-1::1
Simple Hit Counter
Skip to content

Products

Solutions

×
×
Sign In

TR

EN - EnglishCN - 简体中文DE - DeutschES - EspañolKR - 한국어IT - ItalianoFR - FrançaisPT - Português do BrasilPL - PolskiHE - עִבְרִיתRU - РусскийJA - 日本語TR - TürkçeAR - العربية
Sign In Start Free Trial

RESEARCH

JoVE Journal

Peer reviewed scientific video journal

Behavior
Biochemistry
Bioengineering
Biology
Cancer Research
Chemistry
Developmental Biology
View All
JoVE Encyclopedia of Experiments

Video encyclopedia of advanced research methods

Biological Techniques
Biology
Cancer Research
Immunology
Neuroscience
Microbiology
JoVE Visualize

Visualizing science through experiment videos

EDUCATION

JoVE Core

Video textbooks for undergraduate courses

Analytical Chemistry
Anatomy and Physiology
Biology
Calculus
Cell Biology
Chemistry
Civil Engineering
Electrical Engineering
View All
JoVE Science Education

Visual demonstrations of key scientific experiments

Advanced Biology
Basic Biology
Chemistry
View All
JoVE Lab Manual

Videos of experiments for undergraduate lab courses

Biology
Chemistry

BUSINESS

JoVE Business

Video textbooks for business education

Accounting
Finance
Macroeconomics
Marketing
Microeconomics

OTHERS

JoVE Quiz

Interactive video based quizzes for formative assessments

Authors

Teaching Faculty

Librarians

K12 Schools

Biopharma

Products

RESEARCH

JoVE Journal

Peer reviewed scientific video journal

JoVE Encyclopedia of Experiments

Video encyclopedia of advanced research methods

JoVE Visualize

Visualizing science through experiment videos

EDUCATION

JoVE Core

Video textbooks for undergraduates

JoVE Science Education

Visual demonstrations of key scientific experiments

JoVE Lab Manual

Videos of experiments for undergraduate lab courses

BUSINESS

JoVE Business

Video textbooks for business education

OTHERS

JoVE Quiz

Interactive video based quizzes for formative assessments

Solutions

Authors
Teaching Faculty
Librarians
K12 Schools
Biopharma

Language

tr_TR

EN

English

CN

简体中文

DE

Deutsch

ES

Español

KR

한국어

IT

Italiano

FR

Français

PT

Português do Brasil

PL

Polski

HE

עִבְרִית

RU

Русский

JA

日本語

TR

Türkçe

AR

العربية

    Menu

    JoVE Journal

    Behavior

    Biochemistry

    Bioengineering

    Biology

    Cancer Research

    Chemistry

    Developmental Biology

    Engineering

    Environment

    Genetics

    Immunology and Infection

    Medicine

    Neuroscience

    Menu

    JoVE Encyclopedia of Experiments

    Biological Techniques

    Biology

    Cancer Research

    Immunology

    Neuroscience

    Microbiology

    Menu

    JoVE Core

    Analytical Chemistry

    Anatomy and Physiology

    Biology

    Calculus

    Cell Biology

    Chemistry

    Civil Engineering

    Electrical Engineering

    Introduction to Psychology

    Mechanical Engineering

    Medical-Surgical Nursing

    View All

    Menu

    JoVE Science Education

    Advanced Biology

    Basic Biology

    Chemistry

    Clinical Skills

    Engineering

    Environmental Sciences

    Physics

    Psychology

    View All

    Menu

    JoVE Lab Manual

    Biology

    Chemistry

    Menu

    JoVE Business

    Accounting

    Finance

    Macroeconomics

    Marketing

    Microeconomics

Start Free Trial
Loading...
Home
JoVE Journal
Biochemistry
Yeni çözünmez Kromojenik altyapı deneyiyle kitleri kullanılarak karbonhidrat parçalayıcı Enzimler...

Research Article

Yeni çözünmez Kromojenik altyapı deneyiyle kitleri kullanılarak karbonhidrat parçalayıcı Enzimlerin yüksek verimli tarama

DOI: 10.3791/54286

September 20, 2016

Julia Schückel*1, Stjepan Krešimir Kračun*1, William G. T. Willats2

1Department for Plant and Environmental Sciences,University of Copenhagen, 2School of Agriculture, Food and Rural Development,Newcastle University

Cite Watch Download PDF Download Material list
AI Banner

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

In This Article

Summary Abstract Introduction Protocol Representative Results Discussion Disclosures Acknowledgements Materials References Reprints and Permissions

Erratum Notice

Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice

Retraction Notice

The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice

Summary

Enzim taraması için yüksek verimli bir test tanımlanmıştır. Bu çoğullanmış kullanıma hazır tahlil kiti, önceden seçilmiş Chrömer, Polymer, Hydrogel (CPH) substratları ve kompleks I, çözünmez Chromojenik Biyokütle (ICB) substratlarından oluşur. Hedef enzimler polisakkarit parçalayıcı endo-enzimler ve proteazlardır.

