Burada hızlı, solubilize ve birçok ökaryotik Bor taşıyıcılar homoloji Maya kullanarak SLC4 taşıyıcı ailesi ile arındırmak için bir protokol mevcut. Ayrıca saf homomeric protein multimeric derleme için değerlendirmek için bir kimyasal cross-linking tahlil açıklar. Bu protokoller için zorlu diğer membran proteinlerinin adapte edilebilir.
Proteinler çözünen taşıyıcı 4 (SLC4) ailesinin bikarbonat taşıyıcılar denir ve arketipik protein anyon değiştirici 1 (AE1, Band 3 olarak da bilinir), kırmızı kan hücreleri en bol membran protein içerir. SLC4 aile homolog bitki ve mantarlar ile karakterize Bor taşıyıcılar ile. Bu hızlı ve membran taşıma proteinlerinin homojenliği yapısal veya fonksiyonel çalışmaları için uygun miktarlarda için arındırmak için önemli bir teknik meydan okuma kalır. Burada tarif biz ayrıntılı yordamlar için Borat taşıyıcılar Saccharomyces cerevisiae, Maya membran izolasyon, solubilization protein overexpression deterjan ve Bor ışınlama homologs S. dan arıtma cerevisiae, Arabidopsis thalianave Oryza sativa. Biz de bir oxazolidin multimerization homomeric taşıyıcılar, tahlil için deney cross-linking ayrıntı. Genelleştirilmiş prosedürlerimiz tüm üç proteinler için uygulanabilir ve etkinlik için optimize edilmiştir. Burada geliştirilen stratejilerin pek çok zorlu diğer membran proteinlerinin incelenmesi için yararlı olabilir.
Yeterli miktarda saflaştırılmış membran protein alma zorluk yapısal ve fonksiyonel çalışmalar reseptörleri, iyon kanalları ve Işınlayıcılar takibinde kritik bir darboğaz kalır. Sonraki vitro çalışmalar1,2,3,4 etkinleştirmek için yeterince hızlı ekran ve bul aday membran proteinlerinin için orta derecede yüksek işlem hacmi boru hatları için birçok protokoller bulunmaktadır . Tipik olarak, protein bir N – veya C-terminal yeşil flüoresan protein (GFP) ile etiketlenir ve ifade düzeyleri jel floresan veya floresan-algılama boyutu dışlama Kromatografi (FSEC)5tarafından izlenir. Bu tür yaklaşımlar içine yüksek ifade proteinler, orta ya da düşük protein, ifade ya da düzgün çalışmayabilir veya hiç de hızlı proteinler membran protein adaylar önceliklendirmek etkinleştirin. Bu yaklaşım de deneysel tasarım en iyi hangisi protein ifade seçme niyeti ile aday genler çok sayıda araştırmak üzere olduğunda çalışır. Ancak, bazı durumlarda, protein’ın ifade düzeyleri orta ya da düşük aralığında olduğunda zor olabilir bir belirli membran protein, eğitim üzerinde deneysel bir yaklaşım esas olan. Ayrıca, bazen bu gibi durumlarda, ifade düzeyleri sadece minimal yapı truncations, thermostabilizing mutasyonlar veya kodon optimizasyon yoluyla değiştirerek arttırılabilir. Olduğunu, bu nedenle, bazen sadece orta derecede iyi ifade membran proteinlerinin membran protein ifade ve arıtma protokolleri en iyi duruma getirmek gerekli.
