Name: caffeine extraction, enzymatic activity and gene expression of caffeine synthase from plant cell suspensions
Uploaded: 2018-10-02T13:00:00
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Die Arbeit unseres Labors wurde finanziert durch einen Zuschuss aus dem Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT 219893) an SMTHS. Diese Forschung wurde auch durch ein Stipendium gewährte CONACyT und Sistema Nacional de Investigadores (4422), RJPK (Nr. 37938) unterstützt. Die Autoren danken CIATEJ für die Nutzung der Anlagen während des Schreibens dieses Manuskriptes. Besonderer Dank sind für alle Empfehlungen im Bereich Molekularbiologie und Valentín Mendoza Rodríguez, IFC, UNAM für die Einrichtungen zu Dr. Víctor Manuel González Mendoza verlängert, während der Dreharbeiten zu diesem Artikel.

1. Koffein Extraktion in Zellsuspensionen von C. Arabica L.
<ol><li>Verwenden Sie C. Arabica Zelle Suspensionen9. Pflegen Sie die Suspensionen von zweiwöchentlich Subkulturen in Murashige und Skoog Medium bei pH 4,3 mit konstant 100 u/min schütteln bei 25 ° C unter Dauerlicht (8,3 W/m2).</li>
	<li>Ernten Sie die Zellen unter Vakuumfiltration mit 11 µm Pore Filterpapier und einen Büchner-Trichter.</li>
	<li>Registrieren das Frischgewicht der gesammelten Zellen mi...

