본 연구는 부분적으로 BMWi과 BMBF 프로젝트 &quot;Aptasens&quot;(BMBF / DLR 01RB0805A)에 의해 투자 IGF-프로젝트 &quot;S-체&quot;(490 ZBG / 1)에 의해 투자되었다. AFM 연구 중과 영어를 모국어 스피커로 원고를 읽는 에릭 V. 존스턴에 그의 귀중한 도움을 토비아스 J. 귄터 특별 감사. 또한, 본 논문의 저자 (ICP-MS 측정에 도움을 자원 생태 연구소)에서 알린 리터와 사브리나 Gurlit 감사드립니다, Manja 보겔, 낸시 엉거, 카렌 E. Viacava와 헬름홀츠 연구소의 그룹 생명 공학 자원 기술에 대한 프라이 부르크.

저자가 공개하는 게 없다.

이 연구에서 상이한 분석 방법의 조합을 이용하여 조사 하였다 S 층의 Au 단백질의 결합을 연구 하였다. 특히, 금의 결합은 광산 물 또는 공정 용액에서 금의 회복뿐만 아니라, 물질, 예를 들면, 감각 표면의 건설을위한뿐만 아니라 매우 매력적이다. 금 상호 작용의 연구를 위해 (금 (III) 및 금 (0) -NPs)에 현탁하고 Slp1의 단층을 재결정 화하여, 단백질이 가지고 격리된다. 따라서 본 연구는 그람 양성 균주 L.의 성공적인 재배를 보여 주었다 스패 JG-B53과 표면층 Slp1 단백질의 분리. 그럼에도 불구하고, 재배 및 단백질 분리 도전을 유지하고 최적화해야합니다. 바이오 매스와 S-층 단백질의 대규모 생산은 금속 선택적 필터 재료의 제조에 모두 산업 응용 예를위한 전제 조건이다. 그들의 응용 가능성이있다 undoubtedl독성 금속의 제거 처리 또는 물에 용해 된 유가 금속의 회수, 폐수 또는 배출수 높은 Y. 또한, S-층에 대한 응용 가능성은 바이오 센서 및 촉매와 같은 다른 바이오 영감 재료, 자신의 추가 가능성을 고려하여 더 큰 것입니다. 현탁 Slp1 중합체의 배치 수착 실험 2.0-5.0 조사 pH의 범위 내에서의 Au (III)의 높고 안정된 결합 나타냈다. 이것에 의해, 60 %의 금속 제거 효율에 도달 할 수있다. 이 놀라운 결합 동작은 아마 단백질의 표면 상에 존재하는 카르복실기 및 질소 함유 기의 상호 작용을 통해 유도 Slp1과 금 (III)의 강한 상호 작용에 의해 설명 될 수있다. 이 인수는 유사한 변형 L.의 FTIR 및 EXAFS 조사에 의해 강화 될 수있다 스패 리 쿠스 JG-A12 32,79. 또한, Slp1의 고유 감소 특성 redu으로 금 (III)의 높은 R​​E를 설명 할 수를 향하도록하는 것은 금을 nanoparticular (0). 그것은 S-층은 환경에 박테리아의 첫 번째 인터페이스로, 결합 금속에 주로 관여해야한다고 가정 할 수있다. 조사 pH 범위 내에서, 102.5 mg의 금 (III)과 결합능이 높은 금속 / g Slp1는 pH가 4.0에서 달성 하였다. 이 결합 용량은 바실러스 서브 틸리 스 (Bacillus subtilis)의 고립 된 세포벽 (71.5 mg의 금 (III) / G) 다른 바이오 구성 요소, 예를 들어,보고보다 높은 86 또는 클로렐라 심상 (98.5 mg의 금 (III) / g)을 8의 바이오 매스 . ICP-MS는 Slp1 폴리머에 의해 결합 된 금속의 결정에 사용되는 매우 민감한 방법이며이 연구에서 금의 작은 양의 검출을 할 수 있습니다. ICP-MS는 예를 들면 미량의 금속 결정, 쉽게 핸들링 시스템과 낮은 검출 한계를 수행하기위한 많은 장점을 제공한다; 1 PPT - 0.1 다운 황금의 경우. 이는 낮은 농도 범위에서 biosorptive 프로세스를 조사하고이 방법을 다양한 도구를 만드는에스. 그러나, 이러한 조사의 결과를 S-현탁 중합체 층으로 쉽게 획득하고, 표면 상에 재결정 S-격자 층에 전달 될 수없고, 따라서, ICP-MS의 제한을 나타낸다. 예를 들어, 절연 단백질 중합체의 직접적인 관계는 중요한 박테리아 세포에 S-그 층 구조로 이루어지지 될 수있다. 또한, ICP-MS 측정은 금속 수착의 운동의 결정을 허용하지 않는다. 따라서, 얇은 필름을 고정화 단백질에 의해 결합 된 금속의 조사를위한 방법이보다 적합 찾을 필요가있다. 본 연구에서는, QCM-D 분석은 표면에 S 층의 격자 시튜 형성뿐만 아니라 단백질의 금의 침착을 검출하기 위해 적용 하였다. 따라서, QCM-D는 분자 흡착과 상호 작용 과정의 인식을위한 견고하고 재생 가능한 방법이다. 또한 QCM-D가 S를 모니터링하는 비교적 간단하고 비용 효율적이며 무해한 방법은UCH 온라인을 처리합니다. 방법 겨 ∙ cm -2 ≈ 0.5의 액체에서 최대 질량 감도 질량 변화를 검출하는 이점이있다. 이 가능성은 용해 된 금속과 단백질, 예에도 약한 상호 작용을 검출하거나 낮은 농도 범위에서 adsorptions를 측정 할 수있다. QCM-D의 단점은 이것이 예를 들어, 단백질의 시각화를 그릴 수 있도록 구조 영상 법 없다는 것이다. 따라서, 다른 기술이 필요하다. QCM-D는 AFM 영상으로 추적 관찰이 연구에서 분석한다. 이들 방법의 조합에 따라서는 이들이 박형 필름 금속 단백질 상호 작용을 조사하는 다용도 공구임을 증명 흡착 동역학 및 코팅 용의 Au 수착 결과의 조사를 허용했다. 또한, 기술 지원에 S 층 단백질의 신뢰성 재결정 후의 단백질 상호 작용 연구에 필수적인 것으로 나타났다. 그곳에전단, 접착 촉진제를 사용하여 표면의 변형이 관심이다. 고속 단백질 코팅하는 개선 된 방법에의 SiO2 표면 단백질 층 리드 사이 중간층 (양전하 PE들로 끝나는) 고분자 전해질의 기술 된 구현. 양 전하 고분자 전해질 층의 긍정적 인 효과는 L.의 중요한 박테리아 세포의 예 고정화 전술 한 스패 리 쿠스 JG-B53 (31). 제시 PE-층의 구현은 S 층 단백질 이후 성공적인 재현성 재결정 가장 중요하고 중요한 단계이다. 그것은 Slp1의 얇은 층의 조사, QCM-D는 실시간으로 단층 필름과 같은 단백질 재결정에 각각의 질량 흡착을 보여줄 수있는 좋은 방법임을 입증 할 수있다. 이것은 또한 S 층의 단백질 L. SbpA의 재 조립을 위해 이전에 관찰 될 수있다 스패 리 쿠스 &lt;/ EM&gt; CCM2177 47. 후속 고해상도 AFM을 이용하여 단백질 자체 어셈블리 격자 구조의 변화가 가시화 될 수있는 분석. AFM 측정 Slp1의 P4 대칭을 밝혀 약 10 나노 미터의 Slp1의 모델링 층 두께를 확인합니다. 또한, 단백질 층과 용해 된 금속 이온의 직접적인 상호 작용 (III) 기본 단백질로의 Au 층의 양호한 결합을 증명 QCM-D에 의해 모니터링 될 수있다. 작은 Au로 형성 가능성 (0) -NPs QCM-D 측정 Slp1 내의 격자의 본질적인 특성에 의한 환원 단백질 기공 내부의 Au (III) 용액을 후속 AFM 측정에 의해 검출되지 수로부터. 이는 AFM의 분해능 한계 및 본 연구에 설정된 실험과 관련 될 수있다. 이것은이 기법과 서브 나노 미터 크기의 생체 분자에 대한 고해상 이미지의 필요성의 한도를 나타낸다. 그러나, 재결정 Slp1 층의 높은 안정성 번째로부터 추론 될 수있다E는 QCM-결과 얻어진 AFM 조사에 의해 확인 하였다. 결론적 Slp1 중합체가 조사 pH의 범위 내에서 높은 금 금속 결합 능력을 가지고 있음을 표시 할 수있다. 또한, 조사 Slp1 격자가 좋은 매트릭스 금속 이온 결합과 금속 나노 입자의 고정화를위한 것임을 알 수있다. 이는이 문서에서 사용 된 방법은 각각의 범위에서 나노 스케일 구조를 시각화 할 수 심지어 작은 금속의 상호 작용, 또는 AFM 경우를 검출 할 가능성이 있다고 보여 질 수있다. 하지만, 그것은 단지 분자 수준에서 조사 단백질의 지식 및 이해를 향상 할 수있다 이러한 도시 된 방법의 조합에 의해서이다. 주로, QCM-D와 AFM은 미래의 단백질 단층 흡착의 조사 및 금속과 기능성 분자와의 상호 작용에 대한 선택의 선호하는 방법입니다. 이러한 두 가지 방법, S 층 단백질 광고의 검출을 조합하여흡착 공정 및 표면 영상은 살아있는 박테리아의 지식과 자신의 환경과의 상호 작용을 향상시키기 위해 전송 될 수있다 분자 프로세스에 대한 통찰력을 제공한다. 이 연구는 이해의 단백질과 금속의 상호 작용에 도움이 가능한 방법의 발췌를 보였다. 생체 분자의 조사를 위해 다양한 분광 분석법 및 크로마토 그래피 방법에 이르기까지 상세히 이러한 공정의 기술을 향상시킬 수있는 다른 유용한 기술은 향후 연구에 포함되어야한다.