Abstract

Carbohidratlar active enzymes (CAZymes) in vivo olarak birden fazla role sahiptir ve biyoyakıt, tekstil, deterjan, kağıt ve gıda endüstrilerinde endüstriyel işleme için yaygın olarak kullanılmaktadır. CAZymes'in daha derin bir şekilde anlaşılması, hem temel biyoloji hem de endüstriyel bakış açılarından önemlidir. Doğada (özellikle mikroorganizmalarda) çok sayıda CAZyme bulunur ve yüz binlercesi carbohydrate active enzyme veritabanında (CAZy) kataloglanmış ve tanımlanmıştır. Bununla birlikte, varsayılan enzimlerin keşif oranı, aktivitelerini biyokimyasal olarak karakterize etme yeteneğimizi geride bırakmıştır. Bunun bir nedeni, genom ve transkriptom dizilemedeki ilerlemelerin, ilişkili biyoinformatik araçlarla birlikte, aday CAZymes'in hızlı bir şekilde tanımlanmasına izin vermesi, ancak bir enzimin biyokimyasal özelliklerini belirleme teknolojisinin daha yavaş ilerlemesidir. Bu teknoloji boşluğunu gidermek için, çözünmeyen kromojenik substratlara dayalı yeni bir yüksek verimli tahlil kiti burada açıklanmaktadır. İki farklı substrat tipi üretildi: Chromojenik Polymer Hydrogel (CPH) substratları (saflaştırılmış polisakkaritler ve proteinlerden yapılmış) ve Içözünmeyen Chromojenik Biyokütle (ICB) substratları (karmaşık biyokütle malzemelerinden yapılmış). Hem CPH hem de ICB substratları, 96 oyuklu yüksek verimli bir tahlil sisteminde sağlanır. CPH substratları dört farklı renkte yapılabilir, bu da bunların birlikte karıştırılmasını sağlar ve böylece tahlil verimini artırır. Protokol, 96 oyuklu bir plaka testini tanımlar ve bu testin enzimlerin, enzim kokteyllerinin ve et sularının aktivitelerini taramak için nasıl kullanılabileceğini gösterir.

Introduction

Genom ve metagenom madenciliği için teknikler son yıllarda hızla gelişmiştir ve bu nedenle rekombinant enzimleri klonlamak ve eksprese etmek için orta ve yüksek verimli stratejiler geliştirmiştir. Ayrıca, biyoinformatik kaynaklar ve (CAZy)1,2 gibi ilgili depolar büyük ölçüde genişlemiştir. Bununla birlikte, mikrobiyal enzim çeşitliliğinin endüstriyel amaçlar için kullanılmasının doğasında önemli zorluklar vardır ve enzim aktivitelerinin ampirik olarak belirlenmesi artık ciddi bir darboğaz haline gelmiştir. Örneğin, mevcut yöntemleri kullanarak, CAZy veri tabanındaki proteinlerin en fazla %4'ünün aktivitelerini güvenli bir şekilde tahmin edebileceğimiz tahmin edilmektedir. Enzim aktivitelerini izlemek için çok sayıda yöntem mevcut olmasına rağmen, hepsinin bazı sınırlamaları vardır. Glikosil hidrolaz (GH) aktivitelerinin oligomerik fragmanlarını değerlendirmek için kütle spektrometresi ile birleştirilmiş kromatografiye dayalı iyi bilinen teknikler mevcuttur3,4. Ancak, bu yaklaşımlar emek yoğundur ve genellikle düşük aktarım hızıdır. Dinitrosalisilik asit5 ve Nelson-Somogyi6 tahlilleri gibi indirgeyici şekerlerin ölçümüne dayanan yöntemler, GH aktivitelerini değerlendirmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bu tahliller sınırlı verime sahiptir ve yan reaksiyonlara eğilimli olabilir. Azurin çapraz bağlı (AZCL) gibi bireysel kromojenik polisakkarit substratları, enzim aktivitelerinin belirlenmesi için yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak tüm substratları ayrı ayrı satın almak ve substrat tozlarını tahlil plakası içinde manuel olarak dağıtmak zahmetli ve maliyetli olabilir7.

96 oyuklu bir filtre plakası ile birlikte kullanıldığında yüksek verimli bir tahlil sistemi oluşturan klorotriazin boyalarına dayalı yeni nesil kromojenik polimer hidrojel (CPH) substratları geliştirdik. Lignoselülozik biyokütlede bulunanlar gibi karmaşık polimer karışımları içinde substrat mevcudiyeti hakkında bilgi sağlayan ek Çözünmeyen Kromojenik Biyokütle (ICB) substratları geliştirilmiştir. Her bir alt tabaka dört renkten birinde üretilebilir ve farklı renkli alt tabakalar tek bir kuyuda birleştirilebilir. Bu protokolde, bu metodolojinin çok çeşitli polisakkaritlere ve proteinlere uygulanabileceği ve GH'leri, litik polisakkarit monooksijenazları (LPMO'lar) ve proteazları tarama potansiyeli gösterilmiştir. 96 oyuklu plakanın kullanımı için özel protokoller sağlanmıştır ve temsili sonuçlar, enzim taraması için araçlar olarak CPH ve ICB substrat kitlerinin yüksek verimliliğini göstermektedir.

Açıklanan tahlil kitlerinin önemli bir avantajı, substrattan bağımsız olarak, kitlerin aktivasyon adımından sonra 15 dakika içinde kullanıma hazır olmasıdır. Bu, diğer bazı yöntemlerde olduğu gibi, tahlilin ham substrat malzemelerinden zaman alıcı montajı ihtiyacını ortadan kaldırır7. CPH ve ICB substratları mükemmel depolamaya (oda sıcaklığında en az bir yıl), pH ve sıcaklık stabilitesine 8 sahiptir ve özel ekipman veya eğitim gerektirmez. CPH veya ICB tahlilleri, enzim ile reaksiyonun gerçekleştirildiği 96 oyuklu filtre plakasına dayanır. Enzim belirli bir substrat ile aktifse, çözünür boyalı oligomerler üretilir ve daha sonra bir vakum manifoldu veya bir santrifüj 8 kullanılarak normal bir açık kuyulu 96 oyuklu plakaya süzülebilen renkli bir süpernatant üretilir.

