Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biochemistry

Protein Düşük Yatan Konformasyon durumlarını tespit etmek için Yüksek Basınçlı NMR Deneyleri

Published: June 29, 2021 doi: 10.3791/62701

Summary

Yüksek basınçlı bir hücreyi monte etmek, yüksek basınçlı NMR deneylerini kurmak ve kaydetmek ve son olarak basınç altında hem pik yoğunluk hem de kimyasal kayma değişikliklerini analiz etmek için gereken adımların ayrıntılı bir açıklamasını sunuyoruz. Bu deneyler, proteinlerin katlanır yolları ve yapısal stabilitesi hakkında değerli içgörüler sağlayabilir.

Abstract

Yüksek basınç, küresel proteinlerin dengesini bozmak ve protein komplekslerini ters çevrilebilir bir şekilde ayrıştırmak için kullanılabilecek iyi bilinen bir pertürbasyon yöntemidir. Hidrostatik basınç termodinamik dengeyi daha düşük azı dişi hacmi ile durum(lar)a doğru yönlendirir. Artan basınç, bu nedenle, küresel proteinlerin stabilitesini ve protein komplekslerinin oligomerizasyon dengesini ince bir şekilde ayarlama fırsatları sunar. Yüksek basınçlı NMR deneyleri, basınç pertürbasyonunun ince stabilite ayar yeteneğini ve çözelti NMR spektroskopisi tarafından sunulan saha çözünürlüğünü birleştirerek globüler proteinlerin stabilitesini, katlama mekanizmalarını ve oligomerizasyon mekanizmalarını yöneten faktörlerin ayrıntılı bir şekilde karakterizasyonuna izin verir. Burada, 1 bar'dan 2,5 kbar'a kadar kaydedilen 2D 1H-15N deneyleri seti aracılığıyla bir proteinin yerel katlama stabilitesini araştırmak için bir protokol sunuyoruz. Bu tür deneylerin alınması ve analizi için gereken adımlar, hnRNPA1'in RRM2 etki alanında elde edilen verilerle gösterilmiştir.

Introduction

Proteinlerin ve protein komplekslerinin daha yüksek enerjili, seyrek nüfuslu konformasyon durumlarının birçok biyolojik yolda kilit rol oynadığı uzun zamandır kabul edilmektedir1,2,3. Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG)4,Kimyasal Değişim Doygunluk Transferi (Tsİ)5ve karanlık durum değişim doygunluk transferi (DEST)6 darbe dizisi (diğerleri arasında) tabanlı deneyler sayesinde, çözelti NMR spektroskopisi geçici uygun durumları karakterize etmek için bir seçim yöntemi olarak ortaya çıkmıştır7. Bu deneylerle birlikte, daha yüksek enerji konformasyonel alt durumlarının göreli popülasyonunu artırmak için sıcaklık, pH veya kimyasal denatürantlar gibi pertürbasyonlar da tanıtılabilir. Benzer şekilde, protein dengesi de yüksek hidrostatik basınç uygulanarak bozılabilir. İlgili konformasyon değişiklikleriyle ilişkili hacim değişiminin büyüklüğüne bağlı olarak, basıncın birkaç yüz ila birkaç bin çubuk artması, daha yüksek bir enerji durumunu önemli ölçüde stabilize edebilir veya bir proteinintamamen ortayaçıkmasına neden olabilir 8 ,9,10. Protein NMR spektrumu tipik olarak hidrostatik basınçla iki tür değişiklik gösterir: (i) kimyasal kayma değişiklikleri ve (ii) pik yoğunluk değişiklikleri. Kimyasal kayma değişiklikleri, protein yüzey suyu arayonundaki değişiklikleri ve/veya protein yapısının hızlı bir zaman ölçeğinde (NMR zaman ölçeğine göre) yerel sıkıştırmasını yansıtır11. Büyük doğrusal olmayan kimyasal kaymalar gösteren çapraz geçişler basınç bağımlılığı, daha yüksek enerji konformasyon durumlarının varlığını gösterebilir12,13. Öte yandan, pik yoğunluk değişiklikleri, katlanmış/katlanmış durum popülasyonlarındaki değişiklikler gibi yavaş bir zaman ölçeğinde büyük konformasyon geçişlerine işaret eder. Katlanır ara maddelerin veya daha yüksek enerji durumlarının varlığı, belirli bir proteinin farklı kalıntıları için ölçülen açma üzerine hacim değişiminin büyüklüğündeki büyük varyasyonlardan tespit edilebilir14,15,16,17. Deneyimlerimize dayanarak, tipik olarak iki durumlu klasörler olarak sınıflandırılan küçük proteinler bile, yerel katlama stabiliteleri hakkında yararlı bilgiler sağlayan basınca karşı tekdüze olmayan yanıtlar sergiler. Burada açıklanan, heterojen nükleer ribonükleoprotein A1'in(hnRNPA1) izole RNA tanıma motifi 2'yi (RRM2) model protein olarak kullanarak, amide tepe yoğunluğu ve 1 H kimyasal kayma basınç bağımlılığının kazanılması ve analizi için bir protokoldür.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

