نقدم هنا، بروتوكولا لعزل فوكوكسانثين الكلوروفيل المكيفات ملزم البروتينات (FCP) من الدياتومات ودمجها في الدهنية مع التراكيب الدهن الطبيعي لدراسة نقل الطاقة الإثارة على تغييرات تكوين أيون.
أداء التمثيل الضوئي للنباتات والطحالب والدياتومات يعتمد بشدة على اللائحة بسرعة وكفاءة لحصاد الضوء والطاقة عمليات نقل في غشاء ثايلاكويد المعايشة. على ضوء حصاد هوائي الدياتومات، ما يسمى فوكوكسانثين الكلوروفيل المكيفات ملزم البروتينات (FCP)، المطلوبة لامتصاص الضوء ونقل تتسم بالكفاءة لرد فعل التمثيل الضوئي المراكز كذلك أما بالنسبة لصور–الحماية من الضوء المفرط. التبديل بين هاتين الوظيفتين مسألة طويلة الأمد للبحوث. العديد من هذه الدراسات قد أجريت مع FCP في المذيلات المنظفات. دراسات التفاعل، أزيلت المنظفات، مما أدى إلى تجميع غير محدد لمجمعات FCP. وفي هذا النهج، من الصعب أن تميز بين القطع الأثرية والبيانات ذات الصلة فسيولوجيا. ومن ثم، يمكن الحصول على أكثر قيمة من المعلومات حول FCP والضوء غشاء ملزمة أخرى حصاد المجمعات بدراسة تفاعلات البروتين البروتين، ونقل الطاقة والخصائص الطيفية الأخرى إذا كانت متأصلة في بيئتها الأصلية في الدهون. والميزة الرئيسية هي أن الدهنية لها حجم محدد ونسبة محددة بدهن/بروتين الذي يتم التحكم في مدى تجميع FCP. علاوة على ذلك، يمكن بسهولة محاكاة التغييرات في تكوين الحموضة وأيون التي تنظم الضوء الحصاد في فيفو . بالمقارنة مع الغشاء ثايلاكويد، الدهنية أكثر تجانساً وأقل تعقيداً، مما يجعل من الأسهل للحصول على وفهم البيانات الطيفية. البروتوكول يصف إجراءات عزل FCP وتنقية وإعداد الحويصلية وإدماج FCP في الدهنية مع تكوين الدهن الطبيعي. ينتج عن تطبيق نموذجي يجري النظر ومناقشتها.
الكائنات التمثيل الضوئي مثل الدياتومات ويجب التعامل مع ظروف الإضاءة المتغيرة والاستجابة مع آليات التأقلم متطورة للحفاظ على كفاءة التمثيل الضوئي عالية وحماية من التلف صور الأكسدة بالضوء المفرط. هو عملية كبيرة واقية من الضوء في التمثيل الضوئي حقيقيات النوى الطاقة عالية التبريد (ه) يمتص الضوء الذي يحدث كمساهمة رئيسية غير الضوئية التبريد (نبق) تحت ظروف الإجهاد الخفيفة1،2 ،3. مجمعات الهوائي الحصاد الخفيفة (LHC) تشارك في تنظيم مسارات نقل الطاقة الإثارة. في استجابة للضوء العالي الناجم عن انخفاض درجة الحموضة في التجويف بلاستيدات الخضراء، مفاتيح نظام الهوائي من ضوء حصاد الدولة إلى الدولة التبريد. وتحمي هذه الدولة المسرف الطاقة فوتوسيستيمس (PS) والمجمعات الأخرى في غشاء ثايلاكويد من التأكسد. في حقيقيات النوى التمثيل الضوئي، فعله عادة اثنين العوامل1،،من23. عامل واحد هو الضوء المتخصصة حصاد البروتين الذي يستجيب لانخفاض درجة الحموضة. يستحث البروتين الهيئاته في أعلى النباتات4. لهكسرس5، عن طريق نشاط الهيئات الفرعية الرئيسية، والتضمين الحث سه في الطحالب الخضراء6. الدياتومات تمتلك لك مثل البروتينات التي هيكلياً المتصلة لهكسرس7،،من89،10.
