Name: isolation and characterization of intact phycobilisome in cyanobacteria
Uploaded: 2021-11-10T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Isolation and Characterization of Intact Phycobilisome in Cyanobacteria at JoVE.com

המחברים מודים לטכנולוגיה קומונס, המכללה למדעי החיים, אוניברסיטת טייוואן הלאומית על השימוש הנוח של ultracentrifuge. הזנים הציאנובקטריאליים Synechocystis sp. PCC 6803 ו Leptolyngbya sp. JSC-1 היה מחונן ד"ר צ'ו, סיו-אן באקדמיה סיניקה, טייוואן, וד"ר דונלד א בראיינט באוניברסיטת מדינת פנסילבניה, ארה"ב, בהתאמה. עבודה זו מומנה על ידי משרד המדע והטכנולוגיה (טייוואן) (109-2636-B-002-013- ו-110-2628-B-002-065-) ומשרד החינוך (טייוואן) תוכנית המחקר הצעיר של יושן (109V1102 ו-110V1102).

Synechocystis sp. PCC 6803, זן עמיד לגלוקוז מודל, הושג מד"ר צ'ו, סיו-אן באקדמיה סיניקה, טייוואן. Leptolyngbya sp. JSC-1, חוט שאינו מודל, הושג מד"ר דונלד א בראיינט באוניברסיטת פנסילבניה סטייט, ארה"ב.
1. תרבית תאים וקציר
<ol><li>לחסן תאי Syn6803 או JSC-1 באמצעות לולאת חיסון מתכתית לתוך בקבוק ח?...

