連鎖球菌変異体における高分子塊タンパク質の精製
Summary
ここで説明する、連鎖球菌変異体における遺伝子産物の精製のための簡単な方法である。この技術は、タンパク質、特に膜タンパク質および高分子量タンパク質の精製に有利であり、かつ様々な他の細菌種と共に使用することができる。
Abstract
遺伝子の機能の解明は、通常、目的の遺伝子が破壊された野生型株と株の表現型形質の比較を含む。遺伝子破壊後の機能の喪失は、その後、破壊された遺伝子の生成物の外因性添加によって回復される。これは、遺伝子の機能を決定するのに役立ちます。前述の方法は、gtfC遺伝子破壊連鎖球菌株を生成することを含む。ここで、遺伝子破壊に続いて新たに生成されたS.ミュータン株からgtfC遺伝子産物を精製するための要求の厳しい方法が記載されている。目的の遺伝子の3’末端にポリヒスチジンコード配列を添加することを含み、固定化金属親和性クロマトグラフィーを用いて遺伝子産物を簡単に精製することができます。この方法では、PCR以外の酵素反応は必要ありません。遺伝子破壊後の外因性添加による遺伝子産物の回復は、遺伝子機能を決定するための効率的な方法であり、異なる種に適応することもできる。
Introduction
遺伝子の機能の分析は、通常、目的の遺伝子が破壊された株に野生型株の表現形質の比較を含む。遺伝子破壊株が産生されると、遺伝子産物の外因性添加が機能的回復を可能にする。
その後の修復アッセイに必要な精製遺伝子産物を得るための最も一般的な方法は、大腸菌1で異種発現を行うことである。しかしながら、膜タンパク質または高分子量タンパク質の発現は、このシステム1を用いて困難であることが多い。これらの場合、標的タンパク質は、通常、複雑な一連のステップを通じてタンパク質をネイティブに合成する細胞から単離され、遺伝子産物の損失につながる可能性があります。これらの問題を克服するために、遺伝子破壊法2、PCRベースのDNAスプライシング法3(指定2段階融合PCR)、遺伝子のエレクトロポレーションに続く遺伝子産物精製のための簡単な手順が開発されました。連鎖球菌変異体の変換.遺伝子産物のC終産にポリヒスチジンタグ(His-tag)を添加すると、固定化金属親和性クロマトグラフィー(IMAC)による精製が容易になります。
Hisタグ発現株を単離するために、目的の遺伝子のゲノムDNA全体(このHisタグ発現遺伝子破壊株)は、抗生物質耐性マーカー遺伝子に置き換えられる。Hisタグ発現株を生成する手順は、前述の4,5のように遺伝子破壊株を生成する手順とほぼ同じである。したがって、遺伝子破壊および遺伝子産物単離の方法は、機能解析のための連続実験として行われるべきである。
本研究では、ポリヒスチジンコード配列がgtfC(GenBank遺伝子座タグSMU_1005)遺伝子の3’末端に付着し、S.ミュータンス6にグルコシルトランスフェラーゼ-SI(GTF-SI)をコードする。次いで、連鎖球菌種における発現研究を行った。大腸菌による不一相gtfC発現の達成は困難であり、GTF-SIの分子量が高いためである可能性が高い。この株はS.ミュータンスHis-gtfCと名付けられています。野生型S.mutans(S.mutans WT)およびその誘導体におけるgtfCおよびスペクチノマイシン耐性遺伝子カセット(spc r)7遺伝子の組織を示す概略図図 1.GTF-SIは、カリオ原性歯科バイオフィルム6の開発に貢献する分泌タンパク質です。ショ糖の存在下では、接着性バイオフィルムはWT S.ミュータンス株の滑らかなガラス表面で観察されるが、S.mutans gtfC-破壊株(S.mutans ΔgtfC)2、5では観察されない。.バイオフィルム形成は、組換えGTF-SIの外因性添加時にS.ミュータンスΔgtfCで復元される。 株、S.ミュータンスHis-gtfCは、次いで組換えGTF-SIを生成するために使用されます。
Protocol
Representative Results
Discussion
プライマーの設計は、プロトコルの最も重要なステップです。gtfC -リバースプライマーとspcr-forward プライマーのシーケンスは、gtfC の 3′終了領域とspcrの 5′ 終了領域の両方のシーケンスに基づいて自動的に決定されました。各プライマーには、GS リンカーと 5′ リージョンの His タグ コーディング シーケンスをエンコードする 24 の相補ベースが含?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、日本学術振興会(JSPS)(助成番号16K15860、19K10471~T.M.、17K12032~N.H.、セコム科学技術振興財団(助成番号201)の支援を受けています。.
