Kindlins أساسية لالتصاق الخلية من خلال لل integrins ولكن تعرقلت الدراسات منهم من الصعوبة التي واجهتها في التعبير عنها في recombinantly المضيفين البكتيرية. نحن هنا وصف الطرق لكفاءة الإنتاج في خلايا الحشرات المصابة الفيروسة العصوية.
Kindlins هي coactivators الأساسية، مع تالين، من سطح الخلية مستقبلات لل integrins وأيضا المشاركة في إنتغرين خارج في إشارة، ومراقبة النسخ الجيني في نواة الخلية. وkindlins هي ~ 75 كيلو دالتون البروتينات متعددة المجالات وربط لعزر NPxY والمنبع العنقودية T / S الذيل حشوية إنتغرين β-الوحيدات. شكل الإسوي kindlin hematopoietically الهامة، kindlin-3، هو أمر حاسم لتراكم الصفائح الدموية خلال تشكيل خثرة، الكريات البيض المتداول في الاستجابة للعدوى والالتهابات وتشكيل خلية رجلاء ناقضة العظم في ارتشاف العظم. وقد أدى دور Kindlin-3 في هذه العمليات في الدراسات الخلوية والفسيولوجية واسعة النطاق. ومع ذلك، هناك حاجة إلى وسيلة فعالة للحصول على كميات مليغرام جودة عالية من البروتين لمزيد من الدراسات. وضعنا بروتوكولا، وهنا وصفها، للتعبير عن كفاءة وتنقية المؤتلف kindlin-3 الفئران عن طريق استخدام باكولوفيروس ديعصف نظام التعبير في خلايا Sf9 الغلة كميات كافية من البروتين عالية النقاء كامل طول السماح لها توصيف الفيزيائية الحيوية. يمكن اتخاذها نفس النهج في دراسة أخرى على الأشكال الإسوية kindlin الثدييات.
البروتينات للأسرة kindlin هي عنصر حاسم في التجمع التصاق التنسيق، وبالتالي ضروري للحياة معقدة. Kindlins، التي يوجد منها 3 الإسوية في الثدييات (kindlin-1، kindlin-2، وkindlin-3)، وتعتبر coactivators من المستقبلات لل integrins خارج الخلية إلى جانب تالين 1. إنتغرين بوساطة خلية التصاق يربط سطح الخلية إلى المصفوفة خارج الخلية (ECM) في حقيقيات النوى أعلى. بل هو عملية حاسمة ومشتركة في عدد كبير من الظواهر الفسيولوجية، والتي تشمل سلامة الأنسجة، مرحلة التطور الجنيني، والتمثيل الغذائي العظام، والارقاء، والحصانة. يتم تنشيط بوساطة إنتغرين خلية التصاق من الداخل إلى الخارج عن طريق نقل الإشارة عن طريق الربط من تالين وkindlin إلى إنتغرين β-الوحيدات ذيول هيولي (CTS) في الزخارف NPxY الحفظ الخاصة بهم. أهمية الطب الحيوي للبروتينات kindlin يمتد إلا بقدر النواة، حيث ثبت kindlin-2 في عدة تقارير مؤخرا أن تشارك في النسخآل السيطرة 2،3.