NOT: Burada açıklanan protokol, (i) 2,5 kbar dereceli alüminyum sertleştirilmiş zirkonya tüpü18,(ii) NMR spektrumunun analizi için SPARKY19 yazılımı ve (iii) bir eğri uydurma yazılımına sahip yüksek basınçlı bir pompa ve hücre gerektirir.

1. Numune hazırlama, yüksek basınç hücresinin montajı ve deneylerin ayarlanması.

  1. Tampon seçimi: Fosfat ve Tris20,21gibi anionik ve katyonik tamponların eşit karışımını kullanın.
    NOT: Fosfat ve MES gibi anionik tamponların pKa'ları önemli bir reaksiyon hacmi (yani, asit ve iyonize ürünlerin kısmi molal hacimlerindeki fark) ile ilişkilidir. Bu nedenle, bu tür tamponların pH'ı basınç değişiminden önemli ölçüde etkilenebilir (~0,25-0,5 pH birim/kbar).
  2. Gerekli numune hacminin standart 3 mm çapında NMR tüpüne (~300μL) benzer olduğundan emin olun.
  3. 15 Netiketli numuneyi zirkonya tüpüne cam pipet ile sokun. Tüpün altındaki örnek koltuklardan emin olun. Numunenin iletim sıvısı (örneğin su) ile karışmasını önlemek için 200 μL mineral yağ ile tamamlayın. Tüpün geri kalanını iletim sıvısı ile doldurun.
  4. Zirkonya tüpünün üzerine tek kullanımlık bir O-halka koyun ve tüpü tabana kaydırın (Şekil 1A, B). Daha sonra tüpü yüksek basınçlı bağlama hattına bağlayın ve tabanı önce elle hücreye sıkın. Daha sonra, daha düşük basınçta sızıntıları önlemek için 14,7 Nm tork uygulayın (Şekil 1C,D).
  5. Basınç hücresi tertibatının bütünlüğünü kontrol etmek için, hücre desteği ve muhafaza kabını kullanarak tüpü spektrometrenin dışında 300 bar'a kadar basınçlandırın. 15 dakika bekleyin, basıncı 1 bara sıfırlayın ve temiz tüy bırakmayan bir mendille sızıntı olup olmadığını kontrol edin.
  6. Basınçsız tüpü, bağlama hattını dikkatlice yönlendirerek spektrometreye yerleştirin. Numune oturma konumuna ulaşana kadar tüpü spektrometreye kaydırın(Şekil 1E).
  7. 1 H ve 15 N kanallarını her zamanki gibi kilitleyin, dolgu yapın, eşleştirin ve ayarlayın.
    NOT: Yüksek basınç dereceli zirkonya tüpleri için dolgular standart NMR tüplerinden çok farklıdır. Optimize edilmiş dolguların ileride kullanılmak üzere kaydedilmeleri önerilir.
  8. 1H-15N-HSQC veya TROSY-HSQC kurun ve atmosferik koşullarda (1bar) bir referans deneyi kaydedin.

