Phát triển các fluorescent atp sensor sử dụng tiểu đơn vị epsilon của phân tử f1 -atpase/synthase và các biến thể của green fluorescent protein
MỤC LỤC
Trang
Lời cảm tạ--------------------------------------------------------------------------------iii
Tóm tắt khoá luận-----------------------------------------------------------------------iv
Abstract ---------------------------------------------------------------------------------- v
Mục lục-----------------------------------------------------------------------------------vi
Danh sách các chữ viết tắt ------------------------------------------------------------viii
Danh sách các bảng--------------------------------------------------------------------- x
Danh sách các hình --------------------------------------------------------------------- x
Chương 1. MỞ ĐẦU -------------------------------------------------------------------
1.1. Đặt vấn đề---------------------------------------------------------------------- 1
1.2. Mục đích và yêu cầu---------------------------------------------------------- 2
1.2.1. Mục đích --------------------------------------------------------------------- 2
1.2.2. Yêu cầu----------------------------------------------------------------------- 3
Chương 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ------------------------------------------------ 4
Chương 3. VẬT LIỆU VÀ PHưƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM -------------------- 7
3.1. Thời gian và địa điểm thực hiện khoá luận -------------------------------- 7
3.2. Vật liệu -------------------------------------------------------------------------
3.3. Phương pháp thí nghiệm ----------------------------------------------------- 8
3.2.1. Cấu trúc gen ----------------------------------------------------------------- 8
3.2.1.1. Tiểu đơn vị epsilon ( ) của F F -ATP synthase----------------------- 8
0 1
3.2.1.2. Protein huỳnh quang màu vàng (Venus)------------------------------- 9
3.2.1.3. Cấu trúc chung của các ATeam ---------------------------------------- 10
3.2.1.4. Nhóm ATeam với EF1 ------------------------------------------------- 12
3.2.1.5. Nhóm ATeam với BME ----------------------------------------------- 13
3.2.1.6. Nhóm ATeam với BCL ----------------------------------------------- 14
3.2.1.7. ATeam BPF -nVenus---------------------------------------------------- 16
3.2.2. Kiểm tra cấu trúc của các ATeam---------------------------------------- 16
3.2.2.1. Nhóm ATeam với monomeric Venus (nVenus) ---------------------- 16
3.2.2.2. Nhóm ATeam với cpVenus --------------------------------------------- 18
3.2.3. Biểu hiện và tinh sạch protein tái tổ hợp ------------------------------- 18
3.2.4. Đánh giá các ATeam in vitro --------------------------------------------- 21
3.2.4.1. Đo quang phổ huỳnh quang của ATeam------------------------------ 20
3.2.4.2. Đo timecourse của ATeam---------------------------------------------- 22
3.2.4.3. Công thức tính dynamic range----------------------------------------- 22
3.2.4.4. Công thức tính hằng số phân ly --------------------------------------- 22
3.2.4.5. Công thức tính tốc độ đáp ứng với ATP của ATeam ---------------- 23
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ------------------------------------------ 24
4.1. Kết quả thí nghiệm----------------------------------------------------------- 24
4.1.1. Nhóm ATeam EF1 -nVenus và ATeam EF1 -cpVenus --------------- 24
4.1.2. Kết quả sắc ký lọc gel của ATeam BME-nVenus,
BCL-nVenus, BPF-nVenus ----------------------------------------------- 26
4.1.3. Nhóm ATeam BME-nVenus và ATeam BME-cpVenus--------------- 27
4.1.5. ATeam BPF-nVenus ------------------------------------------------------- 32
4.1.6. Nhóm ATeam với BCL -------------------------------------------------- 33
4.2. Thảo luận---------------------------------------------------------------------- 42
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ --------------------------------------------- 45
Chương 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO ---------------------------------------------- 48
DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG TRANG
Bảng 4.1 Bảng so sánh dynamic range của nhóm ATeam EF1-nVenus
và ATeam EF1-cpVenus ------------------------------------------------- 24
Bảng 4.2 Bảng so sánh dynamic range của nhóm ATeam BME-nVenus
và ATeam BME-cpVenus ------------------------------------------------ 29
DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH TRANG
Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc của Cameleons và hiệu ứng FRET giữa
hai phân tử GFP khi Ca2+ kết hợp vào calmodulin --------------------- 5
Hình 3.1 A. Sơ đồ cấu trúc của ATP synthase -------------------------------------- 9
B. Cấu trúc tinh thể của TF - khi gắn với ATP
Hình 3.2 Cấu trúc tinh thể của monomeric Venus--------------------------------- 10
Hình 3.3 Sơ đồ cấu trúc chung của các ATeam với nVenus và cp Venus ------ 11
Hình 3.4 Sơ đồ vector pCEV1-EF -------------------------------------------------- 12
1
Hình 3.5 Sơ đồ vector pRSET-AT1.20---------------------------------------------- 13
Hình 3.6 Các mồi được thiết kế để gây đột biến gen BCL -------------------- 17
Hình 3.7 Nuôi cấy E.coli XL10 trên môi trường thạch LB,
0.1 mg/ml Ampicillin------------------------------------------------------ 17
Hình 3.8 Kết quả điện di trên gel agarose của pRSET-BCL
(I9T/V42K/F67N/L78N)- cpVenus, cắt bởi ClaI và PstI. ------------- 18
Hình 3.9 Nuôi cấy E.coli JM109 (DE3) trên môi trường thạch LB,
0.1 mg/ml Ampicillin------------------------------------------------------ 20
Hình 3.10 Protein ATeam thu được sau khi tinh sạch bằng sắc ký lọc gel----- 21
Hình 4.1 Quang phổ huỳnh quang của nhóm ATeam với EF1 ở các
nồng độ khác nhau của ATP---------------------------------------------- 25
Hình 4.2 So sánh kết quả sắc ký lọc gel của ATeam BME-nVenus,
ATeam BCL-nVenus, ATeam BPF-nVneus ---------------------------- 27
Hình 4.3 Kết quả Native-PAGE của ATeam BCL-nVenus và
ATeam BPF-nVenus ------------------------------------------------------- 28
Hình 4.4 Kết quả sắc ký lọc gel của BCL-nVenus (1)
và BCL-nVenus (2) -------------------------------------------------------- 28
Hình 4.5 Quang phổ huỳnh quang của nhóm ATeam với BME ở
những nồng độ khác nhau của MgATP --------------------------------- 30
Hình 4.6 Kết quả đo time-course của ATeam BME-cp173Venus ở
các nồng độ xác định của MgATP--------------------------------------- 31
Hình 4.7 Đường cong chuẩn độ với MgATP của ATeam BME-cp173Venus-- 32
Hình 4.8 Quang phổ huỳnh quang của ATeam BPF-nVenus--------------------- 33
Hình 4.9 Quang phổ huỳnh quang của ATeam BCL-nVenus -------------------- 34
Hình 4.10 Đường cong chuẩn độ với MgATP của ATeam BCL-nVenus------- 34
Hình 4.11 So sánh đường cong chuẩn độ với MgATP của
ATeam BCL-nVenus (1) và BCL-nVenus (2) ------------------------ 35 .
