Name: determining the ice-binding planes of antifreeze proteins by fluorescence-based ice plane affinity
Uploaded: 2014-01-15T14:15:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Determining the Ice-binding Planes of Antifreeze Proteins by Fluorescence-based Ice Plane Affinity at JoVE.com

PLD bekleedt de Canada Research Chair in Protein Engineering. Dit werk werd gefinancierd door een subsidie van de Canadian Institutes of Health Research aan PLD. Dit werk werd ook ondersteund door een Grant-in-Aid voor wetenschappelijk onderzoek van de Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) (nr. 23310171) en van de Japan Bio-oriented Technology Research Advancement Institution (BRAIN). We zijn Drs. Chris Marshall en Mike Kuiper dankbaar voor het pionierswerk dat heeft geleid tot FIPA. We zijn dr. Sakae Tsuda ook dankbaar voor het leveren van faciliteiten voor een deel van dit werk en aan Dr. Laurie Graham voor het opzetten van de fluorescerende lichtopwekkers en emissiefilters.

1. Het kweken van Enkele Ijskristallen
<ol><li>Neem een schone metalen pan (15 cm diameter, 4,5 cm hoog) die in een koelbad met ethyleenglycol past en erop kan drijven.</li>
	<li>Bereid polyvinylchloride (PVC) cilindrische mallen (4,5 cm diameter, 3-4 cm hoog, 4 mm dik), door secties uit een pijp te zagen.<ol>
<li>Snijd een inkeping (1 mm breed, 2 mm hoog) aan één kant (afbeelding 1A).</li>
		<li>Bereid zoveel mogelijk mallen die comfortabel in de pan passen (figuur 1B). Opmerking...

