Name: Identyfikacja białek wiążących lód roślinny poprzez ocenę inhibicji i izolacji rekrystalizacji lodu za pomocą oczyszczania o powinowactwie do lodu (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-05T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
Description: Poznaj metodę identyfikacji białek wiążących lód w roślinach mrozoodpornych poprzez ocenę inhibicji rekrystalizacji lodu i izolację za pomocą oczyszczania o powinowactwie do lodu.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca została sfinansowana z grantu NSERC (Kanada) dla VKW.

1. Konfiguracja aparatury Splat
<ol>
	<li>Napełnij programowalną temperaturowo obiegową łaźnię wodną glikolem etylenowym (50% v/v w wodzie). 
	UWAGA: Można stosować ekologiczny samochodowy glikol etylenowy.</li>
	<li>Aby zmontować komorę zewnętrzną, użyj izolowanej plastikowej rurki, aby przymocować łaźnię wodną do szklanej miski o podwójnych ściankach. Zaizoluj szklaną miskę styropianem i przykryj plastikową pokrywką szalki Petriego. Wytnij 3-4-calowy otwór w dnie komory styropianowej, aby źródło światła było widoczne przez szklaną komorę.</li>
	<li>Zamontuj zewnętrzną komorę na mikroskopie preparacyjnym, wyposażonym w port kamery i spolaryzowaną soczewkę obiektywu 4X z soczewką okularową 10x. Umieść dodatkowy kawałek folii spolaryzowanej na dnie komory zewnętrznej.</li>
	<li>Zaciśnij rurkę o długości 1-1,5 m (~5 cm średnicy) na stojaku retortowym i umieść w dużym pojemniku z polistyrenu wraz z blokiem chłodzącym umieszczonym pod rurką u podstawy stojaka na retortę.</li>
</ol>
2. Przygotowanie natywnych ekstraktów białkowych do analizy IRI
<ol>
	<li>W celu wywołania ekspresji IBP w trawach mrozoodpornych lub innych gatunkach roślin odpornych na mróz, rośliny aklimatyzują się w niskich temperaturach do 1 tygodnia w temperaturze 4 °C, w warunkach słabego oświetlenia (6 godzin światła / 18 godzin ciemności). Nie dotyczy to próbek pobranych w terenie, które były już narażone na działanie niskich temperatur i okresów aklimatyzacji.</li>
	<li>Uzyskaj około 0,1 g tkanki liścia, przecinając u podstawy łodygi, a następnie umieść w probówce o pojemności 1,5 ml. Natychmiast błyskawicznie zamrozić próbkę w ciekłym azocie i przechowywać w temperaturze -80 °C do momentu użycia.</li>
	<li>Aby zlizać komórki, zmiel próbkę tkanki na drobny proszek za pomocą moździerza i tłuczka pod ciekłym azotem. Upewnij się, że ciekły azot nie odparuje podczas procesu homogenizacji.</li>
	<li>Zmielone próbki należy natychmiast umieścić na lodzie i pozostawić ciekły azot do całkowitego odparowania. Dodać 1 ml natywnego buforu do ekstrakcji białek zawierającego 10 mM Tris-HCl, 25 mM NaCl (pH 7,5), z dwiema tabletkami inhibitora proteazy wolnymi od EDTA dodanymi bezpośrednio przed użyciem. Odpipetować do mieszania; Nie wirować. 
	UWAGA: Może być konieczne zastosowanie dodatkowych dodatków, jeśli lizat zawiera metabolity wtórne (patrz Dyskusja).</li>
	<li>Delikatnie wstrząsnąć próbkami przez noc (18-24 h) w temperaturze 4 °C. Pozostałe etapy przeprowadzić w temperaturze 4 °C.</li>
	<li>Usuń resztki komórkowe, odwirowując próbki o stężeniu ~16 000 x g przez 5 minut. Zachowaj rozpuszczalną frakcję i odwiruj przez dodatkowe 5 minut, jeśli resztki komórkowe utrzymują się. Oczyszczone próbki można przechowywać w temperaturze -20 °C do czasu użycia.</li>
</ol>
3. Test rozprysku Przygotowanie do eksperymentu
<ol>
	<li>Wlej 100 ml heksanu do zewnętrznej komory ustawionej z folią spolaryzowaną i dodaj 5-6 kulek osuszających, aby zapobiec gromadzeniu się wilgoci na szkiełkach. Dodaj niewielką ilość smaru próżniowego do płytki przykrywającej kąpiel i przekręć, aby zapewnić szczelne uszczelnienie i zapobiec parowaniu heksanu.</li>
	<li>Schłodzić kąpiel heksanową w temperaturze od -4 °C do -6 °C za pomocą programowalnej łaźni wodnej na około 2-3 godziny przed rozpoczęciem eksperymentu. Upewnij się, że sprawdziłeś temperaturę heksanu za pomocą termometru przed rozpoczęciem eksperymentu.</li>
	<li>Umieść blok chłodzący w styropianowym pudełku bezpośrednio pod plastikową rurką i całkowicie przykryj suchym lodem na 40 minut przed rozpoczęciem eksperymentu.</li>
	<li>Przed rozpoczęciem testu upewnij się, że probówka jest wypoziomowana. Aby określić, w którym miejscu bloku chłodzącego spadnie próbka, najpierw przetestuj procedurę z wodą i wskaż markerem, gdzie próbka spada za pomocą markera (jak opisano poniżej).</li>
	<li>Usuń suchy lód z górnej części zimnego bloku i umieść szklane szkiełko podstawowe mikroskopu na śladzie kropli, który został oznaczony wodą.</li>
	<li>Bezpośrednio przed rozpoczęciem badania włącz źródło światła i zeskrob lód, który utworzył się na dnie szklanej komory. Unikaj włączania źródła światła, chyba że widoczne są kryształki lodu, aby zapobiec podgrzaniu heksanu.</li>
</ol>
4. Przeprowadzanie testu rozprysków
<ol>
	<li>Zanurz jednorazową końcówkę przymocowaną do pipety automatycznej (1-20 μl) w olejku immersyjnym, używając ręcznika papierowego, aby usunąć nadmiar oleju. Ten krok pozwoli na to, aby próbka opadła, a nie przylegała do zewnętrznej strony pipety. 
	UWAGA: Usunięcie nadmiaru oleju z pipety ma kluczowe znaczenie, aby zapewnić, że kropelki oleju nie tworzą się na kryształkach lodu, co utrudnia wizualizację.</li>
	<li>Pobrać pipetę z 10 μl próbki i umieścić ją bezpośrednio na plastikowej rurce przed uwolnieniem próbki. Gdy próbka uderzy w szkiełko o szklaną pokrywę, powinien być słyszalny wyraźny dźwięk "splat", tworząc monowarstwę kryształków lodu.</li>
	<li>Szybko i ostrożnie wyjmij szkiełko mikroskopowe z zimnego bloku za pomocą pęsety i umieść w kąpieli heksanowej na wierzchu folii polaryzacyjnej.</li>
	<li>Patrząc pod mikroskop, umieść szkiełko mikroskopowe w polu view i wyreguluj soczewkę obiektywu tak, aby polaryzacja krzyżowa pozwalała na wizualizację kryształków lodu o wysokim kontraście. Dostosuj powiększenie do 40x.</li>
	<li>Podłącz kamerę do mikroskopu i ustaw ustawienia na "makro", aby umożliwić wyraźną wizualizację kryształków lodu i uchwycić obraz. 
