卓上型固定化金属親和性クロマトグラフィー精製タグ polyhistidine のそれに続く再構成のためのプロトコル、学部教育研究室に適した非ヘム鉄バインド ジオキシゲナーゼを紹介します。
Polyhistidine タグ付きタンパク質の固定化した卓上型金属アフィニ ティー ・ クロマトグラフィー (IMAC) は大学生によって習得されて簡単と現代文献の最も広く利用された蛋白質の浄化方法となっています。しかし、金属結合蛋白質、鉄などの酸化還元敏感な金属との特にそれらへのアフィニ ティー ・ クロマトグラフィーの適用が多い所が学部で定期的に利用できない機器 – グローブ ボックスへのアクセスを実験室。この記事で示す分離、IMAC ポリ ヒスチジンのタグ付きの精製と金属イオンの溶解、レドックス活性、非ヘム鉄バインド extradiol ジオキシゲナーゼおよび様々 な基板を用いたジオキシゲナーゼのアッセイのベンチトップ メソッド濃度と酸素を飽和します。これらのメソッドは学生によって実行される、アクセス可能な主に学部機関で手頃な価格は、インストルメンテーションで学部教育と研究室で実装します。
固定化金属キレートのヒスチジンの札を使用してホストの有機体の抽出物から polyhistidine タグ付きタンパク質の精製の最初の報告は、1988 年1,の2文献を入力しました。それ以来、polyhistidine タグ組換えタンパク質の固定化金属アフィニ ティー ・ クロマトグラフィー (IMAC) の水質及び添加の生化学的文学3,4、ほぼユビキタスになっています。 5。自動化されたクロマトグラフィーを用いたベンチトップとスピン列形式で、IMAC の浄化方法を実装できます。研究所では、親和性の浄化方法、特に IMAC が広く使用されて、彼らより少なく共通学部教育研究所。生化学研究室の研究室の最も広く使用されている教科書は日常的にこれらのメソッドの代わりより伝統的なイオン交換または色素結合クロマトグラフィー6,7,8選ぶを教えるか,9しますたとえば、アンダーソン10乳酸脱水素酵素の精製色素結合でアフィニティを使用し牛乳 α-ラクトアルブミン7,11 ・ ボイヤーの浄化に使用ニッケル nitriloacetic。酸マトリックスが、ない組換えポリ ヒスチジンの札は、樹脂に対するタンパク質の本質的な親和性に代りに頼る。いくつかの現代実験の教科書や出版物は、緑色または赤色蛍光タンパク質12,13などポリ ヒスチジンのタグ付きタンパク質のターゲットで固定化金属アフィニ ティー ・ クロマトグラフィーを実装して 14,15、抗体16、および選択した酵素1718,19,20,,もいくつかの未知関数21。おそらく、酵素の精製、教育研究室では、望ましいターゲットできる試金するアクティビティの以降のセッションで学生側「本物の科学」の経験を豊かにするため確かに、研究室の経験のこれらのタイプが公開されており、学生の学習に有益な成果報告17,18,20,21。まだ、IMAC の生化学研究室のスパース、ままし、公開メソッド可能性がありますに通常使用されるクロマトグラフィー インスツルメンテーションへのアクセスを想定しても教える酵素精製への応用を教室の研究室で使用し、20します。 また IMAC のとりわけ活動22に不可欠な酸化還元に依存した二価金属を結合する金属タンパク質への適用に制限があります。多くの場合、金属イオンを紛失したり降伏学部研究室に適さない不活性酵素精製中に酸化。
酵素の完全 1/3 バインド23金属イオンと生活23のすべての形態の鉄のほぼ普遍的な条件、にもかかわらず鉄は酵素学で最も問題のある金属イオンの中で間違いなく。IMAC の中に非ヘム鉄2 +結合酵素、特に損失および/または金属の酸化しやすいおそらくする fe2 +切り離すこともできますアミノ酸配位子24から使いやすさとヘムのような専用の有機配位子の不足。また、Fe2 +から Fe3 +の酸素依存酸化を負の自由エネルギー変化と Fe3 +の相対的な安定性のための水溶液中における自発的です。多くの場合、これらの課題は、嫌気性雰囲気および/または非 IMAC クロマトグラフィー法22の使用によって克服します。この記事でベンチトップ、Fe2 +依存スプライシングイントロン L-DOPA ジオキシゲナーゼして Fe2 +、アクティブ サイトの再構成に続いて、簡単、安価なクロマトグラフィー装置を浄化する IMAC を使用するデモンストレーションと酵素試金。これらのメソッドは、6-12 学生グループの独自の学部生物化学研究室で標準、学部レベルで酵素の調査のレパートリーを拡大する使用ことができます。
Polyhistidine タグ組換えタンパク質と IMAC の精製のほかとなっているが事実上ユビキタスで生化学的文学3,4、5IMAC の酵素の浄化への応用生化学研究室の指導のまままばらで、公開メソッドは、常に教育のリソースの制約を考慮していない実験室20。さらに、教育研究所の IMAC の使用は活動および純度、IMAC 精製酵素理想的な教育活動を行う評価実験と結合したときに最も効果的です。酵素を含む教育研究室では、酵素の精製に IMAC のアプリケーションを拡張するために信頼性の高い、安価な方法が必要です。ベンチトップ IMAC を示すこのプロトコル依存の鉄 (ii) を再構成することによって金属タンパク質22IMAC のアプリケーションの制限にも対応しながら容易に入手可能で安価の実験室の供給を使用して金属、L-DOPA ジオキシゲナーゼ投稿浄化してください。試薬および材料の説明を使用して、8 つの学生グループのための消耗品のコストは、図 1と図 2の解析手順を含め、このプロトコルを実行する学期ごとの $500-600 の間を推定します。
Fe2 +切り離すこともできますアミノ酸配位子24と Fe2 +の安易な酸化から O2 Fe3 +、非ヘムの再構成を容易に組換えスプライシングイントロン アミノ酸キレート鉄 (ii) は酵素の浄化の典型的なコンポーネント。古典的なクロマトグラフィーを使用すると、いくつかのケースの32中の鉄の総損失を回避することが可能だが、バック還元剤33,34,35,の存在下での鉄 (II) の追加多くの場合、36嫌気性雰囲気37,38,39, の下で多くの場合、場合によっては過剰な鉄ではない削除33,34,36, 複雑任意の後続の試金。古典的なクロマトグラフィーと嫌気性雰囲気の連続した手順は、学部研究室は、このプロトコルの開発を促すための現実的ではありません。
追加の時間と労力と事前包装された列と比較してクロマトグラフィー計測を自動 Ni NTA 列のマニュアル化・主に重力によってサンプルの処理の時間がかかるが、手動の手順を可能にする実践的ですプロセスの背後にある科学の理解は深まる、学生による学習。ここで説明した条件の下で鉄 (II) 塩の添加は特に過剰ジチオトレイトールに敏感です。学生は、誤ってジチオトレイトールの過剰を追加、降水イベント可能性があります。それをベンチで研究所を最も効果的に使用できるように、演習では、到着する前に試薬量の計算を実行する学生を必要とする有用な発見しました。全体ベンチトップ IMAC 浄化 – – 蛋白質の溶出にセル換散から続いて再構成と以降の実習期間でアッセイ 1 4 時間検査期間で実現できます。
