Yöntem makalesi

Bir Flavanone bir Flavonol Biyosentezi Bir-pot Bienzymatik Cascade Kurarak

DOI:

10.3791/59336

⸱

14 Ağustos 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1College of Bioscience and Biotechnology, Yangzhou University, 2Key Laboratory of Prevention and Control of Biological Hazard Factors (Animal Origin) for Agrifood Safety and Quality, Ministry of Agriculture of China, Yangzhou University, 3Joint International Research Laboratory of Agriculture & Agri-Product Safety, Yangzhou University, 4Jiangsu Co-innovation Center for Prevention and Control of Important Animal Infectious Diseases and Zoonoses, 5The Testing Center, Yangzhou University

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bir flavonol türevi sağlık ve gıda sektöründe uygulanması için çok önemlidir. Burada, flavanondan bir flavonolün biyosentezi için ayrıntılı bir protokol sağlıyoruz ve diğer yaklaşımlara göre önemli adımları ve avantajlarını tartışıyoruz.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Flavonoller çeşitli biyolojik ve farmakolojik aktivitelere sahip flavonoidlerin önemli bir alt sınıfıdır. Burada, bir flavonol in vitro enzimatik sentezi için bir yöntem sağlar. Bu yöntemde, Atf3h ve Atfls1, flavonollerin biyosentetik yolu iki anahtar genler, klonlanmış ve Escherichia coliaşırı ifade edilir. Rekombinant enzimler bir yakınlık sütunu ile saflaştırılır ve daha sonra belirli bir sentetik tampon da bienzimatik basamak kurulur. Bu sistemde iki flavonol örnek olarak sentezlenir ve TLC ve HPLC/LC/MS analizleri ile belirlenir. Yöntem diğer yaklaşımlar üzerinde flavonoller türeyen belirgin avantajlar görüntüler. Bu zaman ve emek tasarrufu ve son derece uygun maliyetli. Reaksiyonun doğru bir şekilde kontrol edilmesi kolaydır ve böylece seri üretim için ölçeklendirilir. Hedef ürün, sistemdeki basit bileşenler sayesinde kolayca saflaştırılabilir. Ancak, Bu sistem genellikle bir flavanon bir flavonol üretimi ile sınırlıdır.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Flavonoller bitki flavonoidlerin önemli bir alt sınıfıdır ve bitkigeliştirme ve pigmentasyon 1,2,3katılır. Daha da önemlisi, bu bileşikler sağlık açısından yararlı faaliyetleri geniş bir yelpazede sahip, anti-kanser gibi4,5, anti-oksidatif6, anti-inflamatuar7, antiobezite8, anti-hipertansif9 , ve bellek hatırlama özellikleri10, bu bitki kaynaklı ikincil metabolitleri üzerinde çalışmalar çok sayıda yol açan. Geleneksel olarak, bu bileşikler esas olarak organik çözücüler kullanılarak bitki çıkarma elde edilir. Ancak, bitkilerde çok düşük içeriği nedeniyle11,12,13, en flavonoller için üretim maliyeti yüksek kalır, hangi sağlık ve gıda uygulamaları üzerinde büyük kısıtlamalar empoze Sanayi.

Son yıllarda, bilim adamları flavonoidler 14,15türetmek için yöntemler oldukça sayıda geliştirdik. Ancak, bu karmaşık moleküllerin kimyasal sentezi içsel dezavantajları çeşitli sahip16. Sadece toksik reaktifler ve aşırı reaksiyon koşulları gerektirir, ama aynı zamanda bir hedef flavonoid bileşik üretmek için birçok adım14,17. Ayrıca, bu stratejide bir diğer önemli sorun aktif flavonoid moleküllerin chiral sentezidir. Bu nedenle, kimyasal sentez ihrama yoluyla ticari bir ölçekte flavonoidler üretmek için ideal bir strateji değildir16,17.

Son zamanlarda, bilim adamları flavonoid biyosentez için bir yol ile mühendislik mikroplartarafından bu karmaşık doğal bileşikler üretmek için umut verici bir alternatif strateji geliştirdik18,19,20, 21.000 , 22, hangi başarıyla bitkilerde deşifre edilmiştir23. Örneğin, Duan ve ark kaempferol üretmek için tomurcuklanan maya Saccharomyces cerevisiae içine biyosentetik bir yol tanıttı (KMF)24. Malla ve ark.flavanone 3-hidroksilaz (f3h),flavonol synthase(fls1)ve UDP-glukoz:flavonoid 3-O-glukoziltransferaz UGT78K1 genleri ile tanıştırarak, glikozile flavonol, bir glikozile flavonol üretti Escherichia coliBL21(DE3)17. Oldukça az paradigma olmasına rağmen, tüm genetiği değiştirilmiş mikroplar hücresel bir platformun karmaşıklığı, yapay olarak sentezlenen genetik elementler ve konaklar arasındaki uyumsuzluk, inhibitör nedeniyle ilgi ürünleri üretmek konak hücrelere karşı hedef ürünlerin etkisi ve tasarlanmış bir hücresel sistemin kendisi istikrarsızlığı16.