<ol>
	<li>Devries, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antifreeze+peptides+and+glycopeptides+in+cold-water+fishes.">Antifreeze peptides and glycopeptides in cold-water fishes.</a> Annu. Rev. Physiol. 45, 245-260 (1983).</li><li>Sidebottom, 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=Phytochemistry+-+heat-stable+antifreeze+protein+from+grass.">Phytochemistry - heat-stable antifreeze protein from grass.</a> Nature. 406 (6793), 256-256 (2000).</li><li>Tomczak, M. M., 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=A+mechanism+for+stabilization+of+membranes+at+low+temperatures+by+an+antifreeze+protein.">A mechanism for stabilization of membranes at low temperatures by an antifreeze protein.</a> Biophys. J. 82 (2), 874-881 (2002).</li><li>Gilbert, J. A., Davies, P. L., Laybourn-Parry, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyperactive+Ca2+-dependent+antifreeze+protein+in+an+antarctic+bacterium.">Hyperactive Ca2+-dependent antifreeze protein in an antarctic bacterium.</a> FEMS Microbiol. Lett. 245 (1), 67-72 (2005).</li><li>Garnham, C. P., Campbell, R. L., Davies, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anchored+clathrate+waters+bind+antifreeze+proteins+to+ice.">Anchored clathrate waters bind antifreeze proteins to ice.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108 (18), 7363-7367 (2011).</li><li>Guo, S., Garnham, C. P., Whitney, J. C., Graham, L. A., Davies, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Re-evaluation+of+a+bacterial+antifreeze+protein+as+an+adhesin+with+ice-binding+activity.">Re-evaluation of a bacterial antifreeze protein as an adhesin with ice-binding activity.</a> Plos One. 7 (11), (2012).</li><li>Raymond, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Algal+ice-binding+proteins+change+the+structure+of+sea+ice.">Algal ice-binding proteins change the structure of sea ice.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108 (24), (2011).</li><li>Raymond, J. A., Devries, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+inhibition+as+a+mechanism+of+freezing+resistance+in+polar+fishes.">Adsorption inhibition as a mechanism of freezing resistance in polar fishes.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 74 (6), 2589-2593 (1977).</li><li>Baardsnes, J., 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=New+ice-binding+face+for+type+i+antifreeze+protein.">New ice-binding face for type i antifreeze protein.</a> FEBS Lett. 463 (1-2), 87-91 (1999).</li><li>Middleton, A. J., Brown, A. M., Davies, P. L., Walker, V. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+the+ice-binding+face+of+a+plant+antifreeze+protein.">Identification of the ice-binding face of a plant antifreeze protein.</a> FEBS Lett. 583 (4), 815-819 (2009).</li><li>Garnham, C. P., 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=Compound+ice-binding+site+of+an+antifreeze+protein+revealed+by+mutagenesis+and+fluorescent+tagging.">Compound ice-binding site of an antifreeze protein revealed by mutagenesis and fluorescent tagging.</a> Biochemistry. 49 (42), 9063-9071 (2010).</li><li>Nutt, D. R., Smith, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual+function+of+the+hydration+layer+around+an+antifreeze+protein+revealed+by+atomistic+molecular+dynamics+simulations.">Dual function of the hydration layer around an antifreeze protein revealed by atomistic molecular dynamics simulations.</a> J. Am. Chem. Soc. 130 (39), 13066-13073 (2008).</li><li>Knight, C. A., Cheng, C. C., Devries, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+of+alpha-helical+antifreeze+peptides+on+specific+ice+crystal-surface+planes.">Adsorption of alpha-helical antifreeze peptides on specific ice crystal-surface planes.</a> Biophys. J. 59 (2), 409-418 (1991).</li><li>Antson, A. A., 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=Understanding+the+mechanism+of+ice+binding+by+type+iii+antifreeze+proteins.">Understanding the mechanism of ice binding by type iii antifreeze proteins.</a> J. Mol. Biol. 305 (4), 875-889 (2001).</li><li>Graether, S. P., 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=Beta-helix+structure+and+ice-binding+properties+of+a+hyperactive+antifreeze+protein+from+an+insect.">Beta-helix structure and ice-binding properties of a hyperactive antifreeze protein from an insect.</a> Nature. 406 (6793), 325-328 (2000).</li><li>Pertaya, N., Marshall, C. B., Celik, Y., Davies, P. L., Braslavsky, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+visualization+of+spruce+budworm+antifreeze+protein+interacting+with+ice+crystals:+Basal+plane+affinity+confers+hyperactivity.">Direct visualization of spruce budworm antifreeze protein interacting with ice crystals: Basal plane affinity confers hyperactivity.</a> Biophys. J. 95 (1), 333-341 (2008).</li><li>Middleton, A. J., 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=Antifreeze+protein+from+freeze-tolerant+grass+has+a+beta-roll+fold+with+an+irregularly+structured+ice-binding+site.">Antifreeze protein from freeze-tolerant grass has a beta-roll fold with an irregularly structured ice-binding site.</a> J. Mol. Biol. 416 (5), 713-724 (2012).</li><li>Scotter, A. J., 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=The+basis+for+hyperactivity+of+antifreeze+proteins.">The basis for hyperactivity of antifreeze proteins.</a> Cryobiology. 53 (2), 229-239 (2006).