Recent studies of noncrystalline HIV-1 capsid protein (CA) assemblies by our laboratory and by Polenova and coworkers (Protein Sci 19:716-730, 2010; J Mol Biol 426:1109-1127, 2014; J Biol Chem 291:13098-13112, 2016; J Am Chem Soc 138:8538-8546, 2016; J Am Chem Soc 138:12029-12032, 2016; J Am Chem Soc 134:6455-6466, 2012; J Am Chem Soc 132:1976-1987, 2010; J Am Chem Soc 135:17793-17803, 2013; Proc Natl Acad Sci USA 112:14617-14622, 2015; J Am Chem Soc 138:14066-14075, 2016) have established the capability of solid state nuclear magnetic resonance (NMR) measurements to provide site-specific structural and dynamical information that is not available from other types of measurements. Nonetheless, the relatively high molecular weight of HIV-1 CA leads to congestion of solid state NMR spectra of fully isotopically labeled assemblies that has been an impediment to further progress. Here we describe an efficient protocol for production of segmentally labeled HIV-1 CA samples in which either the N-terminal domain (NTD) or the C-terminal domain (CTD) is uniformly 15N,13C-labeled. Segmental labeling is achieved by trans-splicing, using the DnaE split intein. Comparisons of two-dimensional solid state NMR spectra of fully labeled and segmentally labeled tubular CA assemblies show substantial improvements in spectral resolution. The molecular structure of HIV-1 assemblies is not significantly perturbed by the single Ser-to-Cys substitution that we introduce between NTD and CTD segments, as required for trans-splicing.

中文翻译：

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用于固态 NMR 的 HIV-1 衣壳蛋白组件的分段同位素标记。


我们的实验室以及 Polenova 及其同事对非晶体 HIV-1 衣壳蛋白 (CA) 组装体的最新研究（Protein Sci 19:716-730, 2010；J Mol Biol 426:1109-1127, 2014；J Biol Chem 291:13098- 13112，2016；《美国化学学会》138：8538-8546，2016；《美国化学学会》138：12029-12032，2016；《美国化学学会》134：6455-6466，2012；《美国化学学会》132：1976-1987， 2010；J Am Chem Soc 135：17793-17803，2013；Proc Natl Acad Sci USA 112：14617-14622，2015；J Am Chem Soc 138：14066-14075，2016）建立了固态核磁共振的能力（ NMR）测量可提供其他类型测量无法提供的特定位点的结构和动力学信息。尽管如此，HIV-1 CA 相对较高的分子量导致完全同位素标记的组装体的固态 NMR 光谱拥塞，这阻碍了进一步的进展。在这里，我们描述了一种用于生产分段标记的 HIV-1 CA 样本的有效方案，其中 N 端结构域 (NTD) 或 C 端结构域 (CTD) 统一 15N,13C 标记。片段标记是通过使用 DnaE 分裂内含肽进行反式剪接来实现的。完全标记和分段标记的管状 CA 组件的二维固态 NMR 光谱的比较显示光谱分辨率的显着提高。 HIV-1 组装体的分子结构不会受到我们在 NTD 和 CTD 片段之间引入的单一 Ser-to-Cys 取代（如反式剪接所需）的显着干扰。