Name: biosynthesis of a flavonol from a flavanone by establishing a one-pot bienzymatic cascade
Uploaded: 2019-08-14T12:30:00
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Este trabalho foi apoiado financeiramente pela Universidade Yangzhou especialmente nomeado professor start-up fundos, Jiangsu especialmente nomeado professor start-up fundos, seis Talent Peaks projeto na província de Jiangsu (Grant no. 2014-SWYY-016), e um projeto financiado por o desenvolvimento do programa acadêmico prioritário das instituições de ensino superior de Jiangsu (medicina veterinária). Agradecemos ao centro de testes da Universidade Yangzhou para análises de HPLC e MS de flavonoides.

1. isolar o RNA total dos tecidos da planta26,27
<ol><li>Homogeneizar os tecidos da planta.<ol>
<li>Colete 100 mg de um tecido vegetal fresco (por exemplo, mudas de 4 semanas de idade de Arabidopsis Arabidopsis thaliana). Congelar o tecido e um pilão e argamassa com nitrogênio líquido, seguido pela moagem do tecido em pó.</li>
		<li>Adicionar 1 mL de reagente de isolamento de RNA (ver tabela de materiais) na argamassa. O reagente s...

<ol>
	<li>Falcone Ferreyra, M. L., Rius, S. P., Casati, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flavonoids:+biosynthesis,+biological+functions,+and+biotechnological+applications.">Flavonoids: biosynthesis, biological functions, and biotechnological applications.</a> Frontiers in Plant Science. 3, 222 (2012).</li><li>Fang, F., Tang, K., Huang, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+of+flavonol+synthase+and+flavonol+contents+during+grape+berry+development.">Changes of flavonol synthase and flavonol contents during grape berry development.</a> European Food Research and Technology. 237 (4), 529-540 (2013).</li><li>Cui, B., 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=Anthocyanins+and+flavonols+are+responsible+for+purple+color+of+Lablab+purpureus+(L.)+sweet+pods.">Anthocyanins and flavonols are responsible for purple color of Lablab purpureus (L.) sweet pods.</a> Plant Physiology and Biochemistry. 103, 183-190 (2016).</li><li>Li, X., 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+new+class+of+flavonol-based+anti-prostate+cancer+agents:+Design,+synthesis,+and+evaluation+in+cell+models.">A new class of flavonol-based anti-prostate cancer agents: Design, synthesis, and evaluation in cell models.</a> Bioorganic &amp; Medicinal Chemistry Letters. 26 (17), 4241-4245 (2016).</li><li>Kim, 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=Regulation+of+Wnt+signaling+activity+for+growth+suppression+induced+by+quercetin+in+4T1+murine+mammary+cancer+cells.">Regulation of Wnt signaling activity for growth suppression induced by quercetin in 4T1 murine mammary cancer cells.</a> International Journal of Oncology. 43 (4), 1319-1325 (2013).</li><li>Kimura, 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=Antioxidant+activities+and+structural+characterization+of+flavonol+O-glycosides+from+seeds+of+Japanese+horse+chestnut+(Aesculus+turbinata+BLUME).">Antioxidant activities and structural characterization of flavonol O-glycosides from seeds of Japanese horse chestnut (Aesculus turbinata BLUME).</a> Food Chemistry. 228, 348-355 (2017).</li><li>Cassidy, 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=Higher+dietary+anthocyanin+and+flavonol+intakes+are+associated+with+anti-inflammatory+effects+in+a+population+of+US+adults.">Higher dietary anthocyanin and flavonol intakes are associated with anti-inflammatory effects in a population of US adults.</a> The American Journal of Clinical Nutrition. 102 (1), 172-181 (2015).</li><li>Chao, H. C., Tsai, P. F., Lee, S. C., Lin, Y. S., Wu, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Myricetin-Containing+Ethanol+Solution+on+High-Fat+Diet+Induced+Obese+Rats.">Effects of Myricetin-Containing Ethanol Solution on High-Fat Diet Induced Obese Rats.</a> Journal of Food Science. 82 (8), 1947-1952 (2017).</li><li>Serban, M. 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=Effects+of+Quercetin+on+Blood+Pressure:+A+Systematic+Review+and+Meta-Analysis+of+Randomized+Controlled+Trials.">Effects of Quercetin on Blood Pressure: A Systematic Review and Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials.</a> Journal of the American Heart Association. 5 (7), (2016).</li><li>Nakagawa, T., 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=Improvement+of+memory+recall+by+quercetin+in+rodent+contextual+fear+conditioning+and+human+early-stage+Alzheimer's+disease+patients.">Improvement of memory recall by quercetin in rodent contextual fear conditioning and human early-stage Alzheimer's disease patients.</a> Neuroreport. 27 (9), 671-676 (2016).</li><li>Muthukrishnan, S. D., Kaliyaperumal, A., Subramaniyan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+and+determination+of+flavonoids,+carotenoids+and+chlorophyll+concentration+in+Cynodon+dactylon+(L.)+by+HPLC+analysis.">Identification and determination of flavonoids, carotenoids and chlorophyll concentration in Cynodon dactylon (L.) by HPLC analysis.</a> Natural Product Research. 29 (8), 785-790 (2015).</li><li>Agar, O. T., 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=Comparative+Studies+on+Phenolic+Composition,+Antioxidant,+Wound+Healing+and+Cytotoxic+Activities+of+Selected+Achillea+L.+Species+Growing+in+Turkey.">Comparative Studies on Phenolic Composition, Antioxidant, Wound Healing and Cytotoxic Activities of Selected Achillea L. Species Growing in Turkey.</a> Molecules. 20 (10), 17976-18000 (2015).</li><li>Yang, R. Y., Lin, S., Kuo, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Content+and+distribution+of+flavonoids+among+91+edible+plant+species.">Content and distribution of flavonoids among 91 edible plant species.</a> Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition. 17, 275-279 (2008).</li><li>Tang, L. J., Zhang, S. F., Yang, J. Z., Gao, W. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+Synthetic+Methods+of+Flavones.">New Synthetic Methods of Flavones.