	UWAGA: Odczekanie do 1 godziny, aby kryształki lodu mogły wzrosnąć, może dać wyraźniejszy obraz.</li>
	<li>Powtórzyć kroki 4.1-4.5 dla wszystkich próbek. Zazwyczaj umieszcza się do 6 szkiełek z inną próbką w komorze heksanu.</li>
	<li>Wyłącz źródło światła i umieść plastikową płytkę nad kąpielą heksanową, zapewniając szczelne uszczelnienie. Pozwól kryształkom lodu wyżarzać się przez noc (12-24 godziny, zachowując stały okres wyżarzania w określonym teście). Po inkubacji zrób zdjęcia warstw lodu, jak opisano powyżej. 
	UWAGA: Niektóre próbki mogą rekrystalizować szybciej niż inne. Jeśli po 12 godzinach nie jest widoczna rekrystalizacja, pozwól kryształom wyżarzać się przez maksymalnie 24 godziny, aby upewnić się, że nie dojdzie do rekrystalizacji.</li>
</ol>
5. Analiza danych testu rozpryskowego
<ol>
	<li>Prześlij zdjęcia do komputera i bezpośrednio porównaj wielkość kryształków lodu przed i po wyżarzaniu. Próbki z aktywnością rekrystalizacji lodu nie będą rosły, podczas gdy próbki bez aktywności IRI będą rekrystalizować się, tworząc zauważalnie większe kryształki lodu. Interferencja światła sprawi, że duże kryształki lodu pojawią się w nieco innych odcieniach, a tym samym będą łatwe do zauważenia.</li>
</ol>
6. Konfiguracja sprzętu do oczyszczania powinowactwa do lodu
<ol>
	<li>Napełnij programowalną temperaturowo obiegową łaźnię wodną glikolem etylenowym. Można stosować zielony samochodowy glikol etylenowy.</li>
	<li>Podłącz wannę do wydrążonej, mosiężnej sondy za pomocą izolowanej rurki z tworzywa sztucznego15.</li>
	<li>Zbuduj pojemnik z polistyrenu, w którym zmieści się zlewka o pojemności 150 ml. Utwórz pokrywkę pojemnika z otworem pośrodku na mosiężny zimny palec.</li>
</ol>
7. Przygotowanie próbek do oczyszczania pod względem powinowactwa do lodu
<ol>
	<li>Tkanka roślinna aklimatyzująca w niskich temperaturach, jak opisano w sekcji 2.1.</li>
	<li>Zbierz ~100-150 g zmielonej biomasy (krok 2.3) do probówek o pojemności 20 ml i natychmiast zamroź. Próbki można przechowywać w temperaturze -80 °C przed użyciem.</li>
	<li>Przygotować próbkę zgodnie z opisem w sekcjach 2.3-2.5. Do ponownego zawieszenia tkanki liścia należy użyć proporcji 1:1 (mg tkanki: ml natywnego buforu do ekstrakcji białka). Stosować dodatkowe tabletki inhibitorów proteazy, aby uniknąć degradacji IBP przez endogenne proteazy. 
	UWAGA: Jeśli próbka tkanki jest zbyt zagęszczona, dostosuj stosunek do 1:2 lub 1:3 (mg tkanki: ml natywnego buforu do ekstrakcji białka).</li>
	<li>Aby usunąć zanieczyszczenia komórkowe, przesiej lizę przez 2 warstwy gazy 3 razy. Osadzać szczątki przez odwirowanie w temperaturze 30 000 x g przez 40 minut w temperaturze 4 °C.</li>
	<li>Zwiększyć objętość próbki do 120 ml przy użyciu natywnego buforu do ekstrakcji białek. Natychmiast użyj lizatu do oczyszczania z powinowactwa do lodu, aby uniknąć utraty aktywności wiązania lodu.</li>
</ol>
8. Przeprowadzanie oczyszczania powinowactwa do lodu
<ol>
	<li>Przed oczyszczaniem należy ustawić programowalną łaźnię wodną na chłodzenie z -0.5 °C do -3 °C z szybkością -0.04 °C/h. 
	UWAGA: Szybkość chłodzenia można regulować w zależności od początkowej objętości próbki.</li>
	<li>Schłodzić palec lodowy do temperatury -0,5 °C, a następnie zanurzyć go w probówce o pojemności 50 ml zawierającej zimną wodę destylowaną. Dodaj kilka kawałków lodu, aby ułatwić zarodkowanie lodu i pozwól, aby na palcu utworzyła się cienka warstwa lodu. Proces ten trwa zwykle od 20 do 30 minut. 
	UWAGA: Wszelkie grudki na palcu pokrytym lodem należy wygładzić dłonią w rękawiczce przed umieszczeniem w próbce. Jeśli warstwa lodu nie tworzy się w temperaturze -0,5 °C, obniż temperaturę do -0,75 °C.</li>
	<li>Umieścić próbkę w szklanej zlewce o pojemności 150 ml zawierającej małe mieszadło magnetyczne w pojemniku z polistyrenu umieszczonym na mieszadle magnetycznym. Upewnij się, że palec lodowy jest wyśrodkowany i opuszczony co najmniej do połowy próbki cieczy. Zamknij pojemnik.</li>
	<li>Pozwól programowi działać przez około dwa dni, sprawdzając co 24 godziny. Gdy 50% próbki zostanie zamrożone, zatrzymaj program. Włączenie IBP do półkuli lodowej spowoduje "trawienie lodu". 
	UWAGA: Eksperymenty oczyszczania można przeprowadzić przy użyciu większych objętości próbek, przy czym czas działania programu jest odpowiednio dostosowany.</li>
	<li>W celu usunięcia półkuli lodowej należy ogrzać sondę do temperatury 4 °C, przepłukać półkulę wodą destylowaną w celu usunięcia niezwiązanego białka, a następnie rozmrozić w temperaturze 4 °C. 
	UWAGA: Większość IBP nie jest stabilna w wodzie i odpowiedni bufor (tj. 50 mM Tris-HCl, pH 8 lub 50 mM wodorowęglanu amonu, pH 8) będzie musiał być okresowo dodawany podczas procesu rozmrażania (około 1 ml/2 h). Półkule lodowe można zawinąć w folię aluminiową i przechowywać w temperaturze -20 °C przed rozmrożeniem.</li>
	<li>Jeśli półkula lodowa nadal zawiera pigment lub w celu zwiększenia oczyszczania próbki, powtórz kroki 8.1-8.5 2-3 razy. 
	UWAGA: Chociaż stężenie IBP może być niższe po wielu rundach oczyszczania, czystość jest cenniejsza niż plon, jeśli oczyszczone próbki będą analizowane przy użyciu MS. Jeśli dostępna jest wystarczająca ilość materiału, zaleca się trzy rundy oczyszczania z powinowactwem do lodu.</li>
</ol>
9. Identyfikacja IBP
<ol>
	<li>Ponieważ IBP są zawarte w dużej objętości po rozmrożeniu półkuli lodowej, należy zagęścić próbki. Zagęścić próbki zawierające ~100 g tkanki do ~1-3 ml za pomocą odśrodkowych probówek zatężających z odciętą masą cząsteczkową 3,000 Da, aby uniknąć utraty małych białek.</li>
	<li>Przed wysłaniem próbek do stwardnienia rozsianego należy określić stężenie białka za pomocą testu ilościowego białka, takiego jak test BCA lub test Bradforda. Oszacuj czystość próbek za pomocą elektroforezy żelowej, takiej jak SDS-PAGE. Przetestuj oczyszczone białka pod kątem aktywności IRI przed wysłaniem do SM, aby upewnić się, że aktywne białko zostało zachowane na etapach oczyszczania i zagęszczania.</li>
	<li>Skoncentrowanych próbek należy używać bezpośrednio do analizy spektrometrii mas10.</li>
</ol>

