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无细胞体系合成具有感染性的淀粉样纤维,可进行毫克级魔角旋转 NMR 分析。

Cell-free synthesis of amyloid fibrils with infectious properties and amenable to sub-milligram magic-angle spinning NMR analysis.

机构信息

Univ. Bordeaux, CNRS, Bordeaux INP, CBMN, UMR 5248, IECB, Pessac, France.

Univ. Bordeaux, CNRS, IBGC, UMR 5095, Bordeaux, France.

出版信息

Commun Biol. 2022 Nov 9;5(1):1202. doi: 10.1038/s42003-022-04175-1.

DOI:10.1038/s42003-022-04175-1
PMID:36352173
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9646696/
Abstract

Structural investigations of amyloid fibrils often rely on heterologous bacterial overexpression of the protein of interest. Due to their inherent hydrophobicity and tendency to aggregate as inclusion bodies, many amyloid proteins are challenging to express in bacterial systems. Cell-free protein expression is a promising alternative to classical bacterial expression to produce hydrophobic proteins and introduce NMR-active isotopes that can improve and speed up the NMR analysis. Here we implement the cell-free synthesis of the functional amyloid prion HET-s(218-289). We present an interesting case where HET-s(218-289) directly assembles into infectious fibril in the cell-free expression mixture without the requirement of denaturation procedures and purification. By introducing tailored C and N isotopes or CF and CHF labels at strategic amino-acid positions, we demonstrate that cell-free synthesized amyloid fibrils are readily amenable to high-resolution magic-angle spinning NMR at sub-milligram quantity.

摘要

结构研究纤维通常依赖于异源细菌过表达感兴趣的蛋白质。由于其内在的疏水性和聚集为包涵体的倾向,许多淀粉样蛋白在细菌系统中表达具有挑战性。无细胞蛋白质表达是生产疏水性蛋白质和引入 NMR 活性同位素的一种很有前途的替代经典细菌表达的方法,这可以改善和加速 NMR 分析。在这里,我们实现了功能性淀粉样蛋白 HET-s(218-289)的无细胞合成。我们提出了一个有趣的案例,其中 HET-s(218-289)在无细胞表达混合物中直接组装成感染性纤维,而不需要变性程序和纯化。通过在战略氨基酸位置引入定制的 C 和 N 同位素或 CF 和 CHF 标记,我们证明无细胞合成的淀粉样纤维很容易适用于亚毫克量的高分辨率魔角旋转 NMR。

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