والعامل الثاني من سه هو دورة كزانتوفيل حيث تحويلها إلى نموذج واقية من الصور بواسطة إبوكسدة دي الكاروتينات الهوائي وعادت قبل إبوكسدة. وفي النباتات والطحالب الخضراء، يتم تحويل فيولاكسانثين إلى تين وزياكسانثين. في الدياتومات، يتم تحويل ديادينوكسانثين إلى دياتوكسانثين، الذي ثم يرتبط بمدى نبق11. ضوء دياتوم حصاد هوائي تمتلك بعض الخصائص المميزة على الرغم من أنها التطورية المتعلقة بالنباتات والطحالب لهكس. التبديل من الضوء الحصاد لحماية الصور بسرعة هائلة وقدرة نبق أعلى بالمقارنة بالنباتات12. قد يكون هذا أحد الأسباب لماذا الدياتومات ناجحة جداً في مختلف المنافذ الإيكولوجية في طريقة التي هم مسؤولون عنها ليصل إلى 45 في المائة من المحيطات صافي الإنتاج الأولى13. ومن ثم، دياتوم الخفيفة نظم الحصاد كائن مثيرة لاهتمام لبحوث عملية التمثيل الضوئي.
الدياتومات، مثل الأنواع التي تركز على مينيغينيانا سيكلوتيلا، تمتلك ثايلاكويد الخفيفة الأصيلة سميت الأصباغ أنها نظم الحصاد ربط-فوكوكسانثين، الكلوروفيل (شيلي) وج، ومن ثم الضوء FCP. حصاد البروتينات، مثل فيرفااس، هي جزءا لا يتجزأ من نظام غشاء ثايلاكويد تتألف من عدة طبقات الغشاء. الدياتومات تشكيل عصابات من ثلاث ثيلاكويدس. هذا المجمع الوضع يجعل من الصعب على دراستها على المستوى الجزيئي في غشاء ثايلاكويد. وبالإضافة إلى ذلك، العديد من العناصر المساهمة في تنظيم الضوء الحصاد (انظر أعلاه). ولذلك، في العديد من النهج، كانت المجمعات المعزولة من الغشاء باستخدام المنظفات معتدل، مثل ن-دوديسيل-β-د-مالتوبيرانوسيدي (β-DDM)، الذي جعل الغشاء ولكن الاحتفاظ مجمعات FCP سليمة. أجريت العديد من الدراسات الطيفية باستخدام solubilized FCP للتحقيق في الطاقة إينتراموليكولار نقل14،15،،من1617. غير أن هذا النهج السابق كان محدودا نظراً لتنظيم نقل الطاقة يحتاج تفاعل اكسسيتونيك مع مجمعات الهوائي أو فوتوسيستيمس أخرى. ومن ثم فهذه الأنواع من الدراسات لا تنفذ مع مجمعات solubilized نظراً للتفاعل بين المجمعات يتم فقدان.
هو سمة هامة في التنظيم هوائي “الزحام الجزيئي” هوائي وفوتوسيستيمس بغشاء ثايلاكويد18. التي أجريت سابقا، نهج بسيط لمحاكاة هذا التأثير في المختبر. تمت إزالة مواد التنظيف، مما يؤدي إلى تجميع عشوائي لمجمعات الهوائي. على الرغم من أن تم الحصول على بعض البيانات معقولة بهذا النهج،من1719، إزالة المنظفات لا تعكس الحالة في فيفو ولديها بعض القيود نظراً للمجمعات لا تتفاعل في تلك المرحلة الجامعية العادية الهيكل.