전자 인해, 촉매, 바이오 센서, 또는 의료 기기 등 여러 가지 응용 프로그램에 대한 금의 사용 증가로,이 귀금속의 수요는 최근 몇 년 6-9 시간 동안 성장했다. 무거운 또는 귀금속에 의해 대부분의 환경 오염에 대한 진행 과정이지만 골드뿐만 아니라 많은 다른 귀금속과 중금속, 광업 활동을 통해, 묽은 농도의 산업 폐수를 통해 환경으로 배출, 폐기물 처리 7,8,10된다 주로 과학 기술 활동에 의해 발생. 이는 자연 생태계의 중요한 간섭에 이르게 잠재적으로 인간의 건강 (9)을 위협 할 수 있습니다. 이러한 부정적인 결과를 아는 것은 새로운 기술은 산업 폐수에서 금속을 재활용 오염 된 생태계와 개선에서 금속을 제거하는 대한 검색을 촉진합니다. 침전 또는 이온 교환 등의 노포 물리 화학적 방법은 특히 높은에서, 그렇게 효과적이지 않다LY 솔루션 7,8,11 희석. Biosorption는 하나의 생활 또는 죽은 바이오 매스로, 폐수 처리 (10, 12)에 대한 매력적인 대안이다. 생물학적 물질의 사용은 독성 화학 물질의 소비를 줄일 수있다. 많은 미생물이 축적 또는 금속을 고정화 기술되었다. 예를 들어, Lysinibacillus 스패 리 쿠스의 셀 (L. 스패) JG-A12은 귀금속, 높은 결합능을 도시 한 예를 들면, 팔라듐 (II), 백금 (II), 금 (III), 및 납과 같은 다른 독성 금속 (II) 또는 U (VI) 4,13, CR (VI) 14 바실러스 메가 테 리움의 세포), 금 (Au에 대한 백금 (II) 및 Pd (II) (15), 그리고 클로렐라 저속한위한 사카로 마이 세스 세레 비지에의 세포 (III)과 U (VI) (16) 17. 금과 같은 금속의 결합 이전 (III), (II)도 Desulfovibrio보고 된 팔라듐 (II), 및 Pt는 18 L.를위한 desulfuricans 스패 리 쿠스 JG-B53 (19, 20). 그럼에도 불구하고,하지 등L 미생물은 금속의 높은 금액을 결합하여 흡착 물질로서의 응용이 제한 12,21입니다. 또한, 용량을 결합 금속은 예를 들어, 다른 매개 변수, 세포 구성, 사용 된 바이오 구성 요소, 또는 환경 및 실험 조건 (PH, 이온 강도, 온도 등)에 따라 달라집니다. 고립 된 세포 벽 조각 (22, 23)의 연구는 막 지질, 펩티도 글리, 단백질, 또는 다른 구성 요소와 같이 복잡한 구성 전체 세포 8,21의 프로세스를 결합 금속을 이해하는 데 도움이됩니다. 이 연구에 초점을 맞추고 세포 구성 요소는 S-층 단백질이다. S-층 단백질은 많은 박테리아 및 고세균의 외부 세포 외피의 일부이며, 이들은 약 15 구성 - 이들 유기체의 총 단백질 질량의 20 %. 환경에 대한 제 1 인터페이스로서, 이러한 화합물은 세포 강하게 세균성 흡착 특성 (3)에 영향을 미친다. 분자량이 마흔에 이르기까지와 S-층 단백질kDa의 수백 개의 셀 내에서 발생되지만, 외부의 조립에 그들은 지질 또는 폴리머 막 세포벽 성분에 층을 형성 할 수있게한다. 고립되면, 거의 모든 S 계층 단백질이 자발적으로 인터페이스에서, 또는 평면 또는 튜브와 같은 구조 (3)을 형성하는 표면에, 정지에 자기 조립 고유 속성이 있습니다. 단백질 단일 층의 두께는, 세균에 따라, 5의 범위 내에 - 25 내지 24. 일반적으로, S-층 형성 단백질 구조는 35 내지 3,24에 경사 (P1 또는 P2), 정사각형 (P4), 또는 육방 정 (P3 또는 P6) 2.5의 격자 상수와 대칭을 가질 수있다. 격자 형성은 이가 양이온에 의존하고, 주로 칼슘 25, 26, 라프, J. 등의 많은 경우에 보인다. S-층 단백질을 기반으로 설계된 나노 구조의 산업용 애플리케이션에 기반 나노 복합체. (EDS Tijana (Z) 그 로브 및 Aitziber L. Cortajarena) (스프링, 2016 (제출)). 그럼에도 불구하고, 특히 칼슘 및 마그네슘 2+와 같은 이가 양이온 단량체 폴딩, 단량체 단량체의 상호 작용, 격자의 형성, 및 다른 금속의 역할의 전체 반응 캐스케이드는 아직 완전히 이해되지 않는다. 그람 양성 균주 L. 27 (새로운 계통 분류 후 바실러스 스패 리 쿠스에서 이름) 스패 리 쿠스 JG-B53는 우라늄 광산 폐기물 더미 &quot;Haberland&quot;(Johanngeorgenstadt, 작센, 독일) 4,28,29에서 분리 하였다. 기능적 S 층 단백질 (Slp1)가 정사각형 격자 116 30 kDa의 분자량, 및 박테리아 세포를 살아있는 31 ≈에 10 nm의 두께를 갖는다. 이전 연구에서, 약 10 nm의 두께를 가진 닫힌 안정된 단백질 층의 형성은 시험 관내에서 10 미만 19 분에서 달성되었다. 관련 균주 L. 