Megabodies助力單粒子冷凍電鏡揭示蛋白質結構

2021-01-09 科學網

Megabodies助力單粒子冷凍電鏡揭示蛋白質結構

作者：

小柯機器人

發布時間：2021/1/7 14:42:23

比利時 VIB-VUB結構生物學中心Jan Steyaert和英國劍橋大學MRC分子生物學實驗室A. Radu Aricescu研究團隊合作的最新研究表明，由納米抗體衍生的Megabodies工具包有助於通過單粒子冷凍電鏡確定蛋白質結構。2021年1月6日，國際學術期刊《自然-方法學》發表了這一成果。

在本研究中，研究人員發現工程化的納米抗體還可以幫助克服影響單粒子冷凍電鏡重構解析度的兩個主要的障礙：粒徑和在水-空氣界面處的優先取向。研究人員通過將納米抗體嫁接到選定的蛋白質支架上以增加其分子量，同時保留完整的抗原結合特異性和親和力，從而開發並表徵為megabody構建體。研究表明，megabody設計原則適用於不同的支架蛋白和兼容的幾何結構識別域，並適合從酵母展示庫中進行有效選擇。

此外，研究還證明了megabody可用於膜蛋白的三維重構，這些膜蛋白具有強烈的優先取向或因分子量太小而無法進行精確的顆粒排列。

據悉，納米抗體是結構生物學流行且通用的工具。它們具有緊湊的單個免疫球蛋白結構域，並以高親和力結合靶蛋白，同時減少構象異質性並穩定多蛋白複合物。

附：英文原文

Title: Megabodies expand the nanobody toolkit for protein structure determination by single-particle cryo-EM

Author: Tomasz Uchaski, Simonas Masiulis, Baptiste Fischer, Valentina Kalichuk, Uriel Lpez-Snchez, Eleftherios Zarkadas, Miriam Weckener, Andrija Sente, Philip Ward, Alexandre Wohlknig, Thomas Zgg, Han Remaut, James H. Naismith, Hugues Nury, Wim Vranken, A. Radu Aricescu, Els Pardon, Jan Steyaert

Issue&Volume: 2021-01-06

Abstract: Nanobodies are popular and versatile tools for structural biology. They have a compact single immunoglobulin domain organization, bind target proteins with high affinities while reducing their conformational heterogeneity and stabilize multi-protein complexes. Here we demonstrate that engineered nanobodies can also help overcome two major obstacles that limit the resolution of single-particle cryo-electron microscopy reconstructions: particle size and preferential orientation at the water–air interfaces. We have developed and characterized constructs, termed megabodies, by grafting nanobodies onto selected protein scaffolds to increase their molecular weight while retaining the full antigen-binding specificity and affinity. We show that the megabody design principles are applicable to different scaffold proteins and recognition domains of compatible geometries and are amenable for efficient selection from yeast display libraries. Moreover, we demonstrate that megabodies can be used to obtain three-dimensional reconstructions for membrane proteins that suffer from severe preferential orientation or are otherwise too small to allow accurate particle alignment.

DOI: 10.1038/s41592-020-01001-6

Source: https://www.nature.com/articles/s41592-020-01001-6

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