Burada, bir protokol fucoxanthin klorofil a/c proteinler (FCP) Diyatomlarla dan ayırmak ve onları uyarma enerji transferi iyon kompozisyon değişiklikleri üzerine çalışmaya doğal lipit kompozisyonları ile lipozomlar içine dahil mevcut.
Bitkiler, algler ve Diyatomlarla fotosentetik performansı güçlü ışık hasat ve enerji hızlı ve verimli regülasyonu kloroplast thylakoid membran transfer işlemlerinde bağlıdır. Diyatomlarla anteni hasat ışık, sözde fucoxanthin klorofil a/c bağlayıcı proteinler (FCP), ışık emilimi için gerekli ve fotosentetik tepki verimli transferi de fotoğraf-koruma aşırı ışık gelince merkezleri. Bu iki işlev arasında geçiş araştırma uzun zamandır devam eden bir mesele. Bu çalışmaların çoğu FCP ile deterjan micelles gerçekleştirilen. Etkileşim çalışmaları için deterjanlar, hangi FCP kompleksleri belirsiz bir toplama için yol kaldırılmıştır. Bu yaklaşım, eserler ve fizyolojik olarak ilgili verileri arasında ayırt etmek zordur. Bu nedenle, FCP ve kompleksleri hasat diğer bağlı membran ışık hakkında daha değerli bilgiler yerel lipid ortamlarındaki katıştırılmış Eğer protein-protein etkileşimleri, enerji transferi ve diğer spektroskopik özellikleri inceleyerek elde edilebilir. En büyük avantajı lipozomlar tanımlı boyutunu ve hangi tarafından FCP kümeleme ölçüde kontrol edilir bir tanımlanmış lipid/protein oranı olması. Ayrıca, in vivo hasat ışık düzenleyen pH ve iyon kompozisyon değişiklikleri kolayca benzetimi yapılabilir. Thylakoid membran ile karşılaştırıldığında lipozomlar elde edilir ve spektroskopik veri anlamak daha kolay kılan daha homojen ve daha az karmaşık. Protokol FCP yalıtım ve arıtma, lipozom hazırlık ve FCP birleşme içine lipozomlar doğal lipid bileşimi ile ilgili yordamı açıklamaktadır. Sonuçlar tipik bir uygulamadan verilen ve tartışıldı.
Fotosentetik canlılar Diyatomlarla gibi sürekli değişen ışık koşulları ile başa çıkmak ve yüksek fotosentetik verimliliği sürdürmek ve aşırı ışık tarafından fotoğraf-oksidatif hasarı korumak sofistike calıştıkları mekanizmaları ile yanıt. Bir büyük ışık-koruyucu fotosentetik ökaryotlarda yüksek enerji su verme (qE) olmayan fotokimyasal su verme (NPQ) hafif stres koşulları1,2 altında ana katkısı olarak oluşur emilen ışık işlemidir ,3. Işık hasat Anten kompleksleri (LHC) uyarma enerji transferi yolları Yönetmelikte katılmaktadırlar. Yanıt yüksek ışık olarak düşük pH kloroplast lümen, anten sistem anahtarları devlet su verme durumuna hasat ışık indüklenen. Bu enerji dissipative devlet photosystems (PS) ve diğer kompleksleri thylakoid zarda fotoğraf-oksidasyon korur. Fotosentetik ökaryotlarda qE genellikle iki faktör1,2,3tarafından indüklenen. Düşük pHiçin yanıt protein hasat özel ışık bir faktördür. PsbS protein yüksek bitkiler4qE neden olmaktadır. LhcSRs5PsbS faaliyete göre modüle, neden yeşil algler6‘E q. Diyatomlarla yapısal olarak LHCSRs7,8,9,10‘ a ilgili Lhcx gibi proteinler sahip.
İkinci qE nerede karotenoidler anten fotoğraf-koruyucu forma de-epoxidation tarafından dönüştürülür ve epoxidation tarafından yeniden dönmek xanthophyll döngüsü faktördür. Bitki ve yeşil algler, violaxanthin zeaksantin için dönüştürülür. Diyatomlarla, diadinoxanthin diatoxanthin, sonra NPQ11ölçüde ile karşılıklı olarak ilişkilendirir dönüştürülür. Bitki ve yosun LHCs ilgili evrimsel olsa anten hasat diatom ışık bazı özelliklerine sahiptir. Fotoğraf-koruma için hasat ışık geçiş son derece hızlı ve NPQ kapasitesi daha bitkiler12‘ ye göre. Bu neden Diyatomlarla okyanus net birincil üretim13ilâ % 45 sorumlu oldukları bir şekilde farklı ekolojik niş içinde çok başarılı bir nedeni olabilir. Bu nedenle, diatom sistemleri hasat ışık fotosentez araştırma ilginç bir nesne vardır.
Merkezli türler Cyclotella meneghiniana, thylakoid içsel ışık sistemleri sonra pigmentler adlı hasat sahip gibi Diyatomlarla – fucoxanthin, klorofil (chl) a ve c, dolayısıyla FCP proteinler, hasat ışık bağlama FCPs gibi vardır birçok membran katmandan oluşan thylakoid membran sisteminde gömülü. Diyatomlarla üç thylakoids grupları oluşturur. Bu karmaşık durum thylakoid zarda moleküler düzeyde çalışmaya zor yapar. Buna ek olarak, birçok bileşenleri (yukarı bakın) hasat ışık düzenlenmesi için katkıda bulunur. Bu nedenle, pek çok yaklaşım içinde kompleksleri gibi n-Lauryl-β-D-membran solubilize ama FCP kompleksleri sağlam tutmak maltopyranoside (β-demir), hafif deterjan kullanarak zar izole edildi. İntramolecular enerji transferi14,15,16,17araştırmak için çözündürüldükten FCP kullanarak birçok spektroskopik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Enerji transferi Yönetmeliği ile diğer Anten kompleksleri veya photosystems excitonic etkileşim ihtiyacı ancak, bu eski yaklaşım sınırlı alınmaya başlanmıştır. Kompleksleri arasındaki etkileşimi kayıp olduğu için bu nedenle, bu tür çalışmalar çözündürüldükten kompleksleri ile uygulanmaz.