</a> Chinese Journal of Organic Chemistry. 24 (8), 882-889 (2004).</li><li>Lu, Y. 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=Synthesis+of+luteolin+and+kaempferol+(author's+transl).">Synthesis of luteolin and kaempferol (author's transl).</a> Yao Xue Xue Bao. 15 (8), 477-481 (1980).</li><li>Zhang, Z., 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=Development+and+Optimization+of+an+In+vitro+Multienzyme+Synthetic+System+for+Production+of+Kaempferol+from+Naringenin.">Development and Optimization of an In vitro Multienzyme Synthetic System for Production of Kaempferol from Naringenin.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 66 (31), 8272-8279 (2018).</li><li>Malla, S., Pandey, R. P., Kim, B. G., Sohng, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regiospecific+modifications+of+naringenin+for+astragalin+production+in+Escherichia+coli.">Regiospecific modifications of naringenin for astragalin production in Escherichia coli.</a> Biotechnology and Bioengineering. 110 (9), 2525-2535 (2013).</li><li>Zhu, S., Wu, J., Du, G., Zhou, J., Chen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+synthesis+of+eriodictyol+from+L-tyrosine+in+Escherichia+coli.">Efficient synthesis of eriodictyol from L-tyrosine in Escherichia coli.</a> Applied and Environmental Microbiology. 80 (10), 3072-3080 (2014).</li><li>Trantas, E., Panopoulos, N., Ververidis, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolic+engineering+of+the+complete+pathway+leading+to+heterologous+biosynthesis+of+various+flavonoids+and+stilbenoids+in+Saccharomyces+cerevisiae.">Metabolic engineering of the complete pathway leading to heterologous biosynthesis of various flavonoids and stilbenoids in Saccharomyces cerevisiae.</a> Metabolic Engineering. 11 (6), 355-366 (2009).</li><li>Miyahisa, I., 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=Combinatorial+biosynthesis+of+flavones+and+flavonols+in+Escherichia+coli.">Combinatorial biosynthesis of flavones and flavonols in Escherichia coli.</a> Applied Microbiology and Biotechnology. 71 (1), 53-58 (2006).</li><li>Leonard, E., Yan, Y., Koffas, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+expression+of+a+P450+flavonoid+hydroxylase+for+the+biosynthesis+of+plant-specific+hydroxylated+flavonols+in+Escherichia+coli.">Functional expression of a P450 flavonoid hydroxylase for the biosynthesis of plant-specific hydroxylated flavonols in Escherichia coli.</a> Metabolic Engineering. 8 (2), 172-181 (2006).</li><li>Koopman, 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=De+novo+production+of+the+flavonoid+naringenin+in+engineered+Saccharomyces+cerevisiae.">De novo production of the flavonoid naringenin in engineered Saccharomyces cerevisiae.</a> Microbial Cell Factories. 11, 155 (2012).</li><li>Winkel-Shirley, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flavonoid+biosynthesis.+A+colorful+model+for+genetics,+biochemistry,+cell+biology,+and+biotechnology.">Flavonoid biosynthesis. A colorful model for genetics, biochemistry, cell biology, and biotechnology.</a> Plant Physiology. 126 (2), 485-493 (2001).</li><li>Duan, 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=Biosynthesis+and+engineering+of+kaempferol+in+Saccharomyces+cerevisiae.">Biosynthesis and engineering of kaempferol in Saccharomyces cerevisiae.</a> Microbial Cell Factories. 16 (1), 165 (2017).</li><li>Cheng, Q., Xiang, L., Izumikawa, M., Meluzzi, D., Moore, B. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enzymatic+total+synthesis+of+enterocin+polyketides.">Enzymatic total synthesis of enterocin polyketides.</a> Nature Chemical Biology. 3 (9), 557-558 (2007).</li><li>Connolly, M. A., Clausen, P. A., Lazar, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+RNA+from+plant+tissue+using+trizol.">Preparation of RNA from plant tissue using trizol.</a> Cold Spring Harbor Protocols. (1), (2006).</li><li>Sambrook, J., Russell, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Purification+of+RNA+from+cells+and+tissues+by+Acid+phenol-guanidinium+thiocyanate-chloroform+extraction.">Purification of RNA from cells and tissues by Acid phenol-guanidinium thiocyanate-chloroform extraction.</a> Cold Spring Harbor Protocols. (1), (2006).</li><li>Sambrook, J., Russell, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+of+cDNA+Libraries+Stage+1:+Synthesis+of+First-strand+cDNA+Catalyzed+by+Reverse+Transcriptase.">Construction of cDNA Libraries Stage 1: Synthesis of First-strand cDNA Catalyzed by Reverse Transcriptase.</a> Cold Spring Harbor Protocols. (1), (2006).</li><li>Sambrook, J., Russell, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directional+cloning+into+plasmid+vectors.">Directional cloning into plasmid vectors.</a> Cold Spring Harbor Protocols. (1), (2006).</li><li>Sambrook, J., Russell, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expression+of+Cloned+Genes+in+E.+coli+Using+IPTG-inducible+Promoters.">Expression of Cloned Genes in E. coli Using IPTG-inducible Promoters.</a> Cold Spring Harbor Protocols. (1), (2006).</li><li>Sambrook, J., Russell, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Purification+of+Histidine-tagged+Proteins+by+Immobilized+Ni2++Absorption+Chromatography.">Purification of Histidine-tagged Proteins by Immobilized Ni2+ Absorption Chromatography.</a> Cold Spring Harbor Protocols. (1), (2006).</li><li>Halbwirth, 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=Measuring+flavonoid+enzyme+activities+in+tissues+of+fruit+species.">Measuring flavonoid enzyme activities in tissues of fruit species.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 57 (11), 4983-4987 (2009).</li><li>Prescott, A. G., Stamford, N. P., Wheeler, G., Firmin, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+properties+of+a+recombinant+flavonol+synthase+from+Arabidopsis+thaliana.">In vitro properties of a recombinant flavonol synthase from Arabidopsis thaliana.</a> Phytochemistry. 60 (6), 589-593 (2002).</li></ol>