<ol>
	<li>Bryant, D. A., Guglielmi, G., de Marsac, N. T., Castets, A. M., Cohen-Bazire, 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+structure+of+cyanobacterial+phycobilisomes:+A+model.">The structure of cyanobacterial phycobilisomes: A model.</a> Archives of Microbiology. 123 (2), 113-127 (1979).</li><li>Glazer, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phycobilisomes:+Structure+and+dynamics.">Phycobilisomes: Structure and dynamics.</a> Annual Review of Microbiology. 36, 173-198 (1982).</li><li>Glazer, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+harvesting+by+phycobilisomes.">Light harvesting by phycobilisomes.</a> Annual Review of Biophysics and Biophysical Chemistry. 14 (1), 47-77 (1985).</li><li>Liu, 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=Phycobilisomes+supply+excitations+to+both+photosystems+in+a+megacomplex+in+cyanobacteria.">Phycobilisomes supply excitations to both photosystems in a megacomplex in cyanobacteria.</a> Science. 342 (6162), 1104 (2013).</li><li>Bryant, D. A., Canniffe, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+nature+designs+light-harvesting+antenna+systems:+Design+principles+and+functional+realization+in+chlorophototrophic+prokaryotes.">How nature designs light-harvesting antenna systems: Design principles and functional realization in chlorophototrophic prokaryotes.</a> Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. 51 (3), 033001 (2018).</li><li>Hirose, 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=Diverse+chromatic+acclimation+processes+regulating+phycoerythrocyanin+and+rod-shaped+phycobilisome+in+cyanobacteria.">Diverse chromatic acclimation processes regulating phycoerythrocyanin and rod-shaped phycobilisome in cyanobacteria.</a> Molecular Plant. 12 (5), 715-725 (2019).</li><li>Gan, 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=Extensive+remodeling+of+a+cyanobacterial+photosynthetic+apparatus+in+far-red+light.">Extensive remodeling of a cyanobacterial photosynthetic apparatus in far-red light.</a> Science. 345 (6202), 1312-1317 (2014).</li><li>Ho, M. Y., Gan, F., Shen, G., Bryant, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Far-red+light+photoacclimation+(FaRLiP)+in+Synechococcus+sp.+PCC+7335.+II.+Characterization+of+phycobiliproteins+produced+during+acclimation+to+far-red+light.">Far-red light photoacclimation (FaRLiP) in Synechococcus sp. PCC 7335. II. Characterization of phycobiliproteins produced during acclimation to far-red light.</a> Photosynthesis Research. 131 (2), 187-202 (2017).</li><li>Ho, M. 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=Extensive+remodeling+of+the+photosynthetic+apparatus+alters+energy+transfer+among+photosynthetic+complexes+when+cyanobacteria+acclimate+to+far-red+light.">Extensive remodeling of the photosynthetic apparatus alters energy transfer among photosynthetic complexes when cyanobacteria acclimate to far-red light.</a> Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. 1861 (4), 148064 (2020).</li><li>Sanfilippo, J. E., Garczarek, L., Partensky, F., Kehoe, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chromatic+Acclimation+in+Cyanobacteria:+A+diverse+and+widespread+process+for+optimizing+photosynthesis.">Chromatic Acclimation in Cyanobacteria: A diverse and widespread process for optimizing photosynthesis.</a> Annual Review of Microbiology. 73, 407-433 (2019).</li><li>Grossman, A. R., Schaefer, M. R., Chiang, G. G., Collier, 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=The+phycobilisome,+a+light-harvesting+complex+responsive+to+environmental+conditions.">The phycobilisome, a light-harvesting complex responsive to environmental conditions.</a> Microbiological Reviews. 57 (3), 725-749 (1993).</li><li>Bryant, D. A., Glazer, A. N., Eiserling, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+and+structural+properties+of+the+major+biliproteins+of+Anabaena+sp.">Characterization and structural properties of the major biliproteins of Anabaena sp.</a> Archives of Microbiology. 110 (1), 61-75 (1976).</li><li>Soulier, N., Laremore, T. N., Bryant, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+cyanobacterial+allophycocyanins+absorbing+far-red+light.">Characterization of cyanobacterial allophycocyanins absorbing far-red light.</a> Photosynthesis Research. 145 (3), 189-207 (2020).</li><li>Guglielmi, G., Cohen-Bazire, G., Bryant, D. 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+structure+of+Gloeobacter+violaceus+and+its+phycobilisomes.">The structure of Gloeobacter violaceus and its phycobilisomes.</a> Archives of Microbiology. 129 (3), 181-189 (1981).</li><li>Zhang, 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=Structure+of+phycobilisome+from+the+red+alga+Griffithsia+pacifica.">Structure of phycobilisome from the red alga Griffithsia pacifica.</a> Nature. 551 (7678), 57-63 (2017).</li><li>Li, 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=Characterization+of+red-shifted+phycobilisomes+isolated+from+the+chlorophyll+f-containing+cyanobacterium+Halomicronema+hongdechloris.">Characterization of red-shifted phycobilisomes isolated from the chlorophyll f-containing cyanobacterium Halomicronema hongdechloris.</a> Biochimica et Biophysica Acta. 1857 (1), 107-114 (2016).</li><li>Herrera-Salgado, P., Leyva-Castillo, L. E., Rios-Castro, E., Gomez-Lojero, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complementary+chromatic+and+far-red+photoacclimations+in+Synechococcus+ATCC+29403+(PCC+7335).+I:+The+phycobilisomes,+a+proteomic+approach.">Complementary chromatic and far-red photoacclimations in Synechococcus ATCC 29403 (PCC 7335). I: The phycobilisomes, a proteomic approach.</a> Photosynthesis Research. 138 (1), 39-56 (2018).</li><li>Yamanaka, G., Glazer, A. N., Williams, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyanobacterial+phycobilisomes.+Characterization+of+the+phycobilisomes+of+Synechococcus+sp.+6301.">Cyanobacterial phycobilisomes. Characterization of the phycobilisomes of Synechococcus sp. 6301.</a> Journal of Biological Chemistry. 253 (22), 8303-8310 (1978).</li><li>Gantt, E., Lipschultz, C. A., Grabowski, J., Zimmerman, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phycobilisomes+from+blue-green+and+red+algae:+Isolation+criteria+and+dissociation+characteristics.">Phycobilisomes from blue-green and red algae: Isolation criteria and dissociation characteristics.</a> Plant Physiology. 63 (4), 615-620 (1979).</li><li>Patel, A., Mishra, S., Pawar, R., Ghosh, P. K. <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+C-Phycocyanin+from+cyanobacterial+species+of+marine+and+freshwater+habitat.">Purification and characterization of C-Phycocyanin from cyanobacterial species of marine and freshwater habitat.