Phát triển các fluorescent atp sensor sử dụng tiểu đơn vị epsilon của phân tử f1 -atpase/synthase và các biến thể của green fluorescent protein
67 trang |
Chia sẻ: maiphuongtl | Lượt xem: 1572 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Khóa luận Phát triển các fluorescent atp sensor sử dụng tiểu đơn vị epsilon của phân tử F1 -Atpase/synthase và các biến thể của green fluorescent protein, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
m trong
khoảng này (theo Iino và ctv., 2005)
Chỉ gắn chuyên biệt với ATP.
Sự thay đổi tín hiệu FRET khi ATeam kết hợp với ATP phải lớn, dễ
dàng nhìn thấy đƣợc.
3
1.2.2. Yêu cầu
Cấu trúc đƣợc các phân tử DNA tái tổ hợp bao gồm CFP, và Venus bằng
kỹ thuật sinh học phân tử.
Biểu hiện các DNA tái tổ hợp này trong tế bào E.coli và tinh sạch các
protein ATeam.
Kiểm tra ái lực với ATP của các ATeam bằng Spectrofluorometer.
Tính toán hằng số phân ly đối với ATP, Hill coefficient (nếu có), tốc độ đáp
ứng đối với ATP ở các nồng độ xác định.
4
Chƣơng 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
Kỹ thuật FRET (Fluorescent Resonance Energy Transfer): FRET dựa trên
nguyên tắc chuyển năng lƣợng từ một phân tử phát huỳnh quang (donor) sang
một phân tử nhận huỳnh quang (acceptor) khi hai phân tử huỳnh quang này có
khoảng cách rất gần nhau (1-10 nm). Sự chuyển năng lƣợng sẽ làm giảm khả
năng phát quang của donor và làm tăng cƣờng độ huỳnh quang của acceptor (theo
Gerald Karp, Cell and Molecular biology, 2005).
Khái niệm về “fluorescent ATP sensor” bắt nguồn từ “protein chỉ thị nồng độ
Calcium bằng huỳnh quang – Cameleons”, đƣợc phát triển bởi A.Miyawaki và ctv.
(1997). Phân tử protein chỉ thị nồng độ Ca2+ là một phức hợp gồm protein huỳnh
quang phát màu xanh da trời (blue-emitting fluorescent protein, BFP) hoặc màu
xanh lam (CFP), calmodulin, calmodulin-binding peptide M13 và protein phát
huỳnh quang màu xanh lá cây (green-emitting fluorescent protein, GFP) hoặc
màu vàng (YFP). Sự kết hợp của Ca2+ làm cho calmodulin cuộn xung quanh M13,
làm gia tăng hiệu ứng FRET giữa hai phân tử huỳnh quang (Hình 2.1). Các tác
giả của báo cáo trên cho rằng cameleons có thể đo đƣợc Ca2+ tự do trong khoảng
từ 10-8 đến 10-12M.
Vào năm 2003, Kato-Yamada và Yoshida đã báo cáo rằng tiểu đơn vị đƣợc
phân lập từ F1-ATPase của thermophilic Bacillus PS3 (TF1- ) có khả năng kết
hợp với ATP nhƣng lại không có khả năng gắn với các nucleotide khác nhƣ GTP,
UTP, CTP và ADP. Các tác giả kết luận, tiểu đơn vị có khả năng hoạt động nhƣ
là một sensor cảm ứng nồng độ ATP trong tế bào.
5
Theo Iino và ctv. (2005), đầu C của tiểu đơn vị gồm hai cấu trúc xoắn ,
hai xoắn này có thể chuyển từ dạng duỗi thẳng sang dạng co lại khi kết hợp với
ATP. Các tác giả đã báo cáo rằng ái lực của ATP đối với TF1- cao hơn khoảng
100 lần so với ADP và ái lực của GTP thì thấp hơn rất nhiều so với ATP. Gần đây,
việc xác định cấu trúc tinh thể của TF1- khi gắn với ATP đã chỉ ra rằng ATP gắn
vào cấu trúc kẹp tóc của hai chuỗi xoắn của tiểu đơn vị khi hai chuỗi này ở
dạng co lại (Yagi và ctv., 2007).
Hiệu ứng FRET không chỉ phụ thuộc vào sự gối lên nhau một cách hợp lý về
quang phổ giữa donor và acceptor mà còn phụ thuộc vào khoảng cách và sự định
hƣớng tƣơng đối giữa hai phân tử huỳnh quang (theo Miyawaki, 2003). Thật vậy,
theo Nagai và ctv. (2004), dynamic range của protein chỉ thị nồng độ Ca2+
(Cameleons) có thể đƣợc mở rộng bằng cách thay đổi sự định hƣớng tƣơng đối
giữa hai phân tử huỳnh quang sử dụng các circular permutated yellow fluorescent
protein (cpYFPs). Trong các phân tử cpYFP, đầu N và đầu C nguyên thuỷ đƣợc
nối lại với nhau bởi một cầu nối ngắn, đồng thời, đầu N và đầu C mới đƣợc tạo ra.
Hình 2.1. Sơ đồ cấu trúc của Cameleons và hiệu ứng FRET giữa hai phân tử
GFP khi Ca
2+
kết hợp vào calmodulin (theo Miyawaki và ctv., 1997).
6
Các tác giả nhận định rằng, một trong các cpYFP hấp thu một lƣợng lớn năng
lƣợng kích thích từ CFP, dẫn đến sự thay đổi dynamic range đến gần 600%.
Từ các nghiên cứu trên, chúng tôi xây dựng phân tử “fluorescent ATP
sensor” để đo nồng độ ATP trong tế bào, sử dụng kỹ thuật FRET và tiểu đơn vị
từ F1-ATPase/synthase. Trong đó, phân tử sẽ nằm giữa hai phân tử huỳnh
quang: CFP đóng vai trò là chất phát huỳnh quang và Venus hay các cpVenus
đóng vai trò là chất nhận huỳnh quang.
7
Chƣơng 3
VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
3.1. Thời gian và địa điểm thực hiện khoá luận
Thời gian: 19/10/2006 – 7/8/2007
Địa điểm: Phòng thí nghiệm của giáo sƣ Noji Hiroyuki, Institute of Scientific
and Industrial Research (ISIR), đại học Osaka, Nhật Bản.
3.2. Vật liệu
Plasmid pRA100 EF0F1
Bacillus clausii
Bacillus megaterium
Bacillus pseudofirmus
Monomeric Super enhanced CFP
Monomeric Venus
Circular permutated Venus:
cp50Venus,
cp157Venus, cp173Venus,
cp195Venus, cp229Venus.
