Name: Slp1 Polimerler ve Monolayer Au-etkileşimden Lysinibacillus sphaericus JG-B53 - QCM-D, biyomoleküler metal Çalışmaları Araçlar olarak ICP-MS ve AFM (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-19T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 29 s
Description: Keşfedin S-layer proteinlerinin altın adsorpsiyon davranışlarını QCM-D, ICP-MS ve AFM teknikleriyle gerçek zamanlı analiz ederek. Bu yöntem çevre bilimi ve biyoteknoloji alanlarında metal geri kazanımı için önemli uygulamalar sunar.

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

Bu çalışma kısmen BMWi ve BMBF-proje &quot;Aptasens&quot; (BMBF / DLR 01RB0805A) tarafından finanse edilen IGF-projesi &quot;S-Elek&quot; (490 ZBG / 1) tarafından finanse edildi. AFM çalışmaları sırasında ve ana dili İngilizce olan konuşmacı olarak el yazması okumak için Erik V. Johnstone yaptığı değerli yardım için Tobias J. Günther Special thanks. Dahası, bu makalenin yazarı (ICP-MS ölçümlerde yardım için kaynak Ekoloji Enstitüsü) Aline Ritter ve Sabrina Gurlit teşekkür etmek istiyorum, Manja Vogel, Nancy Unger, Karen E. Viacava ve Helmholtz-Enstitüsü grup biyoteknoloji Kaynak Teknoloji Freiberg.

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Bu çalışmada farklı analiz yöntemleri bir arada kullanarak araştırıldı S katmanlı proteinlere bağlanmasının Au incelenmiştir. Özellikle, Au bağlayıcı maden suları veya işlem çözeltilerinden Au geri kazanımı için değil, aynı zamanda malzeme, örneğin, duyu yüzeylerin inşası için de oldukça ilgi çekicidir. Au etkileşim çalışmaları için (Au (III) ve Au (0) -NPs) süspansiyon haline getirilmiş ve Slp1 tek tabaka yeniden kristalize olan protein sahip izole edilmesi. Bu nedenle, bu çalışmada gram pozitif bakteri suşu <...