<ol><li>Sidebottom, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heat-stable+antifreeze+protein+from+grass%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Heat-stable antifreeze protein from grass.</a> Nature. 406 (6793), 256(2000).</li>
<li>Duman, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antifreeze+and+ice+nucleator+proteins+in+terrestrial+arthropods%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Physiol%22%5BJournal%5D)">Antifreeze and ice nucleator proteins in terrestrial arthropods.</a> Annu Rev Physiol. 63, 327-357 (2001).</li>
<li>Davies, P. L., Hew, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biochemistry+of+fish+antifreeze+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22FASEB+J%22%5BJournal%5D)">Biochemistry of fish antifreeze proteins.</a> FASEB J. 4 (8), 2460-2468 (1990).</li>
<li>Gilbert, J. A., Hill, P. J., Dodd, C. E., Laybourn-Parry, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Demonstration+of+antifreeze+protein+activity+in+Antarctic+lake+bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Microbiology%22%5BJournal%5D)">Demonstration of antifreeze protein activity in Antarctic lake bacteria.</a> Microbiology. 150 (Pt 1), 171-180 (2004).</li>
<li>Knight, C. A., Cheng, C. C., DeVries, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adsorption+of+alpha-helical+antifreeze+peptides+on+specific+ice+crystal+surface+planes%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+L%22%5BJournal%5D)">Adsorption of alpha-helical antifreeze peptides on specific ice crystal surface planes.</a> Biophys. L. 59 (20), 409-418 (1991).</li>
<li>Yeh, Y., Feeney, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antifreeze+proteins%3A+structures+and+mechanisms+of+function%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Antifreeze proteins: structures and mechanisms of function.</a> Chem. Rev. 96 (2), 601-618 (1996).</li>
<li>Smolin, N., Daggett, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+ice-like+water+structure+on+the+surface+of+an+antifreeze+protein%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">Formation of ice-like water structure on the surface of an antifreeze protein.</a> J. Phys. Chem. B. 112 (19), 6193-6202 (2008).</li>
<li>Graham, L. A., Davies, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glycine-rich+antifreeze+proteins+from+snow+fleas%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Glycine-rich antifreeze proteins from snow fleas.</a> Science. 310 (5747), 461(2005).</li>
<li>Hawes, T. C., Marshall, C. J., Wharton, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antifreeze+proteins+in+the+Antarctic+springtail%2C+Gressittacantha+terranova%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Physiol.+B%22%5BJournal%5D)">Antifreeze proteins in the Antarctic springtail, Gressittacantha terranova.</a> J. Comp. Physiol. B. 181 (6), 713-719 (2011).</li>
<li>Basu, K., Graham, L. A., Campbell, R. L., Davies, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flies+expand+the+repertoire+of+protein+structures+that+bind+ice%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Flies expand the repertoire of protein structures that bind ice.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 112 (3), 737-742 (2015).</li>
<li>Guo, S., Garnham, C. P., Whitney, J. C., Graham, L. A., Davies, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Re-evaluation+of+a+Bacterial+Antifreeze+Protein+as+an+Adhesin+with+Ice-Binding+Activity%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Re-evaluation of a Bacterial Antifreeze Protein as an Adhesin with Ice-Binding Activity.</a> PLoS One. 7 (11), e48805(2012).</li>
<li>Marshall, C. B., Fletcher, G. L., Davies, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperactive+antifreeze+protein+in+a+fish%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Hyperactive antifreeze protein in a fish.</a> Nature. 429 (6988), 153(2004).</li>
<li>Zhang, D. Q., Liu, B., Feng, D. R., He, Y. M., Wang, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expression%2C+purification+and+antifreeze+activity+of+carrot+antifreeze+protein+and+its+mutants%5BTitle%5D)+AND+%22Protein+Expr.+Purif%22%5BJournal%5D)">Expression, purification and antifreeze activity of carrot antifreeze protein and its mutants.</a> Protein Expr. Purif. 35 (2), 257-263 (2007).</li>
<li>Gupta, R., Dreswal, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low+temperature+stress+modulated+secretome+analysis+and+purification+of+antifreeze+protein+from+Hippophae+rhamnoides%2C+a+Himalayan+wonder+plant%5BTitle%5D)+AND+%22Proteome+Res%22%5BJournal%5D)">Low temperature stress modulated secretome analysis and purification of antifreeze protein from Hippophae rhamnoides, a Himalayan wonder plant.</a> Proteome Res. 11 (5), 2684-2696 (2012).</li>
<li>Kuiper, M. J., Lankin, C., Gauthier, S. Y., Walker, V. K., Davies, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Purification+of+antifreeze+proteins+by+adsorption+to+ice%5BTitle%5D)+AND+%22Biochem.+Biphys.+Res.+Commun%22%5BJournal%5D)">Purification of antifreeze proteins by adsorption to ice.</a> Biochem. Biphys. Res. Commun. 300 (3), 645-648 (2003).</li>
<li>Middleton, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isolation+and+characterization+of+ice-binding+proteins+from+higher+plants%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">Isolation and characterization of ice-binding proteins from higher plants.</a> Methods Mol. Biol. 1166, 255-277 (2014).</li>
<li>Bredow, M., Vanderbeld, B., Walker, V. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ice-binding+proteins+confer+freezing+tolerance+in+transgenic+Arabidopsis+thaliana%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Biotechnol.+J%22%5BJournal%5D)">Ice-binding proteins confer freezing tolerance in transgenic Arabidopsis thaliana.</a> Plant Biotechnol. J. , (2016).</li>
<li>Olijve, L. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Blocking+rapid+ice+crystal+growth+through+nonbasal+plane+adsorption+of+antifreeze+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Blocking rapid ice crystal growth through nonbasal plane adsorption of antifreeze proteins.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 113 (14), 3740-3745 (2016).</li>
<li>Zakharov, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ice+Recrystallization+in+a+Solution+of+a+Cryoprotector+and+Its+inhibition+by+a+Protein%3A+Synchrotron+X-Ray+Diffraction+Study%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Pharm.+Sci%22%5BJournal%5D)">Ice Recrystallization in a Solution of a Cryoprotector and Its inhibition by a Protein: Synchrotron X-Ray Diffraction Study.</a> J. Pharm. Sci. 105 (7), 2129-2138 (2016).</li>
<li>Capicciotti, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Small+molecule+ice+recrystallization+inhibitors+enable+freezing+of+human+red+blood+cells+with+reduced+glycerol+concentrations%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Small molecule ice recrystallization inhibitors enable freezing of human red blood cells with reduced glycerol concentrations.</a> Sci. Rep. 5, 9692(2015).</li>
<li>Knight, C. A., Cheng, C. C., DeVries, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adsorption+of+alpha-helical+antifreeze+peptides+on+specific+ice+crystal+surface+planes%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+J%22%5BJournal%5D)">Adsorption of alpha-helical antifreeze peptides on specific ice crystal surface planes.</a> Biophys. J. 59 (2), 409-418 (1991).</li>
<li>Van Driessche, E., Beeckmans, S., Dejaegere, R., Kanarek, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thiourea%3A+the+antioxidant+of+choice+for+the+purification+of+proteins+from+phenol+rich+plant+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Biochem%22%5BJournal%5D)">Thiourea: the antioxidant of choice for the purification of proteins from phenol rich plant tissues.</a> Anal. Biochem. 141 (1), 184-188 (1984).</li>
<li>Marshall, C. J., Basu, K., Davies, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ice-shell+purification+of+ice-binding+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Cryobiology%22%5BJournal%5D)">Ice-shell purification of ice-binding proteins.</a> Cryobiology. 72 (3), 258-263 (2016).</li>
<li>Basu, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determining+the+ice-binding+planes+of+antifreeze+proteins+by+fluorescence-based+ice+plane+affinity%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Determining the ice-binding planes of antifreeze proteins by fluorescence-based ice plane affinity.</a> J. Vis. Exp. (83), e51185(2014).</li>
<li>Sandve, S. R., Rudi, H., Asp, T., Rognli, O. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tracking+the+evolution+of+a+cold+stress+associated+gene+family+in+cold+tolerant+grasses%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Evol.+Biol%22%5BJournal%5D)">Tracking the evolution of a cold stress associated gene family in cold tolerant grasses.</a> BMC Evol. Biol. 8 (245), (2008).</li>
<li>Middleton, A. J., Brown, A. M., Davies, P. L., Walker, V. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+the+ice-binding+face+of+a+plant+antifreeze+protein%5BTitle%5D)+AND+%22FEBS+Lett%22%5BJournal%5D)">Identification of the ice-binding face of a plant antifreeze protein.</a> FEBS Lett. 583 (4), 815-819 (2009).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Dla pomyślnej analizy i oczyszczenia IBP ważne jest zrozumienie wrażliwej na temperaturę natury niektórych z tych białek. Niektóre roślinne IBP stają się niestabilne w temperaturach powyżej 0 °C, co skutkuje rozwijaniem się, wytrącaniem i brakiem aktywności. W celu uzyskania aktywnych IBP często bardzo ważne jest, aby rośliny były przetwarzane w chłodni (~4 °C), a próbki były przechowywane na lodzie podczas eksperymentów. Innym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy stosowaniu surowych lizatów całokomórkowych, jes...

