Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

מעקב אחר רדוקטיביים ו חמצוני חצאי תגובות של Monooxygenase פלבין תלויי באמצעות הופסק-Flow spectrophotometry

Published: March 18, 2012 doi: 10.3791/3803

Summary

אנו מתארים את השימוש של המכשיר הפסיקה זרימת לחקור הן את רדוקטיביים ו חמצוני חצאי תגובות

Abstract

Aspergillus fumigatus siderophore (Sida) הוא monooxygenase FAD המכיל המזרז hydroxylation של ornithine ב ביוסינתזה של siderophores hydroxamate החיוניים ארסיות (למשל ferricrocin או נ ', נ', נ'' ', triacetylfusarinine C) 1. התגובה catalyzed ידי Sida ניתן לחלק רדוקטיביים ו חמצוני למוצרי תגובות וחצי (ערכת 1). רדוקטיבי חצי תגובה, FAD חמצון חייב Sida F, הוא מופחת על ידי NADPH 2,3. ב חמצוני חצי תגובה , cofactor מופחת מגיב עם חמצן מולקולרי כדי ליצור C4a-hydroperoxyflavin ביניים, אשר מעבירה אטום חמצן ornithine. כאן אנו מתארים הליך למדוד את שיעורי וכדי לזהות את הצורות השונות של הספקטרום Sida באמצעות מכשיר הפסיקה זרימת מותקן תא הכפפות אנאירובי. ב-מכשיר הפסיק לזרום, כמויות קטנות של המגיבים הם במהירות מעורבת, ואחרי זרימה הוא נעצר על ידי המזרק ה stop (איור 1), השינויים הרפאים של הפתרון ממוקם בתא המדידה נרשמות לאורך זמן. בחלק הראשון של הניסוי, אנו מראים כיצד ניתן להשתמש במכשיר הפסיק זרימת במצב אחד, שבו הפחתת אנאירובי של פלבין ב Sida F על ידי NADPH נמדד באופן ישיר. לאחר מכן להשתמש בהגדרות ערבוב כפול שבו Sida F מצטמצם 1 anaerobically ידי NADPH עבור פרק זמן מוגדר של זמן בלולאה ההזדקנות, ולאחר מכן הגיבו עם חמצן מולקולרי בתא המדידה (איור 1). על מנת לבצע את הניסוי הזה, מאגרים אנאירוביים נחוצים משום שכאשר רק רדוקטיבי חצי התגובה פיקוח, כל החמצן הפתרונות יגיב עם cofactor פלבין מופחת וליצור C4a-hydroperoxyflavin ביניים אשר בסופו של דבר להירקב בחזרה פלבין חמצון . זו לא תאפשר למשתמש למדוד במדויק את קצב הפחתת מאז לא תהיה תחלופה מלאה של enzyme. כאשר חמצון וחצי תגובת נחקרת האנזים חייב להיות מופחת בהיעדר חמצן כך רק את הצעדים בין הפחתת חמצון הם נצפו. אחד מאגרים המשמשים בניסוי זה הוא רווי חמצן, כדי שנוכל ללמוד חמצוני חצי תגובה על ריכוזים גבוהים יותר של חמצן. אלה הם לעתים קרובות את ההליכים שבוצעו כאשר לומדים בין אם את רדוקטיביים או חמצוני למוצרי תגובות וחצי עם פלבין המכילים monooxygenases. טווח הזמן של טרום היציב ניסויים שבוצעו עם הזרם, הוא עצר את אלפיות שניות, אשר מאפשר לקבוע את קבועי קצב פנימי איתור וזיהוי של חומרי ביניים בתגובה 4. הנהלים המתוארים כאן יכול להיות מיושם על פלבין תלויי monooxygenases אחרים. 5,6