Kindlins هي بروتينات متعددة المجالات من ما يقرب من 75 كيلو دالتون، مدموغ من امتلاك آلية سعر الصرف الثابت ثنائية C-محطة (4.1 الفرقة، ezrin، radixin، moesin) المجال الذي يتم مقاطعة من قبل التماثل pleckstrin (PH) النطاق في مركز فرعي F2 ل 4،5. وأظهرت الدراسات من المجالات kindlin-2-3 وkindlin PH أنه يربط رسل الثانية فوسفتيدلينوستول الدهون (3،4،5) trisphosphate وفوسفتيدلينوستول (4،5) bisphosphate 6-8. ومع ذلك، والدراسات في مجال PH kindlin-1 تبين أنه يربط PtdIns (3،4،5) P 3 مع تقارب أقل من ذلك بكثير، والتي يمكن تفسيرها في kindlin-1 عن طريق جسر الملح الإسوي محددة منع الدهون من الربط 9. بالإضافة إلى ذلك، هناك حلقة ~ 100 حمض أميني إدراجها في المجال F1 من kindlins الذي يتوقع أن يتم كشف ولكن بربط فسفاتيديل في النشرة الداخلية للغشاء البلازما 10،11. آلية سعر الصرف الثابت kindlinويعتبر المجال مثلي إلى المجال تالين سعر الصرف الثابت، على الرغم من أن مجال تالين سعر الصرف الثابت لا تملك مجال pleckstrin التماثل. كلا kindlins وتالين التفاعل مع زخارف NPxY على إنتغرين β-ذيول عبر المنطقة F3 المجال سعر الصرف الثابت، ولكن kindlin بربط غشاء عزر البعيدة، في حين يستهدف تالين القريبة غشاء واحد 12-16. Kindlins وتالين على حد سواء بالإضافة تمتلك مجال F0-N محطة مع أمثالها مثل اليوبيكويتين التي لم يتم العثور في البروتينات FERM أخرى 11،17. وقد أظهرت الدراسات على نطاق F0 من kindlin-2 أنه يربط بشكل مستقل لفوسفتيدلينوستول (4،5) bisphosphate الأغشية المخصب 17.
وkindlins تظهر الأنسجة أنماط التعبير paralogue محددة والوظائف الفسيولوجية nonredundant. وأعرب عن Kindlin-1 في المقام الأول في البشرة، ولكن أيضا إلى حد أقل في القولون، والمعدة، والكلى؛ وأعرب عن kindlin-2 بتواجد مطلق ولكن تتركز في محززة وسلسالعضلات وkindlin هي فقط التي أعرب عنها في التطور الجنيني 4، ويتم التعبير عن kindlin-3 في الأنسجة المكونة للدم وفقا لأعلى تركيز kindlin-3 الموجودة في الخلايا السوية العرطلة 18. ومع ذلك، فقد اقترح أكثر الدراسات الحديثة أن يتم التعبير عن بروتين وظيفية في الأنسجة البطانية وكذلك 19.
Kindlin-3 هو من مصلحة الطبية الحادة نظرا لدورها المهم الفسيولوجية في الدم. فمن الأهمية بمكان لتراكم الصفائح الدموية ونشر خلال تشكيل خثرة 20، الكريات البيض المتداول في الاستجابة للعدوى والالتهابات و21،22 تشكيل خلية رجلاء ناقضة العظم في ارتشاف العظم 23. وعلاوة على ذلك، ونضوب kindlin-3 في البشر يؤدي إلى التصاق الكريات البيض نقص النوع الثالث – وهو مرض يتميز النزيف اضطرابات التي تهدد الحياة والالتهابات البكتيرية المتكررة 20،24،25. كشفت Kindlin-3 دراسات خروج المغلوب في الفئران وظيفة حاسمة من البروتين فيالتصاق الخلية KIND3 – / – الفئران الظواهر عرض متميزة، مثل نزيف حاد بسبب لل integrins غير نشط الصفائح الدموية، تصخر العظم الشديد، وضعف التصاق الكريات البيض 20،22، تشبه الأعراض في البشر تفتقر kindlin-3.