Białka wiążące lód (IBP) to różnorodna rodzina białek ochronnych, które odkryto w wielu organizmach, w tym w roślinach1, owadach2, fish3, oraz mikrobach4. Kluczową cechą tych białek jest ich wyjątkowa zdolność do specyficznej i efektywnej adsorpcji kryształków lodu, modyfikując ich wzrost. IBP mają kilka udokumentowanych właściwości, z których dwie najlepiej scharakteryzowane to histereza termiczna (TH) i hamowanie rekrystalizacji lodu (IRI). Aktywność TH jest łatwiej obserwowana w IBP wytwarzanych u zwierząt z nietolerancją mrozu. Działanie to powoduje obniżenie temperatury zamarzania płynów krążeniowych lub śródmiąższowych organizmów, aby zapobiec zamarzaniu. W przeciwieństwie do tego, w organizmach odpornych na mróz, które nieuchronnie zamarzają w temperaturach poniżej zera, IBP wydają się mieć niską aktywność TH. Pomimo niskiej aktywności TH, w przypadku tych białek często obserwuje się wysoką aktywność IRI w celu ograniczenia wzrostu kryształów lodu. W przypadku organizmu odpornego na zamarzanie ta aktywność IRI prawdopodobnie pomaga chronić komórki przed niekontrolowanym wzrostem lodu w przedziałach zewnątrzkomórkowych.
Model "przycisku materaca" może być użyty do opisania mechanizmu, za pomocą którego IBP zapobiegają wzrostowi kryształków lodu5. W tym modelu IBP specyficznie adsorbują się na powierzchni kryształów lodu w odstępach czasu, tak że cząsteczki wody mogą łączyć się z rosnącą siecią kryształów lodu tylko w przestrzeni między związanymi IBP. Tworzy to krzywiznę, która sprawia, że włączenie dodatkowych cząsteczek wody jest niekorzystne, zdarzenie, które można opisać za pomocą efektu Gibbsa-Thomsona6. Hipoteza zakotwiczonych wód klatratowych dostarcza mechanizmu specyficznego wiązania IBP z powierzchnią kryształu lodu, przy czym obecność naładowanych reszt, specyficznie umieszczonych w miejscu wiązania lodu białkowego, powoduje reorganizację cząsteczek wody tak, aby pasowały do jednej lub więcej płaszczyzn sieci kryształów lodu7.
Aktywność TH można określić ilościowo, mierząc różnicę między temperaturą topnienia i zamarzania pojedynczego kryształu lodu w obecności IBP. Podczas gdy aktywność TH jest powszechnie akceptowaną metodą oceny aktywności IBP, niska przerwa TH wytwarzana przez roślinne IBP (zwykle tylko ułamek stopnia) zwykle wymaga wysokiego stężenia białka, specjalistycznego sprzętu i doświadczenia operatora. Chociaż nie-IBP mogą ograniczać wzrost kryształów lodu, jest to właściwość wspólna dla wszystkich IBP, a zatem badanie aktywności IRI jest skutecznym początkowym badaniem przesiewowym na obecność IBP, szczególnie w przypadku tych o niskiej aktywności TH. Metodologia stosowana do badania tej aktywności jest znana jako "test rozpryskowy", w którym próbka białka jest błyskawicznie zamrażana w celu wytworzenia monowarstwy małych kryształków lodu, które obserwuje się przez pewien czas w celu określenia, czy wzrost kryształków lodu jest ograniczony. W przeciwieństwie do innych metod stosowanych do badania przesiewowego próbki tkanki źródłowej pod kątem obecności IBP, technika ta ma zastosowanie do niskich stężeń białka w zakresie 10-100 ng, wykorzystuje łatwy w produkcji sprzęt i generuje dane, które można szybko i łatwo zinterpretować. Należy jednak podkreślić, że test ten stanowi wstępne badanie przesiewowe dla IBP, po którym powinno nastąpić określenie TH i kształtowania kryształów lodu.
Izolacja natywnych białek jest wyzwaniem, często wymaga informacji na temat strukturalnych i biochemicznych właściwości interesującego białka. Powinowactwo IBP do lodu pozwala na izolację tych białek przy użyciu lodu jako substratu do celów oczyszczania. Ponieważ większość cząsteczek jest wypychana przed granicę lodu i wody podczas wzrostu kryształów lodu, powolny wzrost półkuli lodowej w obecności próbki IBP skutkuje wysoce oczyszczoną próbką, pozbawioną dużych ilości zanieczyszczających białek i substancji rozpuszczonych. Ta metoda została wykorzystana do identyfikacji IBP na podstawie owadów8,9,10, bacteria11, fish12 i plants13,14. Dodatkowo, frakcje wzbogacone w IBP uzyskane tą metodą mogą być również wykorzystane do dalszej analizy biochemicznej. W artykule przedstawiono identyfikację IBP w roślinach poprzez indukcję i ekstrakcję IBP, analizę aktywności IRI w celu potwierdzenia obecności białek oraz izolację białek za pomocą oczyszczania powinowactwa do lodu.