</li><li>Knight, C. A., Wierzbicki, A., Laursen, R. A., Zhang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+of+biomolecules+to+ice+and+their+effects+upon+ice+growth.+1.+Measuring+adsorption+orientations+and+initial+results.">Adsorption of biomolecules to ice and their effects upon ice growth. 1. Measuring adsorption orientations and initial results.</a> Crys. Growth Des. 1 (6), 429-438 (2001).</li><li>Hakim, A., 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=Crystal+structure+of+an+insect+antifreeze+protein+and+its+implications+for+ice+binding.">Crystal structure of an insect antifreeze protein and its implications for ice binding.</a> J. Biol. Chem. 288 (17), 12295-12304 (2013).</li><li>Garnham, C. P., Nishimiya, Y., Tsuda, S., Davies, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+a+naturally+inactive+isoform+of+type+iii+antifreeze+protein+into+one+that+can+stop+the+growth+of+ice.">Engineering a naturally inactive isoform of type iii antifreeze protein into one that can stop the growth of ice.</a> FEBS Lett. 586 (21), 3876-3881 (2012).</li><li>Holt, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+antifreeze+proteins+and+poly(vinyl+alcohol)+on+the+nucleation+of+ice:+A+preliminary+study.">The effect of antifreeze proteins and poly(vinyl alcohol) on the nucleation of ice: A preliminary study.</a> Cryo Letters. 24 (5), 323-330 (2003).</li><li>Knight, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+technique+for+growing+large,+optically+''perfect''+ice+crystals.">A simple technique for growing large, optically ''perfect'' ice crystals.</a> J. Glac. 42 (142), 585-587 (1996).</li><li>Hobbs, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ice physics. , 200-248 (1974).</li><li>Knight, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+crystallographic+etch+pits+on+ice,+and+its+application+to+the+study+of+hailstones.">Formation of crystallographic etch pits on ice, and its application to the study of hailstones.</a> J. Appl. Meteorol. 5 (5), 710-714 (1966).</li><li>Yang, D. S., Sax, M., Chakrabartty, A., Hew, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystal+structure+of+an+antifreeze+polypeptide+and+its+mechanistic+implications.">Crystal structure of an antifreeze polypeptide and its mechanistic implications.</a> Nature. 333 (6170), 232-237 (1988).</li><li>Sicheri, F., Yang, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice-binding+structure+and+mechanism+of+an+antifreeze+protein+from+winter+flounder.">Ice-binding structure and mechanism of an antifreeze protein from winter flounder.</a> Nature. 375 (6530), 427-431 (1995).</li><li>Devries, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+glycopeptides+and+peptides+in+inhibition+of+crystallization+of+water+in+polar+fishes.">Role of glycopeptides and peptides in inhibition of crystallization of water in polar fishes.</a> Philos. T Roy. Soc. B. 304 (1121), 575-588 (1984).</li><li>Pertaya, N., 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=Fluorescence+microscopy+evidence+for+quasi-permanent+attachment+of+antifreeze+proteins+to+ice+surfaces.">Fluorescence microscopy evidence for quasi-permanent attachment of antifreeze proteins to ice surfaces.</a> Biophys. J. 92 (10), 3663-3673 (2007).</li><li>Kondo, H., 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=Ice-binding+site+of+snow+mold+fungus+antifreeze+protein+deviates+from+structural+regularity+and+high+conservation.">Ice-binding site of snow mold fungus antifreeze protein deviates from structural regularity and high conservation.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109 (24), 9360-9365 (2012).</li><li>Mok, Y. F., 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=Structural+basis+for+the+superior+activity+of+the+large+isoform+of+snow+flea+antifreeze+protein.">Structural basis for the superior activity of the large isoform of snow flea antifreeze protein.</a> Biochemistry. 49 (11), 2593-2603 (2010).</li><li>Takamichi, M., Nishimiya, Y., Miura, A., Tsuda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fully+active+qae+isoform+confers+thermal+hysteresis+activity+on+a+defective+sp+isoform+of+type+iii+antifreeze+protein.">Fully active qae isoform confers thermal hysteresis activity on a defective sp isoform of type iii antifreeze protein.</a> FEBS J. 276 (5), 1471-1479 (2009).</li><li>Bar-Dolev, M., Celik, Y., Wettlaufer, J. S., Davies, P. L., Braslavsky, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+insights+into+ice+growth+and+melting+modifications+by+antifreeze+proteins.">New insights into ice growth and melting modifications by antifreeze proteins.</a> J. R. Soc. Interface. 9 (77), 3249-3259 (2012).</li><li>Celik, Y., 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=Microfluidic+experiments+reveal+that+antifreeze+proteins+bound+to+ice+crystals+suffice+to+prevent+their+growth.">Microfluidic experiments reveal that antifreeze proteins bound to ice crystals suffice to prevent their growth.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 110 (4), 1309-1314 (2013).</li><li>Garnham, C. P., Campbell, R. L., Walker, V. K., Davies, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+dimeric+beta-helical+model+of+an+ice+nucleation+protein+with+bridged+active+sites.">Novel dimeric beta-helical model of an ice nucleation protein with bridged active sites.</a> BMC Struct. Biol. 11, (2011).</li></ol>

