Journal of Structural and Functional Genomics

, Volume 6, Issue 2–3, pp 209–217 | Cite as

Shotgun Crystallization Strategy for Structural Genomics II: Crystallization Conditions that Produce High Resolution Structures for T. maritima Proteins

  • Rebecca Page
  • Ashley M. Deacon
  • Scott A. Lesley
  • Raymond C. Stevens
Article

Abstract

Currently, 119 high resolution structures of Thermotoga maritima proteins have been determined by the Joint Center for Structural Genomics (JCSG, www.jcsg.org). Sixty-seven of these were solved using the first implementation of the multi-tiered crystallization strategy at the JCSG for the efficient crystallization of large numbers of protein targets. Previously, we reported the analysis of all proteins crystallized using this multi-tiered strategy [Lesley, S.A. et al. (2002) Proc. Natl. Acad. Sci. USA99, 11664–11669; Page, R. et al. (2003) Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr. 59, 1028–1037]. Here, we extend the analysis and describe the crystallization characteristics of those proteins that produced diffraction quality crystals, ultimately resulting in high resolution structures. First, we found that over 77% (52) of the crystals used for structure determination were produced directly from high-throughput coarse screens, indicating that less than one quarter of the crystals (15) required fine screening. In addition, as observed for the proteome screen [Page, R. et al. (2003) Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr. 59, 1028–1037], the majority of conditions that produced crystals for natively expressed proteins, whose structures have been determined, were distinct from those of their more extensively purified and selenomethionine-labeled counterparts. Finally, 99% of the proteins whose structures were solved crystallized in conditions contained in the JCSG Minimal Core Screen [Page, R. et al. (2003) Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr. 59, 1028–1037; Page, R. and Stevens, R.C. (2004) Methods34, 373–389], a set of 67 conditions previously identified as those most likely to produce crystals of a diverse set of proteins, confirming its success for rapid identification of proteins with a natural propensity to crystallize.