Plasmid pCEV1
Plasmid pRSET – AT1.20
E.coli XL10 (Stratagene)
E.coli JM109 (DE3) (Stratagene)
Enzyme EcoRI (Roche)
Enzyme ClaI (Roche)
Enzyme PstI (Roche)
Enzyme HindIII (Roche)
Enyme SalI (Roche)
Dung dịch đệm H (Roche)
Dung dịch đệm B (Roche)
Dung dịch TrisHCl 1 M (pH 8.0)
Dung dịch NaCl 5 M
Dung dịch MOPS – KOH 0.2 M
(pH 7.5)
Dung dịch KCl 2.5 M
Dung dịch MgCl2 2 M
Bột BSA
Dung dịch Trixton X100 10%
Dung dịch ATP – Na 231 mM
Dung dịch đệm 0.1 M NaPi (pH
8.0)
0.2 M NaCl, 10mM imidazol
Dung dịch đệm 0.1 M NaPi (pH
8.0)
0.2 M NaCl, 200mM imidazol
8
Môi trƣờng LB
Bột Ampicillin
Dung dịch IPTG 100 mM
PrimeSTAR HS DNA
polymerase (TaKaRa)
dNTPs (2.5 mM mỗi loại)
(TaKaRa)
-EcoT14I DNA marker
(TaKaRa)
Ligation mix (TaKaRa)
BigDye Terminator v3.1 Cycle
sequencing Kit
(Applied Biosystem)
Amicon Ultra Centrifugal Filter
Devices (30k) (Millipore)
Wizard Kit (Promega)
QIAprep Spin Miniprep Kit
(QIAGEN)
Ni – NTA resin
Cột sắc ký Superdex 200
(Amersham Biosciences)
Máy PCR (Eppendorf)
Máy ly tâm
Máy giải trình tự DNA ABI 310
(Applied Biosystem)
Máy phá vỡ tế bào bằng sóng âm
(sonication)
Máy Spectrofluorometer FP –
6500 (Jasco, Nhật Bản)
Phần mềm PyMOL
Phần mềm Sequence Scanner
v1.0
Phần mềm Genetyx v4.0
Phần mềm KaleidaGraph v3.51
3.3. Phƣơng pháp thí nghiệm
3.3.1. Cấu trúc gen
3.3.1.1. Tiểu đơn vị epsilon ( ) của F0F1-ATP synthase
Enzyme xúc tác sự tổng hợp ATP trong ti thể, F0F1-ATP synthase, là một
phức hợp protein có dạng hình nấm với hai thành phần cơ bản:
F0 có hình trụ, kị nƣớc, gắn vào màng trong ti thể, là kênh proton. F0 có
cấu trúc các tiểu đơn vị nhƣ sau a1b2c10-14. Tiểu đơn vị b kéo dài đến phần
đầu F1 tạo thành một cuống.
9
F1 có hình cầu, ƣa nƣớc, nhô ra matrix, là phần xúc tác của enzyme. F1
đƣợc phân lập có hoạt tính thuỷ phân ATP. F1 bao gồm 5 tiểu đơn vị khác
nhau có cấu trúc 3 3 , tiểu đơn vị chèn vào giữa vòng 3 3 và nối với
phần F0. (Hình 3.1A)
Tiểu đơn vị là một tiểu đơn vị nhỏ, khoảng 130-140 amino acid, gồm hai
phần riêng biệt, đầu N có dạng xếp lớp và đầu C có cấu trúc xoắn . Theo Yagi
và ctv., 2007, dựa vào cấu trúc tinh thể của TF1- khi gắn với ATP, hai chuỗi xoắn
của đầu C hình thành cấu trúc kẹp tóc, nằm lên trên phần cấu trúc . Các tác giả
cho rằng, hai chuỗi xoắn này chỉ hình thành dạng kẹp tóc khi có mặt ATP và khi
không có mặt ATP, hai chuỗi xoắn này lại ở dạng duỗi thẳng. (Hình 3.1B). Do
tính chất này, có thể hoạt động nhƣ một ATP sensor trong tế bào.
A B A
Hình 3.1. A. Sơ đồ cấu trúc của ATP synthase. (J.Weber)
B.Cấu trúc tinh thể của TF1- khi gắn với ATP.
Phân tử ATP có màu đỏ (Yagi và ctv.,2007)
10
3. 3.1.2. Protein huỳnh quang màu vàng (Venus)
Venus là một thành viên trong nhóm protein huỳnh quang màu vàng (YFPs) -
một dạng đột biến về màu sắc của GFP từ loài sứa Aequorea victoria. Venus mang
các đột biến F64L/M153T/V163A/S175G giúp phân tử này đƣợc biểu hiện dễ dàng
hơn, chịu đƣợc acid và ion Cl
-
.
Circular permutated Venus là phân tử mà trong đó đầu N và đầu C tự nhiên
đƣợc nối bởi một cầu nối ngắn, đồng thời, hình thành đầu N và đầu C mới tại vị trí
khác trong phân tử. Tôi đã nhận đƣợc 5 loại cpVenus từ tiến sĩ Imamura: cp50Venus
có đầu N ở vị trí Threonine 50, cp157Venus có đầu N mới ở vị trí Glutamine 157,
cp173Venus có đầu N mới ở vị trí Aspartic acid 173, cp195 có đầu N mới ở vị trí
Leucine 195 và cp229Venus có đầu N mới ở vị trí Isoleusine 229 (Hình 3.2).
3.3.1.3. Cấu trúc chung của các ATeam
Hình 3.2. Cấu trúc tinh thể của monomeric Venus. (A. Rekas và ctv.,2002)
Vị trí của Met và các đầu N mới trong phân tử cpVenus đã đƣợc xác định
11
Trong khoá luận này, các ATeam là phức hợp gồm tiểu đơn vị từ các loại vi
khuẩn khác nhau nhƣ E.coli (EF1 ), B. clausii (BME ), B. megaterium (BCL ), B.
pseudofirmus (BPF ) nằm giữa phân tử CFP và monomeric Venus (nVenus) hoặc
các circular permutated Venus (cpVenus). Cấu trúc chung của các ATeam đƣợc
trình bày trong hình 3.3.
Lƣu ý rằng đã có những sai sót trong quá trình tạo các cpVenus đƣợc sử
dụng cho nhóm ATeam với EF1 . Các cpVenus đã dùng là cp49Venus,
cp156Venus, cp172Venus, cp194Venus, cp228Venus. Nguyên nhân của những sai
sót này là do, trong phân tử GFP, amino acid thứ hai-Valine-thƣờng đƣợc gọi là
Val-1’. Điều đó có nghĩa là, ví dụ nhƣ trong phân tử cp157Venus, amino acid đầu
tiên (sau amino acid mở đầu Met) phải là amino acid thứ 158-Glutamine
(Gln-157) chứ không phải amino acid thứ 157-Lysine (Lys-156).
Mặt khác, trong các nhóm ATeam với BME , BCL , cp229Venus đã không đƣợc
sử dụng. Nguyên nhân là do phần phía sau Ile229 là một cấu trúc linh động, không
ổn định, do đó việc sử dụng cp229Venus không mang lại hiệu quả.