Ontwikkeling van de ijsetsmethode door Charles Knight voor de bepaling van AFP-gebonden ijsvlakken zeer geavanceerde studies over het mechanisme van ijsbinding door AFP's. Terwijl structuren van AFP's konden worden opgelost door röntgenkristallografie26,27, was er geen voor de hand liggende methode om het complementaire oppervlak op ijs af te leiden waaraan het AFP gebonden was. Toen type I AFP van winter bot aanvankelijk werd gekenmerkt, werd verondersteld te binden aan de primaire prismavlakken van ijs...

De productie van antivrieseiwitten (ACP's) is een belangrijk overlevingsmechanisme van sommige organismen die in met ijs beladen omgevingen leven. Tot voor kort werd gedacht dat de enige functie van ASP's was om de groei van interne ijskristallen te voorkomen of te vertragen die de bloedsomloop zouden blokkeren, weefselschade en osmotische stress zouden veroorzaken. Organismen die geen enkele mate van bevriezing kunnen verdragen, zoals vissen, drukken ASP's uit om de groei van ijskristallen volledig te remmen1. Anderen, zoals gras, zijn vorsttolerant en drukken ACP's uit om ijsrestallisatie te remmen, wat de vorming van grote ijskristallen in hun weefsels vermindert2. Stabilisatie van membranen bij lage temperatuur is nog een andere functie die werd voorgesteld voor de APS3. Onlangs werd een nieuwe rol voorgesteld voor de AFP van een Antarctische bacterie, Marinomonas primoryensis, uit met ijs bedekte brakke meren4. Deze AFP maakt deel uit van een veel groter adhesine-eiwit5 waarvan wordt gedacht dat het de bacterie aan ijs hecht voor een betere toegang tot zuurstof en voedingsstoffen6. Van andere microben is bekend dat ze ASP's afscheiden, wat de structuur van het ijs waarin ze leven kan veranderen7.
AFP's zijn gevonden in sommige vissen, insecten, planten, algen, bacteriën, diatomeeën en schimmels. Ze hebben opmerkelijk uiteenlopende sequenties en structuren die consistent zijn met hun evolutie van verschillende voorlopers bij verschillende gelegenheden; en toch binden ze zich allemaal aan ijs en remmen ze de groei ervan door het adsorptieremmingsmechanisme8. De ASP's hebben elk een specifiek oppervlak dat fungeert als zijn ijsbindende site (IBS). Deze zijn doorgaans geïdentificeerd aan de deen plaatsgerichte mutagenese van oppervlakteresiduen9-11. De PDS wordt verondersteld om watermoleculen te rangschikken in een ijsachtig patroon dat overeenkomt met specifieke ijsvlakken. Aldus vormt AFP zijn ligand alvorens aan het te binden5, 12. IJsvlakken kunnen worden gedefinieerd door hun Miller-indexen en verschillende ASP's kunnen zich binden aan verschillende vlakken. Zo bindt type I AFP van winters bot aan de 20-21 piramidalevlakken 13, type III AFP bindt zowel primaire prisma als piramidale vlakken met behulp van een samengesteld ijsbindend oppervlak11,14, terwijl de sparrenknopworm AFP, een hyperactieve AFP, zich tegelijkertijd bindt aan zowel de primaire als basalevlakken 15,16. Andere hyperactieve AFP's, zoals MpAFP, binden zich aan meerdere ijsvlakken, zoals blijkt uit hun volledige dekking van enkele ijskristalhersenenhelften5,17. Er wordt verondersteld dat het vermogen van hyperactieve ACP's om het basale vlak te binden, evenals andere vlakken, hun 10-voudige hogere activiteit kan verklaren ten opzichte van matig actieve ASP's18. Hoewel de efficiëntie van hyperactieve ACP's goed gedocumenteerd is, wordt hun vermogen om zich te binden aan meerdere ijsvlakken nog steeds niet begrepen.