Işınlayıcılar SLC4 ailesi bikarbonat ışınlama anyon değiştirici 1 (grup 3 olarak da bilinir), kırmızı kan hücreleri6en bol membran proteini ve hücresel solunum bir anahtar sürücü içerir. SLC4 aile homolog bitkilerde kritik olan ve anyon değiştirici 1 yanı sıra sodyum birleştiğinde SLC4 taşıyıcılar7,8,9 benzer bir yapı gösteren göstermiştir Bor taşıma araçları ile ,10. Burada en iyi duruma getirilmiş protein ifade ve arıtma protokolleri S. cerevisiae Maya ve bitkiler bulunan üç farklı Bor taşıyıcılar arındırmak için kullanarak raporu. Ayrıntı önemli adımda verim ve homojenliği için purifications verimliliğini optimize etmek için aldık vurgulayın. Buna ek olarak, biz bu taşıyıcılar saf protein-deterjan-lipid karmaşık bağlamında multimeric Meclisi izlemek için oxazolidin kullanarak bir kimyasal cross-linking tahlil raporu. Cross-linking deneme sonra arıtma oligomeric Işınlayıcılar multimeric durumunu değerlendirirken tarafından homolog ve deterjan uygunluğu değerlendirmek yardımcı olabilir.
Bu iletişim kuralı istenen taşıyıcı içine 2 µ türetilmiş plazmid S. cerevisiaeifadede GAL1 düzenleyicinin indüklenebilir kontrol altında klonlanmış varsayar. Bu yordamları için DNA tam uzunlukta vahşi tipi Bor taşıyıcılar Saccharomyces cerevisiae Bor1 kodlama kullanıldı (ScBor1)11, Arabidopsis thaliana Bor1 (AtBor1)12ve Oryza sativa Bor3 (OsBor3)13 . C-terminus her seçenekli bir 10-His-etiketi ile eklenir ve taşıyıcı ve 10-onun-onun kaldırma etkinleştirmek için etiketi arasında eklenen bir Trombin bölünme site istenen. Protokol Ayrıca plazmid zaten histidin eksik DSY-5 ifade S. cerevisiae nın üzerindeki yükü tam tamamlayıcı seçmeli medya (CSM) dönüştürülmüştür üstlenecek.
Burada üç farklı ökaryotik Bor taşıyıcılar homojenliği için arıtma neden ayrıntılı protokolleri paylaştılar. Burada sunulan iletişim kuralları diğer protokolleri integral membran proteinlerinin, S. cerevisiae1,–14ve bizim en iyi duruma getirmeleri sonuç ifadesi için geliştirilmiş saflık ve geliştirilmiş verimleri türetilir. Burada en iyi duruma getirilmiş parametreler arasında hücre kültür büyüme birimleri ve kez, boncuk atan lizis yordamlar, hücre lizis sırasında arabellek oluşturma ve protein saflaştırma, gram membran, metal iyon kullanılan deterjan miktarı benzeşme arıtma belirlemek, benzeşme sütun ve oligomeric Işınlayıcılar multimeric durumunu değerlendirirken tarafından homolog ve deterjan uygunluğunu değerlendirmek için cross-linking bir tahlil uygulanması hacmi. Birden çok SLC4 homologs bitki ve mantar türü için başarılı iletişim kurallarıdır. Bir integral membran proteinlerinin arıtma için tüm stratejiler çalışması garanti hiçbir evrensel membran protein saflaştırma yöntemi var olduğunu kısıtlamasıdır. Bizim iletişim kuralları daha çok protein daha yakın sıra kimlik ve yapısı SLC4 taşıyıcılar ve böylece SLC4, SLC23 ve SLC26 ailelerinin üyeleri için umut verici olabilir için başarılı olmak için15hedefler vardır mümkündür. Aynı şekilde, daha evrimsel uzak Bor taşıyıcılar gelen bir membran taşıyıcı olabilir, daha büyük olasılıkla protokol ifade sistem, deterjan veya diğer anahtar parametreleri4değiştirerek farklı gibi olmak olacak.
Protokol protein saflaştırma, O’nun etiketi en çok kullanılan benzeşme etiketi yararlanır. İlk eluted kesirler yabancı maddelerin varlığı rağmen nikel benzeşme, geniş çamaşır ve sonraki sn arıtma birleşimleri sonuçları son derece saf protein. Daha sıkı imidazole yıkar bir 10-His-etiketi sağlar ve böylece daha 8-His – veya 6-His-tags yazılı izin yıkama kaldırılabilmesi için daha fazla arka plan bağlayıcı proteinler kaldırabilirsiniz. Bizim seçimler saf kesirler için tepe sn kesirler için karşılık gelen en son derece saf jel kesirler muhafazakar tarafında err. Son protein verimleri havuzu oluşturma ve daha fazla kesirler, konsantre dengelemeyi de olsa biraz daha az saf protein ile artırılabilir. Burada sunulan yöntemleri AtBor1 arıtma O’nun etiketi-kesme ve taşıyıcı farklı bir alışverişi oluşan arıtma farklılıklar ile onun kristal yapısı7, belirlenmesine yol açtı miktarda etkin deterjan kristal kırınım7geliştirmek için.
