October 16th, 2017
פרוטוקול לניתוח המבני של סוכרים על ידי אלקטרופורזה בג'ל (PACE), כדוגמא מנן, מתואר.
המטרה הכוללת של ניסוי זה היא לאפיין פוליסכרידים בדופן תא הצמח. שיטה זו יכולה לעזור לנו לענות על שאלות מפתח בתחום הביולוגיה של דופן תא הצמח כולל מבנה וכמות גלוקומנן. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא אינה דורשת הכשרה מיוחדת או ציוד יקר.
בדרך כלל, אנשים חדשים בשיטה זו יתקשו עם פירוש הג'לים, ולכן הכללה והבנה של כל הבקרות המתוארות היא קריטית. האלכוהול והשאריות המסיסות, או AIR, מוכנים בעבר מחומר צמחי שנקטף כמתואר בפרוטוקול הטקסט. שקלו שישה מיליגרם של AIR לתוך צינור צנטריפוגה של 15 מיליליטר והוסיפו מים לריכוז סופי של שני מיליגרם למיליליטר.
מערבולת להשגת מתלה אחיד. Aliquot 500 מיקרוגרם לתוך צינורות מיקרופוגה. יבש את הכמות באמצעות צנטריפוגת ואקום בטמפרטורה של 30 מעלות צלזיוס למשך הלילה.
יש לטפל מראש ב-AIR כולל תוספת לבקרת AIR ללא אנזים עם נתרן הידרוקסיד מולארי אחד למשך שעה בטמפרטורת החדר. לאחר שעה, הוסף 200 מיקרוליטר מים ו -20 מיקרוליטר של חומצה הידרוכלורית טוחנת אחת לכל צינור כדי לנטרל את הנתרן הידרוקסיד. בדוק שה-pH הוא בערך שש עד שבע על ידי הסרת מיקרוליטר אחד ואיתורו על רצועות מחוון ה-pH של הנייר.
הוסף 50 מיקרוליטר של חוצץ אמוניום אצטט מולארי אחד pH 6.0, והוסף מים לנפח כולל של 500 מיקרוליטר לכל צינור. כדי להתחיל בהליך זה, הוסף כמות קבועה מראש של מננות ל-AIR ולמאגר. כלול בקרות שליליות מתאימות כמו גם בקרה חיובית.
מערבולת ואז סובב קצרות כדי לאסוף את תערובת התגובה בתחתית הצינור. דגירה בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס עם תסיסה עדינה למשך הלילה. למחרת, עצרו את התגובה על ידי דגירה בטמפרטורה של 95 מעלות צלזיוס למשך 20 דקות.
צנטריפוגה במהירות מרבית למשך 10 דקות. שמור את הסופרנטנט והשהה כל כדור ב-250 מיקרוליטר מים. שוב צנטריפוגה ולשמור על הסופרנטנט.
שלבו את שני הסופרנטנטים וייבשו בצנטריפוגת ואקום בטמפרטורה של 30 מעלות צלזיוס למשך כשלוש שעות. לפני הליך הנגזרת, הכן את הריאגנטים הדרושים כמתואר בפרוטוקול הטקסט. מחממים את תמיסת המלאי של 0.2 ANTS טוחנת ל-60 מעלות צלזיוס כדי להמיס לחלוטין את המוצק.
לכל דגימה, הוסף חמישה מיקרוליטר של ANTS, חמישה מיקרוליטרים של שני פיקולין-בוראן ו-10 מיקרוליטר של מאגר נגזרות. סובב קצרות כדי לאסוף בתחתית הצינור, מערבול היטב ואז סובב שוב לזמן קצר. דגרו את הדגימות למשך הלילה בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס מוגנות מפני אור.
למחרת יש לייבש את הדגימות בצנטריפוגת ואקום בחום של 30 מעלות צלזיוס למשך כשעתיים. השעו מחדש כל דגימה בתקן אוליגוסכריד ו-100 מיקרוליטר של אוריאה שלוש טוחנת. יש לאחסן בטמפרטורה של מינוס 20 מעלות צלזיוס מוגן מאור עד הצורך.
הרכבת ציוד יציקת הג'ל תהיה תלויה במותג. עבור הציוד המשמש בהדגמה זו, ג'ל אחד שווה ל -50 מיליליטר. בצינור צנטריפוגה של 50 מיליליטר מערבבים 20.2 מיליליטר מים, חמישה מיליליטר של מאגר PACE פי 10, 24.6 מיליליטר של 40% אקרילאמיד/ביס-אקרילאמיד, 200 מיקרוליטר APS ו-20 מיקרוליטר TEMED.
הפוך בעדינות כדי לערבב תוך זהירות לא להכניס בועות אוויר. השתמש בפיפטה סרולוגית או אחרת בנפח גדול כדי לשפוך את הג'ל הממיס כארבעה סנטימטרים מתחת לחלק העליון של לוחות הזכוכית. מכסים בזהירות את הג'ל באלכוהול איזופרופיל.
הניחו לג'ל להתפלמר במשך 20 עד 30 דקות. יוצקים את השכבה העליונה. יבש את כל הנוזלים העודפים בעזרת נייר סופג.
לאחר מכן, הכינו את ג'ל הערימה. בצינור צנטריפוגה של 15 מיליליטר מערבבים 6.8 מיליליטר מים, מיליליטר אחד של מאגר PACE פי 10, 2.8 מיליליטר אקרילאמיד/ביס-אקרילאמיד, 80 מיקרוליטר APS ושמונה מיקרוליטר TEMED. הפוך לערבוב, ושכב על גבי ג'ל הרמוס הפולימרי.