Key words

crystallization structures structural genomics 

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    Lesley, S.A., Kuhn, P., Godzik, A., Deacon, A.M., Mathews, I., Kreusch, A., Spraggon, G., Klock, H.E., McMullan, D., Shin, T., Vincent, J., Robb, A., Brinen, L.S., Miller, M.D., McPhillips, T.M., Miller, M.A., Scheibe, D., Canaves, J.M., Guda, C., Jaroszewski, L., Selby, T.L., Elsliger, M.A., Wooley, J., Taylor, S.S., Hodgson, K.O., Wilson, I.A., Schultz, P.G., Stevens, R.C. 2002Proc. Natl. Acad. Sci. USA991166411669CrossRefPubMedGoogle Scholar
  2. 2.
    Page, R., Grzechnik, S.K., Canaves, J.M., Spraggon, G., Kreusch, A., Kuhn, P., Stevens, R.C., Lesley, S.A. 2003Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr.5910281037CrossRefPubMedGoogle Scholar
  3. 3.
    Page, R., Stevens, R.C. 2004Methods34373389CrossRefPubMedGoogle Scholar
  4. 4.
    DiDonato, M., Deacon, A.M., Klock, H.E., McMullan, D., Lesley, S.A. 2004J. Struct. Funct. Genomics59133146CrossRefGoogle Scholar
  5. 5.
    Almeida, M.S., Peti, W., Wüthrich, K. 2004J. Biomol. NMR29453454CrossRefPubMedGoogle Scholar
  6. 6.
    Etezady-Esfarjani, T., Peti, W., Wüthrich, K. 2003J. Biomol. NMR25167168CrossRefPubMedGoogle Scholar
  7. 7.
    Peti, W., Etezady-Esfarjani, T., Herrmann, T., Klock, H.E., Lesley, S.A., Wüthrich, K. 2004J. Struct. Funct. Genomics5205215CrossRefPubMedGoogle Scholar
  8. 8.
    Etezady-Esfarjani, T., Herrmann, T., Peti, W., Klock, H.E., Lesley, S.A., Wüthrich, K. 2004J. Biomol. NMR29403406CrossRefPubMedGoogle Scholar
  9. 9.
    Levin, I., Schwarzenbacher, R., McMullan, D., Abdubek, P., Ambing, E., Biorac, T., Cambell, J., Canaves, J.M., Chiu, H.J., Dai, X., Deacon, A.M., DiDonato, M., Elsliger, M.A., Godzik, A., Grittini, C., Grzechnik, S.K., Hampton, E., Jaroszewski, L., Karlak, C., Klock, H.E., Koesema, E., Kreusch, A., Kuhn, P., Lesley, S.A., McPhillips, T.M., Miller, M.D., Morse, A., Moy, K., Ouyang, J., Page, R., Quijano, K., Reyes, R., Robb, A., Sims, E., Spraggon, G., Stevens, R.C., Bedem, H., Velasquez, J., Vincent, J., Delft, F., Wang, X., West, B., Wolf, G., Xu, Q., Hodgson, K.O., Wooley, J., Wilson, I.A. 2004Proteins56629633CrossRefPubMedGoogle Scholar
  10. 10.
    McMullan, D., Schwarzenbacher, R., Jaroszewski, L., Delft, F., Klock, H.E., Vincent, J., Quijano, K., Abdubek, P., Ambing, E., Biorac, T., Brinen, L.S., Canaves, J.M., Dai, X., Deacon, A.M., DiDonato, M., Elsliger, M.A., Eshaghi, S., Floyd, R., Godzik, A., Grittini, C., Grzechnik, S.K., Hampton, E., Karlak, C., Koesema, E., Kreusch, A., Kuhn, P., Levin, I., McPhillips, T.M., Miller, M.D., Morse, A., Moy, K., Ouyang, J., Page, R., Reyes, R., Rezezadeh, F., Robb, A., Sims, E., Spraggon, G., Stevens, R.C., Bedem, H., Velasquez, J., Wang, X., West, B., Wolf, G., Xu, Q., Hodgson, K.O., Wooley, J., Lesley, S.A., Wilson, I.A. 2004Proteins56615618CrossRefPubMedGoogle Scholar
  11. 11.
    Jaroszewski, L., Schwarzenbacher, R., Delft, F., McMullan, D., Brinen, L.S., Canaves, J.M., Dai, X., Deacon, A.M., DiDonato, M., Elsliger, M.A., Eshagi, S., Floyd, R., Godzik, A., Grittini, C., Grzechnik, S.K., Hampton, E., Levin, I., Karlak, C., Klock, H.E., Koesema, E., Kovarik, J.S., Kreusch, A., Kuhn, P., Lesley, S.A., McPhillips, T.M., Miller, M.D., Morse, A., Moy, K., Ouyang, J., Page, R., Quijano, K., Reyes, R., Rezezadeh, F., Robb, A., Sims, E., Spraggon, G., Stevens, R.C., Bedem, H., Velasquez, J., Vincent, J., Wang, X., West, B., Wolf, G., Xu, Q., Hodgson, K.O., Wooley, J., Wilson, I.A. 2004Proteins56611614CrossRefPubMedGoogle Scholar
  12. 12.
