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In This Article

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

Summary

目前的方案详细介绍了通过不连续蔗糖密度梯度离心从蓝藻中分离藻胆体的过程。完整的藻糖体的分数通过77K荧光发射光谱和SDS-PAGE分析得到证实。所得的藻胆体组分适用于TEM的负染色和质谱分析。

Abstract

在蓝藻中,藻胆体是一种重要的天线蛋白复合物,它收集光并将能量转移到光系统I和II进行光化学。研究藻胆体的结构和组成对科学家来说非常有趣,因为它揭示了蓝藻中光合作用的进化和分化。该协议提供了一种详细且优化的方法,通过磁珠打浆机以低成本有效地破坏蓝藻细胞。然后,完整的藻胆体可以通过蔗糖梯度超速离心从细胞提取物中分离出来。该方法已被证明适用于具有不同细胞类型的模型和非模型蓝藻。还提供了分步程序,通过77K荧光光谱和SDS-PAGE用硫酸锌和考马斯蓝染色来确认藻胆蛋白的完整性和性质。分离出的藻胆体也可以进行进一步的结构和成分分析。总体而言,该协议提供了一个有用的入门指南,使不熟悉蓝藻的研究人员能够快速分离和表征完整的藻类化合物。

Introduction

藻胆体(PBS)是一种巨大的水溶性色素 - 蛋白质复合物,附着在蓝细菌的类囊体膜中光系统的细胞质侧1。PBS主要由有色藻胆蛋白和无色连接蛋白组成12。藻胆蛋白可分为四大类:藻红素、藻红蓝蛋白、藻蓝蛋白和异体花青素3。四大类吸收490-650nm范围内不同波长的光能,叶绿素吸收效率低下3。PBS可以用作光收集天线,用于收集光能并将其输送到光系统II和I4

PBS的结构和组成因物种而异。总的来说,在不同的蓝藻物种中已经鉴定出三种形状的藻胆体(半盘状、束状和杆状)5。即使在同一物种中,PBS的组成也会随环境而变化,例如光质和营养消耗678910

Protocol

胞藻属PCC 6803,模型葡萄糖耐受菌株,从台湾中央研究院的Chu,Hsiu-An博士获得。Leptolyngbya sp. JSC-1,非模型丝状,是从美国宾夕法尼亚州立大学的Donald A. Bryant博士那里获得的。

1. 细胞培养和收获

  1. 使用金属接种回路将Syn6803或JSC-1细胞接种到含有50 mL B-HEPES培养基的100 mL锥形烧瓶中28。在30°C下,在50μmol光子m-2 s-1(白.......

Representative Results

将Syn6803和JSC-1细胞在锥形烧瓶中培养,在30°C的B-HEPES培养基中,在LED白光(50μmol光子m-2s-1)下在充满1%(v / v)CO2的生长室中持续搅拌。在指数生长阶段(OD750 = ~0.5),将细胞转培养到最终光密度为OD 750 = ~0.2的新鲜培养基中。在达到晚期指数生长阶段(OD750 = 0.6-0.8)后,收集培养物并离心(室温下10,000×g20分钟)。弃去上清液,并将细胞沉.......

Discussion

该协议描述了一种简单而标准的方法,用于分离两种类型的蓝藻中的完整PBS,单细胞模型Syn6803和丝状非模型JSC-1。该方案的关键步骤是在蔗糖的不连续密度梯度上进行细胞均质化和超速离心。通常,丝状细胞的破坏比单细胞细胞更复杂。增加起始物质的量(细胞沉淀的湿重)和重复的磁珠打有助于提高丝状蓝藻细胞PBS的产量。对于丝状蓝藻JSC-1,使用的细胞是单细胞Syn6803的三倍。此外,要完全破?.......

Acknowledgements

作者感谢国立台湾大学生命科学学院Technology Commons对超速离心机的方便使用。蓝藻菌株 Synechocystis sp. PCC 6803和 Leptolyngbya sp. JSC-1分别由台湾中央研究院的Chu,Hsiu-An博士和美国宾夕法尼亚州立大学的Donald A. Bryant博士赠送。这项工作由科学技术部(台湾)(109-2636-B-002-013-和110-2628-B-002-065-)和教育部(台湾)玉山青年学者计划(109V1102和110V1102)资助。

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Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
0.1 mm glass beadsBioSpec11079101for PBS extraction
13 mL centrifugation tubeHitachi13PAultracentrifugation
40 mL centrifugation tubeHitachi40PAultracentrifugation
Acetic acidMerck8.1875.2500for Coomassie Blue staining
B-HEPES mediumA modified cyanobacterial medium from BG-11 medium
Brilliant Blue R-250SigmaB-0149for Coomassie Blue staining
Bromophenol blueWako pure chemical industries2-291protein loading buffer
Electronic balanceRadwagWLC 2/A2/C/2for the wet weight measurement of cell pellets
Fluorescence spectrophotometerHitachiF-7000Spectrophotometer
GlycerolBioShopGly001.500protein loading buffer
High-Speed refrigerated centrifugeHitachiCR22Nfor buffer exchange
Leptolyngbya sp. JSC-1from Dr. Donald A. Bryant at Pennsylvania State University, USA.
Low temperature measurement accessoryHitachi5J0-0112The accessory includes a transparent Dewar container for 77K fluorescence spectra
MethanolMerck1.07018,2511for Coomassie Blue staining
MicrocentrifugeThermo FisherPico 21for PBS extraction
Mini-Beadbeater-16BioSpecModel 607for PBS extraction
Potassium phosphate dibasicPanReac AppliChem121512.121for PBS extraction
Potassium phosphate monobasicPanReac AppliChem141509.121for PBS extraction
Screw cap vialBioSpec10832for PBS extraction
SmartView Pro ImagerMajor ScienceUVCI-2300for Znic staining signal detection
Sodium dodecyl sulfateZymesetBSD101protein loading buffer
SucroseZymesetBSU101for PBS isolation
Synechocystis sp. PCC 6803glucose-tolerant strain from Dr. Chu, Hsiu-An at Academia Sinica, Taiwan
TrisBioShopTRS 011.1protein loading buffer
Triton X-100BioShopTRX 506.500for PBS extraction
Ultra 10 K membrane centrifugal filterMilliporeUFC901024for buffer exchange
Ultra 3 K membrane centrifugal filterMilliporeUFC500324for buffer exchange
UltracentrifugeHitachiCP80WXultracentrifugation
UV/Vis spectrophotometerAgilentCary 60Spectrophotometer
Zinc sulfatePanReac AppliChem131787.121for Znic staining
β-MercaptoethanolBioBasicMB0338protein loading buffer

References

  1. Bryant, D. A., Guglielmi, G., de Marsac, N. T., Castets, A. M., Cohen-Bazire, G. The structure of cyanobacterial phycobilisomes: A model. Archives of Microbiology. 123 (2), 113-127 (1979).
  2. Glazer, A. N. Phycobilisomes: Structure and dynamics.

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