הכנס בעדינות את המסרק והימנע מלכידת בועות אוויר מתחת לשיני המסרק. לאחר שהג'ל התפלמר, עוטפים אותו ברקמה לחה ולאחר מכן בניילון נצמד, ושומרים בארבע מעלות צלזיוס עד הצורך. כדי לסייע במעקב אחר סדר הטעינה ובזיהוי היכן נמצאות הבארות לאחר הסרת המסרק, השתמש בטוש קבוע כדי לסמן את מיקומי הבאר על הזכוכית.
הסר את המסרק. מלאו את הבארות במאגר אחד X PACE. השתמש במיקרו-מזרק של 10 מיקרוליטר כדי להעמיס שני מיקרוליטר של תקנים ודגימות לבארות.
הימנע משימוש בנתיבים החיצוניים ביותר הנוטים להריץ דגימות בצורה גרועה ולהשאיר נתיב ריק בין הדגימות. הרכיבו את החדר העליון של מנגנון הפעלת הג'ל והניחו את הג'ל במיכל ריצה מקורר המכיל מאגר 1-X PACE. מלאו את החדר העליון במאגר קצב אחד X.
הפעל את הכוח והפעל את הג'ל ב -200 וולט למשך 30 דקות. לאחר 30 דקות, הגדל את המתח ל -1, 000 וולט למשך שעה ו -40 דקות. הגן על הג'ל מפני אור.
התחל בניגוב מערכת הדמיית הג'ל עם רקמה לחה נטולת מוך כדי להבטיח שהיא נקייה מאבק. הסר את הג'ל ממיכל ה-PACE וצפה בקצרה בזמן שהג'ל עדיין בלוחות הזכוכית כדי לקבוע אם חזית הצבע עדיין על הג'ל. השתמש בכלי טריז כדי לפתוח את הג'ל ובזמן שהג'ל עדיין על צלחת זכוכית אחת, השתמש בחותך פיצה כדי להסיר גם את ג'ל הערימה וגם את תחתית הג'ל אם חזית הצבע עדיין על הג'ל.
הוצא כחמישה מיליליטר מים על פני השטח של הטרנס-מאייר ולאחר מכן העביר את הג'ל ישירות אל הטרנס-מאיר. באמצעות התוכנה, הגדר את המסנן ל-UV 605 והפעל את משדר ה-UV לגל ארוך. צלם מספר תמונות בזמני חשיפה שונים והקפד לכבות את אור ה-UV בין התמונות כדי למנוע פגיעה בקרינה.
ודא שלפחות שתיים מהתמונות אינן כוללות פסים רוויים. שמור את הקבצים כתמונות TIFF ברזולוציה גבוהה. מוצג ג'ל מייצג של בדיקת PACE סטנדרטית של תכולת המנאן של דופן התא.
נתיבים 1, 2 ו-3 מציגים סולם של אוליגוסכרידים שנרכשו מסחרית בריכוז של 5, 10 ו-50 פיקומולה בהתאמה. נתיב 4 מציג עיכול מננאז של גלוקומנאן קונג'אק המשמש כבקרה חיובית הן לעיכול האנזימטי והן לתגובת הנגזרת בנוכחות האנזים ומלחי החיץ. נתיב מספר 5 מציג את טביעת האצבע PACE של גזע Arabidopsis מסוג פראי.
נתיב 6 מציג את טביעת האצבע PACE של הגבעול מצמח Arabidopsis חסר את סינתאז המנאן העיקרי של הגבעול. בהשוואה לסוג הפראי, קיימת רק כמות קטנה של מנאן כפי שמעידה עוצמת הפס המופחתת עבור כל האוליגוסכרידים שמקורם במננאז. נתיב 10 מציג את טביעת האצבע PACE של עץ אורן המכיל גלקטוגלוקומנאן ויש לו דפוס של אוליגוסכרידים משוחררים שונה בבירור מזה של Arabidopsis.
נתיב 7, 8, 9 ו-11 הם בקרות שליליות שונות החושפות רצועות לא ספציפיות המסומנות בכוכביות שיש להוציא מהניתוח. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין ממש טוב כיצד לנתח את מבנה המנאן באמצעות PACE. לאחר השליטה, ניתן ליישם טכניקה זו על פוליסכרידים אחרים מעניינים באמצעות גליקוזיל הידרולזים שונים.
הייתה לנו הצלחה ביישום טכניקה זו על מיני צמחים רבים אחרים בנוסף לארבידופסיס כמו גם על מינים אחרים שאינם צמחיים כגון מנאן שמרים.
מאמר זה מתאר פרוטוקול לניתוח מבני של פוליסכרידים באמצעות אלקטרופורזה בג'ל (PACE), עם התמקדות במנן. השיטה שמה לה למטרה לשפר את ההבנה של פוליסכרידים של דופן התא הצמחי ותכונותיהם.
Structural characterization of plant cell wall polysaccharides like mannan supports target validation in agrochemical and bio-based material development by enabling mechanistic de-risking of enzyme-substrate interactions. The PACE method provides a low-barrier, reproducible approach for generating quantitative oligosaccharide fingerprints, facilitating assay development and lead identification in enzyme engineering pipelines. Its reliance on defined glycosyl hydrolases and fluorescent detection allows for scalable, cross-functional use in early discovery workflows where predictive confidence in polysaccharide modification is required.
The PACE method fits within the discovery continuum from target engagement to lead optimization, particularly in workflows requiring functional validation of carbohydrate-active enzymes or modulation of polysaccharide biosynthesis.