Flavonoid üretimi için umut verici bir alternatif strateji in vitro multienzymatik bir basamak kurmaktır. Cheng ve ark. enterocin poliketides başarıyla bir pot25tam bir enzimatik yol montajı ile sentezlenebilir bildirdin. Bu hücre içermeyen sentetik strateji bir mikrobiyal üretim fabrikasının kısıtlamaları afordan ve böylece büyük miktardabazı flavonoidler üretmek için mümkün 16 .

Son zamanlarda, naringenin dönüştürmek için bir bienzim sentetik sistem geliştirdik (NRN) kmf içine bir pot16. Burada, bu sistemi büyük ayrıntılarla ve ürünlerin analizinde yer alan yöntemlerle tanımlıyoruz. Ayrıca bu sistemi eriodictyol'dan NRN ve quercetin (QRC) kmf üretmek için kullanan iki örnek salıyoruz. Buna ek olarak, flavonoidlerin biyosentezinde bu yöntemin önemli adımlarını ve gelecekteki araştırma yönlerini tartışıyoruz.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Toplam RNA'yı bitki dokularından izole et26,27

  1. Bitki dokularını homojenize edin.
    1. Taze bir bitki dokusu (örneğin, Arabidopsis thaliana4 haftalık fideler) 100 mg toplamak. Doku ve sıvı azot ile bir havaneli ve harç dondurun, toz içine doku taşlama takip.
    2. Harcın içine 1 mL RNA izolasyon reaktifi ekleyin (Bkz. MalzemeTablosu). Reaktif hemen dondurulacak. Dondurulmuş reaktif eridiğinde doku örneğini zararlı ile homojenize edin.
    3. Homojeni 1,5 mL'lik bir tüpe aktarın, numuneyi 12.000 x g'de 4 °C'de 5 dakika santrifüj edin ve temizlenmiş homojen çözeltiyi başka bir taze 1,5 mL'lik tüpe aktarın.
    4. Homojenize numuneyi oda sıcaklığında 5 dakika kuluçkaya yatırın.
  2. Toplam RNA'yı yalıtın.
    1. Homojene 0,2 mL kloroform ekleyin, tüpü güvenli bir şekilde kaplayın, tüpü 15 dakika boyunca elle sallayın ve numuneyi oda sıcaklığında 5 dakika kuluçkaya yatırın.
    2. Numuneyi 12.000 x g'de 4 °C'de 15 dakika için santrifüj edin ve renksiz üst sulu fazı 1,5 mL'lik taze bir tüpe aktarın. Örnek santrifüjden sonra üç aşamaya ayrılır.
    3. Sulu faza 0,5 mL isopropil alkol ekleyin, tüpü güçlü bir şekilde elle sallayın ve karışımı 10 dakika oda sıcaklığında kuluçkaya yatırın.
    4. Karışımı 12.000 x g'de 4 °C'de 10 dk olarak santrifüj edin ve süpernatantı çıkarın.
    5. RNA peletini girdap la 1 mL u etanol ile yıkayın ve ardından 4 °C'de 5 dk için 7.500 x g'de santrifüj edin.
    6. Adımı 1.2.5'i tekrarlayın.
    7. Hava 5-10 dakika pelet kuru ve diethylpyrocarbonate (DEPC) ile işlem görmüş su da Yukarı ve aşağı borulama tarafından RNA yeniden eritin, bir mikro-spektrofotometre ile toplam RNA konsantrasyonu ölçme takip (Malzeme Tablosubakınız).

2. Sentez tamamlayıcı DNA (cDNA)28

  1. CDNA'nın ilk iplikçiğini bir kit kullanarak sentezle (bkz. MalzemeTablosu). Tablo 1'de gösterildiği gibi 20-l reaksiyon sistemi kurun ve 42 °C'de 50 dakika bir PCR cihazındaki reaksiyon tüpünü kuluçkaya yatırın ve ardından reaksiyonu 85 °C'de 5 dk olarak sonlandırmak. Reaksiyon ürününü genlerin gelecekteki amplifikasyonu için -20 °C'de saklayın.
ReaktifBirim
dNTP Mix, her biri 2,5 mM4.0 μL
Astar Karışımı2.0 μL
RNA Şablonu1.0 μg
Ters Transkriptaz Tampon, 5 ×4.0 μL
Ters Transkriptaz, 200 U/μL1.0 μL
RNase-Free H2O20,0 μL'ye kadar