A
Hình 3.3. Sơ đồ cấu trúc chung của các ATeam với nVenus và cpVenus.
12
3.3.1.3. Nhóm ATeam với
EF1
Gen EF1 đƣợc khuếch đại
nhờ phản ứng PCR sử dụng plasmid
pRA100 EF0F1 có chứa EF0F1
operon làm khuôn mẫu,
PrimeSTAR HS DNA polymerase
(TaKaRa). Mồi xuôi mang vị trí cắt
của enzyme ClaI và mồi ngƣợc
mang vị trí cắt của enzyme EcoRI,
giúp kết hợp vị trí cắt của hai
enzyme này vào sản phẩm PCR.
Sau đó sản phẩm PCR đƣợc tinh sạch và cắt bởi ezyme cắt giới hạn ClaI và
EcoRI (Roche). Gen đƣợc gắn vào vị trí ClaI/EcoRI của vector pCEV1 (đƣợc
thiết kế bởi tiến sĩ Imamura từ pET23) để tạo một vector tái tổ hợp chứa
CFP-EF1 -nVenus (Hình 3.4).
Các ATeam EF1-cpVenus đƣợc tạo ra bằng cách thay thế nVenus của ATeam
EF1 -nVenus bằng cp49Venus, cp156Venus, cp172Venus, cp194Venus,
cp228Venus.
3.3.1.4. Nhóm ATeam với BME
Trình tự gen của BME đƣợc tìm trong ngân hàng gen của NCBI (National
Center for Biotechnology Information, USA), sử dụng công cụ PSI-BLAST bằng
cách nhập vào trình tự của TF1- .
Sau đó, gen BME đƣợc khuếch đại nhờ phản ứng PCR, sử dụng genomic
13
DNA của B.megaterium làm khuôn mẫu và enzyme PrimeSTAR HS DNA
polymerase (TaKaRa). Mồi xuôi mang vị trí cắt của enzyme ClaI và mồi ngƣợc
mang vị trí cắt của enzyme EcoRI, giúp kết hợp vị trí cắt của hai enzyme này vào
sản phẩm PCR. Sản phẩm PCR đƣợc tinh sạch và cắt bởi hai enzyme cắt giới hạn
ClaI và EcoRI, sau đó đƣợc chuyển vào vị trí ClaI/EcoRI của vector
pRSET-AT1.20 (đƣợc thiết kế bởi tiến sĩ Imamura từ vector pRSETB
(Invitrogen)). (Hình 3.4)
ATeam BME -cpVenus đƣợc tạo ra bằng cách thay thế nVenus trong ATeam
BME -nVenus bằng các cpVenus.
Lý do thay đổi từ vector pCEV1 sang vector pRSET:
Vector pRSET có pUC ori, do đó vector này có số lƣợng copy cao hơn
Hình 3.5: Sơ đồ vector pRSET-AT1.20 (Imamura, 2007).
14
so với vector pCEV1 với pBR322 ori.
Vùng đầu C của tiểu đơn vị đƣợc cho là rất cần thiết để gắn với ATP
(theo Kato-Yamada và Yoshida, 2003). Trong pCEV1, đuôi Histidine
(His-tag) đƣợc gắn vào đầu C của Venus, trong không gian, vị trí này rất
gần với đầu C của . His-tag có thể ảnh hƣởng đến sự thay đổi hình thể
của để gắn với ATP. Trong những cấu trúc với pRSET, His-tag đƣợc gắn
vào đầu N của CFP, cách xa đầu C của tiểu đơn vị .
Vector pRSET mang vị trí cắt của enzyme XhoI và HindIII, có thể đƣợc
sử dụng để chuyển trực tiếp cDNA của ATeam vào vector pcDNA3.1, để
biểu hiện ATeam trong tế bào động vật hữu nhũ. Điều này giúp tiết kiệm
thời gian nhờ bỏ qua các bƣớc PCR và giải trình tự.
3.3.1.5. Nhóm ATeam với BCL
Trình tự của tiểu đơn vị từ F1-ATPase/synthase của B.clausii KSM-K16
đƣợc tìm trên ngân hàng gen của NCBI bằng công cụ PSI-BLAST, bằng cách
nhập vào query trình tự của TF1 .
ATeam BCL-nVenus
Gen BCL đƣợc khuếch đại nhờ phản ứng PCR, sử dụng genomic DNA của
B.clausii làm khuôn mẫu và enzyme PrimeSTAR HS DNA polymerase (TaKaRa),
tƣơng tự BME . Sản phẩm PCR đƣợc tinh sạch và cắt bởi hai enzyme cắt giới
hạn ClaI và EcoRI, sau đó đƣợc chuyển vào vị trí ClaI/EcoRI của vector
pRSET-AT1.20.
ATeam BCL(P85A)-nVenus
Sự thay thế Proline ở vị trí 85 bằng Alanine đƣợc thực hiện qua hai bƣớc
PCR với PrimeSTAR HS DNA polymerase, BCL làm khuôn mẫu. Phản ứng
PCR thứ nhất dùng để khuếch đại phần 5’ của gen BCL . Mồi xuôi mang vị trí
cắt của enzyme ClaI, mồi ngƣợc chứa anticodon của Alanine ở vị trí thứ 85.
15
Trong phản ứng PCR thứ hai, phần 3’ của gen BCL đƣợc khuếch đại với mồi
xuôi chứa codon mã hoá cho Alanine ở vị trí thứ 85 và mồi ngƣợc mang vị trí cắt
của EcoRI. Sau đó, toàn bộ gen BCL , mang đột biến P85A, đƣợc khuếch đại
nhờ phản ứng PCR với mồi xuôi và mồi ngƣợc lần lƣợt mang vị trí cắt của ClaI
và EcoRI và sản phẩm PCR của hai lần PCR trƣớc đƣợc sử dụng làm khuôn mẫu.
(Hình 3.5)
Sản phẩm PCR sau cùng đƣợc tinh sạch và cắt bởi ClaI và EcoRI, sau đó
đƣợc chuyển vào vector pRSET-AT1.20.
ATeam BCL (I9T/V42K/F67N/L78N) - nVenus, ATeam BCL
(I9T/V42K/F67N/L78N) - cpVenus và ATeam BCL
(I9T/V42K/F67N/L78N/P85A) - nVenus
Tạo đột biến thay thế 4 amino acid I9T, V42K, F67N, L78N đƣợc thực hiện
tƣơng tự nhƣ trong phần thay thế P85A. Các đột biến này đƣợc thực hiện qua 4
bƣớc PCR với PrimeSTAR HS DNA polymerase, gen BCL là khuôn mẫu. Bƣớc
PCR thứ nhất dùng để khuếch đại phần 5’ của BCL với mồi xuôi chứa codon mã
hoá cho Threonine (T) ở vị trí thứ 9 và mang vị trí cắt của ClaI, mồi ngƣợc chứa
anticodon của Asparagine (N) ở các vị trí 67 và 78. Phần 3’ của BCL đƣợc
khuếch đại trong phản ứng PCR thứ hai, nhờ mồi xuôi mang codon của Asn ở vị
trí 67 và 78, mồi ngƣợc mang vị trí cắt của EcoRI. Sau đó, sản phẩm của hai phản
ứng PCR trên đƣợc nối lại và khuếch đại với mồi xuôi ClaI-I9T và mồi ngƣợc
EcoRI.