2. Yüksek basınçlı NMR deneylerinin kaydedilme

  1. Proteinin genel stabilitesini test etmek için basıncı kademeli olarak 500 bar artışla 1 bar'dan 2,5 kbar'a yükseltin. Basınç pompasının hızını varsayılan olarak ~18 bar/s olarak ayarlayın. Kesin katlama/açılma oranları bilinmiyorsa, numunenin her 500 barlık artıştan sonra 15-20 dakika arasında dengelenmesine izin verin. 2,5 kbar'da bir spektrum kaydedin.
  2. Basınç pertürbasyonunun geri döndürülebilirliğini test etmek için 500 bar adımlarla basıncı kademeli olarak 1 bar'a düşürin. Atmosferik koşullarda başka bir spektrum kaydedin ve kimyasal kaymaları ve tepe yoğunluklarını daha önce aynı koşullarda kaydedilen referans spektrumununkiyle karşılaştırın.
    NOT: Basınç çalışmasından sonra yerel çapraz geçişler daha yoğunsa, atmosferik basınçta çözeltide bulunan küçük agregaların ayrışmış ve düzgün bir şekilde yeniden katlanmış olabileceğini gösterebilir. Öte yandan, yoğunluktaki bir kayıp veya önemli kimyasal kayma değişiklikleri, proteinin yüksek basınç koşullarında geri döndürülemez bir yanlış katlama yaşayabileceğini göstermektedir.
  3. Her 500 barda 1 bar'dan 2,5 kbar'a kadar bir dizi 2D deneme kaydedin. Uyumun hassasiyetini artırmak için katlama/açma geçişinin çekim noktasının yakınında ek deneylerin kaydedilmeleri önerilir.

3. Tepe yoğunluğu değişikliklerini analiz etme

  1. Tüm spektrumu işleyin ve omurga atamasını 1 çubukta referans spektrumundan 500 bar'da kaydedilen spektruma aktarın ve ardından atamayı 500 bar'dan 1 kbar'a vb. aktarın.
    NOT: Basınç 1 H ve 15 Nkimyasal kaymaların düzgün olmayan bir kaymasına neden olduğundan, omurga atamasını bir spektrumdan diğerine kopyalamayın. El ile ayarlayın.
  2. Sparky menüsünde, Tepe > Tepe Listesi 'ne (lt)tıklayın. Tepe Listesi penceresinde, Seçenekler'i tıklatın ve hem Frekansları (ppm) hem de Veri Yüksekliğinigörüntüleme seçeneğini belirleyin. Her spektrum için elde edilen listeyi kaydedin.
  3. Eğri sığdırma yazılımında, X ekseni değişkeni olarak basınç değerlerine (çubukta) ve Y ekseni değişkeni olarak yoğunluğa sahip olmak için çapraz geçiş kimliğini ve tepe yoğunluğu değerlerini kopyalayın.
  4. Tam veya neredeyse tam (%>80) açılma gözlenirse, basit bir iki durumlu model kullanarak, açıldıktan sonra serbest enerji ve hacim değişimini çıkarmak için bireysel tepe yoğunluğu profillerine uyun:
    Equation 1Eş. 1
    Burada, "I" belirli bir basınç p'de bir çaprazlamanın gözlemlenen yoğunluğudur ve IF, aynı çapraz el çarpının tamamen katlanmış bir durumda yoğunluğudur. R gaz sabitidir, T mutlak sıcaklıktır, ΔGU0 atmosferik basınçta p0 (1 bar) açılmış ve katlanmış durumlar arasındaki standart Gibbs serbest enerji farkı ve ΔVu açılmadan sonra hacim değişimi. Çubukta p basıncı ve kelvin, R = 1.987 cal/K sıcaklıkta, ΔGU0 cal/mol'da ve ΔVU cal/mol/bar'dadır. Fit'ten elde edilen ΔVU değerlerini mL/mol'a dönüştürmek için 41,84 ile çarpın. Burada, tüm parametreler açılma reaksiyonu ile ilgili olarak ifade edilir, ancak kolayca katlanır reaksiyon parametrelerine dönüştürülebilir (ΔGU0 =-ΔG F0 ve ΔVU = -ΔVF).

