新方法纯化和表征关键蛋白ScMreB5: 一窥细菌细胞骨架的核心机制

学术   科学   2024-10-23 07:30   北京  

本文通过ChatGLM/GPT进行辅助对近期Bio-protocol 期刊发表的方案进行解读和概括,若感兴趣请点击“阅读原文”查看详细的实验流程及试材。如果解读中有任何错误或遗漏,敬请指正

2024年10月20日,Bio-protocol 期刊在线发表了印度科学教育与研究所(Indian Institute of Science Education and Research)Pananghat Gayathri团队题为“Improving Stability of Spiroplasma citri MreB5 Through Purification Optimization and Structural Insights”的方法文章。

https://doi.org/10.21769/BioProtoc.5086
关键词MreB 细胞骨架蛋白 ADP 热转移分析 亲和色谱 尺寸排阻色谱 结晶 X射线吸收光谱

细胞骨架蛋白(Cytoskeleton proteins)细胞内的一类蛋白质,它们构成了细胞骨架(或细胞骼),这是细胞内负责维持细胞形状、提供机械支持、协助细胞内物质运输和细胞运动的网络结构。细胞骨架不仅是细胞结构的支撑,还参与了许多生命活动,如细胞分裂、信号传递和器官功能的维持等

MreB蛋白是原核生物中细胞形状维持的关键因素,尤其是在杆状细菌中。在细胞壁合成过程中,MreB以ATP或ADP的存在下形成的反平行双原纤维,沿着细胞的长轴排列,并推动肽聚糖的插入,从而维持细胞形状。遗传学研究显示,mreB的缺失会导致杆状细胞失去其形状并最终裂解。此外,MreB还与细胞壁的合成机制紧密相关,特别是在大肠杆菌和枯草杆菌的研究中已得到广泛分析。最近的研究指出,Spiroplasma citri中的MreB5蛋白负责细胞的螺旋形态和运动性,并且其活性状态影响纤维动力学和膜相互作用。这些发现不仅增强了我们对MreB家族蛋白功能的理解,也为进一步探索这类蛋白在其他原核生物中的潜在作用提供了基础


  • 通过在大肠杆菌中异源表达,优化了ScMreB5的表达条件,采用pHis17表达载体并在T7启动子的控制下进行,有效提高了蛋白的产量和纯度。

  • 通过调整缓冲液的条件,如增加KCl以代替ADP和MgCl₂,优化了ScMreB5蛋白的纯化过程,避免了蛋白沉淀,从而获得更高浓度和稳定性的蛋白样本。

  • 利用热变性实验(thermal shift assay)来测试不同缓冲液条件对ScMreB5稳定性的影响,确保了最终纯化步骤的效率和蛋白质的功能保持。

  • 细胞形态调控研究
    通过深入理解ScMreB5蛋白的结构和功能,可以揭示其如何调控细菌的细胞形态和运动性,为开发影响细菌形态的新型抗生素或治疗策略提供基础。
  • 抗菌药物开发
    ‍ScMreB5的结构和动态特性的研究有助于识别新的药物靶点,尤其是对于无细胞壁的病原体如Spiroplasma citri,可能有助于开发针对这类病原体的特异性抗生素。
  • 细胞工程
    通过操纵ScMreB5或其同源物的表达和功能,可能为细胞工程提供工具,用以设计具有特定形态或行为特性的微生物,增强其在工业或环境应用中的表现。


这个方法的可重复性已经被本文作印度科学教育与研究所(Indian Institute of Science Education and Research)Pananghat Gayathri团队验证过,相关实验数据与结果发表在J Cell Biol,DOI:10.1083/jcb.202106092

温馨提示:积极引用本文不仅是对作者创新技术和科研共享的最佳肯定,也是确保实验可复现性的重要方式。

Pande, V. and Gayathri, P. (2024). Improving Stability of Spiroplasma citri MreB5 Through Purification Optimization and Structural Insights. Bio-protocol 14(20): e5086. DOI: 10.21769/BioProtoc.5086.

Pande, V., Mitra, N., Bagde, S. R., Srinivasan, R. and Gayathri, P. (2022). Filament organization of the bacterial actin MreB is dependent on the nucleotide state. J Cell Biol.221(5): e202106092.

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