</a> Protein Expression and Purification. 40 (2), 248-255 (2005).</li><li>Zolla, L., Bianchetti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-performance+liquid+chromatography+coupled+on-line+with+electrospray+ionization+mass+spectrometry+for+the+simultaneous+separation+and+identification+of+the+Synechocystis+PCC+6803+phycobilisome+proteins.">High-performance liquid chromatography coupled on-line with electrospray ionization mass spectrometry for the simultaneous separation and identification of the Synechocystis PCC 6803 phycobilisome proteins.</a> Journal of Chromatography A. 912 (2), 269-279 (2001).</li><li>Soni, B., Kalavadia, B., Trivedi, U., Madamwar, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extraction,+purification+and+characterization+of+phycocyanin+from+Oscillatoria+quadripunctulata-Isolated+from+the+rocky+shores+of+Bet-Dwarka,+Gujarat,+India.">Extraction, purification and characterization of phycocyanin from Oscillatoria quadripunctulata-Isolated from the rocky shores of Bet-Dwarka, Gujarat, India.</a> Process Biochemistry. 41 (9), 2017-2023 (2006).</li><li>Williams, J. G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Methods in Enzymology. , 766-778 (1988).</li><li>Brown Igor, 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=Polyphasic+characterization+of+a+thermotolerant+siderophilic+filamentous+cyanobacterium+that+produces+intracellular+iron+deposits.">Polyphasic characterization of a thermotolerant siderophilic filamentous cyanobacterium that produces intracellular iron deposits.</a> Applied and Environmental Microbiology. 76 (19), 6664-6672 (2010).</li><li>Wang, 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=Isolation,+purification+and+properties+of+an+R-phycocyanin+from+the+phycobilisomes+of+a+marine+red+macroalga+Polysiphonia+urceolata.">Isolation, purification and properties of an R-phycocyanin from the phycobilisomes of a marine red macroalga Polysiphonia urceolata.</a> PLoS One. 9 (2), 87833 (2014).</li><li>Berkelman, T. R., Lagarias, 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=Visualization+of+bilin-linked+peptides+and+proteins+in+polyacrylamide+gels.">Visualization of bilin-linked peptides and proteins in polyacrylamide gels.</a> Analytical Biochemistry. 156 (1), 194-201 (1986).</li><li>Rigbi, M., Rosinski, J., Siegelman, H. W., Sutherland, 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=Cyanobacterial+phycobilisomes:+Selective+dissociation+monitored+by+fluorescence+and+circular+dichroism.">Cyanobacterial phycobilisomes: Selective dissociation monitored by fluorescence and circular dichroism.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 77 (4), 1961-1965 (1980).</li><li>Dubbs, J. M., Bryant, D. A. <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+transcriptional+analysis+of+the+cpeBA+operon+of+the+cyanobacterium+Pseudanabaena+species+PCC+7409.">Molecular cloning and transcriptional analysis of the cpeBA operon of the cyanobacterium Pseudanabaena species PCC 7409.</a> Molecular Microbiology. 5 (12), 3073-3085 (1991).</li><li>Stevenson, K., McVey, A. F., Clark, I. B. N., Swain, P. S., Pilizota, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=General+calibration+of+microbial+growth+in+microplate+readers.">General calibration of microbial growth in microplate readers.</a> Scientific Reports. 6 (1), 38828 (2016).</li><li>Zhang, S., Shen, G., Li, Z., Golbeck, J. H., Bryant, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vipp1+is+essential+for+the+biogenesis+of+Photosystem+I+but+not+thylakoid+membranes+in+Synechococcus+sp.+PCC+7002.">Vipp1 is essential for the biogenesis of Photosystem I but not thylakoid membranes in Synechococcus sp. PCC 7002.</a> Journal Biological Chemistry. 289 (23), 15904-15914 (2014).</li><li>Zhang, S., Bryant, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biochemical+validation+of+the+glyoxylate+cycle+in+the+cyanobacterium+Chlorogloeopsis+fritschii+Strain+PCC+9212.">Biochemical validation of the glyoxylate cycle in the cyanobacterium Chlorogloeopsis fritschii Strain PCC 9212.</a> Journal Biological Chemistry. 290 (22), 14019-14030 (2015).</li><li>Huang, J. 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=Mutations+of+cytochrome+b559+and+Psbj+on+and+near+the+QC+site+in+photosystem+II+influence+the+regulation+of+short-term+light+response+and+photosynthetic+growth+of+the+cyanobacterium+Synechocystis+sp.+PCC+6803.">Mutations of cytochrome b559 and Psbj on and near the QC site in photosystem II influence the regulation of short-term light response and photosynthetic growth of the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803.</a> Biochemistry. 55 (15), 2214-2226 (2016).</li><li>Li, Y., Lin, Y., Loughlin, P., Chen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+and+effects+of+different+culture+conditions+on+growth+of+Halomicronema+hongdechloris+-+A+filamentous+cyanobacterium+containing+chlorophyll+f.">Optimization and effects of different culture conditions on growth of Halomicronema hongdechloris - A filamentous cyanobacterium containing chlorophyll f.</a> Frontiers in Plant Science. 5, 67 (2014).</li><li>Bennett, A., Bogorad, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complementary+chromatic+adaptation+in+a+filamentous+blue-green+alga.">Complementary chromatic adaptation in a filamentous blue-green alga.</a> Journal of Cell Biology. 58 (2), 419-435 (1973).</li><li>Su, X., Fraenkel, P. G., Bogorad, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excitation+energy+transfer+from+phycocyanin+to+chlorophyll+in+an+apcA-defective+mutant+of+Synechocystis+sp.+PCC+6803.">Excitation energy transfer from phycocyanin to chlorophyll in an apcA-defective mutant of Synechocystis sp. PCC 6803.</a> Journal of Biological Chemistry. 267 (32), 22944-22950 (1992).</li><li>Arteni, A. A., Ajlani, G., Boekema, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+organisation+of+phycobilisomes+from+Synechocystis+sp.+strain+PCC6803+and+their+interaction+with+the+membrane.">Structural organisation of phycobilisomes from Synechocystis sp. strain PCC6803 and their interaction with the membrane.</a> Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. 1787 (4), 272-279 (2009).</li><li>Kondo, K., Ochiai, Y., Katayama, M., Ikeuchi, 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+Membrane-associated+CpcG2-phycobilisome+in+Synechocystis:+A+new+photosystem+I+antenna.">The Membrane-associated CpcG2-phycobilisome in Synechocystis: A new photosystem I antenna.</a> Plant Physiology. 144 (2), 1200-1210 (2007).</li></ol>

