Development of a Bacterial Expression System for Producing 15N/13C-Labeled Neuroglobin and Cytochrome C

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

An effective system for producing isotopically labeled heme-containing proteins of human neuroglobin and cytochrome c has been developed. The corresponding producer strains have been obtained, and optimal cultivation conditions have been selected: temperature and duration of incubation, composition of media, and concentration of expression inducer. Using far- and near-UV-vis CD spectroscopy, it was shown that the secondary structure composition of 15N-neuroglobin is close to the calculated one, and the orientation of the heme in the molecules is predominantly canonical. According to two-dimensional 1H/15N-HSQC NMR spectra of human neuroglobin and cytochrome c, the proteins are folded into a native conformation with a predominance of the α-helical structure. The resulting production system can be used to produce highly purified preparations of totally 15N/13C-labeled proteins for structural-dynamic studies using modern high-resolution NMR spectroscopy methods.

Авторлар туралы

M. Semenova

Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, RAS

Moscow, Russia

O. Smirnova

Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, RAS

Moscow, Russia

V. Britikov

Institute of Bioorganic Chemistry, NAS of Belarus

Minsk, Belarus

E. Britikova

Institute of Bioorganic Chemistry, NAS of Belarus

Minsk, Belarus

A. Khodnenko

Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, RAS

Moscow, Russia

Y. Bershatsky

Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, RAS

Moscow, Russia

A. Ignatova

Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, RAS

Moscow, Russia

E. Bocharov

Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, RAS; Moscow Institute of Physics and Technology

Moscow, Russia; Dolgoprudny, Russia

M. Kirpichnikov

Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, RAS; Biological faculty, Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia; Moscow, Russia

D. Dolgikh

Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, RAS; Biological faculty, Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia; Moscow, Russia