스패 리 쿠스 JG-A12은, 또한 &quot;Haberland&quot;더미로부터 분리가 높은 금속 결합 능력을 보유하고 그 격리 S 층 단백질은 금과 같은 귀금속에 대한 높은 화학적, 기계적 안정성 및 우수한 수착 속도를 보여 주었다 (III), 백금 (II), 및 Pd (II) 4,32,33를. 귀금속의 결합이 어느 정도 특정 금속의 일부이고, 중합체의 외측 및 내측 표면에 단백질 및 기공의 관능기, 이온 강도의 가용성 및 pH 값에 의존한다. , OH-, PO 4 - -, SO 4 -, 및 SO-단백질에 의해 금속의 상호 작용을위한 관련 기능 그룹은 COOH-, NH 2이다. 원칙적으로, 금속 결합 용량은 응용 프로그램, 라프, 제이 등의 다양한 스펙트럼을 엽니 다. S-층 단백질을 기반으로 설계된 나노 구조의 산업용 애플리케이션에 기반 나노 복합체. (EDS Tijana (Z) 그 로브 및 Aitziber L. Cortajarena) (스프링 2016 (제출)). 예를 들어, 같은 제거 또는 복구를위한 biosorptive 구성 요소용해 독성 또는 유가 금속의 합성 또는 정기적으로 구조화 된 금속 나노 입자 NPS () 촉매를 들어, 바이오 감각 층 3,5,18,33 같은 다른 생물 공학 물질의 정의 증착을위한 템플릿. 금 등을 규칙적으로 배열 NP 어레이 (0) -NPs는 CO 산화 34-37위한 분자 전자 및 바이오 센서, 초 고밀도 저장 장치 등이 있으며, 촉매에서부터 주요 애플리케이션에 사용될 수있다. 이러한 응용 프로그램 및 이들 재료의 세련된 디자인의 개발은 기본 금속 바인딩 메커니즘의 깊은 이해를 필요로한다. 이러한 바이오 기초 물질의 개발을위한 전제 조건은 상기 생체 분자와 기술 (38, 39) 표면 사이의 계면 층의 신뢰성 구현이다. 예를 들어, 고분자 전해질 층은 S-39 단백질의 재결정 계면 층으로 사용 된 층별 (LBL) 기술 40,41 조립 </&gt; SUP. 이러한 인터페이스는 재현성 및 정량 방법으로 단백질 코팅을 수행하는 비교적 쉬운 방법을 제공한다. 접착 촉진제와 함께 수정없이 상이한 실험을 수행함으로써, 코팅 동력학, 층의 안정성 및 생 분자 19,42, 라프, J. 등의 금속과의 상호 작용에 관한 설명은 할 수있다. S-층 단백질을 기반으로 설계된 나노 구조의 산업용 애플리케이션에 기반 나노 복합체. (EDS Tijana (Z) 그 로브 및 Aitziber L. Cortajarena) (스프링 2016 (제출)). 그러나, 단백질 흡착 단백질과 표면의 복잡한 상호 작용 메커니즘은 완전히 이해되지 않는다. 특히, 형태, 패턴 방향 및 코팅 밀도에 대한 정보는 아직 행방 불명입니다. 분산 모니터링 (QCM-D) 기술로 수정 진동자 마이크로 밸런스는 단백질 흡착, 코팅 동력학 연구를위한 도구와 상호 작용 친로서 최근 주목 받고있다나노 미터 크기 19,43-45에 세 스. 이 기술은 실시간 질량 흡착 상세한 검출을 허용하고, 단백질에 격자 19,20,42,46-48 단백질 자기 조립 공정 및 기능성 분자의 결합을위한 지표로 사용될 수있다. 또한, QCM-D 측정은 천연 생물학적 조건 하에서 단백질 성 금속 층 상호 작용 과정을 연구 할 수있는 가능성을 연다. 최근의 한 연구에있어서, Eu와 같은 선택된 금속과 S 층 단백질의 상호 작용 (III), 금 (III), 팔라듐 (II), 및 Pt가 (II) QCM-D (19, 20)과 함께 연구되어왔다. 흡착 된 단백질 층은 그람 양성 박테리아의 세포벽의 단순화 된 모델이 될 수있다. 이 단일 성분의 연구는 금속의 상호 작용에 대한 깊은 이해에 기여할 수있다. 그러나 전적으로 QCM-D 실험은 표면 구조와 단백질에 금속의 영향에 관한 진술을 허용하지 않습니다. 다른 기술들이 이러한 정보를 얻기 위해 필요하다. 하나의 POS구조적 특성에 촬상을위한 바이오 나노 대한 접근성 및 취득 정보는 원자력 현미경 (AFM)이다. 제시된 연구의 목적은 L.의 특정 Slp1에서 ((0) -NPs을 금 (III) 및 금) S-층 단백질에 금의 흡착을 조사했다 스패 리 쿠스 JG-B53. ICP-MS를 사용하여 5.0 QCM-D를 사용하여 고정화 S-레이어 - 실험은 2.0의 pH 범위에서 배치 규모에 현탁 단백질로 이루어졌다. 또한, 격자의 안정성에 금속염 용액의 영향이 후속 AFM 연구하여 조사 하였다. 이러한 기술들의 조합은 특정 금속 친화 관한 전체 박테리아 세포에 대한 이벤트를 바인딩에 대해 더 학습하기위한 도구로서 시험관 금속 상호 작용 과정의 이해에 기여한다. 이 기술뿐만 아니라 환경 보호를위한 금속의 회수를위한 적용 가능한 필터 재료의 개발 및 재의 보존을위한 중요(49)뿐만 아니라, 다양한 애플리케이션을위한 고도의 기술 순서 금속 NP에 어레이의 개발을위한 소스.