Phản ứng PCR thứ 3 đƣợc thực hiện để thay Valine42 bằng Lysine, phần 5’
của BCL (I9T/F67N/L78N) đƣợc khuếch đại với mồi xuôi ClaI-I9T và mồi
ngƣợc V42K. Phần 3’ đƣợc khuếch đại bằng mồi xuôi V42K với codon mã hoá
cho Lys ở vị trí 42 và mồi ngƣợc có vị trí cắt của EcoRI. Tiếp theo, chuỗi DNA
của BCL mang cả 4 đột biến (I9T/V42K/F67N/L78N) đƣợc nhân lên bằng cách
sử dụng hai sản phẩm PCR trên làm khuôn mẫu và mồi xuôi ClaI-I9T, mồi ngƣợc
EcoRI. Cuối cùng, chuỗi DNA BCL (I9T/V42K/F67N/L78N) đƣợc cắt bởi ClaI,
16
EcoRI và chuyển vào vector pRSET-AT1.20.
Các ATeam BCL(I9T/V42K/F67N/L78N)-cpVenus đƣợc tạo bằng cách thay
thế nVenus trong ATeam BCL(I9T/V42K/F67N/L78N)-nVenus bằng các
cpVenus.
ATeam BCL (I9T/V42K/F67N/L78N/P85A)-nVenus đƣợc thực hiện với
cùng phƣơng pháp nhƣ ATeam BCL(P85A)-nVenus, sử dụng BCL
(I9T/V42K/F67N/L78N) làm khuôn mẫu.
Các mồi đƣợc sử dụng để gây các đột biến trong phần này đƣợc trình bày ở
hình 3.5.
3.3.1.6. ATeam BPF -nVenus
Trình tự của BPF cũng đƣợc tìm trong ngân hàng gen của NCBI nhờ công
cụ PSI-BLAST. Sử dụng phản ứng PCR để khuếch đại đoạn gen này từ genomic
DNA của Bacillus pseudofirmus, tƣơng tự nhƣ với BME và BCL đã trình bày ở
trên. Sau đó, sản phẩm PCR cũng đƣợc tinh sạch, cắt bởi ClaI, EcoRI và chuyển
vào vector pRSET-AT1.20.
3.3.2. Kiểm tra cấu trúc của các ATeam
3.3.2.1. Nhóm ATeam với monomeric Venus (nVenus)
Sau ligation bằng Ligation mix (TaKaRa), plasmid DNA đƣợc chuyển vào tế
bào E.coli XL10 và nuôi cấy trên thạch LB có 0.1mg/ml Ampicillin để sàng lọc
các tế bào có chứa plasmid. Các đĩa thạch đƣợc ủ ở 370C, qua đêm (Hình 3.7)
Sau đó, E.coli XL10 đƣợc nuôi cấy theo từng khuẩn lạc riêng rẽ trong 5 ml
môi trƣờng LB để thu nhận plasmid. Plasmid đƣợc tinh sạch từ tế bào E.coli bằng
cách thủ công (xem phụ lục) hoặc bằng QIAprep Spin Miniprep Kit (QIAGEN).
Trình tự DNA của tiều đơn vị đƣợc kiểm tra bằng cách giải trình tự, sử
dụng plasmid làm khuôn mẫu, BigDye Terminator v3.1 Cycle sequecing Kit
(Applied Biosystem) và ABI 310 DNA analyzer (Applied Biosystem). Sau đó, kết
quả giải trình tự đƣợc kiểm tra trên máy tính nhờ phần mềm Sequence Scanner
17
v1.0 và Genetyx v4.0.
Hình 3.6. Các mồi đƣợc thiết kế để gây đột biến gen BCL
18
3.3.2.2. Nhóm ATeam với cpVenus
Để kiểm tra các cpVenus, plasmid đƣợc cắt bởi ezyme cắt giới hạn ClaI và
PstI (Roche). Bởi vì trong phân tử DNA của Venus có một vị trí cắt duy nhất của
PstI, plasmid bị cắt bởi ClaI và PstI sẽ tạo ra các đoạn DNA có chiều dài khác
nhau tuỳ thuộc vào các loại cpVenus khác nhau. Các đoạn DNA sẽ đƣợc kiểm tra
bằng điện di trên gel agarose 1% (Hình 3.6).
Chiều dài các đoạn DNA tạo thành do và cpVenus sau khi cắt plasmid với
ClaI và PstI: nVenus: 618 bp; cp50Venus: 470 bp; cp157Venus: 885 bp;
cp173Venus: 837 bp; cp195Venus: 771 bp.
Hình 3.7. Nuôi cấy E.coli XL10 trên môi trƣờng thạch LB, 0.1 mg/ml Ampicillin.
19
3.3.3. Biểu hiện và tinh sạch protein tái tổ hợp
Sau khi đƣợc kiểm tra cấu trúc, các plasmid tái tổ hợp đƣợc chuyển vào
E.coli JM109 (DE3) để biểu hiện protein. E.coli JM109 (DE3) sau khi chuyển
gen đƣợc nuôi cấy trên môi trƣờng thạch LB, 0.1 mg/ml Ampicillin, ủ ở 370C,
qua đêm (Hình 3.9).
Để thu nhận protein, E.coli JM109 (DE3) đƣợc nuôi trong 50 ml LB có
0.1mg/ml Ampicillin, ở 370C, lắc khoảng 140 vòng/phút. Khi mẻ cấy đạt OD600
khoảng 0.6, 5 l của 100mM isopropyl -D-thiogalactoside (IPTG) đƣợc thêm
vào để nồng độ IPTG cuối cùng trong dịch nuôi cấy đạt 10 M. Tiếp đó, mẻ cấy
đƣợc ủ ở 240C, lắc khoảng 140 vòng/phút, trong 24 giờ để biểu hiện protein.
