| Expression and Purification of Functionally Active Serotonin 5-HT2A Receptor in Insect Cells Using Low-titer Viral Stock
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Author:
Date:
2020-08-05
[Abstract] The serotonin 5-HT2A receptor (5-HT2AR) is a member of the GPCR family that is important for various neurological functions and whose dysregulation causes many mental health disorders. Structural investigations of 5-HT2AR require the production of functionally active receptors expressed from eukaryotic cell cultures. In this protocol, we describe a step-by-step method to express and purify serotonin 5-HT2AR using a baculoviral expression vector system in Sf9 cell cultures, derived from our work with the rat (matching Uniprot ID P14842) and human (matching Uniprot ID P28223) 5-HT2ARs. A unique feature of this method is the utilization of cell culture additives to infect cells at low multiplicity of infection, thereby using several fold ...
[摘要] [摘要] 血清素5-HT2A受体（5-HT2AR）是GPCR家族的一员，对多种神经功能起重要作用，其调节失调会导致许多心理健康障碍。5-HT2AR的结构研究需要从真核细胞培养物中产生功能活性受体。在本方案中，我们描述了一种在Sf9细胞培养中使用杆状病毒表达载体系统表达和纯化血清素5-HT2AR的分步方法，该方法来源于我们对大鼠（匹配Uniprot ID P14842）和人类（匹配Uniprot ID P28223）5-HT2AR的研究。这种方法的一个独特的特点是使用细胞培养添加剂以低感染倍数感染细胞，从而使用比不使用添加剂的先前方法少几倍的病毒滴度。该方案可以通过改变感染后收获时间来选择性地过度表达糖基化或非糖基化形式的受体。
[背景]在过去十年中，由于功能活性受体高产表达方法的发展，对GPCRs的结构研究激增（Granier和Kobilka，2012）。其中，5-羟色胺GPCRs是一组小而多样的受体，在神经调节中起着重要作用，它们的功能障碍与许多心理健康障碍有关（Berger等人，2009）。在利用真核宿主进行蛋白质表达的多种方法中，包括酵母细胞、昆虫细胞和哺乳动物细胞，利用Sf9细胞结合杆状病毒表达系统表达GPCRs因其高产率和可靠性而成为一个突出的方法（Saarenpaa等人，2015年；Wiseman等人，2020年）。然而，各种方法不断发展，以克服现有方法的各种缺点。目前还没有一种统一的、单一的方法来表达所有类型的GPCRs，并没有足够高的产率来进行结构研究。这在一定程度上是由于这些受体的多样性，以及它们的序列需要修改，以使晶体学研究成为可能。单电子显微镜的出现对电子显微镜的研究提出了更高的要求。利用昆虫细胞中杆状病毒表达的现有方法的一个关键要求是获得高滴度的病毒储备，这在许多情况下是非常重要的。此外，对于蛋白质的生产，感染细胞通常在感染的多样性~1-5，需要使用大量的病毒滴度，而病毒滴度会随着时间的推移而耗尽。使用多个批次的病毒滴度可以增加批次间的变异性。因此，强烈需要消耗更少病毒滴度的方法。此外，许多GPCRs的天然形式，包括5-羟色胺受体，具有广泛的糖基化，这不是所有情况下都需要的。因此，任何能够提供主要糖基化或非糖基化形式受体的方法，优选地通过简单改变方案，也是可取的。在这里，我们描述了一种在Sf9细胞中使用杆状病毒表达系统表达和纯化5-HT2AR的方法，与现有方法相比，该方法需要最少的病毒滴度，并且可以通过改变感染后收获时间来选择糖基化程度。该方案基于先前的工作（Wacker等人，2013；Mahesh等人，2018；Mozumder等人，2020），已经标准化，以制备用于高分辨率低温组织结构测定的样品，并且适用于采用类似表达和纯化策略的其他GPCR、膜蛋白和其他可溶性蛋白质。 ...