Um grande número de estudos são focados na derivação de flavonóis devido à sua potencial aplicação na saúde e na indústria alimentar. No entanto, a extração tradicional de plantas utilizando solventes orgânicos e síntese química possui desvantagens intrínsecas, que restringem seu uso na produção de flavonóis. Aqui, nós relatamos um método detalhado para produzir um flavonol de um flavanone em um potenciômetro estabelecendo uma cascata bienzimática in vitro. As etapas críticas neste protocolo são:...

Os flavonóis são uma subclasse importante de flavonoides vegetais e estão envolvidos no desenvolvimento de plantas e na pigmentação1,2,3. Mais importante, estes compostos possuem uma ampla gama de atividades benéficas para a saúde, tais como anti-câncer4,5, anti-oxidativo6, anti-inflamatória7, antiobesidade8, anti-hipertensivo9 e as propriedades de recuperação de memória10, levando a um grande número de estudos sobre esses metabólitos secundários derivados da planta. Tradicionalmente, esses compostos são derivados principalmente da extração vegetal usando solventes orgânicos. No entanto, devido ao seu conteúdo muito baixo nas plantas11,12,13, o custo de produção para a maioria dos flavonóis permanece elevado, o que impõe grandes restrições à sua aplicação nos cuidados de saúde e os alimentos Indústria.
Durante as últimas décadas, os cientistas desenvolveram um grande número de métodos para derivar flavonoides14,15. Entretanto, a síntese química destas moléculas complicadas possui uma variedade de desvantagens intrínsecas16. Exige não somente reagentes tóxicos e condições extremas da reação, mas igualmente muitas etapas para produzir um composto do flavonóide do alvo14,17. Além disso, outro importante desafio nessa estratégia é a síntese quiral de moléculas ativas de flavonoides. Portanto, não é uma estratégia ideal para produzir flavonoides em escala comercial através da síntese química16,17.
Recentemente, os cientistas desenvolveram uma estratégia alternativa prometedora para produzir estes compostos naturais complicados por micróbios da engenharia com um caminho para a biossíntese flavonóide18,19,20, 21 anos de , 22, que foi decifrado com sucesso nas plantas23. Por exemplo, Duan et al. introduziram uma via biossintética na levedura brotamento Saccharomyces cerevisiae para produzir kaempferol (KMF)24. Malla et al. produziram astragalin, um flavonol glicosilado, introduzindoflavanona 3-hidroxilase (f3h), flavonol sintase (FLS1) e UDP-glicose: Flavonoide 3-O-glucosiltransferase UGT78K1 genes em Escherichia coliBL21 (de3)17. Mesmo que existam alguns paradigmas, nem todos os micróbios geneticamente modificados produzem os produtos de interesse devido à complexidade de uma plataforma celular, à incompatibilidade entre elementos genéticos e hospedeiros artificialmente sintetizados, o inibidor efeito de produtos-alvo contra células hospedeiras, e a instabilidade de um sistema celular projetado em si16.
Outra estratégia alternativa promissora para a produção de flavonoides é estabelecer uma cascata multienzimática in vitro. Cheng et al. relataram que as poliketides enterocina podem ser sintetizadas com sucesso através da montagem de uma via enzimática completa em um pote25. Esta estratégia sintética livre de células contorna as restrições de uma fábrica de produção microbiana e, portanto, é viável para a produção de alguns flavonoides em grande quantidade16.
Recentemente, nós desenvolvemos com sucesso um sistema sintético do bienzyme para converter naringenina (NRN) em KMF em um potenciômetro16. Aqui, descrevemos este sistema em grandes detalhes e os métodos envolvidos na análise dos produtos. Também apresentamos dois exemplos que utilizam este sistema para produzir KMF de NRN e quercetina (QRC) de eriodictyol (ERD). Além disso, discutimos etapas cruciais deste método e futuras direções de pesquisa na biossíntese de flavonoides.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>2&#215; Pfu MasterMix</td>
			<td>Beijing CoWin Biotech Co., Ltd</td>
			<td>CW0717A</td>
			<td>PCR amplification of genes with high fidelity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agilent 1200 Series RRLC system with an Agilent 6460 Triple Quadrupole LC/MS system</td>
			<td>Agilent Technologies, Inc</td>
			<td>N/A</td>
			<td>an equipment for analysis of flavonoids by HPLC/MS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agilent MassHunter Workstation (version B.03.01)</td>
			<td>Agilent Technologies, Inc</td>
			<td>N/A</td>
			<td>a software for collection of the data from the Agilent 1200 Series RRLC system with an Agilent 6460 Triple Quadrupole LC/MS system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dihydrokaempferol</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co. LLC</td>