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;equiment and software&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bioreactor, Steam In Place 70L Pilot System</td><td>Applikon Biotechnology, Netherlands</td><td>Z6X</td><td>Including dO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;, pH sensors of Applikon Biotechnology and BioXpert software V2</td></tr><tr><td>Noninvasive Biomass Monitor BugEye 2100</td><td>BugLab, Concord (CA), USA</td><td>Z9X</td><td>---</td></tr><tr><td>Spectrometer Ultrospec 1000</td><td>Amersham Pharmacia Biotech, Great Britain</td><td>80-2109-10</td><td>Company now GE Healthcare Life Sciences</td></tr><tr><td>MiniStar micro centrifuge</td><td>VWR, Germany</td><td>521-2844</td><td>For centrifugation of cultivation samples</td></tr><tr><td>Research system microscope BX-61</td><td>Olympus Germany LLC, Germany</td><td>037006</td><td>Microscope in combination with imaging software</td></tr><tr><td>Cell^P (version 3.1)</td><td>Olympus Soft Imaging Solutions LLC, M&amp;uuml;nster, Germany</td><td>---</td><td>together with microscope</td></tr><tr><td>Powerfuge Pilot Separation System Serie 9010-S</td><td>Carr Centritech, Florida, USA</td><td>9010PLT</td><td>For biomasse harvesting</td></tr><tr><td>T18 basic Ultra Turrax</td><td>IKA Labortechnik, Germany</td><td>431-2601</td><td>For flagella removal and sample homogenization</td></tr><tr><td>Sorvall Evolution RC Superspeed Centrifuge</td><td>Thermo Fisher Scientific, USA</td><td>728411</td><td>Used within protein isolation</td></tr><tr><td>Mobile high shear fluid processor, M-110EH-30 Pilot</td><td>Microfluidics, Massachusetts, USA</td><td>M110EH30K</td><td>Used for cell rupture</td></tr><tr><td>Alpha 1-4 LSC Freeze dryer</td><td>Martin Christ Freeze dryers LLC, Osterode, Germany</td><td>102041</td><td>---</td></tr><tr><td>UV-VIS spectrophotometry (NanoDrop 2000c)</td><td>Thermo Fisher Scientific, USA</td><td>91-ND-2000C-L</td><td>For determination of protein concentration</td></tr><tr><td>Mini-PROTEAN vertical electrophoresis chamber</td><td>Bio-Rad Laboratories GmbH, Munich, Germany</td><td>165-3322</td><td>For SDS-PAGE</td></tr><tr><td>VersaDoc Imaging System 3000</td><td>Bio-Rad Laboratories GmbH, Munich, Germany</td><td>1708030</td><td>Used for imaging of SDS-PAGE gels</td></tr><tr><td>ICP-MS Elan 9000</td><td>PerkinElmer, Waltham (MA), USA</td><td>N8120536</td><td>For determination of metal concentration</td></tr><tr><td>Zetasizer Nano ZS</td><td>Malvern Instruments, Worcestershire United Kingdom</td><td>ZEN3600</td><td>For determination of nanoparticle size</td></tr><tr><td>Q-Sense E4 device&amp;nbsp;</td><td>Q-Sense AB, Gothenburg, Sweden</td><td>QS-E4</td><td>ordered via LOT quantum design (software included with E4 platform)</td></tr><tr><td>Q-Soft 401 (data recording)</td><td>Q-Sense AB, Gothenburg, Sweden</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Q-Tools 3 (data evaluation and modelling)</td><td>Q-Sense AB, Gothenburg, Sweden</td><td></td><td></td></tr><tr><td>QCM-D flow modules QFM&amp;nbsp;401&amp;nbsp;</td><td>Q-Sense AB, Gothenburg, Sweden</td><td>QS-QFM401</td><td>ordered via LOT quantum design</td></tr><tr><td>QSX&amp;nbsp;303 SiO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; piezoelectric AT-cut quartz sensors</td><td>Q-Sense AB, Gothenburg, Sweden</td><td>QS-QSX303</td><td>ordered via LOT quantum design</td></tr><tr><td>Ozone cleaning chamber</td><td>Bioforce Nanoscience, Ames (IA), USA</td><td>QS-ESA006</td><td>ordered via LOT quantum design</td></tr><tr><td>Atomic Force Microscope MFP-3D Bio AFM</td><td>Asylum Research, Santa Barbara (CA), USA</td><td>MFP-3DBio</td><td>AFM measurements and imaging software</td></tr><tr><td>Asylum Research AFM Software AR Version 120804+1223</td><td>Asylum Research, Santa Barbara (CA), USA</td><td>---</td><td>imaging software included in Cat. No. MFP-3DBio</td></tr><tr><td>Igor Version Pro 6.3.2.3 Software</td><td>WaveMetrics, Inc., USA</td><td>---</td><td>imaging software included in Cat. No. MFP-3DBio</td></tr><tr><td>BioHeater</td><td>Asylum Research, Santa Barbara (CA), USA</td><td>Bioheater</td><td>Sample heater for AFM measurements</td></tr><tr><td>Biolever mini cantilever,&amp;nbsp; BL-AC40TS-C2</td><td>Olympus Germany LLC, Germany</td><td>&amp;nbsp;BL-AC40TS-C2</td><td>Prefered cantilever for AFM measurements</td></tr><tr><td>WSxM 5.0 Develop 6.5 (2013)</td><td>Nanotec Electronica S.L. , Spain</td><td>freeware</td><td>Software for AFM analysis</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Detergents and other equiment&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>acidic acid, 100 %, p.A.</td><td>CARL ROTH GmbH+CO.KG</td><td>3738.5</td><td>Danger, flammable and corrosive liquid and vapour. Causes severe skin burns and eye damage.</td></tr><tr><td>Antifoam 204</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC.</td><td>A6426</td><td>For foam suppression</td></tr><tr><td>bromophenol blue, sodium salt</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC.</td><td>B5525</td><td>---</td></tr><tr><td>Coomassie Brilliant Blue R (C&lt;sub&gt;45&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;44&lt;/sub&gt;N&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;NaO&lt;sub&gt;7&lt;/sub&gt;S&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;)</td><td>CARL ROTH GmbH+CO.KG</td><td>3862.1</td><td>---</td></tr><tr><td>Deoxyribonuclease II from porcine spleen</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC.</td><td>D4138</td><td>Typ IV , 2,000 - 6,000&amp;nbsp;Kunitz units/mg protein</td></tr><tr><td>Ethanol, 95%</td><td>VWR, Germany</td><td>20827.467</td><td>Danger, flammable</td></tr><tr><td>glycerine, p.A.</td><td>CARL ROTH GmbH+CO.KG</td><td>3783.1</td><td>---</td></tr><tr><td>Guanidine hydrochloride (GuHCl)</td><td>CARL ROTH GmbH+CO.KG</td><td>0037.1</td><td>---</td></tr><tr><td>Hellmanex III</td><td>Hellma GmbH &amp;amp; Co. KG</td><td>9-307-011-4-507</td><td>---</td></tr><tr><td>Hydrochloric acid (HCl) (37%)</td><td>CARL ROTH GmbH+CO.KG</td><td>4625.2</td><td>Danger; Corrosive, used for pH adjustment</td></tr><tr><td>Lysozyme from chicken egg white</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC.</td><td>L6876&amp;nbsp;</td><td>Lyophilized powder, protein = 90 %, = 40,000 units/mg protein (Sigma)&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Magnetic stirrer with heating,&amp;nbsp; MR 3000K</td><td>Heidolph Instruments GmbH &amp;amp; Co.KG, Germany</td><td>504.10100.00</td><td>Standard stirrer within experiment</td></tr><tr><td>NB-Media DM180</td><td>Mast Diagnostica GmbH</td><td>121800</td><td>---</td></tr><tr><td>Nitric acid (HNO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;)</td><td>CARL ROTH GmbH+CO.KG</td><td>HN50.1</td><td>Danger; Oxidizing, Corrosing</td></tr><tr><td>PageRuler Unstained Protein Ladder</td><td>ThermoScientific-Pierce</td><td>26614</td><td>---</td></tr><tr><td>Poly(sodium 4-styrenesulfonat) (PSS)</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC.</td><td>243051</td><td>Average Mw ~70,000</td></tr><tr><td>Polyethylenimine (PEI), branched</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC.</td><td>408727</td><td>Warning; Harmful, Irritant, Dangerous for the environment; average Mw ~25,000</td></tr><tr><td>Potassium carbonate anhydrous (K&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;CO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;)</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC.</td><td>60108</td><td>Warning; Harmful</td></tr><tr><td>Ribonuclease A from bovine pancreas&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC.</td><td>R5503</td><td>Type I-AS, 50 - 100 Kunitz units/mg protein&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Sodium azide (NaN&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;)</td><td>Merck KGaA</td><td>106688</td><td>Danger; very toxic and Dangerous for the environment</td></tr><tr><td>Sodium chloride (NaCl)</td><td>CARL ROTH GmbH+CO.KG</td><td>3957.2</td><td>---</td></tr><tr><td>Sodium dodecyl sulfate (SDS)</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC.</td><td>L-5750</td><td>Danger; toxic</td></tr><tr><td>Sodium hydroxide (NaOH)</td><td>CARL ROTH GmbH+CO.KG</td><td>6771.1</td><td>Danger; Corrosive, used for pH regulation within cultivation and pH adjustment</td></tr><tr><td>Spectra/Por 6, Dialysis membrane, MWCO 50,000&amp;nbsp;</td><td>CARL ROTH GmbH+CO.KG</td><td>1893.1</td><td>---</td></tr><tr><td>Sulfuric acid (H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;SO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;)</td><td>CARL ROTH GmbH+CO.KG</td><td>HN52.2</td><td>Danger; Corrosive, used for pH regulation within cultivation</td></tr><tr><td>Tannic acid (C&lt;sub&gt;76&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;52&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;46&lt;/sub&gt;)</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC.</td><td>16201</td><td>---</td></tr><tr><td>TRIS HCl (C&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;11&lt;/sub&gt;NO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;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>Warning; Harmful, Dangerous for the environment</td></tr><tr><td>VIVASPIN 500, 50,000 MWCO Ultrafiltration tubes</td><td>Sartorius AG</td><td>VS0132</td><td>---</td></tr><tr><td>&amp;beta;-mercaptoethanol</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC.</td><td>M6250</td><td>Danger, toxic</td></tr></tbody></table>