<table><tbody><tr><td>Probówki do mikrowirówek 1,5 ml</td><td>Fisher</td><td>05-408-129</td><td></td></tr><tr><td>Regulowany podnośnik laboratoryjny</td><td>Fisher</td><td>S63080</td><td></td></tr><tr><td>Wirówka stołowa</td><td>Desaga MC2</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sonda mosiężna</td><td>Niestandardowy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>port kamery/kamery</td><td>Kamera cyfrowa Canon</td><td></td><td>Canon Power Shot SX110; Niestandardowy port</td></tr> <tr><td>mikroskopuGaza</td><td>Purewipe/Fisher Scientific</td><td>06-665-25A</td><td></td></tr><tr><td>Probówki do zagęszczania (0,5 ml)</td><td>EMD Millipore</td><td>UFC501008</td><td></td></tr><tr><td>Probówki do zagęszczania (15 ml)</td><td>EMD Milipore</td><td>UFC900308</td><td></td></tr><tr><td>Rurki stożkowe (50 ml)</td><td>Thermo Fisher</td><td>AM12502</td><td></td></tr><tr><td>Blok chłodzący</td><td>VWR</td><td>13259</td><td>Użyj metalowego bloku</td></tr> <tr><td>grzewczegoOsuszacz</td><td>powietrza Whirlpool</td><td></td><td>50 litrowy osuszacz Energy Star; zakup od lokalnego dostawcy</td></tr><tr><td>Koraliki</td> dekoracyjne <td>t.h.e. Dessicant/VWR</td><td>EM0017-2</td><td>Rozmiar oczek 6-8; 100% wskazujące</td></tr><tr><td>Mikroskop preparacyjny</td><td>Olympus Tokyo</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Szklana miska o podwójnych ściankach</td><td>Ogólny</td><td></td><td>Zakup od lokalnego dostawcy szkła laboratoryjnego</td></tr><tr><td>Suchy lód</td><td>Ogólny</td><td></td><td>Korzystaj z lokalnego dostawcy; niebezpieczne&nbsp;</td></tr><tr><td>Tabletki inhibitora proteazy EDTA</td><td>Sigma Aldrich</td><td>11836170001</td><td>Roche cOmplete mini</td></tr><tr><td>Glikol etylenowy</td><td>Generyczny</td><td></td><td>Zielony samochodowy glikol etylenowy można kupić w dowolnym lokalnym sklepie z narzędziami (tj. Home Depot)</td></tr><tr><td>Hexane</td><td>Sigma Aldrich</td><td>296090</td><td>Bezwodny, 95%; niebezpieczny</td></tr><tr><td>Olejek immersyjny</td><td>Sigma Aldrich</td><td>56822</td><td></td></tr><tr><td>Wirówka JA10/20</td><td>Beckman</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Duża plastikowa szalka Petriego</td><td>Ogólny</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ciekły azot</td><td>Zastosowanie ogólne</td><td></td><td>Lokalny dostawca; niebezpieczne&nbsp;</td></tr><tr><td>Mieszadło magnetyczne</td><td>Hanna Instruments</td><td>HI190M</td><td></td></tr><tr><td>Szkiełka osłonowe mikroskopu</td><td>Fisher</td><td>12-542A Plastikowa rurka</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Ogólny</td><td></td><td>Kup rurę PVC w lokalnym sklepie z narzędziami</td></tr><tr><td>Folia spolaryzowana</td><td>Edmund Optics</td><td>43-781</td><td></td></tr><tr><td>Pianka polistyrenowa</td><td>Ogólny</td><td></td><td>Może być wykonany z polistyrenowych pudełek transportowych</td></tr><tr><td>Moździerz i tłuczek Poreclain</td><td>Fisher</td><td>FB961</td><td></td></tr><tr><td>PVPP</td><td>Sigma Aldrich</td><td>77627</td><td>110 &micro; m Wielkość cząstek</td></tr><tr><td>Stojak na retortę</td><td>Fisher</td><td>12-000</td><td></td></tr><tr><td>Mały mieszadło</td><td>Fisher</td><td>14-513-51</td><td></td></tr><tr><td>Łaźnia wodna programowalna temperaturowo</td><td>VWR</td><td>13271-118</td><td></td></tr><tr><td>Smar próżniowy</td><td>Dow Corning/Sigma Aldrich</td><td>Z273554</td><td></td></tr><tr><td>Rurki winylowe</td><td>Ogólny</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

identyfikacja białek wiążących lód roślinny poprzez ocenę inhibicji i izolacji rekrystalizacji lodu za pomocą oczyszczania o powinowactwie do lodu