			<td>91216</td>
			<td>intermediate product for producing kaempferol from naringenin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dihydroquercetin</td>
			<td>Sichuan Provincial Standard Substance Center for Chinese Herbal Medicine</td>
			<td>PCS0371</td>
			<td>intermediate product for producing quercetin from eriodictyol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DNA Clean-up Kit</td>
			<td>Beijing CoWin Biotech Co., Ltd</td>
			<td>CW2301</td>
			<td>purification of PCR-amplified or gel-purified DNA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>eriodictyol</td>
			<td>Shanghai Yuan Ye Biotechnology Co., Ltd.</td>
			<td>B21160</td>
			<td>substrate for producing quercetin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Escherichia coli BL21(DE3)</td>
			<td>Beijing CoWin Biotech Co., Ltd</td>
			<td>CW0809</td>
			<td>bacteria strain for expressing target genes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Escherichia coli DH5&#945;</td>
			<td>Beijing CoWin Biotech Co., Ltd</td>
			<td>CW0808</td>
			<td>bacteria strain for plasmid proliferation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FreeZone 1 Liter Benchtop Freeze-Dry System</td>
			<td>Labconco Corporation</td>
			<td>7740020</td>
			<td>an equipment for freeze-drying of flavonoids dissolved in organic solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gel Extraction Kit</td>
			<td>Beijing CoWin Biotech Co., Ltd</td>
			<td>CW2302</td>
			<td>purification of a DNA band from an agarose gel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gel Imaging System</td>
			<td>Shanghai Tanon Science &#38; Technology Co. Ltd.</td>
			<td>Tanon- 
			2500</td>
			<td>an equipment for visualization of DNA band on an agarose gel or flavonoid spot on a polyamide TLC plate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GenElute Plasmid Miniprep Kit</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co. LLC</td>
			<td>PLN350-1KT</td>
			<td>minipreparation of plasmids</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>kaempferol</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co. LLC</td>
			<td>60010</td>
			<td>final reaction product and standard substance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MassHunter Quanlitative Analysis (version B.01.04)</td>
			<td>Agilent Technologies, Inc</td>
			<td>N/A</td>
			<td>a software for analysis of HPLC/LC/MS data</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NanoDrop Microvolume UV-Vis Spectrophotometer</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>ND-8000-GL</td>
			<td>an equipment for determination of DNA/RNA concentration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>naringenin</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co. LLC</td>
			<td>N5893</td>
			<td>substrate for producing kaempferol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ni-IDA Agarose Resin</td>
			<td>Beijing CoWin Biotech Co., Ltd</td>
			<td>CW0010</td>
			<td>purification of His-tagged fusion proteins</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pET-32a(+)</td>
			<td>Novagen</td>
			<td>69015-3</td>
			<td>plasmid for cloning and expressing target genes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>plasmid sequencing</td>
			<td>GENEWIZ Suzhou</td>
			<td>N/A</td>
			<td>sequencing of recombinant plasmids</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>primer synthesis</td>
			<td>GENEWIZ Suzhou</td>
			<td>N/A</td>
			<td>synthesis of PCR primers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>quercetin</td>
			<td>Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co.,Ltd.</td>
			<td>Q111273</td>
			<td>final reaction product and standard substance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SuperRT cDNA Synthesis Kit</td>
			<td>Beijing CoWin Biotech Co., Ltd</td>
			<td>CW0741</td>
			<td>synthesis of the first strand of cDNA from total RNA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T4 DNA Ligase</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>EL0016</td>
			<td>ligation of an insert into a linearized vector DNA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trizol</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>15596018</td>
			<td>isolation of total RNA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vector NTI Advance</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>12605099</td>
			<td>a software for PCR primer design and DNA sequence analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xcalibur v2.0.7</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>N/A</td>
			<td>a software for analysis of HPLC data</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

