенного белка с использованием в пробирке складыванияметоды.
Селективное разделение Shadoo была достигнута в буферном растворе, содержащем 8 М мочевину (или альтернативно 6 М гуанидин-HCl)-. Удаление мочевины и ренатурации белков может быть сделано путем применения различных протоколов: (I) ренатурации в кислом растворе рН для получения неструктурированных мономерного Shadoo белок, или (II) ренатурации в растворе рН ≥ 7, чтобы получить Shadoo полимеризованное в стабильных амилоидных волокон с характерными кросс-β-листов мотивами.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Генерация плазмиды и Shadoo слова
Примечание: ген, кодирующий белок мышиного Shadoo (Shadoo 25-122), субклонировали в вектор экспрессии ПЭТ-28 11. Этот клон был преобразован в E. палочка SoluBL21 бактериальный штамм, чтобы выразить Shadoo белок с N-концевой гексагистидиновой тега, (HHHHHHHHHHSSGHIDDDDKHMKGGRGGARGSARGVRGGARGASRVRVRP APRYGSSLRVAAAGAAAGAAAGVAAGLATGSGWRRTSGPGELGLEDDENGAMGGNGTDRGVYSYWAWTSG), как описано ранее 11. Плазмиды могут быть запрошены из авторов. Молекулярная масса Shadoo рассчитанная по его аминокислотной последовательности 12,243.2 да.
Примечание: Выполните все манипуляции с бактериями под капотом Ламиналь потока или близко к Бунзена пламени.

Рисунок 1. Схема Shadoo конструкции экспрессии, трансформации и бактерий индукции экспрессии Shadoo (как описано в пункте 1). (А) экспрессирующую конструкцию для Shadoo кодирует гексагистидиновую метку, слитый с N-конца белка, NT. Схема показывает, что Shadoo белок содержит основные повторы аргинин / глицин (зеленый цилиндр), гидрофобный домен в (HD), и один сайт N-гликозилирования (CHO) с последующей в С-конце (КТ). (B), ПЭТ-28-His 6 -Shadoo плазмиды превращается в SoluBL21 бактерий теплового шока в течение 45 сек при 42 ° С. Трансформированные бактерии высевали на селективный агар, содержащий 40 мкг / мл канамицина. Одну колонию из планшета использовали дл прививки культуры в 1000-3000 мл шейкер колбу. Экспрессия рекомбинантного белка индуцируют 1 мМ IPTG. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
2. Очистка Shadoo белка низкого давления жидкостной хроматографии (LPLC)

Рисунок 2. Схема очистки включенияорганов (как описано в шаге 2.1). Бактерии, экспрессирующие Трансформированные Shadoo собирают центрифугированием и ресуспендировали в буфере для лизиса в. Суспензию инкубировали при 37 ° С в течение 30 мин, а затем обрабатывали ультразвуком, чтобы разрушить механически бактериальных клеток. Озвучивание делается на льду, чтобы предотвратить нагрев образца. Разбитые клетки собирают центрифугированием и ресуспендировали в буфере, содержащем 8 М мочевину для растворения белков из телец включения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 3. Процедура очистки (как описано в шагах 2.2-2.4). (А) 2+ -ионов Ni могут быть согласованы с остатками гистидина, что позволяет селективного очистку полигистидиновые-меченных белков. Имидазол использовать, чтобы элюировать белок, черезего способность координировать с Ni 2+ -ion и сместить связанного белка. (Б) Белки различной гидродинамического радиуса, что были сохранены на Ni 2+ -column разделены на эксклюзивной колонке. Белки элюируют из самых больших до самых маленьких из них. (С) Перед использованием Фракции, содержащие Shadoo объединяют и обессоливают, чтобы удалить мочевину, имидазол и соли. Анализы контроля качества включают SDS-PAGE / окрашивания кумасси, Вестерн-блоттинга. Очищенный Shadoo можно сублимационной сушке. Лиофилизированный Shadoo стабилен в течение месяцев, если хранятся при -20 ° С. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
3. In Vitro Сборка Shadoo в амилоидных фибрилл при физиологических рН
Примечание: белковые агрегаты Shadoo и спонтанно образует фибриллы при рН ≥ 7 11.