Substratlar, görünür spektrum (VIS) aralığında absorbe edilen klorotriazin boyaları ile boyanır ve farklı renklerdeki farklı CPH substratları tek bir kuyucukta karıştırılırsa ve enzim birden fazla substrat üzerinde etki ederse, tek tek renkler (kırmızı, mavi, sarı ve yeşil) doğrusal regresyon kullanılarak çözülebilir. Süpernatantlarla elde edilen plaka, VIS aralığında absorbansı ölçebilen standart bir mikrotitre plaka okuyucu kullanılarak ölçülebilir. Farklı alt tabakaların farklı renklerle tek bir kuyucukta karıştırılması, tahlil sisteminin verimini artırır ve 96 oyuklu bir plakada (oyuk başına farklı renklerde 4 farklı alt tabaka) toplam 384 deneye ulaşır.

CPH substratları, bir enzimin spesifik aktivitesini değerlendirmek için değerli bir araç sağlarken, ICB substratları, enzimlerin genellikle biyokütle içinde karşılaştığı karmaşık substrat karışımları bağlamında bir enzimin bir bileşeni sindirme kapasitesini değerlendirmek için kullanılır. ICB substratları, bireysel enzim özgüllükleri hakkında bilgi sağlamasa da, yine de enzimlerin, kokteyllerin veya et sularının ticari performansını değerlendirmek için yararlı araçlardır.

Protocol

96 çukurlu bir levha formatında CPH Substratlar 1. kromojenik tahlille

  1. Deney kiti plakasının etkinleştirme
    1. çalkalama olmaksızın oda sıcaklığında 10 dakika inkübasyon ile takip her kuyuya (kit ile elde edilmiş) 200 ul aktivasyon çözeltisi eklenerek deney kiti plakası (Malzeme listesi) (mavi CPH-ksilen içeren), 96-çukurlu bir filtre etkinleştirmek için kullanılır.
    2. günümüze kadar gelen aktivasyon çözeltisi kaldırmak için (iç boşluk bloğu ve herhangi bir standart bir toplama plakası gibi şeffaf 96 oyuklu tabanı ile), bir vakum manifoldu kullanılarak vakum uygulayın. Bunun yerine, vakum manifoldunun Bu aşama için 10 dakika boyunca 2700 x g'de santrifüje kullanmak da mümkündür.
    3. 100 ul steril su eklenerek CPH alt tabakaların yıkanması ve dengeleyici çıkması için vakum (ya da merkezkaç kuvveti) uygulanacaktır. Bu adımı iki kez daha tekrarlayın ve plakalar artık kullanıma hazırdır.
  2. Enzim reaksiyonu,
    NOT: Her zaman tampon içerirtek başına negatif kontrol olarak ve pozitif kontroller olarak mümkün olan, daha önce karakterize edilen enzimler durumunda. çoğaltır istatistiksel uygun sayıda kullanın. CPH substratlar 10.0'a pH 3.0 ve 180 uL geçmemelidir her çukuruna tampon ucu enzim çözeltisinin toplam hacmi arasındaki stabildir. Bitki ekstresi veya kültür brotu yerine de saflaştınlmış enzim çözeltisi kullanılabilir.
    1. 150 ul 100 mM sodyum asetat tamponu, pH 4.5 ve tahlil kiti plakasının her oyuğuna (1 U / ml 'lik bir nihai konsantrasyona kadar), 5 ul Endo -cellulase solüsyonu ekleyin.
    2. çalkalama sırasında reaksiyon plakasından herhangi bir olası kaçak toplamak için deney kiti plaka altında ürün plakası (mikrotitre plaka okuyucusu ile uyumlu berrak kuyucuklu plak) koyun.
    3. 150 rpm'de yatay çalkalayıcıda 30 dakika boyunca 25 ° C'de tahlil kiti plaka inkübe edin.
      Not: inkübasyon esnasında deney kiti plaka reaksiyonu Karıştırma tutarlı ve üreme elde edilmesi için çok önemlidirtekrarlanabilir sonucu. CPH substratlar 90 ° C 'ye kadar stabildir. CPH yüzeylerde bilinmeyen enzim konsantrasyonları içeren kültür broths test ederken inkübasyon süresi 24 saat kadar artırılmalıdır. Uygun enkübasyon süreleri enzim (ler) aktivitesine bağlı olduğuna dikkat edin, fakat 24 saat içinde tespit edilebilir bir etkinlik ise, genel olarak, enzim, test edilen alt-tabakanın bozmayan olasıdır. Bir aktif enzim renkli süpernatant olarak görünür çözünür kromojenik oligosakkaritler, içine CPH substrat çözünmeyen kromojenik polisakkaritler aşağılayıcı olduğunu.
    4. iç boşluk bloğu ile vakum manifoldunun içinde temiz ürün plaka koyun.
    5. üstte tahlil kiti plakası yerleştirin ve vakum (-60 kPa maksimum negatif basınç) uygulanır. 10 dakika boyunca 2700 x g'de santrifüje kullanmak da mümkündür.
      Not: Reaksiyon ürünü olarak renkli oligosakaritler ihtiva eden süzüntü, daha fazla analiz 8 ürün plaka artık
  3. Algılama ve miktarının belirlenmesi
    1. Ürün bir levhanın her çukuruna sıvı hacmi yaklaşık görsel inceleme ile aynı olup olmadığını kontrol.
    2. Bir plaka okuyucusu kullanılarak mavi CPH-ksilan 595 nm'de toplama plakası absorbansı okuyun.
    3. veri analizi yaparken, bir enzim eklendi kuyulardan değerlerden tampon sadece negatif kontrol değerleri çıkarmak. Çoğaltmak kuyulardan 8'den ortalama değerini ve (SEM) araçlarının standart hata hesaplayın.