<ol>
	<li>Ferruzzi, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+beverage+composition+on+delivery+of+phenolic+compounds+from+coffee+and+tea.">The influence of beverage composition on delivery of phenolic compounds from coffee and tea.</a> Physiolgy &amp; Behavior. 100 (1), 33-41 (2010).</li><li>Majheni&#269;, L., &#352;kerget, M., Knez, &. #. 3. 8. 1. ;. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antioxidant+and+antimicrobial+activity+of+guarana+seed+extracts.">Antioxidant and antimicrobial activity of guarana seed extracts.</a> Food Chemistry. 104 (3), 1258-1268 (2007).</li><li>Sledz, W., Los, E., Paczek, A., Rischka, J., Motyka, A., Zoledowska, S., Lojkowska, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antibacterial+activity+of+caffeine+against+plant+pathogenic+bacteria.">Antibacterial activity of caffeine against plant pathogenic bacteria.</a> Acta Biochimica Polonica. 62 (3), 605-612 (2015).</li><li>Lipton, R. B., Diener, H. C., Robbins, M. S., Garas, S. Y., Patel, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Caffeine+in+the+management+of+patients+with+headache.">Caffeine in the management of patients with headache.</a> Journal of Headache and Pain. 18 (1), 1-11 (2017).</li><li>De Mejia, E. G., Ramirez-Mares, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+caffeine+and+coffee+on+our+health.">Impact of caffeine and coffee on our health.</a> Trends in Endocrinology &amp; Metabolism. 25 (10), 489-492 (2014).</li><li>Uefuji, H., Tatsumi, Y., Morimoto, M., Kaothien-Nakayama, P., Ogita, S., Sano, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Caffeine+production+in+tobacco+plants+by+simultaneous+expression+of+three+coffee+N-methyltrasferases+and+its+potential+as+a+pest+repellant.">Caffeine production in tobacco plants by simultaneous expression of three coffee N-methyltrasferases and its potential as a pest repellant.</a> Plant Molecular Biology. 59 (2), 221-227 (2005).</li><li>Denoeud, F., Carretero-Paulet, L., Dereeper, A., Droc, G., Guyot, R., Pietrella, M., Aury, 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=The+coffee+genome+provides+insight+into+the+convergent+evolution+of+caffeine+biosynthesis.">The coffee genome provides insight into the convergent evolution of caffeine biosynthesis.</a> Science. 345 (6201), 1181-1184 (2014).</li><li>Kurata, H., Matsumura, S., Furusaki, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+irradiation+causes+physiological+and+metabolic+changes+for+purine+alkaloid+production+by+a+Coffea+arabica+cell+suspension+culture.">Light irradiation causes physiological and metabolic changes for purine alkaloid production by a Coffea arabica cell suspension culture.</a> Plant Science. 123 (1-2), 197-203 (1997).</li><li>Pech-K&#250;, R., Mu&#241;oz-S&#225;nchez, J. A., Monforte-Gonz&#225;lez, M., V&#225;zquez-Flota, F., Rodas-Junco, B. A., Gonz&#225;lez-Mendoza, V. M., Hern&#225;ndez-Sotomayor, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+aluminum+stress+and+caffeine+biosynthesis+in+suspension+cells+of+Coffea+arabica+L.">Relationship between aluminum stress and caffeine biosynthesis in suspension cells of Coffea arabica L.</a> Journal of Inorganic Biochemistry. 181, 177-182 (2018).</li><li>Huang, R., O'Donnell, A. J., Barboline, J. J., Barkman, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Convergent+evolution+of+caffeine+in+plants+by+co-option+of+exapted+ancestral+enzymes.">Convergent evolution of caffeine in plants by co-option of exapted ancestral enzymes.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 113 (38), 10613-10618 (2016).</li><li>Mizuno, K., Okuda, A., Kato, M., Yoneyama, N., Tanaka, H., Ashihara, H., Fujimura, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+of+a+new+dual-functional+caffeine+synthase+gene+encoding+an+enzyme+for+the+conversion+of+7-methylxanthine+to+caffeine+from+coffee+(Coffea+arabica+L.).">Isolation of a new dual-functional caffeine synthase gene encoding an enzyme for the conversion of 7-methylxanthine to caffeine from coffee (Coffea arabica L.).</a> FEBS letters. 534 (1-3), 75-81 (2003).</li><li>Kato, M., Mizuno, K., Fujimura, T., Iwama, M., Irie, M., Crozier, A., Ashihara, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Purification+and+characterization+of+caffeine+synthase+from+tea+leaves.">Purification and characterization of caffeine synthase from tea leaves.</a> Plant Physiology. 120 (2), 579-586 (1999).</li><li>Livak, K. J., Schmittgen, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+relative+gene+expression+data+using+real-time+quantitative+PCR+and+the+2(-Delta+Delta+C(T))+Method.">Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) Method.</a> Method. 25 (4), 402-408 (2001).</li><li>Kurata, H., Achioku, T., Furusaki, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+light/dark+cycle+operation+with+an+hour-scale+period+enhances+caffeine+production+by+Coffea+arabica+cells.">The light/dark cycle operation with an hour-scale period enhances caffeine production by Coffea arabica cells.</a> Enzyme and Microbial Technology. 23 (7-8), 518-523 (1998).</li><li>Sartor, R. M., Mazzafera, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Caffeine+formation+by+suspension+cultures+of+Coffea+dewevrei.">Caffeine formation by suspension cultures of Coffea dewevrei.</a> Brazilian Archives of Biology Technology. 43 (1), 1-9 (2000).</li><li>Koshiro, Y., Zheng, X. Q., Wang, M. L., Nagai, C., Ashihara, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+content+and+biosynthetic+activity+of+caffeine+and+trigonelline+during+growth+and+ripening+of+Coffea+arabica+and+Coffea+canephora+fruits.">Changes in content and biosynthetic activity of caffeine and trigonelline during growth and ripening of Coffea arabica and Coffea canephora fruits.</a> Plant Science. 171 (2), 242-250 (2006).</li><li>Schimpl, F. C., Kiyota, E., Mayer, J. L. S., de Carvalho Gon&#231;alves, J. F., da Silva, J. F., Mazzafera, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+and+biochemical+characterization+of+caffeine+synthase+and+purine+alkaloid+concentration+in+guarana+fruit.">Molecular and biochemical characterization of caffeine synthase and purine alkaloid concentration in guarana fruit.</a> Phytochemistry. 105, 25-36 (2014).</li><li>Perrois, C., Strickler, S. R., Mathieu, G., Lepelley, M., Bedon, L., Michaux, S., Privat, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+regulation+of+caffeine+metabolism+in+Coffea+arabica+(Arabica)+and+Coffea+canephora+(Robusta).">Differential regulation of caffeine metabolism in Coffea arabica (Arabica) and Coffea canephora (Robusta).</a> Planta. 241 (1), 179-191 (2015).</li></ol>

