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Biochemistry

생리 적으로 활성 Thylakoids 및 에너지 의존 단백질 수송 분석 실험에 있는 그들의 사용의 격리

Published: September 28, 2018 doi: 10.3791/58393

Summary

선물이 여기 순수 active thylakoids의 높은 수율 격리에 대 한 프로토콜 및 엽록체 트윈 아르기닌 전 (cpTat), 분 비 (cpSec1), 및 신호 승인 입자 (cpSRP) 경로 대 한 단백질 전송 분석 실험.

Abstract

엽록체는 녹색 식물 수많은 필수 대사 경로, 수행에 대 한 책임에서 세포 특히 광합성. 엽록체, 내 thylakoid 막 시스템 모든 광합성 안료, 반응 센터 복합물, 및 전자 통신 사업자의 대부분 이며 빛 종속 ATP 합성에 대 한 책임. 엽록체 단백질의 90% 이상 핵에서 인코딩, cytosol, 번역 이며 이후에 엽록체를 가져올. 추가 단백질 전송 또는 thylakoid 막에 걸쳐 4 전 경로 중 하나를 사용합니다. 여기, 우리 3 에너지 종속 cpTat, cpSec1, 및 cpSRP 중재 경로 통해 전송 분석 함께 완두콩 (Pisum sativum)에서 전송 유능한 thylakoids의 격리에 대 한 높은 수확량 메서드를 설명합니다. 이러한 메서드를 실험 생물학 막에 걸쳐 thylakoid 단백질 지 방화, 교통에 너 지론, 그리고 단백질 전 좌의 메커니즘에 관련 된 사용.

Introduction

배치할 기계 적절 한 엽록체 기능에 대 한 책임의 거의 모든 cytosol1translocated 해야 합니다. 엽록체 봉투에서 단백질 기판의 외부 막 (TOC) translocon와 내부 막 (TIC)2의 translocon를 통해 가져올 수 있습니다. 더는 thylakoid에 타겟팅 막과 루멘 트윈 아르기닌 전 (cpTat)3,4분 비 (cpSec1), 신호 승인 입자 (cpSRP)5, 그리고 자발적인 삽입 경로6 통해 발생 . 순수 활성 엽록체 및 thylakoid 막의 높은 수율 격리에 대 한 메서드는 필요한에 너 지론과 전 이벤트, 각 통로에 다양 한 전송 메커니즘을 이해 하 고 지역화의 활동을 측정 하는 엽록체의 6 가지 구획에 관심의 특정 단백질 기질.

더 나은 실험 제어 전송에 너 지론의 측정에 영향을 주는 환경 요인 (예: 소금, 기질 농도, pH 조건과 ATP/GTP의 존재)를 제공 하는 엽록체에서 막의 분리 및 속도 론입니다. 이 체 외에서 환경에 빌려준다 전 좌의 기계적 세부 탐사 같은 이유로. 또한, 엽록체 단백질의 지역화에 대 한 예측 소프트웨어7,8개선 했다, 하는 동안 전송 분석 생체 외에서 제공 확인에 대 한 더 빠른 방법 현미경-기반 형광 분석을 인코딩된 유전자 형광 태그, 공장 변환 및 특정 항 체를 필요 합니다. 여기, 엽록체 및 thylakoid 격리 완두콩 (Pisum sativum)에서 뿐만 아니라 에너지 의존 thylakoid 전 좌 통로의 각각에 최적화 된 전송 분석 실험 프로토콜 선물이.

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Protocol

1. 초기 자료

  1. 완두콩의 약 55 g 400 ml 증류수, 3 시간 담근 다 고 다음 플라스틱 쟁반에 뿌리 다 (35 cm x 20 cm x 6 cm) 질 석의 얇은 층으로 덮여 토양에.
  2. 9 ~ 15 일에 대 한 12/12 h 명암 (50 µE/m2s) 주기에서 20 ° C에서 완두콩의 트레이 성장.
  3. 선호 하는 방법에 따라 단백질 기질을 준비 합니다.
    참고: 우리는 다양 한 1 등 하는 방법 사용 하 여 단백질 기판 준비) 순화 된 플라스 미드에서 녹음 방송 생체 외에서 다음 밀 배아 추출 물 또는 토끼 reticulocyte lysates [3H]의 존재를 사용 하 여 번역-신 또는 [35S]-메티오닌, 2) TnT 같은 결합 된 전사/번역 키트를 사용 하 여 체 외에서 번역 Promega radiolabeling 위에서, 함께 그리고 3에서 키트) 대장균에 overexpressed 단백질의 정화. 번역 제품 방사성 체 외에 일반적으로 50 m m 감기 아미노산 전송 반응에서 사용 하기 전에 침묵 된다. 이러한 각 메서드는 일반적으로 각 새로운 단백질 기질에 대 한 몇 가지 최적화를 필요합니다. 결합 된 생체 외에서 시스템의 예, 링 및 자비스 참조 (2016)9.