Identification of Plant Ice-binding Proteins Through Assessment of Ice-recrystallization Inhibition and Isolation Using Ice-affinity Purification

Białka wiążące lód (IBP) należą do rodziny białek wywołanych stresem, które są syntetyzowane przez pewne organizmy wystawione na działanie temperatur poniżej zera. W roślinach uszkodzenia spowodowane zamarzaniem występują, gdy rosną zewnątrzkomórkowe kryształki lodu, co powoduje pęknięcie błon plazmatycznych i możliwą śmierć komórki. Adsorpcja IBP do kryształków lodu ogranicza dalszy wzrost w procesie znanym jako hamowanie rekrystalizacji lodu (IRI), zmniejszając w ten sposób uszkodzenia komórek. IBP wykazują również zdolność do obniżania temperatury zamarzania roztworu poniżej równowagowej temperatury topnienia, co jest właściwością znaną jako aktywność histerezy termicznej (TH). Te właściwości ochronne wzbudziły zainteresowanie identyfikacją nowych IBP ze względu na ich potencjalne zastosowanie w zastosowaniach przemysłowych, medycznych i rolniczych. W artykule opisano identyfikację roślinnych IBP poprzez 1) indukcję i ekstrakcję IBP w tkance roślinnej, 2) badanie przesiewowe ekstraktów pod kątem aktywności IRI oraz 3) izolację i oczyszczanie IBP. Po indukcji IBP przez ekspozycję na niską temperaturę, ekstrakty są badane pod kątem aktywności IRI za pomocą "testu rozpryskowego", który umożliwia obserwację wzrostu kryształów lodu przy użyciu standardowego mikroskopu świetlnego. Test ten wymaga niskiego stężenia białka i generuje wyniki, które są szybko uzyskiwane i łatwe do interpretacji, zapewniając wstępne badanie przesiewowe aktywności wiązania lodu. IBP można następnie wyizolować z zanieczyszczających białek, wykorzystując właściwości IBP do adsorpcji do lodu, za pomocą techniki zwanej "oczyszczaniem powinowactwa do lodu". Używając lizatów komórkowych zebranych z ekstraktów roślinnych, półkula lodowa może być powoli hodowana na mosiężnej sondzie. W ten sposób IBP zostają włączone do struktury krystalicznej lodu polikrystalicznego. Nie wymagając a priori wiedzy biochemicznej ani strukturalnej na temat IBP, metoda ta pozwala na odzyskanie aktywnego białka. Oczyszczone lodem frakcje białkowe mogą być wykorzystywane do dalszych zastosowań, w tym do identyfikacji sekwencji peptydowych za pomocą spektrometrii mas i analizy biochemicznej białek natywnych.

W celu ułatwienia konfiguracji, Rysunek 1 oraz Rysunek 2 przedstawiają odpowiednio sprzęt wykorzystywany do analizy IRI oraz oczyszczania za pomocą powinowactwa do lodu. Wyniki analizy IRI z wykorzystaniem ekstraktów pobranych z chaszczu gorczycowego z obecnością i bez obecności IBPs przedstawiono na Rysunku 3. Wyniki te pokazują, że ekstrakty pobrane z chaszczu gorczycowego, który n...

Ten artykuł przedstawia identyfikację białek wiążących lód z roślin odpornych na zamrażanie poprzez ocenę aktywności hamowania rekrystalizacji lodu i późniejszą izolację rodzimych IBP za pomocą oczyszczania o powinowactwie do lodu.

Identyfikacja białek wiążących lód roślinny poprzez ocenę inhibicji i izolacji rekrystalizacji lodu za pomocą oczyszczania o powinowactwie do lodu

Ice-binding proteins (IBPs) belong to a family of stress-induced proteins that are synthesized by certain organisms exposed to subzero temperatures. In ...

