Summary

A أسلوب الخطوة بخطوة لإعادة تشكيل ناقلة الى جزيئات الدهون ABC Nanodisc

Published: August 31, 2012
doi:

Summary

Nanodiscs هي جسيمات صغيرة القرصية التي تتضمن البروتينات الغشاء في قطعة صغيرة من طبقة ثنائية فسفوليبيد. نحن نقدم بروتوكول البصرية التي تظهر إدماج خطوة بخطوة من نقل MalFGK2 إلى القرص.

Abstract

وnanodisc هو الجسيمات قريصي (~ 10-12 نانومتر الكبيرة) أن البروتينات الغشاء فخ في قطعة صغيرة من طبقة ثنائية فسفوليبيد. وnanodisc هو خيارا جذابا بشكل خاص لدراسة البروتينات الغشاء، وخاصة في سياق يجند مستقبلات التفاعلات. رائدا في الطريقة التي Sligar ويقوم الزملاء على خصائص متقابلة الزمر من المهندسة عالية A-حلزونية سقالة البروتين المستمد من A1 ئي. وجوه مسعور من البروتين سقالة التفاعل مع سلاسل جانبية أسيل الدهنية من طبقة ثنائية المادة الدهنية في حين أن المناطق القطبية تواجه البيئة المائية. تحليل البروتينات الغشاء في nanodiscs لها مزايا هامة على الحويصلية لأن جزيئات صغيرة، متجانسة وللذوبان في الماء. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن تطبيق أساليب الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية التي عادة ما تحجز للبروتينات قابلة للذوبان، ومن جانبي الغشاء. في هذا البروتوكول البصرية، فإننا نقدم إعادة خطوة بخطوة من charac جيداterized نقل ABC البكتيرية، والذكور 2 MalFGK المعقدة. تشكيل القرص هو عملية التجميع الذاتي التي تعتمد على التفاعلات التي تحدث أثناء مسعور في الإزالة التدريجية للمواد التنظيف. نحن وصف الخطوات الأساسية ونسلط الضوء على أهمية اختيار الصحيح البروتين إلى الدهون نسبة للحد تشكيل المجاميع والجسيمات الأكبر حجما polydisperse الحويصلية مثل. نوعية بسيطة مثل اللوني يتحكم الترشيح هلام، هلام الكهربائي الأصلي وديناميكية تشتت الضوء الطيفي ضمان أنه تم تشكيل الأقراص بشكل صحيح.

Protocol

وعموما عملية إعادة إعماره عملية إعادة خلط يبدأ الغشاء سقالة البروتين (MSP) مع مجمع تنقية 2 MalFGK في وجود المنظفات الفوسفاتية-solubilized. ويتبع الخطوة عن طريق إزالة البطيء للالمنظفات من مادة البوليسترين الممتزات دعا بيو الخرز أو Amb…

Discussion

وصفنا إجراء بسيط لإعادة تشكيل المالتوز في نقل nanodiscs. الناقل هو أتباز نشطة ويمكن أن يعاد التفاعل مع شريك ذكر ملزمة للذوبان (الشكل 3). إعادة تشكيل ناجحة للنقل في nanodiscs فتح الطريق لتحليل إضافية البيوفيزيائية والكيميائية الحيوية. سوف تكون ذات أهمية خاصة في التحلي?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

وأيد هذا العمل من قبل المعهد الكندي للبحوث الصحية. وقد تم تمويل CSC زمالة ما بعد الدكتوراه من من العلوم الطبيعية والهندسة مجلس البحوث كندا. FD هو المستوى الثاني للبحوث كندا الرئاسة.

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.