Protein tái tổ hợp có mang đuôi Histidine đƣợc tinh sạch bằng sắc kí cột với
Ni-NTA resin theo sơ đồ sau:
20
Chuẩn bị cột sắc kí:
Tinh sạch protein:
Cân bằng cột với 5 CV dung dịch đệm A (gồm 0.1 M NaPi (pH8.0),
0.2 M NaCl, 10 mM imidazole) (3 lần)
Sử dụng khoảng 8 ml Ni-NTA 30% ethanol
Rửa ethanol với 1 column volume (CV) nƣớc khử ion
Ly tâm 7000 vòng/phút, 10 phút, 40C
Kết tủa của tế bào
Pha loãng kết tủa của tế bào trong 30 ml dung dịch đệm A
Vortex
Sonication
Ly tâm 10.000 vòng/phút, 90 phút, 40C
Dung dịch protein sau ly tâm gồm phần cặn và phần
dung dịch nổi chứa protein
Cho phần dung dịch nổi chứa protein vào cột sắc kí Ni-NTA
Rửa cột với 5 CV dung dịch A (3 lần)
Tách protein bằng dung dịch chứa 0.1 M NaPi (pH8.0),
0.2 M NaCl, 200 mM imidazole
Phân đoạn có chứa protein (ATeam) đƣợc thu nhận và giữ ở 40C
Mẻ cấy của JM109 (DE3) trong 50 ml LB
21
Phân đoạn có chứa ATeam đƣợc cô đặc bằng Amicon Ultra Centrifugal Filter
devices (30k) (Millipore). Protein thu đƣợc sau sắc ký cột Ni-NTA đƣợc kiểm tra
bằng SDS-PAGE.
Sau đó tiếp tục tinh sạch ATeam bằng sắc ký lọc gel, cột sắc ký Superdex
200 (Amersham Biosciences). Cột sắc ký đƣợc cân bằng bởi dung dịch đệm chứa
20mM TrisHCl, 150 mM NaCl. Trong suốt quá trình sắc ký lọc gel, sự hấp thu
ánh sáng ở các bƣớc sóng 280 nm, 435 nm và 515 nm đƣợc theo dõi để xác định
lần lƣợt protein, CFP và Venus.
Hình 3.9: Nuôi cấy E.coli JM 109 (DE3) trên môi trƣờng thạch LB, 0.1 mg/ml
Ampicillin.
Hình 3.10: Protein ATeam sau
khi tinh sạch bằng sắc ký lọc gel.
(Từ trái sang: ATeam BME -
nVenus, ATeam BCL - nVenus,
ATeam BPF - nVenus)
22
3.3.4. Đánh giá các ATeam in vitro
3.3.4.1. Đo quang phổ huỳnh quang của ATeam
Quang phổ huỳnh quang của các ATeam EF1 -nVenus và ATeam
EF1 -cpVenus đƣợc đo bằng cách pha loãng protein trong dung dịch đệm chứa 50
mM MOPS-KOH (pH7.5), 50 mM KCl, 2 mM MgCl2, 1 mg/ml BSA, ở 37
0
C, sử
dụng Spectrofluorometer FP-6500 (Jasco, Nhật Bản). ATP-Na (231 mM) đƣợc
thêm vào để tạo các nồng độ ATP khác nhau. CFP đƣợc kích thích bởi ánh sáng
có bƣớc sóng 435 nm, ánh sáng huỳnh quang phát ra đƣợc đo trong khoảng từ
460 nm đến 600 nm.
Quang phổ huỳnh quang của các ATeam khác đƣợc đo bằng cách pha loãng
protein trong dung dịch đệm chứa 50 mM MOPS-KOH (pH7.5), 50 mM KCl, 1
mg/ml BSA, ở 370C, sử dụng Spectrofluorometer FP-6500 (Jasco, Nhật Bản).
MgATP (200 mM) đƣợc thêm vào để tạo các nồng độ MgATP khác nhau. CFP
đƣợc kích thích bởi ánh sáng có bƣớc sóng 435 nm, ánh sáng huỳnh quang phát
ra đƣợc đo trong khoảng từ 460 nm đến 600 nm.
Lƣu ý rằng đã có sự thay đổi từ 2 mM MgCl2 cố định và ATP-Na tự do ở
các nồng độ khác nhau trong các thí nghiệm trƣớc với ATeam EF1 -nVenus và
ATeam EF1 -cpVenus sang MgATP. Nguyên nhân là do trong tế bào, các
nucleoside triphosphate đƣợc cho là hiện diện dƣới dạng phức hợp NTP-Mg2+ và
sự kết hợp của ion Mg2+ giúp cho sự tƣơng tác giữa phức hợp ATP-Mg2+ và các
enzyme phụ thuộc ATP, do đó, làm tăng khả năng gắn kết (theo J. M.Berg và ctv.,
Biochemistry, 6th edition).
3.3.4.2. Đo time-course của ATeam
Trong báo cáo này, time-course đƣợc đo dựa vào sự giảm cƣờng độ huỳnh
23
quang của CFP ở các nồng độ MgATP khác nhau. Đo time-course bằng cách
khuấy liên tục hỗn hợp ATeam và MgATP ở các nồng độ khác nhau trong dung
dịch đệm gồm 50 mM MOPS-KOH (pH 7.5), 50 mM KCl, 0.05% Triton X100, ở
37
0
C, sử dụng Spectrofluorometer FP-6500 (Jasco, Nhật Bản). CFP đƣợc kích
thích bởi ánh sáng có bƣớc sóng 435 nm, time-course đƣợc đo trong 200 giây, tín
hiệu huỳnh quang từ CFP đƣợc ghi nhận ở mỗi giây.
3.3.4.3. Công thức tính dynamic range
Dynamic range là sự thay đổi tỉ lệ cƣờng độ huỳnh quang YFP/CFP giữa
nồng độ ATP bằng không (0) và nồng độ ATP bão hoà.
(Lƣu ý, trong trƣờng hợp của ATeam EF1 -nVenus và ATeam EF1 -cpVenus,
dynamic range đƣợc tính theo tỉ lệ của CFP/YFP).
Dynamic range (%) = [(Rmax-Rmin)/Rmin]*100% (3.1)
Trong đó:
Rmin là tỉ lệ huỳnh quang nhỏ nhất của YFP/CFP (khi không có mặt
ATP).
Rmax là tỉ lệ huỳnh quang cao nhất của YFP/CFP (khi ATP bão hoà).
3.3.4.4. Công thức tính hằng số phân ly
Hằng số phân ly giữa ATP và ATeam đƣợc tính bằng phần mềm
KaleidaGraph v3.51 bằng cách vẽ đồ thị tỉ lệ huỳnh quang của YFP/CFP theo
nồng độ MgATP dựa vào phƣơng trình sau:
R = (Rmax-Rmin)/(1+K’d/[MgATP]
n
)+Rmin (3.2)
Trong đó:
Rmin là tỉ lệ huỳnh quang nhỏ nhất của YFP /CFP (khi không có mặt ATP).
Rmax là tỉ lệ huỳnh quang cao nhất của YFP/CFP. (khi ATP bão hoà)
R là tỉ lệ huỳnh quang của YFP/CFP ở một nồng độ MgATP nhất định.
n là Hill coefficient, chỉ số lƣợng nhỏ nhất của các vị trí gắn cơ chất có
24
hiệu quả (effective substrate binding-site) trong các protein có nhiều vị trí
gắn của cơ chất (multisite protein) hoặc các cooperative protein.
