В этой статье мы опишем протоколы протеина выражение, очистка, кристаллизации и структуры определения N-концевой домен рецептора рианодиновыми от diamondback моли (Plutella xylostella).
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
* These authors contributed equally
В этой статье мы опишем протоколы протеина выражение, очистка, кристаллизации и структуры определения N-концевой домен рецептора рианодиновыми от diamondback моли (Plutella xylostella).
Разработка мощных и эффективных инсектицидов, ориентация насекомых рианодиновыми рецепторы (RyRs) был большой интерес в области сельскохозяйственными вредителями. На сегодняшний день, несколько diamide инсектициды против вредителей, которые освоено RyRs, которые генерируют годовой доход в 2 миллиарда долларов США. Но понимание действия инсектицидов, RyR ориентация ограничивается отсутствием структурной информации о насекомых RyR. Это в свою очередь ограничивает понимание развития резистентности к инсектицидам в вредителей. Бугорчатая моли (ДБМ) является разрушительных вредителей, уничтожив крестоцветных культур во всем мире, который поступили также показать резистентности к инсектицидам diamide. Таким образом она имеет большое практическое значение для разработки новых инсектицидов, ориентация RyR дБм, особенно ориентация региона отличается от традиционной diamide привязки сайта. Здесь мы представляем протокол для структурно характеристики N-концевой домен RyR от дБм. X-ray Кристаллическая структура была решена путем молекулярной замена с разрешением 2,84 Е, который показывает бета трилистник складной мотив и фланкируя альфа-спираль. Этот протокол может быть адаптирована для выражения, очистки и структурных характеристик других доменов или белков в целом.
Рианодиновыми рецепторы (RyRs) являются конкретные ионные каналы, которые посредником проникновение ионов Ca2 + через мембраны саркоплазматический ретикулум (SR) в мышечных клетках. Таким образом они играют важную роль в сокращении возбуждения муфты процесса. В своей функциональной формы, RyR собирает как гомо Тетрамер с молекулярной массой > 2 MDa, с каждого подразделения, состоящий из ~ 5000 аминокислотных остатков. В млекопитающих, существует три изоформ: RyR1 - скелетных мышц, типа RyR2 - сердечной мышцы и RyR3-повсеместно выражена в различных тканях1.
В насекомых существует только один тип RyR, который выражается в мышечной и нервной ткани2. Насекомое RyR больше похож на млекопитающих RyR2 с идентификатором последовательности около 47%3. Diamide инсектициды, ориентированные на RyR чешуекрылых и Coleoptera разработаны и продаются в крупных компаний, как Bayer (flubendiamide), DuPont (Хлорантранилипрол) и "Сингента" (cyantraniliprole). С момента своего запуска относительно недавно diamide инсектициды стали одним из быстро растущих класса инсектицидов. В настоящее время продажи этих трех инсектицидов ежегодно пересекли 2 миллиарда долларов США с темпами роста более чем на 50% с 2009 года (Agranova).
Недавние исследования сообщили развитие резистентности у насекомых после нескольких поколений использования этих инсектицидов4,5,6,,78. Сопротивление мутаций в трансмембранных доменов RyRs от diamondback моли (ДБМ), Plutella xylostella (G4946E, I4790M) и соответствующие позиции в томатном яблонный, Tuta absoluta (G4903E, I4746M) показывают, что регион могут быть вовлечены в diamide инсектицид привязки, как этот регион известен быть критическим для стробирования канала4,8,9. Несмотря на обширные исследования в этой области точные молекулярные механизмы diamide инсектицидов остаются недостижимой. Кроме того неясно, затрагивают ли мутации сопротивления взаимодействия с гидразиды прямо или allosterically.
Ранее проведенные исследования сообщили структуру нескольких доменов RyR от видов млекопитающих и структура полнометражных RyR1 млекопитающих и RyR2 рентгеноструктурного анализа и крио электронная микроскопия, соответственно10,11, 12,13,14,,1516,,1718,19,20,21 . Но пока что, нет структуры насекомых RyR сообщалось, который запрещает нам понимание молекулярных тонкости функции рецепторов, а также молекулярные механизмы действия инсектицидов и развития резистентности к инсектицидам.
