이 논문은 얼음 재결정 억제 활성과 얼음 화성 정제를 사용하여 원시 IBPS의 후속 분리의 평가를 통해 동결 내성 식물 얼음 - 결합 단백질의 동정을 설명합니다.
방법 논문
이 논문은 얼음 재결정 억제 활성과 얼음 화성 정제를 사용하여 원시 IBPS의 후속 분리의 평가를 통해 동결 내성 식물 얼음 - 결합 단백질의 동정을 설명합니다.
얼음 - 결합 단백질 (IBPS)이 영하의 온도에 노출 특정 미생물에 의해 합성되어 스트레스 - 유도 단백질의 패밀리에 속한다. 세포 외 얼음 결정이 성장하면 식물에서 동결 손상은 세포막 가능한 세포 죽음의 파열의 결과로 발생합니다. 얼음 결정으로 IBPS의 흡착되어 세포 손상을 감소 얼음 재결정 억제 (IRI)으로 알려진 공정에 의해 상기 성장을 제한한다. IBPS은 평형 융점 이하 용액, 열 이력 (TH) 활성 알려진 속성의 빙점을 누를 수있는 능력을 입증한다. 이러한 보호 특성으로 인해, 산업, 의료 및 농업 분야에서 자신의 잠재적 인 사용에 새로운 IBPS의 식별에 대한 관심을 제기했다. 이 논문은 1 내지 IBPS 공장의 식별) 유도 추출 IBPS의 식물 조직에서, 2) IRI 활성에 대한 스크리닝 추출물, 3)을 정제 및 분리를 설명IBPS의 가스화. 낮은 온도에 노출하여 IBPS 유도 후, 추출물을 표준 광학 현미경을 이용하여 얼음 결정 성장을 관찰 할 수있는 '플랫 분석'을 이용 IRI 활성에 대해 시험된다. 이 분석은 낮은 단백질 농도가 필요하며 빠르게 수득 쉽게 얼음 결합 활성의 초기 화면을 제공하고, 해석 결과를 생성한다. IBPS이어서 '얼음 화성 정제'이라는 기술을 통해 얼음을 흡착 IBPS의 속성을 이용하여 단백질을 오염으로부터 격리 될 수있다. 식물 추출물에서 수집 한 세포 용 해물을 사용하여, 얼음 반구 천천히 황동 프로브에 성장시킬 수있다. 이는 다결정 얼음의 결정 구조에 IBPS를 통합합니다. 아니오 IBP의 선험적 생화학 적 또는 구조적 기술을 요구하는이 방법은 단백질의 활성 회복을 허용한다. 아이스 정제 단백질 분획 격려의 식별을 포함하여 다운 스트림 응용 프로그램을 사용할 수 있습니다질량 분석 및 천연 단백질의 생화학 적 분석에 의한 조수 시퀀스.
ICP (Ice-binding proteins)는 식물 1 , 곤충 2 , 어류 3 , 미생물 4 등 여러 유기체에서 발견 된 다양한 보호 단백질 군입니다. 이 단백질의 핵심 특징은 얼음 결정에 특이하고 효율적으로 흡착되어 성장을 수정하는 독특한 능력입니다. IBP는 몇 가지 문서화 된 성질을 가지고 있는데, 가장 잘 특징 지어지는 두 가지는 열 히스테리시스 (TH)와 얼음 재결정 억제 (IRI)입니다. TH 활성은 동결 - 내성이없는 동물에서 생산 된 IBP에서보다 쉽게 관찰된다. 이 활동으로 인해 동결을 방지하기 위해 유기체의 순환 또는 간질 유체의 응고점이 낮아집니다. 대조적으로, 영하의 온도에서 필연적으로 동결 될 동결 내성 유기체에서, IBPs는 TH 활성이 낮게 나타난다. 낮은 TH 활동에도 불구하고, 얼음 울기를 제한하는 높은 IRI 활동STAL 성장은 종종 이러한 단백질과 관찰된다. 동결 내성 미생물의 경우,이 IRI의 활동은 아마도 세포 외 구획 얼음의 조절되지 않는 성장 세포를 보호하는 데 도움이됩니다.