Materials
| Agarose | Nippon Genetics | NE-AG02 | For agarose gel electrophoresis |
| Anaeropack | Mitsubishi Gas Chemical | A-03 | Anaerobic culture system |
| Anti-His-Tag monoclonal antibody | MBL | D291-7 | HRP-conjugated |
| BCA protein assay kit | Thermo Fisher Scientific | 23227 | Measurement of protein concentration |
| Brain heart infusion broth | Becton, Dickinson | 237500 | Bacterial culture medium |
| CBB R-250 | Wako | 031-17922 | For biofilm staining |
| Centrifugal ultrafiltration unit | Sartorius | VS2032 | Buffer replacement and protein concentration |
| Centrifuge | Kubota | 7780II | |
| Chromatographic column | Bio-Rad | 7321010 | For IMAC |
| Dialysis membrane clamp | Fisher brand | 21-153-100 | |
| Dialysis tubing | As One | 2-316-06 | |
| DNA polymerase | Takara | R045A | High-fidelity DNA polymerase |
| DNA sequencing | Eurofins Genomics | ||
| ECL substrate | Bio-Rad | 170-5060 | For western blotting |
| EDTA (0.5 M pH 8.0) | Wako | 311-90075 | Tris-EDTA buffer preparation |
| Electroporation cuvette | Bio-Rad | 1652086 | 0.2 cm gap |
| Electroporator | Bio-Rad | 1652100 | |
| EtBr solution | Nippon Gene | 315-90051 | For agarose gel electrophoresis |
| Gel band cutter | Nippon Genetics | FG-830 | |
| Gel extraction kit | Nippon Genetics | FG-91202 | DNA extraction from agarose gel |
| Imager | GE Healthcare | 29083461 | For SDS-PAGE and western blotting |
| Imidazole | Wako | 095-00015 | Binding buffer and elution buffer preparation |
| Incubator | Nippon Medical & Chemical Instruments | EZ-022 | Temperature setting: 4 °C |
| Incubator | Nippon Medical & Chemical Instruments | LH-100-RDS | Temperature setting: 37 °C |
| Membrane filter | Merck Millipore | JGWP04700 | 0.2 µm diameter |
| Microcentrifuge | Kubota | 3740 | |
| NaCl | Wako | 191-01665 | Preparation of binding buffer and elution buffer |
| NaH2PO4·2H2O | Wako | 192-02815 | Preparation of binding buffer and elution buffer |
| NaOH | Wako | 198-13765 | Preparation of binding buffer and elution buffer |
| (NH4)2SO4 | Wako | 015-06737 | Ammonium sulfate precipitation |
| Ni-charged resin | Bio-Rad | 1560133 | For IMAC |
| PCR primers | Eurofins Genomics | Custom-ordered | |
| Protein standard | Bio-Rad | 161-0381 | For SDS-PAGE and western blotting |
| Solvent filtration apparatus | As One | FH-1G | |
| Spectinomycin | Wako | 195-11531 | Antibiotics; use at 100 μg/mL |
| Sterile syringe filter | Merckmillipore | SLGV004SL | 0.22 µm diameter |
| Streptococus mutans ΔgtfC | Stock strain in the lab. | gtfC replaced with spcr | |
| Streptococus mutans UA159 | Stock strain in the lab. | S. mutans ATCC 700610, Wild-type strain | |
| Sucrose | Wako | 196-00015 | For biofilm development |
| TAE (50 × ) | Nippon Gene | 313-90035 | For agarose gel electrophoresis |
| Thermal cycler | Bio-Rad | PTC-200 | |
| Tris-HCl (1 M, pH 8.0) | Wako | 314-90065 | Tris-EDTA buffer preparation |
References
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