Eine Schritt-für-Schritt-Verfahren zur Rekonstitution eines ABC-Transporter in Nanodisc Lipid Particles

Summary

Nanoscheiben sind kleine scheibenförmige Partikel, die Membranproteine ​​in einem kleinen Fleckchen Phospholipiddoppelschicht integrieren. Wir stellen eine visuelle Protokoll, das die Schritt-für-Schritt Einarbeitung des MalFGK2 Transporters zu einer Scheibe zeigt.

Abstract

Die nanodisc ist eine scheibenförmige Teilchen (~ 10-12 nm groß), dass trap Membranproteine ​​in einem kleinen Fleckchen Phospholipiddoppelschicht. Die nanodisc ist eine besonders attraktive Option zur Untersuchung Membranproteine, insbesondere im Kontext von Ligand-Rezeptor-Wechselwirkungen. Die Methode erstmals von Sligar und Kollegen auf den amphipathischen Eigenschaften eines technisch hoch ein-helikalen Gerüstprotein aus dem Apolipoprotein A1 abgeleitet. Die hydrophoben Flächen des Gerüstprotein interagieren mit den Fettacyl Seitenketten der Lipiddoppelschicht während die polaren Regionen der wässrigen Umgebung zugewandt. Analysen von Membranproteinen in Nanoscheiben deutliche Vorteile gegenüber Liposom weil die Teilchen kleine, homogene und wasserlösliche sind. Zusätzlich können biochemische und biophysikalische Methoden normalerweise löslichen Proteinen vorbehalten angewandt werden, und von beiden Seiten der Membran. In dieser visuellen Protokoll, präsentieren wir eine Schritt-für-Schritt Rekonstitution eines gut charakterisiertgekenn zeichnet bakteriellen ABC-Transporter, die männlich-MalFGK _2-Komplex. Die Bildung der Platte eine Selbstorganisation, die auf hydrophoben Wechselwirkungen stattfinden während der progressiven Entfernung des Detergens abhängig ist. Wir beschreiben die wesentlichen Schritte und wir die Bedeutung der Wahl eines korrekten Protein-zu-Lipid-Verhältnis, um die Bildung von Aggregaten und größer polydispersen Liposomen-ähnliche Partikel zu begrenzen. Einfache Qualitätskontrollen wie Gelfiltrationschromatographie, native Gelelektrophorese und dynamische Lichtstreuung Spektroskopie sicherzustellen, dass die Scheiben wurden ordnungsgemäß wiederhergestellt.

Protocol

Insgesamt Rekonstitutionsverfahren Die Rekonstitution Prozess beginnt durch Mischen der Membran Gerüstprotein (MSP) mit dem gereinigten MalFGK 2-Komplex in Gegenwart von Detergens-solubilisierten Phospholipide. Der Schritt wird durch die langsame Entfernen des Detergens durch ein Adsorptionsmittel Polystyrolmaterial genannte Bio-Beads oder Amberlite (Abbildung 1) verfolgt. Selbststartendes Montageprozess tritt am wahrscheinlichsten aufgrund der Wechselwirkunge…

Discussion

Wir beschreiben ein einfaches Verfahren für die Wiederherstellung der Maltose Transporter in Nanoscheiben. Der Transporter ist ATPase aktiv und die Interaktion mit dem löslichen Bindungspartner MalE können wiederhergestellt (Abbildung 3). Die erfolgreiche Rekonstitution des Transporters in Nanoscheiben öffnen den Weg für weitere biophysikalische und biochemische Analyse. Von besonderem Interesse ist dabei die systematische Analyse werden die MalK ATPase und Maltose Transportaktivität in Wasch-, Li…

Materials

Name of the reagent	Company	Catalogue number	Comments
Amicon Ultra-4 50K centrifugal filter	Millipore	UFC805008	Follow manufacturer’s protocol for proper use
Bio-Beads SM-2 Adsorbent	Bio-Rad	152-3920
E. coli total lipids	Avanti Polar Lipids	100500C	Dissolved in chloroform, handle as appropriate for an organic solvent
Ni sepharose HP resin	GE Healthcare	17-5268-01
Phosphorous standard solution	Sigma-Aldrich	P3869
pMSP1D1	Addgene	20061
Superdex 200 HR 10/300	GE Healthcare	17-5172-01
			Table I. Specific reagents.
			Name Composition Comments DDM stock 10% w/v DDM Resuspend in milliQ water and store at -20 °C MalFGK2 stock 1-2 mg/ml 50 mM Tris-HCl, pH7.9 100 mM NaCl 10% v/v glycerol 0.03% w/v DDM Store at -70 °C after purification MSP stock 10-15 mg/ml 50 mM Tris-HCl, pH7.9 100 mM NaCl 10% v/v glycerol Store at -70 °C after purification in <1 ml aliquots and avoid excessive freeze/thaw cycles Phospholipid stock 5 nM E. coli total lipids 0.5% w/v (10 mM) DDM 50 mM Tris-HCl, pH 7.9 50 mM NaCl Store at 4 °C for 1 week TS buffer 50 mM Tris-HCl, pH 7.9 50 mM NaCl Store at 4 °C TSG10 buffer 50 mM Tris-HCl, pH7.9 100 mM NaCl 10% v/v glycerol Store at 4 °C TSG20 buffer 50 mM Tris-HCl, pH8 100 mM NaCl 20% v/v glycerol Store at 4 °C TSGD buffer 50 mM Tris-HCl, pH7.9 100 mM NaCl 10% v/v glycerol 0.03% w/v DDM Store at 4 °C and add DDM just before use Table II. Solution recipes.