Eiwit transductie maakt de directe levering van biologisch actieve eiwitten in cellen. In tegenstelling tot conventionele methoden, zoals DNA-transfectie of virale transductie deze niet-invasieve paradigma maakt zeer efficiënte cellulaire manipulatie in een titreerbare manier te omzeilen cellulaire toxiciteit en het risico van oncogene transformatie door permanente genetische modificatie.
Het eiwit transductie-techniek maakt de directe levering van biologisch actieve materiaal in cellen van zoogdieren [voor review zie 1,2]. Voor deze kan men gebruik maken van de transloceren vermogen van de zogenaamde cel-penetrerende peptiden (CPP) te maken, ook wel aangeduid als eiwit transductie domeinen (PTDs). De TAT-CPP afgeleid van het humaan immunodeficiëntie virus type 1 (HIV-1) Tat (trans-activator van transcriptie) eiwit is op grote schaal gebruikt. De positief geladen TAT bevordert celdoorlaatbaarheid waardoor het overwinnen van de barrières van de cellulaire membraan door endocytose en / of directe membraan penetratie 2. In combinatie met een nucleair lokalisatie signaal (NLS) fusie-eiwitten zijn in staat om de kern exposeren functionaliteit in te voeren. Onze video presentatie laat zien, als een voorbeeldgedrag voor de engineering van cel-permeabele eiwitten, de bouw, productie en toepassing van een cel-permeabele versie van de DNA-modificerende enzym Cre.
Cre is een site-specific recombinase die in staat is te herkennen en 34 basenparen loxP plaatsen recombineren in zoogdiercellen in vitro en in vivo. Daarom is het Cre / loxP systeem wordt veel gebruikt om voorwaardelijk mutaties te induceren in het genoom van levende cellen 3,4. De levering van de actieve Cre recombinase aan cellen, echter, is een beperking.
Beschrijven we de pSESAME vector-systeem, dat een directe insertie van het gen-of-interest mogelijk maakt en biedt een platform om snel kloon verschillende domeinen en tags gebruikt binnen de vector in een handige en gestandaardiseerde wijze. Herschikken van de verschillende labels is aangetoond dat de biochemische eigenschappen van de fusie-eiwitten die een mogelijkheid om hogere opbrengst en een betere oplosbaarheid te bereiken te wijzigen. Laten we zien hoe uit te drukken en recombinante cel-permeant eiwitten te zuiveren in en van E. coli. De functionaliteit van het recombinante eiwit Cre is uiteindelijk gevalideerd in cel cultuur door de beoordeling van de intracellulaire recombinase activiteit.
Tijdens het zuiveringsproces van het Cre fusie-eiwit is het belangrijk niet te vergeten de toevoeging van ijskoude TBS-buffer voorafgaand aan de centrifugeren. Anders Cre recombinase de neiging neer te slaan binnen de glycerol buffer.
Als het eluaat fractie lijkt te worden om te troebel als gevolg van de hoge concentratie van fusie-eiwit extra elutiebuffer moeten worden toegevoegd totdat de oplossing is weer gewist.
De toepassing van 10 uM van Cre fusie-eiwit resulteert typisch in een recombinatie rendement van 80 tot 100%. Foetaal Calf Serum (FCS) als een belangrijk onderdeel van ES-cel medium sterk remt proteïne transductie. Daarom is een hoge concentratie van Cre-recombinase moest worden gebruikt. Bij het werken in serum-vrije omstandigheden minder eiwit (0,5 – 2 uM) kan worden gebruikt om vergelijkbare recombinatie efficiëntie te bereiken.
Met het pSESAME vector-systeem bij de hand kan men toepassen van de techniek van eiwitten transductie aan andere eiwitten, met inbegrip transcriptiefactoren, zoals Oct4 en Sox2 7 en 8 Scl/Tal1.
Wij danken Oliver Brüstle en alle leden van de Stem Cell Engineering Group, Universiteit van Bonn, voor ondersteuning en waardevolle discussies. Wij danken Sabine Schenk voor de voorbereiding van de SDS-PAGE en blijvende ondersteuning gedurende het project. Nicole Russ en Anna Magerhans voorzien uitstekende technische ondersteuning. Verder willen we Andreas Bär en Sheila Mertens bedanken voor de productie van de film. Dit werk werd ondersteund door subsidies van de Volkswagen Foundation (Az I/77864) en het Duitse ministerie van Onderwijs en Onderzoek (BMBF, 01 GN 0813).
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
TUNER (DE3) pLacI | Novagen | 70625 | ||
Glycerol | Carl Roth | 3783.2 | ||
Na2HPO4 | Roth | T876.1 | ||
Trizma Base | Sigma-Aldrich | T1503 | ||
HCl | Roth | 4625.1 | ||
Imidazol | Roth | X998.4 | ||
NaCl | Roth | 9265.2 | ||
Yeast Extract | Roth | 2363.4 | ||
Trypton/Pepton | Roth | 8952.4 | ||
K2HPO4 | Roth | P749.2 | ||
KH2PO4 | Roth | 3904.1 | ||
Ampicillin | Sigma | A9518 | ||
Carbenicillin | Sigma | 6344.2 | ||
HEPES | Sigma | H3375 | ||
Lysozyme | Sigma | 62971 | ||
Benzonase | Novagen | |||
L-Tartaric acid, disodium salt | Sigma | |||
50% Ni-NTA slurry | Invitrogen | R901-15 | ||
EconoPac columns | Biorad | 732-1010 | ||
Sterile filter 0,22μm | Whatman | |||
Paraformaldehyde (PFA) | Sigma | |||
LB medium | Yeast extract, Trypton/Pepton, NaCl | |||
TB medium | Yeast extract, Trypton/Pepton, Glycerol, K2HPO4, KH2PO4 | |||
Lysis Buffer | 50 mM Na2HPO4, 5 mM Tris, pH 7.8 | |||
Tartaric Salt Buffer (TSB) | PTB containing 2 M L-Tartaric acid, disodium salt, and 20 mM Imidazol | |||
Washing Buffer | PTB, 500 mM NaCl, 15 mM Imidazol | |||
Elution Buffer | PTB, 500 mM NaCl, 250 mM Imidazol | |||
High Salt Buffer | 600 mM NaCl, 20 mM HEPES, pH 7.4 | |||
Gylcerol Buffer | 50% glycerol, 500 mM NaCl, 20 mM HEPES, pH 7.4 | |||
TrypLE™ Express | Invitrogen | |||
ESGRO (LIF) | Millipore | |||
NEAA | Gibco | 11140035 | ||
L-Glutamin | Gibco | 25030024 | ||
β-Mercaptoethanol | Gibco | 31350010 | ||
DMEM | Gibco | 11960044 | ||
PBS | Gibco | |||
Fetal Calf Serum (FCS) | PAA | |||
X-Gal staining solution: | 4 mM K3(FeIII(CN)6), 4 mM K4(FeII(CN)6), 2mM MgCl2 0.4 mg/mL X-Gal solved in PBS |
|||
K3(FeIII(CN)6) | Sigma | P-3367 | ||
K4 (FeII(CN)6) | Sigma | P-9387 | ||
MgCl2 | Sigma | M8266 | ||
X-Gal | Sigma | B4252 |