多くの予測された(リン酸化)リパーゼは、その基質特異性と生理学的機能に関して十分に特徴付けられていません。ここでは、酵素活性を最適化し、天然基質を探索し、これらの酵素の生理学的機能を提案するためのプロトコルを提供します。
方法論記事
多くの予測された(リン酸化)リパーゼは、その基質特異性と生理学的機能に関して十分に特徴付けられていません。ここでは、酵素活性を最適化し、天然基質を探索し、これらの酵素の生理学的機能を提案するためのプロトコルを提供します。
微生物は、生物のための外部の基板を利用できるようにするために分泌される(ホスホ)リパーゼの広いスペクトルを生成します。代替的に、他の(ホスホ)リパーゼは、物理的に産生する生物は、内因性の脂質の代謝回転を引き起こし、しばしば細胞膜のリモデリングを生じると関連付けることができます。電位(ホスホ)リパーゼは、遺伝子/タンパク質配列が利用可能である多くのアルゴリズムを用いて予測することができますが、酵素活性、基質特異性、および潜在的な生理機能の実験的証明は頻繁に得られていません。本稿では、未知の基質特異性とどのようにそれぞれの(ホスホ)リパーゼの天然基質の検索でこれらの最適化された条件を採用することで将来の(ホスホ)リパーゼのためのアッセイ条件の最適化について説明します。このようなp個の -nitrophenyl誘導体のような人工的な発色基質を、使用して、マイナーを検出するのを助けることができます標準的な条件下での予測(ホスホ)リパーゼのための酵素活性。このようなマイナーな酵素活性を検出しましたが、酵素アッセイの異なるパラメータは、人工基質のより効率的な加水分解を得るために変えることができます。酵素がうまく機能する条件を決定した後、潜在自然種々の基材は、その分解、明確なクロマトグラフィー法を用いて追跡することができるプロセスについてアッセイされるべきです。新しい酵素の基質特異性の定義は、頻繁にして実験的に試験することができ、これらの酵素の潜在的な生理的役割のための仮説を提供します。これらのガイドラインに続いて、我々は成長のリン制限条件に菌シノリゾビウム・メリロッティ内膜のリモデリングのための重要なステップで、ホスホコリンおよびジアシルグリセロールするホスファチジルコリンを分解するホスホリパーゼC(SMc00171)を識別することができました。 2についてpatatin-を予測同じ生物のホスホリパーゼ(SMc00930とSMc01003)のように、我々はそれらの基質特異性を再定義し、SMc01003は、ジアシルグリセロールリパーゼであることを明らかにすることができました。
このようなトリアシルグリセロールおよび(グリセロ)リン脂質のグリセロールベースの脂質は、重要な、おそらく最もよく知られている脂質クラス1を構成しています。トリアシルグリセロール(タグは)したがって、ポテンシャルエネルギーや炭素源として油脂、通常、貯蔵脂質として機能する、としています。タグは、頻繁に外部タグを消化し、炭素源としてそれらを使用できるようにするために産生する生物によって分泌されるリパーゼによって分解することができます。また、リパーゼは広く、それらの重要なバイオテクノロジー用途2に長年にわたって研究されてきました。
それらの両親媒性の性質とその近円筒形状、(グリセロ)リン脂質を呈する膜形成特性と、通常二層膜3の主要な脂質成分を構成します。このような細菌、大腸菌 、3つだけの主要な頭部基変種、ホスファチジルグリセロール(PG)、カルジオリピン(CL)、およびphosphatidのような単純な微生物では、一つは、それらの一つ一つがかなりのSNで異なる脂肪酸アシル鎖の数-1またはSNで置換することができることに注意する必要がありますが、ylethanolamine(PE)は、検出された-2位置が異なる分子種4の多数を生じさせます。他の細菌は、他のリン脂質に加えて、またはその代わりを持っている可能性があります。例えば、マメ科植物アルファルファ( アルファルファ )と窒素固定根粒共生を形成することが可能であるシノリゾビウム・メリロティ 、土壌細菌は、第二の両性イオン性リン脂質をPEに加えて含んで、ホスファチジルコリン(PC)5。また、リンまたはグリセロールを含まない脂質は両親媒性であると細胞膜の一部を形成するかもしれません。例えば、リン制限増殖条件時、S.でメリロティは 、(グリセロ)リン脂質は、主としてリンを含まない膜脂質、 すなわち、スルホ脂質、オルニチン脂質、およびdiacylglyceryl trimethylhoによって置き換えられていますmoserine(DGTS)6。細菌では、DGTSは2段階経路7にジアシルグリセロール(DAG)から形成されたが、DAGの生成のためのソースが明確ではなかったされています。パルスチェイス実験は、PCは、我々はリン制限条件下で形成され、DAGとホスホコリンにPCを変換できるC(PLCP、SMc00171)ホスホリパーゼを識別することができDGTS 8の前駆体であることと、この原稿に記載の方法を用いて、可能性を示唆しました8。
別の研究では、我々はそのアシルCoAシンテターゼ(FADD)Sの欠損変異体を発見しました成長9の定常期に入るとき根粒かの大腸菌は、遊離脂肪酸を蓄積しました。これらの脂肪酸は、膜脂質に由来すると思われたが、遊離脂肪酸またはそれらの遊離酵素(群)の正確な供給源が知られていませんでした。ここでも、(、2パタチンのような10(ホスホ)リパーゼを、この原稿で概説した戦略を採用S.中の遊離脂肪酸の形成に寄与しSMc00930とSMc01003) 根粒 11は、予測されました。驚くべきことに、SMc01003は、モノアシルグリセロール、最終的にはグリセロールと遊離脂肪酸11に変換する基板としてDAGを使用しました。したがって、SMc01003はDAGリパーゼ(DGLA)です。