96 oyuklu bir formatta ICB Substratlar 2. kromojenik tahlille

  1. Enzim reaksiyonu,
    1. 150 ul 100 mM sodyum asetat tamponu, pH 4.5 ve 5 ekleme ul 31 U / ml endo -xylanase (de son enzim konsantrasyonu 1 U / ml), kırmızı ICB buğday samanı ihtiva eden deney kiti plakasının her oyuğuna Çözelti .
      Not: tahlil kiti levhalar (96-çukurlu bir filtre PLliteratürde tarif edildiği gibi ICB substratlar içeren ates) (Malzeme listesi bakınız) üretilmektedir. ICB substratlar 10.0'a pH 3.0 arasında bir pH aralığına sahip tampon stabildir. Her zaman, bir negatif kontrol olarak sadece tampon, bir pozitif kontrol olarak, ticari enzim ve yinelemeler istatistiksel uygun sayıda kullanımı bulunmaktadır.
      1. CPH alt-tabaka plaka gibi ICB alt tabakaların aktive ama vakumla süzülerek veya santrifüj, ardından 100 ul su ile üç kez yıkanarak dengeleyici kaldırın.
    2. sallayarak sırasında alt tabaka plaka herhangi bir potansiyel sızıntıyı toplamak için substrat plaka altında ürün tabak koydu.
    3. 2 saat süre ile, 150 rpm'de çalkalanarak 25 ° C'de bir reaksiyon inkübe edin.
      NOT: Bir aktif enzim renkli süpernatant olarak görünür çözünür oligosakkaritler, içine ICB substrat çözünmeyen kromojenik polisakkaritler aşağılayıcı olduğunu. ICB substratlar 90 ° C 'ye kadar stabildir. kuluçka tBöyle kültür sıvılarında olmayan saflaştırılmış enzimler kullanılması durumunda ime 24 saat kadar artırılmalıdır.
    4. iç boşluk bloğu ile vakum manifoldunun içinde ürün plaka koyun.
    5. üstte tahlil kiti plakası yerleştirin ve vakum (-60 kPa maksimum negatif basınç) uygulamak veya ürün plakasının kuyuya tahlil kiti plakadan ürünü süzmek için bir santrifüj kullanın.
      NOT: reaksiyon ürünü olarak renkli oligosakkaritler içeren süzüntü daha fazla analiz 8 toplama plakası artık.
  2. Algılama ve miktar
    1. Toplama plakanın her bir sıvı hacmi yaklaşık görsel inceleme ile aynı olup olmadığını kontrol.
    2. Bir plaka okuyucusu kullanılarak kırmızı ICB buğday samanı 517 nm'de toplama plakası absorbansı okuyun.
    3. veri analizi yaparken - tampon çıkarma - sadece negatif kontrol değerlerini kuyulardan değerlerden nerede bir enzimeklendi. Çoğaltmak kuyulardan 8'den ortalama değerini ve (SEM) araçlarının standart hata hesaplayın.
      NOT: bilinmiyor enzimler tarama durumda, enzimin aktivitesi dinamik aralık hakkında daha ayrıntılı veriler elde etmek amacıyla bir seyreltme serisi yapmanızı öneririz.

Representative Results

yüksek verimli ve bu tayinin çoklayıcı kapasitesi 96 oyuklu filtre plakası düzenlenmiş çözünmeyen kromojenik bir polimer (veya proteini), hidrojel (CPH) yüzeylere dayanır. Enzimler ayrıca negatif kontroller deney kiti plaka (Şekil 1 A) ilave edilir ve enzimler renkli bir süpernatant (Şekil 1B) üretilmesi karşılık gelen alt-tabakanın bozulmasına yol açar. Reaksiyon tamamlandıktan sonra, süpernatan berrak oyuklu ürün bir levhasına aktarılır ve absorbans, 96 oyuklu plakalar (Şekil 1C) için uygun bir spektrofotometre kullanılarak doğrudan ölçülebilir.

Enzimin, farklı konsantrasyonlarda ksilanaz CPH-arabinoksilan bir doz tepkisi bir örneği (0,00-0,75 U / ml) azaltılması Enzim konsantrasyonu, görsel gözlenebilir burada Şekil 1D 'de gösterilmiştir. Daha detaylı bir spektrofotometrik kantitatifUS-PS enzim konsantrasyonu (Şekil 1E) karşı absorbansı çizmek için kullanılabilmektedir. Sinyal yoğunluğu, enzim aktivitesine karşılık gelir. Testin tekrarlanabilirliği hata çubukları ile gösterilir (ortalamanın standart hatasını, SEM, üç kopyaları). Bu testin tekrarlanabilirlik ilgili daha detaylı deneyler yerde 8 yayınlanmaktadır.