K’d là hằng số phân ly, có đơn vị là (nồng độ)n.
3.3.4.5. Công thức tính tốc độ đáp ứng với ATP của ATeam
Gọi: - A là dạng duỗi thẳng của .
- B là dạng co lại của (khi kết hợp với ATP)
A B
Tốc độ đáp ứng của ATeam với ATP đƣợc tính bằng phần mềm
KaleidaGraph v3.51 dựa trên các số liệu về time-course của CFP, bằng cách vẽ đồ
thị sự giảm cƣờng độ huỳnh quang của CFP dựa trên phƣơng trình sau:
[A] = C1* exp[-(K’on+Koff)*t]+C2 (3.3)
Trong đó:
C1,C2 là hằng số.
K’on = Kon*[ATP]
Với Kon là hằng số chỉ tốc độ kết hợp với ATP (mM
-1
s
-1
)
Koff: hằng số chỉ tốc độ phân ly với ATP (s
-1
)
Gọi K’=K’on+Koff là tốc độ đáp ứng của với ATP
t là thời gian (s)
Kon
Koff
25
Chƣơng 4
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. Kết quả thí nghiệm
4.1.1. Nhóm ATeam EF1 -nVenus và ATeam EF1 -cpVenus
Tôi đã tiến hành đo quang phổ huỳnh quang của 5 loại ATeam sau:
EF1 -nVenus, EF1 -cp156Venus, EF1 -cp172Venus, EF1 -cp194Venus,
EF1 -cp228Venus. ATeam EF1 -cp49Venus đã không đƣợc biểu hiện khi nuôi
cấy E.coli trong dung dịch LB mà không rõ nguyên nhân. Kết quả đo quang phổ
huỳnh quang đƣợc trình bày trong hình 4.1. Theo đó, EF1 có ái lực với ATP ở
mức millimole nhƣng sự thay đổi của tín hiệu FRET khi tăng nồng độ ATP là rất
thấp. Hơn nữa, khi tăng nồng độ ATP thì có sự tăng cƣờng độ huỳnh quang của
CFP và giảm cƣờng độ huỳnh quang của Venus. Dynamic range của các ATeam
này đƣợc tính theo công thức (3.1) dựa vào tỉ lệ huỳnh quang của CFP/YFP, kết
quả đƣợc trình bày ở bảng 4.1.
Bảng 4.1: Bảng so sánh dynamic range của nhóm ATeam EF1 -nVenus và
EF1 -cpVenus
ATeam Rmin (CFP/YFP) Rmax (CFP/YFP)
Dynamic range
(%)
EF1-nVenus 0.42266 0.5454812 29.1
EF1-cp156 0.4086884 0.505226 23.6
EF1-cp172 0.311661 0.4249352 36.3
EF1-cp194 0.381362 0.4721793 24
EF1-cp228 0.4263976 0.562477 32
26
Hình 4.1. Quang phổ huỳnh quang của
nhóm ATeam với EF1 ở các nồng độ khác
nhau của ATP.
27
4.1.2. Kết quả sắc ký lọc gel của ATeam BME-nVenus, BCL-nVenus,
BPF-nVenus
Khi tinh sạch các ATeam BME-nVenus, BCL-nVenus, BPF-nVenus bằng sắc
ký lọc gel, kết quả cho thấy ATeam BME-nVenus chỉ có một đỉnh (peak) hấp thu
cùng lúc ánh sáng ở ba bƣớc sóng 280 nm, 435 nm và 515 nm chứng tỏ các phân
đoạn của đỉnh này chứa protein ATeam BME-nVenus cần thu nhận (Hình 4.2A).
Nhƣng kết quả của ATeam BCL-nVenus, BPF-nVenus lại có 2 đỉnh cùng hấp thu
ánh sáng ở các bƣớc sóng trên, điều này có nghĩa là cả hai đỉnh cùng chứa ATeam
nhƣng ATeam ở đỉnh thứ nhất có kích thƣớc phân tử lớn hơn hay đó là các protein
bị kết dính (aggregate protein), ở dạng đa phân tử (Hình 4.2B,C). Để khẳng định
lại điều này, tôi thực hiện Native-PAGE với protein thu đƣợc từ đỉnh thứ nhất và
thứ hai của ATeam BCL-nVenus, BPF-nVenus. Kết quả Native-PAGE đƣợc kiểm
tra bằng ánh sáng có bƣớc sóng 415 nm, các băng chứa ATeam sẽ phát huỳnh
quang dƣới ánh sáng này (Hình 4.3).
Kết quả cho thấy protein BCL-nVenus (2) có 2 băng phát huỳnh quang ,
trong đó, băng thứ nhất phát quang rất yếu, băng này nằm cùng vị trí với băng
đầu tiên của BCL-nVenus (1), protein trong băng này có kích thƣớc phân tử lớn
hơn protein trong băng thứ hai. Do đó, protein trong băng thứ nhất của
BCL-nVenus (2) là ở dạng đa phân tử, còn protein trong băng thứ hai ở dạng đơn
phân tử. BCL-nVenus (1) hình thành 3 băng phát huỳnh quang, trong đó, protein
trong băng thứ nhất và thứ hai có kích thƣớc phân tử gần bằng nhau, tƣơng ứng
với dạng đa phân tử, protein ở băng thứ ba ở dạng đơn phân. Tƣơng tự,
BPF-nVenus (2) gồm 2 băng tƣơng ứng với dạng đa và đơn phân tử, BPF-nVenus
(1) gồm 2 băng, chỉ có dạng đa phân tử.
Kết quả của Native-PAGE đề nghị rằng ATeam có thể có khả năng chuyển từ
dạng đơn phân sang dạng tập hợp và ngƣợc lại. Để kiểm tra tính chất này,
BCL-nVenus (1) và BCL-nVenus (2) đƣợc thực hiện sắc ký lọc gel một lần nữa. Nhƣ
kết quả ở hình 4.4, phần lớn BCL-nVenus (2) vẫn ở dạng đơn phân trong khi một phần
BCL-nVenus (1) đã chuyển sang dạng đơn phân. Những kết quả này cho thấy dạng
28
đơn phân và dạng kết hợp của ATeam BCL-nVenus là ở trạng thái cân bằng.
B
C
Hình 4.2. So sánh kết quả sắc ký lọc gel của ATeam BME-nVenus,
ATeam BCL-nVeuns, ATeam BPF-nVenus.
B. ATeam BCL-nVenus
C. ATeam BPF-nVenus
A. ATeam BME-nVenus
B
A
29
Từ các kết quả của sắc ký lọc gel và Native-PAGE, ATeam BCL-nVenus (2)
và BPF-nVenus (2) - ATeam ở dạng đơn phân - sẽ đƣợc sử dụng cho các thí
nghiệm đánh giá in vitro.
Hình 4.3. Kết quả Native-PAGE của ATeam BCL-nVenus và ATeam BPF-nVenus.