Protocol

1. הכנת מאגר אנאירובית

  1. הכן 1 ליטר של 100 חיץ אשלגן זרחתי מ"מ, pH 7.5. יוצקים 250 מ"ל של למאגר לתוך בקבוק של 500 מ"ל בוכנר עם בר ומערבבים.
  2. סוגרים את הבקבוק עם פקק גומי ומניחים אותו על הצלחת ומערבבים. חבר את צינור קצר הבקבוק לקו Schlenk.
  3. דגה חיץ תחת ואקום במשך 5 שעות בטמפרטורת החדר בהתרגשות. במהלך פרק זמן זה, בצע 5 סיבובים רצופים של ואקום degassing ו שטיפה עם ארגון כל שעה.
  4. לשטוף את הבקבוק עם ארגון למשך 10 שניות ונתק אותו סעפת ואקום. מניחים את הבקבוק בתוך תא הכפפות.
  5. להשאיר בקבוק פתוח בתא הכפפות לילה בהתרגשות נמרצת.

2. הסרת חמצן מערכת הופסק זרימה

  1. הכן 1 ליטר של אצטט M 0.1 נתרן, pH 5.0. יוצקים 125 מ"ל של חיץ זה לתוך בקבוק של 250 מ"ל בוכנר ולבצע צעדים 1.2-1.4.
  2. לשקול את 5מ"ג גלוקוז אוקסידאז של אספרגילוס ניז'ר ​​(181,300 U / g) ו 0.9 גרם גלוקוז באמצעות צינור 1.5 מ"ל ו -50 מ"ל Eppendorf צינור פלקון חרוטי, בהתאמה. מניחים את שתי מכולות לתוך תא הכפפות.
  3. לפרק גלוקוז אוקסידאז וגלוקוז ב 50 מ"ל של אצטט אנאירובי M 0.1 נתרן, pH 5.0 (ריכוזים סופיים של 18.13 U / מ"ל ​​ו 100 מ"מ בהתאמה). למלא את המאגר מזרקים עם פתרון זה (איור 1).
  4. ודא כי כונן שסתומים הם במצב "עומס" וממלאים את הכונן מזרקים (איור 1). סובבו את שסתום F כדי העמדה "כונן". לרוקן את המזרק לעצור על ידי לחיצה על ריק בתוכנה Pro-Data שליטה. דחוף את החיץ בין F מזרק הכונן דרך מעגל זרימה באופן ידני על ידי העלאת האיל הכונן המתאים. חזור על שלב זה עשר פעמים בסך הכל. בצעו את אותו תהליך עם שלושת מזרקים אחרים הכונן. לחכות שעה אחת.
  5. להחליף את הפתרון של מזרקים המאגר עם contai חיץ אותונינג גלוקוז אוקסידאז וגלוקוז. חזור על שלב 2.4.
  6. חזור על שלב 2.5 ולאפשר פתרון לעמוד במערכת זרימת לילה.
  7. לאחר הדגירה לילה, חזור על שלב 2.5.

3. הכנת מאגר חמצן רווי

  1. הכן 100 mM אשלגן זרחתי חיץ (pH 7.5) ויוצקים לתוך 50 מ"ל בקבוקון 50 מ"ל עם בר ומערבבים. כיסוי או בקבוקון עם פקק ויטון וחותמת אלומיניום ויטון.
  2. מניחים את הבקבוקון על הקרח. לטבול את המחט הארוכה מחובר מיכל המכיל 100% חמצן אל הפתרון. להוסיף עוד מחט קצרה דרך הפקק של בקבוקון כמו פורקן.
  3. הפתרון הבועה עם חמצן 100% במשך שעה 1 בהתרגשות.
  4. ראשית להסיר את המחט קצרה בקבוקון ולחכות 10 שניות לפני הוצאת המחט הארוכה. מניחים את הבקבוקון סגור בתא הכפפות.

4. הכנת פתרון NADPH

  1. לשקול את 1 מ"ג של NADPH על צינור 1.5 Eppendorf מ"ל ומניחים אנילא לתוך תא הכפפות.
  2. ממיסים את NADPH ב μL 300 מאגר אנאירובי 100 אשלגן זרחתי מ"מ, pH 7.5. הסר 30 μL של פתרון זה מתא הכפפות כדי לקבוע את ריכוז NADPH עם ספקטרופוטומטר (ε 340 ננומטר = 6270 M -1 ס"מ -1).

