Стабилизация полноразмерного S-белка коронавируса SARS-Cov-2 в полимере SMA для исследования в электронном микроскопе
https://doi.org/10.55959/MSU0137-0952-16-78-3S-5
Аннотация
Разработан бездетергентный протокол очистки префузионного S-белка коронавируса с использованием сополимера стирола и малеиновой кислоты (styrene maleic anhydride, SMA). Экспрессия S-белка осуществлялась в клетках HEK293T. Для очистки и подготовки к микроскопированию S-белка использовали два способа солюбилизации: в детергенте NP-40 и в составе SMA. Полученные препараты были исследованы в электронном микроскопе, частицы очищенных S-белков были классифицированы. Анализ двумерных проекций частиц показал, что применение липодисков для солюбилизации приводит к меньшей подвижности очищенного белка на подложке, по сравнению с белком в детергенте, что в дальнейшем может способствовать получению более высоких разрешений при изучении структуры мембранных белков.
Ключевые слова
электронная микроскопия,
структурная биология,
анализ единичных частиц,
SARS-CoV-2,
солюбилизация,
детергент,
SMA
При поддержке: Авторы благодарят А.В. Моисеенко за помощь в проведении электронномикроскопических исследований. Исследование выполнено при финансовой поддержке Программы развития МГУ (проект № 23А-Ш04-01) с использованием УНУ «Трехмерная электронная микроскопия и спектроскопия» МГУ имени М.В. Ломоносова. Работа проведена без использования животных и без привлечения людей в качестве испытуемых.
Об авторах
Н. Ю. Мамаева
Московский государственный университет
Россия
Россия
Мамаева Наида Юсуповна – студентка кафедры биоинженерии биологического факультета
г. Москва, 119234, Ленинские горы, д. 1, стр. 73
Тел.: 8-495-939-57-38
Н. И. Деркачева
Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова
Россия
Россия
Деркачева Надежда Игоревна – канд. биол. наук, проф. кафедры биологической химии
г. Москва, 127006, ул. Долгоруковская, д. 4
Тел.: 8-495-959-14-75
Д. А. Гасанова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Гасанова Дария Алановна – техник кафедры химической энзимологии химического факультета
г. Москва, 119234, Ленинские горы, д. 1, стр. 11
Тел.: 8-495-939-25-53
О. С. Соколова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Соколова Ольга Сергеевна – докт. биол. наук, проф. кафедры биоинженерии биологического факультета
г. Москва, 119234, Ленинские горы, д. 1, стр. 73
Тел.: 8-495-939-57-38
Г. С. Глухов
Университет МГУ-ППИ в Шэньчжэне
Китай
Китай
Глухов Григорий Сергеевич – канд. биол. наук, доц. биологического факультета Университета
Провинция Гуандун, г. Шэньчжэнь, 518172, район Лунган, Даюньсиньчэн, ул. Гоцзидасюеюань, д. 1
Тел.: 8-495-939-57-38
Список литературы
1. Kudriavtsev A.V., Vakhrusheva A.V., Novoseletsky V.N., Bozdaganyan M.E., Shaitan K.V., Kirpichnikov M.P., Sokolova O.S. Immune escape associated with RBD Omicron mutations and SARS-CoV-2 evolution dynamics. Viruses. 2022;14(8):1603.
2. Bozdaganyan M.E., Shaitan K.V., Kirpichnikov M.P., Sokolova O.S., Orekhov P.S. Computational analysis of mutations in the receptor-binding domain of SARS-CoV-2 spike and their effects on antibody binding. Viruses. 2022;14(2):295.
3. Li F. Structure, function, and evolution of coronavirus spike proteins. Annu. Rev. Virol. 2016;3:237–261.
4. Shang J., Ye G., Shi K., Wan Y., Luo C., Aihara H., Geng Q., Auerbach A., Li F. Structural basis of receptor recognition by SARS-CoV-2. Nature. 2020;581(7807):221–224.
5. Palsdottir H., Hunte C. Lipids in membrane protein structures. Biochim. Biophys. Acta Biomembr. 2004;1666(1-2):2–18.
6. Dörr J.M., Scheidelaar S., Koorengevel M.C., Dominguez J.J., Schäfer M., van Walree C.A., Killian J.A. The styrene–maleic acid copolymer: a versatile tool in membrane research. Eur. Biophys. J. 2016;45(1):3–21.
7. Turoňová B., Sikora M., Schürmann C., et al. In situ structural analysis of SARS-CoV-2 spike reveals flexibility mediated by three hinges. Science. 2020;370(6513):203–208.