biosynthesis of a flavonol from a flavanone by establishing a one-pot bienzymatic cascade

Os flavonóis são uma subclasse importante de flavonoides com uma variedade de atividades biológicas e farmacológicas. Aqui, nós fornecemos um método para a síntese enzimática in vitro de um flavonol. Neste método, Atf3h e Atfls1, dois genes chave na via biossintética dos flavonóis, são clonados e superexpressos em Escherichia coli. As enzimas recombinantes são purificadas através de uma coluna de afinidade e, em seguida, uma cascata bienzimática é estabelecida em um tampão sintético específico. Dois flavonóis são sintetizados neste sistema como exemplos e determinados pelas análises de TLC e HPLC/LC/MS. O método exibe vantagens óbvias na derivação de flavonóis sobre outras abordagens. É tempo e trabalho de poupança e altamente rentável. A reação é fácil de ser controlada com precisão e, assim, escalada para a produção em massa. O produto-alvo pode ser facilmente purificado devido aos componentes simples do sistema. No entanto, este sistema é geralmente restrito à produção de um flavonol de um flavanone.

F3H e FLS1 são duas importantes enzimas chave na conversão de um flavanone em um flavonol em plantas como mostrado na Figura 1. Desenvolver um sistema biossintético in vitro para a produção de um flavonol a partir de um flavanone, Atf3h (GenBank adesão não. NM_ 114983.3) e Atfls1 (GenBank adesão não. NM_ 120951.3) os genes foram clonados a partir das mudas de 4 semanas de idade a. Arabidopsis thaliana em um vetor de express...

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Biosynthesis of a Flavonol from a Flavanone by Establishing a One-pot Bienzymatic Cascade

A derivação de um flavonol é crucial para sua aplicação na saúde e na indústria alimentícia. Aqui, nós fornecemos um protocolo detalhado para a biossíntese de um flavonol de um flavanone e discutimos as etapas cruciais e suas vantagens sobre outras aproximações.

Biossíntese de um flavonol de um Flavanone estabelecendo uma cascata Bienzimática de um pote

Flavonols are a major subclass of flavonoids with a variety of biological and pharmacological activities. Here, we provide a method for the in vitro ...

