Gli enzimi della chinasi e pyrophosphokinase (o membrana in direzione extra-chinasi) trasferimento fosfati dai precursori di nucleotide trifosfato (NTP) per molecole substrato. I substrati possono includere altri nucleotidi, aminoacidi o proteine, carboidrati e lipidi1. Analisi bioinformatiche talvolta possono prevedere un enzima substrato affine o substrati basate sulla somiglianza agli enzimi caratterizzati, ma convalida sperimentale è ancora necessario. Allo stesso modo, l'affinità di un enzima per la sua overesprimessero e la velocità che esso catalizza la reazione di trasferimento di fosforo e gli effetti della co-fattori, inibitori, o altri effettori enzima devono essere determinati sperimentalmente. Per evitare lo svuotamento del precursore ATP da altri enzimi che consumano ATP presenti nel citoplasma batterico, analisi quantitativa attività richiedono proteina purificata.
Purificazione della proteina di cromatografia di affinità del metallo è stato coperto accuratamente in letteratura2,3. Tag di istidina composto da residui di istidina consecutivi sei accodati a N - o C-terminale di una proteina ricombinante consentono la rapida purificazione da cromatografia di affinità del metallo4,5,6. Queste sequenze sono piccole rispetto alle proteine modificano e in genere hanno un effetto minimo sulla funzione della proteina, anche se a volte possono alterare stabilità proteica e/o enzima cinetica7,8. Istidina Tag presso il N - e C-termini della stessa proteina può avere effetti differenti, che sono difficili da prevedere senza conoscere la struttura della proteina in questione. Tag di istidina sono incorporati in genere durante la clonazione di una proteina ricombinante di progettazione degli iniettori che codificano sei residui di istidina, sia immediatamente il codone di inizio ATG a 3' o immediatamente 5' per il codone di arresto del telaio di lettura aperto. Dopo l'amplificazione, il gene hexahistidine-contenenti è legato in un vettore sotto il controllo di un promotore inducibile ed espressa, in genere in un ceppo di laboratorio di e. coli. La proteina di ricombinazione può quindi essere isolata su una resina di affinità contenente cationi bivalenti immobilizzato (tipicamente nichel o cobalto)9. Contaminando native proteine metallo-leganti possa essere rimossi mediante titolazione con imidazolo, che sposta competitivi associata proteina2. Infine, la proteina dell'obiettivo è eluita dalla colonna con concentrazioni più elevate di imidazolo. Ci sono diverse fonti commerciali per resine immobilizzato catione del metallo, e i produttori forniscono raccomandazioni per le condizioni di buffer e le concentrazioni dell'imidazolo. Dopo eluizione, proteina può essere analizzata mediante elettroforesi su gel di sodio dodecil solfato-poliacrilammide (SDS-PAGE), dializzata o usata immediatamente in saggi funzionali.
Ci sono diversi metodi per monitorare indirettamente l'attività della chinasi di idrolisi dell'ATP fosfato legame di accoppiamento a una seconda reazione che rilascia o eccita un fluoroforo o genera chemiluminescenza, ma queste reazioni hanno più parti mobili e possono essere logisticamente impegnativo10. Il modo più semplice per misurare specificamente l'attività di fosforo-trasferimento è per monitorare direttamente il trasferimento di un gruppo fosfato radioattivo da un commercialmente disponibili γ -32-P precursore NTP di un substrato non-radioattivi11 , 12 , 13. miscele di substrati radioattivi e i prodotti possono essere separate e quantificate mediante cromatografia su strato sottile (TLC). TLC utilizza la mobilità differenziale di soluti in un dato solvente consentendo il solvente (fase liquida) eseguire la migrazione di azione capillare attraverso una superficie (fase solida) su cui una miscela di soluti è stato adsorbito14. Soluti che sono piccole e/o mancano di interazioni favorevoli con la fase solida migrerà distanze più lunghe dalla loro posizione iniziale del soluti con pesi molecolari superiori o grande affinità per il solido. Per l'esame di fosforo-trasferimento, moiety fosfato aumentare il peso molecolare delle molecole vengono aggiunti a e aggiungere carica ionica negativa a pH neutro o acido11,12,14. Questo diminuisce la loro mobilità su una superficie di base quali PEI-cellulosa. Quando sviluppate in tampone fosfato acido di potassio, miscele di mono-, di-, tri-, tetra-e pentaphosphate specie possono essere facilmente separate su PEI-cellulosa, consentendo la quantificazione di ogni specie (Figura 2, figura 3). Tali dosaggi possono essere eseguite utilizzando lisati cellulari contenenti l'enzima di interesse, ma questo include il potenziale per l'attività di altre chinasi e fosfatasi ATPasi generale per vuotare il substrato e/o prodotto. Per una valutazione quantitativa in vitro dell'attività dell'enzima, è necessario purificare l'enzima di interesse.
Tetrafosfato di guanosina (ppGpp) e guanosina pentaphosphate (pppGpp) sono ribonucleotide di segnalazione molecole formate dal trasferimento di un pirofosfato di gruppo da un precursore di adenosina trifosfato (ATP) a, rispettivamente, un guanosina difosfato (GDP) o guanosina tetrafosfato (GTP) substrato15. Questi segnali di singolo ribonucleotide, collettivamente conosciuti come ppGpp (p), mediano una risposta cellulare allo stress ambientale, conosciuta come la risposta rigorosa in diverse specie batteriche15,16. Conservate due classi di enzimi catalizzano la formazione di (p) ppGpp15,17 Rel/Spo omologo (RSH) enzimi sono 'lungo' bifunzionale (p) ppGpp sintetasi/idrolasi denominato per la loro somiglianza con le relazioni ed il punto (p) ppGpp metabolica enzimi da Escherichia coli che contengono sintetasi, idrolasi e regolamentazione domini, mentre piccole alarmone sintetasi (SAS) gli enzimi sono breve monofunzionale sintetasi trovati esclusivamente a Gram positivi batteri15, 17 , 18. il batterio gram-positivo sporigeni Clostridium difficile codifica putativi geni RSH e SAS19. Qui, presentiamo analisi di attività iniziale che confermano che l'enzima di c. difficile RSH è una cataliticamente attiva sintetasi di ppGpp (p).