5. הסרת חמצן פתרון האנזים

  1. קח 400 μL של פתרון המניות האנזים מהמקפיא ו ההפשרה בתא הכפפות. פתרון המניות האנזים (360 מיקרומטר) הוכנה בעבר 100 חיץ אשלגן זרחתי מ"מ (pH 7.5) המכיל 100 מ"מ NaCl, ו קפוא בחנקן נוזלי.
  2. מעבירים את הפתרון האנזים לתוך בקבוקון 25 מ"ל עם בר התרגשות, מכסה בקבוקון עם פקק ויטון וחותמת אלומיניום ויטון ולהסיר מתא הכפפות.
  3. מניחים את הבקבוקון על קרח וחבר אותו לקו Schlenk על ידי החדרת מחט דרך פקק של הבקבוקון.
  4. דגה פתרון האנזים על ידי ביצוע 5 סבבים רצופים שללשאוב degassing ו שטיפה עם ארגון כל 20 דקות במשך שעה 1.
  5. לשטוף את הבקבוקון עם ארגון למשך 10 שניות ונתק אותו סעפת ואקום. מניחים את הבקבוקון על קרח בתוך תא הכפפות.

6. רדוקטיבי חצי התגובה: פלבין הפחתת ניטור

  1. הכן את מכשיר הפסיקה זרימת ואת תוכנת Pro-Data שליטה על מצב ערבוב אחד לאחר פרוטוקול של היצרן.
  2. הפעל את האמבטיה במים במחזור (15 ° C). הסר החמצן מהמים על ידי מבעבעים חנקן דרכו במשך 20 דקות. זה מונע זיהום חמצן דרך מעגל הזרימה.
  3. לשמור על הטמפרטורה של מזרקים כונן והתא תצפית על 15 מעלות צלזיוס על ידי חיבור אמבט מים הדיור של זרימה הפסיק לאמבטיה במחזור.
  4. בחלון לוח בקרה של Pro-תוכנה נתונים מערך בקרת photodiode בחר ההדק חיצוניים (כדי להפעיל את הפסיקה זרימת הפעולה), וכן Logarithmic מידה.
  5. הפעל את תוכנת Pro-Data הצופה ולהגדיר את הספרייה שבה את קבצי הנתונים יישמרו.
  6. להחליף את הפתרון של מזרקים מאגר C ו-F עם חיץ אנאירובי 100 אשלגן זרחתי מ"מ (pH 7.5). להפוך את C ו-F כדי שסתומים עמדה "כונן". לרוקן את המזרק לעצור על ידי לחיצה על ריק בתוכנה Pro-Data שליטה. לחצו על חוצץ משני מזרקים לנסוע דרך מעגל זרימה באופן ידני על ידי העלאת הכונן המתאים אייל חמש פעמים בסך הכל (לחץ על רוקן לפני כל תנועה של RAM).
  7. על מנת להבטיח כי גלוקוז אוקסידאז הוסר לחלוטין מעגל זרימה, ביצוע שלב 6.6 ארבע פעמים בסך הכל.
  8. לחץ על בסיסי בתוכנה Pro-Data שליטה.
  9. מערבבים 100 μL של פתרון המניות האנזים עם μL 1100 מאגר אנאירובי 100 אשלגן זרחתי מ"מ (הריכוז הסופי לאחר ערבוב בזרם הפסיקה של 15 מיקרומטר).
  10. להחליף את הפתרון של מאגר SYRאינגה F בתמיסת האנזים. סובבו את שסתום F כדי העמדה "כונן". לרוקן את המזרק לעצור על ידי לחיצה על ריק בתוכנה Pro-Data שליטה. דחוף את הפתרון האנזים מ F מזרק הכונן דרך מעגל זרימה באופן ידני על ידי העלאת האיל הכונן המתאים. לבצע שלוש פעמים בסך הכל. בתוכנה Pro-Data הבקרה, קבע את זמן רכישת עד 60 שניות.
  11. ודא כי שני מזרקים כונן מלאים פתרונות המתאימים שלהם אילים כונן נמצאים בקשר עם בוכנות המזרק הכונן. הפעל את שני שסתומי אל עמדת "כונן" ולחץ לרכוש תוכנת Pro-Data השליטה לבצע את הכונן. חזור על פעולה זו פעמיים נוספות כדי להשיג את הנתונים בשלושה עותקים. זה ספקטרום התשואות של הטופס חמצון של האנזים.
  12. שימוש בערך 452 ננומטר לקבל מהכוננים, לקבוע את ריכוז האנזים לפני ערבוב (ε 452 ננומטר = 13700 מ -1 ס"מ -1) ולהכין 4 מ"ל של solutio NADPHn 1.5 פי מרוכז יותר.
  13. להחליף את הפתרון של מאגר מזרק C פתרון NADPH ו ריקים ולמלא את המזרק להפסיק שלוש פעמים כמתואר 6.10.
  14. חזור על שלב 6.11. זה ספקטרום התשואות במהלך הירידה של האנזים.