Usando este protocolo, podemos facilmente produzir um grande número de flavonols de flavanones em uma panela. Esta técnica é de economia de mão-de-obra e tempo, altamente econômica e fácil de controlar, por isso tem um enorme potencial de industrialização. Sim, este método pode fornecer insights sobre a produção econômica de outros metabólitos secundários, mas precisa de algumas modificações quando aplicado a ele.Ele geralmente não terá nada ou muito baixo rendimento. Meu conselho é lidar com enzimas recombinantes no gelo e adicionar 10% de glicerina à solução de estoque de enzimas. Isso porque somente através da demonstração visual uma nova mão pode entender os detalhes importantes e a verdade que afetam a execução bem sucedida do experimento.Primeiro prepare buffers. Faça duas vezes tampão sintético dissolvendo a quantidade apropriada de TRIS-base, ascorbate de sódio, ácido alfa cetoglutático em água desionizada e pipeta quantidade apropriada de glicerol para a solução. Use uma pipeta para adicionar ácido clorídrico para ajustar o pH para 7,2 e ajustar o volume adicionando água desionizada.Armazene o tampão sintético duas vezes a quatro graus Celsius para uso futuro. Em seguida, faça uma solução de estoque 100 vezes dissolvendo heptahydrate de sulfato ferroso em água desionizada. Faça uma solução de estoque de flavonoid de 25 milimolas dissolvendo flavonoid em metanol, e armazene a solução a menos 20 graus Celsius.O passo mais crítico é configurar um sistema sintético. Para configurar um sistema sintético para produzir um flavanol a partir de um flavanone, primeiro prepare o sistema sintético em um tubo de dois mililitros de acordo com os reagentes listados nesta tabela. Coloque o tubo aberto em um bloco de calor tremendo a 40 graus Celsius, a 600 rpm por quarenta minutos.Depois disso, termine a reação adicionando 10 microliters de ácido acético, e 100 microliters de acetato etílico. Duas horas depois, use uma pipeta para transferir a fase orgânica superior a um tubo de 1,5 mililitro, e coloque o tubo em um capô para secar o ar à temperatura ambiente. Para realizar a análise tlc, primeiro recupere os tubos do capô, e ressolar o pó flavanoid em 160 microliters de metanol em um tubo.Prepare amostras flavonoides autênticas com concentrações seriais, diluindo a solução de estoque flavonoide de 25 milimolas em metanol. Carregue um microliter da amostra de reação redissolved, e um microliter da autêntica amostra flavonoid, em uma placa de poliamida. Faça o mesmo para as outras concentrações de flavonoid autêntico na mesma placa.Em seguida, em um capô de fumaça, coloque a placa carregada da amostra em um cilindro de cromatografia preenchido com um sistema solvente. Coloque a placa na parte inferior do cilindro e execute a placa no sistema de solventes por 20 minutos. O ar secou as placas à temperatura ambiente.Com uma garrafa de pulverizador, pulverize as placas com solução 1% etanolica de cloreto de alumínio, seguido de secagem de ar novamente à temperatura ambiente por 30 minutos. Visualize as manchas nas placas sob uma luz UV a 254 nanômetros, e tire imagens, em seguida, no computador, abra o software ImageJ. Clique no arquivo, abra, para abrir a imagem a ser analisada.Clique na ferramenta de seleção mais retangular à esquerda na interface do usuário ImageJ. Delineie o ROI na imagem com o mouse e pressione um para rotular o primeiro ROI. Mova a seleção retangular com o mouse direto para o próximo ROI, e pressione dois para rotular o segundo ROI.Repita para rotular todos os outros ROIs pressionando dois. Pressione três para gerar gráficos de perfil para todos os ROIs, em uma janela pop-up. Em seguida, use a ferramenta de seleção em linha reta para soltar linhas de base de modo a definir uma área fechada para cada pico de interesse.Ative a ferramenta varinha, clicando no ícone correspondente na interface de usuário ImageJ. Clique dentro do pico para exibir resultados para todos os picos