$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Фотосинтетические процессы в тилакоидных мембран растений и водорослей может функционировать в линейном и циклическом режиме. Во линейного электронного потока (LEF) фотосистемы I (PSI), фотосистемы II (ФС) и цитохром б 6 / F в конечном счете переноса электронов от воды к НАДФ + 1, что приводит к генерации НАДФН и АТФ 2. В противоположность этому, циклический поток электронов (CEF), который, как известно, индуцированный в разнообразных условиях окружающей среды, таких как состояние 2 3 и 4 анаэробных условиях, приводит к уменьшению повторного окисленного PSI инжекцией электронов обратно в цепи транспорта электронов. Этот процесс может происходить либо в стромальных стороне цитохрома Ь 6 / ж комплекса 1 или на пластохинона бассейн 5 и генерирует АТФ, но не НАДФН 2.
Целью представленного протокола является продемонстрировать масс-спектрометрии (MS) на основе меню для сравнительного, количественного анализа мультибелковых комплексов в мембранах тилакоидов из Chlamydomonas reinhardtii, чтобы разобраться в состав этих комплексов в различных условиях (на примере сравнения генетически различных штаммов). Этот подход был применен в публикации Terashima и соавт. В 2012 показывая Ca 2 +-зависимый регулирование CEF в С. reinhardtii посредничестве мультибелкового комплекса, включающего белков CAS, ANR1 и PGRL1 6. Процедура будет объяснено сравнительно анализа состава в CEF-суперсложные в двух генетически различных штаммов, тем самым воспользовавшись маркировки один из двух штаммов с тяжелой азота (N) 15. Вкратце, протокол включает в себя подготовку мембран тилакоидов, а затем моющего растворения и фракционирования фотосинтезирующих комплексов в градиентом плотности сахарозы. После фракционирования градиента, выбранный гидроразрываций двух штаммов смешивают на основе равного объема, разделенных электрофорезом в ДСН-ПААГ с последующим в геле пищеварения и последующего количественного анализа MS.
Как упоминалось выше, CEF индуцируется в различных экологических условиях и публикация с 2010 демонстрирует изоляцию функциональной CEF-сверхсложных от государства 2 заблокированные клетки C. reinhardtii 7, который был выполнен путем разделения растворенные тилакоидных мембран на градиент плотности сахарозы в течение ультрацентрифугирования. В отличие от Иваи и соавт. 7, представленный протокол описывает изоляцию CEF-сверхсложных от анаэробной выращенного С. reinhardtii культуры, следуя альтернативную процедуру. Это включает в себя изменения в протокол изоляции тилакоидной а также различия в отношении стадии солюбилизации и разделение белковых комплексов посредством ультрацентрифугирования. В настоящем Протоколе, тилакоидные мембраныизолированы с помощью процедуры, опубликованный Чуа и Bennoun 8, в то время как буферы используются для тилакоидной подготовки по Иваи и др.. содержится 25 мМ MES, 0,33 М сахарозы, 5 мм MgCl 2, 1,5 мМ NaCl (рН 6,5), как описано 9. Растворение проводили с 0,7-0,8% моющего средства (н-тридецил-β-D-мальтозид) в течение 30 мин на льду в случае Iwai с соавторами, а метод солюбилизации описано здесь основана на использовании 0,9% моющего средства (п -додецил-β-D-мальтозид (β-DM)) и выполняется в течение только 20 минут на льду. Обе группы использовали 0,8 мг на мл хлорофилла для солюбилизации с соответствующим моющим средством. Для разделения фотосинтезирующих комплексов от растворенных мембран тилакоидов Иваи и др.. Применяется концентрации сахарозы между 0.1-1.3 M, в то время как авторы этого протокола используется концентрациях от 0,4-1,3 М. последняя разность скорость центрифугирования, что ниже по сравнению к еаrlier публикации.
Солюбилизация мембран тилакоидов с неионогенных моющих средств с последующим градиент плотности сахарозы фракционирования уже применяется в многочисленных исследованиях не начиная с 1980-х до сегодняшнего дня 7, 9-14, а также применение метаболического маркировки белков является распространенным методом в области протеомики. Описанный подход применяет 15 N метаболизма маркировки для одного из двух сравниваемых штаммов при культивировании ее в присутствии тяжелого азота в качестве единственного источника азота в виде 15 N NH 4 Cl, который включен во все аминокислоты, ведущих к массе сдвиг в зависимости от аминокислотной последовательности пептида. При анализе смесь 14 N и 15 Н в течение одного MS работать, этот сдвиг массы могут быть использованы для определения образца происхождение для каждого пептида и пептида относительной распространенности можно рассчитать относительное содержание представляющий для соответствуютING белок 15.
Многочисленные количественные протеомики исследования по С. reinhardtii доступны, которые сравнивают определенное количество белка для анализа изменений в протеоме между экспериментальных условиях (например, изменения в протеоме из-за питательной 16-19 или светло стресса 20,21). По сравнению с теми исследований, в настоящее время, представленного подхода равные объемы образцов объединены и проанализированы. Эта установка позволяет изучить поведение миграции белков внутри градиента и, кроме того, чтобы проанализировать состав различных комплексов по отношению к исследованных штаммов.
Этот метод будет объясняется главным образом сосредоточиться на трех белков: Первым кандидатом является кальций белка датчик CAS хлоропластов локализованные, который был показан принять участие в фото-акклиматизации в С. reinhardtii 22. Кальций считается важным сигналомING ион для путей, которые активируются в силу различных биотических и абиотических стрессов, наконец, приводит к изменениям в экспрессии генов и клеточной физиологии 23, и было предложено, что хлоропласты могут способствовать сотовой Са 2 + сигналов посредством белка CAS 22,24,25. Второй белок ANR1 (анаэробная реакция 1 6), белок, который был показан быть вызван в бескислородных условиях выращивания в С. reinhardtii 26. В частности, CAS а также ANR1 были идентифицированы как субъединиц CEF-суперсложные и кроме того, с помощью обратного генетические подходы, было показано, что оба белка способствовать функционально CEF в естественных условиях 6, поддерживая их роли в качестве функциональных субъединиц этого белкового комплекса. Третий белок тилакоидной белок PGR5-Как 1 (PGRL1), который был показан принять участие в CEF в хламидомонады 4,27, а также в Arabidopsis 5,28 и был также идентификаторentified в работе Иваи и соавт. 7
Этот подход будет представлен, показывающий результаты двух разных экспериментов: дикого типа (WT) по сравнению с (по сравнению) штамм ΔPSI 29, демонстрируя делецию гена psab, кодирующую существенной фотосистемы I-субъединицы, которая также является частью CEF-сверхсложные и WT против pgrl1 нокаут нагрузку 4. Для каждого из этих экспериментов количественный состав CEF-суперсложные между 15 и N-14 N-меченого штамм был по сравнению.