Wir stellen Ihnen hier die optimalen Bedingungen für die Bewertung der Koffein Inhalt, CS Aktivität und Transkript Ebenen in ein in-vitro- Pflanzen Gewebekultur, z. B. Zellsuspensionen von C. Arabica. Frühere Berichten haben bestätigt, dass die Zellen unter Lichteinstrahlung und in Anwesenheit von Theobromin in das Kulturmedium geeignete Parameter für die Erhöhung von Koffein, die es ermöglichen, die Koffein-Trennverfahren bewerten umgekehrt-Phase Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (RP-HP...

Koffein ist eine sekundäre Metaboliten, die Biosynthesized von Pflanzen der Gattung Coffea1ist. Dieses Alkaloid gehört zur Familie methylxanthin und gilt als eine Chemiefabrik Verteidigung, weil es gegen die schädlichen Wirkungen von Krankheitserregern und Pflanzenfresser2,3handeln kann. Dieser Metabolit ist darüber hinaus verantwortlich für die stimulierenden Eigenschaften von Kaffee trinken, die häufig konsumierte weltweit4,5. Aufgrund seiner Eigenschaften interessieren mehrere Forschergruppen Studium die biosynthetische Bahn und Katabolismus von Koffein6,7. Derzeit betreuen Pflanzenkulturen in-vitro- Zelle/Gewebe als Alternative für die Bewertung der Koffein-Ansammlung unter verschiedenen biotischen und abiotischen Strategien8,9.
Koffein-Biosynthese beinhaltet die hydrolytische Freisetzung von 7-methylxanthin aus der entsprechenden Ribose Nukleosid, gefolgt von einem bestellten N-Methylations an den Positionen 3 und 1. Eine spezielle S- Adenosyl-Methionin (SAM)-abhängige N-Methyltransferase (NMT) katalysiert die Methylierung bei Position 7, während Theobromin Synthase (TS) und CS engagieren sich in der 3 - und 1-Methylations, bzw. Herstellung von Theobromin und Koffein. Die Studie von Genen Codierung unterschiedliche NMTs ermöglichte Verständnis der Mechanismen, die Koffein Produktion10,11regelt. CS, die N -Methyltransferase-Aktivität besitzt, katalysiert die letzten beiden Schritte die biosynthetische Weg Koffein11. Kaffeebaum Sämlinge hat sich gezeigt, dass Lichtstrahlung CS Aktivität erhöhen kann, führt zu einer Zunahme der Koffein-Biosynthese. Vor kurzem haben wir gezeigt, dass die Aufrechterhaltung der Zellsuspensionen von C. Arabica L. unter Lichteinstrahlung die optimale Voraussetzung ist für die Bewertung der Auswirkungen, die abiotischen Stressfaktoren beeinflussen die biosynthetische Bahn Koffein8zu produzieren. Die Informationen in diesen Studien haben Anwendungen in metabolic Engineering und Systembiologie für die Studie des biosynthetischen Koffein-Signalwegs in solchen in-vitro- Systemen zu maximieren.
Angesichts der Vorteile ein geeignetes Modell für die Untersuchung von Koffein Biosynthese zu erhalten, haben wir die Extraktionsbedingungen für Koffein auf Zellsuspensionen von C. Arabica L. optimiert Es war auch möglich, ein nützliches Protokoll für das Studium der enzymatische Aktivität sowie methodische Schritte zur Bewertung des gen Abschriften der Coffea -Koffein-Synthase 1 (CCS1) Kodierung dieses Enzym zu entwickeln. Hier berichten wir über ein Protokoll zum Extrahieren und Koffein in C. Arabica Zellsuspensionen von Dünnschichtchromatographie und Densitometrie (TLC-Densitometrie) zu quantifizieren.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:883px;" width="883">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Murashige &#38; Skoog Basal salt mixture</td>
			<td>PhytoTechnology Laboratories</td>
			<td>M524</td>
			<td>Packge Size: 50 L 
			Reagent (mg/L) 
			Ammonium Nitrate (1650) 
			Boric acid (6.2) 
			Calcium chloride, anhydrous (322.2) 
			Cobalt Chloride&#8226;H2O (0.025) 
			Cupric Sulfate&#8226;5H2O (0.025) 
			Na2EDTA&#8226;2H2O (37.26) 
			Ferrous Sulfate&#8226;7H2O (27.8) 
			Magnesium Sulfate, Anhydrous (180.7) 
			Manganese Sulfate&#8226;H2O (16.9) 
			Molybdic Acid (Sodium Salt)&#8226; 2H2O (0.25) 
			Potassium Iodide (0.83) 
			Potassium Nitrate (1900) 
			Potassium Phosphate, Monobasic (170) 
			Zinc Sulfate&#8226;7H2O (8.6) 
			Supplemented with 
			myo-inositol (100) 
			thiamine (10) 
			cysteine (25) 
			sucrose (30000) 
			2,4-dichlorophenoxyacetic acid (3) 
			6-benzylamine purine (1)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Caffeine</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>C0750-5G</td>
			<td>STANDARD-5g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Theobromine</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>T4500</td>
			<td>20 g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CAMAG TLC Scanner-4</td>
			<td>CAMAG</td>
			<td>27.62</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>WinCATS Planar Chromatography Manager software</td>
			<td>CAMAG</td>
			<td>1.4.10</td>
			<td>Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoamyl alcohol (24:1)</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>C-0549</td>
			<td>500 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cyclohexane</td>
			<td>JALMEX</td>
			<td>C4375-13</td>
			<td>1 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>J.T. BAKER</td>
			<td>900643</td>
			<td>4 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>J.T. BAKER</td>
			<td>9093-03</td>