פרוטוקול זה מתאר שיטה פשוטה וסטנדרטית לבידוד PBS שלם בשני סוגים של ציאנובקטריה, דגם חד-תאי Syn6803, ו- JSC-1 שאינו דגם סיב. השלבים הקריטיים של הפרוטוקול הם הומוגניזציה של תאים ו ultracentrifugation על שיפוע צפיפות רציפה של סוכרוז. בדרך כלל, ההפרעה של תאים נימיים היא מסובכת יותר מאשר אלה חד תאיים. הגדלת כמות ה...

Phycobilisome (PBS) הוא קומפלקס ענק של חלבון פיגמנט מסיס במים המתחבר לצד הציטופלסמי של מערכות הפוטו-מערכות בממברנות התילקואידיות של ציאנובקטריה1. PBS מורכב בעיקר מפיקוביליפרוטאינים צבעוניים וחלבוני מקשר חסרי צבע1,2. את phycobiliproteins ניתן לחלק לארבע קבוצות עיקריות: phycoeryththrin, phycoerythrocyanin, phycocyanin, ו allophycocyanin3. ארבע הקבוצות העיקריות סופגות אורכי גל שונים של אנרגיית אור בטווח של 490-650 ננומטר, אשר כלורופילים ספגו בצורה לא יעילה3. ה-PBS יכול לשמש כאנטנה לקצירת אור לאיסוף אנרגיית אור ולהעברתה ל-Photosystem II ו-I4.
המבנה וההרכב של PBS משתנים ממינים למינים. באופן קולקטיבי, שלוש צורות של phycobilisome (hemididial, בצורת צרור, בצורת מוט) זוהו במינים ציאנובקטריאליים שונים5. אפילו באותם מינים, הרכב ה-PBS משתנה בתגובה לסביבה, כגון איכות האור והדלדול התזונתי6,7,8,9,10,10,11. לכן, ההליך הניסיוני לבודד PBS מציאנובקטריה היה אינסטרומנטלי בחקר PBS12. במשך כמה עשורים, פרוטוקולים רבים ושונים בודדו את PBS וניתחו את המבנה, ההרכב והתפקוד שלו6,7,8,12,13,14,15,16,17. המגוון הרחב של שיטות לבידוד PBS אכן מספק גמישות בבידוד המתחם במינים שונים עם ריאגנטים ומכשירים שונים. עם זאת, זה גם עושה בחירת פרוטוקול מתאים קשה יותר עבור מדענים שאינם מכירים עם ציאנובקטריה ו- PBS. לכן, פרוטוקול כללי ופשוט מפותח בעבודה זו עבור אלה המעוניינים להתחיל בידוד PBS מן ציאנובקטריה.
השיטות לבידוד PBS מפרסומים קודמים מסוכמות כאן. מאז PBS הוא קומפלקס חלבון מסיס במים והוא מנותק בקלות, מאגר פוספט כוח יוני גבוה נדרש כדי לייצב PBS במהלך החילוץ18. מספר מאמרי מחקר המתארים שיטות לבידוד PBS מציאנובקטריום פורסמו בעבר. רוב השיטות דורשות ריכוז גבוה של מאגר פוספט8,14,15,18,19. עם זאת, ההליכים לשיבוש מכני של התאים משתנים, כגון מיצוי בסיוע חרוזי זכוכית, sonication20, ועיתונות צרפתית 6,8,14. phycobiliproteins שונים ניתן להשיג על ידי משקעים עם אמוניום סולפט20 ומטוהר על ידי HPLC21 או טור כרומטוגרפי22. מצד שני, PBS שלם יכול להיות מבודד בקלות על ידי צפיפות סוכרוז שיפוע ultracentrifugation6,8,15.
בפרוטוקול זה, ציאנובקטריום מודל אחד וציאנובקטריום אחד שאינו מודל שימשו כחומרים לבידוד PBS. הם מודל חד תאי גלוקוז סובלני Synechocystis sp. PCC 6803 (להלן Syn6803) ולא מודל חוט Leptolyngbya sp. JSC-1 (להלן JSC-1), בהתאמה 7,23,24. הפרוטוקול מתחיל על ידי שיבוש של ציאנובקטריה חד-תאית ונימה במאגר פוספט בעל חוזק יוני גבוה. לאחר תמוגה, supernatants נאספים על ידי צנטריפוגה ולאחר מכן מטופלים עם חומר ניקוי לא יוני (טריטון X-100) כדי solubilize חלבונים מסיסים במים מן הקרומים thylakoid. סך החלבונים המסיסים במים מוחלים על שיפוע צפיפות סוכרוז בלתי פוסק כדי לחלק את ה- PBS. שיפוע הסוכרוז הבלתי פוסק בפרוטוקול זה מורכב מארבעה פתרונות סוכרוז ומחיצות PBS שלם בשברים הנמוכים ביותר של שכבת סוכרוז25. ניתן לנתח את השלמות של PBS על ידי SDS-PAGE, כתמי אבץ, ספקטרוסקופיה פלואורסצנטית 77K6,7,8,26. שיטה זו מתאימה למדענים שמטרתם לבודד PBS שלם מציאנובקטריה ולחקור את תכונותיו הספקטרליות, המבניות וההרכביות.
ישנם מספר יתרונות של פרוטוקול זה. (1) שיטה זו מתוקננת וניתן להשתמש בה לבידוד PBS שלם הן מציאנובקטריה חד-תאית והן מציאנובקטריה נימית. רוב המאמרים מתארים את השיטה שחלה בכל סוג אחד של ציאנובקטריה4,7,8,12,13,14,16,18. (2) שיטה זו מבוצעת בטמפרטורת החדר, כאשר PBS מתנתק בטמפרטורה נמוכה19,27. (3) שיטה זו מתארת שימוש במקצף חרוזים כדי לשבש את התאים; לכן, זה זול ובטוח יותר מאשר עיתונות צרפתית בלחץ גבוה ונזק שמיעה אפשרי מ sonicator בשיטות אחרות8,13,14,20. (4) שיטה זו מבודדת PBS שלם על ידי צנטריפוגה אולטרה-צנטריפוגה הדרגתית סוכרוז. בדרך זו, PBS שלם עם גדלים שונים PBS מנותק חלקית ניתן להפריד בהתבסס על ריכוז סוכרוז.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.1 mm glass beads</td>
			<td>BioSpec</td>
			<td>11079101</td>
			<td>for PBS extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>13 mL centrifugation tube</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>13PA</td>
			<td>ultracentrifugation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>40 mL centrifugation tube</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>40PA</td>
			<td>ultracentrifugation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic acid</td>
			<td>Merck</td>
			<td>8.1875.2500</td>