Şekil 1
CPH-arabinoksilan. A) CPH alt-tabaka ile (deney kiti plakasının bir şema Şekil 1. Xylanase tedavisi, örneğin, CPH-arabinoksilan gibi enzimler 1 ve 2 ve tamponun ilave edilmesinden önce 96 oyuklu filtre plakası yuvaları içine yüklenmiştir) -sadece kontrolü (enzim 1 endo -xylanase aktiviteye sahipti) C) vakum yardımlı Filtrat üzerine, enzim 1 ile CPH-arabinoksilan B) Parçalanma renkli süpernatant ürettiÜrün plaka için süpernatanların iyonu, absorbans spektrofotometrik olarak ölçülür, d) Ürün plakası 100 mM endo -β-1,4-ksilanaz farklı konsantrasyonları ile 4 farklı renkte CPH-arabinoksilan tedaviden sonra, reaksiyon ürünlerini ihtiva eden sodyum asetat tamponu, pH 4.5, oda sıcaklığında 60 dakika;. E) spectrofotometrisi kullanılarak D reaksiyon ürünlerinin Niceleme bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Enzim taramasında bu testte kullanmak için farklı seçenekler vardır. Bir seçenek, örneğin tarama için farklı polisakaritler, bilinmeyen aktiviteli (saflaştırılmış) Endo -enzymes az sayıda içeren 96 çukurlu bir plaka kullanmaktır. Bu durumda sonuç, degrad olan polisakaritler gösterirHedef enzimi ile mümkün. Bu prensibi göstermek için, bir endo -cellulase 25 ° C 'de, farklı CPH substratlara karşı test edilmiştir. (1.0 U / ml ve 5 U / ml, 0.5 U / ml), üç farklı enzim konsantrasyonları 30 dakika inkübe edildi. Sonuç ürün plakası (Şekil 2A) açıkça görülebilir. Tedarikçi tarafından sağlanan -cellulase bu endo ürün levha ksiloglukan (demirhindi) için yan aktivite, arpa beta-glukan, glucomannan, huş ağacı ksilan ve galaktomannan düşük yan aktivitesini belirler. Buna uygun olarak, selülaz ilave aktivitesi CPH-β-glukan (arpa) karşı bulundu, CPH-ksiloglukan (demirhindi) CPH-galaktomannan (Şekil 2B) karşı CPH-ksilan (kayın) ve düşük faaliyet. Glucomannan test edilmemiştir. Önceki ile aynı koşullar altında pozitif kontroller olarak kullanılmıştır: Aynı CPH substratlar ticari olarak temin edilebilen enzim (0.5 U / ml ve 1.0 U / ml 0.1 U / ml, üç farklı enzim konsantrasyonları) ile sindirildideney. Bütün yüzeyler pozitif kontrol enzimi vasıtasıyla parçalanır ve sinyal yoğunluğu daha yüksek enzim konsantrasyonunun (Şekil 2C) ile orantılı olarak artış.

şekil 2
Şekil 2'de ise, farklı CPH alt-tabakalar farklı konsantrasyonda, 30 dakika. A) bir endo -cellulase ile sindirilmiş, farklı CPH substratların ürünü plaka 25 ° C sıcaklıkta ajitasyon altında inkübe edildi. B) aktivitesi ve çeşitli yan etkinliğinin miktarının belirlenmesi Endo -cellulase. . E-LAMSE CPH-pachyman, CPH-kurdlan, CPH-, hata çubukları, üç yinelemeler C) karşılık gelen alt-tabaka CPH (endo-selülaz ve 2-HE-selüloz farklı ticari enzim aktivitesinin ortalamanın standart hatasını temsil eder β-glukan (arpa); E-XYAN4 ve CPH-ksilen, e-XEGP ve CP'H-ksiloglukan, e-BLAAM CPH-amiloz, E-BMACJ CPH-galaktomannan; Megazyme tüm enzimler). Hata çubukları iki kopyaları ortalamanın standart hatasını temsil etmektedir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Onlar kısmen biyokütle önemli bileşeni olan bitki hücre duvarlarında polisakkaritlerin doğal düzenleme korumak için çözünmez kromojenik biyokütle (ICB) yüzeylerde kromojenik alt tabaka repertuarına yararlı bir ek vardır. CPH ve usulü üzerinden alt tabakalar sıvı ortam içinde yetiştirildiğinde Phanerochaete chrysosporium salgılanmış enzimleri analiz için örnek kullanılmaktadır. Deney kiti plakasının plaka kurulumu 19 CPH substrat ve 5 ICB substratlar (her bir alt tabaka, Şekil 3B, 4 kuyu) ile birlikte, Şekil 3A'da gösterilmiştir. S. Chrysosporium cultivat olduÜç gün boyunca ed ve kültür süpernatanı analiz edilmiştir. Bu nedenle, 125 ul 200 mM tamponu her oyuğa 25 ul kültür yüzey eklendi aktarılmıştır. Üç farklı pH koşulları sodyum asetat tamponu pH 4.0 sodyum fosfat tamponu, pH 6.0 ya da pH 8.0 (Şekil 3C) kullanılarak test edilmiştir. Plaka 2 saat boyunca 25 ° C'de (150 rpm) çalkalanarak inkübe edildi.