4. Kimyasal kayma değişikliklerinin analizi

  1. Yazılımdaki sütunları, basınç noktalarını değişken ve Sparky listelerinden Y ekseni olarak çıkarılan 1H kimyasal kaydırmaları olacak şekilde düzenleyin.
  2. 1H kimyasal kaymalarının basınç bağımlılığını basit bir ikinci dereceden denkleme sığdırın:
    δ(p) = δ0(p0) + B1(p-p0) + B2 (p-p0)2 Ayr.
    Burada, δ (p) belirli bir basınç p ve δ 0(p0)bir çaprazın ölçülen1H kimyasal kayması, 1barda kaydedilen referans spektrumunda aynı çaprazın 1 H kimyasal kaymasıdır. B1 ve B2, sırasıyla ppm/bar ve ppm/bar2ile ifade edilen birinci ve ikinci derece parametreleri temsil eder.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Burada açıklanan protokol, 2,5 kbar aralığında (%>90) neredeyse tamamen açılan hnRNPA1'in (kalıntılar 95-106) ikinci RNA tanıma motifi olan RRM2'nin basınç bağımlılığını araştırmak için kullanılmıştır. 1 H-15N spektrumları 1 bar, 500 bar, 750 bar, 1 kbar, 1.5 kbar, 2 kbar ve 2.5 kbar 'da toplanarak toplandırıldı (Şekil 2). Yerel çapraz uçların hiçbiri 2,5 kbar'daki gürültü seviyesinin üzerinde görünmediği için, karşılık gelen tüm kalıntılara bu basınçta 0 yoğunluk değeri atfedildi (Şekil 3A). Açılan reaksiyonla ilişkili standart Gibbs serbest enerji (ΔG U0)ve hacimde (ΔVU)karşılık gelen değişiklikleri elde etmek içinDenklem 1'e (Eş. 1) göre toplam 45 bireysel basınç yoğunluğu profili yerleştirilmiştir (Şekil 3A). Hesaplanan ΔVU değerleri -41 ila -88 mL/mol ve ΔGU0 arasında 1.8-3.3 kcal/mol arasında değişmektedir. Etki alanı yapısında (pdb 1U1R) eşlendiğinde, en büyük hacim değişikliği büyüklüğüne sahip kalıntıların etki alanı yapısal çekirdeğinde (kırmızı, Şekil 3B'de)bulunduğu görülürken, hacim değişiminin en küçük büyüklüğüne sahip olanlar esas olarak β iplikçiklerini 2 ve 3'e bağlayan döngüde ve β-strand 4'ü C terminali sarmalına (yeşil olarak) bağlayan döngüde bulunur. Şekil 3B). Katlanmış durum topluluğunun sıkıştırılabilirlik ve konformasyonsal heterojenlik derecesini araştırmak için yerel omurga 1H kimyasal kaymalarının basınç bağımlılığı da analiz edildi. 1 H kimyasal kaymaların ayrı profilleri, meydana özgü doğrusal (B1)ve doğrusal olmayan (B2)katsayıları çıkarmak için Eq. 2 kullanılarak monte edilmiştir (Şekil 3C). En büyük doğrusal olmayan katsayılara sahip kalıntılar çoğunlukla etki alanının yapısal çekirdeğinde bulundu (sarı, Şekil 3D), en küçük doğrusal olmayan katsayılara sahip kalıntılar ise çoğunlukla farklı yapısal motifleri birbirine bağlayan döngüler içinde bulundu (mavi, Şekil 3D).