7. חמצוני חצי התגובה: פלבין חמצון ניטור

  1. הכן את מכשיר הפסיקה זרימת ואת תוכנת Pro-Data שליטה על מצב ערבוב כפול בעקבות פרוטוקול של היצרן.
  2. חזור על שלבים 6.2-6.5.
  3. להחליף את הפתרון בארבעת מזרקים עם המאגר למאגר אנאירובי 100 אשלגן זרחתי מ"מ (pH 7.5). סובבו את שסתום F כדי העמדה "כונן". רוקן את המזרק לעצור על ידי לחיצה על ריק בתוכנה Pro-Data שליטה. דחוף את החיץ בין F כונן מזרק דרך מעגל זרימה באופן ידני על ידי העלאת האיל הכונן המתאים. לבצע שלב זה חמש פעמים בסך הכל עם מזרק כל הכונן.
  4. ביצוע שלב 7.3 ארבע פעמים טוטאל להסיר לחלוטין את תוכנו של מעגל הזרימה.
  5. לחץ Baseline בתוכנה Pro-Data שליטה.
  6. מערבבים 200 μL של פתרון המניות האנזים עם μL 1000 מאגר אנאירובי 100 אשלגן זרחתי מ"מ (הריכוז הסופי לאחר ערבוב בזרם הפסיקה של 15 מיקרומטר).
  7. להחליף את הפתרון של מזרק מאגר פתרון האנזים. סובבו את שסתום אל עמדת "כונן". לרוקן את המזרק לעצור על ידי לחיצה על ריק בתוכנה Pro-Data שליטה. דחוף את הפתרון האנזים מן המזרק הכונן דרך מעגל זרימה באופן ידני על ידי העלאת האיל הכונן המתאים. בצע פעולה זו שלוש פעמים בסך הכל. בתוכנה Pro-Data הבקרה, קבע את הזמן עיכוב של 0.5 וזמן רכישה של עד 60.
  8. להבטיח כי כל כונן מזרקים מלאים פתרונות המתאימים שלהם אילים כונן נמצאים בקשר עם בוכנות המזרק הכונן. הפעל את כל שסתומי אל עמדת "כונן" ולחץ לרכוש Pro-Datתוכנות שליטה לבצע את הכונן. חזור על פעולה זו פעמיים נוספות כדי להשיג את הנתונים בשלושה עותקים. זה ספקטרום התשואות של הטופס חמצון של האנזים.
  9. להחליף את הפתרון של מאגר מזרק B פתרון NADPH 1.5 פי מרוכז יותר מאשר פתרון האנזים מזרק א סובב את השסתום ב 'עמדה "כונן" וריק ולמלא את המזרק לעצור שלוש פעמים כמתואר 7.7.
  10. להחליף את הפתרון של מאגר מזרק C עם חיץ מחומצן. סובבו את שסתום C כדי העמדה "כונן" וריק ולמלא את המזרק לעצור שלוש פעמים כמתואר 7.7. בתוכנה Pro-Data הבקרה, קבע את הזמן עיכוב הרכישה ב 15 ו 900 S, בהתאמה.
  11. חזור על שלב 7.8. זה ספקטרום התשואות במהלך reoxidation של האנזים הקטינה באופן מלא.

