Name: water in oil emulsions: a new system for assembling water-soluble chlorophyll-binding proteins with hydrophobic pigments
Uploaded: 2016-03-21T14:00:00
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DN은 EU FP7 프로젝트의 PEPDIODE (GA 256672)과 REGPOT-2012-2013-1 (GA 316157), 그리고 이스라엘 과학 재단에서 개인 연구 보조금 (제 10분의 268)의 지원을 인정합니다. 우리는 공 초점 현미경 이미지를내어 교수 쉬 무엘 루빈스타인, 공학부 및 응용 과학, 하버드 대학, 캠브리지 MA, USA 감사합니다.

1. 엽록소에게 주식 솔루션을 준비 <ol><li> 중요한 단계는 : 광 손상을 최소화하기 위해, 녹색 광 (520 ㎚) 또는 어두운 하에서 화학적 후드 엽록소 제조의 모든 단계를 수행한다. 항상 저장을 위해 안료를 동결하기 전에 질소 나 아르곤을 추가합니다. 모든 용매 분석 학년 있는지 확인합니다. </li><li> 틸라코이드 막 만 엽록소 a를 포함하는 동결 건조 스피루리나 platensis 세포 또는 다른 c...

<ol>
	<li>Bryant, D. A., Frigaard, N. -. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prokaryotic+photosynthesis+and+phototrophy+illuminated.">Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated.</a> Trends Microbiol. 14, 488-496 (2006).</li><li>Tronrud, D. E., Wen, J. Z., Gay, L., Blankenship, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+structural+basis+for+the+difference+in+absorbance+spectra+for+the+FMO+antenna+protein+from+various+green+sulfur+bacteria.">The structural basis for the difference in absorbance spectra for the FMO antenna protein from various green sulfur bacteria.</a> Photosynth. Res. 100, 79-87 (2009).</li><li>Schulte, T., Johanning, S., Hofmann, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+and+function+of+native+and+refolded+peridinin-chlorophyll-proteins+from+dinoflagellates.">Structure and function of native and refolded peridinin-chlorophyll-proteins from dinoflagellates.</a> Eur. J. Cell Biol. 89, 990-997 (2010).</li><li>Renger, G., 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=Water+soluble+chlorophyll+binding+protein+of+higher+plants:+a+most+suitable+model+system+for+basic+analyses+of+pigment-pigment+and+pigment-protein+interactions+in+chlorophyll+protein+complexes.">Water soluble chlorophyll binding protein of higher plants: a most suitable model system for basic analyses of pigment-pigment and pigment-protein interactions in chlorophyll protein complexes.</a> J. Plant Physiol. 168, 1462-1472 (2011).</li><li>Satoh, H., Uchida, A., Nakayama, K., Okada, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water-soluble+chlorophyll+protein+in+Brassicaceae+plants+is+a+stress-induced+chlorophyll-binding+protein.">Water-soluble chlorophyll protein in Brassicaceae plants is a stress-induced chlorophyll-binding protein.</a> Plant Cell Physiol. 42, 906-911 (2001).</li><li>Bektas, I., Fellenberg, C., Paulsen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water-soluble+chlorophyll+protein+(WSCP)+of+Arabidopsis+is+expressed+in+the+gynoecium+and+developing+silique.">Water-soluble chlorophyll protein (WSCP) of Arabidopsis is expressed in the gynoecium and developing silique.</a> Planta. 236, 251-259 (2012).</li><li>Damaraju, S., Schlede, S., Eckhardt, U., Lokstein, H., Grimm, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functions+of+the+water+soluble+chlorophyll-binding+protein+in+plants.">Functions of the water soluble chlorophyll-binding protein in plants.</a> J. 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P., Reinbothe, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Novel+Role+of+Water-Soluble+Chlorophyll+Proteins+in+the+Transitory+Storage+of+Chorophyllide.">A Novel Role of Water-Soluble Chlorophyll Proteins in the Transitory Storage of Chorophyllide.</a> Plant Physiol. 134, 1355-1365 (2004).</li><li>Satoh, H., Nakayama, K., Okada, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+cloning+and+functional+expression+of+a+water-soluble+chlorophyll+protein,+a+putative+carrier+of+chlorophyll+molecules+in+cauliflower.">Molecular cloning and functional expression of a water-soluble chlorophyll protein, a putative carrier of chlorophyll molecules in cauliflower.