em uma janela pop-up. Em seguida, no Excel, plote os valores cinzentos da janela pop-up contra as concentrações flavonoides correspondentes, para fazer uma curva padrão baseada em TLC do flavonoid autêntico.Em seguida, calcule o rendimento do flavonoide de interesse produzido neste protocolo, de acordo com a fórmula resultante. Use uma seringa para processar cada amostra sequencialmente através de um filtro de 0,45 micrômetro e 0,22 micrômetros. Carregue as amostras em um sistema HPLC-MS através do bocal de sucção e separe as amostras a 30 graus Celsius usando uma coluna C18.Elute a coluna a um mililitro por minuto por um gradiente de 10 a 85 volume por cento de nitrito de acetil na água, e monitore a absorvância do eluado de 200 a 800 nanômetros. Realize a análise LC-MS em um modo de íon negativo, com um fluxo de nitrogênio seco de 10 litros por minuto a 300 graus Celsius, em um fluxo de gás de bainha de sete litros por minuto a 250 graus Celsius, e colete dados usando um software incorporado. Para extrair cromatógrafos de comprimento de onda único, abra o programa de análise qualitativa e clique em arquivo, abra o arquivo de dados.Selecione o arquivo a ser analisado na janela de arquivo de dados aberto e clique em abrir para abrir o arquivo. Clique com o botão direito do mouse na janela de resultados do cromatograma e, em seguida, extraia cromatogramas em um menu pop-up. Na lista de tipos, clique em outros cromatogramas.Na caixa de combinação do detector, selecione DAD1 e clique bem para exibir os resultados do HPLC na janela de resultados do cromatograma. Clique no ícone de integração manual encaixado na parte superior da janela de resultados do cromatograma. Desenhe a linha de base para o pico necessário para análise de integração manual com o mouse.Clique em exibir, lista de picos de integração, para exibir os resultados. Copie os resultados das áreas de pico para Excel e trace uma curva padrão baseada em HPLC do flavonoide autêntico contra as concentrações flavonoides correspondentes, então calcule o rendimento do flavonoide de interesse produzido neste protocolo de acordo com a fórmula resultante. Em seguida, repita os mesmos procedimentos para extrair cromatogramas de comprimento de onda único para analisar os dados de MS para a massa exata de compostos flavonoides.Clique no ícone de seleção de intervalo na barra de ferramentas de resultados do cromatograma. Selecione o pico de interesse. Clique com o botão direito do mouse na faixa selecionada e clique no espectro MS do extrato no menu pop-up para exibir os resultados na janela de resultados do espectro MS.Para determinar se este sistema in vitro pode ser usado para a conversão de um flavanone em um flavonol, nRN foi adicionado ao sistema. Havia duas novas manchas emergindo em uma placa de poliamida TLC. Um ponto mostrou uma distância de migração semelhante à da DHK, e as outras semelhantes à do KMF.Análises adicionais do HPLC e da LC-MS demonstraram que o novo produto químico mostrou um tempo de retenção de 12 minutos e 20 minutos, respectivamente, em um pico de íon quase molecular M sobre Z em 287 e 285 idênticos aos de DHK e KMF. Para determinar se o sistema pode ser usado para a conversão de outros flavanones em seus flavonols correspondentes, o ERD foi adicionado ao sistema. Duas novas manchas em uma placa TLC de poliamida apresentaram uma distância de migração semelhante à de DHQ e QRC, respectivamente.As análises de HPLC e LC-MS demonstraram que esses novos produtos químicos revelaram um tempo de retenção de 10 minutos e 16 minutos, respectivamente, e um pico de íons quase moleculares M sobre Z em 303 e 301, que correspondiam exatamente aos de DHQ e QRC. Ao preparar o sistema sintético, você deve adicionar a enzima por último, e adicionar o sulfato ferroso de segundo para o último. Sim, fornece um guia para a produção econômica de outros metabólitos secundários.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