Figure 1
Şekil 1: Spektrometreye yüksek basınçlı hücre montajı ve montajı. (A-D) Tam yüksek basınçlı hücre montajı bir zirkonya tüpü, tek kullanımlık bir O-halkası, hücre tabanı (A,B) gerektirir. Tüp, tabanı hücreye(C,D)sıkarak bağlama hattına bağlanır. Daha düşük basınçta sızıntıları önlemek için 14,7 Nm tork gereklidir. (E) Xtreme-60 Şırıning pompasına bağlama hattı üzerinden bağlanan zirkonya tüpü, normal numune oturma pozisyonuna ulaşana kadar spektrometreye sokulur. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 2
Şekil 2: HnRNPA1 RRM2 etki alanının basınç altında açılma. 1H-15N HSQC spektrumu (A) 1 bar, (B) 1.000 bar, (C) 1.500 bar, (D) ve 2.500 bar baskı altında RRM2 alanının tamamen açıldığını gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 3
Şekil 3: RRM2 pik yoğunluğunun analizi ve 1H kimyasal basınç bağımlılığını kaydırır. (A) RRM2 için 1 ila 2.000 bar arasında kaydedilen temsili tepe yoğunluğu profilleri. Katı çizgiler, açılma reaksiyonla ilişkili ilgili standart serbest enerji ve hacim değişikliklerini hesaplamak için Eq. 1 kullanılarak elde edilen uyumu temsil eder. (B) En büyük ölçülen ΔVU büyüklüğüne sahip kalıntıların ilk %25'i RRM2 referans yapısı (pdb 1U1R) üzerindeki kırmızı kürelerle vurgulanır. En küçük ΔVU büyüklüğüne sahip kalıntılar yeşil renkte gösterilir. (C) RRM2 için 1bar ile 2.000 bar arasında ölçülen 1 H kimyasal kaymanın temsili değişiklikleri. Düz çizgiler, doğrusal (B1)ve doğrusal olmayan (B2)basınç katsayılarını hesaplamak için Eq. 2'ye uygunluğu temsil eder. (D) En büyük B 2 katsayısına sahip kalıntıların ilk%25'i sarı, en küçük B2 katsayısı olanlar ise mavi renkte gösterilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bu çalışmada, protein yapısal ve termodinamik yanıtlarının basınç pertürbasyonuna araştırılması için uygulanan bir protokol ayrıntılı olarak yer alıyor. Burada RRM2'de kaydedilen yüksek basınç deneyleri, ΔVU değerlerinde, tamamen işbirliğine bağlı olmayan açılmanın göstergesi olan büyük varyasyonların nispeten küçük bir tek alan proteininde bulunabileceğini göstermektedir. Benzer bir tablo basınç altında 1H kimyasal kayma değişikliklerinin analizinden ortaya çıkar. Kalbitzer ve iş arkadaşları, doğrusal olmayan ve doğrusal katsayılar (B2/B1)arasındaki oranı sıkıştırılabilirlik ve hacimdeki değişim oranına bağlayan kimyasal kayma değişikliklerinin daha derinlemesine analizinin gerçekleştirilebileceğini göstermiştir (Δβ/ΔV)23. Bu sonuçlar, yüksek hidrostatik basıncın, açılmayla ilişkili yerel termodinamik stabilite ve hacim değişimine dayanarak bireysel yapısal motifleri ve alt alanlarını istikrarsızlaştırma yeteneğini vurgulamaktadır. Bu nedenle, basit bir basınç titrasyon deneyi kümesinin kaydedilerek, bir proteinin katlama mekanizmaları ve alt etki alanı mimarisi hakkında değerli bilgiler sağlanabilir.

