ランダムMicroseedマトリックススクリーニングによってタンパク質結晶化の成功率を向上させる
Summary
ここでは、ランダムmicroseedマトリックススクリーニングのための一般的方法を記載する。この技術は、有意に、タンパク質結晶化スクリーニング実験の成功率を高める最適化の必要性を低減し、データ収集およびリガンド浸漬実験の結晶の安定供給を提供することが示されている。
Abstract
ランダムmicroseedマトリックススクリーニング（リスク管理措置）は、種結晶をランダム画面に付加されたタンパク質結晶化技術である。結晶は、タンパク質の相図の準安定域で成長し、余分な結晶化リードがしばしば得られる可能性を増加させることにより、製造された結晶の品質を向上させることができ、データ収集および浸漬実験のために、結晶の十分な供給が提供される。ここでは、手または96ウェルまたは24ウェルトレイ形式で、液体ハンドリングロボットを用いてのいずれか確立シッティングドロップまたはハンギングドロップ蒸気拡散実験のいずれかに適用することができるリスク管理措置のための一般的な方法を記載している。
Introduction
ヘモグロビンやミオグロビンの構造を決定する上でペールツ、ケンドルーとその共同研究者によって、その最初の適用から、構造ゲノムコンソーシアムのパイプラインを自動化された現代的なハイスループットに、巨大分子のX線結晶学は私たちに、タンパク質の世界に前例のない構造的な姿を与えている。この技術では、原子、または原子レベルの分解能（ すなわち、1〜3Åの範囲）付近のタンパク質構造の直接的な可視化を可能にする最も広く適用できる実験方法のままである。タンパク質に適用されるX線回折の前提条件は、それが最初に結晶化されなければならないことであり、それは回折法1、2による構造決定における唯一最大の律速段階のままプロセスのこの段階である。タンパク質結晶化の過程の理解が大幅に進歩し、結晶化スクリーンの品質と可用性の大幅な改善にもかかわらず、トレイ、および関連技術は、確実に、結晶化の成功3の可能性を予測することは不可能のままである。生化学的および生物物理学的方法は、対象ディスプレイのタンパク質が結晶核生成と成長のための良好な特性、 すなわち、それがうまく折り、均質な単分散などであるかどうかを評価するために適用することができる、しかし、決して、これらの知見は、結晶化の決定的な予測を提供傾向。
播種は、既存の長い結晶または結晶性物質4-7の数、サイズ、及び品質を向上させるための実行可能な方法であることが主張されている。このアプローチは、結晶核形成を支持する状態が続く結晶成長およびその逆のために最適ではないかもしれないことを前提としている。別の状態から核物質を転送することによって、人はまだ未踏の結晶空間として、このように新たにアクセスを与え、効果的にこれらのプロセスを分離しようとする場合があり、その結果、スクリーニング実験の全体的な成功率を増加させる。確立された方法は、（i）マクロシーディング、別の8 1つの状態から、その全体が単結晶の転写、一般に、例えばした指向性圧力を加えることによって得られた（ii）のストリークシーディング、核物質の移動のために文書化されている猫の新しい結晶化ドロップ9を介してウィスカの後続の通過に続いて、既存の結晶の表面にウィスカ、および（iii）「古典的な」microseedingは、収穫することによって生成された結晶を「シード」の移動は、結晶（または結晶を砕いシード10をもたらしたものと同様の条件への材料）、。注目すべきことに、これらの方法の3つのすべては、確かに近代的な液体処理結晶化ロボットを用いて達成可能であるものと比較して、時間がかかり、不十分スケーラブルです。これらの要因は、その種子知覚に、少なくともいくつかのレベルで、貢献してきましたINGは他のアプローチが実を結ぶことができなかった場合にのみ訪問する方法である。
ランダム行列microseeding（リスク管理措置）は、ハイスループットスクリーニングとスケーラビリティ11月13日のものと伝統的なmicroseedingの利点を組み合わせた最新の方法論的革新です。このアプローチは、標準的な96の条件結晶化画面内の各sub-well/coverslip /上に分注しことが有核結晶質材料から製造シードストックの生成に依存している。この方法は、手動で、または24ウェルまたは96ウェルトレイ形式の液体取り扱いロボットを用いて、いずれかの確立されたドロップ蒸気拡散実験を、座ったりハングの両方に適用可能である。リスク管理措置が大幅に結晶化の成功率を高め、より大きな回折品質および量11、13、14の結晶を生成するために実験的に証明、およびoにおけるアプローチの結晶学者'武器の中で革新的なツールを表すされている結晶化の成功に向けて努力をngoing。ここでは、リスク管理措置のための一般的な方法を説明し、この技術の有効性を示すサンプルデータを提供する。
Protocol
Representative Results
Discussion