</a> J. Biol. Chem. 273, 30568-30575 (1998).</li><li>Schmidt, K., Fufezan, C., Krieger-Liszkay, A., Satoh, H., Paulsen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recombinant+water-soluble+chlorophyll+protein+from+Brassica+oleracea+var.+Botrys+binds+various+chlorophyll+derivatives.">Recombinant water-soluble chlorophyll protein from Brassica oleracea var. Botrys binds various chlorophyll derivatives.</a> Biochemistry. 42, 7427-7433 (2003).</li><li>Takahashi, S., 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=Molecular+cloning,+characterization+and+analysis+of+the+intracellular+localization+of+a+water-soluble+Chl-binding+protein+from+Brussels+sprouts+(Brassica+oleracea+var.+gemmifera).">Molecular cloning, characterization and analysis of the intracellular localization of a water-soluble Chl-binding protein from Brussels sprouts (Brassica oleracea var. gemmifera).</a> Plant Cell Physiol. 53, 879-891 (2012).</li><li>Takahashi, S., Ono, M., Uchida, A., Nakayama, K., Satoh, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+cloning+and+functional+expression+of+a+water-soluble+chlorophyll-binding+protein+from+Japanese+wild+radish.">Molecular cloning and functional expression of a water-soluble chlorophyll-binding protein from Japanese wild radish.</a> J. Plant Physiol. 170, 406-412 (2013).</li><li>Boex-Fontvieille, E., Rustgi, S., von Wettstein, D., Reinbothe, S., Reinbothe, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water-soluble+chlorophyll+protein+is+involved+in+herbivore+resistance+activation+during+greening+of+Arabidopsis+thaliana.">Water-soluble chlorophyll protein is involved in herbivore resistance activation during greening of Arabidopsis thaliana.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 112, 7303-7308 (2015).</li><li>Hughes, J. L., 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=Magneto-optic+spectroscopy+of+a+protein+tetramer+binding+two+exciton-coupled+chlorophylls.">Magneto-optic spectroscopy of a protein tetramer binding two exciton-coupled chlorophylls.</a> J. Am. Chem. Soc. 128, 3649-3658 (2006).</li><li>Bednarczyk, D., Takahashi, S., Satoh, H., Noy, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assembly+of+water-soluble+chlorophyll-binding+proteins+with+native+hydrophobic+chlorophylls+in+water-in-oil+emulsions.">Assembly of water-soluble chlorophyll-binding proteins with native hydrophobic chlorophylls in water-in-oil emulsions.</a> BBA - Bioenergetics. 1847, 307-313 (2015).</li><li>Fiedor, L., Rosenbach-Belkin, V., Scherz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+stereospecific+interaction+between+chlorophylls+and+chlorophyllase.+Possible+implication+for+chlorophyll+biosynthesis+and+degradation.">The stereospecific interaction between chlorophylls and chlorophyllase. Possible implication for chlorophyll biosynthesis and degradation.</a> J. Biol. Chem. 267, 22043-22047 (1992).</li><li>Kamimura, Y., Mori, T., Yamasaki, T., Katoh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation,+properties+and+a+possible+function+of+a+water-soluble+chlorophyll+a/b-protein+from+brussels+sprouts.">Isolation, properties and a possible function of a water-soluble chlorophyll a/b-protein from brussels sprouts.</a> Plant Cell Physiol. 38, 133-138 (1997).</li><li>Murata, T., Itoh, R., Yakushiji, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystallization+of+water-soluble+chlorophyll-proteins+from+Lepidium+virginicum.">Crystallization of water-soluble chlorophyll-proteins from Lepidium virginicum.</a> Biochim. Biophys. Acta. 593, 167-170 (1980).</li></ol>

우리의 목표는 소수성 안료와 수용성 클로로필 결합 단백질의 조립을위한 새로운 일반 시스템을 개발 하였다. 여기가 W의 /의 O 에멀젼을 기반으로 새로운 재구성 시스템은 재조합 E. 표현 브뤼셀 콩나물, 콜리 플라워, 와사비와 버지니아 pepperweed에서 WSCP의 아포 단백질의 조립 작업을 입증 일반적인 방법입니다 것을 알 수있다 대장균. 다음 결과는 엽록소 (A)의 10 배 몰 과량 WSC...