В этой рукописи мы представляем обобщенных протокол для структурной характеристики N-терминальный β-трилистник домена рецептора рианодиновыми от моли diamondback, разрушительных вредителей, заражая крестоцветных культур во всем мире22. Конструкция была разработана согласно опубликованной кролик RyR1 NTD кристалл структур23,24и крио EM структурной модели16,,1718,19, 20 , 21. это первый разрешением структура для насекомых RyR, который раскрывает механизм для стробирования канала и предоставляет шаблон важные для развития вегетационных инсектицидов, с использованием проектирования на основе структуры наркотиков. Для разяснения структуры мы заняты рентгеноструктурного анализа, который рассматривается как «золотой стандарт» для определения структуры белка в вблизи атомных резолюции. Хотя процесс кристаллизации является непредсказуемым и трудоемкий, этот шаг за шагом протокол поможет исследователям выразить, очищают и в целом характеризуют другие домены насекомое RyR или любые другие белки.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. клонирование гена, выражение протеина и очистки
2. белка подготовка и кристаллизации
3. Монтаж, кристалл рентгеновские сбора данных и определения структуры
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Очистка
N-концевой домен дБм RyR была выражена как синтез белка с hexahistidine тегов, тег MBP и ТэВ протеазы расщепления сайта. Мы последовали за пять этапов очистки стратегию для получения чистого белка, подходит для цели кристаллизации. Во-первых синтез белка был очищен от растворимая фракция lysate клетки по колонке Ni-НТА (HisTrap HP). Далее синтез белка был подвергнут ТэВ протеазы расщепления и hexahistidine-MBP остаток был у...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В этой статье мы описать процедуру recombinantly выразить, очищают, кристаллизация и определить структуру дБм RyR NTD. Для кристаллизации важнейшее требование заключается в получении белки с высокой растворимости, чистоты и однородности. В нашем протокол мы решили использовать ПЭТ 28a-HMT вектор, как он содержит тег hexahistidine и тег ПМБ, оба из которых могут быть использованы для очистки для получения более высокой чистоты раза. Кроме того тег MBP СПИДа в растворимость целевого белка. Мы очищенный протеин пять последо...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы не имеют ничего сообщать.
Финансирование этого исследования была предоставлена: Национальный исследовательский ключ и Программа развития Китая (2017YFD0201400, 2017YFD0201403), национальный характер науки фонд Китая (31320103922, 31230061) и программа проекта национальных фундаментальных исследований (973) Китай (2015CB856500, 2015CB856504). Мы благодарны сотрудникам на излучение BL17U1 на объекте Шанхай синхротронного излучения (SSRF).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| pET-28a-HMT | Этот модифицированный вектор pET содержит метку гексахистидина, гибридный белок MBP и сайт расщепления протеазы TEV на N-конце (Lobo and Van Petegem, 2009) | ||
| E. coli штамм BL21 (DE3) Novagen | 69450-3CN | ||
| HisTrapHP колонка (5 мл) | GE Healthcare | 45-000-325 | |
| колонка амилозной смолы | New England Biolabs | E8021S | |
| Q Высокопроизводительная колонка для сефарозы | GE Healthcare | 17-1154-01 | |
| Концентраторы Amicon (10 кДа MWCO) | Миллипоровая | UFC901008 | |
| Superdex 200 26/600 гелевая фильтрационная колонна | GE Healthcare | 28-9893-36 | |
| Автоматизированная роботизированная система для работы с жидкостями | Art Robbins Instruments | Gryphon | |
| 96 Well CrystalQuick | Greiner bio-one | 82050-494 | |
| Uni-Puck | Molecular Dimensions | MD7-601 | |
| Mounted CryoLoop - 20 микрон | Hampton Research | HR4-955 | |
| CryoWand | Molecular Dimensions | MD7-411 | |
| Инструмент для зарядки шайбы | Молекулярный Размеры | MD7-607 | |
| Nano drop | Thermo Scientific | NanoDrop One | |
| Crystal инкубатор | Молекулярные размеры | MD5-605 | |
| Рентгеновский дифрактор | Rigaku | FRX | |
| ПЦР аппарат | Eppendorf | Nexus GX2 | |
| Plasmid мини-набор для подготовки | Qiagen | 27104 | |
| Экстракция гелем набор | Qiagen | 28704 | |
| SspI рестрикция эндонуклеаза | NEB | R0132S | |
| T4 ДНК-полимераза | Novagen | 2868713 | |
| Kanamycin | Scientific Chemical | 25389940 | |
| IPTG | Genview | 367931 | |
| &бета;-меркаптоэтанол | Genview | 60242 | |
| Центрифуга | Thermo Scientific | Sorvall LYNX 6000 | |
| Sonnicator | Scientz | II-D | |
| Система очистки белка | GE Healthcare | Akta Pure | |
| Light микроскоп | Nikon | SMZ745 | |
| IzIt кристаллический краситель | Hampton Research | HR4-710 | |
| Установка для электрофореза | Bio-Rad | 1658005EDU | |
| Шейкер Инкубатор | Zhicheng | ZWYR-D2401 | |
| Индексный кристаллический экран | Hampton Research | HR2-144 | |
| Структура кристаллического экрана | Молекулярные размеры | MD1-01 | |
| Кристаллический экран ProPlex | Молекулярные размеры | MD1-38 | |
| PACT главный кристаллический экран | Молекулярные размеры | MD1-29 | |
| JCSG-plus кристаллический экран | Молекулярный Размеры | MD1-37 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.