			<td>for Coomassie Blue staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B-HEPES medium</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>A modified cyanobacterial medium from BG-11 medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brilliant Blue R-250</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>B-0149</td>
			<td>for Coomassie Blue staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bromophenol blue</td>
			<td>Wako pure chemical industries</td>
			<td>2-291</td>
			<td>protein loading buffer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electronic balance</td>
			<td>Radwag</td>
			<td>WLC 2/A2/C/2</td>
			<td>for the wet weight measurement of cell pellets</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescence spectrophotometer</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>F-7000</td>
			<td>Spectrophotometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycerol</td>
			<td>BioShop</td>
			<td>Gly001.500</td>
			<td>protein loading buffer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-Speed refrigerated centrifuge</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>CR22N</td>
			<td>for buffer exchange</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leptolyngbya sp. JSC-1</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>from Dr. Donald A. Bryant at Pennsylvania State University, USA.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low temperature measurement accessory</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>5J0-0112</td>
			<td>The accessory includes a transparent Dewar container for 77K fluorescence spectra</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Merck</td>
			<td>1.07018,2511</td>
			<td>for Coomassie Blue staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>Pico 21</td>
			<td>for PBS extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mini-Beadbeater-16</td>
			<td>BioSpec</td>
			<td>Model 607</td>
			<td>for PBS extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium phosphate dibasic</td>
			<td>PanReac AppliChem</td>
			<td>121512.121</td>
			<td>for PBS extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium phosphate monobasic</td>
			<td>PanReac AppliChem</td>
			<td>141509.121</td>
			<td>for PBS extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Screw cap vial</td>
			<td>BioSpec</td>
			<td>10832</td>
			<td>for PBS extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SmartView Pro Imager</td>
			<td>Major Science</td>
			<td>UVCI-2300</td>
			<td>for Znic staining signal detection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium dodecyl sulfate</td>
			<td>Zymeset</td>
			<td>BSD101</td>
			<td>protein loading buffer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sucrose</td>
			<td>Zymeset</td>
			<td>BSU101</td>
			<td>for PBS isolation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Synechocystis sp. PCC 6803</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>glucose-tolerant strain from Dr. Chu, Hsiu-An at Academia Sinica, Taiwan</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris</td>
			<td>BioShop</td>
			<td>TRS 011.1</td>
			<td>protein loading buffer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>BioShop</td>
			<td>TRX 506.500</td>
			<td>for PBS extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultra 10 K membrane centrifugal filter</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>UFC901024</td>
			<td>for buffer exchange</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultra 3 K membrane centrifugal filter</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>UFC500324</td>
			<td>for buffer exchange</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultracentrifuge</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>CP80WX</td>
			<td>ultracentrifugation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV/Vis spectrophotometer</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>Cary 60</td>
			<td>Spectrophotometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zinc sulfate</td>
			<td>PanReac AppliChem</td>
			<td>131787.121</td>
			<td>for Znic staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#946;-Mercaptoethanol</td>
			<td>BioBasic</td>
			<td>MB0338</td>
			<td>protein loading buffer</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