حتى الآن، تم تقييد البيانات الهيكلية عالية الدقة على kindlins إلى النطاقات الفرعية الفردية مثل التماثل pleckstrin (PH) مجال kindlin-1 9 و kindlin-2 26،27 والمجال F0 من kindlin-1 11 وkindlin -2 17. ومع ذلك فقد قاوم معظم المجالات الفرعية لكل ببتيد kindlin الاستنساخ والتحليل البنيوي (ييتس وجيلبرت والملاحظات غير منشورة)، وقد عرقلت دراسات من البروتينات كامل طول من صعوبة في التعبير عن وتنقية كميات كافية باستخدام E. القولونية (الملاحظات غير منشورة وHarburger وآخرون 14). هناك اهتمام كبير في kindlin الطبية-3 وفو لnction، جنبا إلى جنب مع اثنين آخرين من أفراد الأسرة، ونحن في الآونة الأخيرة ولدت كميات مليغرام من ذلك عن طريق التعبير المؤتلف في الخلايا frugiperda ورق القطن مدفوعا عدوى الفيروسة العصوية 12. لذا نحن هنا تصف أساليب لإنتاج كميات مليغرام من الماوس المؤتلف kindlin-3 في الثقافة خلية الحشرات، ومناسبة للدراسات الهيكلية واسعة النطاق وتحليل الكيمياء الحيوية.
في هذا البروتوكول والاستفادة من bacmid خروج المغلوب هندسيا (BAC10 KO: 1629) وهذا هو، وحده، قادر على إنتاج virions قابلة للحياة 28. وهكذا أنقذت الحمض النووي الفيروسي عن طريق إعادة التركيب مع ناقلات نقل أنه في هذه الحالة يشمل أيضا الجين kindlin-3 (FERMT3) والنتائج في الجين FERMT3 استبدال الفيروس الجيني في وقت متأخر جدا، وهو ما يعبر عنه للغاية ولكن لزوم لها، مما أدى إلى المؤتلف الفيروس الذي يعبر عن الماوس kindlin-3 كجزء من دورة حياة الفيروس 28. حددنا هذاطريقة لإنتاج kindlin-3 بعد أن أثبتت محاولات للتعبير عن وتطهيره في المضيفين التعبير الأخرى صعبة باهظة (الملاحظات غير منشورة)، ولكن أيضا بسبب براعة من مجموعة ناقلات شبكة المعلومات السكانية، والتي كنا لالاستنساخ والتي يمكن نشرها في العديد من التعبير يستضيف 29.
نظم التعبير الفيروسة العصوية تزداد شعبية وأداة مهمة لإنتاج كميات مليغرام من البروتين المؤتلف لتوصيف البروتين باستخدام الدراسات الفيزيائية الحيوية، بما في ذلك البلورات بالأشعة السينية. على الرغم من كونه تجريبيا تطالب بالمزيد من نظم التعبير الفيروسة العصوية تقدم العديد من المزايا أكثر من E. القولونية واحدة منها هي بيئة شبه الأصلي للبروتينات من أصل حقيقية النواة مثل وجود مرافقين وفرصة للتعديل بعد متعدية المناسبة. في جهودنا للتعبير عن kindlin-3، واستخدمت المضيفين التعبير البديلة بما في ذلك الثدييات خلية خطوط وسلالات بكتيرية التعبير (الملاحظات غير منشورة). عموما، فإن العديد من E. القولونية سلالات اختبار إنتاج كميات صغيرة جدا من المؤتلف kindlin-3 (~ 0.5 ملغ / لتر من الثقافة؛ الملاحظات غير منشورة). ومع ذلك، كان التعبير يحركها الفيروسة العصوية في خلايا الحشرات وفعالة بشكل خاص، بالتعاونmparison في التعبير عابرة في خلايا الثدييات، وأكثر قابلية لتوليد الكتلة الحيوية الكبيرة المطلوبة لعزل ملليغرام من البروتينات المؤتلف هيولي (الملاحظات غير منشورة). نحن التكهن بأن وجود مرافقين حقيقية النواة قد تسمح للكفاءة الإنتاج من kindlin-3.
