该协议已经开发,以研究TmPep1050的二丁二代过渡,一种M42氨基肽,在结构层面。从蛋白质纯化到 X 射线数据处理,这是一条简单的管道。通过一个案例研究,TmPep1050H60A H307A 变种强调了晶体生成、数据集索引和分子 替代。
M42氨基肽形成由12个亚单位构成的功能活性复合物。他们的装配过程似乎由其金属离子辅助因子调节,从而触发了二丁体转换。金属离子结合时,在有源位点和相互作用界面上发生几次结构修改,形成二丁体,促进自组装。为了观察这种修改,在结构研究之前必须分离稳定的寡聚物。这里报道的方法,允许纯化稳定的多德卡派和二甲,TmPep1050,一个M42氨基肽 的T.马里蒂玛,并由X射线晶体学的结构测定。迪姆斯是由多德卡人用溷合剂去除金属离子从多德卡人那里准备的。没有他们的辅助因素,多德卡器变得不那么稳定,在加热时完全分离。通过直接的分子替代方法解决了寡聚结构问题。为了说明该方法,TmPep1050变种的结构,在金属离子结合中完全受损,显示没有进一步分解的二元体到单体。
寡聚化是决定许多蛋白质生物功能的主要过程。在大肠杆菌中,估计只有35%的蛋白质是单体1。一些蛋白质,称为形态素,甚至可以采用几种寡聚态,亚基在每个寡聚态2中具有不同的结构。它们的寡聚状态之间的过渡通常是调节蛋白质活性的一种意义,因为每种寡聚状态可能有不同的特定活性或功能。几个例子的形态素已被文献记载,特别是磷脂蛋白原合成酶3,HPr激酶/磷酸酶4,隆蛋白酶5,乳酸脱氢酶6,甘油醛-3-磷酸脱氢酶7,丙酮酸盐激酶8,柠檬酸合成酶9,和核糖酶A10。最近,我们描述了M42氨基肽TmPep1050,另一个酶的例子与形态素样的行为,其活性取决于其寡聚状态11。其寡聚状态之间的过渡由其金属辅助因子进行调解,从而引起亚单位的几次结构修饰。
M42氨基肽家族属于MH氏族12,13,并广泛分布于细菌和阿奇亚14。M42氨基肽是正宗的二核酶,降解肽的长度为35个氨基酸残留物15。他们采用一种奇特的四角体状结构,由12个亚单位形成,其活性位点面向内腔。这种安排通常被描述为对活性的纳米分形,以避免不受控制的蛋白解。M42氨基肽的生理功能可能与蛋白质降解引起的蛋白酶体、水解肽16、17有关。热球菌霍里科希拥有四个M42氨基肽,每个呈现不同但互补的特异性18,19,20,21。单说,由两种不同类型的亚单位制造的异质复杂体在P.horikoshii中描述,暗示了22、23中肽复合物的存在。
文献中对M42氨基肽的几个结构已经描述了11、16、18、19、20、24、25、26。子单元由两个不同的域组成,一个催化域和一个二化域。催化域采用一种共同的α/β折叠保存于整个MH族中,原型催化域为Vibrio蛋白酶27的氨基肽Ap1。二聚化域采用PDZ形折叠16,除了在寡聚化中的作用外,还具有控制内腔11中基板访问和结合的作用。由于基本构建基块是一个二角板,多德卡默通常被描述为六个二角的关联,每个二丁体被放置在四边板16的每一边缘。M42 氨基肽的寡聚化取决于其金属辅助因子的可用性。二氧化二离子,通常为Zn2+和Co2+,在肽结合和水解中催化参与。它们存在于两个不同的绑定站点中,即 M1 和 M2 站点。两个金属离子也驱动和微调寡聚化,如PhTET2,PhTET3,PfTET3和TmPep105011,24,28,29。当金属辅助因子耗尽时,多德卡默分解成二元,如 PhTET2、PhTET3 和 TmPep1050 11、16、28,甚至单体,如 PhTET2和 PfTET324、29。
此处介绍的是用于研究 TmPep1050 寡聚物结构的协议。该协议是一套常见的方法,包括蛋白质纯化、蛋白解活性筛选、结晶、X射线衍射和分子替代。强调了处理金属糖酶、蛋白质寡聚化、蛋白质结晶和分子替代所固有的微妙之处。还提出了一个研究案例,以表明TmPep1050多卡默是否可以进一步分离成单体。为了解决这个问题,TMPep1050变种TmPep1050H60A H307A已经研究过其金属结合位点通过将 His-60(M2位点)和 His-307(M1位点)变异到阿拉残留物而受损。该协议可以容纳研究其他M42氨基肽或任何金属糖酶与形态素一样的行为。
此处描述的协议允许在结构层面上理解 TmPep1050 的二代多卡默过渡。该方法之前是用于确定两个TmPep1050寡聚物11的结构的经验。最具挑战性的一步是找到条件,促进多德卡人分离成稳定的暗化器。当添加金属离子辅助因子时,这些条件必须足够温和,才能将二丁二暗器重新关联到多德卡器中。寡聚物的分离也是关键的一步,因为它为结构研究和进一步的生化特性(例如,研究不同…
The authors have nothing to disclose.
我们感谢马丁·罗弗斯对本文件进行校对,并提出建设性意见。访问 Proxima 2 光束线 (SOLEIL 同步加速器) 是在块分配组 20151139。
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Benzonase Nuclease | Merck Millipore | 70664-3 | |
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