The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Russian was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
Department of Genetics and Biochemistry, Clemson University
This article is a part of JoVE General. If you think this article would be useful for your research, please recommend JoVE to your institution's librarian.
Recommend JoVE to Your LibrarianCurrent Access Through Your IP Address
Current Access Through Your Registered Email Address
Fowler, M. L., Ingram-Smith, C. J., Smith, K. S. Direct Detection of the Acetate-forming Activity of the Enzyme Acetate Kinase. J. Vis. Exp. (58), e3474, doi:10.3791/3474 (2011).
Ацетат киназа, член ацетат киназа и сахар-Hsp70-актина (ASKHA) ферментов суперсемейства 1-5, несет ответственность за обратимое фосфорилирование ацетата в ацетил фосфат использования АТФ в качестве подложки. Ацетат киназа повсеместно распространены в бактерии, найденные в один род археи, а также присутствуют в микробы Eukarya 6. Наиболее хорошо охарактеризованы ацетат киназа является то, что от метанобразующих archaeon Methanosarcina thermophila 7-14. Ацетат киназа, которые могут только использовать PP я, но не СПС в направлении ацетил-фосфат формирования был изолирован от Entamoeba histolytica, возбудитель амебной дизентерии, и до сих пор только были найдены в этом роде 15,16.
В направлении ацетил формирование фосфат, ацетат киназа деятельности, как правило, измеряется с помощью гидроксамата анализа, впервые описанный Липмана17-20, связанной тест, в котором превращение АТФ в АДФ связан с окислением NADH в NAD + киназой ферментов пируват и лактат дегидрогеназы 21,22, или анализ измерений релиз неорганического фосфата после реакции ацетил продукта фосфат гидроксиламином 23. Деятельность в противоположном, ацетат формирования направлении измеряется связь образования АТФ из АДФ с сокращением НАДФ + до NADPH ферментами гексокиназы и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы 24.
Здесь мы опишем метод обнаружения ацетат киназа деятельность в направлении ацетат образование, которое не требует связи ферментов, но вместо этого на основе прямого определения ацетил потребление фосфата. После ферментативной реакции, оставаясь ацетил фосфат превращается в комплекс железа гидроксамата который может быть измерен спектрофотометрически, как и для гидроксамата анализа. Таким образом, в отличие от улandard связан анализ на этом направлении, который зависит от производства АТФ из АДФ, это прямой анализ может быть использован для ацетат киназа, которые производят АТФ или PP я.
Общая схема этого протокола описана на рисунке 1.
1. Приготовления раствора для стандартных кривых и анализы
2. Подготовка ацетил Кривая Стандартный фосфат
3. Анализ для ацетат активность киназы
4. Представитель Результаты:
Цель этого анализа состоит в измерении деятельности ацетат киназа в прямомиона ацетата образования. Это делается путем измерения потребления ацетил подложки фосфат, как не существует простого, прямого измерения для ацетата производства. Ацетил фосфат оставшееся после данного времени, в течение ферментативных реакций превращается в ацетил гидроксамата а затем железа комплекс гидроксамата, которая имеет красноватый цвет (рис. 2), что может быть измерено при 540 нм. Стандартная кривая заговоре против поглощения мкмоля ацетил настоящее фосфатов в стандартах используется для определения количества ацетил фосфат, оставшихся в каждой реакции. Стандартная кривая должна быть линейной через нулевую точку. Представитель стандартной кривой, изображенной на рисунке 3 имеет наклон 1,2332 поглощения единиц в мкмоль ацетил настоящее фосфата и R 2 значение 0,99, что указывает на данные соответствуют линейные уравнения хорошо. Уравнение для линейного подходят к стандартным данным кривая используется для расчета количества ацетил фосфат, оставшихся в реакции. Мкмоляацетил-фосфат потребляется определяется как разница между мкмоля ацетил фосфата присутствует в контрольной реакции не хватает ферментов и мкмоля ацетил-фосфат оставшиеся после ферментативной реакции.
Очищенная, рекомбинантный М. thermophila ацетат киназа была проверена использованием описанного протокола. Для эксперимента показано на рисунке 4, концентрация АДФ была проведена постоянными на 5 ммоль / л и концентрация ацетил фосфата в реакции разнообразны, чтобы определить м К ацетил фосфата. Как и ожидалось, этот эксперимент показывает, что фермент следующим стандартным Михаэлиса-Ментен типа кинетики для каждого субстрата и производится гиперболической кривой насыщения при построении деятельности по сравнению с ацетил концентрации фосфатов. К очевидным м значение ацетил фосфата 0,27 ± 0,01 ммоль / л, которые выгодно отличаются от опубликованных К м значение 0,47 ± 0,01 ммоль / л использованием связаны какговорят 13.
Прямой анализ также может быть использован для измерения активности ацетат киназа, которые используют субстраты, кроме АТФ, которое не возможно при использовании стандартных связаны анализа. Очищенный рекомбинантный Е. histolytica ацетат киназа 16, которые производит PP я, а не АТФ в ацетат формирования направлении, был подвергнут этой методом с использованием фосфат натрия вместо ADP. Концентрации фосфата натрия в реакции был проведен постоянными на 0,2 моль / л и ацетил концентрации фосфатов была различной. Что касается М. thermophila ацетат киназа, Е. histolytica ацетат киназа следуют Михаэлиса-Ментен типа кинетики для ацетил фосфата и гиперболической кривой насыщения не наблюдалось (рис. 5). К очевидным м значение ацетил фосфата 0,50 ± 0,006 ммоль / л Ривз и Гатри 15 определяется значение К м на 0,06 ммоль / л для ацетил фосфатов для нативного фермента, как Однако их фермент был лишь частично очищенный и их анализе принимали участие четыре связи ферменты, которые были лишь частично очищают. Таким образом, трудно напрямую сравнивать эти значения.
Протокол Схема
tp_upload/3474/3474fig1.jpg "/>
Рисунок 1. Протоколом схема

Рисунок 2. Ацетил стандартов фосфата. Повышение концентрации ацетил фосфатов реагирует с гидроксиламином и цвет был разработан, как описано. Контроль отсутствует ацетил фосфат ярко-желтый, и реакции содержащие большее количество ацетил фосфат последовательно более темный цвет. Это изменение цвета измеряется при 540 нм.