A Tailored HPLC Purification Protocol That Yields High-purity Amyloid Beta 42 and Amyloid Beta 40 Peptides, Capable of Oligomer Formation

A purificação Protocolo Tailored HPLC que os rendimentos de alta pureza beta-amilóide 42 e beta-amilóide 40 Peptides, capaz de Formação Oligï¿½ero

Amyloidogenic peptides such as the Alzheimer's disease-implicated Amyloid beta (A&#946;), can present a significant challenge when trying to obtain high ...

Bioquímica

Measuring Protein Binding to F-actin by Co-sedimentation

Medir a ligação da proteína à actina F por co-sedimentação

Filamentous actin (F-actin) organization within cells is regulated by a large number of actin-binding proteins that control actin nucleation, growth, ...

Hydrolysis of a Ni-Schiff-Base Complex Using Conditions Suitable for Retention of Acid-labile Protecting Groups

A hidrólise de um Ni-base de Schiff complexa usando condies adequadas para a retenção dos grupos protectores ácido-lábil

Unnatural amino acids, amino acids containing side-chain functionalities not commonly seen in nature, are increasingly found in synthetic peptide ...

Protein Film Infrared Electrochemistry Demonstrated for Study of H2 Oxidation by a [NiFe] Hydrogenase

Protein Film Infrared Electrochemistry Demonstrated for Study of H2 Oxidation by a [NiFe] Hydrogenase

Proteína de filme infravermelho eletroquímica demonstrada por estudo de oxidação de2 H pela hidrogenase [NiFe]

Understanding the chemistry of redox proteins demands methods that provide precise control over redox centers within the protein. The technique of protein ...

A Yeast 2-Hybrid Screen in Batch to Compare Protein Interactions

Uma tela de 2-híbrido de levedura em lote para comparar as interações da proteína

Screening for protein-protein interactions using the yeast 2-hybrid assay has long been an effective tool, but its use has largely been limited to the ...

Detection of Protein Ubiquitination Sites by Peptide Enrichment and Mass Spectrometry

Detecção de locais de ubiquitinação de proteínas por enriquecimento de peptídeos e espectrometria de massa

The posttranslational modification of proteins by the small protein ubiquitin is involved in many cellular events. After tryptic digestion of ...

Isolation of Lipoprotein Particles from Chicken Egg Yolk for the Study of Bacterial Pathogen Fatty Acid Incorporation into Membrane Phospholipids

Isolação de partículas da lipoproteína da gema de ovo da galinha para o estudo da incorporação do ácido gordo do micróbio patogénico bacteriano em phospholipids da membrana

Staphylococcus aureus and other Gram-positive pathogens incorporate fatty acids from the environment into membrane phospholipids. During infection, the ...

Detergent-assisted Reconstitution of Recombinant Drosophila Atlastin into Liposomes for Lipid-mixing Assays

Detergent-assisted Reconstitution of Recombinant Drosophila Atlastin into Liposomes for Lipid-mixing Assays

Reconstituição detergente-assistida da Drosophila atlastin recombinante em lipossomas para ensaios de mistura de lipídios

Membrane fusion is a crucial process in the eukaryotic cell. Specialized proteins are necessary to catalyze fusion. Atlastins are endoplasmic reticulum ...

Single Cell Analysis Of Transcriptionally Active Alleles By Single Molecule FISH

Análise celular única de alelos ativos transcricionralmente por peixe de molécula única

Gene transcription is an essential process in cell biology, and allows cells to interpret and respond to internal and external cues. Traditional bulk ...

Removal and Replacement of Endogenous Ligands from Lipid-Bound Proteins and Allergens

Remoção e Substituição de Ligantes Endógenos de Proteínas e Alérgenos Lipid-Bound

Many major allergens bind to hydrophobic lipid-like molecules, including Mus m 1, Bet v 1, Der p 2, and Fel d 1. These ligands are strongly retained and ...