au-interaction of slp1 polymers and monolayer from lysinibacillus sphaericus jg-b53 - qcm-d, icp-ms and afm as tools for biomolecule-metal studies

In this publication the gold sorption behavior of surface layer (S-layer) proteins (Slp1) of Lysinibacillus sphaericus JG-B53 is described. These biomolecules arrange in paracrystalline two-dimensional arrays on surfaces, bind metals, and are thus interesting for several biotechnical applications, such as biosorptive materials for the removal or recovery of different elements from the environment and industrial processes. The deposition of Au(0) nanoparticles on S-layers, either by S-layer directed synthesis 1 or adsorption of nanoparticles, opens new possibilities for diverse sensory applications. Although numerous studies have described the biosorptive properties of S-layers 2-5, a deeper understanding of protein-protein and protein-metal interaction still remains challenging. In the following study, inductively coupled mass spectrometry (ICP-MS) was used for the detection of metal sorption by suspended S-layers. This was correlated to measurements of quartz crystal microbalance with dissipation monitoring (QCM-D), which allows the online detection of proteinaceous monolayer formation and metal deposition, and thus, a more detailed understanding on metal binding.
The ICP-MS results indicated that the binding of Au(III) to the suspended S-layer polymers is pH dependent. The maximum binding of Au(III) was obtained at pH 4.0. The QCM-D investigations enabled the detection of Au(III) sorption as well as the deposition of Au(0)-NPs in real-time during the in situ experiments. Further, this method allowed studying the influence of metal binding on the protein lattice stability of Slp1. Structural properties and protein layer stability could be visualized directly after QCM-D experiment using atomic force microscopy (AFM). In conclusion, the combination of these different methods provides a deeper understanding of metal binding by bacterial S-layer proteins in suspension or as monolayers on either bacterial cells or recrystallized surfaces.

