효소 활동의 열 안정성은 쉽게 등온선 적정 열 량 (ITC)에 의해 측정 됩니다. 대부분 단백질 안정성 분석 실험은 현재 측정 단백질 전개, 사용 하지만 효소 활동에 대 한 정보를 제공 하지 않습니다. ITC의 효소 활동의 안정성에 효소 수정 효과의 직접 측정을 수 있습니다.
Abstract
이 작품에는 등온선 적정 열 량 (ITC)에 의해 효소 활동의 안정성을 측정 하기 위한 새로운 방법을 보여 줍니다. 최대 열 속도 효소 솔루션으로 기판 솔루션의 단일 주사 효소 활동을 연관 후 관찰. 시간이 지남에 따라 동일한 효소 솔루션으로 기판의 여러 주사 효소 활동의 손실을 보여줍니다. 분석 결과, 아주 약간의 인사 시간을 요구 하는 자치 이며 대부분의 미디어와 효소에 적용 됩니다.
Introduction
효소는 단백질 catalyzing 다양 한 유기 반응의 수 있습니다. 중립 pH 가혹한 용 매를 사용 하 여 피할 근처에서 수성 해결책에서 대부분 효소 기능. 그들의 높은 선택도 때문에 효소 촉매 반응 적은 생산 (일부 경우에 아무 부산물) 산 및 기초1등 선택적 비 촉매 보다 부산물. 이것은 특히 관련 식품 제조 최종 제품 인간의 소비를 위한 안전은 모든 화학 반응을 수행 해야 합니다 어디 에입니다. 현재, 효소는 높은 당 옥수수 시럽2, 치즈3, 맥주4, 유 당-무료 우유5및 다른 중요 한 식품을 생산 하는 데 사용 됩니다. 이 종이 식품 산업에서 효소 사용에 초점을 맞추고, 하는 녹색 화학 및 의약품 합성에 포함 하는 효소에 대 한 다른 많은 사용이 있습니다.
효소의 유틸리티는 효소의 3 차원 구조를 유지에 따라 효소 활동의 안정성에 의해 제한 됩니다. 효소 구조 수정 PEGylation6, 동원 정지 고체 지원7,8, 유전 수정 및 공식에 의해 안정 될 수 있다. 현재, 효소 안정성은 차동 스캐닝 열 량 측정 (DSC)에 의해 일반적으로 측정 하 고 끝점 효소 활동 분석 실험9. DSC 측정 온도는 효소 펼쳐져; 더 높은 온도, 더 안정적인 구조. 그러나, 활동의 손실 효소 또는 효소10내 도메인을 전개 하는 데 필요한 보다 낮은 온도에서 자주 발생 합니다. 따라서, DSC 효소 수정 효소 활동의 안정성을 증가 여부를 확인 하려면 충분 하지 않습니다. 끝점 효소 분석 실험 보통 집중 시간, 여러 샘플을 필요로 하 고 종종 매우 색 또는 불투명 솔루션 또는 정지에 적용 되지 않습니다 하는 결합 된 색도계 반응을 포함.
이 작품 등온선 적정 열 량 (ITC)에 의해 효소 활동의 안정성의 직접 측정 하는 방법을 보여 줍니다. ITC는 열 또는 반응의 과정에서 흡수의 속도 측정 합니다. 이후 거의 모든 반응 생성 하거나 열을 흡수, ITC는 우유와 같은 불투명 한 미디어에 반응 결합 반응을 하거나 발생 하지 않는 등 대부분 효소 촉매 반응에 대 한 사용할 수 있습니다. ITC는 많은 종류의 반응, 화학 운동 매개 변수를 측정 하기 위해 많은 수십 년 동안 사용 되었습니다 하지만 여기에 제시 된 프로토콜 ITC를 사용 하 여 효소 촉매 반응의 피크 열 속도 측정에 초점을 맞추고 효소 활동 선형 함을 보여 줍니다. 최대 열 속도와 상관 된다. ITC 피크 열 속도의 측정은 주로 자율 고 아주 작은 인사 시간 설정 및 분석 필요로.
Protocol
1. 샘플 준비 pH 4.6에서 0.1 M 나트륨 아세테이트 버퍼의 1000 mL 졸업 하는 1000 mL 비 커에 증류수 800 mL를 측정 합니다. 무수 나트륨 아세테이트의 8.2 g의 무게와 비 커에 추가. 비 커 저 어 접시에, 비 커로 저 어 막대를 배치, 저 어 접시에 돌려 놓고 완전히 녹아 때까지 저 어. 무수 나트륨 아세테이트는 완전히 해산, 보정 된 pH 미터를 가진 해결책의 …
Representative Results
그림 1 및 그림 5 는 대표적인 결과 데이터 두 효소 lactase 및 당화를에서 보여줍니다. Lactase 및 당화 endothermically와 exothermically, 각각 두 개의 단으로는 당의 가수분해 촉매. 두 효소 반응 효소의 채도 배제 하는 농도에서 실행 되었습니다. Lactase 데이터 ITC 데이터를 사용 하 여 효소 안정성을 추정 하는 방법을 보여 줍니다. 600 m m 유 당…
Discussion
여기에 설명 된 ITC 효소 안정성 분석 결과의 주요 이점은 자동화 이다. 일단 모든 적절 한 버퍼 및 솔루션은, 각 분석 결과 대 한 설정 시간 분석 결과 하 고 사람에 대 한 약 15 분입니다. 반면, 당화 및 lactase의 활동에 대 한 기존의 분석 하 고 분석 결과의 지속적인 참여와 함께 약 2 시간을 요구 하 고 많은 효소 활동 분석 실험을 상당히 더 많은 시간. 이전 발행물에서 우리는 당화 활동<sup class="xref"…
Chan, W. K. D., Mason, M., Hansen, L. D., Kenealey, J. D. Measuring Enzymatic Stability by Isothermal Titration Calorimetry. J. Vis. Exp. (145), e59302, doi:10.3791/59302 (2019).