Summary

シアノ バクテリア阻害のフィコビリタンパク質の吸光光度定量

Published: September 11, 2018
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Summary

ここでは、定量的阻害吸光光度法によるシアノ バクテリアのフィコビリタンパク質の内容を決定するためのプロトコルを提案する.抽出手順でした; 他のシアノ バクテリアや藻類の系統に適用も正常にただし、色素の吸収スペクトルの違いは、各緊張に吸光光度式を個別にテストする必要が。

Abstract

モデル シアノ バクテリア阻害フィコビリタンパク質含量の定量のための単純なプロトコルです。フィコビリタンパク質は、フィコビリソーム、シアノ バクテリアにおける主要集光性アンテナの最も重要なコンポーネントといくつかの藻類の分類群。阻害のフィコビリソームを含む 2 つのフィコビリタンパク質: フィコシアニン、アロフィコシアニン。このプロトコルでは、シンプルで効率的とフィコシアニン、アロフィコシアニンこのモデル シアノ バクテリアでの定量のための信頼性の高い方法をについて説明します。フィコビリタンパク質抽出吸光光度定量のいくつかの方法を比較しました。このプロトコルに従って抽出プロシージャもに応用したArthrospira sp.CyanotheceSynechococcuselongatusの spスピルリナsp.など他のシアノ バクテリアの系統藍藻sp 紅藻チノリモに関して。様々 な分類から特定のフィコビリタンパク質の消散係数が異なることができ、それは、したがって、すべての単一のひずみの吸光光度定量法を個別に検証にオススメします。プロトコルは、少し時間が必要です、のみ標準装備が必要なので、任意の標準的な生命科学の研究所で実行できます。

Introduction

fPhycobiliproteins は原核生物のシアノ バクテリア (ラン藻) 光捕集アンテナといくつかの真核生物分類群 (Glaucophyta紅藻の主要コンポーネントを表す水溶性色素蛋白複合体、およびCryptophyta)1。超分子複合体フィコビリソームを呼ばれてとして主に発生して、彼らは通常間質側Cryptophytaで、フィコビリタンパク質をローカライズする場所を除いて光合成膜の表面に接続されて、チラコイド ルーメン2。日までフィコビリタンパク質の 4 つのタイプが識別されている: コア アロフィコシアニンと末梢フィコシアニン、フィコエ リスリンと phycoerythrocyanin1。主要集光性複合体としてフィコビリソームは藻類やシアノ バクテリアの大量文化生産性の重要な要因の 1 つを表します。フィコビリソーム切り捨ては強い光3の下でバイオマス蓄積を高めることができることが実証されています。一方、中程度あるいは低照度下でアンテナ切り捨ては成長率とバイオマス蓄積低減3,4で起因しました。フィコビリタンパク質、食品添加物、化粧品業界、医薬品、食品の着色剤と蛍光として商業栽培されているプローブをフローサイトメトリー、蛍光イムノアッセイ蛍光顕微鏡5のアプリケーション。

このプロトコルは、モデル シアノ バクテリア阻害のフィコビリタンパク質の定量分析に焦点を当てください。シアノ バクテリアが、最も早く酸素光合成独立栄養;彼らは 24 億年6以上の地球の生物圏を形成しました。彼らは、窒素、炭素、酸素、およびその他の要素のグローバル物質循環に重要な役割を果たします。シアノ バクテリアの間で単細胞ひずみ阻害全体のゲノムを持つ最初のシアノ バクテリアだったのでユニークなポジションを得たシーケンス78、外因性 DNA9、当然のことながら変形、安定的かつ比較的高速な成長10,11を実行します。阻害アンテナのコアコンポーネントにアロフィコシアニン、不可欠な膜タンパク質に関連付けられてし、添付のフィコシアニンはチラコイド膜周辺に位置します。

フィコビリタンパク質抽出と定量化のためのいくつかのメソッドは、このプロトコルで比較されます。Cyanothece sp Synechococcuselongatusスピルリナsp.Arthrospiraを含む他のシアノ バクテリアの系統だけでなく阻害、最終的な抽出プロシージャが正常に適用されましたsp.藍藻の sp は、紅藻チノリモにも正常に適用されました。したがって、このプロトコルで提案する手法は、フィコビリタンパク質抽出のための普遍的な方法として考えることが。ここに抽出手順が説明されている最高のフィコビリタンパク質利回りクロロフィルの残渣の最も低いコンテンツと共に提供されるにもかかわらず、いくつかのテストの抽出方法は、総蛋白収量の結果、フィコビリタンパク質を抽出します。クロロフィルの内容を減らすことは、正しいフィコシアニン、アロフィコシアニン吸光光度定量のために不可欠だった。

フィコビリタンパク質吸収スペクトルが様々 な藻類やシアノ バクテリア種12,13,14,15,16,17の間で大きく異なるし、も単一のシアノ バクテリア属18系統。したがって、特定の波長と吸収係数としてフィコシアニン、アロフィコシアニン阻害での定量は一般的に他の系統に適用されません。また、フィコエ リスリンと他の藻類とシアノ バクテリアで見つけることができる phycoerythrocyanin、阻害は含まれません。阻害以外の系統のフィコビリタンパク質の定量を目的として、各緊張に吸光光度式を個別に評価することをお勧めします。