이러한 엽록소 (Chls), bacteriochlorophylls (BChls) 및 카로티노이드 등의 소수성 안료는 전자 수송 및 빛 에너지 캡처 및 전송을 수행 광합성 반응 센터와 빛 수확 단백질의 기본 보조 인자이다. 반응 센터와 엽록소 결합 광 수확 복합체의 대부분은 막 횡단 단백질이다. 비 산소를 광합성 녹색 유황 세균 1, 2의 Fenna - 매튜스 - 올슨 (FMO) 단백질 및 와편 모 조류 (3)의 peridinin - 엽록소 단백질 (PCP)는 수용성 빛 수확 단백질의 뛰어난 예이다. 수용성 엽록소 결합 단백질 (WSCPs) 십자화과, 타테, 명아주과 및 비름 식물 4, 5는 다른 독특한 예이며, 아직 FMO와 PCP 달리,이 광 수확에서나 차 광합성 반응의 어느 것도 관여 및 그들의 정확한 PHYsiological 기능은 아직 5-8 불분명하다. 높은 엽록소 결합 친 화성이 과도 Chls의 사업자와 엽록소 유도체 9,10와 같은 제안 기능에지도했다. 또한, 그것은 WSCP이 손상된 세포에 Chls을 청소하는 역할을하고 엽록소에 의한 광산화 손상 7,11-13 방지 것을 가정했다. 더 최근에는 프로테아제 억제제로서 그 WSCP 기능을 제시하고 초식 저항 동안 역할뿐만 꽃 발달 동안 14 세포 사멸을 조절 하였다. WSCPs는 광 물리 특성에 따라 두 가지 종류로 구분된다. 첫 번째 클래스 (클래스 I, 예. 명아주에서)는 조명에 광을 거칠 수있다. 광 5,10을받지 않는 브라 시카 공장에서 클래스 II WSCPs는 더 클래스 인천 공항으로 세분화된다 (예., 브라 시카 올레 라 케아, Raphanus sativus에서) 및 IIB (예., 다닥 냉이의 virginicum에서 </em&gt;). 다닥 냉이의 virginicum에서 클래스 IIB의 WSCP의 구조는 2.0 Å 해상도 8에서 X 선 결정학에 의해 해결되었다. 이것은 단백질 하위 단위는 소수성 코어를 형성하는 대칭 homotetramer을 보여준다. 각 서브 유닛은 모든 엽록소의 구성은 엽록소 - 단백질 복합체의 결합 및 조립을 공부 WSCPs에게 잠재적으로 유용한 모델 시스템을 만드는 간단한 core.This 내에서 네 밀접하게 포장 Chls의 꽉 배치 결과 하나의 엽록소 및 Chls 이웃의 효과를 결합 개별 Chls의 스펙트럼 및 전자 특성에 단백질 환경. 또한, 인공 광합성 소자에서 광 수확 모듈에 사용될 수있는 인공 엽록소 결합 성 단백질을 구성하는 템플릿을 제공 할 수있다. 식물로부터 정제 복합체는 항상 엽록소 (a)의 서로 다른 조합으로 사량의 이종 혼합물을 포함하기 때문에 기본 WSCPs의 엄격한 연구는 가능하지 않습니다와 엽록소 B (9). 따라서, 시험 관내 재조합 발현과 Chls WSCPs를 조립하는 방법이 요구된다. 이것은 (15)가 입증되었다 틸라코이드 막과 아포 단백질을 혼합하여. 불가능 단순히 수용액에 안료와 수용성 아포 단백질을 혼합하여 시험 관내 복잡한 조립하게 Chls의 무시할 수용성 의해 시험관 조립체 도전되지만 이 방법은 틸라코이드의 기본 Chls 존재로 제한됩니다. 슈미트는 등. 재조합 E.에 히스티딘 - 태그 단백질을 발현하여 콜리 플라워 (CaWSCP)에서 WSCP 여러 엽록소와 BChl 파생 상품을 조립보고 대장균은 니켈 친 화성 칼럼에 그것을 고정 및 세제 (11)에 용해 엽록소 유도체를 도입. 성공적으로 A.에서 재조합 WSCPs의 재구성 장대 6, 브뤼셀 콩나물 (BoWSCP), 일본어 야생 무 (RshWSCP)를비슷한 방법으로 D 버지니아 pepperweed (LvWSCP)도보고되었다. 여기, 우리는 소설 단백질을 태그가 필요하지 않습니다 WSCP와 Chls 조립 또는 고정 일반, 간단한 방법을 제시한다. 이 광유 수용성 아포 단백질들의 수용액에서 에멀젼의 제조에 의존한다. 단백질 따라서 부피 비율 16 유 중수 (W / O) 매우 높은 표면 미세 방울에 캡슐화됩니다. 소수성 공동 인자는 오일에 용해하고 용이 유상로부터 액적 내로 도입된다. 우리는 재조합 E. 표현 WSCP의 아포 단백질의 여러 변형의 조립 방법을 이용하여보고 엽록소 A의 대장균. 우리는 엽록소 신규 한 결합 단백질을 개발하기위한 스크리닝 시스템으로 사용될 수있다 WSCP 과발현 세균 조질 용 해물에서 어셈블리를 보여준다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="614">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Mineral oil</td>
			<td style="width:83px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">M5904</td>
			<td style="width:196px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Span80</td>
			<td style="width:83px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">85548</td>
			<td style="width:196px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tween80</td>
			<td style="width:83px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">P8074</td>
			<td style="width:196px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Bio-Scale Mini Profinity eXact Cartridges</td>
			<td style="width:83px;">Bio Rad</td>
			<td style="width:119px;">10011164</td>
			<td style="width:196px;">Affinity chromatography for WSCP purification with native sequence.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">His Trap HF column</td>
			<td style="width:83px;">GE Healthcare Life Science</td>
			<td style="width:119px;">17-5248-02</td>
			<td style="width:196px;">Affinity chromatography for WSCP purification with His-tag</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">DEAE Sepharose Fast Flow</td>
			<td style="width:83px;">GE Healthcare Life Science</td>
			<td style="width:119px;">17-0709-01</td>
			<td style="width:196px;">Chromatography medium for chlorophyll purification</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