Рисунок 3. Пример ацетил кривой стандартного фосфата. Варьируя количество ацетил фосфатов реагирует с гидроксиламином и цветовое решение развития и поглощения измеряли при 540 нм. Оптическую плотность при 540 нм по сравнению с мкмоля ацетил фосфатов была построена и линейные нужным данных был применен. </ P>

Рисунок 4. Использование ацетил фосфата АТФ-производители М. thermophila ацетат киназа. Активность фермента определяли в направлении ацетат образования в присутствии 5 ммоль / л АДФ с различными концентрациями ацетил фосфата. Количество потребляемой ацетил фосфата определяется как разница между начальной количество ацетил фосфата в реакции и количество ацетил фосфат оставшиеся после ферментативной реакции. Анализы проводились в трех экземплярах с ошибками показано на рисунке.

Рисунок 5. Использование ацетил фосфатов PP я производящих E. histolytica ацетат киназа. Ферментативная активность в направлении ацетат образованию был определен в присутствии 0.2 моль / л фосфата натрия с различными концентрациями ацетил фосфата. Количество потребляемой ацетил фосфата определяется как разница между начальной количество ацетил фосфата в реакции и количество ацетил фосфат оставшиеся после ферментативной реакции. Анализы проводились в трех экземплярах с ошибками показано на рисунке.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Обнаружение ацетил фосфатов в этом анализе, зависит от концентрации, достаточной гидрохлорида гидроксиламина и концентрацию и кислотность раствора хлорного железа. Внесение изменений в анализе объема потребует пересмотра этих двух компонентов. Ферментативные реакции, описанные здесь проводились при температуре 37 ° C с прекращением гидроксиламин осуществляется при температуре 60 ° С в течение 5 минут. Это более высокая температура имеет решающее значение для обеспечения быстрого превращения оставшегося ацетил фосфата до ацетил гидроксамата. Сроки шаг цвета развития и измерения оптической плотности менее критична, и может быть выполнена всего за 5 минут и до 15 минут после добавления раствора гидроксиламина. Образцы должны быть центрифугировали перед чтением поглощения, так как кислотность образца может привести к выпадению фермент и может давать ложно высокие значения из-за мутности, а не фактическое изменение цвета.Распределение разработаны реакции начнет происходить после 10-15 минут.
Первичные осложнения этого анализа для изучения кинетики фермента определения количества фермента в использовании и времени для запуска первой стадии реакции. Они должны быть определены эмпирически для каждого фермента, что уровень активности не столь высок, что все ацетил подложки фосфатов потребляется. Пристальное внимание должно быть уделено процентов ацетил потребление фосфатов для каждой реакции точке кинетической кривой. Как правило, более низкие концентрации разнообразных компонент кинетической кривой должно привести к ацетил потребление фосфата до 90 процентов или чуть выше, а потребление ацетил-фосфата в концентрации насыщения при нанесении должна подходить на 10 процентов или чуть меньше. Как только концентрация фермента оптимизирована, подложки диапазон для определения кинетических констант может быть определено.
Previous методы измерения активности ацетат киназа в ацетат формирования направление связано с использованием связанных анализов. Эти методы являются проблематичными в отношении кинетических расчетов в связи с зависимостью от активности фермента связи (ы), чей анализ условий (рН, ионной силы, температуры и т.д.) могут быть несовместимы с оптимальными условиями для анализа фермент интерес . Кроме того, использование прямого анализа для исследований с ингибиторами может избежать проблем, которые могут возникнуть в результате ингибирования ферментов связи. В целом, результаты анализа должны быть полезны не только для ацетат киназа, но и для любой фермент, который использует ацетил фосфата или других активированных короткой цепи ацил основания, такие как ацетил-или пропионил-КоА, пропионил фосфат, и ацетил-AMP, все из которых являются реактивными с гидроксиламином. В этих случаях стандартная кривая будет сгенерирован с соответствующим субстратом ацил, а не с ацетил фосфата.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Нет конфликта интересов объявлены.
Эта работа была поддержана NSF награду # 0920274 и Южной Каролине опытная станция проекта (SC-1700340) до KSS. Эта статья технический вклад номер 5929 от опытная станция Университет Клемсона.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Acetyl phosphate | Sigma-Aldrich | 01409 | Lithium Salt (97% ) |
| Sodium phosphate monobasic (dehydrate) | Thermo Fisher Scientific, Inc. | S381 | |
| Sodium phosphate dibasic (anhydrous) | Thermo Fisher Scientific, Inc. | S374 | |
| Magnesium chloride (hexahydrate) | Thermo Fisher Scientific, Inc. | M33 | |
| Tris Base | Thermo Fisher Scientific, Inc. | B152 | |
| Ferric chloride (hexahydrate) | Thermo Fisher Scientific, Inc. | I88 | |
| Trichloroacetic acid | Thermo Fisher Scientific, Inc. | A324 | |
| Hydroxylamine hydrochloride | Thermo Fisher Scientific, Inc. | H330 | |
Adenosine 5’-diphosphate sodium salt |
Sigma-Aldrich | A2754 | |
| Biomate III Spectrophotometer | Thermo Fisher Scientific, Inc. | 142982082 | Standard UV/Vis spectrophotometer |