Tablo 1: Toplam RNA'nın cDNA'ya ters transkripsiyonu

3. Rekombinant plazmidler 29yapılışı

  1. PCR astarları tasarla.
    1. GenBank veritabanından elde edilen anahtar enzim genlerinin dizilerine göre bir yazılım kullanarak PCR astarlarını tasarla (bkz. Astarın 5' sonunda, bir restriksiyon enzim bölgesi (örneğin, BamHI veya EcoRI bu protokolde) ekleyin.
      NOT: Bu çalışmada kullanılan astarlar Tablo2'de gösterilmiştir.
Sıra, 5' → 3'Amaç
AAGGATCCATGGCTCCAGGAACTTTGACTArabidopsis thaliana atf3h genin PCR amplifikasyon için ileri astar. Bam HI site italik ve pET32a(+) içine klonlama için bağlı.
AAGAATTCCTAAGCGAAGATTTGGTCGAA. thaliana atf3h geninin PCR amplifikasyon için ters astar. Eko RI site italik ve pET32a(+) içine klonlama için bağlı.
AAGGATCCATGGAGGTCGAAAGAGTCCAA. thaliana'dan Atfls1 geninin PCR amplifikasyonu için ileri astar. Bam HI site italik ve pET32a(+) içine klonlama için bağlı.
AAGAATTCTCAATCCAGAGGAAGTTTATA. thaliana'dan Atfls1 geninin PCR amplifikasyonu için ters astar. Eko RI site italik ve pET32a(+) içine klonlama için bağlı.

Tablo 2: Mevcut çalışmada kullanılan oligonükleotid astarlar

  1. Genleri prokaryotik ifade vektörü haline getirin.
    1. Sentezlenen cDNA'nın ilk ipliğindeki genleri yüksek doğrulukta dna polimeraz kullanarak yükseltin (bkz. Tablo 3'te gösterildiği gibi 100°L PCR reaksiyon sistemi ayarlayın ve aşağıdaki PCR döngüsünü çalıştırın: başlangıç denatürasyonu için 2 dk için 94 °C; daha sonra denatürasyon için 30 s için 94 °C'lik 35 devir, annelik için 2 dk için 55 °C ve uzatma için 1 dk için 72 °C; 10 dk. Reaksiyon karışımını 12 °C'ye kadar 72 °C'de son bir uzama takip edin.
      NOT: Uzatma süresi değişkendir ve çoğu DNA polimeraz için min başına yaklaşık 1000 baz polimerizasyonu ile gen uzunluğu ile belirlenir.
    2. PCR ürünlerini (en sık %5 ΜL) %1 agarose jel üzerinde görselleştirin ve dna temizleme kiti kullanarak kalan ürünlerden belirli DNA parçasını arındırın (Bkz. MalzemeTablosu).
    3. Bu protokoldeki restriksiyon enzimleri (örn. BamHI veya EcoRI) ile saflaştırılmış DNA parçasını ve vektörünü (örn. pET-32a(+)) sindirin. Tablo 4'te gösterildiği gibi 0,2 mL PCR tüpte 50-l reaksiyon sistemi ayarlayın ve karışımı 37 °C'de 3 saat boyunca kuluçkaya yatırın.
    4. Bir jel ekstraksiyon kiti kullanarak DNA bandı kurtarmak (Malzemeler Tablosubakınız). DNA temizleme kiti kullanarak DNA'yı daha da arındırın (Bkz. MalzemeTablosu), ardından dna konsantrasyonunun mikro-spektrofotometre ile ölçülmesi (Bkz. MalzemeTablosu).
    5. Gen parçasını T4 DNA ligaz kullanarak doğrusallaştırılmış vektör DNA'sına indirin (bkz. MalzemeTablosu). Tablo 5'te gösterildiği gibi 1,5 mL'lik bir tüpte bir ligasyon reaksiyonu ayarlayın ve tüpü 2 - 3 saat oda sıcaklığında kuluçkaya yatırın.
      NOT: Bir kesici ucun vektöre molar oranı değişkendir ve 3:1 ile 10:1 arasında değişmektedir.
    6. Ligasyon karışımının 2,5 μL'sini kimyasal olarak yetkin Escherichia coli hücrelerinin 50°L'sine ekleyin (örn. TOP10 veya DH5α), hafifçe karıştırın ve tüpü 30 dk.
    7. Tüpe antibiyotik siz 200 μL sıvı LB ortamı ekleyin ve tüpü 220 rpm'de 37 °C'lik bir çalkalayıcıya 1 saat boyunca tüpe inkübedin.
ReaktifBirim
Pfu Master Mix, 2 ×50.0 μL
İleri Astar, 10 μM4.0 μL
Ters Astar, 10 μM4.0 μL
cDNA2.0 μL
H2O40.0 μL

Tablo 3: PCR reaksiyon sisteminin kurulması

ReaktifBirim
DNA Parçası/Vektörü3.0 g
Bam Merhaba1.0 μL
Eko Ri1.0 μL
Cutsmart Tampon, 10×5.0 μL
H2O50,0 μL'ye kadar

Tablo 4: BIR DNA parçasının/vektörünün çift sindirimi

ReaktifBirim
EkleX μL (0.09 pmol)
VektörY μL (0.03 pmol)
Ligasyon Tamponu, 10×1.0 μL
T4 DNA Ligase, 400 U/μL1.0 μL
H2O10,0 μL'ye kadar