استخدام الدهنية ويتغلب على العديد من القيود السابقة. بنية التعليم العالي لا تزال سليمة تماما. غشاء الحويصلية يوفر بيئة شبه أصلية لمجمعات الهوائي. الغشاء الذي يفصل داخل الحويصلية البيئة الخارجية. بهذه الوسائل، توفر الدهنية المقصورات رد فعل اثنين للدراسات من التدرجات أيون ودرجة الحموضة، وكذلك فيما يتعلق بعمليات النقل. علاوة على ذلك، يمكن التحكم معلمات النظام التجريبي أكثر سهولة لدراسات في غشاء ثايلاكويد. وعرضت الدهنية أصلاً لتكون أداة ممتازة لدراسة المجمعات التمثيل الضوئي. وكان محورا رئيسيا في الماضي على مصنع LHC حيث تم اختبار تأثير الدهن غيرت تركيبة على الثاني LHC20. في نهج أخرى، كانت البروتين-بروتين التفاعل بين مختلف LHC ثانيا التحقيق21. أيضا، بعض الدراسات في الطحالب الخضراء نفذت تصف تجميع عفوية بين LHC22. وبالنظر إلى أهمية الدياتومات للنظم الإيكولوجية المائية، أجريت دراسات قليلة نسبيا مع مجمعات الهوائي من الدياتومات. دراستان التحقيق مجمعات الهوائي لمركزية مينيغينيانا سيكلوتيلا، وعرضت فيها تجميع الهوائي FCP23 والاستجابة من FCP للتدرجات الكهروكيميائية24 . وهكذا، الدهنية أداة ممتازة لدراسة الهوائيات دياتوم والتفاعل والتنظيم في الشروط الأصلية تقريبا. الدهنية تنوعاً منذ العديد من الشروط مثل تكوين الدهن والحويصليه حجم وكثافة البروتين ويمكن التحكم في المرحلة المائية المحيطة بها. وعلاوة على ذلك، يتطلب الأسلوب كميات قليلة من العينات. النظام التجريبي أقوى واستنساخه بدرجة عالية. تجزئة الدهنية يسمح لدراسة درجة الحموضة وأيون التدرجات، التي تتسم بأهمية العوامل في تنظيم مجمعات الهوائي.
وهنا يصف لنا عزل مجمعات الهوائي FCP من مينيغينيانا جيم وإدماجها في الدهنية مع تكوين الدهن ثايلاكويد الطبيعية. أيضا، ونحن تقديم بيانات نموذجية لتوصيف solubilized FCP الطيفية ومقارنتها مع FCP في الدهنية. ويلخص الأسلوب المعرفة والبروتوكولات الموحدة التي تم الحصول عليها من التحسينات التي غوندرومان و 2012 بوشل23وناتالي et al. عام 201622، و أحمد و 2017 ديتزيل24.
رقم 1: التمثيل التخطيطي لسير العمل. (1) يشير إلى الفقرة 1 التي تصف نمو الخلايا، واضطراب والعزلة ثايلاكويد مع عقب الانفصال FCP على السكروز كثافة التدرجات؛ جيم-م. –مينيغينيانا سيكلوتيلا الخلايا. (2) إعداد خليط دهن ثايلاكويد الطبيعية (مجدج ودجدج وسقدج) الوارد وصفها في الفقرة 2، وإنشاء المذيلات المنظفات الدهنية مع أوكتيلجليكوسيدي (الجريدة الرسمية). حجم مذيل دهن محددة يتحقق عن طريق البثق استخدام الأغشية لقطر المسام محددة. FCP والدهن-المذيلات هي موحدة في دهن مسبقاً: نسبة البروتين والمنظفات OG و β-DDM يتم إزالتها عن طريق التحكم في الغسيل الكلوي تشكيل بروتيوليبوسوميس FCP. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الدهنية FCP مع تكوين الدهن الطبيعية توفر أداة يدوية وبسيطة واستنساخه للتحقيق في الخصائص الطيفية في المختبر. البيئة المادة الدهنية في FCP الدهنية تشبه الحالة داخل الغشاء ثايلاكويد، مما أدى إلى النتائج التجريبية التي أقرب إلى الظروف الطبيعية.
وهناك العديد من المزايا لاست?…
The authors have nothing to disclose.
ونشكر أحمد عديل رنا للمساعدة في تنقية FCP. الأستاذ كلوديا بوشل المسلم لإجراء مناقشات مفيدة وقراءة المخطوطة. هذا العمل كان تدعمها “مؤسسة البحوث الألمانية” إلى دينار (DI1956-1/1) ومؤسسة هومبولدت لزمالة فيودور لنن إلى ld.