8. ניתוח נתונים

  1. הפעל את תוכנת Pro-Data ממיר. לחץ על הסמל אפשרויות ובחר ב ProDataCSV.
  2. לפתוחהספרייה שבה את קבצי הנתונים נשמרו. גררו את הקבצים לחלון Pro-APL ממיר נתונים. הנתונים יישמרו באופן אוטומטי קבצי CSV בפורמט באותה ספרייה.
  3. לפתוח את הקבצים בפורמט CSV באמצעות Microsoft Excel (מיקרוסופט, ברדמונד, וושינגטון, ארה"ב). לנרמל את הבסיס של הפסיקה זרימה עקבות על ידי הפחתת ספיגת המקביל ב 700 ננומטר.
  4. לנתח את עקבות לתקן באמצעות KaleidaGraph (תוכנה סינרגיה, קריאה, הרשות הפלסטינית) על ידי התאמת העלילה של ספיגת מקסימלית המקביל לעומת הזמן לפונקציה המעריכית המתאימה. כפי שמוצג באיור 2 ב, ספיגת ב 452 ננומטר היה להתוות כפונקציה של הזמן על מנת לקבוע את שיעור הפחתת פלבין לאחר ערבוב האנזים NADPH במכשיר הפסיקה זרימת. במקרה זה, בכושר הטוב ביותר של הנתונים הושגו באמצעות משוואה מעריכית כפולה שיעורי 0.65 ו 0.23 s -1 חושבו בשלב הראשון והשני של ירידה, מילpectively. כדי לקבוע את קצב היווצרות ביניים C4a-hydroperoxyflavin ו reoxidation לאחר מגיבים עם חמצן האנזים מופחת, ניתחנו את פסק זרימה עקבות ב 380 ו 452 ננומטר, בהתאמה (איור 3 ב). באמצעות משוואה מעריכית אחת, חישבנו שיעורי 1.4 ו -1 של 0.006 עבור השלב הראשון והשני של חמצוני חצי תגובה, בהתאמה.

9. נציג תוצאות

התוצאות של הניסויים המתוארים בסעיפים הקודמים להראות כיצד רדוקטיבי חצי התגובה של Sida F יכול להיות פיקוח על ידי מדידת השינויים ספיגת ב 452 ננומטר, אשר תואמות את השינויים במדינה חיזור של פלבין. שיעור של שלב זה ניתן לקבוע על ידי התאמת הנתונים למשוואה המתאים (איור 2: שלב 8.4). שיעור הפחתת לקבל (0.65 s -1) דומה לערך החתול k מחושב עםהמצב היציב ניסויים 2, טוען כי הפחתת שיעור, קביעת שלב של התגובה. ניצול של מצב ערבוב כפול של זרימה עצר, קצב חמצון ואת ביניים בתגובה וחצי זה ניתן לקבוע (איור 3: שלב 8.4). בתגובה catalyzed ידי Sida F, C4a-hydroperoxyflavin מזוהה בבירור (λ מקסימום של 380 ננומטר), ושיעור של היווצרות עששת ניתן לחשב. קצב איטי של reoxidation לקבל (0.006 s -1) מצביע על כך C4a-hydroperoxyflavin יציב מאוד בהעדר ornithine.

תוכנית 1
1. תוכנית מנגנון Sida F. טבעת isoallozaxine של cofactor FAD מוצג. פלבין חמצון (A) נקשר NADPH (ב ') מגיב ליצירת פלבין מופחת NADP + (ג). לאחר התגובה עם חמצן מחייב מולקולרית שלornithine, C4a-hydroperoxyflavin נוצר (ד '). זהו המין hydroxylating. לאחר hydroxylation של ornithine, hydroxyflavin (ה) חייב להיות מיובש כדי ליצור אנזים חמצון. NADP + נותר חייב לאורך כל מחזור קטליטי והוא המוצר האחרון להשתחרר (F).