			<td>4 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroform</td>
			<td>JALMEX</td>
			<td>C-4425-15</td>
			<td>3.5 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TLC silica gel 60 F254</td>
			<td>Merck</td>
			<td>1.05554.0001</td>
			<td>TLC plate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#946;-mercaptoethanol</td>
			<td>M6250</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>100 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(+)-sodium L- ascorbate</td>
			<td>A4034</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>100 g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trizma base</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>T6066</td>
			<td>1 Kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid 36.5-38%</td>
			<td>J.T. Baker</td>
			<td>9535-05</td>
			<td>2.5 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pierce BCA Protein Assay Kit</td>
			<td>Thermo scientific</td>
			<td>232227</td>
			<td>Kit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methyl [3H]-S-adenosyl methionine</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>NET155</td>
			<td>Specific activity of 15 Ci/mmol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid scintillation vials</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>Z253081</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermostatic bath/circulator</td>
			<td>Cole Parmer</td>
			<td>60714</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro centrifugue tube</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td></td>
			<td>Tube of 1.5 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cryogenic vials</td>
			<td>Heathrow Scientific</td>
			<td>HS23202A</td>
			<td>2 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge 5804</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5804 000925</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex</td>
			<td>Thermolyne</td>
			<td>LR 5947</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Porcelain mortar</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>FB961B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter paper</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>Z274844</td>
			<td>Porosity medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Picofuge</td>
			<td>Stratagene</td>
			<td>400550</td>
			<td>2000 x g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analytical balance</td>
			<td>AND</td>
			<td>HR-120</td>
			<td>Model HR-120</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scintillation counter</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>6500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gel photodocumentation system</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>Chemic XRS</td>
			<td>Model Chemic XRS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compact UV lamp</td>
			<td>UVP</td>
			<td>95002112</td>
			<td>UVGL-25</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scienceware HDPE Buchner funnel</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>2419907</td>
			<td>Type 37600 mixer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TRIzol reagent</td>
			<td>Thermo scientific</td>
			<td>15596-018</td>
			<td>200 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ReverdAid Reverse transcriptase</td>
			<td>Thermo scientific</td>
			<td>#EP0441</td>
			<td>10000 U</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oligo (dT)18 primer</td>
			<td>Thermo scientific</td>
			<td>#S0131</td>
			<td>100 &#181;M</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DNase I, RNase-free</td>
			<td>Thermo scientific</td>
			<td>#EN0525</td>
			<td>1000 U</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium chloride</td>
			<td>Thermo scientific</td>
			<td>EN0525</td>
			<td>1.25 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylenediaminetetraacetic acid</td>
			<td>Thermo scientific</td>
			<td>EN0525</td>
			<td>1 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dNTP mix</td>
			<td>Thermo scientific</td>
			<td>R0191</td>
			<td>R0191</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SYBR Green qPCR Master Mix (2X)</td>
			<td>Thermo scientific</td>
			<td>K0251</td>
			<td>For 200 reactions of 25 &#181;L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PikoReal</td>
			<td>Thermo scientific</td>
			<td>2.2</td>
			<td>Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phenol, pH 8.0, equilibrated, Molecular Biology Grade, Ultrapure</td>
			<td>USB</td>
			<td>J75829</td>
			<td>100 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl alcohol</td>
			<td>Karal</td>
			<td>2040</td>
			<td>1 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl alcohol</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>64175</td>
			<td>1 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diethyl pyrocarbonate</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>D5758</td>
			<td>100 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lab Rotator</td>
			<td>LW Scientific</td>
			<td>Mod. LW210</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