isolation and characterization of intact phycobilisome in cyanobacteria

ב ציאנובקטריה, phycobilisome הוא קומפלקס חלבון אנטנה חיוני אשר קוצר אור ומעביר אנרגיה למערכות פוטו-מערכת I ו- II עבור פוטוכימיה. לימוד המבנה וההרכב של phycobilisome הוא עניין רב למדענים כי זה חושף את האבולוציה ואת הסטייה של פוטוסינתזה ציאנובקטריה. פרוטוקול זה מספק שיטה מפורטת וממוטבת לשבירת תאים ציאנובקטריאליים בעלות נמוכה על ידי מקצף חרוזים ביעילות. לאחר מכן ניתן לבודד את הפיזיקוביליוזום השלם מתמצית התא על ידי אולטרה-צנטריפוגציה הדרגתית של סוכרוז. שיטה זו הוכיחה שהיא מתאימה הן לדגם והן לציאנובקטריה שאינה מודל עם סוגי תאים שונים. הליך שלב אחר שלב מסופק גם כדי לאשר את השלמות והרכוש של phycobiliproteins על ידי ספקטרוסקופיית פלואורסצנטיות 77K ו- SDS-PAGE מוכתם על ידי אבץ גופרתי וכחול קומאסי. phycobilisome מבודד יכול גם להיות נתון ניתוחים מבניים נוספים קומפוזיציה. בסך הכל, פרוטוקול זה מספק מדריך התחלה מועיל המאפשר לחוקרים שאינם מכירים ציאנובקטריה לבודד ולאפיין במהירות פיקוביליזום שלם.

תאי Syn6803 ו- JSC-1 טופחו בבקבוקונים חרוטיים עם ערבוב מתמיד במדיום B-HEPES בטמפרטורה של 30 °C (תחת אור לבן LED (50 מיקרומול פוטונים m-2s-1) בתא צמיחה מלא 1% (v / v) CO2. בשלב הצמיחה המעריכית (OD750 = ~ 0.5), התאים היו תת-תרבותיים למדיום טרי עם OD750 צפיפות אופטית סופית = ~ 0.2. לאחר שהגיעו לשלב הצ?...

Watch this Scientific Journal Video about Isolation and Characterization of Intact Phycobilisome in Cyanobacteria at JoVE.com

Isolation and Characterization of Intact Phycobilisome in Cyanobacteria

הפרוטוקול הנוכחי מפרט את הבידוד של phycobililisomes מציאנובקטריה על ידי צנטריפוגציה באמצעות שיפוע צפיפות סוכרוז בלתי פוסק. השברים של phycobilisomes שלמים מאושרים על ידי ספקטרום פליטה פלואורסצנטי 77K וניתוח SDS-PAGE. שברי הפיזיקוביליוזום המתקבלים מתאימים להכתמה שלילית של TEM וניתוח ספקטרומטריית מסה.

בידוד ואפיון של פיקוביליזום שלם בציאנובקטריה

In cyanobacteria, phycobilisome is a vital antenna protein complex that harvests light and transfers energy to photosystem I and II for photochemistry. ...