איור 1
באיור 1. המכשיר הפסיק זרימה. א) תמונה של מרכיבי Photophysics יישומי SX20 הפסיק זרימת ספקטרופוטומטר. ב ') תמונה של יחידת טיפול המדגם. ג) תוכנית של מעגל זרימת במצב ערבוב כפול.

איור 2
איור 2. ירידה אנאירובית של Sida עם NADPH במכשיר הפסיק זרימה. א) שינויים ספקטרליות שנרשמו לאחר ערבוב כמויות שוות של 30 מיקרומטר Sida ו NADPH 45 מיקרומטר. קשת 1 (חמצון Sida) ואת ספקטרום האחרון (מופחת באופן מלא סידא) מסומן בכחול ואדום, בהתאמה. ב) ספיגת זכר ב 452 ננומטר שנרשמו כפונקציה של הזמן.

איור 3
איור 3. חמצון של Sida במכשיר הפסיק זרימה. א) שינויים ספקטרליות נרשם לאחר ערבוב כמויות שוות של Sida מופחת באופן מלא מאגר מחומצן. הריכוזים האחרונים היו 15 מיקרומטר Sida, 22.5 NADPH מיקרומטר, ו 0.95 חמצן מ"מ. קשת רשמה ב 0.034, 4.268, ו 727.494 של האנזים המתאים מופחת באופן מלא, C4a-hydroperoxyflavin ביניים (λ מקסימום של 380 ננומטר), ו - אנזים חמצון (λ מקסימום של 450 ננומטר), בהתאמה. ב) זכר ספיגת ב 382 ו 452 ננומטר רשמה כפונקציה של הזמן.

Discussion

אנזימים לזרז תגובות חמזור בדרך כלל מכילים cofactors כגון hemes ו flavins כי עוברים שינויים משמעותיים ספיגת במהלך מחזור קטליטי. טופס חמצון של פלבין מציג ספיגת מקסימום ב ~ 360 ו 450 ננומטר, וצמצום שלה הוא פיקוח בדרך כלל על ידי ביצוע ירידה ספיגת ב 450 ננומטר 7. באופן כללי, כמה ביניים זמניים קיימים אבל בצורה וריקבון מהר מדי כדי להימדד ב הספקטרופוטומטרים רגילים. שימוש Photophysics יישומי SX20 הפסיק זרימת ספקטרופוטומטר (או מכשירים דומים), ניתן למדוד שינויים ספיגת בקנה מידה זמן אלפית השנייה (מת בזמן, 2 ms). כאן למדנו את רדוקטיביים ו חמצוני חצאי תגובות של monooxygenase פלבין תלוי Sida F, המשמש כמודל. שיעור ההעברה הידריד נקבע על ידי מדידת השינוי של ספיגת ב 452 ננומטר לאחר ערבוב עם האנזים NADPH בתנאים אנאירוביים. לאחר מכן, לוקחים advantagהדואר של מצב ערבוב כפול של המכשיר הפסיק זרימה, האנזים 1 היה הגיב עם NADPH, עד הפחתה מלאה הושגה, ואז מופחת אנזימים NADP + מורכב היה מעורב עם חמצן. בעקבות הליך זה, ניתן לזהות חולפות ביניים לפלבין מחומצן ו למדוד שיעורי היווצרות עששת. זיהוי ביניים אלה מספק נתונים ניסיוניים על אופיו של המין מגיב קטליזה. במקרה של Sida F, היווצרות C4a-hydroperoxyflavin (פיקוח בדרך כלל 370-380 ננומטר), שהיא המין hydroxylating. בנוסף, מדידת שיעור קבוע של כל שלב מאפשר לקבל מידע על השלב החליפין בקביעת התגובה לעזור להבהיר את המנגנונים הקינטית וכימי של האנזים.