Tüm basınç sistemi (pompa ve denetleyici) nispeten kompakttır ve spektrometreye kolay erişim için standart bir yardımcı araba üzerine monte edilebilir (Şekil 1). Tüm darbe dizileri, üçlü rezonans deneyleri de dahil olmak üzere, değiştirilmeden basınç altında kullanılabilir. Tek sınırlama, basınç dereceli zirkonya tüplerinin NMR deneylerinin hassasiyetini standart 3 mm çapında bir NMR tüpüne kıyasla neredeyse% 50 oranında azaltmasıdır. Bu, yeterince yüksek bir seviyeye konsantre olabilen protein örnekleri için bir zorluk oluşturabilir. Sıcaklık veya kimyasal denatürantlar gibi diğer pertürbasyon yöntemleri ile karşılaştırıldığında, hidrostatik basınç, çok az istisna dışında, tamamen geri döndürülebilir olmanın avantajını sunar. Basınç protein komplekslerinin ayrışmasından yana olduğundan, örneğin, numune toplama riski çok azdır, genellikle yüksek sıcaklıklarla karşılaşılan bir sorundur.

Hidrostatik basınç protein stabilitesini incelemek için güçlü bir araç olsa da, mükemmel bir pertürbasyon yöntemi olmadığını akılda tutmak önemlidir. Her biri proteinsiz enerjili bir manzaranın özgüllüğünü farklı bir şekilde vurgular. Örneğin, iki konformasyonel durum aynı molar hacme sahipse, hidrostatik basınçtaki bir artış göreceli popülasyonlarını önemli ölçüde değiştirmez. Benzer şekilde, iki konformasyonel durum benzer bir maruz yüzey alanına sahipse, kimyasal denatürantlar eklemek, bir eyaletin göreceli popülasyonunu diğerine kıyasla mutlaka artırmaz. İdeal olarak, proteinsiz enerji peyzajının tam bir tanımını elde etmek için farklı pertürbasyon yöntemleri birleştirilmelidir15,24. Son olarak, makalenin dengede ölçülen 2D 1H-15N deneyleri serisinden yoğunluk ve kimyasal kaymaların basınç bağımlılığına odaklanmasına rağmen, stabilitenin farklı yönlerini, katlama mekanizmasını ve protein ve protein komplekslerinin konformasyonel dinamiklerini araştırmak için çok çeşitli NMR deneylerinin basınç pertürbasyonu ile birleşebileceği belirtilmelidir20. 25.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Tüm yazarlar makaleyi okudu ve onayladı. Çıkar çatışması ilan değiller.

Acknowledgments

Bu çalışma Roy J. Carver Hayır Kurumu'ndan Julien Roche'a fonlar tarafından desteklendi. J. D. Levengood ve B. S. Tolbert'e RRM2 örneğini sağladıkları için teşekkür ederiz.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Bruker Nmr Cell 2.5 Kbar Daedalus Innovations LLC NMRCELL-B
Sparky3 University of California San Francisco, CA N/A
Xtreme-60 Syringe pump Daedalus Innovations LLC XTREME-60