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

To obtain basic information on the sorption and recycling of gold from aqueous systems the interaction of Au(III) and Au(0) nanoparticles on S-layer proteins were investigated. The sorption of protein polymers was investigated by ICP-MS and that of proteinaceous monolayers by QCM-D. Subsequent AFM enables the imaging of the nanostructures.

Slp1 중합체 및 단층의 AU-상호 작용<em&gt; Lysinibacillus 스패 리 쿠스</em&gt; JG-B53 - QCM-D, 생체 분자 - 금속 연구 도구로서 ICP-MS와 AFM

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

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

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

11.3K 조회수.  Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. To obtain basic information on the sorption and recycling of gold from aqueous systems the interaction of Au(III) and Au(0) nanoparticles on S-layer proteins were investigated. The sorption of protein polymers was investigated by ICP-MS and that of proteinaceous monolayers by QCM-D. Subsequent AFM enables the imaging of the nanostructures.

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In Situ SIMS and IR Spectroscopy of Well-defined Surfaces Prepared by Soft Landing of Mass-selected Ions

Soft landing of mass-selected ions onto surfaces is a powerful approach for the highly-controlled preparation of materials that are inaccessible using conventional synthesis techniques. Coupling soft landing with in situ characterization using secondary ion mass spectrometry (SIMS) and infrared reflection absorption spectroscopy (IRRAS) enables analysis of well-defined surfaces under clean vacuum conditions. The capabilities of three soft-landing instruments constructed in our laboratory are illustrated for the representative system of surface-bound organometallics prepared by soft landing of mass-selected ruthenium tris(bipyridine) dications, [Ru(bpy)3]2+ (bpy = bipyridine), onto carboxylic acid terminated self-assembled monolayer surfaces on gold (COOH-SAMs). In situ time-of-flight (TOF)-SIMS provides insight into the reactivity of the soft-landed ions. In addition, the kinetics of charge reduction, neutralization and desorption occurring on the COOH-SAM both during and after ion soft landing are studied using in situ Fourier transform ion cyclotron resonance (FT-ICR)-SIMS measurements. In situ IRRAS experiments provide insight into how the structure of organic ligands surrounding metal centers is perturbed through immobilization of organometallic ions on COOH-SAM surfaces by soft landing. Collectively, the three instruments provide complementary information about the chemical composition, reactivity and structure of well-defined species supported on surfaces.

In Situ SIMS and IR Spectroscopy of Well-defined Surfaces Prepared by Soft Landing of Mass-selected Ions

Soft landing of mass-selected ions onto surfaces is a powerful approach for the highly-controlled preparation of novel materials. Coupled with analysis by in situ secondary ion mass spectrometry (SIMS) and infrared reflection absorption spectroscopy (IRRAS), soft landing provides unprecedented insights into the interactions of well-defined species with surfaces.

대량 선택 이온 소프트 랜딩에 의해 준비 잘 정의 된 표면의 제자리 SIMS 및 IR 분광법

Soft landing of mass-selected ions onto surfaces is a powerful approach for the highly-controlled preparation of materials that are inaccessible using ...

연구

화학

Investigating Single Molecule Adhesion by Atomic Force Spectroscopy

Atomic force spectroscopy is an ideal tool to study molecules at surfaces and interfaces. An experimental protocol to couple a large variety of single molecules covalently onto an AFM tip is presented. At the same time the AFM tip is passivated to prevent unspecific interactions between the tip and the substrate, which is a prerequisite to study single molecules attached to the AFM tip. Analyses to determine the adhesion force, the adhesion length, and the free energy of these molecules on solid surfaces and bio-interfaces are shortly presented and external references for further reading are provided. Example molecules are the poly(amino acid) polytyrosine, the graft polymer PI-g-PS and the phospholipid POPE (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine). These molecules are desorbed from different surfaces like CH3-SAMs, hydrogen terminated diamond and supported lipid bilayers under various solvent conditions. Finally, the advantages of force spectroscopic single molecule experiments are discussed including means to decide if truly a single molecule has been studied in the experiment.

A protocol to couple a large variety of single molecules covalently onto an AFM tip is presented. Procedures and examples to determine the adhesion force and free energy of these molecules on solid supports and bio-interfaces are provided.

원자 힘 분광학에 의해 단일 ​​분자 접착 조사

Atomic force spectroscopy is an ideal tool to study molecules at surfaces and interfaces. An experimental protocol to couple a large variety of single ...

공학

Surface Enhanced Raman Spectroscopy Detection of Biomolecules Using EBL Fabricated Nanostructured Substrates

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules is reported. The entire sequence of relevant experimental steps is described, involving the fabrication of nanostructured substrates using electron beam lithography, immobilization of biomolecules on the substrates, and their characterization utilizing surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). Three different designs of nano-biological systems are employed, including protein A, glucose binding protein, and a dopamine binding DNA aptamer. In the latter two cases, the binding of respective ligands, D-glucose and dopamine, is also included. The three kinds of biomolecules are immobilized on nanostructured substrates by different methods, and the results of SERS imaging are reported. The capabilities of SERS to detect vibrational modes from surface-immobilized proteins, as well as to capture the protein-ligand and aptamer-ligand binding are demonstrated. The results also illustrate the influence of the surface nanostructure geometry, biomolecules immobilization strategy, Raman activity of the molecules and presence or absence of the ligand binding on the SERS spectra acquired.

We describe the fabrication and characterization of nano-biological systems interfacing nanostructured substrates with immobilized proteins and aptamers. The relevant experimental steps involving lithographic fabrication of nanostructured substrates, bio-functionalization, and surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) characterization, are reported. SERS detection of surface-immobilized proteins, and probing of protein-ligand and aptamer-ligand binding is demonstrated.

표면 EBL 날조 된 나노 구조 기판을 사용하여 생체 분자의 라만 분광학 감지 강화

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules ...