Рисунок 4. Схема Shadoo рефолдинга для амилоидных фибрилл (как descriкровать в шаге 3). Очищенную Shadoo самопроизвольно переходит в амилоидных фибрилл при растворении в буфере с рН ≥ 7 в кислом растворе, Shadoo преобразует в амилоидных фибрилл при инкубации с 1 М HCl GDN-при встряхивании. Контроль качества анализы включают электронную микроскопию и окрашивание ТНТ. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
4. В Vitro Сборка Shadoo к амилоидных фибрилл при кислом рН
Рисунок 5. Представитель результаты. Белковые фракции, элюированные из Ni 2+ -charged колонку хелатирующую (A) и эксклюзивной колонке (B) были проанализированы с помощью SDS-PAGE и окрашивания кумасси. Идентификация очищенной Shadoo оценивали с помощью SPRn анти-Shadoo антитела (C). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Около 5-10 мг очищенного белка Shadoo получается на литр бактериальной культуры. Двухступенчатый очистки необходимо для получения рекомбинантного Shadoo высокой чистоты. Первый этап выполняется с помощью аффинной хроматографии с Ni 2+ -charged столбца, сохраняет свои-меченых белков. Элюированных фракций подвергают SDS-ПААГ и окрашивали кумасси бриллиантовым голубым (5А). Фракции, содержащие белок Shadoo объединяют и дополнительно очищали гель-хроматографии, которая разделяет белки по их разме...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Простой и эффективный протокол для обоих экспрессии и очистки большого количества рекомбинантного белка мыши Shadoo представлена. Метод, описанный позволяет успешно растворения и очистки (6 Его) -tagged рекомбинантного белка Shadoo. Важно, как отметил в названии, что при экспрессии в прокариотической бактерии E. палочка Shadoo накапливается в тельцах включения. Перед очисткой Shadoo, бактерии должны быть лизируют обработкой ультразвуком в буфере, содержащем Triton X-100. Впоследствии тела включени мо...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Авторы хотели бы выразить признательность Натали Дуд и Дэвиду Вестервею (Университет Альберты) за предоставление нам кДНК Шо, Кристофу Шевалье (INRA) за конструирование плазмид, Мишелю Бремону (INRA) за предоставление нам бактерий BL21Sol; Кристин Лонгин (INRA) за помощь TEM и Эдит Пажо-Оги (INRA) за комментарии и корректуру.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| AKTA FPLC | GE, Amersham | # 1363 | |
| HiLoad 16/60 Superdex | GE Healthcare | 17-1069-01 | |
| HiTrap IMAC | GE Healthcare | GE17-0920-05 | |
| HiPrep26/10 Обессоливающая колонка | GE Healthcare | GE17-5087-01 | |
| SoluBL21 Компетентный E. coli | Genlantis | C700200 | |
| pET-28b+ | Novogen | 69865-3 | |
| IPTG | Sigma-Aldrich | I6758 | |
| LB-Broth medium | Sigma-Aldrich | L3022 | |
| Eppendorf Biophotometar | Eppendorf | 550507804 | |
| Trito X-100 | Life Technologies | 85111 | |
| NiSO4 | Sigma-Aldrich | 656895 | |
| EDTA | Sigma-Aldrich | E6758 | |
| Трис-HCl | Сигма-Олдрич | RES3098T | |
| ингибитор протеазы коктейльные таблетки | Рош | 4693116001 | |
| NaCl | Сигма-Олдрич | 746398 | |
| Имидазол | Сигма-Олдрич | I5513 | |
| Gdn-HCl | Сигма-Олдрич | G4505 | |
| маркер размера белка | Термо Фишер Сайентиал | 26620 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.