은 "매트리스 버튼"모델 IBPS 얼음 결정 (5)의 성장을 방지하는 메커니즘을 설명하는 데 사용될 수있다. 이 모델에서는 IBPS 특히 물 분자에만 결합 IBPS 사이의 공간에 성장 얼음 결정 격자로 통합 할 수 있도록 간격으로 얼음 결정 표면에 흡착. 이 부가 물 분자의 결합이 불리하게 곡률, 깁스 - 톰슨 효과 (6)에 의해 설명 될 수있는 이벤트를 생성한다. 앵커 포접 물 가설 얼음 결정 표면에 IBPS의 특이 적 결합을위한 메커니즘을 제공 됨으로써 REO에 특이 단백질 결합 부위 얼음에 위치 대전 잔기의 존재는 결과물 분자가 얼음 결정 격자의 하나 이상의 평면과 일치하도록한다.
TH 활성은 IBP의 존재하에 단일 빙 결정의 용융 및 응고 온도의 차이를 측정함으로써 정량화 될 수있다. TH 활성은 IBP의 활성을 평가하는 널리 받아 들여지는 방법이지만, 식물 IBP에 의해 생성되는 낮은 TH 갭 (일반적으로 단지 일부 정도)은 일반적으로 높은 단백질 농도, 특수 장비 및 조작자 경험을 필요로한다. 비 IBP는 얼음 결정 성장을 제한 할 수 있지만 모든 IBP가 공유하는 특성이므로 IRI 활동에 대한 테스트는 IBP의 존재에 대한 효과적인 초기 화면, 특히 TH 활동이 낮은 사람들을위한 효과적인 초기 화면입니다. 이 활동을 테스트하는 데 사용되는 방법론은 'splat assay'로 알려져 있으며, 단백질 샘플을 얼음으로 얼려서 작은 얼음 결정의 단일 층을 생성하고 일정 기간 동안 관찰하여얼음 결정 성장이 제한됩니다. IBPS 존재하는 소스 조직 샘플을 스크리닝하는데 사용하는 다른 방법과는 달리,이 기술은 10-100 ng의 범위의 낮은 단백질 농도에 적용 가능하다 쉽게 제작 된 장비를 이용하여, 신속하고 간편하게 해석 데이터를 생성한다. 그러나, 상기 분석은 TH 결정 얼음 결정 형성 와야 IBPS위한 초기 화면을 제공하는 것을 강조하는 것이 중요하다.
천연 단백질의 분리는 종종 관심의 단백질의 구조적, 생화학 적 특성에 관한 정보를 필요로 도전하고있다. 아이스 IBPS의 친화 정제 목적을 위해 기판으로서 아이스를 사용하여 이러한 단백질의 격리를 허용한다. 분자의 대부분이 얼음 결정 성장, 고도로 정제 된 샘플의 IBP 샘플 결과의 존재 하에서 얼음 반구 저성장 큰 quantit없는 동안에 앞서 빙수 경계 가압되므로단백질 및 용질을 오염 IES. 이 방법은 곤충, 8, 9, 10, 11 박테리아, 식물 및 어류 12 13 14 IBPS를 식별하는데 사용되었다. 또한,이 방법을 통해 달성 IBP - 풍부 분획은 또한 하류 생화학 적 분석에 이용 될 수있다. 이 논문은 IBPS 유도 추출 통해 식물 IBPS의 식별을 설명, IRI 활동 분석은 단백질의 존재 및 얼음 친 화성 정제를 사용하여 단백질의 분리를 확인한다.
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1. Splat 장치 설정
기본 단백질 2. 준비 IRI 분석을위한 추출
3. 경고등 분석 사전 실험 설정
4. 플랫 분석을 실시
5. 경고등 분석 데이터 분석
6. 얼음 친화력 정화 장비 설치
7.아이스 친화 정제를위한 시료의 준비
8. 실시 얼음 화성 정제
IBPS 9. 확인
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셋업의 편의를 위해, 그림 1과 도 2는 각각 IRI 분석 얼음 화성 정제에 사용되는 장비의 시각적 표현을 포함한다. IBPS와없이 겨자 식물로부터 수집 된 추출물을 사용 IRI 분석 결과는도 3에 도시된다. 이러한 결과는 동결 허용되지 겨자 잡초에서 수집 추출물이 때문에 IBPS 존재의 부족으로 얼음 결정 성장을 제한 할 수 없습니다 것을 보여준다. 대조적으로, 작은 아이스 결정은 트랜스 제닉 식물은 실질적 얼음의 결정 성장을 제한 다년생 라이 그래스로부터 IBPS을 함유하는 볼. 도 4는 정제의 두 라운드 후에 IBPS 표현 다년생 라이 그라스 추출물을 이용하여 성장 된 얼음 반구를 나타낸다. 정제의 첫번째 라운드 고차 ...
