N-Terminal Fusion Tags for Effective Production of G-Protein-Coupled Receptors in Bacterial Cell-Free Systems

E. N. Lyukmanova; Люкманова E. Н.; Z. O. Shenkarev; Шенкарев З. O.; N. F. Khabibullina; Хабибуллина Н. Ф.; D. S. Kulbatskiy; Кульбацкий Д. С.; M. A. Shulepko; Шулепко M. A.; L. E. Petrovskaya; Петровская Л. E.; A. S. Arseniev; Арсеньев A. С.; D. A. Dolgikh; Долгих Д. A.; M. P. Kirpichnikov; Кирпичников M. П.

doi:10.32607/20758251-2012-4-4-58-64

N-Концевые партнеры для эффективной продукции рецепторов, сопряженных с G-белками, в бактериальных бесклеточных системах

Авторы: Люкманова E.Н.¹, Шенкарев З.O.¹, Хабибуллина Н.Ф.¹^,2, Кульбацкий Д.С.¹, Шулепко M.A.¹^,2, Петровская Л.E.¹, Арсеньев A.С.¹, Долгих Д.A.¹^,2, Кирпичников M.П.¹^,2
Учреждения:
1. Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН
2. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Выпуск: Том 4, № 4 (2012)
Страницы: 58-64
Раздел: Экспериментальные статьи
Дата подачи: 17.01.2020
Дата публикации: 15.12.2012
URL: https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10615
DOI: https://doi.org/10.32607/20758251-2012-4-4-58-64
ID: 10615

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Семейство рецепторов, сопряженных с G-белками (GPCR), - одно из наиболее многочисленных семейств мембранных белков человека. Эти рецепторы, несмотря на их огромную важность для новых разработок в области фармакологии и медицины, остаются малоизученными. Основной фактор, сдерживающий структурно-функциональные исследования GPCR, - отсутствие высокоэффективных систем гетерологической продукции. Бесклеточные белоксинтезирующие системы, основанные на экстрактах из клеток Escherichia coli, в последнее время привлекают большое внимание в качестве эффективной альтернативы клеточным системам продукции рекомбинантных мембранных белков. Продукция GPCR в бактериальных бесклеточных системах затруднена из-за проблем, связанных с низкой эффективностью процесса инициации трансляции. Выход рецепторов может быть увеличен путем экспрессии слитых конструкций, содержащих дополнительные N-концевые аминокислотные последовательности-партнеры. В представленной работе для увеличения эффективности бесклеточного синтеза Р2-адренорецептора, мускаринового Ml холинорецептора и соматостатинового рецептора типа 5 человека предложены три новые N-концевые последовательности. Показано, что использование N-концевого фрагмента (6 а.о.) бактериородопсина грамположительной бактерии Exiguobacterium sibiricum (ESR-tag), N-концевого фрагмента (16 а.о.) рибону-клеазы А (S-tag) и белка Mistic из Bacillus subtilis позволяет увеличить выход GPCR в 5-38 раз и получить 0.6-S.8 мг целевого белка из 1 мл реакционной смеси, что достаточно для структурно-функциональных исследований.

Ключевые слова

бесклеточные системы синтеза, рецепторы, сопряженные с G-белками, инициация трансляции