500 ml centrifuge vials | |||
high speed centrifuge | Heraeus | ||
Bead Mill VI 2 | Edmund-Bühler (edmund-buehler.de) | newer version: Vibrogen-Zellmühle Vl 6 | |
Silibeads S 400 µm | Sigmund-Lindner.com | 5223-7 | |
Silibeads S 1,-1,3 mm | Sigmund-Lindner.com | 4504 | |
VitraPOR filter funnel – por1 | ROBU GmbH | 21121 | |
polycarbonate ultracentrifuagtion vials (30 mL) for T-865 | Beranek Laborgeräte (Laborgeraete-beranek.de) | 314348 | |
Ultracentrifuge Discovery 90SE | Sorvall | n.a. | |
rotor T 865 | ThermoFisher Scientific (thermofisher.com) | 51411 | |
Neubauer Cell Counter Chamber (improved) | Carl Roth Laborbedarf (Carlroth.com) | T729.1 | |
Zeiss Mikroskop Primostar (7) | Optik-Pro (optik-pro.de) | 51428 | |
optical glass cuvettes (6040-OG) | Hellma Analytics (hellma-analytics.com) | "6040-10-10" | |
V-630 UV-VIS Spectrophotometer (incl. software) | Jasco (jasco.de) | V-630 | |
n-Dodecyl-β-D-Maltopyranoside | ANATRACE (anatrace.com) | D310LA | |
Ultra-Clear tubes 17 ml for AH629 | Beranek Laborgeräte (Laborgeraete-beranek.de) | 344061 | |
rotor AH629-17-mL | ThermoFisher Scientific (thermofisher.com) | 54285 | |
Membrane concentrator_Centriprep 30 kDa cutoff | Millipore (merckmillipore.com) | 4307 | |
Biometra Minigel-Twin | Analytik Jena AG (analytik-jena.de) | 846-010-100 | |
Silver Stain Plus Kit | Bio-Rad (bio-rad.com) | 1610449 | |
libre office spread sheet | The document foundation | https://de.libreoffice.org/download/libreoffice-still/ | |
special glass cuvettes for fluorescence (101-0S) | Hellma Analytics (hellma-analytics.com) | 101-10-20 | |
Spectrofluorometer FP-6500 (incl. Software) | Jasco (jasco.de) | FP-6500 | |
SDS-loading buffer Roti-Load | ROTH (carlroth.com) | K929.1 | |
n-octyl β-D-glucopyranoside | ANATRACE (anatrace.com) | O311 | |
Monogalactosyl Diaclyglycerol (MGDG) | Larodan AB (larodan.com) | 59-1300 | make stock solution in chloroform |
Digalactosyl Diacylglycerol (DGDG) | Larodan AB (larodan.com) | 59-1310 | make stock solution in chloroform |
Sulphoquinovosyl Diacylglycerol (SQDG) | Larodan AB (larodan.com) | 59-1230 | make stock solution in chloroform |
L-alpha-Phosphatidylglycerol (PG) | Larodan AB (larodan.com) | 37-0150 | make stock solution in chloroform |
L-α-Phosphatidylcholine | Sigma-Aldrich (sigmaaldrich.com) | P3782 SIGMA | make stock solution in chloroform |
sonicator bath S-50TH | Sonicor (getmedonline.com | SONICOR-S-50TH | |
mini-Extruder | Avanti Polar Lipids (Avanti.com) | 610000 | |
Nuleopore polycarbonate membrane | Avanti Polar Lipids (Avanti.com) | 610005 | |
dialysis membrane Visking 14 kDa cutoff | ROTH (carlroth.com) | 0653.1 | boil in destilled water before use |
Biobeads SM2 Adsorbent | Biorad (Bio-rad.com) | 152-3920 | |
sucrose epichlorhydrin copolymer – Ficoll 400 | Sigma-Aldrich (sigmaaldrich.com) | F4375 | |
Polycarbonate ultracentrifuagtion vials (2.7 mL) for TFT 80.4 | Beranek Laborgeräte (Laborgeraete-beranek.de) | 252150 | |
rotor TFT 80.4 | Millipore (merckmillipore.com) | 54356 | |
material listed in order of appearance | |||
For specific safety instructions please refer to material safety sheets and repective manuals. | |||
Standard lab material and substances are not listed. |