caffeine extraction, enzymatic activity and gene expression of caffeine synthase from plant cell suspensions

Koffein (1,3,7-Trimethylxanthine) ist ein Purin-Alkaloid in beliebte Getränke wie Kaffee und Tee vorhanden. Diese sekundären Metaboliten gilt als eine chemische Verteidigung, denn es antimikrobielle Wirkung hat und ein natürliches Insektizid als gilt. Koffein kann auch negative Allelopathische Effekte produzieren, die das Wachstum der umliegenden Pflanzen zu verhindern. Darüber hinaus verbrauchen die Menschen auf der ganzen Welt Koffein für seine schmerzlindernde und stimulierende Wirkung. Aufgrund des Interesses in der technologischen Anwendungen von Koffein ist Forschung auf der biosynthetische Bahn dieser Verbindung gewachsen. Diese Studien konzentrierten sich in erster Linie auf das Verständnis der biochemischen und molekularen Mechanismen, die die Biosynthese von Koffein zu regulieren. In-vitro- Gewebekultur ist ein nützliches System für das Studium dieser biosynthetische Bahn geworden. In diesem Artikel wird Schritt für Schritt-Protokoll für die Quantifizierung von Koffein und Messung der Transkription des Gens (CCS1) Codierung Koffein-Synthase (CS) in Zellsuspensionen von C. Arabica L. sowie seine Tätigkeit beschreiben.

Koffein-Extrakte erhalten über das hier vorgestellte Verfahren analysiert wurden von TLC-Densitometrie durch die Proben um Chromatographie nach dem Schema in Abbildung 1gezeigte Platte zu unterwerfen. Verwendet, um die Ebenen von Koffein in zellextrakte, eine Kurve mit verschiedenen Konzentrationen von kommerziellen Standard zu quantifizieren, denn diese Verbindung war (Abbildung 2A). Das Muster der Absorption für Koffein wurde...

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Caffeine Extraction, Enzymatic Activity and Gene Expression of Caffeine Synthase from Plant Cell Suspensions

Koffein-Extraktion, enzymatische Aktivität und Genexpression von Koffein-Synthase aus Anlage Zellsuspensionen

Dieses Protokoll beschreibt eine effiziente Methode für die Extraktion und Quantifizierung des Koffeins in Zellsuspensionen von C. Arabica L. und einer experimentellen Verfahren für die Bewertung der enzymatischen Aktivität von Koffein-Synthase mit dem Ausdruck Das Gen, das dieses Enzym kodiert.

Caffeine (1,3,7-trimethylxanthine) is a purine alkaloid present in popular drinks such as coffee and tea. This secondary metabolite is regarded as a ...