De oorspronkelijke methode voor het bepalen van de AFP-gebonden ijsvlakken werd ontwikkeld door Charles Knight13,19. Bij deze methode wordt een macroscopisch enkel ijskristal op een holle metalen staaf (koude vinger) gemonteerd en gevormd tot een halfrond door het onder te dompelen in een hemisferische beker gevuld met ontgast water. Vervolgens wordt de hemisfeer ondergedompeld in een verdunde oplossing van AFP's en wordt een laag ijs uit de AFP-oplossing gedurende enkele uren op de ijskristalhelft gekweekt, gecontroleerd door de temperatuur van de ethyleenglycol die door de koude vinger circuleert. Het ijskristal wordt uit de oplossing verwijderd, losgemaakt van de koude vinger en in een vriesruimte van -10 tot -15 °C geplaatst. Het oppervlak wordt geschraapt met een scherp mes om de bevroren oppervlaktefilm van antivries-eiwitoplossing te verwijderen en het ijskristal mag minstens 3 uur sublimeren. Na sublimatie kunnen de ijsvlakken die door APS's worden gebonden, worden gezien als wit geëtste patronen afgeleid van resteiwit. De ijshelft kan worden georiënteerd op zijn c-as en een-assen, om de basale en prismavlakken van ijs te lokaliseren en de Miller-indexen van de geëteerde plekken te bepalen.
Hier beschrijven we een wijziging van de oorspronkelijke methode voor het bepalen van AFP-gebonden ijsvlakken, een methode die we fluorescentiegebaseerde ijsvlakaffiniteit (FIPA)11noemen. De AFP 's zijn fluorescerend gelabeld met ofwel een chimerische tag, zoals groen fluorescerend eiwit (GFP)11,16,17,20, of met een fluorescerende kleurstof die covalent gebonden is aan de AFP5,21. De fluorescerend gelabelde ARP's worden geadsorbeerd tot een enkel ijskristal en overwoekerd volgens dezelfde experimentele procedure als de oorspronkelijke ijsetsexperimenten. De mate van AFP-binding aan de groeiende ijshelft kan tijdens het experiment worden gecontroleerd met behulp van een ultraviolette (UV) lamp. Nadat het experiment is voltooid, kan de hemisfeer direct van de koude vinger worden verwijderd en worden afgebeeld, zonder sublimatie. Indien gewenst kan de hemisfeer echter worden overgelaten aan sublimate om een traditionele ijst ets te visualiseren. Wijzigingen in de FIPA-methodologie verkorten het traditionele ijsetsprotocol met enkele uren. Bovendien is er het potentieel om tegelijkertijd verschillende AFP's, elk met een ander fluorescerend label, in beeld te brengen om de overlappende patronen van AFP-gebonden ijsvlakken te visualiseren.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="605">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:177px;">NESLAB RTE Refrigerating Bath/Circulators</td>
			<td style="width:95px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:145px;">RTE7</td>
			<td style="width:189px;"></td>
		</tr>
		<tr height="48">
			<td height="48" style="height:48px;width:177px;">Ethylene glycol, Premixed Antifreeze/Coolant</td>
			<td style="width:95px;">Certified</td>
			<td style="width:145px;">29-3037-0</td>
			<td style="width:189px;">Common automotive antifreeze</td>
		</tr>
		<tr height="65">
			<td height="65" style="height:65px;width:177px;">Cold finger</td>
			<td style="width:95px;">not available</td>
			<td style="width:145px;">not available</td>
			<td style="width:189px;">Custom made with brass (9 cm long, 1.5 cm outer diameter)</td>
		</tr>
		<tr height="67">
			<td height="67" style="height:67px;width:177px;">Hemispherical cup</td>
			<td style="width:95px;">not available</td>
			<td style="width:145px;">not available</td>
			<td style="width:189px;">Custom made with resin (8 cm outer diameter, 6 cm inner diameter)</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:177px;">High Dual Output Lighting System</td>
			<td style="width:95px;">Lightools Research</td>
			<td style="width:145px;">LT-99D2, Illumatools DLS 120 volts AC, LT-9470FX, LT-9549FX</td>
			<td style="width:189px;">Additional and custom excitation filters can be purchased from Lightools Research</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="40" rowspan="2" style="height:40px;width:177px;">Camera</td>
			<td rowspan="2" style="width:95px;">Canon</td>
			<td rowspan="2" style="width:145px;">EOS 50D</td>
			<td rowspan="2" style="width:189px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
		</tr>
		<tr height="79">
			<td height="79" style="height:79px;width:177px;">Emission Filters</td>
			<td style="width:95px;">Lightools Research</td>
			<td style="width:145px;">LT-9EFPVG, LT-9GFPVG, LT-9RFPVG</td>
			<td style="width:189px;">Filter ring adapter may be required to fit filter onto camera lens</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