Bizim iletişim kuralı homologs ve solubilize ve onları arındırmak için kullanılan deterjan seçimi için önemli konuları gündeme getiriyor. Çünkü bu nispeten hafif, Çözücü, genellikle başarılı ve yapısal ve işlevsel membran proteinlerinin çok çeşitli çalışmalarda kullanılan DDM deterjan için ortak bir ilk seçim var. Bir deterjan bir membran için kötü bir seçim olup olmadığını belirleme içinde bir ortak yöntem değerlendirme olup protein bir tek monodisperse tepe üzerinde bir sn Kromatografik yerine geçersiz birim veya polydisperse tepeler, bir dizi büyük bir pik veriyor hangi misfolded ya da kararsız protein gösterir. Daha ince bir göz ScBor1 bizim arıtma tarafından oluşturulur. Büyük miktarlarda ve olumlu görünüyor ve monodisperse üzerinde yapısal çalışmalar için cazip bir hedef olabilir öneriyor bir sn Kromatografik arındırır. Ancak, bizim cross-linking tahlil saf bir monomer olduğunu ortaya koymaktadır. ScBor1 yerel olarak hücredeki bir monomer olarak var olabilir mümkün olsa da, çalışmalar SLC4 taşıyıcılar ve onların homologs dimer7,8,9,10olma olasılığı olduğunu gösteriyor. Bizim geliştirme cross-linking testin crystallizing ve AtBor1 yapısını çözme sonra oluştu. Ancak, biz ScBor1 AtBor1 ile karşılaştırıldığında cross-linking tahlil ile değerlendirmek mümkün olmuştu değerli zaman ve araştırma çabalarını yönlendirildi AtBor1 yerine ScBor1, ikincisi olan sonuçta değil başarılı takip kristalizasyon, kırınım deneyleri. Bu tahlil böylece araştırmacılar homologs ya da yapısal çalışmalar takip protein onun şüpheli yerel biçimi korur koşulları öncelik vermek için kullanılacak deterjanlar arasında ayırt yardımcı olabilir. Ayrıca, tahlil hangi amino asitler multimerization arayüzü ve kurşun monomerleri zorunluluğunu istikrarsızlaştırmak amino asit oyuncu değişikliği bulmak için multimerization için kritik soruşturma için kullanılabilir. Böyle bir yaklaşım membran taşıyıcı16,17,18homomeric derlemesinde işlev önemini incelemek için kullanılmıştır.
Bir genel bizim yöntem Maya birçok zorlu membran proteinlerinin çeşitli işlev1ifadesi etkinleştirmek için gösterilen avantajdır. Ayrıca, düşük maliyet ve büyüme kez daha az doku kültürü veya pahalı büyüme medya gerektiren ifade stratejileri kullanmak mümkün olabilir birçok araştırma çabalarını için erişilebilirlik reklamını. Burada sunulan yordamları nispeten ucuzdur ve bir hafta içinde hangi fizibilite yaklaşımının altını çiziyor gerçekleştirilebilir. Bu iletişim kurallarının uygulanması zor diğer membran proteinlerinin yapısal ve fonksiyonel çalışmaların etkinleştirmek yardımcı olabilir.
The authors have nothing to disclose.
Bu araştırma başlangıç fonlar Davidson College tarafından desteklenmiştir.