Diese Methode kann helfen, Schlüsselfragen in den Bereichen analytische Chemie, Biochemie und Biotechnologie zu beantworten. Wie, was sind die Veränderungen, die in der Koffein-Biosynthese auftreten. Der Hauptvorteil dieser Technik ist, dass sie auf Invitro-Pflanzenmodelle angewendet werden kann, die Koffein produzieren.Um zu beginnen, fügen Sie 10 Milliliter Aceton zu den lyophilisierten Zellen hinzu, und versiegeln Sie den Kolben, bevor Sie ihn 30 Sekunden lang mit dem Wirbelmischer mischen. Dann mischen Sie die Probe bei 100 Rpm mit einem Rotator für fünf Stunden bei Raumtemperatur. Danach die Probe mit 25 Mikroliter Aceton erneut aussetzen.Zuerst einen Mikroliter des zuvor hergestellten Koffeinextrakts auf die Kieselgelplatten auftragen. Entwickeln Sie dann den TLC in der Chromatographiekammer mit 10 Millilitern der mobilen Phase, Cyclohexanaceton. Visualisieren Sie die Koffeinbänder in kurzwelliger Ultraviolettlänge mit einer kompakten UV-Lampe.Danach quantifizieren Sie den Koffeingehalt durch Densitometrie bei 273 Nanometern. Mit Filterpapier die zuvor vorbereitete Zellsuspension vakuumfiltern. Verwenden Sie dann einen Porzellanmörtel, um die Zellprobe mit flüssigem Stickstoff und RNA-Isolationsreagenz zu mazerieren, bis sie homogenisiert ist.Als nächstes 500 Mikroliter der Probe in ein steriles Mikrozentrifugenrohr übertragen. Fügen Sie dann 300 Mikroliter Chloroform-Isoamylalkohol und 300 Mikroliter gleichgewichtiertes Phenol hinzu. Mischen Sie die Probe mit einem Wirbelmischer und zentrifugieren Sie es bei 20, 000G für 15 Minuten bei vier Grad Celsius.Danach 300 Mikroliter der oberen Phase in ein sauberes Mikrozentrifugenrohr übertragen. Dann fügen Sie 200 Mikroliter Isopropanol und inkubieren Sie die Röhre für eine Stunde bei negativen 20 Grad Celsius. Fügen Sie dem Pellet einen Milliliter Ethanol hinzu.Zentrifugieren Sie dann das Rohr 10 Minuten lang bei 12 000G und dekantieren Sie die flüssige Phase. Als nächstes trocknen Sie die Probe für 1,5 Stunden bei Raumtemperatur. Anschließend wird der RNA-Extrakt mit 25 Mikroliter dePC-behandeltem Wasser wieder ausgesetzt.Fügen Sie zunächst zwei Mikrogramm des gesamten RNA-Extrakts zu einem sterilen Mikrozentrifugenrohr hinzu. Fügen Sie dann einen Mikroliter 10X Reaktionspuffer und einen Mikroliter DNase hinzu. Bringen Sie das endige Volumen der Reaktion auf 10 Mikroliter mit DEPC-behandeltem Wasser.Dann mischen Sie die Probe und Zentrifuge bei 2 000G für eine Minute. Als nächstes inkubieren Sie die Probe bei 37 Grad Celsius für 30 Minuten. Danach einen Mikroliter 50 Mikromolar-Dinatriumethylendiamin-Tetraacetat hinzufügen, um die Reaktion zu stoppen.Inkubieren Sie die Probe bei 65 Grad Celsius für 10 Minuten. Dann 100 Nanogramm RNA auf ein Agarose-Gel auftragen und das Gel laufen lassen. Visualisieren Sie die Integrität der RNA mit einem Gel-Foto-Dokumentationssystem.Fügen Sie zunächst 2,5 Mikrogramm Gesamt-RNA zu einem Mikrozentrifugenröhrchen hinzu. Dann einen Mikroliter Oligo-Desoxythymidin-Primer hinzufügen und das Rohr auf ein Endvolumen von 13 Mikrolitern mit nukleasefreiem Wasser füllen. Mischen Sie die Probe und zentrifugieren Sie sie bei 2 000G für eine Minute.Inkubieren Sie die Probe bei 65 Grad Celsius für fünf Minuten. Und dann bei vier Grad Celsius für zwei Minuten. Als nächstes fügen Sie der Probe vier Mikroliter 5X Reaktionspuffer, zwei Mikroliter dNTP-Mix und einen Mikroliter Reverse-Transkriptase