Nedeniyle elektronik, katalizörler, biyosensörler, ya da tıbbi cihazlar gibi birçok uygulama için altın artan kullanımı, bu değerli metalin talebi son birkaç yıllık süre 6-9 üzerinde büyüdü. Ağır veya kıymetli madenlerin en çevresel kirlenme devam eden bir süreç olmasına rağmen Altın yanı sıra diğer birçok değerli ve ağır metaller, madencilik faaliyetleri ile, seyreltik konsantrasyonlarda endüstriyel atık yoluyla çevreye salınan ve atık 7,8,10 edilir özellikle teknolojik faaliyetlerinden kaynaklanan. Bu doğal ekosistemlerin önemli bir girişime yol açar ve potansiyel olarak insan sağlığı 9 tehdit edebilir. Bu olumsuz sonuçların bilinmesi yeni teknikler endüstriyel atık sulardan metallerin geri dönüşümü kontamine ekosistemler ve iyileştirmeler metallerin kaldırmak için arama teşvik etmektedir. Çökeltme veya iyon değişimi gibi köklü fiziko-kimyasal yöntemler, özellikle yüksek olarak, çok etkili değildirly çözümler 7,8,11 seyreltilmiştir. Biyosorpsiyon ya yaşayan ya da ölü biyokütle ile, atıksu arıtımı 10,12 cazip bir alternatif. Bu tür biyolojik malzemelerin kullanımı toksik kimyasalların tüketimini azaltabilirsiniz. Birçok mikroorganizmalar birikebilir ya da metalleri hareketsiz kılınması için tarif edilmiştir. Örneğin, Lysinibacillus spaericus&#39;dan hücreleri (L. sphaericus) JG-A12 değerli metaller için yüksek bağlanma kapasiteleri göstermişlerdir, örneğin, Pd (II), Pt (II), Au (III), ve Pb gibi diğer toksik metaller (II) ya da U (VI) &#39;4,13, Cr (VI) 14 Bacillus megaterium hücreleri, Au, Pt (II) ve Pd (II), 15 ve Chlorella vulgar için Saccharomyces cerevisiae hücreleri (III) ve U (VI)&#39; ya 16 , 17. Au gibi önceki metallerin bağlanması (III), (II) Desulfovibrio rapor edilmiştir Pd (II), ve Pt 18 ve L. Desulfovibrio sphaericus JG-B53 19,20. Bununla birlikte, All mikroplar metallerin yüksek miktarda bağlama ve emmeyle malzeme olarak uygulama sınırlı 12,21 olduğunu. Ayrıca, bağlama kapasitesi, metal, örneğin, farklı parametreler, cep bileşimi olup, kullanılan biyo-bileşenli veya çevresel ve deneysel koşullar (pH, iyonik kuvvet, sıcaklık vs.) bağlıdır. Izole edilmiş hücre duvarı parçaları 22,23 arasında çalışması, membran lipidleri, peptidoglikan, proteinler veya diğer bileşenler gibi karmaşık yapılan bütün hücrelerin 8,21 süreçlerini bağlama metal anlamaya yardımcı olur. Bu çalışmada odaklanmış hücre bileşenleri S katmanlı proteinlerdir. S-katmanlı proteinleri birçok bakteri ve arkelerin dış hücre zarfın parçaları vardır ve bunlar yaklaşık 15 oluşturmaktadır - bu organizmaların toplam protein kütlesinin% 20. Çevreye ilk arayüz olarak, bu hücre bileşikler güçlü bakteriyel emme özellikleri 3 etkilemektedir. Moleküler ağırlıklar kırk kadar S-tabaka proteinlerikDa&#39;lık yüz hücre içinde üretilen, ancak dış tarafına monte edilmiş onlar lipid zarlar ya da polimerik hücre duvarı bileşenleri ile ilgili tabakaları oluşturmak mümkün olduğu. Izole sonra, hemen hemen tüm S katmanlı proteinleri kendiliğinden ara yüzlerde ya da düzlemsel ya da tüp benzeri yapılar 3 oluşturma yüzeyleri üzerine, süspansiyon içinde kendini düzenleyen içsel bir özelliği vardır. Protein tek tabaka kalınlığı bakteriler bağlıdır ve 5 aralığında olan - 25 nm 24. Genel olarak, oluşan S-katmanlı protein yapıları 35 nm 3,24 bir verev (p1 veya p2), kare (p4), ya da altıgen (p3 veya p6) 2.5 kafes sabitleri ile simetri olabilir. Kafes oluşumu, iki değerli katyonları bağlıdır ve esas olarak Ca2 + 25,26, Raff, J. ve diğerleri birçok durumda olduğu görülmektedir. S-katmanlı Protein temelli Engineered Nanoyapıların endüstriyel uygulamalar için esaslı nanokompozitler. (eds Tijana Z. Grove ve Aitziber L. Cortajarena) (Springer, 2016 (gönderilen)). Bununla birlikte, özellikle Ca2 + ve Mg2 + gibi divalent katyonlar monomer katlama, monomer etkileşimi, bir kafes oluşması ve farklı metaller rolünün tam tepkime zincirine, hala tam olarak anlaşılmamıştır. Gram-pozitif suş L. 27 (yeni filogenetik sınıflandırmaya sonra Bacillus spaericus&#39;dan yeniden adlandırılmış) sphaericus JG-B53 uranyum madenciliği atık yığını &quot;Haberland&quot; (Johanngeorgenstadt, Saksonya, Almanya) 4,28,29 izole edilmiştir. Fonksiyonel S katmanlı proteini (Slp1) kare kafes, 116 kDa&#39;lık 30 kadar bir molekül ağırlığına, ve bakteri hücreleri 31 yaşamaya ≈ 10 nm&#39;lik bir kalınlığa sahiptir. Daha önce yapılan çalışmalarda, yaklaşık 10 nm kalınlığında bir kapalı ve istikrarlı bir protein tabakasının in vitro oluşumunu en az 10 dakika 19 elde edildi. Ilgili suş L. sphaericus JG-A12, aynı zamanda &quot;Haberland&quot; yığın bir izolat, daha yüksek metal bağlanma kapasitesine sahip olan ve onun izole edilmiş bir S-tabaka proteini Au gibi değerli metaller için yüksek bir kimyasal ve mekanik kararlılık ve iyi emme oranları göstermiştir (III), Pt (II), ve Pd (II) 4,32,33. Değerli metallerin bağlantılarının çok veya daha az spesifik bir metal olduğu ve polimerin iç ve dış yüzeyi üzerinde, protein ve gözeneklerde fonksiyonel gruplar, iyonik kuvvet kullanılabilirliği ve pH değerine göre değişir. , OH-, PO 4 - - SO 4 - ve SO proteinler tarafından metal etkileşimi için, ilgili fonksiyonel gruplar COOH-, NH 2 bulunmaktadır. Prensip olarak, metal bağlanma kapasitesi uygulamalarda, Raff, J. ve diğerleri, geniş bir spektrum açın. S-katmanlı Protein temelli Engineered Nanoyapıların endüstriyel uygulamalar için esaslı nanokompozitler. (editörler Tijana Z. Grove &amp; Aitziber L. Cortajarena) (Springer, 2016 (gönderilen)). Örneğin, olarak kaldırılması veya geri kazanımı için biosorptive bileşenlerçözünmüş toksik veya değerli metallerin, sentez veya düzenli yapılandırılmış metalik nanopartiküller (NPS) kataliz için, ve biyo-duyusal katmanlar 3,5,18,33 gibi diğer biyo-mühendislik malzemeleri tanımlı birikimi için şablonlar. Au gibi düzenli düzenlenmiş NP diziler (0) -NPs CO-oksidasyonu 34-37 moleküler elektronik ve biyosensörlere, ultrahigh yoğunluk depolama aygıtları ve katalizörler kadar önemli uygulamalar için kullanılabilir. Bu tür uygulamalar ve bu malzemelerin akıllı tasarım geliştirme altında yatan metal bağlama mekanizmaları daha derin bir anlayış gerektirmektedir. Bu tür biyolojik bazlı malzemeler geliştirilmesi için bir ön koşuldur biyomolekül ve teknik yüzey 38,39 arasında bir ara-yüz tabakası güvenilir bir uygulamasıdır. Örneğin, polielektrolitler, S-tabaka proteinleri 39 arasında yeniden kristalizasyon için bir ara-yüz tabakası olarak kullanılmaktadır katman-katman (Lbl) tekniği 40,41 monte </&gt; sup. Böyle bir arayüz, bir tekrar üretilebilir ve niceliksel bir şekilde protein bir kaplama yapılması için nispeten kolay bir yol sunar. Ve yapışkan promotörler ile değişiklik olmadan, farklı deneyler ile, kaplamanın kinetik, tabaka stabilitesini ve biyomoleküllerin 19,42, Raff, J. ve ark metallerin etkileşimi ile ilgili açıklama yapmak mümkündür. S-katmanlı Protein temelli Engineered Nanoyapıların endüstriyel uygulamalar için esaslı nanokompozitler. (editörler Tijana Z. Grove &amp; Aitziber L. Cortajarena) (Springer, 2016 (gönderilen)). Bununla birlikte, protein adsorpsiyonu ve proteinsiz yüzey etkileşimi kompleks mekanizması tam olarak anlaşılmış değildir. Özellikle konformasyon, desen yönü ve kaplama yoğunlukları hakkında bilgi hala kayıp. Dağıtma izlenmesi (QCM-D) tekniği ile Kuvars kristal mikroterazi bir protein adsorpsiyon, kaplama kinetik eğitim için bir araç, ve etkileşim yanlısı olarak son yıllarda dikkat çekennanometre ölçeğinde 19,43-45 üzerine süreçlerle. Bu teknik, gerçek zamanlı olarak kütle adsorpsiyon detaylı bir şekilde tespit eder ve protein örgüleri 19,20,42,46-48 protein kendinden montaj işlemi ve fonksiyonel moleküllerin bağlanması için bir gösterge olarak kullanılabilir. Buna ek olarak, QCM-D ölçümleri doğal biyolojik şartlarda proteinli tabaka ile metal etkileşim süreçlerini incelemek için olasılığını açık. Yeni bir çalışmada, Eu gibi seçilen metaller ile S-katmanlı protein etkileşimi (III), Au (III), Pd (II) ve Pt (II) QCM-D 19,20 ile ele alınmıştır. Emilmiş olan protein tabakası, gram-pozitif bakterilerin hücre duvarı basitleştirilmiş bir model olarak hizmet edebilir. Bu tek bileşenli çalışma metal etkileşimi daha derin bir anlayış katkıda bulunabilir. Ancak, sadece QCM-D deneyleri yüzey yapıları ve proteine ​​metallerin etkileri ile ilgili ifadeleri izin vermez. Diğer teknikler, bilgi elde etmek için gereklidir. Bir posyapısal özelliklerine görüntüleme biyo-nanoyapılarda için gündeme gelince ve bilgi alma atomik kuvvet mikroskopisi (AFM) &#39;dir. Bu çalışmada elde edilen amacı, L., özellikle Slp1 içinde, ((0) -NPs Au (III) ve Au) S-tabaka proteinleri altın emilimini araştırmaktır sphaericus JG-B53. ICP-MS kullanılarak 5.0 ve QCM-D kullanılarak immobilize S-tabakaları ile - Deneyler 2.0 arasında bir pH aralığı içinde toplu ölçekte süspansiyon protein ile yapıldı. Buna ek olarak, kafes stabilitesi üzerindeki metal tuzu çözeltisinin etkisi takip eden AFM çalışmalarla araştırılmıştır. Bu tekniklerin kombinasyonu belirli metal afinite ile ilgili tüm bakteri hücreleri olayları bağlayıcı hakkında daha fazla öğrenme için bir araç olarak in vitro metal etkileşim süreçlerinin daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunur. Bu bilgi, sadece çevre koruma metallerin geri kazanımı için uygun filtre malzemeleri geliştirilmesi ve yeniden korunması için önemlidir49, aynı zamanda çeşitli teknik uygulamalar için çok düzenli metal NP dizilerinin geliştirilmesi için kaynaklar.

<table><tbody><tr><td><güçlü>ekipman ve yazılım</güçlü></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Biyoreaktör, Yerinde Buhar 70L Pilot Sistem</td><td>Applikon Biyoteknoloji, Hollanda</td><td>Z6X</td><td>dO2, Applikon Biotechnology ve BioXpert yazılımının pH sensörleri V2</td></tr><tr><td>dahil Noninvaziv Biyokütle Monitörü BugEye 2100</td><td>BugLab, Concord (CA), ABD</td><td>Z9X</td><td>---</td></tr><tr><td>Spektrometre Ultrospec 1000</td><td>Amersham Pharmacia Biotech, Büyük Britanya</td><td>80-2109-10</td><td>Şirket şimdi GE Healthcare Yaşam Bilimleri</td></tr><tr><td>MiniStar mikro santrifüj</td><td>VWR, Almanya</td><td>521-2844</td><td>Yetiştirme örneklerinin santrifüjlenmesi için</td></tr><tr><td>Araştırma sistemi mikroskobu BX-61</td><td>Olympus Germany LLC, Almanya</td><td>037006</td><td>Görüntüleme yazılımı</td></tr><tr><td>Cell^P ile birlikte mikroskop (sürüm 3.1)</td><td>Olympus Soft Görüntüleme Çözümleri LLC, M&uuml; nster, Almanya</td><td>---</td><td>mikroskop ile birlikte</td></tr><tr><td>Powerfuge Pilot Ayırma Sistemi Serie 9010-S</td><td>Carr Centritech, Florida, ABD</td><td>9010PLT</td><td>Biyokütle hasadı için</td></tr><tr><td>T18 basic Ultra Turrax</td><td>IKA Labortechnik, Almanya</td><td>431-2601</td><td>Flagella giderimi ve numune homojenizasyonu için</td></tr><tr><td>Sorvall Evolution RC Süper Hızlı Santrifüj</td><td>Thermo Fisher Scientific, ABD</td><td>728411</td><td>Protein izolasyonunda kullanılır</td></tr><tr><td>Mobil yüksek parçalayıcı sıvı işlemcisi, M-110EH-30 Pilot</td><td>Microfluidics, Massachusetts, ABD</td><td>M110EH30K</td><td>Hücre yırtılması için kullanılır</td></tr><tr><td>Alfa 1-4 LSC Dondurarak kurutucu</td><td>Martin Christ Freeze dryers LLC, Osterode, Almanya</td><td>102041</td><td>---</td></tr><tr><td>UV-VIS spektrofotometrisi (NanoDrop 2000c)</td><td>Thermo Fisher Scientific, ABD</td><td>91-ND-2000C-L</td><td>Protein tayini için konsantrasyon</td></tr><tr><td>Mini-PROTEAN dikey elektroforez odası</td><td>Bio-Rad Laboratories GmbH, Münih, Almanya</td><td>165-3322</td><td>SDS-PAGE</td></tr><tr><td>VersaDoc Görüntüleme Sistemi için 3000</td><td>Bio-Rad Laboratories GmbH, Münih, Almanya</td><td>1708030</td><td>SDS-PAGE jellerinin görüntülenmesi için kullanılır</td></tr><tr><td>ICP-MS Elan 9000</td><td>PerkinElmer, Waltham (MA), ABD</td><td>N8120536</td><td>Metal konsantrasyonunun</td></tr> <tr><td>belirlenmesi içinZetasizer Nano ZS</td><td>Malvern Instruments, Worcestershire Birleşik Krallık</td><td>ZEN3600</td><td>Nanopartikül boyutunun belirlenmesi için</td></tr><tr><td>Q-Sense E4 cihazı&nbsp;</td><td>Q-Sense AB, Göteborg, İsveç</td><td>QS-E4</td>, <td>LOT aracılığıyla sipariş edildi quantum design (yazılım E4 platformuna dahildir)</td></tr><tr><td>Q-Soft 401 (veri kaydı)</td><td>Q-Sense AB, Göteborg, İsveç</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Q-Tools 3 (veri değerlendirme ve modelleme)</td><td>Q-Sense AB, Göteborg, İsveç</td><td></td><td></td></tr><tr><td>QCM-D akış modülleri QFM&nbsp; 401&nbsp;</td><td>Q-Sense AB, Göteborg, İsveç</td><td>QS-QFM401</td><td>LOT quantum design</td></tr><tr><td>QSX&nbsp aracılığıyla sipariş edildi; 303 SiO2 piezoelektrik AT-cut kuvars sensörler</td><td>Q-Sense AB, Göteborg, İsveç</td><td>QS-QSX303</td><td>LOT aracılığıyla sipariş edildi kuantum tasarımı</td></tr><tr><td>Ozon temizleme odası</td><td>Bioforce Nanoscience, Ames (IA), ABD</td><td>QS-ESA006</td><td>LOT aracılığıyla sipariş edildi kuantum tasarımı</td></tr><tr><td>Atomik Kuvvet Mikroskobu MFP-3D Bio AFM</td><td>Asylum Research, Santa Barbara (CA), ABD</td><td>MFP-3DBio</td><td>AFM ölçüm ve görüntüleme yazılımı</td></tr><tr><td>Asylum Research AFM Yazılımı AR Sürümü 120804+1223</td><td>Asylum Research, Santa Barbara (CA), ABD</td><td></td><td>---görüntüleme yazılımı Cat'e dahildir. Hayır. MFP-3DBio</td></tr><tr><td>Igor Version Pro 6.3.2.3 Yazılımı</td><td>WaveMetrics, Inc., ABD</td><td></td><td>---görüntüleme yazılımı Cat'e dahildir. Hayır. MFP-3DBio</td></tr><tr><td>BioHeater</td><td>Asylum Research, Santa Barbara (CA), ABD</td><td>Biyoısıtıcı</td><td>AFM ölçümleri için örnek ısıtıcı</td></tr><tr><td>Biolever mini konsol,&nbsp; BL-AC40TS-C2</td><td>Olympus Almanya LLC, Almanya</td><td>&nbsp; BL-AC40TS-C2</td><td>AFM ölçümleri için tercih edilen konsol</td></tr><tr><td>WSxM 5.0 Develop 6.5 (2013)</td><td>Nanotec Electronica S.L., İspanya</td><td>AFM</td><td>analizi için ücretsiz yazılım</td></tr><tr><td>Name</td><td>Company</td><td>Katalog Numarası</td><td>Yorumlar</td></tr><tr><td>Deterjanlar ve diğer ekipmanlar </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>asidik asit, %100, p.A.</td><td>CARL ROTH GmbH+CO. KG</td><td>3738.5</td><td>Tehlike, yanıcı ve aşındırıcı sıvı ve buhar. Ciddi cilt yanıklarına ve göz hasarına neden olur.</td></tr><tr><td>Köpük Önleyici 204</td><td>Sigma-Aldrich Co., LLC.</td><td>A6426</td><td>Köpük bastırma için</td></tr><tr><td>bromofenol mavisi, sodyum tuzu</td><td>Sigma-Aldrich Co., LLC.</td><td>B5525</td><td>---</td></tr><tr><td>Coomassie Parlak Mavi R (C45H44N3NaO7S2)</td><td>CARL ROTH GmbH+CO. KG</td><td>3862.1</td><td>---</td></tr> <tr><td>domuz dalağından deoksiribonükleaz II</td><td>Sigma-Aldrich Co., LLC.</td><td>D4138</td><td>Tip IV, 2.000 - 6.000&nbsp; Kunitz birimleri/mg protein</td></tr><tr><td>Etanol, %95</td> <td>VWR, Almanya</td><td>20827.467</td><td>Tehlike, yanıcı</td></tr><tr><td>gliserin, p.A.</td><td>CARL ROTH GmbH+CO. KG</td><td>3783.1</td><td>---</td></tr><tr><td>Guanidin hidroklorür (GuHCl)</td><td>CARL ROTH GmbH+CO. KG</td><td>0037.1</td><td>---</td></tr><tr><td>Hellmanex III</td><td>Hellma GmbH & Co. KG</td><td>9-307-011-4-507</td><td>---</td></tr><tr><td>Hidroklorik asit (HCl) (%37)</td><td>CARL ROTH GmbH+CO. KG</td><td>4625.2</td><td>Tehlike; Aşındırıcı, pH ayarlaması için kullanılır</td></tr><tr><td>Tavuk yumurtası beyazı</td><td>Sigma-Aldrich Co., LLC'den</td> lizozim.<td>L6876&nbsp;</td><td>Liyofilize toz, protein = %90, = 40.000 ünite/mg protein (Sigma)&nbsp;</td></tr><tr><td>Isıtmalı manyetik karıştırıcı,&nbsp; MR 3000K</td><td>Heidolph Instruments GmbH & Co.KG, Almanya</td><td>504.10100.00</td><td>Deney içi standart karıştırıcı</td></tr><tr><td>NB-Media DM180</td><td>Mast Diagnostica GmbH</td><td>121800</td><td>---</td></tr><tr><td>Nitrik asit (HNO3)</td><td>CARL ROTH GmbH+CO. KG</td><td>HN50.1</td><td>Tehlike; Oksitleyici, Aşındırıcı</td></tr><tr><td>PageRuler Lekesiz Protein Merdiveni</td><td>ThermoScientific-Pierce</td><td>26614</td><td>---</td></tr><tr><td>Poli (sodyum 4-stirensülfonat) (PSS)</td> <td>Sigma-Aldrich Co., LLC.</td><td>243051</td><td>Ortalama Mw ~ 70.000</td></tr><tr><td>Polietilenimin (PEI), dallı</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC.</td><td>408727</td><td>Uyarı; Zararlı, Tahriş Edici, Çevre için tehlikeli; ortalama Mw ~ 25.000</td></tr><tr><td>Potasyum karbonat susuz (K < alt > 2 < / alt > <> 3 < / alt >)</td> <td>Sigma-Aldrich Co., LLC.</td><td>60108</td><td>Uyarısı; Sığır</td></tr><tr><td>pankreasından zararlı Ribonükleaz A&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich Co., LLC.</td><td>R5503</td><td>Tip I-AS, 50 - 100 Kunitz birim / mg protein&nbsp;</td></tr><tr><td>Sodyum azid (NaN3)</td><td>Merck KGaA</td><td>106688</td><td>Tehlike; çok toksik ve çevre için tehlikeli</td></tr><tr><td>Sodyum klorür (NaCl)</td><td>CARL ROTH GmbH+CO. KG</td><td>3957.2</td><td>---</td></tr><tr><td>Sodyum dodesil sülfat (SDS)</td><td>Sigma-Aldrich Co., LLC.</td><td>L-5750</td><td>Tehlike; toksik</td></tr><tr><td>Sodyum hidroksit (NaOH)</td><td>CARL ROTH GmbH+CO. KG</td><td>6771.1</td><td>Tehlike; Aşındırıcı, yetiştirme ve pH ayarlamasında pH regülasyonu için kullanılır</td></tr><tr><td>Spectra / Por 6, Diyaliz membranı, MWCO 50.000 &</td><td>CARL ROTH GmbH+CO. KG</td><td>1893.1</td><td>---</td></tr> <tr><td>Sülfürik asit (H2SO4)</td><td>CARL ROTH GmbH+CO. KG</td><td>HN52.2</td><td>Tehlike; Aşındırıcı, yetiştirme içinde pH regülasyonu için kullanılan</td></tr><tr><td>Tanik asit (C76H52O46)</td><td>Sigma-Aldrich Co., LLC.</td><td>16201</td><td>---</td></tr><tr><td>TRIS HCl (C<alt>4</alt>H<alt>11</alt>NO<alt>3</alt>HCl)</td><td>CARL ROTH GmbH+CO. KG</td><td>9090.2</td><td>---</td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>CARL ROTH GmbH+CO. KG</td><td>3051.3</td><td>Uyarısı; Zararlı, Çevre için tehlikeli</td></tr><tr><td>VIVASPIN 500, 50.000 MWCO Ultrafiltrasyon tüpleri</td><td>Sartorius AG</td><td>VS0132</td><td>---</td></tr><tr><td>&beta;-merkaptoetanol</td><td>Sigma-Aldrich Co., LLC.</td><td>M6250</td><td>Tehlike, toksik</td></tr></tbody></table>

slp1 polimerler ve monolayer au-etkileşimden<em&gt; lysinibacillus sphaericus</em&gt; jg-b53 - qcm-d, biyomoleküler metal Çalışmaları araçlar olarak icp-ms ve afm

Au-Interaction of Slp1 Polymers and Monolayer from Lysinibacillus sphaericus JG-B53 - QCM-D, ICP-MS and AFM as Tools for Biomolecule-metal Studies

Bu yayında Lysinibacillus sphaericus JG-B53'ün yüzey tabakası (S-tabakası) proteinlerinin (Slp1) altın emilim davranışı anlatılmaktadır. Bu biyomoleküller, yüzeylerde parakristalin iki boyutlu diziler halinde düzenlenir, metalleri bağlar ve bu nedenle, farklı elementlerin çevreden ve endüstriyel işlemlerden uzaklaştırılması veya geri kazanılması için biyosorptif malzemeler gibi çeşitli biyoteknik uygulamalar için ilgi çekicidir. Au (0) nanopartiküllerinin S-tabakaları üzerinde, S-tabakası yönlendirilmiş sentez 1 veya nanopartiküllerin adsorpsiyonu ile biriktirilmesi, çeşitli duyusal uygulamalar için yeni olanaklar sunar. Çok sayıda çalışma, S-katmanları 2-5'in biyosorptif özelliklerini tanımlamış olsa da, protein-protein ve protein-metal etkileşiminin daha derin bir şekilde anlaşılması hala zor olmaya devam etmektedir. Aşağıdaki çalışmada, asılı S-katmanları tarafından metal emiliminin tespiti için endüktif olarak eşleştirilmiş kütle spektrometresi (ICP-MS) kullanıldı. Bu, proteinli tek tabaka oluşumunun ve metal birikiminin çevrimiçi olarak tespit edilmesini ve dolayısıyla metal bağlanmasının daha ayrıntılı bir şekilde anlaşılmasını sağlayan dağılma izlemeli (QCM-D) kuvars kristali mikro terazi ölçümleriyle ilişkilendirildi.
ICP-MS sonuçları, Au(III)'ün askıda S-tabakası polimerlerine bağlanmasının pH'a bağlı olduğunu göstermiştir. Au (III)'ün maksimum bağlanması pH 4.0'da elde edildi. QCM-D araştırmaları, yerinde deneyler sırasında gerçek zamanlı olarak Au(III) sorpsiyonunun tespit edilmesinin yanı sıra Au(0)-NP'lerin biriktirilmesini sağladı. Ayrıca, bu yöntem, metal bağlanmasının Slp1'in protein kafes stabilitesi üzerindeki etkisinin incelenmesine izin verdi. Yapısal özellikler ve protein tabakası stabilitesi, atomik kuvvet mikroskobu (AFM) kullanılarak QCM-D deneyinden hemen sonra görselleştirilebilir. Sonuç olarak, bu farklı yöntemlerin kombinasyonu, bakteri hücreleri veya yeniden kristalize yüzeyler üzerinde süspansiyon halinde veya tek tabakalar halinde bakteriyel S-tabakası proteinleri tarafından metal bağlanmasının daha derin bir şekilde anlaşılmasını sağlar.

Mikroorganizmalar ve Slp1 karakterizasyonu Yetiştirme Bakteri büyümesinin kaydedilen veriler yaklaşık 5 saat sonra üslü büyüme fazında sonunu gösterir. Önceki araştırmalar Slp1 hasat Bu noktada (4,36 g / L, ıslak biyo-kütle (≈ 1,45 g / L (BDW)), maksimum verimle 19 ile izole edilebilir olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, tanımlanmış ortam bileşenleri kullanarak veya yetiştirme optimizasyonu Fed...

Sulu sistemlerden altının emilmesi ve geri dönüşümü hakkında temel bilgiler elde etmek için Au(III) ve Au(0) nanopartiküllerinin S-tabakası proteinleri üzerindeki etkileşimi araştırılmıştır. Protein polimerlerinin sorpsiyonu ICP-MS ile ve proteinli tek tabakaların sorpsiyonu QCM-D ile araştırıldı. Sonraki AFM, nanoyapıların görüntülenmesini sağlar.

Slp1 Polimerler ve Monolayer Au-etkileşimden<em&gt; Lysinibacillus sphaericus</em&gt; JG-B53 - QCM-D, biyomoleküler metal Çalışmaları Araçlar olarak ICP-MS ve AFM

In this publication the gold sorption behavior of surface layer (S-layer) proteins (Slp1) of Lysinibacillus sphaericus JG-B53 is described. These ...

Bu deneyin genel amacı, sunulan bakteriyel suşun S-tabakası proteinleri tarafından gerçekleştirilen altın sorpsiyon davranışını ekolojik ve teknolojik açıdan incelemektir. Bu yöntemler, sorpsiyon süreçleri ile metallerin uzaklaştırılması ve geri kazanımı gibi çevreyle ilgili bilimsel alanlardaki temel sorulara yanıt verebilir. Bu tekniklerin temel avantajı, metal sorpsiyonunu ve nanoparçacık adsorpsiyonunu farklı ölçek aralıklarında tespit edebilmenizdir.QCM-D kullanarak bunu gerçek zamanlı bir ölçümle tespit etmek mümkündür. Bu prosedüre başlamak için akış hücrelerini sensör dummy'leri ile donatın. QCM-D ve tüp sisteminden modül başına ultra saf suda hazırlanmış %2 alkalin sıvı temizleme maddesinden en az 20 mililitre pompalayın.Bunu takiben, üreticinin protokolüne uygun olarak, sistemden modül başına beş kat hacminde ultra saf suyu dakikada 300 mikrolitreye kadar olan bir akış hızıyla pompalayın. Akış modüllerinin dışındaki silikon dioksit sensörlerini, en az 20 dakika boyunca %2 sodyum dodesil sülfat çözeltisi içinde inkübe ederek temizleyin. Ardından, sensörleri ultra saf su ile birkaç kez durulayın.Kristaller filtrelenmiş basınçlı hava ile kurutulduktan sonra 20 dakika boyunca ozon temizleme kabinine yerleştirin. Ardından, tüm organik içerikleri uzaklaştırmak için temizleme işlemini iki kez tekrarlayın. Sensör yüzeyindeki bağlı metalleri temizlemek için sensörleri bir molar nitrik asit ile durulayın.Ardından sensörleri birkaç kez ultra saf su ile durulayın. Sonra, katman katman veya LBL tekniğini kullanarak daldırma kaplama yoluyla sensörleri, litre başına üç gramlık poliethylenimine ve polistiren sülfonat alternatif katmanları ile modifiye edin. Sensörleri derin kuyucuklu plakalar içindeki uygun polyelektrolit çözeltisine yerleştirin ve oda sıcaklığında 10 dakika boyunca inkübe edin.Ardından, sensörleri polielektrolit çözeltisinden çıkarın ve her daldırma kaplama adımı arasında ultra saf su ile yoğun bir şekilde durulayın. Harici modifikasyon tamamlandığında, sensörleri akış modülünün içine yerleştirin. Deneylere başlamadan önce sensörleri ultra saf su ile durulayarak dengeleyin.Bu aşamada, polimerleri monomerlere dönüştürmek için önceden izole edilmiş ve saflaştırılmış Slp1'i formül üre içerisinde çözün. Daha büyük protein aglomeratlarını uzaklaştırmak için monomerize edilmiş proteinleri 15,000 ×g'de ve 4 °C'de bir saat boyunca santrifüjleyin. Çözünür hale getirilmiş ve santrifüjlenmiş Slp1 süpernatantını, nihai protein konsantrasyonu 0.2 g/L olacak şekilde yeniden kristalleştirme tamponu ile karıştırın.Akış modülleri içindeki polielektrolit modifiyeli sensörlerin üzerinde başarılı protein yeniden kristalleştirme işlemi sonrası, frekans ve disipasyon kaymaları için stabil değerler saptanana kadar kaplı sensörleri 125 microliters per minute akış hızıyla yeniden kristalleştirme tamponu ile yoğun bir şekilde durulayın. Akış modüllerinde başarılı Slp1 kaplama işleminden sonra, frekans ve disipasyon kaymaları için stabil değerler saptanana kadar elde edilen Slp1 tabakasını 1.6 millimolar citrate buffer pH 5.0 ile yoğun bir şekilde durulayın. Ardından, önceden hazırlanmış bir millimolar nanopartikül çözeltisini 125 microliters per minute akış hızıyla akış modüllerine pompalayın.Ardından, Slp1 tabakasındaki kütle adsorpsiyonunu takip edin. Metal nanopartikül etkileşimi tamamlandıktan sonra, zayıf bağlanan metalleri veya nanopartikülleri uzaklaştırmak için tabakayı nanopartikül içermeyen tamponla yıkayın. Ters optik mikroskoba sahip bir atom kuvvet mikroskobu veya AFM kullanarak, kaplamalı QCM-D sensörleri üzerinde doğrudan ultra saf su içindeki sıvı görüntüler kaydedin.QCM-D deneylerinden sonra sensörleri ultrapure su ile durulayın ve AFM sıvı hücresinin içerisine yerleştirin. Suda yaklaşık 25 kilohertz rezonans frekansına ve 0,1 newton per meter'dan daha düşük bir sertliğe sahip bir cantilever kullanın. Tarama hızını 2,5 ile 10 mikrometre per second arasında ayarlayın.Kantilever, bir Piezo tarafından rezonans frekansında uyarılırken dinamik temas modunda görüntüler alın. Son olarak, salınım sönümlenmesi aracılığıyla kantileverin yüzeye olan mesafesini belirleyin. Askıda Slp1'in altın üçlüsündeki maksimum metal bağlama kapasiteleri, incelenen pH aralığında 24 saatlik inkübasyon sırasında stabil bir şekilde bağlandığını göstermektedir.Frekanstaki ani düşüş, hızlı bir adsorpsiyona ve proteinlerin polielektrolit modifiye yüzeye karşı yüksek afiniteye sahip olduğuna işaret eder. Disipasyon da anında artar; bu durum, hızlı sönümlenmenin neden olduğu artan disipasyon değerleri sebebiyle, viskoelastik moleküllerin yüzeye adsorbe olduğunu gösterir. Önceden sentezlenmiş altın nanoparçacıklar Slp1 ile inkübe edilmiş ve SDS-PAGE ile analiz edilmiştir; bu analiz, nanoparçacıkların Slp1 yapısını bozmadığını gösteren QCM-D verilerini doğrulamıştır.Önceden sentezlenmiş metalik altın sıfır nanopartiküllerinin adsorpsiyonu, QCM-D deneyleri için delta F-delta D grafiklerinde ve kalınlık ile kütle profilleri olarak gösterilmektedir. Polielektrolit modifiyeli sensörler üzerinde yeniden kristalleştirilmiş Slp1 protein kafesi burada gösterilmiştir. Kafes sabiti 13 ila 14 nanometre olarak belirlenmiş ve tabaka kalınlığı 10 artı veya eksi iki nanometre olarak bulunmuştur.AFM çalışmaları, altın üç etkileşiminden sonra Slp1 örgüsünün tamamen bozulmadan kaldığını doğrulamış olup, bu durum kaplamanın stabilitesini öngören QCM-D sonuçlarını onaylamaktadır. AFM, altın sıfır nanopartiküllerinin Slp1 örgüsü üzerine adsorpsiyonunu doğrulamaktadır ancak partikül boyutu nedeniyle, bu partiküller Slp1'in p4 simetrisini takip etmezler. Bu teknik üzerinde uzmanlaşıldığında, düzgün bir şekilde uygulandığı takdirde tek bir iş günü içinde tamamlanabilir.Bu yöntemlerin ardından, spesifik bağlanma bölgeleri veya altın ya da altın nanoparçacıklarla etkileşim gibi daha ileri soruları yanıtlamak için kızılötesi spektroskopi veya helyum iyon mikroskopisi gibi diğer teknikler uygulanabilir. Sunulan bu teknik, uzrachem'in biyomoleküllerin metallerle etkileşimlerini ve örneğin farklı yüzey türleri üzerindeki adsorpsiyon ve desorpsiyon davranışlarını incelemesinin önünü açmıştır. Bu videoyu izledikten sonra, metallerin biyolojik çözücülerle etkileşimlerinin nasıl araştırılacağı konusunda iyi bir anlayış kazanmış olmalısınız; lütfen bu yöntemi kullanırken koruyucu gözlük, laboratuvar önlüğü ve elbette eldiven kullanmayı unutmayın.

au-interaction-slp1-polymers-monolayer-from-lysinibacillus-sphaericus

Research

JoVE Journal

Chemistry

Kimya

Selülozomlar, selülozu sindirmek için tasarlanmış multienzim kompleksleridir. AFM tabanlı SMFS, selülozomla ilişkili protein düzeneklerinin mekanik özelliklerini ve katlanma konfigürasyonunu incelemek için kullanıldı. Selülozom montajında yer alan bireysel reseptör-ligand komplekslerinin etkileşimlerini incelemek için protein immobilizasyonu, veri toplama ve veri analizi için eksiksiz bir iş akışı sunuyoruz.

AFM-tabanlı Tek-molekül Kuvvetleri Spektroskopisi ile cellulosome Reseptör-ligand Sistemleri Araştırılması

Çok çeşitli tek molekülleri kovalent olarak bir AFM ucuna bağlamak için bir protokol sunulmuştur. Bu moleküllerin katı mesnetler ve biyo-arayüzler üzerindeki yapışma kuvvetini ve serbest enerjisini belirlemek için prosedürler ve örnekler verilmiştir.

Atomik Kuvvet Spektroskopi Tek Molekül Yapışma incelenmesi

Nanoyapılı substratları hareketsizleştirilmiş proteinler ve aptamerlerle arayüzleyen nano-biyolojik sistemlerin üretimini ve karakterizasyonunu tanımlıyoruz. Nanoyapılı substratların litografik üretimi, biyo-işlevselleştirme ve yüzey geliştirilmiş Raman spektroskopisi (SERS) karakterizasyonunu içeren ilgili deneysel adımlar rapor edilmiştir. Yüzeyde hareketsizleştirilmiş proteinlerin SERS tespiti ve protein-ligand ve aptamer-ligand bağlanmasının araştırılması gösterilmiştir.

Yüzey EBL Fabrikasyon Nanostructured Alt Tabakalar Kullanma biyomoleküllerin Raman Spektroskopisi Algılama Geliştirilmiş

Protein fonksiyonelleştirilmiş düzlemsel cam destekli lipid çift katmanlarının hazırlanması, içindeki protein hareketliliğinin belirlenmesi ve protein yoğunluklarının ölçülmesi burada gösterilmiştir. Yüksek uzay-zamansal çözünürlüğe sahip tek çift katmanlı yerleşik florokromların görselleştirilmesine olanak tanıyan, gürültüsü azaltılmış bir Toplam İç Yansıma mikroskobu oluşturmak için bir yol haritası özetlenmiştir.

Planar on Tek Molekül Floresans Mikroskopi bilayers Desteklenen

Bu işlem, bir sulu çözelti içinde, protein biyomoleküllerin yerinde time-of-flight sekonder iyon kitle spektrometrisi analizi için bir mikrokanal sıvı kullanım ve numune girişi için bir protokol sunulur.

SALVI ve TOF-SIMS tarafından Su Sönmüş Proteinlerin In Situ Karakterizasyonu içinde

Biz bir sıvı lipid iki katmanının çevrili nanometrik protein yamaları ile cam fonksiyonel hale getirilmesi için bir protokol mevcut. Bu alt tabakalar gelişmiş optik mikroskop ile uyumludur ve hücre yapışması ve göç çalışmaları için platform olarak hizmet etmesi beklenmektedir.

Bir Desteklenen lipit iki tabakalı içinde Ligand Nano küme Diziler

Burada montaj ve demontaj biolayer Interferometry (BLI) kullanarak şarbon toksini izlemek için bir iletişim kuralı mevcut. Montaj/demontaj biyoalgılayıcı yüzeyinde, büyük protein kompleksleri yüzey Görselleştirme ve elektron mikroskobu ve kütle spektrometresi, sırasıyla kullanarak kompleksleri bileşenlerinin tanımlaması için serbest bırakılır.

Dinamik Protein kompleksleri analiz monte ve kütle spektrometresi ve Elektron Mikroskopisi kullanılarak Biolayer Interferometry biyoalgılayıcı--dan serbest bırakmak

Bu iletişim kuralı ile örneklenir bir heterobifunctional silane Bağlantı Aracısı atomik kuvvet mikroskobu dayalı tek molekül kuvvet spektroskopisi için tasarlanmış silikon-oksit yüzeyler için proteinlerin immobilizasyon kovalent açıklar RrgA etkileşim (pilus-1 İpucu adhesin, S. pneumoniae) fibronektin ile.

Proteinler kovalent immobilizasyon için tek molekül kuvvet spektroskopisi

Burada, protein monomerini kontrollü bir dizi ile protein polimeri oluşturan enzimler tarafından biraraya getirmek ve tek moleküllü kuvvet spektroskopisi çalışmaları için yüzeyde hareketsiz hale getirmek için bir protokol sokuyoruz.

OaAEP1-Tek Moleküllü Kuvvet Spektroskopisi İçin Polimerize Proteinin Aracılı Enzimatik Sentezi ve Immobilizasyonu

Lipid monolayerler, on yıllardır yapısal çalışmalar için iki boyutlu (2D) protein kristalleri oluşturmak için bir temel olarak kullanılmaktadır. Hava-su arayüzünde stabildirler ve elektron görüntüleme için ince bir destekleyici malzeme olarak hizmet verebilirler. Burada lipid monolayerlerinin biyolojik çalışmalara hazırlanması konusunda kanıtlanmış adımları sunuyoruz.

Elektron Kristalografik Çalışmaları için Lipid Monolayer Yöntemi Kullanılarak Numune Hazırlama

Keşfedin S-layer proteinlerinin altın adsorpsiyon davranışlarını QCM-D, ICP-MS ve AFM teknikleriyle gerçek zamanlı analiz ederek. Bu yöntem çevre bilimi ve biyoteknoloji alanlarında metal geri kazanımı için önemli uygulamalar sunar.

Slp1 Polimerler ve Monolayer Au-etkileşimden Lysinibacillus sphaericus JG-B53 - QCM-D, biyomoleküler metal Çalışmaları Araçlar olarak ICP-MS ve AFM (Video) | JoVE Journal

Slp1 Polimerler ve Monolayer Au-etkileşimden

Daha fazla video keşfet