determining the ice-binding planes of antifreeze proteins by fluorescence-based ice plane affinity

Antivrieseiwitten (ACP's) worden uitgedrukt in een verscheidenheid aan koudharde organismen om interne ijsgroei te voorkomen of te vertragen. ASP's binden zich aan specifieke ijsvlakken door hun ijsbindende oppervlakken. Fipa-analyse (Fluorescence-based ice plane affinity) is een aangepaste techniek die wordt gebruikt om de ijsvlakken te bepalen waaraan de ABP's binden. FIPA is gebaseerd op de originele ijsetsmethode voor het bepalen van AFP-gebonden ijsvlakken. Het produceert duidelijkere beelden in een verkorte experimentele tijd. In FIPA-analyse worden ARP's fluorescerend gelabeld met een chimerische tag of een covalente kleurstof en vervolgens langzaam opgenomen in een macroscopisch enkel ijskristal, dat is voorgevormd tot een hemisfeer en is gericht op het bepalen van de a- en c-assen. De AFP-gebonden ijshelft wordt afgebeeld onder UV-licht om AFP-gebonden vlakken te visualiseren met behulp van filters om aspecifieke licht te blokkeren. Fluorescerende etikettering van de AFP's maakt real-time monitoring van AFP adsorptie in ijs mogelijk. De labels bleken geen invloed te hebben op de vliegtuigen waaraan ASP's zich binden. FIPA-analyse introduceert ook de optie om meer dan één verschillend getagde AFP op hetzelfde enkele ijskristal te binden om hun bindingsvlakken te helpen differentiëren. Deze toepassingen van FIPA helpen ons begrip te bevorderen van hoe AFP's zich binden aan ijs om de groei ervan te stoppen en waarom veel AFP-producerende organismen meerdere AFP-isovormen uitdrukken.

De voorbereiding en montage van het enkele ijskristal zijn de twee stappen van de FIPA-procedure waarbij meestal fouten worden gemaakt. Bepalen of het voorbereide ijskristal enkelvoudig is, wordt gedaan door het te onderzoeken door gekruiste polaroids (figuur 1D),zoals beschreven in stap 2.1 van de protocolsectie. Als voor de FIPA-analyse een multikristallijn ijskristal wordt gebruikt, zal het resultaat discontinue binding van de ACP's op de hemisfeer zijn zonder een coherent bindingspatroon (fig...

Watch this Scientific Journal Video about Determining the Ice-binding Planes of Antifreeze Proteins by Fluorescence-based Ice Plane Affinity at JoVE.com

Determining the Ice-binding Planes of Antifreeze Proteins by Fluorescence-based Ice Plane Affinity

Antivrieseiwitten (ACP's) binden zich aan specifieke ijsvlakken om ijsgroei te voorkomen of te vertragen. Fluorescentie-gebaseerde ijsvlakaffiniteitsanalyse (FIPA) is een wijziging van de oorspronkelijke ijsetsmethode voor de bepaling van AFP-gebonden ijsvlakken. AFP's zijn fluorescerend gelabeld, verwerkt in macroscopische enkelvoudige ijskristallen en gevisualiseerd onder UV-licht.