זהו פרוטוקול פשוט ומהיר המאפשר לאנשים שאינם מכירים ציאנובקטריה לבודד phycobilisome בנוחות. היתרון של טכניקה זו הוא שזה מותאם בקנה מידה קטן וזה קל לבצע. זוהי שיטה פשוטה, אמינה ויעילה לבידוד פיקוביליוזומים שלמים של מודל וצינובקטריה שאינה מודל.התחל על ידי העברת תרבית התא של 0.8 OD ב 750 ננומטר לתוך בקבוקון ליטר אחד לדלל אותו ב 500 מיליליטר של מדיום B-HEPES כדי להשיג את OD של 0.2 ב 750 ננומטר. הגדל את התרבות עם ערבוב מתמיד ב 30 מעלות צלזיוס עד OD מגיע 0.8 ל 1, המציין שלב צמיחה מעריכי מאוחר. צנטריפוגה התרבות במהירות של 10, 000 פעמים g במשך 20 דקות בטמפרטורת החדר ולהשליך את supernatant.להשעות את כדורי התא ולשטוף פעמיים עם 0.75 טוחן אשלגן פוספט חוצץ, pH שבע. גלולה את התאים בצינור צנטריפוגה 50 מיליליטר על ידי צנטריפיקציה בטמפרטורת החדר. להשליך את supernatant ו resuspend התאים עם 0.75 חיץ אשלגן פוספט טוחן.למדוד את המשקל הרטוב של הכדור על ידי איזון אלקטרוני resuspend את המשקל הרטוב גרם אחד של הכדור בחמישה מיליליטר של החיץ. הוסף מיליליטר אחד של השעיית תאים ו 0.4 עד 0.6 גרם של 0.1 חרוזי זכוכית מילימטר לתוך בקבוקון כובע בורג שני מיליליטר. לשבור את התאים במשך 30 שניות על ידי מקצף חרוזים.אפשר לצינורות להתקרר באמבט מים בטמפרטורת החדר למשך שתי דקות. לאחר תמוגה, צנטריפוגה הבקבוקונים במשך 10 שניות בטמפרטורת החדר במהירות של 500 פעמים g. לאסוף את supernatant עם פיפטה לתוך צינור צנטריפוגה 15 מיליליטר.לשטוף את החרוזים עם 0.5 מיליליטר של 0.75 טוחן אשלגן פוספט חוצץ פעם אחת, ולאחר מכן הועבר לאותו צינור צנטריפוגה. הוסיפו את Triton X-100 למתלי התאים המסודרים ודגרו בשייקר נדנדה בטמפרטורת החדר ו-40 סל"ד למשך 20 דקות או עד שהפתרון יהפוך להומוגני. צנטריפוגה הצינורות במשך 20 דקות ב 17, 210 פעמים g ולאחסן את supernatant ללא שכבת micelle טריטון העליון בטמפרטורת החדר עד שעה אחת.הפוך ארבעה ריכוזים של סוכרוז ב 0.75 טוחנת אשלגן פוספט חוצץ ב- pH שבע. מניחים 2.8 מיליליטר של שני חיץ סוכרוז טוחן בתחתית צינור צנטריפוגה 40 מיליליטר וכיסוי עם שלוש שכבות של פתרונות סוכרוז. לבסוף, להוסיף שלושה מיליליטרים של PBS המכיל את שבר supernatant וצנטריפוגה שיפועים וכתוצאה מכך.עם אולטרה-מרכזיזציה, לדחוס את PBS מחולק ו phycobiliproteins בין השכבות ולצפות ברצועות הכחולות ב Syn6803 וממשקים. הסר את הסוכרזה על ידי ריכוז ודילול חוזר ונשנה של השברים עם 0.75 חיץ אשלגן פוספט טוחן וקרום יחידות המסנן הצנטריפוגליות. למדידת פלואורסצנטיות PBS לדלל את מדגם PBS מרוכז עם 0.75 חיץ אשלגן פוספט טוחן כדי ליצור עד 500 מיקרוליטר נפח.מוסיפים את דגימת PBS המדוללת לצינור זכוכית שקוף ומקפיאים את הצינור בחנקן נוזלי עד שהוא קפוא לחלוטין. מעבירים את הצינור הקפוא למיכל דיואר שקוף מלא מראש בחנקן נוזלי. תמוגת תאים מלאה מציגה את הצבע הכחול-ירוק-על-טבעי והכהה לפני צנטריפיקציה.הפרדת ההדרגה של צפיפות סוכרוז של PBS מבודד מראה כמה שברים של phycobiliproteins מנותקים ואת השבר הנמוך ביותר מייצג את PBS שלם. ספקטרום הספיגה מן PBS מנותק שלם ומנותק של JSC אחד ו Syn6803 יש את אותו שיא ב 622 ננומטר, המתאים phycocyanin. יתר על כן, שיא ספיגת phycoerythrin ב 571 ננומטר הן PBS מנותק ושלם של JSC-1.ספקטרום הפליטה של PBS מנותק יש שיא אחד חזק על כ 650 ננומטר ב Syn6803 ו JSC-1, המייצג את הפליטה מ phycocyanin. פסגות מקסימום פליטה פלואורסצנטית ב 651 ננומטר ו 684 ננומטר לחשוף כי האנרגיה שנקטפו על ידי phycocyanin הועבר ביעילות allophycocyanin ופולטים מסוף, שהם ApcD ו ApcE, בליבה. האיור מראה אבץ מוכתם SDS-PAGE תחת הקרנת UV שבו יחידות המשנה phycobiliprotein הם פלואורסצנטיים מאוד ApcE הראה פלואורסצנטיות חלשה, המצוין עם החץ.כתמים כחולים Kumasi מראה כי השברים העליונים מכילים חלבונים אחרים שאינם מסיסים במים PBS ו- PBS ו- Syn6803 שלמים מציגים רצועת ApcE בולטת, המצוינת בחץ, חסרה שברי PBS מנותקים. Ultracentrifugation מדגים כי שיפוע סוכרוז מוכן ביחס של 1:3 מציג רצועות רחבות יותר מאשר שיפוע עשה ביחס של 1:10. חשוב לתדלק את התאים ואת solvolysis supernatants לחלוטין כדי להשיג יותר phycobilisomes.שיטות אחרות, כמו cryo-EM או ספקטרומטריה מעורבת, ניתן להשתמש כדי ללמוד את מבנה החלבון או את הרכב החלבון של phycobilisomes.