Önemli bir anten Yönetmelikte “moleküler kalabalık” anten ve thylakoid membran18photosystems özelliğidir. Eskiden, basit bir yaklaşım bu etkisi simüle etmek için yapılmıştır tüp bebek. Anten kompleksleri rasgele toplama için bu da neden deterjan kaldırıldı. Her ne kadar bazı makul veri bu yaklaşım17,19tarafından elde edildi, deterjan kaldırma durumu vivo içinde yansıtmaz ve kompleksleri onların düzenli Tersiyer etkileşim değil bu yana bazı sınırlamalar vardır yapısı.
Lipozomlar kullanımı birkaç eski sınırlamalar üstesinden gelir. Üçüncül yapı hala tam olarak sağlamdır. Lipozom membran Anten kompleksleri için yarı doğal bir ortam sağlar. Membran lipozom iç dış ortamdan ayıran. Bu şekilde, lipozomlar iyon ve pH degradeleri de taşıma işlemleri gelince, çalışmalar için iki reaksiyon bölmeler sağlar. Ayrıca, deneysel sistem parametrelerini daha kolay thylakoid membran araştırmaları kontrol edilebilir. Lipozomlar zaten fotosentetik kompleksleri eğitim için mükemmel bir araç olarak gösterildi. Geçmişte büyük bir odak bitki nerede değişmiş lipid kompozisyon etkisini LHC II20üzerinde test edildi LHC oldu. Diğer yaklaşımlar, farklı LHC II arasındaki protein-protein etkileşimi incelenen21idi. Ayrıca, yeşil algler bazı çalışmalarda spontan LHC22arasında kümeleme açıklayan gerçekleştirilmiştir. Diyatomlarla sucul ekosistemler için önemi göz önüne alındığında, görece az sayıda çalışmalar Diyatomlarla Anten kompleksleri ile gerçekleştirilmiştir. İki çalışma nerede FCP anten23 ve FCP yanıt elektrokimyasal gradyan24 için kümeleme gösterildi merkezli Cyclotella meneghiniana, Anten kompleksleri araştırıldı. Böylece, lipozomlar diatom antenler ve etkileşim ve neredeyse doğal koşullar Yönetmelikte eğitim için mükemmel bir araç vardır. Lipozomlar lipid bileşimi, lipozom boyutu, protein yoğunluğu gibi birçok koşulları beri çok yönlü ve çevresindeki sulu faz kontrol edilebilir. Ayrıca, yöntem örnekleri düşük miktarda gerektirir. Deneysel sistem sağlam ve son derece tekrarlanabilir. PH eğitimi için lipozomlar compartmentalization sağlar ve önemli iyon degradeler faktörler Anten kompleksleri Yönetmelikte.
Burada, FCP Anten kompleksleri C. meneghiniana üzerinden yalıtım ve onların birleşme lipozomlar doğal thylakoid lipid bileşimi ile açıklanmaktadır. Ayrıca, çözündürüldükten FCP spektroskopik karakterizasyonu için örnek veri sağlamak ve onları lipozomlar FCP ile karşılaştırın. Yöntem bilgi ve Gundermann ve Büchel 201223, Natali vd. 201622ve Ahmed ve Dietzel 201724ilerleme–dan elde edilen standart iletişim kuralları özetler.
Şekil 1: iş akışı şematik gösterimi. (1) başvuran hücre büyüme, bozulma ve FCP ayrılık sükroz yoğunluk gradyanlar üzerinde; aşağıdaki thylakoid yalıtım tanımlayan paragraf 1 C. m. –Cyclotella meneghiniana hücreleri. (2) doğal thylakoid lipid karışımı (MGDG, DGDG ve SQDG) hazırlanması 2 ve lipid-deterjan micelles octylglycoside (OG) ile oluşturulması paragrafta açıklanan. Tanımlanmış lipid-micelle boyutu ekstrüzyon tarafından tanımlanmış gözenek çapı membranlar kullanılarak elde edilir. FCP ve lipid-micelles önceden tanımlanmış bir lipid birleştirilmiş: protein oranı ve OG ve β-DDM deterjanlar vardır FCP proteoliposomes oluşturan kontrollü kaldırılan yolu ile diyaliz. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
FCP lipozomlar doğal lipid bileşimi ile spektroskopik özellikleri araştırmak için kullanışlı, basit ve tekrarlanabilir bir araç sağlamak tüp bebek. FCP lipozomlar lipid ortamında doğal koşullarına yakın olan deneysel sonuçlar için sebebiyet veren thylakoid membran içinde durum benzer.
C. meneghiniana bir modeli sistem olarak FCP anten için kullanmanın bir çok avantajı vardır. Bu nispeten hızlı büyür ve diğer diatom modeli türler ile karşılaşt…
The authors have nothing to disclose.
Rana Adeel Ahmad FCP arıtma yardım için teşekkür. Prof. Claudia Büchel yararlı tartışmalar için kabul etti ve el yazması okuma. Bu eser Alman Araştırma Vakfı’na LD (DI1956-1/1) ve Feodor Lynen bursu için ld Humboldt Vakfı tarafından desteklenmiştir
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. |