وbaculoviridae تصيب خلايا الحشرات والمؤتلف للتعبير البروتين يستند الفيروسة العصوية المستخدمة في هذا العمل على Autographa californica فيروس polyhedrosis النووية (AcNPV). في طبيعة AcNPV، الذي يصيب Autographa californica (البرسيم lopper) يرقات الحشرات، يتطلب البروتين polyhedrin لتشكيل انسداد حيث يتم تغليف virons في مصفوفة البروتين البلورية وبالتالي توفير الحماية اللازمة للإفراج عنهم. في الخلايا المستزرعة غير مطلوب تشكيل الهيئات انسداد للنسخ المتماثل، وبالتالي يمكن الاستغناء عنها. في حالة التعبير عن البروتينات الأجنبية يمكن أن يكون هذا الجين البروتين polyhedrin صeplaced في AcNPV المؤتلف مع الجين للبروتين من الفائدة. AcNPV يمكن أن تصيب الأنواع الأخرى وLepidopteron لأغراض المؤتلف دودة ورق القطن التعبير البروتين الجيش frugiperda تستخدم خلايا المبيض العذراء. في النهج المذكورة هنا، تم تصميم وbacmid AcNPV (BAC10) بحيث يتم المعطل الجينات الفيروسية الأساسية، ORF1629، من قبل الإدراج من الكلورامفينيكول أسيتيل ترانسفيراز مما أدى إلى bacmid خروج المغلوب (BAC10: KO 1629)، من النوع الذي هو غير قادر على تشكيل baculovirions المعدية 28. Cotransfection خلايا Sf9 مع BAC10 خطي: KO 1629 وFERMT3 المحتوية على نقل متجه للإصلاح ORF1629 غير نشط، من خلال تبديل، مما أدى إلى الجينوم قابلة للحياة التي أدرجت أيضا الجين FERMT3 تحت سيطرة المروج polyhedrin 28.
نحن تصف بروتوكول تنقية لعزل الماوس المؤتلف نقية للغاية kindlin-3 عن طريق ثلاث،الخطوة e نهج الكروماتوغرافي. يمكن بسهولة أن تطبق الأساليب المستخدمة هنا إلى غيرها من البروتينات صاحب الموسومة. استخدمناها خطوة التبادل الأيوني لمزيد من تنقية kindlin-3 ولكننا نعتقد أن هذه خطوة أخرى شبه تقارب كما kindlin-3 تمتلك عددا كبيرا من بقايا الأساسية، بما في ذلك امتداد بولي يسين داخل نطاق F1 لها. بالإضافة إلى ذلك، يعتبر kindlin-3 لربط والتفاعل مع مواجهة حشوية من غشاء البلازما، حيث يعمل، وبالتالي نتوقع أن تجميع المخلفات الأساسية سيسمح البروتين لمواجهة غشاء سالبة الشحنة.
تعتبر مخازن موضح في البروتوكولات القياسية تنقية وكثيرا ما تستخدم في علم الأحياء الهيكلي. مقايسة thermofluor (الشكل 5) يدل على أن kindlin-3 هو مستقر في معظم الظروف العازلة أعلاه الرقم الهيدروجيني 6.0. وكان هذا مفيدا بشكل خاص ومهم لإعلام تجاربنا عند دراسة kinldin-3: β1وهناك تفاعل الذيل بواسطة الرنين المغناطيسي، والذي أثمر أطياف ممتازة في درجة الحموضة 6.1 مع تركيزات منخفضة من كلوريد الصوديوم 12.