8. Garavito R.M., Ferguson-Miller S. Detergents as tools in membrane biochemistry. J. Biol. Chem. 2001;276(35):32403–32406.
9. Lichtenberg D., Ahyayauch H., Goñi F.M. The mechanism of detergent solubilization of lipid bilayers. Biophys. J. 2013;105(2):289–299.
10. Popot J.L., Althoff T., Bagnard D., Banères J.L., Bazzacco P., Billon-Denis E., Catoire L.J., Champeil P., Charvolin D., Cocco M.J., Cremel G. Amphipols from A to Z. Annu. Rev. Biophys. 2011;40:379–408.
11. Rigaud J.L., Lévy D. Reconstitution of membrane proteins into liposomes. Methods in Enzymology. Liposomes, Part B, vol. 372. Ed. N. Duzgunes. Academic Press; 2003: 65–86.
12. Ritchie T.K., Grinkova Y.V., Bayburt T.H., Denisov I.G., Zolnerciks J.K., Atkins W.M., Sligar S.G. Reconstitution of membrane proteins in phospholipid bilayer nanodiscs. Methods in Enzymology. Liposomes, Part F, vol. 464. Ed. N. Düzgünes. Academic Press; 2009:211–231.
13. Knowles T.J., Finka R., Smith C., Lin Y.P., Dafforn T., Overduin M. Membrane proteins solubilized intact in lipid containing nanoparticles bounded by styrene maleic acid copolymer. J. Am. Chem. Soc. 2009;131(22):7484–7485.
14. Karlova M.G., Voskoboynikova N., Gluhov G.S., Abramochkin D., Malak O.A., Mulkidzhanyan A., Loussouarn G., Steinhoff H.J., Shaitan K.V., Sokolova O.S. Detergent-free solubilization of human Kv channels expressed in mammalian cells. Chem. Phys. Lipids. 2019;219:50–57.
15. Punjani A., Rubinstein J.L., Fleet D.J., Brubaker M.A. cryoSPARC: algorithms for rapid unsupervised cryo-EM structure determination. Nat. Methods. 2017;14(3):290–296.
16. Zhong F., Zhong Z.Y., Liang S., Li X.J. High expression level of soluble SARS spike protein mediated by adenovirus in HEK293 cells. World J. Gastroenterol. 2006;12(9):1452.
17. Cai Y., Zhang J., Xiao T., Peng H., Sterling S.M., Walsh Jr R.M., Rawson S., Rits-Volloch S., Chen B. Distinct conformational states of SARS-CoV-2 spike protein. Science. 2020;369(6511):1586–1592.
18. Wrapp D., Wang N., Corbett K.S., Goldsmith J.A., Hsieh C.L., Abiona O., Graham B.S., McLellan J.S. CryoEM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation. Science. 2020;367(6483):1260–1263.
19. Choi Y.K., Cao Y., Frank M., Woo H., Park S.J., Yeom M.S., Croll T.I., Seok C., Im W. Structure, dynamics, receptor binding, and antibody binding of the fully glycosylated full-length SARS-CoV-2 spike protein in a viral membrane. J. Chem. Theory Comput. 2021;17(4):2479–2487.
20. Pramanick I., Sengupta N., Mishra S., Pandey S., Girish N., Das A., Dutta S. Conformational flexibility and structural variability of SARS-CoV2 S protein. Structure. 2021;29(8):834–845.
21. Yao H., Song Y., Chen Y., Wu N., Xu J., Sun C., Zhang J., Weng T., Zhang Z., Wu Z., Cheng L. Molecular architecture of the SARS-CoV-2 virus. Cell. 2020;183(3):730–738.
22. Song Y., Yao H., Wu N., Xu J., Zhang Z., Peng C., Li S., Kong W., Chen Y., Zhu M., Wang J. In situ architecture and membrane fusion of SARS-CoV-2 Delta variant. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2023;120(18):e2213332120.
Рецензия
Для цитирования:
Мамаева Н.Ю., Деркачева Н.И., Гасанова Д.А., Соколова О.С., Глухов Г.С. Стабилизация полноразмерного S-белка коронавируса SARS-Cov-2 в полимере SMA для исследования в электронном микроскопе. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2023;78(3S):27-32. https://doi.org/10.55959/MSU0137-0952-16-78-3S-5
For citation:
Mamaeva N.Yu., Derkacheva N.I., Gasanova D.A., Sokolova O.S., Glukhov G.S. Stabilization of full-length S-protein of SARS-Cov-2 coronavirus in SMA polymer for electron microscopy study. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2023;78(3S):27-32. (In Russ.) https://doi.org/10.55959/MSU0137-0952-16-78-3S-5
Просмотров:
104
Послать статью по эл. почте 