באופן כללי, גישות דומות ניתן להשתמש flavoenzymes אחרים, או חלבונים אשר ספיגת חלו שינויים, כגון חלבונים המשךעין heme, פוספט pyridoxal-או ללא ברזל heme 8-10. המגבלה בשיטה זו היא כי כמויות גדולות של האנזים מטוהרים נדרשים, אך ניתן להתגבר באמצעות מערכת ביטוי עם תשואות גבוהות. אחת קובעת את ריכוז החלבון האופטימלית ספקטרום הקלטה באמצעות חלבון מספיק כך אות מספיק חזק ניתן לצפות, אבל לא יותר מדי, כך האנזים אינו מבוזבז. בדרך כלל, ריכוז האנזים הנמוך ביותר פלבין המכילים אנזימים המשמשים עצר זרימה ניסויים הוא 6-10 מיקרומטר (אחרי ערבוב) והוא נקבע באמצעות מקדם המקביל טוחנת הכחדה של האנזים. במקרה של Sida F, אחוז FAD קשור האנזים הוא 50-65% 2. Apo-חלבון נחשב פעיל בניסויים אלו כי cofactor FAD כרוך הכרחי קטליזה. מגבלה נוספת ניתן בשיטה זו הוא, אם תהליכים האנזים להתרחש מהר יותר מאשר 2 ms (זמן מת של זרימה הפסיק) הם לא לצפות, אבל הפה מדווחים אסטרטגיות שבו שיעורי ניתן לצמצם להתגבר על בעיה זו. דוגמה אחת לכך כולל באמצעות ריכוז NaCl גבוה התגובה של ferredoxin-NADP + reductase 11. קרצוף של חמצן במעגל זרימת זרימה עצר לעתים קרובות צעד מסובך בניסוי זה דורש תשומת לב מיוחדת. אוקסידאז-גלוקוז גלוקוז המערכת המתוארת כאן משמשת בהצלחה ברוב המעבדות כפי שהיא שיטה יעילה וזולה. עם זאת, ישנם מספר חסרונות אשר כוללים את הייצור של H 2 O 2 עבור יישומים מסוימים חלופות אחרות כמו מערכת dioxygenase-protocatechuate protocatechuate יש לשקול 12. ניצול של תיבת כפפה אנאירובי מקל כדי להבטיח תנאים אנאירוביים, אך אינה הכרחית. חמצן יש להסיר מן המעגל זרימת זרימה הפסיקה כפי שאנו רוצים את האנזים להיות מופחת בהיעדר חמצן או מגיבים עם חמצן בריכוזזה שאנחנו לציין. למרות הפסיקה זרימת הוא בתא הכפפות, אין חמצן במעגל זרימת אם היינו מאגרים אירובי בניסויים קודמים. בנוסף ספיגת מדידות, מבחני dichroism הקרינה ואת מעגלי ניתן לבצע ספקטרופוטומטר הפסיקה זרימת Photophysics יישומי SX20 עם האביזרים המתאימים.

Disclosures

אין לנו מה למסור.

Acknowledgments

המחקר נתמך על ידי פרס NSF MCB-1021384.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Vacuum pump Welch Allyn -
Büchner flasks Fisher Scientific 70340-500
Stir bars Fisher Scientific 14-512-129
Stir plates Fisher Scientific 11-100-49S
Schlenk lines Kontes Corp -
Argon tank Airgas AR UPC300
Nitrogen tank Airgas NI200
Nitrogen tank, ultra high purity grade Airgas NI UHP200
Oxygen tank Airgas OX 40
5% Hydrogen balance nitrogen tank Airgas X02NI95B200H998
SX20 Stopped-flow spectrophotometer AppliedPhotophysics -
Glove box Coy Laboratories, Inc. -
Water bath Lauda Brinkmann -
50 mL BD Falcon tubes Fisher Scientific 14-432-23
15 mL BD Falcon conical tubes Fisher Scientific 05-527-90
1.5 mL Eppendorf microcentrifuge tubes Fisher Scientific 05-402-18
50 and 25 mL glass vials Fisher Scientific 06-402
Rubber stoppers Fisher Scientific 06-447H
Aluminum seals Fisher Scientific 06-406-15
Potassium phosphate, monobasic Fisher Scientific AC2714080025
Potassium phosphate, dibasic Fisher Scientific P288-500
Sodium acetate Sigma-Aldrich S-2889
Glucose oxidase from A. niger Sigma-Aldrich G7141-250KU
D-Glucose Fisher Scientific D16-500
β-NADPH Fisher Scientific ICN10116783
L(+)-Ornithine hydrochloride Fisher Scientific ICN10116783