Het bepalen van de IJsbindende Vlakken van Antivries eiwitten door Fluorescentie-gebaseerde Ice Plane Affiniteit

Antifreeze proteins (AFPs) are expressed in a variety of cold-hardy organisms to prevent or slow internal ice growth. AFPs bind to specific planes of ice ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

LabVIEW-operated Novel Nanoliter Osmometer for Ice Binding Protein Investigations

LabVIEW bediende Novel nanoliter Osmometer voor Ice Bindend Eiwit Onderzoeken

Ice-binding proteins (IBPs), including antifreeze proteins, ice structuring proteins, thermal hysteresis proteins, and ice recrystallization inhibition ...

Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides

Vorming van Bestelde Biomoleculaire structuren door de zelf-assemblage van korte peptiden

In nature, complex functional structures are formed by the self-assembly of biomolecules under mild conditions. Understanding the forces that control ...

Submillisecond Conformational Changes in Proteins Resolved by Photothermal Beam Deflection

Submillisecond Conformational Veranderingen in Eiwitten opgelost door Fotothermische straalafbuiging

Photothermal beam deflection together with photo-acoustic calorimetry and thermal grating belongs to the family of photothermal methods that monitor the ...

Fluorescence-based Monitoring of PAD4 Activity via a Pro-fluorescence Substrate Analog

Fluorescentie gebaseerde Monitoring van PAD4 activiteit via een Pro-fluorescentie Substrate Analog

Post-translational modifications may lead to altered protein functional states by increasing the covalent variations on the side chains of many protein ...

Optimization of Synthetic Proteins: Identification of Interpositional Dependencies Indicating Structurally and/or Functionally Linked Residues

Optimalisatie van synthetische eiwitten: Identificatie van interpositioneel afhankelijkheden Indicating structureel en / of functioneel verbonden Residuen

Protein alignments are commonly used to evaluate the similarity of protein residues, and the derived consensus sequence used for identifying functional ...

In Situ Characterization of Hydrated Proteins in Water by SALVI and ToF-SIMS

In Situ Characterization of Hydrated Proteins in Water by SALVI and ToF-SIMS

In Situ karakterisering van gehydrateerde Eiwitten in Water door SALVI en ToF-SIMS

This work demonstrates in situ characterization of protein biomolecules in the aqueous solution using the System for Analysis at the Liquid Vacuum ...

Sulfate Separation by Selective Crystallization with a Bis-iminoguanidinium Ligand

Sulfaat Scheiden door selectieve kristallisatie met een Bis-iminoguanidinium Ligand

A simple and effective method for selective sulfate separation from aqueous solutions by crystallization with a bis-guanidinium ligand, ...

Determining the Chemical Composition of Corrosion Inhibitor/Metal Interfaces with XPS: Minimizing Post Immersion Oxidation

Het bepalen van de chemische samenstelling van Corrosion Inhibitor / Metal Interfaces met XPS: minimaliseren Bericht Immersion Oxidatie

An approach for acquiring more reliable X-ray photoelectron spectroscopy data from corrosion inhibitor/metal interfaces is described. More specifically, ...

An HS-MRM Assay for the Quantification of Host-cell Proteins in Protein Biopharmaceuticals by Liquid Chromatography Ion Mobility QTOF Mass Spectrometry

Een HS-MRM Assay voor de kwantificering van de gastheercel eiwitten in Protein biofarmaceutica door vloeistofchromatografie Ion mobiliteit QTOF massaspectrometrie

The analysis of low-level (1-100 ppm) protein impurities (e.g., host-cell proteins (HCPs)) in protein biotherapeutics is a challenging assay requiring ...

Achieving Moderate Pressures in Sealed Vessels Using Dry Ice As a Solid CO2 Source

Achieving Moderate Pressures in Sealed Vessels Using Dry Ice As a Solid CO2 Source

Bereiken van matige druk in verzegelde vaartuigen met behulp van droogijs als een bron van Solid CO2

Herein is presented a general strategy to perform reactions under mild to moderate CO2 pressures with dry ice. This technique obviates the need for ...