本論文では、リスク管理措置のタンパク質結晶化スクリーニングのための一般的な方法を記載している。我々は、このメソッドを使用して、2つの試験タンパク質の結晶化の成功率の著しい増強を用いて実証した。リスク管理措置及び非リスク管理措置法を用いて作製した結晶のサブセットの放射光を用いた回折分析は、以前の著者らは良質の結晶がRMMS実験11で増殖する可能?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、BBSRC（BB/1006478/1）によって部分的に資金を供給された。 PRRは王立協会大学研究フェローシップ受賞。
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| MRC 96 well crystallization trays | Molecular Dimensions Ltd | MD11-00-100 | Non-UV compatible, for screens established by robot |
| ClearView sealing sheets | Molecular Dimensions Ltd | MD6-01S | |
| Hen egg white lyzozyme | Sigma-Aldrich | L6876 | ~95% purity |
| Bovine liver catylase | Sigma-Aldrich | C9322 | >95% purity |
| Xylanase | Hampton Research | HR7-104 | |
| Thaumatin from Thaumatococcus daniellii | Sigma-Aldrich | T7630 | |
| Thermolysin from Bacillus thermoproteolyticus rokko | Sigma-Aldrich | P1512 | |
| JCSG-plus HT-96 screen | Molecular Dimensions Ltd | MD1-40 | For screens established by robot |
| PACT premier HT-96 screen | Molecular Dimensions Ltd | MD1-36 | For screens established by robot |
| Morpheus HT-96 screen | Molecular Dimensions Ltd | MD1-47 | For screens established by robot |
| Crystal Phoenix liquid handling system | Art Robbins Instruments | 602-0001-10 | |
| Seed bead kit | Hampton Research | HR2-320 | |
| Binocular stereo microscope | Leica | M165C | |
| Scalpel blades | Sigma-Aldrich | S2646-100EA | |
| ErgoOne 0.1-2.5 μl pipette | Starlab | S7100-0125 | |
| ErgoOne 2-20 μl pipette | Starlab | S7100-0221 | |
| ErgoOne 100-1000 μl pipette | Starlab | S7100-1000 | |
| JCSG-plus screen | Molecular Dimensions Ltd | MD1-37 | For screens established by hand |
| PACT premier screen | Molecular Dimensions Ltd | MD1-29 | For screens established by hand |
| Morpheus screen | Molecular Dimensions Ltd | MD1-46 | For screens established by hand |
| Tweezers | Sigma-Aldrich | T5415-1EA | |
| CrystalClene coverslips 18 mm | Molecular Dimensions Ltd | MD4-17 | |
| 2 ml glass Pasteur pipettes | Sigma-Aldrich | Z722669 | |
| Vortex mixer | Fisher Scientific | 02-215-360 | |
| 24 well XRL crystallization tray | Molecular Dimensions Limited | MD3-11 | For screens established by hand |
| 30% (w/v) PEG 8000, 0.2 M ammonium sulfate, 0.1 M sodium cacodylate pH 6.5 | |||
| 20% (w/v) PEG 8000, 0.2 M magnesium acetate, 0.1 M sodium cacodylate pH 6.5 | |||
| 20% (w/v) PEG 6000, 100 mM citric acid pH 5.0 |
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