Research

JoVE Journal

Biology

Isolation and Characterization of RNA-Containing Exosomes

בידוד ואפיון של RNA המכיל Exosomes

The field of exosome research is rapidly expanding, with a dramatic increase in publications in recent years. These small vesicles (30-100 nm) of ...

Isolation, Culture, and Functional Characterization of Adult Mouse Cardiomyoctyes

בידוד, תרבות ואפיון פונקציונלי של Cardiomyoctyes מאוס למבוגרים

The use of primary cardiomyocytes (CMs) in culture has provided a powerful complement to murine models of heart disease in advancing our understanding of ...

En Face Detection of Nitric Oxide and Superoxide in Endothelial Layer of Intact Arteries

En Face Detection of Nitric Oxide and Superoxide in Endothelial Layer of Intact Arteries

צמודים זיהוי פנים של Nitric Oxide ו Superoxide ב שכבת האנדותל של העורקים Intact

Endothelium-derived nitric oxide (NO) produced from endothelial NO-synthase (eNOS) is one of the most important vasoprotective molecules in cardiovascular ...

Isolation and Characterization of Microvesicles from Peripheral Blood

בידוד ואפיון של Microvesicles מן הדם היקפי

The release of extracellular vesicles (EVs) including small endosomal-derived exosomes (Exos, diameter &#60; 100 nm) and large plasma membrane-derived ...

Isolation of Intact, Whole Mouse Mammary Glands for Analysis of Extracellular Matrix Expression and Gland Morphology

בידוד של בלוטות מוגדלות ללא פגע, כל עכבר לניתוח של בלוטת מורפולוגיה וביטוי מטריצה חוץ-תאית

The goal of this procedure was to harvest the #4 abdominal mammary glands from female nulliparous mice in order to assess ECM expression and ductal ...

Visualization of DNA Compaction in Cyanobacteria by High-voltage Cryo-electron Tomography

ויזואליזציה של דחיסת DNA ב כחוליות על ידי מתח גבוה הקפאה-אלקטרון טומוגרפיה

This protocol describes how to visualize the transient DNA compaction in cyanobacteria. DNA compaction is a dramatic cytoplasmic event recently found to ...

Isolation of Intact Eyeball to Obtain Integral Ocular Surface Tissue for Histological Examination and Immunohistochemistry

בידוד של גלגל שלם כדי להשיג רקמת פני השטח העינית אינטגרלי לבדיקה היסטולוגית ואימונוהיסטוכימיה

Ocular surface (OS) consists of an epithelial sheet with three connected parts: palpebral conjunctiva, bulbar conjunctiva and corneal epithelium. ...

Isolation and Characterization of Adult Cardiac Fibroblasts and Myofibroblasts

בידוד ואפיון של מבוגרים ופיברותקיעות לב ומיופיברופיצוצים

Cardiac fibrosis in response to injury is a physiological response to wound healing. Efforts have been made to study and target fibroblast subtypes that ...

Isolation and Characterization of Exosomes from Skeletal Muscle Fibroblasts

בידוד ואפיון אקסוזומים מפיברובלסטים של שרירי השלד

Exosomes are small extracellular vesicles released by virtually all cells and secreted in all biological fluids. Many methods have been developed for the ...

Isolation and Characterization of Mouse Primary Liver Sinusoidal Endothelial Cells

בידוד ואפיון של תאי אנדותל סינוסואידליים ראשוניים בכבד של עכבר

Liver sinusoidal endothelial cells (LSECs) are specialized endothelial cells located at the interface between the circulation and the liver parenchyma. ...