The authors have nothing to disclose.
この文書はグラント号下の国立科学財団によってサポートされる作業に基づいてください。 チェ 1708237。
consumables | |||
BeadBeater 0.1mm glass beads | BioSpec Products | 11079101 | 1 pound each |
50mL Conical Tubes with Screw Caps, sterile | VWR | 21008-178 | |
Sodium chloride | Fisher Bioreagents | BP358-1 | |
Potassium phosphate, monobasic | Acros (Fisher) | AC42420-5000 | |
Sodium Ascorbate | Acros (Fisher) | AC35268-1000 | |
DTT (Dithiothreitol) | Lab Scientific | D-115 | |
Iron(II) sulfate heptahydrate | Sigmaaldrich | 310077 | |
HisPur NiNTA Resin | Fisher (pierce) | PI88221 | |
Econo-Column Chromatography Columns – 1.5 x 20cm | Bio-Rad | 737-1522 | 1.5 x 20 cm, 35 ml, 2ea, |
Stopcock Valve, one way, female to male luer | Kimble | 420163-0000 | pack of 50 |
BD 10mL luer-loc syringe (non-sterile, without needle) | VWR | 301029 | |
Fitting for tubing: 1.6 mm Barb to Female Luer | Biorad | 7318222 | |
Fitting for tubing: 1.6 mm Barb to Male Luer | Biorad | 7318225 | |
Silicon Tubing (1.6 mm ID/0.8 mm wall, for 0.2-5 ml/min on Peristaltic Pump) | Bio-Rad | 7318211 | Pkg of 1, 1.6 mm ID/0.8 mm wall, 10 m, low-pressure tubing for liquid handling |
Glycerol | Fisher (Pierce) | 17904 | |
Coomassie Plus (Bradford) Protein Assay | Thermo Scientitic | 23236 | |
Microcentrifuge Tubes, snap cap, 1.5mL | VWR | 89000-028 | |
Fisherbrand polystyrene disposable serological pipets | Fisher | 13-676-10F | |
Fiserbrand universal pipet pump | Fisher | 14-955-110 | |
Fisherbrand Transfer Pipets | Fisher | 13-711-9AM | |
Econo-Pac 10DG desalting columns | Bio-Rad | 732-2010 | box of 30 |
ExpressPlus PAGE 5x sample buffer | Genscript | MB01015 | 5mL (Dilute 1:5 with sample) |
ExpressPlus PAGE Gel, 4-20%, 12 wells | Genscript | M42012 | 20 gels |
Fisherbrand Disposable Cuvettes, Methyacrylate | Fisher | 14-955-128 | case of 500 |
Cuvette Caps Square Disposable | Fisher | 14-385-999 | |
L-DOPA (3,4-dihydroxyphenylalanine) | Acros | D9628-5G | |
Permanent Equipment: | |||
BeadBeater 50mL chamber | BioSpec Products | 110803-50SS | 1 chamber |
BeadBeater | BioSpec Products | 1107900-101 | 350 ml polycarbonate chamber, rotor assembly, motor base, ice-water cooling jacket and one pound of glass beads. |
Centrifuge tubes, High-Speed PPCO, 50mL | Fisher | 3119-0050PK | |
Mini-PROTEAN Tetra Vertical Electrophoresis Cell for Mini Precast Gels, 4-gel | Bio-Rad | 1658004 | 4-gel vertical electrophoresis system, includes electrode assembly, companion running module, tank, lid with power cables, mini cell buffer dam |
PowerPac HC Power Supply | Bio-Rad | 1645052 | 100–120/220–240 V, power supply for high-current applications, includes power cord |
UV-1800 with UV-Probe Software | Shimadzu | UV-1800 | |
Kintek Global Kinetic Explorer | Kintek Corp | version 6 | https://www.kintekexplorer.com/downloads/ |