water in oil emulsions: a new system for assembling water-soluble chlorophyll-binding proteins with hydrophobic pigments

엽록소 (Chls) 및 bacteriochlorophylls (BChls)는 광합성 빛 수확 및 전자 수송을 수행하는 기본 보조 인자이다. 이들의 기능은 매우 크고 정교한 multisubunit 막 횡단 단백질 복합체 내에서 특정 조직에 따라 달라집니다. 이러한 복합체는 태양 에너지 변환을 용이하게하는 방법을 분자 수준에서 이해하기 위하여, 단백질 - 안료, 안료와 안료의 상호 작용 및 동력학 여기에 그 효과를 이해하는 것이 필수적이다. 이러한 이해를 얻는 방법 중 하나는 건설 및 단순 수용성 재조합 단백질과 Chls의 단지를 공부하는 것입니다. 그러나, 수용성 단백질에 친 유성 및 Chls BChls를 통합하는 것은 어렵다. 또한, 소수성의 안료와 수용성 단백질의 조립에 사용될 수있는 일반적인 방법이 없다. 여기서는 엉덩이 있도록 유 중수 에멀젼에 기초한 간단한 고 스루풋 시스템을 보여소수성 Chls와 수용성 단백질의 embly. 새로운 방법은 엽록소 A의 십자화과 식물 (WSCP)의 수용성 엽록소 결합 단백질의 재조합 버전을 조립하여 검증 하였다. 우리는 엽록소의 성공적인 조립에게 E.을 표현 WSCP의 사용 조 해물을 보여 신규 수용성 ​​엽록소 결합 단백질 유전자 스크린 시스템을 개발하는데 사용되며, 엽록소 - 단백질 결합 및 조립 공정을 연구 할 수있다 대장균 세포.

재조합 WSCP의 아포 단백질은 이전 섹션에 설명 된 프로토콜에 따라 W / O 에멀젼의 엽록소 a를 조립했다. 프로토콜은 순수한 WSCPs 또는 대장균 세포 용 해물 WSCP 과발현 (도 1)를 함유하는 수성 상을 이용하여 구현 하였다. 이 프로토콜은 빠르고, 간단하고 조직 균질 제외하고는 특별한 장비를 필요로하지 않습니다. <p class="jove_content" fo:keep-together....

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Water in Oil Emulsions: A New System for Assembling Water-soluble Chlorophyll-binding Proteins with Hydrophobic Pigments

이 논문은 유 중수 에멀젼에 기초 소수성 안료와 수용성 단백질을 조립하기위한 간단하고 높은 처리량 방법을 설명한다. 우리는 브라 E. 식물에서 발현 재조합 수용성 엽록소 4 변형 결합 단백질 (WSCPs) 네이티브 엽록소의 조립에있어서의 효과를 입증 대장균.

오일 유제에서 물 : 소수성 안료와 수용성 엽록소 결합 단백질을 조립하기위한 새로운 시스템

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