Ogólnym celem niniejszego protokołu jest identyfikacja nowych białek wiążących lód (IBPs) pochodzenia roślinnego poprzez badanie aktywności wiązania lodu oraz izolację natywnych peptydów z wykorzystaniem oczyszczania z powinowactwem do lodu. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania z zakresu mrozoodporności roślin, a w szczególności dotyczące białek wiążących lód. Główną zaletą tej techniki jest możliwość izolacji białek wiążących lód z ekstraktów natywnych bez konieczności stosowania skomplikowanych metod oczyszczania.Wizualna demonstracja tej metody jest kluczowa, ponieważ konfiguracja aparatury może być trudna do wyobrażenia. Rozpocznij ten protokół od przygotowania aparatury do splatowania, zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Aby wywołać ekspresję białek wiążących lód (IBPs) u traw mrozoodpornych lub innych mrozoodpornych gatunków roślin, poddaj rośliny aklimatyzacji do zimna przez maksymalnie jeden tydzień w temperaturze 4 °C w warunkach niskiego natężenia światła.Należy pobrać około 0,1 g tkanki liściowej, odcinając ją u nasady łodygi, a następnie umieścić w probówce o pojemności 1,5 ml. Próbkę należy bezzwłocznie zamrozić w ciekłym azocie i przechowywać w temperaturze -80°C do czasu użycia. W celu lizy komórek próbkę tkanki należy utrzeć na drobny proszek w moździerzu z tłuczkiem w ciekłym azocie.Należy dopilnować, aby ciekły azot nie odparował podczas procesu homogenizacji. Rozcierane próbki należy niezwłocznie umieścić na lodzie i pozwolić na całkowite odparowanie ciekłego azotu. Następnie należy dodać 1 ml buforu do ekstrakcji białek natywnych i wymieszać za pomocą pipety.Próbki delikatnie wstrząsać przez noc w temperaturze 4 °C; pozostałe kroki należy przeprowadzać w tej samej temperaturze. Następnego dnia usunąć resztki komórkowe, wirując próbki z prędkością około 1 600 ×g przez pięć minut. Zebrać frakcję rozpuszczalną i wirować przez kolejne pięć minut, jeśli resztki komórkowe nadal są obecne.Klarowne próbki można przechowywać w temperaturze -20 °C do momentu użycia. Wlej 100 ml heksanu do komory zewnętrznej z zamontowaną folią polaryzacyjną i dodaj od pięciu do sześciu kulek osuszających, aby zapobiec skraplaniu się wilgoci na szkiełkach. Następnie nałóż niewielką ilość smaru próżniowego na płytkę zakrywającą kąpiel i dokręć ją, aby zapewnić szczelne zamknięcie i zapobiec odparowywaniu heksanu.Na 40 minut przed rozpoczęciem eksperymentu umieść blok chłodzący w pudełku polistyrenowym bezpośrednio pod plastikową probówką i całkowicie przykryj go suchym lodem. Przed rozpoczęciem analizy upewnij się, że probówka znajduje się w poziomie. Następnie usuń suchy lód z góry bloku chłodzącego.W pierwszej kolejności należy przetestować tę procedurę z użyciem wody, aby określić miejsce, w którym próbka spadnie na blok chłodzący. Końcówkę jednorazową zamocowaną w pipecie automatycznej należy zanurzyć w oleju immersyjnym, co zapobiegnie przyleganiu próbki do zewnętrznej ścianki pipety i umożliwi jej swobodne spadanie. Nadmiar oleju należy usunąć za pomocą ręcznika papierowego.Następnie pobierz 10 µL wody. Umieść pipetę bezpośrednio nad plastikową rurką przed podaniem wody. W momencie uderzenia wody o blok chłodzący powinien być słyszalny wyraźny dźwięk rozprysku, co spowoduje utworzenie monowarstwy kryształków lodu.Następnie należy położyć szklane szkiełko nakrywkowe na obszarze kropli wyznaczonym za pomocą wody. Bezpośrednio przed rozpoczęciem analizy należy włączyć źródło światła i zdrapać lód, który utworzył się na dnie komory szklanej. Następnie przeprowadza się analizę splat z próbką w taki sam sposób jak w przypadku wody, nanosząc 10 µL próbki na szkiełko nakrywkowe, aby utworzyć monowarstwę kryształów lodu.Szybko i ostrożnie wyjmij szkiełko przedmiotowe z bloku chłodzącego za pomocą pęsety i umieść je w kąpieli z heksanem na folii polaryzacyjnej. Patrząc przez mikroskop, wprowadź szkiełko przedmiotowe w pole widzenia i ustaw obiektyw tak, aby polaryzacja krzyżowa umożliwiła wizualizację wysokokontrastowych kryształów lodu. Podłącz kamerę do mikroskopu, ustaw tryb makro, aby uzyskać wyraźny obraz kryształów lodu, a następnie wykonaj zdjęcie.Powtórz te kroki dla wszystkich próbek. Zazwyczaj w komorze z heksanem umieszcza się do sześciu szkiełek z różnymi próbkami. Po zakończeniu wyłącz źródło światła.Następnie przykryj kąpiel heksanową plastikową płytką, zapewniając szczelne zamknięcie, i pozostaw kryształy lodu do wyżarzania przez noc. Po inkubacji wykonaj zdjęcia błon lodowych w taki sam sposób jak wcześniej. Po przeprowadzeniu aklimatyzacji tkanek roślinnych do niskich temperatur, zgodnie z wcześniejszą procedurą, pobierz około 100 do 150 gramów zmielonej biomasy do probówek o pojemności 20 ml.Próbki należy natychmiast zamrozić metodą flash-freeze i przechowywać w temperaturze -80 °C do momentu użycia. Próbkę przygotowuje się w ten sam sposób co poprzednio, stosując stosunek 1:1 podczas resuspensji tkanki liściowej. Należy użyć dodatkowych tabletek z inhibitorem proteaz, aby zapobiec degradacji białek IBP przez proteazy endogenne.Aby usunąć resztki komórkowe, przefiltruj lizat przez dwie warstwy gazy trzy razy. Osadź resztki poprzez wirowanie przy 30 000 ×g przez 40 minut w temperaturze 4 °C. Następnie zwiększ objętość próbki do 120 ml, używając natywnego buforu do ekstrakcji białek, i niezwłocznie wykorzystaj lizat do oczyszczania z powinowactwem do lodu, aby uniknąć utraty aktywności wiązania lodu.Po schłodzeniu palca lodowego do temperatury -0,5 °C, zanurz go następnie w probówce o pojemności 50 ml zawierającej zimną wodę destylowaną. Dodaj kilka odłamków lodu, aby ułatwić nukleację lodu i pozwolić na utworzenie się cienkiej warstwy lodu na palcu. Proces ten trwa zazwyczaj od 20 do 30 minut.Umieścić próbkę w szklanym zlewce o pojemności 150 ml zawierającym mały magnetyczny mieszadło, który znajduje się w pojemniku polistyrenowym na mieszadle magnetycznym. Upewnić się, że palec lodowy jest wycentrowany i opuszczony co najmniej do połowy wysokości ciekłej próbki. Następnie szczelnie zamknąć pojemnik.Pozostaw program w działaniu przez około dwa dni, sprawdzając postępy co 24 godziny. Po zamrożeniu 50% próbki zatrzymaj program. Włączenie IBPs do półsfery lodowej spowoduje trawienie lodem.Aby usunąć półkulę lodową, ogrzać sondę do 4 °C. Następnie opłukać półkulę wodą destylowaną w celu usunięcia niezwiązanego białka i rozmrozić w temperaturze 4 °C. Jeśli półkula lodowa nadal zawiera pigment lub w celu zwiększenia czystości próbki, powtórzyć etapy oczyszczania od dwóch do trzech razy.Przedstawiono tutaj ekstrakty pobrane z kontroli buforowej pozbawionej białek IBP oraz ekstrakty z dzikiego typu Arabidopsis thaliana, które nie zawierają białek IBP. Po 18 godzinach kontrola buforowa i ekstrakty z A.thaliana nie są w stanie ograniczyć wzrostu kryształów lodu. W przeciwieństwie do nich, małe kryształy lodu widoczne w ekstraktach z transgenicznej A.thaliana wykazującej ekspresję białek IBP z zahartowanego do niskich temperatur Lolium perenne znacznie ograniczają wzrost kryształów lodu.Po pierwszej rundzie oczyszczania wysoki stopień trawienia lodowego na powierzchni półsfery wskazuje, że białka wiążące lód (IBPs) zaadsorbowały się na lodzie i zmodyfikowały wzrost kryształów lodu. W celu usunięcia dodatkowych substancji rozpuszczonych, pigmentów oraz zanieczyszczających białek zastosowano drugą rundę chromatografii powinowactwa do lodu, co zaowocowało uzyskaniem przejrzystszej półsfery lodowej. Po wykonaniu tej procedury można ocenić kształtowanie lodu oraz hysteresis termiczną przy użyciu nanolitrowego osmometru w celu dalszej charakterystyki białek wiążących lód.Dodatkowo wyizolowane frakcje można przekazać do analizy spektrometrią mas w celu zidentyfikowania sekwencji peptydowych.

identification-plant-ice-binding-proteins-through-assessment-ice

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Biochemia

W niniejszej pracy opisujemy nową ilościową technikę proteomiczną służącą do identyfikacji kompleksów białkowych u Saccharomyces cerevisiae. W badaniu tym wykorzystaliśmy metodę SILAC wraz z oczyszczaniem powinowactwowym, a następnie tandemową spektrometrią mas, aby z wysoką specyficznością zidentyfikować partnerów wiążących białko ER, Scs2p.