Analyzing Dynamic Protein Complexes Assembled On and Released From Biolayer Interferometry Biosensor Using Mass Spectrometry and Electron Microscopy

In vivo, proteins are often part of large macromolecular complexes where binding specificity and dynamics ultimately dictate functional outputs. In this work, the pre-endosomal anthrax toxin is assembled and transitioned into the endosomal complex. First, the N-terminal domain of a cysteine mutant lethal factor (LFN) is attached to a biolayer interferometry (BLI) biosensor through disulfide coupling in an optimal orientation, allowing protective antigen (PA) prepore to bind (Kd 1 nM). The optimally oriented LFN-PAprepore complex then binds to soluble capillary morphogenic gene-2 (CMG2) cell surface receptor (Kd 170 pM), resulting in a representative anthrax pre-endosomal complex, stable at pH 7.5. This assembled complex is then subjected to acidification (pH 5.0) representative of the late endosome environment to transition the PAprepore into the membrane inserted pore state. This PApore state results in a weakened binding between the CMG2 receptor and the LFN-PApore and a substantial dissociation of CMG2 from the transition pore. The thio-attachment of LFN to the biosensor surface is easily reversed by dithiothreitol. Reduction on the BLI biosensor surface releases the LFN-PAprepore-CMG2 ternary complex or the acid transitioned LFN-PApore complexes into microliter volumes. Released complexes are then visualized and identified using electron microscopy and mass spectrometry. These experiments demonstrate how to monitor the kinetic assembly/disassembly of specific protein complexes using label-free BLI methodologies and evaluate the structure and identity of these BLI assembled complexes by electron microscopy and mass spectrometry, respectively, using easy-to-replicate sequential procedures.

Here we present a protocol to monitor the assembly and disassembly of the anthrax toxin using biolayer interferometry (BLI). Following assembly/disassembly on the biosensor surface, the large protein complexes are released from the surface for visualization and identification of components of the complexes using electron microscopy and mass spectrometry, respectively.

동적 단백질 복합물 분석에 조립 하 고 질량 분석 및 전자 현미경을 사용 하 여 Biolayer 간섭계 바이오 센서에서 발표

In vivo, proteins are often part of large macromolecular complexes where binding specificity and dynamics ultimately dictate functional outputs. In this ...

생화학

Dissipative Microgravimetry to Study the Binding Dynamics of the Phospholipid Binding Protein Annexin A2 to Solid-supported Lipid Bilayers Using a Quartz Resonator

The dissipative quartz crystal microbalance technique is a simple and label-free approach to measure simultaneously the mass uptake and viscoelastic properties of the absorbed/immobilized mass on sensor surfaces, allowing the measurements of the interaction of proteins with solid-supported surfaces, such as lipid bilayers, in real-time and with a high sensitivity. Annexins are a highly conserved group of phospholipid-binding proteins that interact reversibly with the negatively charged headgroups via the coordination of calcium ions. Here, we describe a protocol that was employed to quantitatively analyze the binding of annexin A2 (AnxA2) to planar lipid bilayers prepared on the surface of a quartz sensor. This protocol is optimized to obtain robust and reproducible data and includes a detailed step-by-step description. The method can be applied to other membrane-binding proteins and bilayer compositions.

Here, we present an experimental protocol that can be employed to determine the binding affinities and mode of interaction of label-free phospholipid-binding protein annexin A2 with immobilized solid-supported bilayers (SLB) by simultaneously measuring the mass uptake and the viscoelastic properties of the protein annexin A2.

인지질 단백질 Annexin a 2 석 영 공명 기를 사용 하 여 지원 되는 고체 지질 Bilayers에 바인딩의 바인딩 역학 공부 되는 낭비 적인 Microgravimetry

The dissipative quartz crystal microbalance technique is a simple and label-free approach to measure simultaneously the mass uptake and viscoelastic ...

Insights into the Interactions of Amino Acids and Peptides with Inorganic Materials Using Single-Molecule Force Spectroscopy

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals leads to the formation of composite materials with unique properties. In addition, the undesirable process of biofouling is initiated by the adsorption of biomolecules, mainly proteins, on surfaces. This organic layer is an adhesion layer for bacteria and allows them to interact with the surface. Understanding the fundamental forces that govern the interactions at the organic-inorganic interface is therefore important for many areas of research and could lead to the design of new materials for optical, mechanical and biomedical applications. This paper demonstrates a single-molecule force spectroscopy technique that utilizes an AFM to measure the adhesion force between either peptides or amino acids and well-defined inorganic surfaces. This technique involves a protocol for attaching the biomolecule to the AFM tip through a covalent flexible linker and single-molecule force spectroscopy measurements by atomic force microscope. In addition, an analysis of these measurements is included.

Here we present a protocol to measure the force of interactions between a well-defined inorganic surface and either peptides or amino acids by single-molecule force spectroscopy measurements using an atomic force microscope (AFM). The information obtained from the measurement is important to better understand the peptide-inorganic material interphase.

단일 분자 힘 분광학을 사용하여 무기 재료와 아미노산 및 펩타이드의 상호 작용에 대한 통찰력

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals ...

Investigating Receptor-ligand Systems of the Cellulosome with AFM-based Single-molecule Force Spectroscopy

Cellulosomes are discrete multienzyme complexes used by a subset of anaerobic bacteria and fungi to digest lignocellulosic substrates. Assembly of the enzymes onto the noncatalytic scaffold protein is directed by interactions among a family of related receptor-ligand pairs comprising interacting cohesin and dockerin modules. The extremely strong binding between cohesin and dockerin modules results in dissociation constants in the low picomolar to nanomolar range, which may hamper accurate off-rate measurements with conventional bulk methods. Single-molecule force spectroscopy (SMFS) with the atomic force microscope measures the response of individual biomolecules to force, and in contrast to other single-molecule manipulation methods (i.e.&#160;optical tweezers), is optimal for studying high-affinity receptor-ligand interactions because of its ability to probe the high-force regime (&#62;120 pN). Here we present our complete protocol for studying cellulosomal protein assemblies at the single-molecule level. Using a protein topology derived from the native cellulosome, we worked with enzyme-dockerin and carbohydrate binding module-cohesin (CBM-cohesin) fusion proteins, each with an accessible free thiol group at an engineered cysteine residue. We present our site-specific surface immobilization protocol, along with our measurement and data analysis procedure for obtaining detailed binding parameters for the high-affinity complex. We demonstrate how to quantify single subdomain unfolding forces, complex rupture forces, kinetic off-rates, and potential widths of the binding well. The successful application of these methods in characterizing the cohesin-dockerin interaction responsible for assembly of multidomain cellulolytic complexes is further described.