Tablo 5: Bir gen parçasının doğrusallaştırılmış vektöre bağlanması

  1. Ekran pozitif koloniler.
    1. LB plakasından tek bir koloniyi 100 μg/mL ampisilin içeren 200 μL sıvı LB ortamına ve 37 °C'de 2 - 3 saat boyunca 250 rpm'de kuluçkaya yatırın.
      NOT: Genel olarak pozitif kolonileri taramalariçin 4 - 8 koloni seçin.
    2. Adım 3.2.1'dekine benzer bir 10-l koloni PCR reaksiyonu ayarlayın.
      NOT: CDNA şablonunun 1 μL'si yerine 1 μL LB kültürü kullanın.
    3. PCR ürünlerini %1 agarose jel üzerinde görselleştirin. Kalan kültürü 100 μg/mL ampisilin içeren 3 mL sıvı LB ortamına pozitif bir sonuçla aşılayın ve 14 - 16 saat boyunca 250 rpm'de 37 °C'lik bir çalkalayıcıda inkübedin.
    4. Plazmid DNA'sını plazmid miniprep kiti kullanarak rekombinant E. coli kültürlerinden izole edin (Bkz. MalzemeTablosu).
    5. Bu protokolde saflaştırılmış rekombinant plazmidleri çift restriksiyon enzim analizi (örneğin, BamHI ve EcoRI) ile tanımlayın. 3.2.3 adımındakine benzer bir 10-l reaksiyon sistemi kurup, ardından 37 °C'de 37 °C'de kuluçka ya da %1 agarose jel üzerinde rekombinant plazmidden salınan spesifik bandı görselleştirin.
  2. Pozitif rekombinant plazmiddizilerini doğrulayın.
    1. Plazmidleri sıralama için bir şirkete gönderin. Dna dizianalizi yazılımı (bkz. MalzemelerTablosu) kullanarak sonuçları, sıralama şirketinden elde edilen sırayı GenBank veritabanından elde edilen referans sırası ile karşılaştırarak analiz edin.

4. Ekspres rekombinant enzim proteinleri30

  1. Doğru rekombinant plazmidi yetkin E. coli BL21'e (DE3) dönüştürün.
    1. Plazmidin 0,1 μL'sini 10 μL'lik yetkin E. coli BL21(DE3) buz üzerinde 1,5 mL'lik bir tüpe ekleyin ve tüpü 5 dakika boyunca buzüzerinde tutun.
    2. Isı 90 s için 42 °C su banyosu hücreleri şok ve 2 dakika tekrar buz üzerine yerleştirin.
    3. Antibiyotiksiz 200 μL likl sıvı ortam ekleyin ve 5 dakika boyunca 220 rpm'de 37 °C'lik bir çalkalayıcıya kuluçkaya yatırın.
    4. 100 μg/mL ampisilin içeren lb agar plakasına 50 μL dönüşüm yayın ve bir gecede 37 °C'lik bir kuluçka makinesinde plakayı kuluçkaya yatırın.
  2. Genlerin ekspresyonunu indükler.
    1. 3 - 5 kolonileri bir gecede 37 °C shaker 250 rpm 100 μg/mL ampisilin ve kuluçka ile LB sıvı orta 3 mL içeren bir tüp içine plaka dan inoculate.
    2. 600 nm'deki kültürün optik yoğunluğu 0,4 - 0,6 arasında olana kadar tüm gece kültürünü 300 mL LB sıvı ortama aktarın ve 250 rpm'de 37 °C'lik bir çalkalayıcıda kuluçka yada 0,4 - 0,6 arasında olana kadar kuluçkaya yatırın.
    3. İzopropil β-D-tiogalaktoiti (IPTG) 0,2 mM'lik son konsantrasyonla kültüre ekleyin ve genlerin 250 rpm, 20 - 22 °C'de 3 saat boyunca ekspresyonu indükleyin.

5. Rekombinant enzim proteinlerini arındırMak31

  1. Bakterileri 4 °C'de, 12.000 x g'da 10 dk için merkezleince hasat edin.
  2. %0.1 Triton X-100 içeren Bakteriyel Lizis Tamponunun 15 mL'lik peletini yeniden askıya almak, 1 mM EDTA, gliserol, 150 mM NaCl, 0.5 mM DTT, 0.1 mM PMSF, 1 μg/mL aprotinin, 1 μg/mL lül löpeptin ve 50 mM Tris-Cl'de 1 μg/mL pepstatin (pH 8.0).
  3. Rekombinant enzim proteinlerini serbest bırakmak için bakteriyel süspansiyonu sonicate, ardından 13.000 x g, 4 °C 10 dakika boyunca santrifüj.
  4. 1 mL/tüpte 1,5 mL tüplerde süpernatant'ı hasat edin ve aliquot yapın ve ileride kullanılmak üzere -70 °C'de saklayın.
  5. 500 μL His-tag arınma reçinesini (Bkz. MalzemeTablosu) yeniden kullanılabilir boş bir yakınlık sütununa uygulayın. Reçiyiyi 5 yatak hacminde deiyonize suyla yıkayın ve etanolü stok çözeltisine atın. Tris-Cl (20 mM, pH 7.9), imidazol (10 mM) ve NaCl (0.5 M) içeren bağlayıcı tamponun 10 yatak hacmi ile rekarindengesi.
  6. Yukarıdaki reçinenin bir bulamaç için Adım 5.4 supernatant 4 mL uygulayın ve stoperler ile sütunun iki ucunu kapatın.
  7. Karışımı 4 °C'de bir rotator üzerinde 2 saat düşük hızda kuluçkaya yatırın.
  8. Füzyon proteini bağlı reçiyiyi 4 °C'de 15 yatak hacmi ile yıkamaişleminden önce 1 mL/dk akış hızında yıkayın.
  9. Kolona 500 μL elüsyon tamponu (20 mM Tris-Cl (pH 7.9), 500 mM imidazol, 0.5 M NaCl içeren) ekleyin ve bulamacı 10 dakika boyunca düşük bir hızda bir rotatörde 4 °C'de inkümal olarak kuluçkaya yatırın.
  10. Adım 5.5'i dört kez daha tekrarlayın.
  11. Reçiyiyi 10 yatak hacmi deiyonize su ve etanol 3 yatak hacmi ile sırayla yıkayın. Resenini etanolle ıslatın. Kolondurdurucu ile blok ve 4 °C'de saklayın.
  12. Bradford protein stoyonu ile saflaştırılmış proteinlerin konsantrasyonu ölçün. 'luk SDS-PAGE jelindeki proteinlerin saflığını belirleyin ve Coomassie maviboyama tayini ile bantları görselleştirin.
  13. Enzim aktivitesini stabilize etmek için% 10 nihai konsantrasyona saflaştırılmış protein çözeltisine gliserol ekleyin. Aliquot ve -80 °C'de saklayın.

6. Bir in vitro bienzim sentetik sistemdebir flavanondan flavonol üretmek16

  1. Arabellekleri hazırlayın.
    1. 200 mM Tris-HCl (pH 7.2), 16.4 mM α-ketoglutarik asit, %0.8 sodyum askorbat ve gliserolden oluşan demir sülfatolmadan 2 x sentetik tampon yapın. 1.938 g Tris baz, 0.640 g sodyum askorbat, 0.250 g α-ketoglutarik asit ve 16 mL gliserol ile 64 mL deiyonize su çözün. PH'ı hidroklorik asit (HCl) ile 7,2'ye ayarlayın ve 80 mL'ye kadar deiyonize su ekleyin. Arabelleği ileride kullanılmak üzere 4 °C'de saklayın.
    2. 2 mM demir sülfat100x stok çözeltisi yapın. 50 mL deiyonize suda 55,6 mg demir sülfat heptahidrat çözün, karıştırın ve 100 mL'ye kadar su ekleyin.
    3. 25 mM flavonoid bir stok çözeltisi yapın. Bir flavonoidi metanolde iyice eritin ve -20 °C'de depolayın.
  2. Bir flavanondan flavonol üretmek için sentetik bir sistem kur.
    1. Tablo6'da gösterildiği gibi sentetik sistemi hazırlayın.
    2. Reaksiyonu 40 dakika boyunca 600 rpm 'de (sallayarak ısı bloğunda) açık 2.0 mL tüpte 40 °C'de kuluçkaya yatırın.
    3. 10 μL asetik asit ve 100 μL etil asetat ekleyerek reaksiyonu sonlandırın.
    4. İki saat sonra, oda sıcaklığında bir başlık içinde hava kurutma için 1.5-mL tüpler için organik aşamaları aktarın.
ReaktifBirim
2× Demir sülfatsız Sentetik Tampon50.0 μL
25 mM flavonol2.0 μL
2 mM demir sülfat0,5 μL
1 mg/mL AtF3H2,5 μL
1 mg/mL AtFLS12,5 μL
25 mM flavanon2.0 μL
H2O100,0 μL'ye kadar

Tablo 6: Bu protokolde kullanılan sentetik sistem.

7. Reaksiyon ürünlerini analiz etmek

  1. İnce tabaka kromatografisi (TLC) analizi.
    1. Adım 6.2.4'ten flavonoid örneklerinden oluşan 5 tüp havuz ve hava kurutma için 300 μL'lik bir alan. Flavonoid tozu 160 μL metanolde yeniden çözün. Metanolde seri konsantrasyonları 12.5, 25, 50, 100 ve 200 ng/μL olan otantik flavonoid numuneleri hazırlayın. Reaksiyon örneklerinden 1 μL'yi ve otantik flavonoid örneklerini poliamid 6 plakaya yükleyin.
    2. Numune yüklü plakaları kloroform/metanol/etil asetat/formik asitten oluşan bir çözücü sistemde 5.0:1.5:1.0.0.5 oranında çalıştırın.
    3. Oda sıcaklığında tabakları hava kurutun. Sprey alüminyum klorür% 1 etanolik çözeltisiile (AlCl 3), oda sıcaklığında tekrar kuruyan hava takip.
    4. Otuz dakika sonra, 254 nm'de uv ışığı altında plakadaki lekeleri görselleştirin ve görüntü alın.
    5. Bir görüntü işleme yazılımı (örneğin, ImageJ v1.51j8 bu protokolde) kullanarak görüntülerdeki her noktanın gri değerini analiz edin.
      1. Yazılım ImageJ'i açın. Analiz edilecek görüntüyü açmak için Dosya > Aç'ı tıklatın.
      2. ImageJ Kullanıcı Arabiriminde soldaki en Çok Rectangular Seçim Aracı'nı tıklatın. Görüntüdeki ilgi çekici bölgeyi (YG) fareyle anahat ve ilk YG'yi etiketlemek için basın. figure-protocol-1
      3. Dikdörtgen seçimi fareyle sağdan bir sonraki yg'ye figure-protocol-2 taşıyın ve ikinci yg'yi etiketlemek için basın.
      4. Diğer tüm ROI'ları etiketlemek için önceki adımı yineleyin.
      5. Açılır figure-protocol-3 penceredeki tüm RO'lar için profil çizimleri oluşturmak için basın.
        NOT: Şu anda ImageJ Kullanıcı Arabirimindeki Düz Çizgi Seçim Aracı otomatik olarak etkinleştirilir.
      6. İlginin her zirvesi için kapalı bir alan tanımlamak için taban çizgileri çizmek için Düz Çizgi Seçim Aracı'nı kullanın.
      7. ImageJ Kullanıcı Arabirimindeki ilgili simgeyi tıklatarak Değnek Aracı'nı etkinleştirin. Açılır penceredeki tüm zirvelerin sonuçlarını görüntülemek için tepenin içini tıklatın.
    6. 7.1.1 adımdaki ilgili flavonoid konsantrasyonlarına karşı 7.1.5.7 adımından gri değerleri çizerek otantik flavonoidin TLC tabanlı standart eğrisini yapın. Daha sonra, ortaya çıkan formüle göre bu protokolde üretilen faiz flavonoid verimi hesaplamak.
  2. Yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC) ve sıvı kromatografi/kütle spektrometresi (LC/MS) analizleri
    1. 7.1.1 adımdaki numuneleri 0,45 μm ve 0,22 μm filtreler arasında sırayla işleyin.
    2. Numuneleri bir HPLC/LC/MS sistemine yükleyin (bkz. Malzemeler

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

F3H ve FLS1, Şekil1'de gösterildiği gibi bitkilerde flavanonun flavonole dönüştürülmesinde iki önemli anahtar enzimdir. Bir flavanone bir flavonol üretmek için bir in vitro biyosentetik sistem geliştirmek için, Atf3h (GenBank katılım no. NM_114983.3) ve Atfls1 (GenBank katılım no. NM_120951.3) genleri 4 haftalık A. thaliana fidelerinden prokaryotik ekspresyon vektörü pET-32a(+) içine klonlandı. Rekombinant plazmidler E. coli

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Pek çok çalışma, sağlık ve gıda endüstrisindeki potansiyel uygulamaları nedeniyle flavonollerin türemesi üzerine odaklanmıştır. Ancak, organik çözücüler ve kimyasal sentez kullanarak geleneksel bitki çıkarma flavonolüretiminde kullanımını kısıtlayan içsel dezavantajları vardır. Burada, bir in vitro bienzymatik kaskad kurarak bir tencerede bir flavanone flavonol üretmek için ayrıntılı bir yöntem rapor. Bu protokoldeki kritik adımlar şunlardır: 1) yüksek aktivite ile saf rekombinant enzimler elde ve 2) bir pot bienzimatik ...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarları olduğunu beyan.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma, Yangzhou Üniversitesi Özel Olarak Atanan Profesör Start-up Fonları, Jiangsu Özel Olarak Atanan Profesör Başlangıç Fonları, Jiangsu Eyaleti'ndeki Altı Yetenek Tepeleri Projesi (Grant No. 2014-SWYY-016) tarafından finanse edilen bir Proje tarafından finansal olarak desteklendi. Jiangsu Yüksek Öğretim Kurumlarının (VeterinerHenhenk) Öncelikli Akademik Program Gelişimi. Biz Flavonoidler HPLC ve MS analizleri için Yangzhou Üniversitesi Test Merkezi teşekkür ederiz.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
2 kez; Pfu MasterMixBeijing CoWin Biotech Co., LtdCW0717Ayüksek kaliteli genlerin PCR amplifikasyonu
Agilent 6460 Üçlü Dört Kutuplu LC/MS sistemiile Agilent Technologies, IncN/AHPLC/MS ile flavonoidlerin analizi için bir ekipman
Agilent MassHunter Workstation (sürüm B.03.01)Agilent Technologies, IncN/AAgilent 6460 Üçlü Dört Kutuplu LC/MS sistemi ile Agilent 1200 Serisi RRLC sisteminden veri toplama yazılımı
dihidrokaempferolSigma-Aldrich Co. LLC91216naringenin dihidroquercetin'den kaempferol üretmek için ara ürün
Sichuan İl Standart Madde Merkezi Çin Bitkisel TıbbıPCS0371eriodictyol'dan quercetin üretmek için ara ürün
DNA Temizleme KitiBeijing CoWin Biotech Co., LtdCW2301PCR ile güçlendirilmiş veya jel ile saflaştırılmış DNA
eriodictyolShanghai Yuan Ye Biotechnology Co., Ltd.'nin saflaştırılmasıQuercetin
Escherichia coli BL21 (DE3)substratıHedef genleri ifade etmek içinCW0809
Escherichia coli< / em> DH5 ve alfa;Beijing CoWin Biotech Co., LtdCW0808plazmid proliferasyonu için bakteri suşu
FreeZone 1 Litre Tezgah Üstü Dondurarak Kurutma SistemiLabconco Corporation7740020organik çözücü içinde çözünmüş flavonoidlerin dondurularak kurutulması için bir ekipman
Jel Ekstraksiyon KitiBeijing CoWin Biotech Co., LtdCW2302bir agaroz jelden bir DNA bandının saflaştırılması
Jel Görüntüleme SistemiŞanghay Tanon Bilim & Teknoloji Ltd. Şti.Tanon-
2500		poliamid TLC plakası üzerinde bir agaroz jel veya flavonoid nokta üzerinde DNA bandının görselleştirilmesi için bir ekipman
GenElute Plazmid Miniprep KitiSigma-Aldrich Co., LLCPLN350-1KTplazmitlerin mini hazırlığı,
kaempferolSigma-Aldrich Co., LLC60010nihai reaksiyon ürünü ve standart madde
MassHunter Quanlitative Analysis (versiyon B.01.04)Agilent Technologies, IncN/AHPLC/LC/MS verilerinin analizi için bir yazılım
NanoDrop Microvolume UV-Vis SpektrofotometreThermo Fisher ScientificND-8000-GLDNA / RNA konsantrasyonunun belirlenmesi için bir ekipman
naringeninSigma-Aldrich Co. LLCN5893kaempferol
Ni-IDA Agaroz ReçinesiBeijing CoWin Biotech Co., LtdCW0010
Hedef genlerin klonlanması ve eksprese edilmesi içinpET-32a(+)Novagen69015-3
plazmidinin saflaştırılması plazmit dizilimiGENEWIZ SuzhouN/Arekombinant plazmitlerin dizilimi
primer senteziGENEWIZ SuzhouN/APCR primerlerinin sentezi
quercetinShanghai Aladdin Biochemical Technology Co.,Ltd.Q111273son reaksiyon ürünü ve standart madde
SuperRT cDNA Sentez KitiBeijing CoWin Biotech Co., LtdCW0741toplam RNA'dan cDNA'nın ilk zincirinin sentezi
T4 DNA LigazThermo Fisher ScientificEL0016ekin doğrusallaştırılmış bir vektör DNA'ya bağlanması
TrizolThermo Fisher Scientific15596018toplam RNA'nın
izolasyonuVector NTI AdvanceThermo Fisher Scientific12605099PCR primer tasarımı ve DNA dizi analizi için bir yazılımdır
Xcalibur v2.0.7Thermo Fisher ScientificN/AHPLC verilerinin analizi için bir yazılım
Agilent 1200 Serisi RRLC sistemi ile için üretmek için B21160 bakteri suşu, bir , , , , , , üretmek için substrat His etiketli füzyon proteinleri bir ,

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Falcone Ferreyra, M. L., Rius, S. P., Casati, P. Flavonoids: biosynthesis, biological functions, and biotechnological applications. Frontiers in Plant Science. 3, 222(2012).
  2. Fang, F., Tang, K., Huang, W. D. Changes of flavonol synthase and flavonol contents during grape berry development. European Food Research and Technology. 237 (4), 529-540 (2013).
  3. Cui, B., et al. Anthocyanins and flavonols are responsible for purple color of Lablab purpureus (L.) sweet pods. Plant Physiology and Biochemistry. 103, 183-190 (2016).
  4. Li, X., et al. A new class of flavonol-based anti-prostate cancer agents: Design, synthesis, and evaluation in cell models. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 26 (17), 4241-4245 (2016).
  5. Kim, H., et al. Regulation of Wnt signaling activity for growth suppression induced by quercetin in 4T1 murine mammary cancer cells. International Journal of Oncology. 43 (4), 1319-1325 (2013).
  6. Kimura, H., et al. Antioxidant activities and structural characterization of flavonol O-glycosides from seeds of Japanese horse chestnut (Aesculus turbinata BLUME). Food Chemistry. 228, 348-355 (2017).
  7. Cassidy, A., et al. Higher dietary anthocyanin and flavonol intakes are associated with anti-inflammatory effects in a population of US adults. The American Journal of Clinical Nutrition. 102 (1), 172-181 (2015).
  8. Chao, H. C., Tsai, P. F., Lee, S. C., Lin, Y. S., Wu, M. C. Effects of Myricetin-Containing Ethanol Solution on High-Fat Diet Induced Obese Rats. Journal of Food Science. 82 (8), 1947-1952 (2017).
  9. Serban, M. C., et al. Effects of Quercetin on Blood Pressure: A Systematic Review and Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials. Journal of the American Heart Association. 5 (7), (2016).
  10. Nakagawa, T., et al. Improvement of memory recall by quercetin in rodent contextual fear conditioning and human early-stage Alzheimer's disease patients. Neuroreport. 27 (9), 671-676 (2016).
  11. Muthukrishnan, S. D., Kaliyaperumal, A., Subramaniyan, A. Identification and determination of flavonoids, carotenoids and chlorophyll concentration in Cynodon dactylon (L.) by HPLC analysis. Natural Product Research. 29 (8), 785-790 (2015).
  12. Agar, O. T., et al. Comparative Studies on Phenolic Composition, Antioxidant, Wound Healing and Cytotoxic Activities of Selected Achillea L. Species Growing in Turkey. Molecules. 20 (10), 17976-18000 (2015).
  13. Yang, R. Y., Lin, S., Kuo, G. Content and distribution of flavonoids among 91 edible plant species. Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition. 17, 275-279 (2008).
  14. Tang, L. J., Zhang, S. F., Yang, J. Z., Gao, W. T. New Synthetic Methods of Flavones. Chinese Journal of Organic Chemistry. 24 (8), 882-889 (2004).
  15. Lu, Y. H., et al. Synthesis of luteolin and kaempferol (author's transl). Yao Xue Xue Bao. 15 (8), 477-481 (1980).
  16. Zhang, Z., et al. Development and Optimization of an In vitro Multienzyme Synthetic System for Production of Kaempferol from Naringenin. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 66 (31), 8272-8279 (2018).
  17. Malla, S., Pandey, R. P., Kim, B. G., Sohng, J. K. Regiospecific modifications of naringenin for astragalin production in Escherichia coli. Biotechnology and Bioengineering. 110 (9), 2525-2535 (2013).
  18. Zhu, S., Wu, J., Du, G., Zhou, J., Chen, J. Efficient synthesis of eriodictyol from L-tyrosine in Escherichia coli. Applied and Environmental Microbiology. 80 (10), 3072-3080 (2014).
  19. Trantas, E., Panopoulos, N., Ververidis, F. Metabolic engineering of the complete pathway leading to heterologous biosynthesis of various flavonoids and stilbenoids in Saccharomyces cerevisiae. Metabolic Engineering. 11 (6), 355-366 (2009).
  20. Miyahisa, I., et al. Combinatorial biosynthesis of flavones and flavonols in Escherichia coli. Applied Microbiology and Biotechnology. 71 (1), 53-58 (2006).
  21. Leonard, E., Yan, Y., Koffas, M. A. Functional expression of a P450 flavonoid hydroxylase for the biosynthesis of plant-specific hydroxylated flavonols in Escherichia coli. Metabolic Engineering. 8 (2), 172-181 (2006).
  22. Koopman, F., et al. De novo production of the flavonoid naringenin in engineered Saccharomyces cerevisiae. Microbial Cell Factories. 11, 155(2012).
  23. Winkel-Shirley, B. Flavonoid biosynthesis. A colorful model for genetics, biochemistry, cell biology, and biotechnology. Plant Physiology. 126 (2), 485-493 (2001).
  24. Duan, L., et al. Biosynthesis and engineering of kaempferol in Saccharomyces cerevisiae. Microbial Cell Factories. 16 (1), 165(2017).
  25. Cheng, Q., Xiang, L., Izumikawa, M., Meluzzi, D., Moore, B. S. Enzymatic total synthesis of enterocin polyketides. Nature Chemical Biology. 3 (9), 557-558 (2007).
  26. Connolly, M. A., Clausen, P. A., Lazar, J. G. Preparation of RNA from plant tissue using trizol. Cold Spring Harbor Protocols. (1), (2006).
  27. Sambrook, J., Russell, D. W. Purification of RNA from cells and tissues by Acid phenol-guanidinium thiocyanate-chloroform extraction. Cold Spring Harbor Protocols. (1), (2006).
  28. Sambrook, J., Russell, D. W. Construction of cDNA Libraries Stage 1: Synthesis of First-strand cDNA Catalyzed by Reverse Transcriptase. Cold Spring Harbor Protocols. (1), (2006).
  29. Sambrook, J., Russell, D. W. Directional cloning into plasmid vectors. Cold Spring Harbor Protocols. (1), (2006).
  30. Sambrook, J., Russell, D. W. Expression of Cloned Genes in E. coli Using IPTG-inducible Promoters. Cold Spring Harbor Protocols. (1), (2006).
  31. Sambrook, J., Russell, D. W. Purification of Histidine-tagged Proteins by Immobilized Ni2+ Absorption Chromatography. Cold Spring Harbor Protocols. (1), (2006).
  32. Halbwirth, H., et al. Measuring flavonoid enzyme activities in tissues of fruit species. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 57 (11), 4983-4987 (2009).
  33. Prescott, A. G., Stamford, N. P., Wheeler, G., Firmin, J. L. In vitro properties of a recombinant flavonol synthase from Arabidopsis thaliana. Phytochemistry. 60 (6), 589-593 (2002).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Flavonol BiyosenteziFlavanon D n mEnzimatik KaskadAtf3h A r fadesiAtfls1 A r fadesiEscherichia coli EkspresyonuAfinite Safla t rmaTLC AnaliziHPLC AnaliziLC MS Analizi

İlgili makaleler