Identyfikacja kompleksów białkowych z wykorzystaniem proteomiki ilościowej u S. cerevisiae

Białka wiążące lód (IBPs), znane również jako białka przeciwzamrożeniowe, hamują wzrost kryształków lodu i stanowią obiecujący dodatek do stosowania w krio konserwacji tkanek. Głównym narzędziem wykorzystywanym do badania białek IBPs jest osmometr nanolitrowy. Opracowaliśmy autorską platformę chłodzącą zamontowaną na mikroskopie optycznym, sterowaną za pomocą dedykowanej procedury w programie LabVIEW. Opisany tutaj osmometr nanolitrowy umożliwia ultrazieczulną manipulację temperaturą próbki.

Nowoczesny osmometr nanolitrowy sterowany programem LabVIEW do badań nad białkami wiążącymi lód

Opisujemy tutaj protokół oczyszczania i charakterystyki kompleksów białek roślinnych. Pokazujemy to, immunoprecypitując pojedyncze białko w kompleksie, dzięki czemu możemy zidentyfikować jego modyfikacje potranslacyjne i oddziałujących partnerów.

Identyfikacja modyfikacji potranslacyjnych kompleksów białek roślinnych

Białka przeciw zamarzaniu (AFP) wiążą się z określonymi płaszczyznami lodu, aby zapobiec lub spowolnić wzrost lodu. Analiza powinowactwa do płaszczyzny lodu oparta na fluorescencji (FIPA) jest modyfikacją oryginalnej metody trawienia lodu do oznaczania płaszczyzn lodu związanych z AFP. AFP są znakowane fluorescencyjnie, włączane do makroskopowych pojedynczych kryształków lodu i wizualizowane w świetle UV.

Wyznaczanie płaszczyzn wiązania lodu przez białka zapobiegające zamarzaniu za pomocą powinowactwa do płaszczyzny lodu opartej na fluorescencji

Ten protokół łączy charakterystykę próbki białka za pomocą elektroforezy żelu kapilarnego oraz szybkie wiązanie przesiewu dla naładowanych ligandów za pomocą elektroforezy kapilarnej o powinowactwie. Jest zalecany w przypadku białek o elastycznej strukturze, takich jak białka wewnętrznie nieuporządkowane, w celu określenia wszelkich różnic w wiązaniu dla różnych konformerów.

Analiza wewnętrznego zaburzenia AtHIRD11 i wiązania się z jonami metali za pomocą kapilarnej elektroforezy żelowej i powinowactwa do elektroforezy kapilarnej

Prezentujemy podejścia do biofizycznej i strukturalnej charakterystyki glikoprotein z fałdowaniem immunoglobulin za pomocą interferometrii biowarstwowej, izotermicznej kalorymetrii miareczkowej i krystalografii rentgenowskiej.

Charakterystyka glikoprotein z fałdem immunoglobulinowym za pomocą krystalografii rentgenowskiej i technik biofizycznych

Przedstawiamy protokół do optycznego wykrywania pojedynczych, nieznakowanych białek w czasie rzeczywistym, gdy są wydzielane z żywych komórek. Opiera się to na mikroskopii rozpraszania interferometrycznego (iSCAT), która może być stosowana do wielu różnych systemów i konfiguracji biologicznych.

Bezznacznikowe obrazowanie pojedynczych białek wydzielanych z żywych komórek za pomocą mikroskopii iSCAT

Ten protokół skupia się na identyfikacji białek, które wiążą się z fosforanami inozytolu lub fosfonozytydami. Wykorzystuje chromatografię powinowactwa z biotynylowanymi fosforanami inozytolu lub fosfoinozytydami, które są unieruchamiane przez streptawidynę do agarozy lub kulek magnetycznych. Fosforan inozytolu lub białka wiążące fosfoinozytol są identyfikowane za pomocą Western blot lub spektrometrii mas.

Identyfikacja białek oddziałujących z fosforanem inozytolu lub fosfoinozytylem za pomocą chromatografii powinowactwa sprzężonej ze spektrometrią Western Blot lub spektrometrią mas

Opisana tutaj jest metoda etykietowania zbliżeniowego do identyfikacji partnerów interakcji domeny TIR receptora immunologicznego NLR w tkance liścia Nicotiana benthamiana. Podano również szczegółowy protokół identyfikacji interakcji między innymi białkami będącymi przedmiotem zainteresowania przy użyciu tej techniki u Nicotiana i innych gatunków roślin.

Znakowanie zbliżeniowe oparte na TurboID do identyfikacji sieci interakcji białko-białko in planta

W artykule przedstawiono metodę generowania kryształów białek pochodzonych z I3C (5-amino-2,4,6-trijodoizoftalowy) za pomocą mikrozasiewania do generowania nowych warunków krystalizacji w rzadkich przesiewach matrycowych. Tacy można ustawić za pomocą robotów do dyspensowania płynów lub ręcznie.

Deriwatyzacja kryształów białek za pomocą I3C za pomocą losowego przesiewania macierzy mikronasion

Tutaj prezentujemy krok po kroku protokół do przeprowadzenia eksperymentu z etykietowaniem zbliżeniowym (PL) na ogórku (Cucumis sativus L.) przy użyciu białka AT4G18020 (APRR2)-AirID jako modelu. Metoda opisuje budowę wektora, transformację konstruktu poprzez agroinfiltrację, infiltrację biotyny, ekstrakcję białek i oczyszczanie białek znakowanych biotyną za pomocą techniki oczyszczania powinowactwa.

Etykietowanie zbliżeniowe oparte na AirID dla interakcji białko-białko w roślinach

Poznaj metodę identyfikacji białek wiążących lód w roślinach mrozoodpornych poprzez ocenę inhibicji rekrystalizacji lodu i izolację za pomocą oczyszczania o powinowactwie do lodu.

Identyfikacja białek wiążących lód roślinny poprzez ocenę inhibicji i izolacji rekrystalizacji lodu za pomocą oczyszczania o powinowactwie do lodu (Wideo) | JoVE Journal

Identyfikacja białek wiążących lód roślinny poprzez ocenę inhibicji i izolacji rekrystalizacji lodu za pomocą oczyszczania o powinowactwie do lodu

Przeglądaj więcej filmów