Cellulosomes are multienzyme complexes designed for digesting cellulose. AFM-based SMFS was used to study the mechanical properties and folding configuration of cellulosome-associated protein assemblies. We present a complete workflow for protein immobilization, data acquisition, and data analysis to study the interactions of individual receptor-ligand complexes involved in cellulosome assembly.

Cellulosomes are discrete multienzyme complexes used by a subset of anaerobic bacteria and fungi to digest lignocellulosic substrates. Assembly of the ...

생체공학

Application of Biolayer Interferometry (BLI) for Studying Protein-Protein Interactions in Transcription

A transcription factor&#160;(TF) is a protein that regulates gene expression by interacting with the RNA polymerase, another TF, and/or template DNA. GrgA is a novel transcription activator found specifically in the obligate intracellular bacterial pathogen Chlamydia. Protein pulldown assays using affinity beads have revealed that GrgA binds two &#963; factors, namely &#963;66 and &#963;28, which recognize different sets of promoters for genes whose products are differentially required at developmental stages. We have used BLI to confirm and further characterize the interactions. BLI demonstrates several advantages over pulldown: 1) It reveals real-time association and dissociation between binding partners, 2) It generates quantitative kinetic parameters, and 3) It can detect bindings that pulldown assays often fail to detect. These characteristics have enabled us to deduce the physiological roles of GrgA in gene expression regulation in Chlamydia, and possible detailed interaction mechanisms. We envision that this relatively affordable technology can be extremely useful for studying transcription and other biological processes.

Application of Biolayer Interferometry BLI for Studying Protein-Protein Interactions in Transcription

Interactions of transcription factors (TFs) with the RNA polymerase are usually studied using pulldown assays. We apply a Biolayer Interferometry (BLI) technology to characterize the interaction of GrgA with the chlamydial RNA polymerase. Compared to pulldown assays, BLI detects real-time association and dissociation, offers higher sensitivity, and is highly quantitative.

전사에서 단백질-단백질 상호 작용을 연구하기 위한 생체층 간섭측정기(BLI) 적용

A transcription factor&#160;(TF) is a protein that regulates gene expression by interacting with the RNA polymerase, another TF, and/or template DNA. GrgA ...

OaAEP1-Mediated Enzymatic Synthesis and Immobilization of Polymerized Protein for Single-Molecule Force Spectroscopy

Chemical and bio-conjugation techniques have been developed rapidly in recent years and allow the building of protein polymers. However, a controlled protein polymerization process is always a challenge. Here, we have developed an enzymatic methodology for constructing polymerized protein step by step in a rationally-controlled sequence. In this method, the C-terminus of a protein monomer is NGL for protein conjugation using OaAEP1 (Oldenlandia affinis asparaginyl endopeptidases) 1) while the N-terminus was a cleavable TEV (tobacco etch virus) cleavage site plus an L (ENLYFQ/GL) for temporary N-terminal protecting. Consequently, OaAEP1 was able to add only one protein monomer at a time, and then the TEV protease cleaved the N-terminus between Q and G to expose the NH2-Gly-Leu. Then the unit is ready for next OaAEP1 ligation. The engineered polyprotein is examined by unfolding individual protein domain using atomic force microscopy-based single-molecule force spectroscopy (AFM-SMFS). Therefore, this study provides a useful strategy for polyprotein engineering and immobilization.

Here, we present a protocol to conjugate protein monomer by enzymes forming protein polymer with a controlled sequence and immobilize it on the surface for single-molecule force spectroscopy studies.

단일 분자 힘 분광학을 위한 OaAEP1 중재된 효소 합성 및 중합단백질의 고정화

Chemical and bio-conjugation techniques have been developed rapidly in recent years and allow the building of protein polymers. However, a controlled ...

Covalent Attachment of Single Molecules for AFM-based Force Spectroscopy

Atomic force microscopy (AFM)-based single molecule force spectroscopy is an ideal tool for investigating the interactions between a single polymer and surfaces. For a true single molecule experiment, covalent attachment of the probe molecule is essential because only then can hundreds of force-extension traces with one and the same single molecule be obtained. Many traces are in turn necessary to prove that a single molecule alone is probed. Additionally, passivation is crucial for preventing unwanted interactions between the single probe molecule and the AFM cantilever tip as well as between the AFM cantilever tip and the underlying surface. The functionalization protocol presented here is reliable and can easily be applied to a variety of polymers. Characteristic single molecule events (i.e., stretches and plateaus) are detected in the force-extension traces. From these events, physical parameters such as stretching force, desorption force and desorption length can be obtained. This is particularly important for the precise investigation of stimuli-responsive systems at the single molecule level. As exemplary systems poly(ethylene glycol) (PEG), poly(N-isopropylacrylamide) (PNiPAM) and polystyrene (PS) are stretched and desorbed from SiOx (for PEG and PNiPAM) and from hydrophobic self-assembled monolayer surfaces (for PS) in aqueous environment.

Covalent attachment of probe molecules to atomic force microscopy (AFM) cantilever tips is an essential technique for the investigation of their physical properties. This allows us to determine the stretching force, desorption force and length of polymers via AFM-based single molecule force spectroscopy with high reproducibility.

AFM 기반 힘 분광학을 위한 단일 분자의 공유 부착

Atomic force microscopy (AFM)-based single molecule force spectroscopy is an ideal tool for investigating the interactions between a single polymer and ...

Slp1 중합체 및 단층의 AU-상호 작용

요약

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원자 힘 분광학에 의해 단일 분자 접착 조사

표면 EBL 날조 된 나노 구조 기판을 사용하여 생체 분자의 라만 분광학 감지 강화

동적 단백질 복합물 분석에 조립 하 고 질량 분석 및 전자 현미경을 사용 하 여 Biolayer 간섭계 바이오 센서에서 발표

인지질 단백질 Annexin a 2 석 영 공명 기를 사용 하 여 지원 되는 고체 지질 Bilayers에 바인딩의 바인딩 역학 공부 되는 낭비 적인 Microgravimetry

단일 분자 힘 분광학을 사용하여 무기 재료와 아미노산 및 펩타이드의 상호 작용에 대한 통찰력

Investigating Receptor-ligand Systems of the Cellulosome with AFM-based Single-molecule Force Spectroscopy

전사에서 단백질-단백질 상호 작용을 연구하기 위한 생체층 간섭측정기(BLI) 적용

단일 분자 힘 분광학을 위한 OaAEP1 중재된 효소 합성 및 중합단백질의 고정화

AFM 기반 힘 분광학을 위한 단일 분자의 공유 부착

Slp1 중합체 및 단층의 AU-상호 작용

요약

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