Ricostituzione assistita da detergenti della Drosophila ricombinante Atlastin in Liposomi per i saggi che mescolano i lipidi

La fusione a membrana è un processo critico in molte reazioni biologiche. In condizioni biologiche, la fusione della membrana non è spontanea e richiede proteine di fusione specializzate per catalizzare tali reazioni¹. Er fusione della membrana otipipica è mediata negli animali dal dinamino correlato GTPase atlastin². Il ruolo di Atlastin nella fusione omotipica è fondamentale per le giunzioni a tre vie nel ER periferico, che costituisce una grande rete interconnessa di tubuli che si estendono in tutta la cellula. Atlastins hanno una morfologia di dominio conservato costituito da una grande GTPase, un dominio intermedio fascio di tre elicoie, un’ancora di membrana idrofobica, e una breve coda citoplasmatica C-terminal3³. Studi in vitro con drosophila ricombinante alla Drosophila atlastin hanno dimostrato che, una volta ricostituito per i liposomi, mantiene le sue proprietà fusogene. Altri atlastini, compresi gli omologhi umani non sono stati in grado di ricapitolare la fusione in vitro. Descriviamo qui una metodologia per purificare un GST e la poli-idina etichettata come l’atsolazione ricombinante della Drosophila, riconciliandola ai liposomi e rivaleggere la fusione.

Lo studio della fusione della membrana in vitro rappresenta una sfida in quanto le proteine fusogene di solito hanno un’ancora di membrana. Per studiarli, è necessario ricostituirli in modelli di bistrati lipidici. Le grandi vesciche di unilamellar (LUV) sono uno strumento utile per studiare le interazioni delle proteine lipidi. Vi presentiamo qui un sistema per fare LUV di diverse composizioni lipidiche per la ricostituzione delle proteine e i saggi di fusione. La ricostituzione delle proteine integrali nei LLU può essere ottenuta con una varietà di metodi, tra cui la ricostituzione organica mediata dal solvente, i meccanismi meccanici o la ricostituzione assistita dal detersivo⁴. Vi presentiamo qui un metodo per ricostituire la Drosophila atlastina in liposomi preformati mediante rimozione del detersivo. I vantaggi di questo metodo di ricostituzione includono elevati rendimenti di ricostituzione e un corretto orientamento di atlastin nel bistrato lipidico. Inoltre, attraverso questo metodo, la proteina non viene essiccata o esposta a solventi organici mantenendo così la struttura e la funzione. Tra i suoi svantaggi, la presenza di detergenti potrebbe non essere ideale per tutte le proteine e i proteoliposomi finali possono avere qualche detergente incorporato nel bistrato lipidico. Ulteriore dialisi può essere utilizzata per eliminare più del detersivo. Tuttavia, la dialisi può richiedere molto tempo e può quindi portare alla perdita di attività proteica.

La valutazione dell’attività di fusione di atlastin può essere determinata mescolando saggi come descritto in precedenza². Qui, deperiamo un metodo per misurare la fusione mediata atlastina attraverso i lipidi etichettati N-(7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl (NBD)/Lissamine rhodamine-B sulfonyl (rhodamine). Questo saggio richiede la fusione di proteoliposomi donatore (etichettato) e proteoliposomi accettatori (senza etichetta). Un rilascio di FRET può essere misurato durante la reazione come la diluizione di una coppia donatore-acceleratore da liposomi “etichettati” a liposomi “senza etichetta” come risultato della miscelazione dei lipidi durante la fusione della membrana (Figura 1)⁵. Mentre questo test serve come proxy per la fusione della membrana, è limitato nel distinguere tra fusione della membrana ed emifusione, uno stato in cui solo i volantini esterni si mescolano. Per risolvere questo problema, un’alternativa è l’eliminazione di NBD da parte di NBD per dithionite. Seguendo la stessa metodologia dei pronostici di miscelazione dei lipidi NBD/rhodamine, dopo aver placato il volantino esterno qualsiasi rilascio NBD FRET mediante fusione sarà dovuto alla miscelazione interna dei volantini⁸.

Saggi di fusione alternativa da contenuti acquosi interni mixaggio indirizzo full fusion solo⁵. Esempi di questo sono i saggi di terbio (Tb)/dipicolinic acid (DPA) e i saggi di acido trisulfonico aminonaftalene (ANTS)/p-xylene bis(pyridinium) (DPX). Nei saggi Tb/DPA, un pool di liposomi con Tb incapsulato viene miscelato e fuso con liposomi con DPA incapsulato; al momento della fusione, la fluorescenza viene aumentata attraverso il trasferimento interno di energia da DPA a Tb all’interno del complesso [Tb(DPA)₃]^3- chelazione⁶. Al contrario, per i saggi ANTS/DPX, la fluorescenza ANTS viene spenta da DPX⁷. Mentre questi sistemi affrontano la miscelazione del contenuto interno, è necessaria una preparazione più approfondita dei liposomi per la rimozione di reagenti non incapsulati, così come l’interazione involontaria dei fluorofori.