    Bakolitsa, C., Schwarzenbacher, R., McMullan, D., Brinen, L.S., Canaves, J.M., Dai, X., Deacon, A.M., Elsliger, M.A., Eshagi, S., Floyd, R., Godzik, A., Grittini, C., Grzechnik, S.K., Jaroszewski, L., Karlak, C., Klock, H.E., Koesema, E., Kovarik, J.S., Kreusch, A., Kuhn, P., Lesley, S.A., McPhillips, T.M., Miller, M.D., Morse, A., Moy, K., Ouyang, J., Page, R., Quijano, K., Robb, A., Spraggon, G., Stevens, R.C., Bedem, H., Velasquez, J., Vincent, J., Delft, F., Wang, X., West, B., Wolf, G., Hodgson, K.O., Wooley, J., Wilson, I.A. 2004Proteins56607610CrossRefPubMedGoogle Scholar
  13. 13.
    Xu, Q., Schwarzenbacher, R., McMullan, D., Delft, F., Brinen, L.S., Canaves, J.M., Dai, X., Deacon, A.M., Elsliger, M.A., Eshagi, S., Floyd, R., Godzik, A., Grittini, C., Grzechnik, S.K., Jaroszewski, L., Karlak, C., Klock, H.E., Koesema, E., Kovarik, J.S., Kreusch, A., Kuhn, P., Lesley, S.A., Levin, I., McPhillips, T.M., Miller, M.D., Morse, A., Moy, K., Ouyang, J., Page, R., Quijano, K., Robb, A., Spraggon, G., Stevens, R.C., Bedem, H., Velasquez, J., Vincent, J., Wang, X., West, B., Wolf, G., Hodgson, K.O., Wooley, J., Wilson, I.A. 2004Proteins56171175CrossRefPubMedGoogle Scholar
  14. 14.
    Santelli, E., Schwarzenbacher, R., McMullan, D., Biorac, T., Brinen, L.S., Canaves, J.M., Cambell, J., Dai, X., Deacon, A.M., Elsliger, M.A., Eshagi, S., Floyd, R., Godzik, A., Grittini, C., Grzechnik, S.K., Jaroszewski, L., Karlak, C., Klock, H.E., Koesema, E., Kovarik, J.S., Kreusch, A., Kuhn, P., Lesley, S.A., McPhillips, T.M., Miller, M.D., Morse, A., Moy, K., Ouyang, J., Page, R., Quijano, K., Rezezadeh, F., Robb, A., Sims, E., Spraggon, G., Stevens, R.C., Bedem, H., Velasquez, J., Vincent, J., Delft, F., Wang, X., West, B., Wolf, G., Xu, Q., Hodgson, K.O., Wooley, J., Wilson, I.A. 2004Proteins56167170CrossRefPubMedGoogle Scholar
  15. 15.
    Schwarzenbacher, R., Jaroszewski, L., Delft, F., Abdubek, P., Ambing, E., Biorac, T., Brinen, L.S., Canaves, J.M., Cambell, J., Chiu, H.J., Dai, X., Deacon, A.M., DiDonato, M., Elsliger, M.A., Eshagi, S., Floyd, R., Godzik, A., Grittini, C., Grzechnik, S.K., Hampton, E., Karlak, C., Klock, H.E., Koesema, E., Kovarik, J.S., Kreusch, A., Kuhn, P., Lesley, S.A., Levin, I., McMullan, D., McPhillips, T.M., Miller, M.D., Morse, A., Moy, K., Ouyang, J., Page, R., Quijano, K., Robb, A., Spraggon, G., Stevens, R.C., Bedem, H., Velasquez, J., Vincent, J., Wang, X., West, B., Wolf, G., Xu, Q., Hodgson, K.O., Wooley, J., Wilson, I.A. 2004Proteins55768771CrossRefPubMedGoogle Scholar
  16. 16.
    Schwarzenbacher, R., Jaroszewski, L., Delft, F., Abdubek, P., Ambing, E., Biorac, T., Brinen, L.S., Canaves, J.M., Cambell, J., Chiu, H.J., Dai, X., Deacon, A.M., DiDonato, M., Elsliger, M.A., Eshagi, S., Floyd, R., Godzik, A., Grittini, C., Grzechnik, S.K., Hampton, E., Karlak, C., Klock, H.E., Koesema, E., Kovarik, J.S., Kreusch, A., Kuhn, P., Lesley, S.A., Levin, I., McMullan, D., McPhillips, T.M., Miller, M.D., Morse, A., Moy, K., Ouyang, J., Page, R., Quijano, K., Robb, A., Spraggon, G., Stevens, R.C., Bedem, H., Velasquez, J., Vincent, J., Wang, X., West, B., Wolf, G., Xu, Q., Hodgson, K.O., Wooley, J., Wilson, I.A. 2004Proteins55759763CrossRefPubMedGoogle Scholar
  17. 17.
    Schwarzenbacher, R., Jaroszewski, L., Delft, F., Abdubek, P., Ambing, E., Biorac, T., Brinen, L.S., Canaves, J.M., Cambell, J., Chiu, H.J., Dai, X., Deacon, A.M., DiDonato, M., Elsliger, M.A., Eshagi, S., Floyd, R., Godzik, A., Grittini, C., Grzechnik, S.K., Hampton, E., Karlak, C., Klock, H.E., Koesema, E., Kovarik, J.S., Kreusch, A., Kuhn, P., Lesley, S.A., Levin, I., McMullan, D., McPhillips, T.M., Miller, M.D., Morse, A., Moy, K., Ouyang, J., Page, R., Quijano, K., Robb, A., Spraggon, G., Stevens, R.C., Bedem, H., Velasquez, J., Vincent, J., Wang, X., West, B., Wolf, G., Xu, Q., Hodgson, K.O., Wooley, J., Wilson, I.A. 2004Proteins55474478CrossRefPubMedGoogle Scholar
  18. 18.