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IBPS의 성공적인 분석 및 정제를 들어,이 단백질의 일부의 온도에 민감한 특성을 이해하는 것이 중요합니다. 특정 식물 IBPS는 전개, 침전 및 활동의 결과로, 0 ° C 이상의 온도에서 불안정해질. IBPS 활성을 얻기 위해서는 식물은 냉장실 (~ 4 ° C)에서 처리되고, 샘플은 실험하는 동안 얼음에서 유지되는 것이 종종 중요하다. 전체 셀 원유 해물을 사용하여 내생 단백질 분해 효소에 의한 단백질의 분해가있을 때 또 다른 요인은 고려해야합니다. 식물에서 IBPS의 표현은 일반적으로 낮고, 따라서 단백질 수율 손실은 향후 실험 또는 분석을위한 불충분 한 물질이 발생할 수 있습니다. 신뢰할 수있는 프로테아제 억제제 칵테일의 추가와 함께, 단백질 추출하는 동안 신속하게 작업 단백질의 손실을 줄일 수 있습니다. 또한,이 추위에 적응 기간이 실험실 성장의 IBPS의 가장 큰 축적에 최적화하는 것이 중요합니다식물.
IBPS 작업 또 다른 일반적인 문제는 분석의 대부분은 온도와 습...
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저자가 공개하는 게 없다.
이 작품은 VKW에 NSERC (캐나다) 부여에 의해 투자되었다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 1.5 mL 마이크로 원심분리기 | Fisher | 05-408-129 | |
| 조절 가능한 실험실 잭 | Fisher | S63080 | |
| 벤치탑 원심분리기 | Desaga MC2 | ||
| 황동 프로브 | 맞춤형 | ||
| 카메라/카메라 포트 | Canon | Canon Power Shot SX110 디지털 카메라; 맞춤형 현미경 포트 | |
| 치즈클로 | 스 Purewipe/Fisher Scientific | 06-665-25A | |
| 농축 튜브(0.5 mL) | EMD Millipore | UFC501008 | |
| 농축 튜브(15 mL) | EMD Millipore | UFC900308 | |
| 원뿔형 튜브(50 mL) | Thermo Fisher | AM12502 | |
| 냉각 블록 | VWR | 13259 | 금속 가열 블록 사용 |
| 제습기 | Whirlpool | 50 파인트 에너지 스타 제습기; 현지 공급업체로부터 구매 | |
| Dessciation beads | t.h.e. Dessicant/VWR | EM-DX0017-2 | 6-8 메시 크기; 100% 해 |
| 부 현미경 | Olympus Tokyo | ||
| 이중 벽 유리 그릇 | 일반 | 현지 실험실 유리 공급 업체에서 구매 | |
| 드라이 아이스 | Generic | 현지 공급 업체 사용; 위험한 | |
| EDTA-프로테아제 억제제 정제 | Sigma Aldrich | 11836170001 | Roche cOmplete mini |
| 에틸렌 글리콜 | Generic | Green 자동차 에틸렌 글리콜은 모든 지역 철물점(i.e. Home Depot)에서 구입할 수 있습니다. | |
| Hexane | Sigma Aldrich | 296090 | 무수, 95%; 위험한 |
| 침지 오일 | Sigma Aldrich | 56822 | |
| JA10/20 원심분리기 | Beckman | ||
| 대형 플라스틱 페트리 접시 | 일반 | ||
| 액체 질소 | 일반 | 공급 업체; 위험한 | |
| 자기 교반 플레이트 | Hanna Instruments | HI190M | |
| 현미경 커버 슬라이드 | Fisher | 12-542A | |
| 플라스틱 튜브 | 일반 | 현지 철물점에서 PVC 파이프 구매 | |
| 편광 필름 | Edmund Optics | 43-781 | |
| 폴리스티렌 폼 | 일반 | 폴리스티렌 배송 상자에서 구성 가능 | |
| Poreclain 모르타르 및 유봉 | Fisher | FB961 | |
| PVPP | Sigma Aldrich | 77627 | 110 µ m 입자 크기 |
| 레토르트 스탠드 | Fisher | 12-000 | |
| 소형 교반 막대 | Fisher | 14-513-51 | |
| 온도 프로그래밍 가능한 수조 | VWR | 13271-118 | |
| 진공 그리스 | Dow Corning/Sigma Aldrich | Z273554 | |
| 비닐 튜빙 | 일반 |
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