プロトコルには (細胞ペレットおよび 1 時間蛋白質の抽出の一晩凍結乾燥) 長いの 2 つの手順が含まれています、フィコビリタンパク質定量化のための総労働時間は 2 時間以内。

Protocol

1 シアノ バクテリア栽培 エルレンマイヤー フラスコまたは < 10 (例えば、17 mM HEPES10を使用して) の pH を維持するためにバッファーに格納された BG11 の中20フォトバイオリアクター10,19 阻害細胞を養います。注: 標準的な栽培条件温度制御を必要とする (通常は、30 ° C、最適温度は 35 ?…

Representative Results

BG11 栽培中20 (17 mM HEPES を補充) 25 ° c、50 µmol (光子) の強さの暖かい白色光の下で阻害されたシェーカーのエルレンマイヤー フラスコで培養として栽培初期メソッドのテスト/(m2·s) と養殖の雰囲気の中で 1% CO2 。、栽培期間中文化安全ロック チューブにサンプリングされた (15,000 x gで 5 分間実験室の温度) を遠心、上清が…

Discussion

このプロトコルでは、単純な高速で、再現性のあるモデル シアノ バクテリア阻害フィコビリタンパク質含量の定量法について説明します。セルの均質化、蛋白質の抽出、フィコシアニン、アロフィコシアニン定量化のいくつかの方法が比較され、最終的なプロトコルは、すべて単一の最適な手順の組み合わせを表します。代表的なデータとして光強度の増加の下で阻害細胞の?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

プロトコルは、以前出版11から採用されました。T. Z.、d. ch. と j. Č. 教育省、青年および国家の持続可能性プログラムの中でチェコ共和国のスポーツによって支えられた私 (当社私)、許可番号 LO1415。J. Č。 また GA CR、許可番号 18-24397S によって支えられました。楽器やその他の施設へのアクセスは、システム生物学 (プロジェクトなし LM2015055) C4SYS チェコ研究基盤によって支えられました。M. A. s. はロシアの科学財団 [第 14-14-00904] からの助成金によって支えられました。

Materials

Synechocystis sp. PCC 6803 Institut Pasteur, Paris, France 6803 Cyanobacterium strain
Roti-CELL PBS Carl Roth GmbH + Co. KG, Karlsruhe, Germany 9143.1 Phosphate-Buffered Saline (PBS) solution, pH 7.4
Eppendorf safe-lock tubes  Eppendorf, Hamburk, Germany 30120086 Safe-lock tubes 1.5 ml
VWR 80-Place Storage System VWR International, Radnor, Pennsylvania, USA 30128-282 Holder for safe-lock tubes 
RAININ 100 µl -1000 µl  Mettler-Toledo, Columbus, Ohio, USA 17014382 Pipette
GP-LTS-A-1000µL-/F-768/8 Mettler-Toledo, Columbus, Ohio, USA 30389272 Pipette tips
Rotina 420R Hettich, Kirchlengern, Germany 4701 Refrigerated centrifuge for 1.5 ml safe-lock tubes and 15 ml conical centrifuge tubes
LCexv 4010 Liebherr, Bulle, Switzerland 9005382197172 Refrigerator and freezer -20 °C
Revco ExF -86°C Upright Ultra-Low Temperature Freezer Thermo Fisher Scientific, Waltham, Massachusetts, USA EXF24086V  Freezer -80 °C
CoolSafe LaboGene, Lillerød, Denmark 7.001.000.615 Freeze dryer 
UV-2600 Shimadzu, Kyoto, Japan UV-2600 Spectrophotometer 
Hellma absorption cuvettes, semi Micro Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, USA Z600288  VIS/UV-VIS semi-micro cuvettes 0.75-1.5 ml, spectral range 200-2500 nm 
Silamat S6 Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein 602286WU Homogenizer 
Solid-glass beads Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, USA Z273627 Glass bead of the diameter 2 mm
CPA225D-0CE Sartorius AG, Göttingen, Germany SECURA225D-1OBR Analytical balances
C-Phycocyanin from Spirulina sp.  Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, USA P2172 Phycocyanin standard
Allophycocyanin Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, USA A7472 Allophycocyanin standard
Bicinchoninic Acid Kit  Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, USA BCA1, B9643 Complete kit for total proteins determination
AlgaeTron  Photon System Instruments Ltd., Drásov, Czech Republic AG 130-ECO  Cultivation chamber for E. flasks, with controllable light and atmosphere
Photobioreactor Photon System Instruments Ltd., Drásov, Czech Republic FMT-150 Cultivation equipment for cyanobacteria and algae with completely controllable environment
Cellometer  Nexcelom Bioscience, Lawrence, Massachusetts, USA Auto M10 Cell counter
Corning 15 mL centrifuge tubes Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, USA CLS430791  15 ml Centrifuge tube for dry weigth sampling
Herasafe KS Thermo Fisher Scientific, Waltham, Massachusetts, USA 51024579 Laminar flow hood

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Zavřel, T., Chmelík, D., Sinetova, M. A., Červený, J. Spectrophotometric Determination of Phycobiliprotein Content in Cyanobacterium Synechocystis. J. Vis. Exp. (139), e58076, doi:10.3791/58076 (2018).

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