References

  1. Denisov, I. G., Ginkova, Y. V., Lazarides, A. A., Sligar, S. G. Directed self-assembly of monodisperse phospholipid bilayer Nanodiscs with controlled size. J. Am. Chem. Soc. 126, 3477-3487 (2004).
  2. Boldog, T., Grimme, S., Li, M., Sligar, S. G., Hazelbauer, G. L. Nanodiscs separate chemoreceptor oligomeric states and reveal their signaling properties. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 103, 11509-11514 (2006).
  3. Bass, B. J., Denisov, I. G., Sligar, S. G. Homotropic cooperativity of monomeric cytochrome P450 3A4 in a nanoscale native bilayer environment. J. Biol. Chem. 282, 7066-7076 (2007).
  4. Alami, M., Dalal, K., Lelj-Garolla, B., Sligar, S. G., Duong, F. Nanodiscs unravel the interaction between the SecYEG channel and its cytosolic partner SecA. EMBO J. 26, 1995-2004 (2007).
  5. Mi, L. -. Z., Grey, M. J., Nishida, N., Walz, T., Lu, C., Springer, T. A. Functional and structural stability of the epidermal growth factor receptor in detergent micelles and phospholipid nanodiscs. Biochimie. 47, 10314-10323 (2008).
  6. Schägger, H., Cramer, W. A., von Jagow, G. Analysis of molecular masses and oligomeric states of protein complexes by blue native electrophoresis and isolation of membrane protein complexes by two-dimensional native electrophoresis. Anal. Biochem. 217, 220-230 (1994).
  7. Dalal, K., Duong, F. Reconstitution of the SecY translocon in Nanodiscs. Methods Mol. Biol. 619, 145-156 (2010).
  8. Lanzetta, P. A., Alvarez, L. J., Reinach, P. S., Candia, O. A. An improved assay for nanomole amounts of inorganic phosphate. Anal. Biochem. 100, 95-97 (1979).
  9. Davidson, A. L., Dassa, E., Orelle, C., Chen, J. Structure, function and evolution of bacterial ATP-binding cassette systems. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 72, 317-364 (2008).
  10. Bordignon, E., Grote, M., Schneider, E. The maltose ATP-binding cassette transporter in the 21st century-towards a structural dynamic perspective on its mode of action. Mol. Microbiol. 77, 1354-1366 (2010).
  11. Alvarez, F. J., Orelle, C., Davidson, A. L. Functional reconstitution of an ABC transporter for use in electron paramagnetic resonance spectroscopy. J. Am. Chem. Soc. 132, 9513-9515 (2010).
  12. Ritchie, T. K., Grinkova, Y. V., Bayburt, T. H., Denisov, I. G., Zolnerciks, J. K., Atkins, W. M., Sligar, S. G. Reconstitution of membrane proteins in phospholipid bilayer Nanodiscs. Methods Enzymol. 464, 211-231 (2009).
  13. Glück, J. M., Koenig, B. W., Willbold, D. Nanodiscs allow the use of integral membrane proteins as analytes in surface plasmon resonance studies. Anal. Biochem. 408, 46-52 (2011).
  14. Wan, C. -. P. L., Chiu, M. H., Wu, X., Lee, S. K., Prenner, E. J., Weers, P. M. M. Apolipoprotein-induced conversion of phosphatidylcholine bilayer vesicles into nanodisks. Biochim. Biophys. Acta (BBA). 1808, 606-613 (2011).
  15. Nath, A., Trexler, A. J., Koo, P. K., Miranker, A. D., Atkins, W. M., Rhoades, E. Single-molecule fluorescence spectroscopy using phospholipid bilayer Nanodiscs. Methods Enzymol. 472, 89-117 (2010).
  16. Denisov, I. G., Sligar, S. G. Cytochromes P450 in Nanodiscs. Biochim. Biophys. Acta. 1814, 223-229 (2011).
  17. Zhang, X. X., Chan, C. S., Bao, H., Fang, Y., Foster, L. J., Duong, F. Nanodiscs and SILAC-based mass spectrometry to identify a membrane protein interactome. J. Proteome Res. , (2011).
check_url/fr/3910?article_type=t

Play Video

Citer Cet Article
Bao, H., Duong, F., Chan, C. S. A Step-by-step Method for the Reconstitution of an ABC Transporter into Nanodisc Lipid Particles. J. Vis. Exp. (66), e3910, doi:10.3791/3910 (2012).

View Video