2. 엽록체 절연 및 정량화

참고: thylakoids의 준비의 첫 번째 단계는 그대로 엽록체10의 격리. 모든 재료 준비 하는 동안 차가운 유지 되어야 한다. 엽록체의 물의 Resuspension이이 단계에서 파손 이후 thylakoid 수율 제한할 수로 부드럽게 처리 되어야 합니다.

  1. 다음 솔루션을 미리 준비 합니다.
    1. 2 분쇄 버퍼 (2xGB) x: 100 mM HEPES K pH 7.3 660 m m sorbitol, 2 mM MgCl2, 2 mM MnCl2, 4 mM EDTA, 0.2 %BSA.
    2. 가져오기 버퍼 (2xIB) x 2: 100 m m K-Tricine 또는 K HEPES pH 8.0, sorbitol 660 m m, 8 m m MgCl2.
      참고: MgCl2 3 m m에서 10mm까지 농도 현저한 차이 없이 사용 되었습니다.
  2. Percoll의 15 mL와 4 ° C에서 30 분 동안 고정된 각도 터에서 30,900 g 에 2xGB의 15 mL의 혼합물 브레이크 centrifuging 여 연속 밀도 그라디언트를 준비 합니다.
  3. 9 월 15 일 오래 된 완두콩의 약 25 g을 수확 하 고 1xGB의 95 mL에 균질. 날카롭게 블레이드와 함께 믹서 기 또는 Polytron는 성공적으로 사용 되었습니다. 퍼 널에서 Miracloth의 2 층을 통해이 혼합물을 필터링 합니다.
    참고: 줄기 조직의 양을 제한 필요 하지 않습니다 하지만 수 있습니다 쉽게 균질 화 과정, 장시간 혼합 된 발생할 수 있는 엽록체 파손을 줄일.
  4. 4 ° C에서 5 분에 대 한 진동 물통 회전자에서 3000 g 에서 펠 릿과 1xGB의 1 mL에 부드럽게 resuspend. 그림 붓은 가장 부드러운 물의 resuspension 기술 있을 수 있습니다.
  5. 신중 하 게 떨어져 브레이크 Percoll 그라데이션 및 4 ° C에서 10 분에 대 한 진동 물통 회전자에 8000 g 에서 원심 분리기 녹색 정지 레이어.
  6. 조심 스럽게 수확 신선한 관으로 그대로 엽록체를 포함 하는 낮은 녹색 밴드. 4 ° C에서 5 분에 대 한 진동 물통 회전자에 1800 g 에서 복구 된 그대로 엽록체를 회전 하 고, 삭제는 상쾌한 부드럽게 펠 릿 1xIB에 resuspend. 이 세척 단계 한 번 더, 1xIB의 30 mL에 resuspending와 1xIB의 1 mL에 마지막 물의 resuspension 때마다, 반복 합니다.
  7. 엽록소 (Chl) 콘텐츠를 계량, 완전히 resuspended 엽록체의 10 µ L 80% 아세톤 및 Whatman 1 필터 종이 (공칭 두께 180 µ m)을 통해 필터의 5 mL와 혼합 한다. 720에서 흡 광도 기록 nm, 663 nm와 645 nm는 분 광 광도 계에 사용 하 여 다음 수식11Chl 농도 계산:
    [Chl] mg/mL = [40.2* (는663 -720) + 101.4* (645 -720)] * 0.1
  8. 1 mg/mL 1xIB와 Chl 등가물에 엽록체를 조정 합니다.

3입니다. Thylakoids의 격리

참고: Thylakoids 그대로 엽록체의 침투성 세포에 의해 준비 된다. 이 소형 버퍼 sorbitol 부족에 엽록체를 노출 하 여 이루어집니다. 격리 된 thylakoids 전 좌 통로 시 금에 사용할 수 있습니다 하지만 stromal 추출 (SE) 또한 격리 되어야이 준비 하는 동안 cpSec1 또는 cpSRP 경로 조사 하는 경우.

  1. 다음 솔루션을 미리 준비 합니다.
    1. 침투성 세포의 용 해 버퍼: 50 m m K-Tricine 또는 K HEPES 산도 8.0, 8 m m MgCl2.
    2. 2 원유 기질 버퍼 (SE의 농도)에 대 한 x: 100 mM HEPES K pH 8.0, sorbitol 660 m m, 8 m m MgCl2.
    3. (페이지에 대 한 SDS-EDTA와 보충) Laemmli 샘플 버퍼: 125 mM Tris pH 6.8, 10 %SDS, 20% 글리세롤, 0.05 mg/mL bromophenol 블루, 10% β-mercaptoethanol, 10 mM EDTA.
  2. SE 복구 필요 하지 않은 경우 원심 그대로 엽록체에서 4 ° c.에 6 분에 대 한 진동 물통 회전자에 1000 g
    1. 삭제는 상쾌한 고 침투성 세포의 용 해 버퍼에 1 mg/mL를 resuspend. 가끔 혼합과 10 분 동안 어둠 속에서 얼음에 품 어.
    2. 4 ° c.에 8 분 통 터 스윙에 3200 g 에서 centrifuging 여 thylakoids를 복구 각 시간에 세포의 용 해 버퍼의 1 ~ 2 mL와 resuspending thylakoids 두 번 씻는 다. 1xIB의 1 mL와 resuspend 그리고 엽록체 격리 프로토콜에서 위에 Chl를 requantify.

4. 실질 추출 복구 및 농도

  1. SE 복구 필요한 경우 1.5 mL microcentrifuge 튜브에 600 µ L aliquots에 그대로 엽록체를 분할 하 고 각 관 4 ° c.에 6 분 통 터 스윙에서 1000 g 에서 원심
    참고:이 볼륨은 편리한 1.5 mL microcentrifuge 튜브를 사용 하는 경우 잔여 세포 막에 대 한 최종 펠 릿의 소요를 방지 하는 데 도움이.
    1. 1 mg/mL Chl 침투성 세포의 용 해 버퍼에서를 resuspend 하 고 단계 3.2.1에서 10 분 동안 어둠 속에서 얼음에 품 어.
    2. 각 관에 4 ° C에서 8 분 통 터 스윙 3200 x g 에서 원심 하 고 원유 기질 버퍼 x 2의 동등한 양 가진 새로운 microcentrifuge 튜브에는 가벼운 녹색 또는 노란색 표면에 뜨는 다음 엽록체 세포를 전송.
    3. Thylakoids (가깝게 0.5 mg/mL)는 세포의 용 해 버퍼의 2 양으로 세척 및 4 ° c.에 8 분 통 터 스윙에 3200 g 에서 원심 분리 하 여 수집 1 mg/ml Chl 얼음에 1xIB에 resuspend.
    4. 42000 g 잔류 막 제거 하 4 ° C에서 30 분 동안 고정된 각도 터에서에서 원유 기질 원심 외부 및 내부 봉투 단백질을 위한 Immunoblotting는 상쾌한의 순도 확인 하기 위해 사용할 수 있습니다.
    5. 작은 노란색-녹색 펠 렛을 방해 하지 않고 각 관에서 볼륨의 95%를 수집 합니다. 각 관에서 가져온 볼륨 note
    6. 집중된 stromal 추출 (SE)를 준비 하려면 수집된 supernatants 수영장 그리고 배 4 mL 30 kDa MWCO 집중 장치를 사용 하 여 집중.
      참고:이 방식으로 준비 하는 SE는 2.5 mg/mL Chl.에서 엽록체에서 파생 된 기질 필요한 경우 SE 5 mg/mL Chl 등가물을 10 배 집중 될 수 있습니다. SE 색상에 황금과 점도 있을 것입니다. 진동 물통 회전자와 랩의 전설 RT 원심 분리기에이 집중 하는 mL 당 약 10 분 필요 합니다.

5. cpTat 통로 통해 전송

참고: cpSec1 또는 cpSRP, 달리 cpTat 통로 수용 성 구성 요소를 요구 하지 않는다 또는 것 추가 에너지 소스; 빛 주도 양성자 동기 힘만 필요한3입니다. 따라서만 고립 된 thylakoids 및 기질 단백질 분석 결과 대 한 필요는. 전형적인 기판은 ( 그림 1에서 보이는) 것과 같이 17 kDa의 중간 형태와 산소 진화 복합물, iOE17 및 iOE23, 23 kDa subunits 각각, 그러나 전조 폼, prOE17 및 prOE23, 또한 수송 될 수 있다 성공적으로. 중간 형태는 시퀀스를 대상으로 하는 thylakoid만 동안 선구자 형태는 전체이 분 N 터미널 대상 시퀀스를, 있다.

  1. Chl thylakoids, 1xIB, 및 1xIB, 얼음에 주식에서 8 m m dithiothreitol (DTT)에 주식에서 5mm ATP cpTat 전송 혼합 0.33 mg/mL를 준비 합니다. 조명 아래에서 실시 하는 경우 ATP 엄격 하 게이 반응을 위한 필요 하지 않습니다.
  2. 1시 30분을 도입 하 여 시작 전송 볼륨으로 볼륨 전송에서 기질 단백질 혼합. 기질 단백질 1xIB에 준비 하지 않습니다, 2xIB와 희석 먼저, 다음 사용 하 여 1:30 볼륨으로 볼륨 희석된 기판의 전송 조합에 1: 1을 준비.
    참고: 기판의 농도 준비 방법에 따라 달라 집니다. 일반적으로, 생체 외에서 준비 overexpression micromolar millimolar 금액에 대 한 허용 됩니다 nanomolar micromolar 금액을 허용 합니다. Autoradiography와 fluorography는 immunoblotting 보다 더 민감한, 검출 방법 또한 고려 되어야 한다.
  3. 실 온에서 10 분 동안 photosynthetically 활성 방사선 (파)의 80-100 µE/m2s 정지 밝히는. 전송 속도 론 필요한 경우 미리 두 thylakoids equilibrate 그리고 반응 실내 온도에 혼합 하 고 30 분 최대 조명.
  4. 얼음 처럼 차가운 1xIB의 원죄 희석와 전송 반응을 중지 및 4 ° c.에서 5 분 동안 microcentrifuge에서 3200 g 에서 원심 분리 하 여 thylakoids를 복구
  5. 잔여 기판 이송 하지가 제거 하 고 1xIB의 120 µ L에서 thylakoid 펠 릿 resuspend 2 mg/mL thermolysin와 10mm CaCl2 1xIB에서의 6 µ L의 추가 의해 외부 단백질을 소화.
  6. 40 분 동안 얼음에 효소 반응 품 어 그리고 25 mM EDTA 1xIB에 있는 볼륨을 두 배로 protease를 끄다.
  7. 4 ° c.에서 5 분 동안 microcentrifuge에서 3200 g 에서 centrifuging 여 thylakoids를 복구 1xIB에 새로운 튜브에 5 mM EDTA의 120 μ에 복구 된 thylakoids를 씻어.
  8. 4 ° c.에서 5 분 동안 microcentrifuge에서 3200 g 에서 원심 10 mM EDTA와 보충 Laemmli 샘플 버퍼의 적절 한 볼륨에서 resuspend. 40 µ L의 볼륨은 일반적으로 충분히 SDS 페이지 젤에 기판 감지 하 고 필요한 경우 반복 젤에 대 한 샘플을 보존.
  9. 10 분 동안 끓는 물 욕조에 샘플을 놓고 SDS-PAGE로 분석 합니다. Autoradiography, fluorography, 또는 비-네이티브 또는 피토 프 태그 단백질의 서 부 럽 수송된 단백질의 탐지를 위해 성공적으로 사용 되어 왔습니다.

6. cpSec1 통로 통해 전송

참고: cpSec1 translocon 통해 전송 필요 stromal 단백질 cpSecA112,13, 대장균14,15 overexpression 통해 조달 하거나 기질을 집중 하 여 복구할 수 있는 동안 thylakoid 격리. 그림 2에서 보듯이 전형적인 기판 (prOE33), 복잡 한 진화 하는 산소의 33 kDa 소 단위입니다.

  1. Chl thylakoids, 0.83 mg/mL Chl 해당 SE 또는 재조합 cpSecA1, 그리고 5mm 얼음, ATP의 1.5 μ g 0.33 mg/mL cpSec1 전송 믹스를 준비 하 고 10 분 동안 품 어. 여기는 일반적인 전송 반응 혼합물 때문에 SE 추가 60 μ에서 72 μ, 최대입니다.
    1. 재조합 cpSecA1 SE 대신 사용 됩니다, 순화 cpSecA1 2xIB의 동일한 볼륨을 조정할 경우 전송 반응 (예를 들어, 0.75 µ g / µ L)에 추가 하는 편리한 농도에 희석.
      참고: 긴 기간 저장을 위해 cpSecA1에 저장 된 제어, 냉장 실에 얼음으로 정화 후 동결 곧 활동.
  2. 1시 10분을 도입 하 여 시작 전송 볼륨으로 볼륨 수송 기질 단백질 혼합. 기질 단백질 1xIB에 준비 하지 않습니다, 2xIB와 1:1 희석을 준비 하 고 전송에 1:10 희석된 단백질의 볼륨으로 볼륨을 추가.
  3. 아래 10 분 동안 실내 온도에 반응을 품 어 80-100 µE/m2의파. 다시 말하지만, 긴 시간 활동 또는 특정 기판에 대 한 필요할 수 있습니다.
  4. 가벼운 치료 후 희석 8-fold microcentrifuge 4 ° c.에 5 분에서 3200 g 에서 얼음 처럼 차가운 1xIB 및 원심 분리기 반응
  5. Thermolysin와 함께 취급 하 고 5.7 통해 단계 5.5에서 이상으로 EDTA와 끄다.
  6. 4 ° C에서 5 분 동안 microcentrifuge에서 3200 g 에서 centrifuge 고 Laemmli 샘플 버퍼 10 mM EDTA와 보충의 적절 한 볼륨에는 펠 릿을 resuspend. SDS 페이지 젤에 로딩 하기 전에 10 분 동안 물 목욕을 끓는 장소.

7입니다. 삽입 cpSRP 통로 통해

참고: cpSRP54, cpSRP43, 및 cpFtsY16빛 수확 하는 복잡 한 단백질 (LHCP) 그림 3의 cpSRP 중재 통합 필요 합니다. 이러한 구성 요소는 cpSec1 전송 프로토콜에 대 한 설명 된 대로 집중된 stromal 추출 통해 전송 반응에 제공 됩니다.

  1. cpSRP을 준비 얼음에 0.33 mg/mL Chl thylakoids, 0.83 mg/mL Chl 해당 SE, 그리고 5mm ATP 혼합을 수송 하 고 10 분 동안 품 어.
  2. 1시 10분을 도입 하 여 시작 전송 볼륨으로 볼륨 수송 기질 단백질 혼합. 기질 단백질 1xIB에 준비 하지 않습니다, 2xIB와 1:1 희석을 준비 하 고 전송에 1:10 희석된 단백질의 볼륨으로 볼륨을 추가.
  3. 80-100 µE/m2의파에에서 10 분 동안 실내 온도에 반응을 품 어.
  4. 가벼운 치료 후 희석 8-fold microcentrifuge 4 ° c.에서 5 분에 3, 200 g 에 얼음 처럼 차가운 1xIB 및 원심 분리기 반응 상쾌한 삭제 하 고 1xIB의 120 µ L에 펠 릿을 resuspend.
  5. 섹션 5.7 통해 5.5 이상으로 thermolysin와 함께 취급 합니다. Thermolysin 소화 성공적인 막 통합을 평가 하기 위해 여기 필요 하다. 1xIB에 새로운 튜브에 5 mM EDTA의 120 μ에 복구 된 thylakoids를 씻어.
  6. 4 ° C에서 5 분 동안 microcentrifuge에서 3200 g 에서 centrifuge 고 10mm EDTA로 보완 하는 2 x Laemmli 버퍼의 적절 한 볼륨에는 펠 릿을 다시 resuspend. 끓는 SDS 페이지 분석 전에 10 분 동안 물을 욕조에 배치 합니다.
    참고: 성숙한 LHCP (mLHCP)의 통합 저하 효소 보호 제품 (mLHCP-D)의 외관에 의해 평가 약 1.5-2 kDa uncleaved mLHCP17보다 작은.

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Representative Results

성공적으로 수송 하는 기판의 크기를 측정 하기 위해 하나 이상의 "백분율 입력" 차선을 포함 하도록 유용 합니다. 아래 제시 하는 데이터에 대 한 마지막 전송 반응 없이 thylakoids의 10% 사용 되었다. 이 "백분율 입력" 또한 전조 기판의 크기를 시각화 하는 데 도움이. 비율에 대 한 수송 비교 기판에는 기판의 알려진, 정의 된 금액을 나타내고 단백질 준비 필요한 사용 하 여 처음으로 위 또는 아래로 확장할 수 있습니다. 또한, 그것은 0.75 m m polyacrylamide 젤을 피하기 위해 밴드를 휘게 하 고 번짐에 하나의 차선에서 Chl 등가물의 미만 4 µ g를 로드 하는 것이 좋습니다. 모든 기판 아래 준비 했다 하 고 생체 외에서 번역 키트를 사용 하 여 방사선.

CpTat 통로 통해 iOE17의 전송

Figure 1
그림 1 . IOE17through의 cpTat 경로 전송 합니다. [3H] Fluorograph-수송 비 기판의 iOE17 전송 분석 결과 및 thermolysin 치료. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

대부분의 문신 기판의 성공적인 cpTat 전송 크기 변화는 N 맨끝 신호 펩 티 드3의 분열에 의해 감지할 수 있습니다. 기판 아무 쪼갤 신호 펩 티 드 있는18,19, 효소 치료 함으로써는 효소에 의해 소화에 액세스할 수 없게 되는 막 넘어 기판 공개 해야 합니다. 그림 1에서 도입된 된 기질과 성숙 사이 약 2-3 kDa의 크기 변화에 iOE17 결과의 전송 양식 처리. 비 수송 기질 효소 치료 (4 차선)를 통해 저하 됩니다.

CpSec1 통로 통해 prOE33의 전송

Figure 2
그림 2 . CpSec1 통로 통해 prOE33의 수송입니다. [35S] autoradiograph-prOE33 전송 분석 결과 동시에 SE, 순화 cpSecA1, 또는 둘 다를 사용 하 여. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

CpSec1 통로 (그림 2)를 통해 전송 기판 이송된 기판20의 효소 보호 뿐만 아니라 신호를 대상으로 쪼갤 thylakoid 있으면 성숙 기판의 크기 변화를 통해 평가할 수 있습니다.

CpSRP 통로 통해 prLHCP의 통합

Figure 3
그림 3 . CpSRP 통로 통해 prLHCP의 통합입니다. [35S] autoradiograph-prLHCP와 thylakoid 막에 삽입 후 제품 mLHCP-D를 소화. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

PrLHCP의 cpSRP 통로 통해 thylakoid 막에 삽입 thermolysin 소화를 통해 평가할 수 있습니다. 약 1.5-2 kDa 크기 변화의 완전 한 베이스15에서 uncleaved 성숙한 단백질을 보호 하는 막으로 성공적인 막 삽입의 나타내는 것입니다. 그림 3에서는 효소 보호 제품 mLHCP-D 명확 하 게 표시 됩니다.

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Discussion

엽록체 및 Thylakoid 절연

과도 한 파손 될 수 있습니다 가난한 엽록체에서 격리 하 고 따라서 가난한 thylakoid에서에서 분리 후 항복. 그것은 모든 재료 혼합 및 완전히 무 균 때까지 15 s 사이클에서 펄스 전에 침수는 함으로써 부드럽게 수확된 조직 균질 최고의. 필요한 경우 여러 개의 짧은 라운드의 각 라운드에서 적은 조직으로 혼합 사용 합니다.

수확된 조직을 접촉 하는 모든 자료를 냉동 2 시간 최대 활동을 유지 하기 위해 고립 된 엽록체 수 있습니다. 그것은 또한 격리 후 어둠 속에서 얼음에 엽록체를 유지 하는 것이 중요입니다.

그것은 고립 된 thylakoids를 접촉 하는 버퍼에 마그네슘을 포함 하도록 중요 합니다. 이렇게 하지 않는 granal destacking 귀착되 고 비판적으로 조명21위에 양성자 동기 힘의 생성을 영향을 줍니다. Thylakoids 전송 반응에서 2 시간 후에 절연 어둠 속에서 얼음에 보관 하는 경우에 사용 되어 왔습니다.

전송 반응 최적화

격리 된 thylakoids 빠르게 정착 하 고 불평등 Chl 상응 반응 사이에서 발생할 수 있습니다. 이와 같이, 그것은 철저 하 게 샘플의 큰 숫자를 설정 하는 경우에 특히, 사용 하기 전에 thylakoids를 혼합 하는 것이 중요.

문신 통로

문신 경로 통해 전송 효율 Tha4 이후는 thylakoids의 과도 한 세척에 감소 될 수 있다 (타 타) 막22에서 부분적으로 추출 될 수 있다. 이러한 경우에 전송 반응 이전 thylakoid 세척 단계를 줄이기 위해 도움이 됩니다. 또한, 긴 조명 시간 기판은 일반적인 조건에서 수송 제대로 감지를 개선할 수 있습니다.

CpSec1 경로

CpSec1 통로 시 금 때 전송 약한 있을 수 있습니다 하지만 그 집중된 SE에 cpSecA1의 양을 전송, 지원 해야 합니다. 격리 된 thylakoids에 효율적인 교통 수 있습니다 SE stromal 보호자도 전송15의 효율성을 증가 도움이 될 수 있지만 특정 단백질에 대 한 정화 cpSecA1의 추가 혜택을. 또한, cpSecA1 단백질의 준비 해야 하지 동결 전송, 사용 전에이 전송 활동을 줄일 수 없습니다. 마찬가지로, 냉동된 SE 갓된 추출 보다 덜 효과적 이다. 문신 전송에서 전송 믹스에 더 이상 부 화 기간 어려운 기판 도울 수 있습니다.

CpSRP 경로

개별 구성 요소를 사용 하 여 cpSRP 전송의 재구성 수행된23동안 cpSRP43, cpSRP54, 제공 하는 편리와 SE Thermolysin 저항 cpFtsY는 LHCP 통합16에 대 한 가장 엄격한 기준 17, 그러나 알칼리 성 추출 잘17으로 수행할 수 있습니다. 선구자 자주 동결 하 고 많은 전송 반응-80 ° C에서 저장 수 있습니다, 하는 동안 시험관에서 합성에 의해 준비 하는 prLHCP 동결 없이 합성 후 즉시 전송에 대 한 사용 되어야 한다.

소설 기판의 특성의 경로 대상으로

어디 새로운 기판에 의해 촬영 전 좌 통로 알의 경우, 그것은 먼저 가능한 신호 펩 티 드에서 실리콘에 선구자 또는 중간 형태로의 아미노산 시퀀스를 사용 하 여 조사 하는 것이 좋습니다. CpTat 통로 일반적으로 파3에서 성공적인 전송에 대 한 신호 펩 티 드에 아무 ATP 특정 트윈 아르기닌 합의 모티프를 필요합니다. 문신 통로 달리 cpSec1 통로 ATP와 cpSecA1 단백질을 요구 한다. 이러한 구성 요소 부족 조건에서 실패 한 전송 cpSec1 통로20를 제안 합니다. CpSRP 통로 순화 cpSecA1와 ATP를 사용 하 여 전송 하지만 신호 펩 티 드에 트윈 아르기닌 합의 모티프의 부족 cpSRP 통로23신호 승인 입자 SE 실패에서 발견 해야 합니다.

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Disclosures

저자는 공개 없다.

Acknowledgments

이 원고는 화학 과학의 부, Geosciences, 생물 과학, 미국 에너지 부 통해 부여 드-SC0017035의 기본적인 에너지 과학의 408 사무실에 의해 자금으로 준비 된

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Pisum sativum seeds Seedway LLC, Hall, NY 8686 - Little Marvel
Miracloth Calbiochem, Gibbstown, NJ 475855-1
80% Acetone Sigma, Saint Louis, MO 67-64-1
Blender with sharpened blades Waring Commercial BB155S
Polytron 10-35 Fischer Sci 13-874-617
Percoll Sigma, Saint Louis, MO GE17-0891-01
Beckman J2-MC with JA 20 rotor Beckman-Coulter 8043-30-1180
Sorvall RC-5B with HB-4 rotor Sorvall 8327-30-1016
100 mM dithiothreitol (DTT) in 1xIB Sigma, Saint Louis, MO 12/3/83 Can be frozen in aliquots for future use
200 mM MgATP in 1xIB Sigma, Saint Louis, MO 74804-12-9 Can be frozen in aliquots for future use
Thermolysin in 1xIB (2mg/mL) Sigma, Saint Louis, MO 9073-78-3 Can be frozen in aliquots for future use
HEPES Sigma, Saint Louis, MO H3375
K-Tricine Sigma, Saint Louis, MO T0377
Sorbitol Sigma, Saint Louis, MO 50-70-4
Magnesium Chloride Sigma, Saint Louis, MO 7791-18-6
Manganese Chloride Sigma, Saint Louis, MO 13446-34-9
EDTA Sigma, Saint Louis, MO 60-00-4
BSA Sigma, Saint Louis, MO 9048-46-8
Tris Sigma, Saint Louis, MO 77-86-1
SDS Sigma, Saint Louis, MO 151-21-3
Glycerol Sigma, Saint Louis, MO 56-81-5
Bromophenol Blue Sigma, Saint Louis, MO 115-39-9
B-Mercaptoethanol Sigma, Saint Louis, MO 60-24-2

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References

  1. Ellis, R. Chloroplast protein synthesis: principles and problems. Sub-cellular biochemistry. 9, 237 (1983).
  2. Li, H. -m, Chiu, C. -C. Protein transport into chloroplasts. Annual review of plant biology. 61, (2010).
  3. Cline, K., Ettinger, W., Theg, S. M. Protein-specific energy requirements for protein transport across or into thylakoid membranes. Two lumenal proteins are transported in the absence of ATP. Journal of Biological Chemistry. 267 (4), 2688-2696 (1992).
  4. Skalitzky, C. A., et al. Plastids contain a second sec translocase system with essential functions. Plant physiology. 155 (1), 354-369 (2011).
  5. Dabney-Smith, C., Storm, A. Plastid Biology. , Springer. 271-289 (2014).
  6. Kim, S. J., Jansson, S., Hoffman, N. E., Robinson, C., Mant, A. Distinct "assisted" and "spontaneous" mechanisms for the insertion of polytopic chlorophyll-binding proteins into the thylakoid membrane. Journal of Biological Chemistry. 274 (8), 4715-4721 (1999).
  7. Emanuelsson, O., Nielsen, H., Von Heijne, G. C. hloroP. ChloroP, a neural network-based method for predicting chloroplast transit peptides and their cleavage sites. Protein Science. 8 (5), 978-984 (1999).
  8. Emanuelsson, O., Brunak, S., Von Heijne, G., Nielsen, H. Locating proteins in the cell using TargetP, SignalP and related tools. Nature protocols. 2 (4), 953 (2007).
  9. Ling, Q., Jarvis, R. Analysis of protein import into chloroplasts isolated from stressed plants. Journal of Visualized Experiments. (117), e54717 (2016).
  10. Lo, S. M., Theg, S. M. Photosynthesis Research Protocols. , Springer. 139-157 (2011).
  11. Vernon, L. P. Spectrophotometric determination of chlorophylls and pheophytins in plant extracts. Analytical Chemistry. 32 (9), 1144-1150 (1960).
  12. Knott, T. G., Robinson, C. The secA inhibitor, azide, reversibly blocks the translocation of a subset of proteins across the chloroplast thylakoid membrane. Journal of Biological Chemistry. 269 (11), 7843-7846 (1994).
  13. Yuan, J., Henry, R., McCaffery, M., Cline, K. SecA homolog in protein transport within chloroplasts: evidence for endosymbiont-derived sorting. Science. 266 (5186), 796-798 (1994).
  14. Nohara, T., Nakai, M., Goto, A., Endo, T. Isolation and characterization of the cDNA for pea chloroplast SecA Evolutionary conservation of the bacterial-type SecA-dependent protein transport within chloroplasts. FEBS letters. 364 (3), 305-308 (1995).
  15. Endow, J. K., Singhal, R., Fernandez, D. E., Inoue, K. Chaperone-assisted post-translational transport of plastidic type I signal peptidase 1. Journal of Biological Chemistry. 290 (48), 28778-28791 (2015).
  16. Luirink, J., Sinning, I. SRP-mediated protein targeting: structure and function revisited. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Cell Research. 1694 (1-3), 17-35 (2004).
  17. Yuan, J., Henry, R., Cline, K. Stromal factor plays an essential role in protein integration into thylakoids that cannot be replaced by unfolding or by heat shock protein. Hsp70. Proceedings of the National Academy of Sciences. 90 (18), 8552-8556 (1993).
  18. Tjalsma, H., van Dijl, J. M. Proteomics-based consensus prediction of protein retention in a bacterial membrane. Proteomics. 5 (17), 4472-4482 (2005).
  19. Widdick, D. A., Eijlander, R. T., van Dijl, J. M., Kuipers, O. P., Palmer, T. A Facile Reporter System for the Experimental Identification of Twin-Arginine Translocation (Tat) Signal Peptides from All Kingdoms of Life. Journal of Molecular Biology. 375 (3), 595-603 (2008).
  20. Yuan, J., Cline, K. Plastocyanin and the 33-kDa subunit of the oxygen-evolving complex are transported into thylakoids with similar requirements as predicted from pathway specificity. Journal of Biological Chemistry. 269 (28), 18463-18467 (1994).
  21. Kirchhoff, H., Borinski, M., Lenhert, S., Chi, L., Büchel, C. Transversal and lateral exciton energy transfer in grana thylakoids of spinach. Biochemistry. 43 (45), 14508-14516 (2004).
  22. Frielingsdorf, S., Jakob, M., Klösgen, R. B. A stromal pool of TatA promotes Tat-dependent protein transport across the thylakoid membrane. Journal of Biological Chemistry. 283 (49), 33838-33845 (2008).
  23. Tu, C. -J., Schuenemann, D., Hoffman, N. E. Chloroplast FtsY, chloroplast signal recognition particle, and GTP are required to reconstitute the soluble phase of light-harvesting chlorophyll protein transport into thylakoid membranes. Journal of Biological Chemistry. 274 (38), 27219-27224 (1999).

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공학 문제점 139 단백질 수송 단백질을 대상으로 쌍둥이 아르기닌 translocon (cpTat) 분 비 통로 (cpSec1) 신호 승인 입자 (cpSRP) thylakoid 격리
생리 적으로 활성 Thylakoids 및 에너지 의존 단백질 수송 분석 실험에 있는 그들의 사용의 격리
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Asher, A., Ganesan, I., Klasek, L.,More

Asher, A., Ganesan, I., Klasek, L., Theg, S. M. Isolation of Physiologically Active Thylakoids and Their Use in Energy-Dependent Protein Transport Assays. J. Vis. Exp. (139), e58393, doi:10.3791/58393 (2018).

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