hinzu.Dann mischen Sie die Probe sanft und Zentrifuge bei 2 000G für eine Minute. Danach, inkubieren Sie die Probe bei 45 Grad Celsius für 50 Minuten, und dann bei 70 Grad Celsius für 10 Minuten. Fügen Sie 7,5 Mikroliter 2X Taq DNA-Polymerase und 0,1 Mikromol von RAX zu einem PCR-Mikrozentrifugenrohr hinzu.Fügen Sie dann jeweils 0,75 Mikroliter Vorwärts- und Rückwärtsgrundierung hinzu, um das CCS1-Gen zu verstärken. Fügen Sie danach 600 Nanogramm CDNA-Vorlage hinzu. Die Amplifikationsreaktion in Echtzeit PCR, wie im Textprotokoll beschrieben, vorformen.Analysieren Sie dann die Daten mit der PCR-Software. Wiegen Sie ein Gramm Zellmaterial ab und verpacken Sie es in Aluminiumfolie. Nach dem Mazerieren der Probe in eine Glasdurchstechflasche geben und 2,5 Milliliter Extraktionspuffer hinzufügen.Als nächstes zentrifugieren Sie die Probe bei 20, 000G für 20 Minuten bei vier Grad Celsius. Übertragen Sie 500 Mikroliter Aliquots in kryogene Fläschchen. Mit einem Spektralphotometer messen Sie die Proteinkonzentration der Probe bei 562 Nanometern mit einem Bicinchoninsäure-Assay, wobei Rinderseralbumin als Standard verwendet wird.Bereiten Sie zunächst das Reaktionsgemisch in einem Mikrozentrifugenrohr gemäß dem Textprotokoll vor. Dann erhöhen Sie das Gesamtvolumen auf 200 Mikroliter mit 100 Millimolaren Tris HCL. Denken Sie daran, es ist für Ihre eigene Sicherheit zwingend erforderlich, bei der Vorbereitung von Reaktionsgemisch mit radioaktivem Material die richtigen Vorsichtsmaßnahmen zu befolgen.Halten Sie die Mikrozentrifuge Tube auf Eis und fügen Sie ein Volumen der löslichen Fraktion, die sieben bis neun Milligramm Protein enthält. Dann wirbeln Sie die Mischung und inkubieren bei 30 Grad Celsius für 30 Minuten. Danach zentrieren Sie die Proben bei 11 000G für fünf Minuten.Dann, sorgfältig ein Volumen von 900 Mikroliter zurückgewinnen, und übertragen Sie die Proben in eine Szintillations-Fläschigkeit. Als nächstes verdampfen Sie die Chloroform, um die Trockenheit in der Haube bei Raumtemperatur zu vervollständigen. Fügen Sie fünf Milliliter Szintillationsflüssigkeit in die Durchstechflasche.Schließlich analysieren Sie die Radioaktivität in das Koffein mit einem Szintillationszähler. In diesem Protokoll wurde das Muster der Absorption von Koffein über TLC-Densitometrie, durch das sichtbare Lichtspektrum und das Lesen bei maximaler Absorption bei 273 Nanometern analysiert. Die Trennungskurve von Koffein auf der TLC-Platte zeigte einen RF zwischen 0,34 und 0,39.Die aus suspendierten Zellen abgeleitete RNA weist klare Trennungen der 28er-, 18er- und 5s-RRNA-Untereinheiten auf, was darauf hindeutet, dass die Proben von hoher Qualität waren. Schließlich wurde aus der QPCR-Analyse eine Schmelzkurve gewonnen, die ein einziges Amplifikationsprodukt für das Koffeinsynthase-Gen zeigt. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Forscher in den Bereichen Biotechnologie und Biochemie, um die sekundäre metabolisierende Gewebekultur aus Kaffee, Tee und Coco zu erforschen.Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Radioaktivität und molekularer Pathologie extrem gefährlich sein kann, und Vorsichtsmaßnahmen wie die Verwendung von Handschuhen, Schutzbrillen und spezialgeräten für radioaktives Material sind bei der Durchführung dieses Verfahrens immer zu treffen.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Expression, Purification, and Antimicrobial Activity of S100A12