Список литературы

Lundstrom K.H. Structural Genomics on Membrane Proteins. CRC Press, 2006.
Wallin E., von Heijne G. // Protein Sci. 1998. V. 7. № 4. P. 1029-1038.
Fredriksson R., Lagerström M.C., Lundin L.G., Schiöth H.B. // Mol. Pharmacol. 2003. V. 63. № 6. P. 1256-1272.
Overington J.P., Al-Lazikani B., Hopkins A.L. // Nat. Rev. Drug. Discov. 2006. V. 5. № 12. P. 993-996.
Rosenbaum D.M., Rasmussen S.G., Kobilka B.K. // Nature. 2009. V. 459. № 7245. P. 356-363.
McCusker E.C., Bane S.E., O’Malley M.A., Robinson A.S. // Biotechnol. Prog. 2007. V. 23. № 3. 540-547.
Cherezov V., Rosenbaum D.M., Hanson M.A., Rasmussen S.G., Thian F.S., Kobilka T.S., Choi H.J., Kuhn P., Weis W.I., Kobilka B.K., et al. // Science. 2007. V. 318. № 5854. P. 1258-1265.
Haga K., Kruse A.C., Asada H., Yurugi-Kobayashi T., Shiroishi M., Zhang C., Weis W.I., Okada T., Kobilka B.K., Haga T., et al. // Nature. 2012. V. 482. № 7386. P. 547-551.
Kruse A.C., Hu J., Pan A.C., Arlow D.H., Rosenbaum D.M., Rosemond E., Green H.F., Liu T., Chae P.S., Dror R.O., et al. // Nature. 2012. V. 482. № 7386. P. 552-556.
Cavanagh, J., Fairbrother, W. J., Palmer, A.G., III, Skelton, N.J., and Rance, M. Protein NMR Spectroscopy Principles and Practice. 2nd ed. N.Y.: Academic Press.
Kiefer H. // Biochim. Biophys. Acta. 2003. V. 1610. № 1. P. 57-62.
Shirokov V.A., Kommer A., Kolb V.A., Spirin A.S. // Methods Mol. Biol. 2007. V. 375. P. 19-55.
Schneider B., Junge F., Shirokov V.A., Durs,t F., Schwarz D., Dötsch V., Bernhard F. // Methods Mol. Biol. 2010. V. 601. P. 165-186.
Klammt C., Schwarz D., Fendler K., Haase W., Dötsch V., Bernhard F. // FEBS J. 2005. V. 272. P. 6024-6038.
Lyukmanova E.N., Shenkarev Z.O., Khabibullina N.F., Kopeina G.S., Shulepko M.A., Paramonov A.S., Mineev K.S., Tikhonov R.V., Shingarova L.N., Petrovskaya L.E., et al. // Biochim. Biophys. Acta. 2012. V. 1818. № 3. P. 349-358.
Klammt C., Schwarz D., Eifler N., Engel A., Piehler J., Haase W., Hahn S., Dötsch V., Bernhard F. // J Struct. Biol. 2007. V. 158. № 3. P. 482-493.
Ishihara G., Goto M., Saeki M., Ito K., Hori T., Kigawa T., Shirouzu M., Yokoyama S. // Protein Expr. Purif. 2005. V. 41. P. 27-37.
Haberstock S., Roos C., Hoevels Y., Dötsch V., Schnapp G., Pautsch A., Bernhard F. // Protein Expr. Purif. 2012. V. 82. № 2. P. 308-316.
Hall M.N., Gabay J., Debarbouille M., Schwartz M. // Nature. 1982. V. 295. P. 616-618.
Kudla G., Murray A.W., Tollervey D., Plotkin J.B. // Science. 2009. V. 324. № 5924. P. 255-258.
Khabibullina N.F., Lyukmanova E.N., Kopeina G.S., Shenkarev Z.O., Arseniev A.S., Dolgikh D.A., Kirpichnikov M.P. // Russian J. Bioorg. Chem. 2010. V.36. № 5. P. 603-609.
Greenwood M.T., Hukovic N., Kumar U., Panetta R., Hjorth S.A., Srikant C.B., Patel Y.C. // Mol. Pharmacol. 1997. V. 52. № 5. P. 807-814.
Hukovic N., Panetta R., Kumar U., Rocheville M., Patel Y.C. // J Biol Chem. 1998. V. 273. № 33. P. 21416-21422.
Kaye R.G., Saldanha J.W., Lu Z.L., Hulme E.C. // Mol. Pharmacol. 2011. V. 79. № 4. P. 701-709.
Shapiro R.A., Nathanson N.M. // Biochemistry. 1989. V. 28. № 22. P. 8946-8950.
Gether U., Lin S., Ghanouni P., Ballesteros J.A., Weinstein H., Kobilka B.K. // EMBO J. 1997. V. 16. № 22. P. 6737-6747.
Fraser C.M. // J Biol Chem. 1989. V. 264. № 16. P. 9266-9270.
Savarese T.M., Wang C.D., Fraser C.M. // J Biol Chem. 1992. V. 267. № 16. P. 11439-11448.
Roth C.B., Hanson M.A., Stevens R.C. // J Mol Biol. 2008. V. 376. № 5. P. 1305-1319.
Petrovskaya L.E., Lukashev E.P., Chupin V.V., Sychev S.V., Lyukmanova E.N., Kryukova E.A., Ziganshin R.H., Khatypov R.A., Erokhina L.G., Spirina E.V., et al. // FEBS lett. 2010. V. 584. № 19. P. 4193-4196.
Petrovskaya L.E., Shulga A.A., Bocharova O.V., Ermolyuk Y.S., Kryukova E.A., Chupin V.V., Blommers M.J., Arseniev A.S., Kirpichnikov M.P. // Biochemistry (Mosc.). 2010. V. 75. № 7. P. 881-891.
Chowdhury A., Feng R., Tong Q., Zhang Y., Xie X.Q. //Protein Expr. Purif. 2012. V. 83. № 2. P. 128-134.
Terpe K. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2003. V. 60. № 5. P. 523-533.
Klammt C., Perrin M.H., Maslennikov I., Renault L., Krupa M., Kwiatkowski W., Stahlberg H., Vale W., Choe S. // Protein Sci. 2011. V. 20. P. 1030-1041.
Zuker M. // Nucleic Acids Res. 2003. V. 31. № 13. P. 3406-3415.
Kaiser L., Graveland-Bikker J., Steuerwald D., Vanberghem M., Herlihy K., Zhang S. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008. V. 105. № 41. P. 15726-15731.
Michel E., Wüthrich K. // J. Biomol. NMR. 2012. V. 53. № 1. P. 43-51.
Goerke A.R., Swartz J.R. // Biotechnol. Bioeng. 2008. V. 99. № 2. P. 351-367.
Rath A., Glibowicka M., Nadeau V.G., Chen G., Deber C.M. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009. V. 106. № 6. P. 1760-1765.

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. JATS XML

Скачать

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация

N-Концевые партнеры для эффективной продукции рецепторов, сопряженных с G-белками, в бактериальных бесклеточных системах

Полный текст

Аннотация

Ключевые слова

Об авторах

E. Н. Люкманова

З. O. Шенкарев

Н. Ф. Хабибуллина

Д. С. Кульбацкий

M. A. Шулепко

Л. E. Петровская

A. С. Арсеньев

Д. A. Долгих

M. П. Кирпичников

Список литературы

Дополнительные файлы

Данный сайт использует cookie-файлы