قبل أن تتمكن من إجراء أي دراسة الفيزياء الحيوية، فمن المهم لإثبات أن البروتين المنقى من الفائدة هو في الواقع مطوية بشكل صحيح ونشطة وظيفيا. في منشور سابق أثبتنا أن kindlin-3 المؤتلف وأعرب وتنقيته باستخدام هذا الأسلوب كان مونومر وmonodispersed في الحل، وفقا لتقييم اللوني الحجم الاستبعاد، وتشتت الضوء الحيوي، تنبيذ فائق التحليلية والصغيرة زاوية تشتت الأشعة السينية، وكان أيضا قادرة على ربط والاعتراف NPxY غشاء القاصي والمنبع العنقودية سيرين / ثريونين من β 1A ذيول حشوية 14، مما يؤكد أنه يتصرف مثل البروتين الأم، وهو ما يتماشى مع الدراسات الخلوية والفسيولوجية السابقة 14،20،22. استخدام فحص الاستقرار الحراري هو وسيلة إضافية ليوحي عشرسوف البريد لطي السليم للبروتين من الفائدة، والبروتين مطوية بشكل غير صحيح يؤدي إلى خلفية مضان عالية بسبب مخلفات مسعور عرضة للخطر.
وكانت عائلة من البروتينات kindlin محط اهتمام الكثير منذ اكتشاف دور غير متوقع على النحو coactivators أساسيا من لل integrins في الجسم الحي. وقد أثار هذا الكثير من الجهد للتعبير عنها recombinantly وحل هياكلها. حتى الآن تم الإبلاغ عن نجاح محدود في التعبير عن كميات مليغرام من كامل طول البروتين المؤتلف ولكن لدينا هنا وصف استخدام نظام الفيروسة العصوية التي تسمح التعبير على نطاق واسع على المستويات حيث أصبحت الدراسات البنيوية الممكنة. عن طريق توليد كميات كبيرة من المؤتلف kindlin-3 ونحن نتوقع أن هذا سوف يساعد المزيد من الدراسات من هذا البروتين. ويمكن أيضا أن طريقة سير العمل وتنقية يحركها الفيروسة العصوية وصفها هنا لالمؤتلف الفئران kindlin-3 يمكن استخدامها للتعبير عن وتنقية الأشكال الإسوية kindlin أخرى، والتي هي أيضا من الصعب للتعبير عن وتمتلك بولي يسين تمتد أيضا، ويمكن تكييفها لمزيد من البروتينات السيتوبلازمية الأخرى، مثل البروتينات ملزمة الحمض النووي، التي تفشل في التعبير عن سلالات بكتيرية.
The authors have nothing to disclose.
نشكر Weixan لو لتقديم المساعدة التقنية في الثقافة والمحافظة على مخزون الخلية Sf9. وأيد LAY من قبل مجلس البحوث الطبية (MRC) studentship الدراسات العليا. كان RJCG زميل أبحاث جامعة الجمعية الملكية. شعبة أكسفورد لعلم الأحياء الهيكلي هو جزء من مركز ويلكوم ترست لعلم الوراثة البشرية، ويلكوم ترست كور جائزة جرانت عدد 090532/Z/09/Z.
Sf-900 II serum free media (SFM) 1X liquid | Life Technoligies | 10902-096 | store at 4°C and warm to room temperature before use |
Cellfectin II Reagent | InVitrogen | 10362-100 | Alternatively, GeneJuice transfection (EMD) reagent can be used |
Streptomycin Sulphate (solid) | Melford | S0148 | Sterilise filter (0.22μm filter) before use |
Penicillin G, potassium salt (solid) | Melford | P0580 | Sterilise filter (0.22μm filter) before use |
CELLSTAR Sterile 6-well Culture Plate | Greiner bio-one | 657160 | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Life Technologies | 10100-147 | |
Protease Inhibitor Cocktail | Sigma | P8849 | Caution: Protease inhibitors are dissolved in DMSO |
Bovine pancrease deoxyribonuclease (Dnase) I | Sigma | D5025 | |
HisTrap FF (5ml) | GE Heathcare | 17-5286-01 | Requires an Äkta FPLC machine |
HiTrap Heparin (5ml) | GE Heathcare | 17-0407-01 | Requires an Äkta FPLC machine |
Amicon Ultra-15 Centrifugal Filter Units (with Ultracel-50 membrane) | Millipore | UFC905024 | 15ml capacity and a MWCO of 50kDa protein concentrator |