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| Superresolution Microscopy of Drosophila Indirect Flight Muscle Sarcomeres
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Author:
Date:
2020-06-20
[Abstract] Sarcomeres are extremely highly ordered macromolecular assemblies where proper structural organization is an absolute prerequisite to the functionality of these contractile units. Despite the wealth of information collected, the exact spatial arrangement of many of the H-zone and Z-disk proteins remained unknown. Recently, we developed a powerful nanoscopic approach to localize the sarcomeric protein components with a resolution well below the diffraction limit. The ease of sample preparation and the near crystalline structure of the Drosophila flight muscle sarcomeres make them ideally suitable for single molecule localization microscopy and structure averaging. Our approach allowed us to determine the position of dozens of H-zone and Z-disk proteins with a quasi-molecular, ...
[摘要] [摘要] 肉瘤是高度有序的大分子组装体，其中适当的结构组织是这些可收缩单位功能的绝对前提。尽管收集到大量信息，但许多H区和Z盘蛋白的确切空间排列最近未知的是，我们开发了一种强大的纳米方法来定位肌氨酸蛋白成分，其分辨率远低于衍射极限。样品制备的简便性和果蝇的近晶体结构 飞行肌肉瘤使其非常适合单分子定位显微镜检查和结构平均。我们的方法使我们能够以大约5-10 nm的准分子定位精度确定数十个H区和Z盘蛋白的位置。下文所述的协议为制备用于dSTORM成像的单个肌原纤维提供了一种简便且可重现的方法，此外还包括对定制的免费提供的软件工具箱的深入描述，以处理和定量分析原始定位数据。
[背景 ] 肉瘤的结构已通过X射线晶体学以及各种EM方法进行了详细研究，从而形成了来自许多物种的细丝和粗丝的准原子模型。尽管如此，这些检查取得了很好的结果对于肌动蛋白-肌球蛋白重叠区的了解，I带和H区复合物的空间排列仍是未知之数。荧光超分辨率显微镜（也称为纳米显微镜）的最新进展提供了远低于衍射极限的空间分辨率。值得注意的是，单分子定位显微镜（SMLM）可以非常高精度地提供多蛋白复合物的定位图，实际上达到了单个蛋白的大小分辨率（Sigal et al。，2018）。
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| Purification of Protein-complexes from the Cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 Using FLAG-affinity Chromatography
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Author:
Date:
2020-05-20
[Abstract] Exploring the structure and function of protein complexes requires their isolation in the native state–a task that is made challenging when studying labile and/or low abundant complexes. The difficulties in preparing membrane-protein complexes are especially notorious. The cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 is a widely used model organism for the physiology of oxygenic phototrophs, and the biogenesis of membrane-bound photosynthetic complexes has traditionally been studied using this cyanobacterium. In a typical approach, the protein complexes are purified with a combination of His-affinity chromatography and a size-based fractionation method such as gradient ultracentrifugation and/or native electrophoresis. However, His-affinity purification harbors prominent ...
[摘要] [摘要] 探索蛋白质复合物的结构和功能需要在天然状态下对其进行分离- 当研究不稳定和/或低丰度复合物时，这项任务变得具有挑战性。制备膜-蛋白质复合物的困难尤其出名。蓝藻集胞藻 PCC 6803是一种用于氧合营养养分生理的广泛使用的模式生物，传统上已经使用这种蓝细菌研究了膜结合的光合复合物的生物发生。在典型方法中，蛋白质复合物是通过His-affinity色谱法和基于大小的分级分离方法结合纯化的 例如梯度超速离心和/或天然电泳。但是，His亲和纯化带有明显的污染物，许多蛋白质的含量太低，无法进行可行的多步纯化。在这里，我们已经开发出一种纯化方法，用于从膜突囊藻的膜和可溶性级分中分离出3x FLAG标签的蛋白。可溶性蛋白或可溶类囊体经过单一亲和纯化步骤，该步骤利用FLAG亲和树脂的高度特异性结合。彻底洗涤后，使用过量的合成3x FLAG肽在自然条件下将捕获的蛋白质从树脂中释放出来。该方案可以快速分离出纯度极高的低丰度蛋白质复合物。
[背景 ] 蓝藻已被用作优选的模型系统以研究光合蛋白复合物的生物合成和功能的几十年。蓝细菌中的光合作用装置与真核系统（藻类和植物）非常相似，但是蓝细菌具有原核模型的所有优点，例如快速生长和小的基因组，可以轻松地进行基因操作以及使用细菌遗传学的标准工具。特别是，集胞藻。PCC ...
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