R. Chertkova

Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, RAS

Email: cherita@inbox.ru
Moscow, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Paoli M., Marles-Wright J., Smith A. // DNA Cell. Biol. 2002. V. 21. P. 271−80. https://doi.org/10.1089/104454902753759690
  2. Smith L.J., Kahraman A., Thornton J.M. // Proteins. 2010. V. 78. P. 2349–2368. https://doi.org/10.1002/prot.22747
  3. Schweitzer-Stenner R. // Molecules. 2022. V. 27. P. 8751. https://doi.org/10.3390/molecules27248751
  4. Verde C., Giordano D., Bruno S. // Antioxidants. 2023. V. 12. P. 321. https://doi.org/10.3390/antiox12020321
  5. Rivera M., Caigan G.A. // Anal. Bioanal. Chem. 2004. V. 378. P. 1464–1483. https://doi.org/10.1007/s00216-003-2340-0
  6. Burmester T., Weich B., Reinhardt S., Hankeln T. // Nature. 2000. V. 407. P. 520–523. https://doi.org/10.1038/35035093
  7. De Simone G., Sbardella D., Oddone F., Pesce A., Coletta M., Ascenzi P. // Cells. 2021. V. 10. P. 3366. https://doi.org/10.3390/cells10123366
  8. de Vidania S., Palomares-Perez I., Frank-García A., Saito T., Saido T.C., Draffin J., Szaruga M., Chavez-Gutierrez L., Calero M., Medina M., Guix F.X., Dotti C.G. // Front. Neurosci. 2020. 14. P. 562581. https://doi.org/10.3389/fnins.2020.562581
  9. Fiocchetti M., Cracco P., Montalesi E., Fernandez V.S., Stuart J.A., Marino M. // Arch. Biochem. Biophys. 2021. V. 701. P. 108823. https://doi.org/10.1016/j.abb.2021.108823
  10. Hankeln T., Ebner B., Fuchs C., Gerlach F., Haberkamp M., Laufs T.L., Roesner A., Schmidt M., Weich B., Wystub S., Saaler-Reinhardt S., Reuss S., Bolognesi M., De Sanctis D., Marden M.C., Kiger L., Moens L., Dewilde S., Nevo E., Avivi A., Weber R.E., Fago A., Burmester T. // J. Inorg. Biochem. 2005. V. 99. P. 110–119. https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2004.11.009
  11. Brittain T., Skommer J., Raychaudhuri S., Birch N. // Int. J. Mol. Sci. 2010. V. 11. P. 2306–2321. https://doi.org/10.3390/ijms11062306
  12. Fago A., Mathews A.J., Brittain T. // IUBMB Life. 2008. V. 60. P. 398–401. https://doi.org/10.1002/iub.35
  13. Tejero J. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2020. V. 523. P. 567–572. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2019.12.089
  14. Alvarez-Paggi D., Hannibal L., Castro M.A., Oviedo-Rouco S., Demicheli V., Tortora V., Tomasina F., Radi R., Murgida D.H. // Chem. Rev. 2017. V. 117. P. 13382−13460. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.7b00257
  15. Ow Y.P., Green D.R., Hao Z., Mak T.W. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2008. V. 9. P. 532−542. https://doi.org/10.1038/nrm2434
  16. Dewilde S., Kiger L., Burmester T., Hankeln T., Baudin-Creuza V., Aerts T., Marden M.C., Caubergs R., Moens L. // J. Biol. Chem. 2001. V. 276. P. 38949–38955. https://doi.org/10.1074/jbc.m106438200
  17. Blank M., Burmester T. // Mol. Biol. Evol. 2012. V. 29. P. 3553–3561. https://doi.org/10.1093/molbev/mss164
  18. Sakamoto K., Kamiya M., Uchida T., Kawano K., Ishimori K. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2010. V. 398. P. 231–236. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2010.06.065
  19. Simonneaux G., Bondon A. // Chem. Rev. 2005. V. 105. P. 2627–2646. https://doi.org/10.1021/cr030731s
  20. Semenova M.A., Chertkova R.V., Kirpichnikov M.P., Dolgikh D.A. // Biomolecules. 2023. V. 13. P. 1233. https://doi.org/10.3390/biom13081233
  21. Bønding S.H., Henty K., Dingley A.J., Brittain T. // Int. J. Biol. Macromol. 2008. V. 43. P. 295–299. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2008.07.003
  22. Guidolin D., Agnati L.F., Tortorella C., Marcoli M., Maura G., Albertin G., Fuxe K. // Int. J. Mol. Med. 2014. V. 33. P. 111–116. https://doi.org/10.3892/ijmm.2013.1564
  23. Tiwari B., Chapagain P.P., Üren A. // Sci. Rep. 2018. V. 8. P. 10557. https://doi.org/10.1038/s41598-018-28836-6
  24. Feng Y., Liu X.-C., Li L., Gao S.-Q., Wen G.-B., Lin Y.-W. // ACS Omega. 2022. V. 7. P. 11510–11518. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c01256