アルゴリズムの数を潜在的(リン)を予測するために存在するが12,13は 、リパーゼ、それらの正確な機能と生理的役割は、通常知られていません。ここでは、クローンを作成する、プロトコルの概要を説明し、予測又は電位(ホスホ)リパーゼを過剰発現します。この原稿は、酵素アッセイを開発し、人工的な発色基質を使用することにより過剰発現(ホスホ)リパーゼのために最適化する方法について説明します。私たちは、最適化された酵素アッセイで、実際の(ホスホ)リパーゼ基質に遭遇することができ、どのようにこれらの知見は、微生物生理学の我々の理解を豊かにする方法の例を提供します。
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予測リパーゼ1.クローンおよび過剰発現する構造遺伝子
2.無細胞タンパク質抽出物を調製し、タンパク質濃度を決定します
最適化酵素のため3.人工基質(リン酸化)リパーゼの活動

図1 のp -Nitrophenylエステル分光光度アッセイで(ホスホ)リパーゼなどの人工基質。p 個の -nitrophenylエステルの加水分解の際に、酸(R-OH) とpニトロフェノール(p個の -NP)が形成されています。原因のp -NPからフェノールのH +の解離のためのpKa = 7.2に、pHで> 9.2以上の99%は明るい黄色のp -nitrophenolateフォームと18,000 M -1 cmでのモル吸光係数であります-図1は、波長で使用することができ無料のp -nitrophenolate 22の定量化のための405nmの。 8.5のpHを有する緩衝液を用いた場合、吸光度を400 nmで測定し、14500 Mのモル吸光係数-1 cm -1 で 23を採用した。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
注:目的の酵素の活性のための最適な条件を定義された後、このリパーゼの実数/生理学的基質の探索に乗り出します。原理的には、多くの場合、相補2をとり、この目標、in vivoでのアプローチまたはin vitroでのアプローチを達成するために近づきます。
リパーゼの生理的基質のインビボ同定4.
"ove_content>注:他のインビボのアプローチでは、生成するインビボのアプローチでは、リパーゼの発現はhost's脂質プロフィールを変化させるかどうかを経時的に登録するために宿主生物8,11の関心のリパーゼを発現します。関心8,11の遺伝子の欠損変異体およびその脂質プロファイルは、野生型バージョン6,8,11とは異なるかどうかを研究する。生物の脂質プロフィールの定量的評価を得るために、簡単な方法は、細胞の化合物を放射性標識することからなります、脂質を抽出クロマトグラフィーによってそれらを分離し、放射性標識された分離脂質を定量化します。リパーゼの生理的基質のインビトロ同定5.
注:in vitroでのアプローチでは、関心のリパーゼは、対応するハイドロールに分離された脂質または個々の純粋な脂質の混合物を変換できるかどうかを検討3.2に最適なように定義された条件の下でysis製品。
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ビス のp -nitrophenylリン酸 とPC固有ホスホリパーゼC SMc00171の活動
E.から得られた無細胞抽出物大腸菌 BL21(DE3)をsmc00171が発現していたpLysSをし、xは、 形成されたp -NPを測定し、分光光度酵素アッセイを用いて、ビスのp -nitrophenylリン酸エステルを加水分解する能力について調べました。いいえ加水分解活性は、Eから得られた無細胞抽出物中に存在しませんでしたp個の -nitrophenylリン酸を基質として使用したビス-時(データは示していない) 大腸菌 BL...
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過去20年間、多くの生物のゲノムが配列決定されており、ゲノム配列データの富が生成されているが、機能的な解釈が遅れ、したがって、ゲノム機能の理解を妨げています。ゲノム中の遺伝子の機能は、多くの場合、既知の機能または保存されたモチーフの発生の遺伝子との類似性に基づいて割り当てられます。しかし、所定の遺伝子の正確な機能はしばしば知られていません。特に、酵素の構造遺伝子は、簡単にほとんどの酵素は二枚の基板と2製品が関与する複雑な反応を触媒するという事実によるOMIC技術によって探索することができないと予測。現在、少なくとも1つの基板が固定されており、ここで、他方は変えることができる酵素のグループのための基質特異性を探索することがより可能と思われます。例えば、真核生物でのタンパク質の中で最もリン酸化モチーフが知られており、キナーゼのコンセンサスペプチドは、ペプチドARを生成するために、固体支持体上にスポットされています光線。このようなアレイおよび放射性標識ATP、基質特異性及び生物の異なるキナーゼの活性レベルを使用することキノームプロファイルの確立を可能にし、基質特異性24を画定決定することができます。加水分解酵素は、のため...