2-mercaptoethanol | Sigma-Aldrich | M3148 | |
4-Morpholinoethanesulfonic acid hydrate (MES) | Acros | 172591000 | |
Äkta Pure 25 L FPLC | GE Healthcare | 29018224 | |
Amicon Ultra 15 mL, 50 kDa MWCO concentrator | Millipore | UFC905024 | for concentrating nickel column fractions |
Amicon Ultra 4 mL, 50 kDa MWCO concentrator | Millipore | UFC805024 | for concentrating S200 fractions |
Bacto Peptone | BD Diagnostics | 211677 | |
Bacto Yeast Extract | BD Diagnostics | 288620 | |
Glass Erlenmeyer flask, 2L | Sigma-Aldrich | CLS44442L | |
Benchtop centrifuge | Sorvall | Legend RT | |
Bottle top filter | Nalgene | 595-4520 | the membrane is removed and used to filter glass beads |
Bromophenol blue | Sigma-Aldrich | 114391 | |
Complete supplement mixture without histidine | Sunrise Science | 1006-100 | |
D-Galactose | Sigma-Aldrich | G0750 | |
D-Glucose | Sigma-Aldrich | RDD016 | |
Ethanol, 200 proof | Pharmco-Aaper | 111000200 | |
Ethylenediaminetetraacetic Acid (EDTA) | Sigma-Aldrich | EDS-500G | |
Gel tank SDS-PAGE system | Bio-Rad | 1658004 | |
Glass bead-beating cell disruptor | BioSpec | 1107900 | |
Glass beads, 0.5mm | BioSpec | 11079105 | |
Glutaraldehyde | Electron Microscopy Sciences | 16019 | sent as an 8% solution under nitrogen |
Glycerol | Sigma-Aldrich | G7893 | |
HiTrap IMAC FF column, 1 mL | GE Healthcare | 17-0921-02 | charged with nickel |
Hydrochloric acid | Sigma-Aldrich | 258148 | |
Imidazole | Acros | 12202 | |
Instant Blue gel stain | Expedeon | ISB1L | |
JA-10 rotor | Beckman | 369687 | |
JA-14 rotor | Beckman | 339247 | |
Microcentrifuge tubes, 1.5mL | Thermo Scientific | 3451 | |
Microcentrifuge, refrigerated | Fisher | 13-100-676 | |
Mini-Protean Tris-glycine gels, 4-20% | Bio-Rad | 456-1096 | |
Minipuls 3 peristaltic pump | Gilson | F155005 | used for loading lysate onto affinity column |
n-Dodecyl-beta-D-Maltopyranoside (DDM) | Inalco | 1758-1350 | |
Nickel(II) Sulfate Hexahydrate | Sigma-Aldrich | 227676 | |
Orbital shaking incubator with temperature control | New Brunswick | C24 | |
p423 GAL1 plasmid with borate transporter insert | available from authors | ||
Phenylmethanesulfonyl fluoride (PMSF) | Acros | 215740050 | |
Polycarbonate ultracentrifuge tubes | Beckman | 355618 | |
Polypropylene bottles, 250mL | Beckman | 356011 | |
Polypropylene bottles, 500mL | Beckman | 355607 | |
Precision Plus Protein Kaleidoscope Standards | Bio-Rad | 1610375 | |
S. cerevisiae expression strain DSY-5 | available from authors | ||
Sodium chloride | Sigma-Aldrich | S7653 | |
Sodium dodecyl sulfate | Sigma-Aldrich | L3771 | |
Sodium hydroxide | Sigma-Aldrich | S8045 | |
Spin column with 0.2 µm filter, 0.5mL | Millipore | UFC30GV0S | for filtering protein before injecting onto S200 column |
Sterile Falcon tubes, 15mL | Lab Depot | TLD431696 | |
Sterile Falcon tubes, 50mL | Lab Depot | TLD431698 | |
Superdex 200 10/300 GL column | GE Healthcare | 17-5175-01 | used for SEC purification |
Syringe filter, 5µm | Pall | 4650 | for filtering lysate before loading affinity column |
Tris-base | Sigma-Aldrich | T1503 | |
Type 70 Ti rotor | Beckman | 337922 | |
Ultracentrifuge | Beckman | L8-70M | |
YNB+Nitrogen without amino acids | Sunrise Science | 1501-500 |