Expression, Reinigung und antimikrobielle Aktivität von S100A12

Calgranulin proteins are important mediators of innate immunity and are members of the S100 class of the EF-hand family of calcium binding proteins. Some ...

Forschung

Biochemie

A Simple Fractionated Extraction Method for the Comprehensive Analysis of Metabolites, Lipids, and Proteins from a Single Sample

Eine einfache Fraktionierte Extraktionsmethode für die umfassende Analyse von Metaboliten, Lipiden und Proteinen aus einer einzigen Probe

Understanding of complex biological systems requires the measurement, analysis and integration of multiple compound classes of the living cell, usually ...

mRNA Interactome Capture from Plant Protoplasts

MRNA Interactome Capture aus Pflanzenprotoplasten

RNA-binding proteins (RBPs) determine the fates of RNAs. They participate in all RNA biogenesis pathways and especially contribute to post-transcriptional ...

Isolation and Respiratory Measurements of Mitochondria from Arabidopsis thaliana

Isolation and Respiratory Measurements of Mitochondria from Arabidopsis thaliana

Isolation und Atemwege Messungen der Mitochondrien von Arabidopsis thaliana

Mitochondria are essential organelles involved in numerous metabolic pathways in plants, most notably the production of adenosine triphosphate (ATP) from ...

Modifying Baculovirus Expression Vectors to Produce Secreted Plant Proteins in Insect Cells

Pflanzliche Proteine in Insektenzellen abgesondert ändern Baculovirus Expressionsvektoren herstellen

It has been a challenge for scientists to express recombinant secretory eukaryotic proteins for structural and biochemical studies. The ...

A Colorimetric Assay of Citrate Synthase Activity in Drosophila Melanogaster

A Colorimetric Assay of Citrate Synthase Activity in Drosophila Melanogaster

Ein kolorimetrischer Test der Citrat-Synthase-Aktivität in Drosophila Melanogaster

Mitochondria play the most prominent roles in cellular metabolism by producing ATP through oxidative phosphorylation and regulating a variety of ...

A Customizable Approach for the Enzymatic Production and Purification of Diterpenoid Natural Products

Ein anpassbarer Ansatz für die enzymatische Produktion und Reinigung von Diterpenoid Naturprodukten

Diterpenoids form a diverse class of small molecule natural products that are widely distributed across the kingdoms of life and have critical biological ...

Obtaining High-Quality Transcriptome Data from Cereal Seeds by a Modified Method for Gene Expression Profiling

Beschaffung hochwertiger Transkriptomdaten von Getreidesamen durch eine modifizierte Methode zur Genexpressionsprofilierung

The characterization of gene expression is dependent on RNA quality. In germinating, developing and mature cereal seeds, the extraction of high-quality ...

Extraction and Quantification of Soluble, Radiolabeled Inositol Polyphosphates from Different Plant Species using SAX-HPLC

Extraktion und Quantifizierung von löslichen, radioaktiv markierten Inositolpolyphosphaten aus verschiedenen Pflanzenarten mit SAX-HPLC

The phosphate esters of myo-inositol, also termed inositol phosphates (InsPs), are a class of cellular regulators playing important roles in plant ...

PCR Mutagenesis, Cloning, Expression, Fast Protein Purification Protocols and Crystallization of the Wild Type and Mutant Forms of Tryptophan Synthase

PCR-Mutagenese, Klonierung, Expression, schnelle Proteinreinigungsprotokolle und Kristallisation des Wildtyps und der mutierten Formen der Tryptophan-Synthase

Structural studies with tryptophan synthase (TS) bienzyme complex (&#945;2&#946;2 TS) from Salmonella typhimurium have been performed to better understand ...