Reaksiyon ürünler ürün plaka (Şekil 3D) aktarılmış ve analiz edilmiştir. S. Chrysosporium çeşitli glukan, nişasta ve ksilanlar (Şekil 3E) bozulması için enzimleri üretilmektedir. Alt sinyal yarı selülozlar arabinan (şeker pancarı) ve peptik galaktan hem de RGI (soya fasulyesi) için tespit edilebilir. üretilen enzimler nötr ya da hafif bazik koşullar (pH 8.0) daha asidik koşullar (pH değeri 4.0) daha aktifti. ICB alt tabakasma karşı düşük faaliyeti (Şekil 3F)polisakaridler daha doğal bir bağlamda olduğunda, enzim etkinliği saf polisakarid ile aynı olmadığını gösterir ve ham ya da önceden tatbik edilmesi halinde ICB alt-tabakalar, enzim etkinlik ile ilgili daha gerçekçi bir görünüm ortaya yüzden işlenmiş bitki malzemesi.

Şekil 3,
19 CPH, 5 ICB substratlar. A), her bir alt-tabaka 4 kuyucuklu bir plaka ortamında bir düzeni ihtiva eden bir çok alt-tabaka plakası kullanılarak Phanerochaete chrysosporium bir 3 günlük sıvı kültürden bir kültür üstte yüzen Şekil 3. Tarama (gri arka = CPH yüzeyler, turuncu arka plan = ICB yüzeyler). B) substrat. C içeren tahlil plakasının Resim) Programı (o deneyde kullanılan tampon koşulları gösteren200 mM sodyum asetat pH 4.0, sodyum fosfat, pH 6.0 ve sodyum fosfat pH 8.0) d.) 25 ° C. D) absorbans 2 saat sonra ürün plakasının resmi 517 nm'de ve her bir münferit CPH alt-tabaka ve F için çizildi ilgili enzimler için) ICB substrat sonuçları. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Kromojenik alt-tabakalar, aynı zamanda, tek enzimler kullanılarak ya da kokteyl enzim tek bir oyuk farklı renkli CPH alt tabakalar karışımı kullanılarak tedavi sonrası, reaksiyon süpernatant analiz ederek sinerjistik etkilerini incelemek için kullanılabilir.

Şekil 4'te gösterilen örnekte, kırmızı CPH selüloz ve sarı CPH-ksilen substratlar yaklaşık ambalajlama birlikte karıştırılmıştır96 gözlü filtre plakası kuyuları al oranı. Şekil 4A, enzimsiz (kontrol), selüloz cel (2 U / ml), ksilanaz ksil (1 U / mL) ve bir oda sıcaklığında 1 saat işlemden sonra renkli reaksiyon ürünlerini gösteren her iki enzimin karışımı, 100 mM sodyum asetat tampon, pH 4.5 (3, her bir yaklaşım çoğaltır). Analizi için, reaksiyon ürünü, 700 nm'de (Şekil 4B) 350 nm absorbans spektrumunun tarama spektrofotometrik nicelleştirilmiştir. Genellikle yalnız gözle muayene farklı boyalar kaynaklanan absorbans spektrumları aynı zamanda her bozulması ölçüde daha doğru bir fikir vermesi için basit doğrusal regresyon 8 kullanılarak çözülebilir ancak kaydedilen enzim, bir veya birden fazla yüzeylerde hareket edip etmediğini bir göstergesidir verebilir karışımından alt-tabaka.

esas karışımları gibi CPH substratlar kullanarak SCR sağlayan tahlilin verimi artırırBir deneyde (bir de) kadar 4 farklı yüzeylerde karşı Eening. Gösterilen örnekte kullanılan dört farklı yüzeyler vardır: mavi CPH-β-glukan (arpa), sarı CPH-ksilen (kayın), yeşil CPH-amiloz ve kırmızı CPH-pektik galaktan (acı bakla). Alt-tabaka plakanın düzeni Şekil 4C ve Şekil 4D'de deney plakasının bir resim gösterilir. Reaksiyon 25 ° C ve 150 rpm'de 30 dakika boyunca 100 mM sodyum asetat tampon, pH 4.5 gerçekleştirilmiştir. Ürün plakası beklendiği gibi artan enzim konsantrasyonu ile ilk single enzimler gelen CPH substrat (Şekil 4E) ve renkli süpernatant ile test edildi alındı ​​(Şekil 4F, satır 1A - 12D). Sıra E içeren CPH-ksilen ve mavi CPH-β-glukan endo -xylanase ve endo glükanaz ilgili enzimlerin farklı oranlarda bozulmuş iki farklı CPH substratlar san. Tepkimeden sonra, sonuç visib olduğule ürün plakasında: reaksiyon ürününün rengi koyu yeşil, mavi, daha endo glükanaz mevcut iken (Şekil 4F, 4E-6E) ve (endo -xylanase konsantrasyon arttıkça, daha hafif sarı-yeşil dönüştü Şekil 4F, 10-12E). Aynı iki substratlar kırmızı CPH-pektik galaktan ve sarı CPH-ksilan endo -galactanase ve endo -xylanase ile bozulmuş edildi satır F, görülür. Dört farklı renkli CPH alt-tabaka, bu (Şekil 4F, 1G-12F) ve tek enzimler, uygun CPH substrat bozulmuş ve ek ilave renkli reaksiyon ürünleri kombine alındı ​​enzimleri ile idi.