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Alderson, R. T., Kay, L. E. Unveiling invisible protein states with NMR spectroscopy. Current Opinion in Structural Biology. 60, 39-49 (2020).
  2. Korzhnev, D. M., Kay, L. E. probing invisible, low-populated states of protein molecules by relaxation dispersion NMR spectroscopy: An application to protein folding. Accounts of Chemical Research. 41, 442-451 (2008).
  3. Loria, P. J., Berlow, R. B., Watt, E. D. Characterization of enzyme motions by solution NMR relaxation dispersion. Accounts of Chemical Research. 41, 214-221 (2008).
  4. Ishima, R. CPMG relaxation dispersion. Methods in Molecular Biology. 1084, 29-49 (2014).
  5. Longo, D. L., et al. Chemical exchange saturation transfer (CEST): an efficient tool for detecting molecular information on proteins' behaviour. Analyst. 39, 2687-2690 (2014).
  6. Fawzi, N. L., Ying, J., Torchia, D. A., Clore, M. G. Probing exchange kinetics and atomic resolution dynamics in high-molecular-weight complexes using dark-state exchange saturation transfer NMR spectroscopy. Nature Protocols. 7, 1523-1533 (2012).
  7. Anthis, N. J., Clore, M. G. Visualizing transient dark states by NMR spectroscopy. Quarterly Reviews of Biophysics. 48, 35-116 (2015).
  8. Roche, J., et al. Cavities determine the pressure unfolding of proteins. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109, 6945-6950 (2012).
  9. Chen, C. R., Makhatadze, G. I. Molecular determinant of the effects of hydrostatic pressure on protein folding stability. Nature Communications. 8, 14561 (2017).
  10. Roche, J., Royer, C. A. Lessons from pressure denaturation of proteins. Journal of the Royal Society Interface. 15, 20180244 (2018).
  11. Xu, X., Gagné, D., Aramini, J. M., Gardner, K. H. Volume and compressibility differences between protein conformations revealed by high-pressure NMR. Biophysical Journal. 120, 924-935 (2021).
  12. Akasaka, K., Li, H. Low-lying excited states of proteins revealed from non-linear pressure shifts in 1H and 15N NMR. Biochemistry. 40, 8665-8671 (2001).
  13. Akasaka, K. Probing conformational fluctuation of proteins by pressure perturbation. Chemical Reviews. 106, 1814-1835 (2006).
  14. Kitahara, R., Yokoyama, S., Akasaka, K. NMR snapshots of a fluctuating protein structure: ubiquitin at 30 bar-3 kbar. Journal of Molecular Biology. 347, 277-285 (2005).
  15. Roche, J., et al. remodeling of the folding free energy landscape of Staphylococcal nuclease by cavity-creating mutations. Biochemistry. 51, 9535-9546 (2012).
  16. Nucci, N. V., Fuglestad, B., Athanasoula, E. A., Wand, J. A. Role of cavities and hydration in the pressure unfolding of T4 lysozyme. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111, 13846-13851 (2014).
  17. Maeno, A., et al. Cavity as a source of conformational fluctuation and high-energy state: High-pressure NMR study of a cavity-enlarged mutant of T4 lysozyme. Biophysical Journal. 108, 133-145 (2015).
  18. Peterson, R. W., Wand, J. A. Self-contained high-pressure cell, apparatus, and procedure for the preparation of encapsulated proteins dissolved in low viscosity fluids for nuclear magnetic resonance spectroscopy. Review of Scientific Instruments. 76, 094101 (2005).
  19. Goddard, T. D., Kneller, D. G. Sparky 3. , University of California San Francisco. San Francisco, CA. (2010).
  20. Caro, J. A., Wand, J. A. Practical aspects of high-pressure NMR spectroscopy and its applications in protein biophysics and structural biology. Methods. 148, 67-80 (2018).
  21. Kitamura, T., Itoh, J. Reaction volume of protonic ionization for buffering agents. Prediction of pressure dependence of pH and pOH. Journal of Solution Chemistry. 16, 715-725 (1987).
  22. Royer, C. A. Revisiting volume changes in pressure-induced protein unfolding. Biochimica et Biophysica Acta. 1595, 201-209 (2002).
  23. Erlach, M. B., et al. Relationship between nonliner pressure-induced chemical shift changes and thermodynamic parameters. Journal of Physical Chemistry B. 118, 5681-5690 (2014).
  24. de Oliveira, G. A. P., Silva, J. L. A hypothesis to reconcile the physical and chemical unfolding of proteins. Proceedings of the National Academy of Sciences of The United States of America. 112, 2775-2784 (2015).
  25. Nguyen, L. M., Roche, J. High-pressure NMR techniques for the study of protein dynamics, folding and aggregation. Journal of Magnetic Resonance. 277, 179-185 (2017).

Tags

Biyokimya Sayı 172 yüksek basınçlı NMR protein katlama protein stabilitesi yüksek enerjili konformasyon durumları
Protein Düşük Yatan Konformasyon durumlarını tespit etmek için Yüksek Basınçlı NMR Deneyleri
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Nguyen, T. T., Siang, S., Roche, J.More

Nguyen, T. T., Siang, S., Roche, J. High-Pressure NMR Experiments for Detecting Protein Low-Lying Conformational States. J. Vis. Exp. (172), e62701, doi:10.3791/62701 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter