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Methodenartikel

Screening von unlöslichen chromogenen biomassebasierten Enzymen: Ein Assay zur Bewertung der Abbauaktivität von pflanzlichen biomasseabbauenden Enzymen

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8. Juli 2025

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Quelle: Schückel, J., et al. Hochdurchsatz-Screening von kohlenhydratabbauenden Enzymen unter Verwendung neuartiger unlöslicher chromogener Substrat-Assay-Kits. J. Vis. Exp. (2016).

Dieses Video zeigt einen Assay zum Screening von Enzymen, die beim Abbau komplexer Polysaccharide in pflanzlicher Biomasse unter Verwendung von unlöslicher chromogener Biomasse oder ICB wirksam sind. Die Enzyme hydrolysieren ICB, um lösliche farbstoffgebundene Oligosaccharide freizusetzen, und die Enzymaktivität wird durch kolorimetrische Analyse des Reaktionsprodukts bewertet.

Protokoll

1. Chromogener Assay mit ICB-Substraten im 96-Well-Format

  1. Enzymreaktion
    1. Geben Sie den 150 μl 100 mM Natriumacetatpuffer, pH 4,5 und 5 μl 31 U/ml Endo-Xylanase-Lösung in jede Vertiefung der Assay-Kit-Platte, die rotes ICB-Weizenstroh enthält (endgültige Enzymkonzentration in der Vertiefung: 1 U/ml).
      Anmerkung: Die Assay-Kit-Platten (96-Well-Filterplatten mit ICB-Substraten) werden wie in der Literatur beschrieben hergestellt (siehe Materialliste). Die ICB-Substrate sind in Puffern mit einem pH-Bereich zwischen pH 3,0 und 10,0 stabil. Nehmen Sie immer Puffer allein als Negativkontrolle auf, kommerzielle Enzyme als Positivkontrolle und verwenden Sie eine statistisch angemessene Anzahl von Replikaten.
      1. Aktivieren Sie die ICB-Substrate nicht wie die CPH-Substratplatte, sondern entfernen Sie den Stabilisator durch dreimaliges Waschen mit 100 μl Wasser und anschließende Vakuumfiltration oder Zentrifugation.
    2. Legen Sie die Produktplatte unter die Substratplatte, um mögliche Leckagen von der Substratplatte während des Schüttelns aufzufangen.
    3. Inkubieren Sie die Reaktion bei 25 °C und schütteln Sie sie bei 150 U/min für 2 Std.
      Anmerkung: Ein aktives Enzym baut die unlöslichen chromogenen Polysaccharide im ICB-Substrat zu löslichen Oligosacchariden ab, die als farbiger Überstand sichtbar sind. ICB-Substrate sind bis zu 90 °C stabil. Die Inkubationszeit sollte auf bis zu 24 Stunden erhöht werden, wenn ungereinigte Enzyme wie z. B. Kulturbrühen verwendet werden.
    4. Platzieren Sie die Produktplatte mit dem Distanzblock in den Vakuumverteiler.
    5. Legen Sie die Platte des Assay-Kits darauf und legen Sie ein Vakuum an (maximaler Unterdruck von -60 kPa) oder verwenden Sie eine Zentrifuge, um das Produkt von der Platte des Assay-Kits in die Vertiefung der Produktplatte zu filtrieren.
      Anmerkung: Das Filtrat, das die farbigen Oligosaccharide als Reaktionsprodukt enthält, befindet sich nun zur weiteren Analyse in der Auffangplatte.

2. Nachweis und Quantifizierung

  1. Prüfen Sie durch Sichtprüfung, ob das Flüssigkeitsvolumen in jeder Vertiefung der Auffangplatte ungefähr gleich ist.
  2. Lesen Sie die Absorption der Auffangplatte bei 517 nm für rotes ICB-Weizenstroh mit einem Plattenleser ab.
  3. Bei der Datenanalyse – subtrahieren Sie den Puffer – werden nur negative Kontrollwerte von den Werten aus den Vertiefungen ermittelt, in denen ein Enzym hinzugefügt wurde. Berechnen Sie den Mittelwert und den Standardmittelwert (REM) aus den Replizierungsbohrungen.
    Anmerkung: Im Falle des Screenings unbekannter Enzyme empfehlen wir, eine Verdünnungsreihe zu erstellen, um detailliertere Daten über den dynamischen Bereich der Enzymaktivität zu erhalten.

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Offenlegungen

Es wurden keine Interessenkonflikte angegeben.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Platten für Assay-KitsGlykospotKundenspezifische Assay-Kit-Platten
350 ml Aufnahmeplatten-Distanzblock für VakuumverteilerPall Corporation (englisch)Nr. 5015Distanzblock
96-Well-MultiScreen HV-Filterplatte, 0,45 μm, klar, unsterilMilliporeMSHVN4510Assay-Platte
96-Well-Mikrotiterplatten, PolypropylenGreiner Bio-One651201Auffangplatte nach dem Waschen der Untergründe
Nunc MicroWell 96-Well-MikrotiterplattenThermo ScientificArtikel-Nr.: 269620Produktplatte
Membranpumpe MZ 2 NTVacuubrandArtikel-Nr.: 732000Vakuumpumpe, die mit dem Vakuumverteiler verwendet wird
Infors HT EcotronInfors HT4950132 (Buch & Holm)Horizontaler Rüttler
SpectraMax M5Molekulare Bauelemente10067-750 (VWR)96-Well-Platten-Absorptions-Reader
Vakuum-VerteilerPall Corporation (englisch)Nr. 5017Vakuum-Verteiler
Endo-β-1,4-Xylanase M4 (Aspergillus niger) MegazymE-XYAN4Xylanase [xyl]

Tags

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