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Article de méthode

Modification chimique du résidu de tryptophane dans un domaine N recombinant Ca2+-ATPasepour l’étude du tryptophane-ANS FRET

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DOI :

10.3791/62770

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9 octobre 2021

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Dans cet article

Résumé

ANS se lie au domaine N recombinant Ca2+-ATPase. Les spectres de fluorescence affichent un motif de type FRET lors de l’excitation à une longueur d’onde de 295 nm. La modification chimique du Trp médiée par le NBS éteint la fluorescence du domaine N, ce qui conduit à l’absence de transfert d’énergie (FRET) entre le résidu Trp et le SNA.

Résumé

Le sarco/réticulum endoplasmique Ca2+-ATPase (SERCA) est une ATPase de type P qui a été cristallisée en diverses conformations. Des informations fonctionnelles détaillées peuvent néanmoins être obtenues à partir de domaines recombinants isolés. Le domaine de liaison aux nucléotides recombinants (domaine N) (Trp552Leu et Tyr587Trp) d’ingénierie (Trp552Leu et Tyr587Trp) affiche une trempe par fluorescence lors de la liaison au ligand. Un fluorophore extrinsèque, à savoir le sulfonate de 8-anilino-1-naphtalène (SNA), se lie au site de liaison aux nucléotides par des interactions électrostatiques et hydrophobes avec les résidus d’Arg, His, Ala, Leu et Phe. La liaison ANS est mise en évidence par l’augmentation de l’intensité de fluorescence lorsqu’elle est excitée à une longueur d’onde (λ) de 370 nm. Cependant, lorsqu’il est excité à λ de 295 nm, l’augmentation de l’intensité de fluorescence semble être couplée à la trempe de la fluorescence intrinsèque du domaine N. Les spectres de fluorescence présentent un modèle de transfert d’énergie de résonance de Föster (FRET), suggérant ainsi la présence d’une paire Trp-ANS FRET, qui semble être soutenue par la courte distance (~20 Å) entre Tyr587Trp et ANS. Cette étude décrit une analyse de la paire Trp-ANS FRET par modification chimique Trp (et trempe par fluorescence) qui est médiée par le N-bromosuccinimide (NBS). Dans le domaine N chimiquement modifié, la fluorescence ANS augmentait lorsqu’elle était excitée à un λ de 295 nm, de la même manière que lorsqu’elle était excitée à un λ de 370 nm. Par conséquent, la modification chimique médiée par le NBS du résidu de Trp peut être utilisée pour sonder l’absence de FRET entre Trp et ANS. En l’absence de fluorescence Trp, il ne faut pas observer une augmentation de la fluorescence ANS. La modification chimique des résidus de Trp dans les protéines par le NBS peut être utile pour examiner le FRET entre les résidus de Trp qui sont proches du SNA lié. Ce test sera probablement également utile lors de l’utilisation d’autres fluorophores.

Introduction

Le transfert d’énergie par résonance de Föster (FRET) est devenu une technique standard pour déterminer la distance entre les structures moléculaires après liaison ou interaction dans les études de structure et de fonction des protéines1,2,3,4. Dans les ATPases de type P, FRET a été utilisé pour étudier la structure et la fonction du réticulum sarco-endoplasmique Ca2+-ATPase (SERCA)2,5,6,7,

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Protocole

1. Détermination (in silico) de l’interaction ans et SERCA du domaine N

  1. Générer une structure tridimensionnelle (3D) de la protéine (domaine N SERCA) par modélisation moléculaire à l’aide du logiciel de modélisation protéique préféré50.
  2. Identifier les résidus d’acides aminés qui forment le site de liaison aux nucléotides à l’aide du logiciel de structure moléculaire préféré51, et déterminer la présence de résidus Arg et Lys35; ceux-ci sont nécessaires pour la liaison ANS et pour augmenter l’intensité de fluorescence (rendement quantique).
  3. Effectuer un amarrag....

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Résultats

L’amarrage moléculaire montre la liaison de l’ANS au site de liaison aux nucléotides du domaine N via des interactions électrostatiques et hydrophobes(Figure 1). La distance moléculaire (20 Å) entre le résidu Trp et le SNA (lié au site de liaison aux nucléotides) soutient l’apparition de FRET (Figure 1). Le domaine N recombinant conçu (conçu) a été obtenu à haute pureté par chromatographie d’affinité(Figure 2)et convenait aux expéri.......

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Discussion

Les spectres de fluorescence du complexe ans-N-domaine présentent un motif de type FRET lorsqu’ils sont excités à un λ de 295 nm, tandis que la distance moléculaire (20 Å) entre le résidu Trp et ANS semble soutenir l’apparition de FRET (Figure 1). La modification chimique du Trp par le NBS donne un domaine N moins fluorescent(Figure 3B, Spectre f); par conséquent, le transfert d’énergie n’est pas possible. Les spectres de fluorescence ANS sont similaires à ceux .......

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Déclarations de divulgation

Les auteurs déclarent qu’ils n’ont pas d’intérêts financiers concurrents.

Remerciements

Ce travail a été partiellement financé par le numéro de subvention FAI-UASLP C19-FAI-05-89.89 et le numéro de subvention CONACYT 316463 (Apoyos a la Ciencia de Frontera: Fortalecimiento y Mantenimiento de Infraestructuras de Investigación de Uso Común y Capacitación Técnica 2021). Les auteurs remercient l’assistance technique de Julian E. Mata-Morales en édition vidéo.

....

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
AcrylamideBio-Rad1610107SDS-PAGE
Persulfate d’ammoniumBio-Rad1610700SDS-PAGE
8-Anilino-1-naphtalènesulfoniqueAcide Sigma-AldrichA1028Fluorophore
Bis-acrylamideBio-Rad1610125SDS-PAGE
N-BromosuccinimideSigma-AldrichB81255Chimique modification
N,N-diméthylformamideJ.T. Baker9213-12Préparation de la solution mère
Isothiocyanate de fluorescéineSigma-AldrichF7250Marqueur de fluorescence
chimique Cuvette de fluorescenceHellmaZ801291Dosage de fluorescence
SpectrofluorescenceShimadzuRF 5301PCDosage
HisTrap&trade ; FFGE Healtcare11-0004-59Purification des protéines
IPTG, sans dioxaneAmerican BionalyticalAB00841-00010Expression des protéines
ImidazoleSigma-AldrichI5513-25GPurification des protéines
LB mediaFisher Scientific10000713Culture cellulaire
Pipetman L P10LGilsonFA10002MFluorescence dosage
Pipetman L P100LGilsonFA10004MDosage de fluorescence
Pipetman L P200LGilsonFA10005MDosage de fluorescence
Pipetman L P1000L GilsonFA10006MDosage de fluorescence
Pipetman L P5000LGilsonFA10007Dosage de fluorescence
Precision plus stdBio-Rad1610374SDS-PAGE
Dodécylsulfate de sodiumBio-Rad1610302SDS-PAGE
Phosphate de sodium dibasiqueJ.T. Baker3828-19 Préparation detampon
Phosphate de sodium monobasiqueJ.T. Baker3818-01Préparation de tampon
Filtre de seringue 0,2 umMilliporeGVWP04700Filtration de solution
TemedBio-Rad1610801PAGE DE DONNÉES DE SÉCURITÉ
TrisBio-Rad1610719FDS-PAGE
de fluorescence

Références

  1. Munishkina, L. A., Fink, A. L. Fluorescence as a method to reveal structures and membrane-interactions of amyloidogenic proteins. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes. 1768 (8), 1862-1885 (2007).
  2. Dong, X., Thomas, D. D.

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Réimpressions et autorisations

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