Şekil 4,
Şekil 4. Farklı enzimler ile muamele, iki farklı CPH substrat kombinasyonu kırmızı CPH selüloz ve sarı CPH-ksilen. bir) Iki endo -cellulase (cel ile yüzeylerde) veya endo -xylanase (ksil) ya da her iki enzim. B) reaksiyon Süpernatantları absorbansı spektrumları tedavisinden sonra reaksiyon süpernatantlar. Farklı enzimler ile tedavi dört farklı CPH yüzeylerde kombinasyonu CPH substratlar içeren substrat plakasının C) Programı:. Mavi CPH-β-glukan (arpa), sarı CPH-ksilen (kayın), yeşil CPH-amiloz ve kırmızı CPH- pektik galaktan (bakla) farklı CPH substratlar içeren deney plakasının D) Resim eklendi enzimlerin oranını gösteren ürün plakası E) Programı (nominal konsantrasyonları (NC).:. glu = 1 U / ml endo glükanaz, = 1 U / ml endo -xylanase, amy = 5 U / ml endo-amilaz ve Gal = 0,5 U / ml endo -galactanase) xyl. ürün plakasının F) resmi 30 dakika inkübe edildikten sonra, 25 ° C'de. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Yüzey Kaynak
CPH-2-hidroksietilselüloz N / A
(CPH-2-HE-selüloz)
CPH-amilopektin patates
CPH-amiloz patates
CPH-arabinan şekerpancarı
CPH-arabinoksilan buğday
CPH-kazein sığır süt
CPH-kitosan hayvansal kökenli
CPH-kurdlan Alcaligenes faecalis
CPH-dekstran Leuconostoc spp.
CPH-galaktomannan keçiboynuzu
CPH-Laminarin Laminaria digitata
CPH-lichenan İzlanda yosun
CPH-metilselüloz N / A
CPH-pachyman Poria cocos
CPH-pektik galaktan patates
CPH-pullulan Aureobasidium pullulans
CPH-ramnogalakturonan I (RG I) 'in patates
CPH-ramnogalakturonan I (Gal) * patates
CPH-ramnogalakturonan soya fasulyesi
CPH-ksilan kayın
CPH-eksiloglukan demirhindi
arpadan CPH-β-glukan arpa
yulaftan CPH-β-glukan yulaf
mayadan CPH-β-glukan Maya
ICB-Arabidopsis Rozet Arabidopsis yaprakları thaliana Col-0 (yetişkin bitki)
ICB-Arabidopsis tohumları Arabidopsis thaliana
ICB-küspe Saccharum officinarum (kurutulmuş yetişkin bitki, kök ve yaprak)
ICB-kristalin selüloz (filtre kağıdı) Ticari Whatman 3MM Chr Kromatografi kağıdı
ICB-çemen tohumu Trigonella spp. Tohumları
ICB kendir Esrar spp. (Kurutulmuş yetişkin bitki, kök ve yaprak)
ICB-acı bakla tohumu Lupinus tohum angustifolius
ICB-polen P. pratense Phleum pratense polen
ICB-ladin Picea spp. (Mimecburiyetine ağaç gövdesi)
ICB tütün Nicotiana benthamiana yaprakları (fidan)
ICB-buğday samanı Triticum spp. (Kurutulmuş yetişkin bitki, kök ve yaprak)
ICB-söğüt Salix spp. (Kurutulmuş yetişkin bitki, öğütülmüş ağaç gövde)
ICB-Sorgum Sorgum spp. (Yetişkin bitki yaprakları)
* (çıkarıldı β-1,4-D-galaktan yan zincirler endo -β-1,4-D-Galaktanaz)

Tablo 1. Mevcut Kromojenik Polimer Hidrojel (CPH) ve çözünmez Kromojenik Biyokütle (ICB) yüzeylerde listesi.

Discussion

96-çukurlu plaka CPH alt-tabaka deneyi 96 çukurlu ICB alt-tabaka deneyi (WO2015036000 ve Danimarka, PA 2015 70311) içeren açan iki patent başvurusu bulunmaktadır.

Disclosures

Enzim taraması için yüksek verimli bir test tanımlanmıştır. Bu çoğullanmış kullanıma hazır tahlil kiti, önceden seçilmiş Chrömer, Polymer, Hydrogel (CPH) substratları ve kompleks I, çözünmez Chromojenik Biyokütle (ICB) substratlarından oluşur. Hedef enzimler polisakkarit parçalayıcı endo-enzimler ve proteazlardır.

Acknowledgements

Biz mükemmel teknik yardım için filme onun laboratuarlara erişim sağlanan Prof. J. Paul Knox (Leeds University, İngiltere), ve Susan E. Marcus teşekkür etmek istiyorum. JS WallTraC projesi (Avrupa Komisyonu Yedinci Çerçeve Programı (hibe anlaşması yok kabul. 263916) ve 21. yüzyıl için proje Biyokütle (Yenilik vakıf Danimarka, dava no .: 103408) SKK SET4Future projesi (Danimarka Stratejik Araştırma Kurumu) teşekkür ediyor, Stratejik Araştırmalar, Teknoloji ve Yenilik (Hibe Davası no .: 0603-00522B) Danimarka Konseyi Danimarka Konseyi tarafından kurulan Bio-Değer Stratejik ve Kompleks Polisakkarit Sistemleri (Hibe Case enzimatik Parçalanma Anlamak için Biyoloji odaklı yaklaşım yok .:. finansman için 107.279) Bu yazıda, sadece yazarların görüşlerini yansıtmaktadır Avrupa Birliği burada ihtiva bilgilerin herhangi bir şekilde kullanılmasından sorumlu değildir..

Materials

ile birlikte kullanılır
tahlil kiti plakalarıGlycospotözelleştirilmiş tahlil kiti plakaları
aktivasyon solüsyonuCPH substratlarını aktive etmek içinGlycospot
350 ml alıcı plakası vakum manifoldu için ara parça bloğuPall Corporation5015ara parça bloğu
96 kuyulu MultiScreen HV filtre plakası, 0.45 & m, berrak, steril olmayanMilliporeMSHVN4510tahlil plakası
96 Kuyulu Mikroplakalar, PolipropilenGreiner Bio-One651201alt tabakaları yıkadıktan sonra toplama plakası
Nunc MicroWell 96 Kuyulu MikroplakalarThermo Scientific269620ürün plakası
Diyaframlı pompa MZ 2 NTVacuubrand732000vakum pompası vakum manifoldu
Infors HT EcotronInfors HT4950132 (Buch & Holm)yatay çalkalayıcı
SpectraMax M5Moleküler Cihazlar10067-750 (VWR)96 oyuklu plaka absorbans okuyucu
Vakum manifolduPall Corporation5017vakum manifoldu
endo-selülaz (EGII) (Trichoderma longibrachiatum)MegazymeE-CELTRselülaz [cel]
endo-β-1,4-mannanaz (Cellvibrio japonicus) MegazymeE-BMACJmannanaz [man]
endo-β-1,3-glukanaz (Trichoderma spp.)MegazymeE-LAMSEβ-glukanaz [glu]
endo-β-1,4-D-galaktanaz (Aspergillus niger) MegazimE-EGALNgalaktanaz [gal]
endo-β-1,4-ksilanaz M4 (Aspergillus niger) MegazimE-XYAN4ksilanaz [xyl]
endo-ksiloglukanaz (GH5) (Paenibacillus sp.) MegazimE-XEGPksiloglukanaz [xg]
&alfa;-amilaz (Bacillus licheniformis) MegazymeE-BLAAMamilaz [amy]

References

  1. Lombard, V., Ramulu, H. G., Drula, E., Coutinho, P. M., Henrissat, B. The carbohydrate-active enzymes database (CAZy) in 2013. Nucleic Acids Res. 42 (Database issue), D490-D495 (2014).
  2. Cantarel, B. L., et al. The Carbohydrate-Active EnZymes database (CAZy): an expert resource for Glycogenomics. Nucleic Acids Res. 37, D233-D238 (2009).
  3. Agblevor, F. A., Murden, A., Hames, B. R. Improved method of analysis of biomass sugars using high-performance liquid chromatography. Biotechnol. Lett. 26 (15), 1207-1211 (2004).
  4. Black, G. E., Fox, A. Recent progress in the analysis of sugar monomers from complex matrices using chromatography in conjunction with mass spectrometry or stand-alone tandem mass spectrometry. J. Chromatogr. A. 720 (1-2), 51-60 (1996).
  5. Miller, G. L. Use of Dinitrosalicylic Acid Reagent for Determination of Reducing Sugar. Anal. Chem. 31, 426-428 (1959).
  6. Somogyi, M. Notes on Sugar Determination. J. Biol. Chem. 195 (1), 19-23 (1952).
  7. Zantinge, J. L., Huang, H. C., Cheng, K. J. Microplate diffusion assay for screening of beta-glucanase-producing microorganisms. Biotechniques. 33 (4), 798 (2002).
  8. Kračun, S. K., et al. A new generation of versatile chromogenic substrates for high-throughput analysis of biomass-degrading enzymes. Biotechnol Biofuels. 8, (2015).
  9. Leemhuis, H., Kragh, K. M., Dijkstra, B. W., Dijkhuizen, L. Engineering cyclodextrin glycosyltransferase into a starch hydrolase with a high exo-specificity. J. Biotechnol. 103 (3), 203-212 (2003).
  10. Nyyssonen, M., et al. Coupled high-throughput functional screening and next generation sequencing for identification of plant polymer decomposing enzymes in metagenomic libraries. Front Microbiol. 4, 282 (2013).
  11. Sweeney, M. D., Xu, F. Biomass Converting Enzymes as Industrial Biocatalysts for Fuels and Chemicals: Recent Developments. Catalysts. 2 (2), 244-263 (2012).
  12. Biely, P., et al. Action of xylan deacetylating enzymes on monoacetyl derivatives of 4-nitrophenyl glycosides of beta-D-xylopyranose and alpha-L-arabinofuranose. J. Biotechnol. 151 (1), 137-142 (2011).
  13. Mackenzie, A. K., et al. A polysaccharide utilization locus from an uncultured bacteroidetes phylotype suggests ecological adaptation and substrate versatility. Appl Environ Microbiol. 81 (1), 187-195 (2015).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission

Play Video

Yeni çözünmez Kromojenik altyapı deneyiyle kitleri kullanılarak karbonhidrat parçalayıcı Enzimlerin yüksek verimli tarama
JoVE logo
Contact Us Recommend to Library
Research
  • JoVE Journal
  • JoVE Encyclopedia of Experiments
  • JoVE Visualize
Business
  • JoVE Business
Education
  • JoVE Core
  • JoVE Science Education
  • JoVE Lab Manual
  • JoVE Quizzes
Solutions
  • Authors
  • Teaching Faculty
  • Librarians
  • K12 Schools
  • Biopharma
About JoVE
  • Overview
  • Leadership
Others
  • JoVE Newsletters
  • JoVE Help Center
  • Blogs
  • JoVE Newsroom
  • Site Maps
Contact Us Recommend to Library
JoVE logo

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. All rights reserved

Privacy Terms of Use Policies
WeChat QR code