    Schwarzenbacher, R., Delft, F., Abdubek, P., Ambing, E., Biorac, T., Brinen, L.S., Canaves, J.M., Cambell, J., Chiu, H.J., Dai, X., Deacon, A.M., DiDonato, M., Elsliger, M.A., Eshagi, S., Floyd, R., Godzik, A., Grittini, C., Grzechnik, S.K., Hampton, E., Jaroszewski, L., Karlak, C., Klock, H.E., Koesema, E., Kovarik, J.S., Kreusch, A., Kuhn, P., Lesley, S.A., Levin, I., McMullan, D., McPhillips, T.M., Miller, M.D., Morse, A., Moy, K., Ouyang, J., Page, R., Quijano, K., Robb, A., Spraggon, G., Stevens, R.C., Bedem, H., Velasquez, J., Vincent, J., Wang, X., West, B., Wolf, G., Xu, Q., Hodgson, K.O., Wooley, J., Wilson, I.A. 2004Proteins54810813CrossRefPubMedGoogle Scholar
  19. 19.
    Erlandsen, H., Canaves, J.M., Elsliger, M.A., Delft, F., Brinen, L.S., Dai, X., Deacon, A.M., Floyd, R., Godzik, A., Grittini, C., Grzechnik, S.K., Jaroszewski, L., Klock, H.E., Koesema, E., Kovarik, J.S., Kreusch, A., Kuhn, P., Lesley, S.A., McMullan, D., McPhillips, T.M., Miller, M.D., Morse, A., Moy, K., Ouyang, J., Page, R., Robb, A., Quijano, K., Schwarzenbacher, R., Spraggon, G., Stevens, R.C., Bedem, H., Velasquez, J., Vincent, J., Wang, X., West, B., Wolf, G., Hodgson, K.O., Wooley, J., Wilson, I.A. 2004Proteins54806809CrossRefPubMedGoogle Scholar
  20. 20.
    Schwarzenbacher, R., Deacon, A.M., Jaroszewski, L., Brinen, L.S., Canaves, J.M., Dai, X., Elsliger, M.A., Floyd, R., Godzik, A., Grittini, C., Grzechnik, S.K., Klock, H.E., Koesema, E., Kovarik, J.S., Kreusch, A., Kuhn, P., Lesley, S.A., McMullan, D., McPhillips, T.M., Miller, M.D., Morse, A., Moy, K., Nelson, M.S., Ouyang, J., Page, R., Robb, A., Quijano, K., Spraggon, G., Stevens, R.C., Bedem, H., Velasquez, J., Vincent, J., Delft, F., Wang, X., West, B., Wolf, G., Hodgson, K.O., Wooley, J., Wilson, I.A. 2004Proteins54801805CrossRefPubMedGoogle Scholar
  21. 21.
    Schwarzenbacher, R., Delft, F., Canaves, J.M., Brinen, L.S., Dai, X., Deacon, A.M., Elsliger, M.A., Eshaghi, S., Floyd, R., Godzik, A., Grittini, C., Grzechnik, S.K., Guda, C., Jaroszewski, L., Karlak, C., Klock, H.E., Koesema, E., Kovarik, J.S., Kreusch, A., Kuhn, P., Lesley, S.A., McMullan, D., McPhillips, T.M., Miller, M.A., Miller, M.D., Morse, A., Moy, K., Ouyang, J., Page, R., Robb, A., Rodrigues, K., Selby, T.L., Spraggon, G., Stevens, R.C., Bedem, H., Velasquez, J., Vincent, J., Wang, X., West, B., Wolf, G., Hodgson, K.O., Wooley, J., Wilson, I.A. 2004Proteins54174177CrossRefPubMedGoogle Scholar
  22. 22.
    Schwarzenbacher, R., Canaves, J.M., Brinen, L.S., Dai, X., Deacon, A.M., Elsliger, M.A., Eshaghi, S., Floyd, R., Godzik, A., Grittini, C., Grzechnik, S.K., Guda, C., Jaroszewski, L., Karlak, C., Klock, H.E., Koesema, E., Kovarik, J.S., Kreusch, A., Kuhn, P., Lesley, S.A., McMullan, D., McPhillips, T.M., Miller, M.A., Miller, M.D., Morse, A., Moy, K., Ouyang, J., Robb, A., Rodrigues, K., Selby, T.L., Spraggon, G., Stevens, R.C., Bedem, H., Velasquez, J., Vincent, J., Wang, X., West, B., Wolf, G., Hodgson, K.O., Wooley, J., Wilson, I.A. 2003Proteins53142145CrossRefPubMedGoogle Scholar
  23. 23.
    Santarsiero, B.D., Yegian, D.T., Lee, C.C., Spraggon, G., Gu, J., Scheibe, D., Uber, D.C., Cornell, E.W., Nordmeyer, R.A., Kolbe, W.F., Jin, J., Jones, A.L., Jaklevic, J.M., Schultz, P.G., Stevens, R.C. 2002J. Appl. Crystallogr.35278281CrossRefGoogle Scholar
  24. 24.
    Rupp, B. 2003J. Struct. Biol.142162169CrossRefPubMedGoogle Scholar

Copyright information

© Springer 2005

Authors and Affiliations

  • Rebecca Page
    • 1
    • 2
    • 5
  • Ashley M. Deacon
    • 1
    • 3
  • Scott A. Lesley
    • 1
    • 4
  • Raymond C. Stevens
    • 1
    • 2
  1. 1.Joint Center for Structural GenomicsUSA
  2. 2.Department of Molecular BiologyThe Scripps Research InstituteLa JollaUSA
  3. 3.Stanford Synchrotron Radiation LaboratoryStanford UniversityMenlo ParkUSA
  4. 4.Genomics Institute of the Novartis Research FoundationSan DiegoUSA
  5. 5.Department of Molecular Pharmacology, Physiology and BiotechnologyBrown UniversityProvidence

Personalised recommendations