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hissen, A. H. The Aspergillus fumigatus siderophore biosynthetic gene sidA, encoding L-ornithine N5-oxygenase, is required for virulence. Infect. Immun. 73 (9), 5493-5503 (2005).
  2. Chocklett, S. W., Sobrado, P. Aspergillus fumigatus SidA is a highly specific ornithine hydroxylase with bound flavin cofactor. Biochemistry. 49 (31), 6777-6783 (2010).
  3. Mayfield, J. A. Comprehensive spectroscopic, steady state, and transient kinetic studies of a representative siderophore-associated flavin monooxygenase. J. Biol. Chem. 285 (40), 30375-30388 (2010).
  4. Fierke, C. A., Hammes, G. G. Transient kinetic approaches to enzyme mechanisms. Contemporary enzyme kinetics and mechanism. , Elsevier. USA. (2009).
  5. Palfey, B. A., McDonald, C. A. Control of catalysis in flavin-dependent monooxygenases. Arch. Biochem. Biophys. 493 (1), 26-26 (2010).
  6. van Berkel, W. J. H., Kamerbeek, N. M., Fraaije, M. W. Flavoprotein monooxygenases, a diverse class of oxidative biocatalysts. J. Biotechnol. 124 (4), 670-689 (2006).
  7. Chapman, S. K., Reid, G. A. Flavoprotein Protocols. , Humana Press. Totowa, USA. (1999).
  8. Sobrado, P., Fitzpatrick, P. F. Solvent and primary deuterium isotope effects show that lactate CH and OH bond cleavage are concerted in Y254F flavocytochrome b2, consistent with a hydride transfer mechanism. Biochemistry. 42, 15208-15214 (2003).
  9. Kumar, S., Gawandi, V. B., Capito, N., Phillips, R. S. Substituent effects on the reaction of β-benzoylalanines with Pseudomonas fluorescens kynureninase. Biochemistry. 49 (36), 7909-7913 (2010).
  10. Yun, D., García-Serres, R., Chicalese, B. M., An, Y. H., Huynh, B. H., Bollinger, J. M. J. (μ-1,2-Peroxo)diiron(III/III) complex as a precursor to the diiron(III/IV) intermediate X in the assembly of the iron-radical cofactor of ribonucleotide reductase from mouse. Biochemistry. 46 (7), 1925-1932 (2007).
  11. Pennati, A., Zanetti, G., Aliverti, A., Gadda, G. Effect of salt and pH on the reductive half-reaction of Mycobacterium tuberculosis FprA with NADPH Biochemistry. Biochemistry. 47 (11), 3418-3425 (2008).
  12. Patil, P. V., Allou, D. P. The use of protocatechuate dioxygenase for maintaining anaerobic conditions in biochemical experiments. Analytical Biochemistry. 286 (2), 187-192 (2000).

Tags

Bioengineering גיליון 61 הפסיקה זרימת מנגנון קינטי Sida C4a-hydroperoxyflavin monooxygenase,
מעקב אחר רדוקטיביים ו חמצוני חצאי תגובות של Monooxygenase פלבין תלויי באמצעות הופסק-Flow spectrophotometry
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Romero, E., Robinson, R., Sobrado,More

Romero, E., Robinson, R., Sobrado, P. Monitoring the Reductive and Oxidative Half-Reactions of a Flavin-Dependent Monooxygenase using Stopped-Flow Spectrophotometry. J. Vis. Exp. (61), e3803, doi:10.3791/3803 (2012).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter