Diese Arbeit wurde durch ein Forschungsstipendium von der Dutch National Research School Kombination, Katalyse durch Chemical Design (NRSC-Katalyse) Kontrollierte unterstützt. Dr. HY Steensma und Dr. GPH van Heusden an der Universität Leiden sind für ihre Unterstützung bei der rekombinanten Expression von S. anerkannt cerevisiae Nar1.

1. Vorbereitung der Einrichtung und Lösungen <ol><li> Bereiten Pufferlösung, die 100 mM Tris, 250 mM NaCl und 10% Glycerin bei pH 8,5. Entlüften Sie die Puffer durch Spülen mit Argon. Führen Sie den Puffer in einer anaeroben Kammer. </li><li> Teilen Sie den Puffer in zwei Bereiche. Zu einer Portion (Puffer A) in 1 mM DL-Dithiothreit (DTT, M r 154.25 g / mol) und 1 mM L-Cystein. Der andere Teil (Puffer B) enthält keine Reduktionsmittel. </li><li> Bereiten Oxidations- und Reduktionslösungen. Auffüllen auf 1 ml Lösung von 2, 20 und 200 mM Kaliumferricyanid (FIC, M r 329,26 g / Mol) und Natriumdithionit (SD, M r 174.11 g / mol) in anaeroben Puffer B. </li><li> Bereiten Vermittler Mischung wie folgt: <ol><li> Hinzufügen 160 uM von jedem der folgenden Redoxmediatoren und 50 mM NaCl Puffer B: N, N, N &#39;, N&#39; -tetramethyl-p-phenylendediamine (TMPD, M r 237,17 g / mol, E &#39;0 0,276 V) , 2,6-Dichlorphenol-Indophenol(DCIP, M r 290,08 g / mol, E &#39;0 0,217 V), Phenazinethosulfat (PES, M r 334,4 g / mol, E&#39; 0 0,055 V), Methylenblau (M r 319,85 g / mol, E &#39; 0 0,011 V), Resorufin (M r 235,17 g / mol, E &#39;0 -0,051 V), Indigodisulphonate (M r 466,35 g / mol, E&#39; 0 -0,125 V), 2-Hydroxy-1,4-naphtaquinone ( M r 174.15 g / mol, E &#39;0 -0,145 V), Anthrachinon-2-sulfonat (M r 328,28 g / mol, E&#39; 0 -0,225 V), Phenosafranin (M r 322,8 g / mol, E &#39;0 -0,252 V), Safranin O (M r 350,84 g / mol, E &#39;0 -0,280 V), Neutralrot (M r 288,8 g / mol, E&#39; 0 -0,340 V), Benzylviologen (M r 409,4 g / mol, E &#39;0 -0,350 V) und Methylviologen (M r 257,16 g / mol, E&#39; 0 -0,440 V). </li><li> Wickeln Sie die Flasche mit Aluminiumfolie, die Vermittler zu schützens aus Licht. </li></ol></li><li> Herstellung von 10 mg / ml S. cerevisiae Strep-Tags Nar1 Protein (181 &amp; mgr; M r 55,2 kDa) in Puffer A Express S. cerevisiae Nar1 in E. coli als Strep-markierte Protein mit Hilfe eines pET24a Expressionsvektor. Reinige das Protein in einer anaeroben Kammer mit Strep-Tactin Chromatographiemedium (IBA) und reinigt unter Verwendung einer Protein-Reinigungssystem wie Akta Reiniger (GE Healthcare). </li><li> Bereiten Sie die Redoxtitration Setup in einer anaeroben Kammer wie folgt: <ol><li> Schließen Sie eine Ag / AgCl-Referenzelektrode und eine Platindrahtelektrode in das Titriergefäss. Verbinden Sie die beiden Elektroden mit einem Voltmeter, die von mV bis V messen kann </li><li> Legen Sie einen kleinen Rührstab. </li><li> Stellen Sie das Titriergefäss über einem Magnetrührer. </li><li> Füllen Sie das Titriergefäß mit Puffer B, Mittler-Mix-Lösung und Proteinlösung auf bis zu 2 ml, das heißt, um Endkonzentrationen von 72 &amp; mgr; M-Protein und 38 &amp; mgr; M von jedemVermittler. Hinweis: in Abhängigkeit von der Proteinkonzentration und der erforderliche Mediatorkonzentrationen der Mengen der drei Lösungen angepasst werden. </li><li> Rühre 30 Minuten und schalten Sie das Voltmeter. </li></ol></li><li> Bereiten Sie 10 saubere Quarzglasrohre EPR. Einführung der Rohre in der anaeroben Kammer. </li><li> Füllen Sie eine kleine (ca. 200 ml) mit flüssigem Stickstoff Dewar mit flüssigem Stickstoff. </li></ol> 2. Führen Sie Redoxtitration <ol><li> Warten, bis das Potential der Lösung stabil ist. Hinweis: In der Praxis bedeutet dies, dass das Potenzial driftet weniger als 1 mV pro Minute. </li><li> Notieren Sie sich das Potenzial durch das Voltmeter angegeben. </li><li> Zeichnen Sie die erste Probe von 200 ul und spritzen in ein EPR-Röhrchen. </li><li> Das Röhrchen mit einem Gummistopfen und entfernen Sie den Schlauch aus dem anaeroben Kammer. </li><li> Frieren Sie das Rohr in Flüssigstickstoff, wie folgt: Vorsicht! Dies muss langsam erfolgen, da sonst das Rohr zu brechen. <ol><li> Führen Sie zuerst die tip des Rohrs in den flüssigen Stickstoff. </li><li> Warten Sie, bis ein Zischen zu hören ist. Hinweis: Dies kann bis zu 10 Sekunden dauern. </li><li> Langsam fügen Sie den Rest der Röhre, so dass das Musterteil vollständig untergetaucht ist. </li></ol></li><li> Hinzufügen eines kleinen aliquoten 1-2 ul der 2 mM SD zu der Lösung in das Titriergefäss um das Potential der Lösung auf -0,6 V. abzusenken Hinweis: Wenn mehr als 10 &amp; mgr; l und hinzugefügt werden, der dem 20-mM-Lösung zu wechseln. Da es sehr schwierig ist, auf einen bestimmten Potentialwert poise werden die Ist auf dem Voltmeter zeichneten Werte notiert und verwendet, um die Titrationskurve zu konstruieren. </li><li> Zeichnen Sie eine Probe, wie in Schritt 2,3 bis 2,5 beschrieben. </li><li> Notieren Sie sich die tatsächliche Potenzial durch das Voltmeter angegeben. </li><li> Oxidationsmittel hinzuzufügen, bis das Potential von ca. 50 mV erhöht. Beginnen Sie, indem Sie einen kleinen aliquoten 1-2 ul der 2 mM FIC Lösung. Wenn mehr als 10 &amp; mgr; l und hinzugefügt werden, der dem 20-mM-Lösung zu wechseln. </li><li> Notieren Sie how viel der Lösungen wurde hinzugefügt. Hinweis: Dies ist notwendig, um für die Probenverdünnung während der Titration zu korrigieren. </li><li> Zeichnen Sie ein Muster wie in der Schritte 2,3-2,5 beschrieben. </li><li> Notieren Sie sich die tatsächliche Potenzial durch das Voltmeter angegeben. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 2,9 und 2,12, bis das Potential Bereich von -0,6 V bis 0,2 V abgedeckt wurde und alle 10 EPR Röhren sind jeweils mit 200 ul gefüllt. Hinweis: Da das Volumen mit jedem Rücknahmen zu verringern ist die Positionierung der Elektroden muss unter Umständen angepasst werden, einen guten Kontakt mit der Lösung ohne Störung des Rühren. Es kann schwierig sein, das Potential nach der Entnahme der letzten Probe und damit das Potential dieser Probe möglicherweise weniger genau zu messen. </li><li> Wahlweise speichern die gefrorenen EPR Proben in flüssigem Stickstoff bis die EPR-Messungen stattfinden kann. </li></ol> 3. Messen Titration Samples Mit EPR-Spektroskopie und Datenanalyse <ol><li> Nehmen EPR-Spektren der verschiedenenTitration Proben wie folgt: <ol><li> Verwenden Sie eine Hochvakuumpumpe, um einen Quarz Kryostat auf &lt;10 -5 bar zu evakuieren. </li><li> Schalten Sie die Wasserkühlung des EPR Magnet. Öffnen die Strömung von trockener Luft durch das EPR Höhle. </li><li> Einschalten der Stromversorgung des Magneten und dem Rechner des EPR. </li><li> Führen Sie einen Frequenzkalibrierungsprogramm. Stellen Sie die EPR-Messparameter. Schließen Sie den Kryostaten auf das flüssige Helium-Dewar. Kühlen Sie den Hohlraum mit 9-16 K. </li><li> Einführung der EPR Probe in den Hohlraum. Notieren Sie sich die EPR-Spektrum. </li></ol></li><li> Identifizieren Sie die verschiedenen Arten EPR und verwenden Sie den besten Spektren, um die Signale zu quantifizieren. Erreichen EPR Quantifizierung durch doppelte Integration des Spektrums und Vergleich mit dem Spektrum von einer externen Kupferstandardlösung 10 mM CuSO 4/10 mM HCl / 2 M NaClO 4. 8 </li><li> Stellen Sie die Titrationskurve wie folgt: <ol><li> Zeichnen Sie die EPR-Signalamplitude in einem g-Wert, der charakteristisch für die para istmagnetische Spezies von Interesse gegen das Potenzial. </li><li> Ändern Sie das EPR-Signal Amplitudenskala, ein Spin / Molekül Skala mit Hilfe der EPR Quantifizierung von Schritt 3.2. </li><li> Korrigieren der Signalamplitude von jeder Probe für die Verdünnung, die durch die Zugaben von Oxidations- oder Reduktionsmittel stattgefunden hat. </li><li> Korrigieren das Potential für die Mittelpunktpotential der Ag / AgCl-Referenzelektrode. Anmerkung: Die Ag / AgCl Referenzelektrode (mit gesättigter KCl) ein Mittelpunktpotential von 0,194 V gegen die Standardwasserstoffelektrode (SHE) bei 25 ° C. Deshalb, wenn das Potential auf dem Voltmeter circa -0.6 V, das Potential mit Bezug auf die SHE -0,4 V. </li></ol></li><li> Setzen Sie das Signal an die Nernst-Gleichung wie folgt: Für eine Spezies, die paramagnetische im reduzierten Zustand ist: <img alt="Gleichung 1" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/51611/51611eq1.jpg" width="200" /> Für eine Spezies, die paramagnetischen in oxidized Zustand: <img alt="Gleichung 2" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/51611/51611eq2.jpg" width="200" /> Für eine Spezies, die paramagnetischen in einem Zwischenzustand ist: <img alt="Gleichung 3" fo:content-width="2.2in" src="/files/ftp_upload/51611/51611eq3.jpg" width="220" /> Diese Gleichungen gelten für Redox-Reaktionen, bei denen ein Elektron übertragen wird, so dass n = 1. E = Potenzial in Volt E m = Mittelpunktpotential in Volt F = Faraday-Konstante = 96.480 C · mol -1 R = Gaskonstante = 8,314 J · K -1 · mol -1 T = Temperatur in Kelvin </li></ol>

<ol>
	<li>Lippard, S. J., Berg, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Principles of Bioinorganic Chemistry. , (1994).</li><li>Bertini, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Bioinorganic Chemistry. , 611 (1994).</li><li>Leger, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enzyme+Electrokinetics:+Using+Protein+Film+Voltammetry+To+Investigate+Redox+Enzymes+and+Their+Mechanisms.">Enzyme Electrokinetics: Using Protein Film Voltammetry To Investigate Redox Enzymes and Their Mechanisms.</a> Biochemistry. 42, 8653-8662 (2003).</li><li>Hagen, W. 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J., Muhlenhoff, U., Lill, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Hydrogenase-like+Nar1p+is+Essential+for+Maturation+of+Cytosolic+and+Nuclear+Iron-Sulphur+Proteins.">The Hydrogenase-like Nar1p is Essential for Maturation of Cytosolic and Nuclear Iron-Sulphur Proteins.</a> EMBO J. 23, 2105-2115 (2004).</li><li>Sharma, A. K., Pallesen, L. J., Spang, R. J., Walden, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytosolic+Iron-Sulfur+Cluster+Assembly+(CIA)+System:+Factors,+Mechanism,+and+Relevance+to+Cellular+Iron+Regulation.">Cytosolic Iron-Sulfur Cluster Assembly (CIA) System: Factors, Mechanism, and Relevance to Cellular Iron Regulation.</a> J. Biol. Chem. 285, 26745-26751 (2010).</li><li>Aasa, R., V&#228;nng&#229;rd, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EPR+Signal+Intensity+and+Powder+Shapes.">EPR Signal Intensity and Powder Shapes.</a> A Reexamination. J. Magn. Reson. 19, 308-315 (1975).</li><li>Balk, J., Pierik, A. J. A., Netz, ., J, D., M&#252;hlenhoff, U., Lill, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nar1p,+a+conserved+eukaryotic+protein+with+similarity+to+Fe-only+hydrogenases,+functions+in+cytosolic+iron-sulphur+protein+biogenesis.">Nar1p, a conserved eukaryotic protein with similarity to Fe-only hydrogenases, functions in cytosolic iron-sulphur protein biogenesis.</a> Biochem. Soc. Trans. 33, 86-89 (2005).</li><li>Hennessy, D. J., Reid, G. R., Smith, F. E., Thompson, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ferene+-+a+new+spectrophotometric+reagent+for+iron.">Ferene - a new spectrophotometric reagent for iron.</a> Can. J. Chem. 62, 721-724 (1984).</li><li>Flint, D. H., Emptage, M. H., Guest, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fumarase+A+from+Escherichia+coli:+purification+and+characterization+as+an+iron-sulfur+cluster+containing+enzyme.">Fumarase A from Escherichia coli: purification and characterization as an iron-sulfur cluster containing enzyme.</a> Biochemistry. 31, 10331-10337 (1992).</li><li>Hagedoorn, P. L., Driessen, M. C., Mvd Bosch, ., Landa, I., Hagen, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyperthermophilic+Redox+Chemistry:+a+Re-evaluation.">Hyperthermophilic Redox Chemistry: a Re-evaluation.</a> FEBS Lett. 440, 311-314 (1998).</li><li>Tadesse, M. A., D'Annibale, A., Galli, C., Gentili, P., Sergi, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+assessment+of+the+relative+contributions+of+redox+and+steric+issues+to+laccase+specificity+towards+putative+substrates.">An assessment of the relative contributions of redox and steric issues to laccase specificity towards putative substrates.</a> Organic &amp; biomolecular chemistry. 6, 868-878 (2008).</li></ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Die Reihe von 13 Redoxmediatoren ermöglicht eine Redoxgleichgewicht in der Lösung im Bereich von -0.45 bis +0,3 V gegen SHE (Tabelle 1 und Abbildung 3). Weit oberhalb und unterhalb dieser Potentiale alle Mediatoren entweder vollständig reduziert oder vollständig oxidiert und somit keine weitere Äquilibrierung mit den redox-aktiven Zentren des Proteins erfolgen kann. Dies ist ein wichtiger Begriff, wie in der Literatur manchmal Redoxtitrationen sind mit nur zwei oder drei Vermittler...

Auffällig ist, dass die grundlegenden chemischen Prozesse Erhaltung des Lebens auf diesem Planeten, die Photosynthese, die Stickstoff-Fixierung und die Atmung, werden von großen Proteinkomplexen, die eine breite Palette von organischen und anorganischen Redox-Cofaktoren katalysiert. Es wurde geschätzt, dass etwa 30% aller Proteine ​​eines oder mehrere Metall-Cofaktoren enthalten. 1,2 Identifizierung und Charakterisierung der Redox-Cofaktoren können durch direkte Elektrochemie (zB Proteinfilm Voltammetrie) oder Redox-Titration festgestellt werden. Die beiden Techniken ergänzen sich in ihrer Art und Anwendbarkeit. Voltammetrie bietet schnelle Bestimmung der Mittelpunktspotentiale und Elektronentransfer Kinetik der Kofaktoren, die mit einer Elektrodenoberfläche reagieren kann. 3,4 Normalerweise funktioniert gut für den Elektronentransfer-Proteinen wie Cytochrom c oder Ferredoxin. Und es funktioniert manchmal komplexer Proteine, die an einer Elektrodenoberfläche immobilisiert wurden. Detaillierte Kenntnisse über dieNatur Kofaktoren im Protein zur Verfügung stehen, da die Voltammogramm nicht geben keine direkte Information über die Identität der Co-Faktor. Redoxtitrationen sind mühsam durchzuführen und erfordern mg Proteinmengen. Sie bieten jedoch Informationen über die Mittelpunktpotential, und die Identität des Cofaktors. 5 ferner in einer einzigen Titration mehrere Cofaktoren in einem Protein kann überwacht werden. Das Prinzip einer Redoxtitration ist, dass die redoxaktive Protein oder Enzym chemisch reduziert oder oxidiert. Um sicherzustellen, dass die Co-Faktoren mit den Reduktionsmittel oder Oxidationsmittel Redoxmediatoren werden verwendet, reagieren. Diese Redoxmediatoren reagieren auch mit einer Elektrode, so daß das Potential der Lösung gemessen werden kann. Die Mediatoren wirken als Redox-Puffer und äquilibrieren zwischen den Cofaktoren in dem Protein und der Elektrode. Nach chemisch poising das Potential auf den gewünschten Wert, wird eine Probe gezogen und schnell in flüssigem Stickstoff eingefroren await weiteren Analyse mit spektroskopischen Methoden. EPR-Spektroskopie ist insbesondere in dieser Hinsicht nützlich, da sie zur quantitativen Messung paramagnetischen Metallzentren oder organische Reste sein. Die Redox-Titration kann in zwei Richtungen durchgeführt werden: von niedrig zu hoch oder von hoch auf niedrig Mittelpunktpotential. Die Wahl ist abhängig von der Stabilität der Cofaktoren im Studium. Oft ist es ratsam, auf niedrigem Potential starten und Oxidationsmittel, um schrittweise erhöhen das Risiko. Dies wird als ein oxidatives Titration und wird hier beschrieben. Hier zeigen wir die Redox-Titration des Eisen-Schwefel-Cluster mit Protein Nar1 aus Saccharomyces cerevisiae. Dieses Protein beteiligt ist, wahrscheinlich als Gerüstprotein, im Cytosol-Eisen-Schwefel-Cluster-Biosynthese-Maschinerie (CIA-Weg). 6,7

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Reference electrode (Ag/AgCl)</td>
			<td style="width:101px;">Radiometer</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Chemicals</td>
			<td style="width:101px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">EPR spectrometer</td>
			<td style="width:101px;">Bruker</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:216px;">N,N,N&#8217;,N&#8217;-tetramethyl-p-phenylendediamine (TMPD) &#183;(HCl)2</td>
			<td style="width:101px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">637-01-4</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">2,6-dichlorophenol indophenol (DCIP), sodium salt</td>
			<td style="width:101px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">620-45-1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Phenazine ethosulfate (PES)</td>
			<td style="width:101px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">10510-77-7</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Methylene blue</td>
			<td style="width:101px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">122965-43-9</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Resorufin, sodium salt</td>
			<td style="width:101px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">34994-50-8</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Indigodisulfonate (indigo carmine)</td>
			<td style="width:101px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">860-22-0</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">2-hydroxy-1,4-naphtaquinone</td>
			<td style="width:101px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">83-72-7</td>
		</tr>
		<tr height="47">
			<td height="47" style="height:47px;width:216px;">Anthraquinone-2-sulfonate Na+ H2O</td>
			<td style="width:101px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">153277-35-1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Phenosafranin</td>
			<td style="width:101px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">81-93-6</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Safranin O</td>
			<td style="width:101px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">477-73-6</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Neutral red</td>
			<td style="width:101px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">553-24-2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Benzyl viologen</td>
			<td style="width:101px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">1102-19-8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Methyl viologen</td>
			<td style="width:101px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">1910-42-5</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

epr monitored redox titration of the cofactors of saccharomyces cerevisiae nar1

Elektronenspinresonanz (EPR) überwacht Redoxtitrationen sind eine leistungsfähige Methode, um die Mittelpunktpotential von Kofaktoren in Proteinen zu bestimmen und in ihrer nachweisbaren Redoxzustand Identifizierung und Quantifizierung der Cofaktoren. Die Technik ist komplementär zur direkten Elektro (Voltammetrie) nähert, wie sie geben keine Information über Elektronentransferraten, aber die Identität und Redoxzustand der Cofaktoren in die untersuchte Protein. Das Verfahren ist allgemein anwendbar auf jedes Protein, das eine paramagnetische Elektronenresonanz (EPR) nachweisbar Cofaktor. Eine typische Titration benötigt 2 ml Protein mit einem Cofaktor-Konzentration im Bereich von 1-100 uM. Das Protein wird mit einem chemischen Reduktionsmittel (Natriumdithionit) oder Oxidationsmittel (Kaliumferricyanid), um die Probe bei einer bestimmten Potential poise titriert. Ein Platindraht und eine Ag / AgCl-Referenzelektrode auf ein Volt angeschlossenMessgerät, das Potential der Proteinlösung zu messen. Ein Satz von 13 verschiedenen Redoxvermittler verwendet, um zwischen den Redox-Cofaktoren des Proteins und den Elektroden zu äquilibrieren. Proben werden bei verschiedenen Potentialen und der Elektronenspinresonanz-Spektren, charakteristisch für die verschiedenen Redox-Cofaktoren in die Protein gezogen, werden gemessen. Die Handlung der Signalintensität gegenüber dem Potential der Probe wird unter Verwendung der Nernst-Gleichung, um das Mittelpunktpotential des Cofaktors zu bestimmen.

Die Redox-Titration des Eisen-Schwefel-Cluster-enthaltenden Proteins Nar1 aus Saccharomyces cerevisiae, führte zur Identifizierung von drei verschiedenen Kofaktoren: Nar1: a [3Fe 4S] -Cluster, a [4Fe-4S] Cluster und eine einkernige Fe entfernt (Figur 1) . Die EPR-Signale werden durch ihre g-Werte gekennzeichnet: für die [3 Fe-4S] + g z 2.01 g Crossover 2,00 (1B); für die [4Fe-4S] +, g z 2,02 g y 1,93, g x...

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EPR Monitored Redox Titration of the Cofactors of Saccharomyces cerevisiae Nar1

The goal of this protocol is to use electron paramagnetic resonance (EPR) monitored redox titrations to identify different cofactors of Saccharomyces cerevisiae Nar1. Redox titrations offer a very robust way to obtain midpoint potentials of different redox active cofactors in enzymes and proteins.

EPR Wachte Redox-Titration der Cofaktoren von<em&gt; Saccharomyces cerevisiae</em&gt; Nar1

Electron Paramagnetic Resonance (EPR) monitored redox titrations are a powerful method to determine the midpoint potential of cofactors in proteins and to ...

epr-monitored-redox-titration-cofactors-saccharomyces-cerevisiae

Research

JoVE Journal

Biology

EPR Monitored Redox Titration of the Cofactors of Saccharomyces cerevisiae Nar1

13.4K Aufrufe.  Delft University of Technology. The goal of this protocol is to use electron paramagnetic resonance (EPR) monitored redox titrations to identify different cofactors of Saccharomyces cerevisiae Nar1. Redox titrations offer a very robust way to obtain midpoint potentials of different redox active cofactors in enzymes and proteins.

Serie: EPR Monitored Redox Titration of the Cofactors of Saccharomyces cerevisiae Nar1

Dissection of Saccharomyces Cerevisiae Asci

Yeast is a highly tractable model system that is used to study many different cellular processes. The common laboratory strain Saccharomyces cerevisiae exists in either a haploid or diploid state. The ability to combine alleles from two haploids and the ability to introduce modifications to the genome requires the production and dissection of asci. Asci production from haploid cells begins with the mating of two yeast haploid strains with compatible mating types to produce a diploid strain. This can be accomplished in a number of ways either on solid medium or in liquid. It is advantageous to select for the diploids in medium that selectively promotes their growth compared to either of the haploid strains. The diploids are then allowed to sporulate on nutrient-poor medium to form asci, a bundle of four haploid daughter cells resulting from meiotic reproduction of the diploid. A mixture of vegetative cells and asci is then treated with the enzyme zymolyase to digest away the membrane sac surrounding the ascospores of the asci. Using micromanipulation with a microneedle under a dissection microscope one can pick up individual asci and separate and relocate the four ascopores. Dissected asci are grown for several days and tested for the markers or alleles of interest by replica plating onto appropriate selective media.

Dissection of Saccharomyces Cerevisiae Asci

Micromanipulation of yeast cells is needed for meiotic genetic analysis or to select diploid zygotes. These micromanipulations are carried out using the microneedle of a dissection microscope. The microneedle is used to relocate cells and is controlled by a micromanipulator which are available with various degrees of automation.

Präparation Saccharomyces cerevisiae Asci

Yeast is a highly tractable model system that is used to study many different cellular processes. The common laboratory strain Saccharomyces cerevisiae ...

Forschung

Biologie

Quantitative Phosphoproteomics in Fatty Acid Stimulated Saccharomyces cerevisiae

This protocol describes the growth and stimulation, with the fatty acid oleate, of isotopically heavy and light S. cerevisiae cells. Cells are ground using a cryolysis procedure in a ball mill grinder and the resulting grindate brought into solution by urea solubilization. This procedure allows for the lysis of the cells in a metabolically inactive state, preserving phosphorylation and preventing reorientation of the phosphoproteome during cell lysis.  Following reduction, alkylation, trypsin digestion of the proteins, the samples are desalted on C18 columns and the sample complexity reduced by fractionation using hydrophilic interaction chromatography (HILIC). HILIC columns preferentially retain hydrophilic molecules which is well suited for phosphoproteomics.  Phosphorylated peptides tend to elute later in the chromatographic profile than the non phosphorylated counterparts. After fractionation, phosphopeptides are enriched using immobilized metal chromatography, which relies on charge-based affinities for phosphopeptide enrichment. At the end of this procedure the samples are ready to be quantitatively analyzed by mass spectrometry.

Quantitative Phosphoproteomics in Fatty Acid Stimulated Saccharomyces cerevisiae

Description of a quantitative phosphorylation procedure using cryolysis, urea solubilziation, HILIC fractionation and IMAC enrichment of phosphorylated peptides.

Quantitative Phosphoproteomics in Fatty Acid Stimulated Saccharomyces cerevisiae</em

This protocol describes the growth and stimulation, with the fatty acid oleate, of isotopically heavy and light S. cerevisiae cells. Cells are ground ...

Microarray Analysis for Saccharomyces cerevisiae

In this protocol, gene expression in yeast (Saccharomyces cerevisiae) is changed after exposure to oxidative stress induced by the addition of hydrogen peroxide (H2O2), an oxidizing agent. In the experiment, yeast is grown for 48 hours in 1/2X YPD broth containing 3X glucose. The culture is split into a control and treated group. The experiment culture is treated with 0.5 mM H2O2 in Hanks Buffered Saline (HBSS) for 1 hour. The control culture is treated with HBSS only. Total RNA is extracted from both cultures and is converted to a biotin-labeled cRNA product through a multistep process. The final synthesis product is taken back to the UVM Microarray Core Facility and hybridized to the Affymetrix yeast GeneChips. The resulting gene expression data are uploaded into bioinformatics data analysis software.

Microarray Analysis for Saccharomyces cerevisiae

In this protocol, gene expression in yeast (Saccharomyces cerevisiae) is changed after exposure to oxidative stress induced by the addition of hydrogen peroxide (H2O2), an oxidizing agent.

Microarray-Analyse für Saccharomyces cerevisiae</em

In this protocol, gene expression in yeast (Saccharomyces cerevisiae) is changed after exposure to oxidative stress induced by the addition of hydrogen ...

A Fluorescence Microscopy Assay for Monitoring Mitophagy in the Yeast Saccharomyces cerevisiae

Autophagy is important for turnover of cellular components under a range of different conditions. It serves an essential homeostatic function as well as a quality control mechanism that can target and selectively degrade cellular material including organelles1-4. For example, damaged or redundant mitochondria (Fig. 1), not disposed of by autophagy, can represent a threat to cellular homeostasis and cell survival. In the yeast, Saccharomyces cerevisiae, nutrient deprivation (e.g., nitrogen starvation) or damage can promote selective turnover of mitochondria by autophagy in a process termed mitophagy 5-9.
We describe a simple fluorescence microscopy approach to assess autophagy. For clarity we restrict our description here to show how the approach can be used to monitor mitophagy in yeast cells. The assay makes use of a fluorescent reporter, Rosella, which is a dual-emission biosensor comprising a relatively pH-stable red fluorescent protein linked to a pH-sensitive green fluorescent protein. The operation of this reporter relies on differences in pH between the vacuole (pH ~ 5.0-5.5) and mitochondria (pH ~ 8.2) in living cells. Under growing conditions, wild type cells exhibit both red and green fluorescence distributed in a manner characteristic of the mitochondria. Fluorescence emission is not associated with the vacuole. When subjected to nitrogen starvation, a condition which induces mitophagy, in addition to red and green fluorescence labeling the mitochondria, cells exhibit the accumulation of red, but not green fluorescence, in the acidic vacuolar lumen representing the delivery of mitochondria to the vacuole. Scoring cells with red, but not green fluorescent vacuoles can be used as a measure of mitophagic activity in cells5,10-12.

A Fluorescence Microscopy Assay for Monitoring Mitophagy in the Yeast Saccharomyces cerevisiae

A robust approach to monitor the delivery of organelles to the acidic lumen of the yeast vacuole for degradation and recycling is described. The method relies on the specific labeling of target organelles with a genetically encoded dual-emission fluorescence pH-biosensor, and visualization of individual cells using fluorescence microscopy.

Eine Fluoreszenz-Mikroskopie Assay zur Überwachung Mitophagy in der Hefe Saccharomyces cerevisiae

Autophagy is important for turnover of cellular components under a range of different conditions. It serves an essential homeostatic function as well as a ...

Expression and Purification of the Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator Protein in Saccharomyces cerevisiae

The cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) is a chloride channel, that when mutated, can give rise to cystic fibrosis in humans.There is therefore considerable interest in this protein, but efforts to study its structure and activity have been hampered by the difficulty of expressing and purifying sufficient amounts of the protein1-3. Like many 'difficult' eukaryotic membrane proteins, expression in a fast-growing organism is desirable, but challenging, and in the yeast S. cerevisiae, so far low amounts were obtained and rapid degradation of the recombinant protein was observed 4-9. Proteins involved in the processing of recombinant CFTR in yeast have been described6-9 .In this report we describe a methodology for expression of CFTR in yeast and its purification in significant amounts. The protocol describes how the earlier proteolysis problems can be overcome and how expression levels of CFTR can be greatly improved by modifying the cell growth conditions and by controlling the induction conditions, in particular the time period prior to cell harvesting. The reagants associated with this protocol (murine CFTR-expressing yeast cells or yeast plasmids) will be distributed via the US Cystic Fibrosis Foundation, which has sponsored the research. An article describing the design and synthesis of the CFTR construct employed in this report will be published separately (Urbatsch, I.; Thibodeau, P. et al., unpublished). In this article we will explain our method beginning with the transformation of the yeast cells with the CFTR construct - containing yeast plasmid (Fig. 1). The construct has a green fluorescent protein (GFP) sequence fused to CFTR at its C-terminus and follows the system developed by Drew et al. (2008)10. The GFP allows the expression and purification of CFTR to be followed relatively easily. The JoVE visualized protocol finishes after the preparation of microsomes from the yeast cells, although we include some suggestions for purification of the protein from the microsomes. Readers may wish to add their own modifications to the microsome purification procedure, dependent on the final experiments to be carried out with the protein and the local equipment available to them. The yeast-expressed CFTR protein can be partially purified using metal ion affinity chromatography, using an intrinsic polyhistidine purification tag. Subsequent size-exclusion chromatography yields a protein that appears to be &gt;90% pure, as judged by SDS-PAGE and Coomassie-staining of the gel.

Expression and Purification of the Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator Protein in Saccharomyces cerevisiae

Attempts to express the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) in Saccharomyces cerevisiae have, until now, yielded relatively low amounts of protein. This protocol and the associated reagents distributed via the Cystic Fibrosis Foundation should allow the preparation of milligram amounts of this 'difficult' eukaryotic membrane protein.

Expression und Reinigung des Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulatorprotein in Saccharomyces cerevisiae

The  cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) is a chloride  channel, that when mutated, can give rise to cystic fibrosis in  ...

Visualization and Analysis of mRNA Molecules Using Fluorescence In Situ Hybridization in Saccharomyces cerevisiae

The Fluorescence in situ Hybridization (FISH) method allows one to detect nucleic acids in the native cellular environment. Here we provide a protocol for using FISH to quantify the number of mRNAs in single yeast cells. Cells can be grown in any condition of interest and then fixed and made permeable. Subsequently, multiple single-stranded deoxyoligonucleotides conjugated to fluorescent dyes are used to label and visualize mRNAs. Diffraction-limited fluorescence from single mRNA molecules is quantified using a spot-detection algorithm to identify and count the number of mRNAs per cell. While the more standard quantification methods of northern blots, RT-PCR and gene expression microarrays provide information on average mRNAs in the bulk population, FISH facilitates both the counting and localization of these mRNAs in single cells at single-molecule resolution.

Visualization and Analysis of mRNA Molecules Using Fluorescence In Situ Hybridization in Saccharomyces cerevisiae

This protocol describes an experimental procedure for performing Fluorescence in situ Hybridization (FISH) for counting mRNAs in single cells at single-molecule resolution.

Visualisierung und Analyse von mRNA Moleküle mittels Fluoreszenz<em&gt; In Situ</em&gt; Hybridisierung in<em&gt; Saccharomyces cerevisiae</em

The Fluorescence in situ Hybridization (FISH) method allows one to detect nucleic acids in the native cellular environment. Here we provide a protocol for ...

Coupled Assays for Monitoring Protein Refolding in Saccharomyces cerevisiae

Proteostasis, defined as the combined processes of protein folding/biogenesis, refolding/repair, and degradation, is a delicate cellular balance that must be maintained to avoid deleterious consequences 1. External or internal factors that disrupt this balance can lead to protein aggregation, toxicity and cell death. In humans this is a major contributing factor to the symptoms associated with neurodegenerative disorders such as Huntington's, Parkinson's, and Alzheimer's diseases 10. It is therefore essential that the proteins involved in maintenance of proteostasis be identified in order to develop treatments for these debilitating diseases. This article describes techniques for monitoring in vivo protein folding at near-real time resolution using the model protein firefly luciferase fused to green fluorescent protein (FFL-GFP). FFL-GFP is a unique model chimeric protein as the FFL moiety is extremely sensitive to stress-induced misfolding and aggregation, which inactivates the enzyme 12. Luciferase activity is monitored using an enzymatic assay, and the GFP moiety provides a method of visualizing soluble or aggregated FFL using automated microscopy. These coupled methods incorporate two parallel and technically independent approaches to analyze both refolding and functional reactivation of an enzyme after stress. Activity recovery can be directly correlated with kinetics of disaggregation and re-solubilization to better understand how protein quality control factors such as protein chaperones collaborate to perform these functions. In addition, gene deletions or mutations can be used to test contributions of specific proteins or protein subunits to this process. In this article we examine the contributions of the protein disaggregase Hsp104 13, known to partner with the Hsp40/70/nucleotide exchange factor (NEF) refolding system 5, to protein refolding to validate this approach.

Coupled Assays for Monitoring Protein Refolding in Saccharomyces cerevisiae

This article describes the use of a firefly luciferase-GFP fusion protein to investigate in vivo protein folding in Saccharomyces cerevisiae. Using this reagent, refolding of a model heat-denatured protein can be monitored simultaneously by fluorescence microscopy and an enzymatic assay to probe the roles of proteostasis network components in protein quality control.

Gekoppelt Assays zur Überwachung Proteinrückfaltung in<em&gt; Saccharomyces cerevisiae</em

Proteostasis, defined as the combined processes of protein folding/biogenesis, refolding/repair, and degradation, is a delicate cellular balance that must ...

Purification of the Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator Protein Expressed in Saccharomyces cerevisiae

Defects in the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) protein cause cystic fibrosis (CF), an autosomal recessive disease that currently limits the average life expectancy of sufferers to &#60;40 years of age. The development of novel drug molecules to restore the activity of CFTR is an important goal in the treatment CF, and the isolation of functionally active CFTR is a useful step towards achieving this goal.
We describe two methods for the purification of CFTR from a eukaryotic heterologous expression system, S. cerevisiae. Like prokaryotic systems, S. cerevisiae can be rapidly grown in the lab at low cost, but can also traffic and posttranslationally modify large membrane proteins. The selection of detergents for solubilization and purification is a critical step in the purification of any membrane protein. Having screened for the solubility of CFTR in several detergents, we have chosen two contrasting detergents for use in the purification that allow the final CFTR preparation to be tailored to the subsequently planned experiments.
In this method, we provide comparison of the purification of CFTR in dodecyl-&#946;-D-maltoside (DDM) and 1-tetradecanoyl-sn-glycero-3-phospho-(1&#39;-rac-glycerol) (LPG-14). Protein purified in DDM by this method shows ATPase activity in functional assays. Protein purified in LPG-14 shows high purity and yield, can be employed to study post-translational modifications, and can be used for structural methods such as small-angle X-ray scattering and electron microscopy. However it displays significantly lower ATPase activity.

Purification of the Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator Protein Expressed in Saccharomyces cerevisiae

Heterologous expression and purification of the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) are significant challenges and limiting factors in the development of drug therapies for cystic fibrosis. This protocol describes two methods for the isolation of milligram quantities of CFTR suitable for functional and structural studies.&#160;

Die Reinigung des Cystic Fibrosis Transmembran Regulator-Protein in Ausgedrückt<em&gt; Saccharomyces cerevisiae</em

Defects in the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) protein cause cystic fibrosis (CF), an autosomal recessive disease that ...

Measurement of mRNA Decay Rates in Saccharomyces cerevisiae Using rpb1-1 Strains

mRNA steady state levels vary depending on environmental conditions. Regulation of the steady state accumulation levels of an mRNA ensures that the correct amount of protein is synthesized for the cell&#8217;s specific growth conditions. One approach for measuring mRNA decay rates is inhibiting transcription and subsequently monitoring the disappearance of the already present mRNA. The rate of mRNA decay can then be quantified, and an accurate half-life can be determined utilizing several techniques. In S. cerevisiae, protocols that measure mRNA half-lives have been developed and include inhibiting transcription of mRNA using strains that harbor a temperature sensitive allele of RNA polymerase II, rpb1-1. Other techniques for measuring mRNA half-lives include inhibiting transcription with transcriptional inhibitors such as thiolutin or 1,10-phenanthroline, or alternatively, by utilizing mRNAs that are under the control of a regulatable promoter such as the galactose inducible promoter and the TET-off system. Here, we describe measurement of S. cerevisiae mRNA decay rates using the temperature sensitive allele of RNA polymerase II. This technique can be used to measure mRNA decay rates of individual mRNAs or genome-wide.

Measurement of mRNA Decay Rates in Saccharomyces cerevisiae Using rpb1-1 Strains

The steady state level of specific mRNAs is determined by the rate of synthesis and decay of the mRNA. Genome-wide mRNA degradation rates or the decay rates of specific mRNAs can be measured by determining mRNA half-lives. This protocol focuses on measurement of mRNA decay rates in Saccharomyces cerevisiae.

Die Messung der mRNA-Abbau Preise in<em&gt; Saccharomyces cerevisiae</em&gt; Verwenden<em&gt; Rpb1-1</em&gt; Die Stämme

mRNA steady state levels vary depending on environmental conditions. Regulation of the steady state accumulation levels of an mRNA ensures that the ...

Rapid Identification of Chemical Genetic Interactions in Saccharomyces cerevisiae

Determining the mode of action of bioactive chemicals is of interest to a broad range of academic, pharmaceutical, and industrial scientists. Saccharomyces cerevisiae, or budding yeast, is a model eukaryote for which a complete collection of ~6,000 gene deletion mutants and hypomorphic essential gene mutants are commercially available. These collections of mutants can be used to systematically detect chemical-gene interactions, i.e. genes necessary to tolerate a chemical. This information, in turn, reports on the likely mode of action of the compound. Here we describe a protocol for the rapid identification of chemical-genetic interactions in budding yeast. We demonstrate the method using the chemotherapeutic agent 5-fluorouracil (5-FU), which has a well-defined mechanism of action. Our results show that the nuclear TRAMP RNA exosome and DNA repair enzymes are needed for proliferation in the presence of 5-FU, which is consistent with previous microarray based bar-coding chemical genetic approaches and the knowledge that 5-FU adversely affects both RNA and DNA metabolism. The required validation protocols of these high-throughput screens are also described.

Rapid Identification of Chemical Genetic Interactions in Saccharomyces cerevisiae

Here we present a cost-effective method for defining chemical-genetic interactions in budding yeast. The approach is built on fundamental techniques in yeast molecular biology and is well suited for the mechanistic interrogation of small to medium collections of chemicals and other media environments.