  25. Bochkova Z.V., Semenova M.A., Smirnova O.M., Maksimov G.V., Rubin, A.B., Kirpichnikov M.P., Dolgikh D.A., Chertkova R.V., Brazhe N.A. // Int. J. Biol. Macromol. 2025. V. 318. P. 145040. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.145040
  26. Marley J., Lu M., Bracken C. J. // J. Biomol. NMR. 2001. V. 20. P. 71–75. https://doi.org/10.1023/a:1011254402785
  27. Britikov V.V., Bocharov E.V., Britikova E.V., Dergousova N.I., Kulikova O.G., Solovieva A.Y., Shipkov N.S., Varfolomeeva L.A., Tikhonova T.V., Timofeev V.I., Shtykova E.V., Altukhov D.A., Usanov S.A., Arseniev A.S., Rakitina T.V., Popov V.O. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. P. 9969. https://doi.org/10.3390/ijms23179969
  28. Yang Y., Allemand F., Guca E., Vallone B., Delbecq S., Roumestand C. // Biomol. NMR Assign. 2015. V. 9. P. 153–156. https://doi.org/10.1007/s12104-014-9563-1
  29. Jeng W.-Y., Chen C.-Y., Chang H.-C., Chuang W.-J. // J. Bioenerg. Biomembr. 2002. V. 34. https://doi.org/10.1023/a:1022561924392
  30. Семенова М.А., Бочкова Ж.В., Смирнова О.М., Игнатова А.А., Паршина Е.Ю., Зиганшин Р.Х., Бочаров Э.В., Браже Н.А., Максимов Г.В., Кирпичников М.П., Долгих Д.А., Черткова Р.В. // Биоорг. химия. 2023. Т. 3. С. 319–330. https://doi.org/10.31857/S013234232303020X
  31. Pepelina T.Y., Chertkova R.V., Dolgikh D.A., Kirpichnikov M.P. // Russ. J. Bioorg. Chem. 2010. V 36. P. 90–96. https://doi.org/10.1134/s1068162010010097
  32. Chertkova R.V., Bryantseva T.V., Brazhe N.A., Revin V.V., Kudryashova K.S., Yusipovich A.I., Brazhe A.R., Rubin A.B., Dolgikh D.A., Kirpichnikov M.P., Maksimov G.V. // Crystals. 2021. V. 11. P. 973. https://doi.org/10.3390/cryst11080973
  33. Semenova M.A., Smirnova O.M., Ignatova A.A., Parshina E.Y., Maksimov G.V., Kirpichnikov M.P., Dolgikh D.A., Chertkova R.V. // Russ. J. Bioorg. Chem. 2023. V. 49. P. 1483–1488. https://doi.org/10.1134/S1068162023060274
  34. Semenova M.A., Bochkova Z.V., Smirnova O.M., Maksimov G.V., Kirpichnikov M.P., Dolgikh D.A., Brazhe N.A., Chertkova R.V. // Curr. Issues Mol. Biol. 2024. V. 46. P. 3364–3378. https://doi.org/10.3390/cimb46040211
  35. Guimaraes B.G., Hamdane D., Lechauve C., Marden M.C., Golinelli-Pimpaneau B. // Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr. 2014. V. 70. P. 1005–1014. https://doi.org/10.1107/S1399004714000078
  36. Kelly S.M., Jess T.J., Price N.C. // Biochim. Biophys. Acta. 2005. V. 1751. P. 119–139. https://doi.org/10.1016/j.bbapap.2005.06.005
  37. Sebastiani F., Milazzo L., Exertier C., Becucci M., Smulevich G. // J. Raman Spectrosc. 2021. V. 52. P. 2536–2549. https://doi.org/10.1002/jrs.6105
  38. Nagai M., Nagai Y., Aki Y., Sakurai H., Mizusawa N., Ogura T., Kitagawa T., Yamamoto Y., Nagatomo S. // Chirality. 2016. V. 28. P. 585–592. https://doi.org/10.1002/chir.22620
  39. Vallone B., Nienhaus K., Brunori M., Nienhaus G.U. // Proteins. 2004. V. 56. P. 85–92. https://doi.org/10.1002/prot.20113
  40. Du W., Syvitski R., Dewilde S., Moens L., La Mar G.N. // J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125. P. 8080–8081. https://doi.org/10.1021/ja034584r
  41. Pesce A., Dewilde S., Nardini M., Moens L., Ascenzi P., Hankeln T., Burmester T., Bolognes M. // Structure. 2003. V. 11. P. 1087–1095. https://doi.org/10.1016/s0969-2126(03)00166-7
  42. Geraci G., Parkhurst L.J. // Methods Enzymol. 1981. V. 76. P. 262–275. https://doi.org/10.1016/0076-6879(81)76127-5
  43. Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T. // Molecular Cloning: a Laboratory Manual. Cold Spring Harbor: Cold Spring Harbor Press, 1989.
  44. Nicolis S., Monzani E., Ciaccio C., Ascenzi P., Moens L., Casella L. // Biochem. J. 2007. V. 407. P. 89–99. https://doi.org/10.1042/bj20070372
  45. Schagger H., Jagow G. // Anal. Biochem. 1987. V. 166. P. 368–379. https://doi.org/10.1016/0003-2697(87)90587-2
  46. Mirdita. M., Schütze K., Moriwaki Y., Heo L., Ovchinnikov S., Steinegger M. // Nature Methods. 2022. V. 19. P. 679–682. https://doi.org/10.1038/s41592-022-01488-1

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».