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著者らは、開示することは何もありません。
この作品は、(InvestigaciónエンFronterasのデ・ラ・CienciaでInvestigaciónCientíficaBASICAで82614、153998、253549、および178359だけでなく、118)とDirección一般デからConsejoナショナルデCienciasのyTecnología・メキシコ(CONACyT-メキシコ)からの助成金によってサポートされていましたAsuntosデパーソナルAcadémico-ナショナル大学自治・デ・メヒコ(DGAPA-UNAM; PAPIIT IN202616、IN203612)。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| クロロホルム | JT ベイカー | 9180-03 | TLC 分析 &脂質抽出 |
| メタノール | JT Baker | 9070-03 | TLC 分析 &脂質抽出 |
| 酢酸 | JTベイ | カー9507-05 | TLC分析&脂質抽出 |
| ヘキサン | JT Baker | 9309-02 | TLC 分析 &脂質抽出 |
| ジエチルエーテル | Sigma | 32203 | 酵素アッセイ |
| 二蒸留水 | ANY | NA | 酵素アッセイ |
| トリスベース | シグマ | T-1503 | 酵素アッセイ |
| HCl | Baker | 9535-02 | 酵素アッセイ |
| NaCl | Baker | 3624-01 | 酵素アッセイ |
| トリトンX-100 | シグマ | X-100 | 酵素アッセイ |
| LBブロス | ANY | NA | 細菌増殖、10 g トリプトン + 5 g 酵母抽出物 + 10 g NaCl あたり二蒸留水 |
| トリプトン | のリットル ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニー | 211705 | 細菌増殖 |
| 酵母エキス | ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニー | 212750 | 細菌増殖 |
| TYブロス | ANY | NA | 細菌増殖、8 gトリプトン+ 3 g酵母抽出物+ 66 mg CaCl2·二蒸留水CaCl |
| >2>·2H2O | Baker | 1332-01 | 酵素アッセイ |
| イソプロピル-β;-D-チオガラクトシド (IPTG) | Invitrogen | 15529-019 | 細菌増殖 |
| ジエタノールアミン | Σ | D-8885 | 酵素アッセイ |
| MnCl2 | Sigma | 221279 | 酵素アッセイ |
| ホスホリパーゼ A2 snake毒 | Sigma | P0790 | 酵素アッセイ |
| ホスホリパーゼ C Clostridium perfringens | Sigma | P7633 | 酵素アッセイ |
| Bis-p-ニトロフェニルリン酸 | Sigma | 07422AH | 酵素アッセイ |
| p-ニトロフェニルステアリン酸 | Sigma | N3627 | 酵素アッセイ |
| p-ニトロフェニルドデカン酸 | Sigma | 61716 | 酵素アッセイ |
| p-ニトロフェニルデカン酸 | Sigma | N0252 | 酵素アッセイ |
| p-パルミチン酸ニトロフェニル | Sigma | N2752 | 酵素アッセイ |
| p-ニトロフェニル酪酸 | Sigma | N9876 | 酵素アッセイ |
| p-ニトロフェニルオクタン酸 | シグマ | 21742 | 酵素アッセイ |
| 酢酸、ナトリウム塩 [1-14C] | パーキンエルマー | NEC084 | 細菌増殖 |
| ジメチルスルホキシド (DMSO) | JT Baker | 9224-01 | 酵素アッセイ |
| アルミニウム HPTLC シリカゲル 60 プレート。シリカゲルHPTLCプレートサイズ20 x 20 cm、25枚。 | メルク | 105547 | TLC分析&脂質抽出 |
| 分光計 UV/VIS ラムダ 35 | パーキンエルマーNA | 酵素アッセイ | |
| ストーム 820 リン光イメージャー | 分子動力学 | NA | 光刺激性ルミネッセンススキャナー |
| 多目的シンチレーションカウンター | ベックマン・コールター | NA | 放射能定量化 |
| フランス圧力セル | ThermoSpectronic | NA | セルの破損 |
| クロマトグラフィー論文 3MM Chr | Whatman | 3030917 | TLC analysis |
| Sinorhizobium meliloti 1021our | reference 11 | 研究 strain | |
| Escherichia coli BL21 (DE3) pLysS コンピテントセル | Novagen | 69451 | タンパク質発現株 |
| pET9a ベクター | Novagen | 69431 | タンパク質発現ベクター |
| pET17b ベクター | Novagen | 69663 | タンパク質発現ベクター |
| 滅菌ポリスチレン丸底チューブ (14 ml) Falcon | Becton Dickinson | 352057 | 細菌培養物 |
| 微量遠心チューブ (1.5 ml) | Eppendorf | 30125.15 | 酵素アッセイ |
| 1,2-ジパルミトイル-sn-グリセロール | Sigma | D9135 | 脂質標準 |
| L-&α;-ホスファチジルコリン、ジパルミトイル | ΣP6267 | 脂質標準 | |
| DL-&α;-モノパルミチン | Σ M1640 | 脂質標準 | |
| パルミチン酸 | ΣP0500 | 脂質標準 |
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