Exprese a purifikace fotoaktivované proteinové nanosondy pro studium klinicky relevantních protein-proteinových interakcí

Abstract

Cytochrom b5 je klíčovým proteinem pro funkci a regulaci savčí oxygenasy se smíšenou funkcí (MFO), která se nachází v endoplasmatickém retikulu. Proto je také relevantním cílem v klinicky zaměřených studiích. Abychom mohli studovat interakce cytochromu b5 pomocí kovalentního fotochemického zesítění, vytvořili jsme mutanty cytochromu b5 s methioninem v několika klíčových aminokyselinových pozicích v primární sekvenci proteinu, např. v pozici serinu 23 a leucinu 41. Přirozeně se vyskytující methioniny v cytochromu b5 (pozice 96, 126 a 131) byly zároveň mutovány na leucin bez vlivu na aktivitu cytochromu b5. Náš protein byl exprimován v auxotrofních bakteriích E. coli B834(DE3) s L-2-amino-5,5-azi- hexanovou kyselinou (foto-methioninem) přítomnou v kultivačním médiu. Tento methioninový analog s fotolabilním diazirinovým kruhem je aminoacyl-tRNA synthetasami běžně inkorporován do primární sekvence proteinu. Celý expresní protokol byl optimalizován tak, abychom dosáhli maximální míry inkorporace foto-methioninu do struktury cytochromu b5. Získaný exprimovaný protein byl izolován a míra inkorporace byla stanovena hmotnostně spektrometrickou analýzou pomocí MALDI-TOF. Dosáhli jsme až 93,4% inkorporace. Po rekonstituci se svými přirozenými interakčními partnery - cytochromem P450 2B4 (králičí isoforma) a...

Cytochrome b5 is a key protein in the function and regulation of the mixed function monooxygenase (MFO) system in mammalian endoplasmic reticulum and is, therefore, a clinically relevant target for biochemical studies. To study its interactions within the MFO system using photo-initiated crosslinking, we have developed cytochrome b5 mutants with methionine in several key amino acid positions within the primary amino acid sequence, such as serine 23 and leucine 41. Also, naturally presented Met in positions 96, 126 and 131 were mutated to Leu with no effect to cytochrome b5 activity. Our protein was expressed in E. coli B834 auxotrophic type with L-2-amino-5,5-azi-hexanoic acid (photo-Met) present in the cultivation medium. This methionine analogue with photolabile diazirine ring is readily incorporated in Met positions into the primary sequence of proteins by aminoacyl-tRNA synthetases. The whole expression protocol was optimized to achieve maximal percentage of photo-Met incorporation into the expressed protein sequence. Up to 93.4% incorporation of photo-Met was achieved. The expressed protein was isolated and photo-Met incorporation was established with MALDI-TOF mass spectrometry. After reconstitution with its natural interaction partners - full-length cytochrome P450 2B4 (rabbit isoform) or...