(mũi tên chỉ các băng phát huỳnh quang dƣới ánh sáng 415 nm)
A B
Hình 4.4. Kết quả sắc ký lọc gel của BCL-nVenus (1) và BCL-nVenus (2).
A. BCL-nVenus (1)
B. BCL-nVenus (2)
1. BCL-nVenus (2)
2. BCL-nVenus (1)
3. BPF-nVenus (2)
4. BPF-nVenus (1)
2. B
C
L
-
n
V
e
n
u
s
(
2
)
.
3. B
C
L
-
n
V
e
n
u
s
A
30
4.1.3. Nhóm ATeam BME-nVenus và ATeam BME-cpVenus
Kết quả thí nghiệm in vitro cho thấy các ATeam thuộc nhóm này có ái lực
với MgATP ở mức millimole. Trong đó, ATeam BME-cp173Venus có sự thay đổi
về tín hiệu FRET lớn nhất khi tăng nồng độ MgATP. Trong khi đó, ATeam
BME-cp50Venus và ATeam BME-cp195Venus chỉ có những đáp ứng rất nhỏ với
MgATP. ATeam BME-nVenus và ATeam BME-cp157Venus cũng có sự thay đổi
FRET đáng kể nhƣng dynamic range thấp hơn so với ATeam BME-cp173Venus
(Hình 4.5 và Bảng 4.2).
Các thông số động lực học của ATeam ME-cp173Venus, nhƣ: tốc độ đáp ứng
của ATeam này với MgATP ở các nồng độ khác nhau đƣợc tính dựa vào công
thức 3.3 và các số liệu về time-course, trình bày ở hình 4.6; hằng số phân ly với
ATP (K’d) và Hill coefficient (n) tính theo công thức 3.2 và tỉ lệ huỳnh quang của
YFP/CFP, đƣợc trình bày trong hình 4.7.
Bảng 4.2: Bảng so sánh dynamic range của nhóm ATeam BME-nVenus và
BME-cpVenus
ATeam Rmin (YFP/CFP) Rmax (YFP/CFP)
Dynamic range
(%)
ME-nVenus 1.22 2.51 105.74
ME-cp50Venus 0.7 0.82 17.14
ME-cp157Venus 0.92 1.6 74
ME-cp173Venus 1.12 2.55 127.68
ME-cp195Venus 0.89 1.22 37
31
Hình 4.5. Quang phổ huỳnh
quang của nhóm ATeam với
BME ở những nồng độ khác
nhau của MgATP.
32
Hình 4.6. Kết quả đo time-course
của ATeam BME-cp173Venus ở các
nồng độ xác định của MgATP.
33
Từ kết quả đo timecourse của ATeam BME-cp173Venus, tốc độ đáp ứng của
ATeam này ở các nồng độ MgATP lần lƣợt là:
2 mM MgATP: K’ = 0.134
3 mM MgATP: K’ = 0.137
5 mM MgATP: K’ = 0.146
7 mM MgATP: K’ = 0.148
10 mM MgATP: K’ = 0.159
4.1.5. ATeam BPF-nVenus:
BPF có ái lực với MgATP cao hơn so với BME nhƣng sự thay đổi tín hiệu
FRET giữa các nồng độ MgATP khác nhau của ATeam BPF-nVenus rất thấp.
(hình 4.8).
Hình 4.7. Đƣờng cong chuẩn độ với MgATP của ATeam BME -cp173Venus.
Hằng số phân ly (K’d) 3.36, Hill coefficient 2.04
34
4.1.6. Nhóm ATeam với BCL :
Theo kết quả đo quang phổ huỳnh quang của ATeam BCL-nVenus, ATeam
này có ái lực với MgATP cao hơn so với ATeam của BME , tƣơng tự nhƣ BPF ,
nhƣng sự đáp ứng của ATeam BCL-nVenus đối với các nồng độ khác nhau của
MgATP gây ra sự thay đổi rất đáng kể hiệu ứng FRET, đặc biệt ở các nồng độ từ
200 M đến 1000 M MgATP (Hình 4.9). Đồ thị về tỉ lệ giữa YFP/CFP theo các
nồng độ khác nhau của MgATP cho thấy, ATeam này có ái lực với MgATP trong
khoảng từ 0 M đến 1000 M, bão hoà từ 1000 M trở lên và sự thay đổi của
FRET trong khoảng này đủ lớn để có thể sử dụng cho mục đích xác nồng độ ATP
trong tế bào. (Hình 4.10).
Hình 4.8. Quang phổ huỳnh quang của ATeam BPF -nVenus.
35
Hình 4.9. Quang phổ huỳnh quang của ATeam BCL-nVenus
Hình 4.10. Đƣờng cong chuẩn độ với MgATP của ATeam CL-nVenus.
Hằng số phân ly K’d = 4.12.105 và Hill coefficient n = 2.2
36
Tuy nhiên, ATeam BCL-nVenus có thể ở dạng đa phân tử. Để kiểm tra khả
năng đáp ứng với MgATP của ATeam ở dạng đa phân tử, ATeam thu đƣợc trong
đỉnh thứ nhất của sắc ký lọc gel (ATeam BCL-nVenus (1)) đƣợc sử dụng để đo
quang phổ huỳnh quang và vẽ đƣờng cong chuẩn độ với MgATP. Kết quả so sánh
đƣờng cong chuẩn độ của ATeam BCL-nVenus dạng đơn phân và dạng tập hợp
cho thấy ATeam BCL-nVenus (1) có đáp ứng với MgATP thấp hơn so với ATeam
BCL-nVenus (2) (Hình 4.11). Điều này có thể lý giải là do các protein ở dạng tập
hợp không có khả năng gắn với ATP. Do đó để sử dụng trong tế bào sống, ATeam
BCL-nVenus cần phải ở dạng đơn phân.
Hiện tƣợng tập hợp của các protein có khả năng là do nhóm 4 amino acid kị
nƣớc: Ile9, Val42, Phe67, và Leu78 trên vùng xếp lớp của tiểu đơn vị BCL .
Nhóm 4 amino acid này có nhiệm vụ gắn với tiểu đơn vị trong phức hợp
Hình 4.11. So sánh đƣờng cong chuẩn độ với MgATP của ATeam
BCL-nVenus (1) và ATeam BCL-nVenus (2).
Hình vuông màu xanh chỉ ATeam BCL-nVenus (1)
Hình tròn màu đỏ chỉ ATeam BCL-nVenus (2)
37
F1-ATPase/synthase. Có khả năng nhóm amino acid này trong phân tử BCL đã
tƣơng tác với nhau và gây ra hiện tƣợng kết tụ protein.
Tôi đã gây đột biến thay thế cả 4 amino acid này bằng các amino acid ƣa
nƣớc I9T, V42K, F67N và L78N. Đồng thời, ATeam BCL
(I9T/V42K/F67N/L78N)-nVenus và các ATeam BCL
(I9T/V42K/F67N/L78N)-cpVenus cũng đƣợc cấu trúc. Song, chỉ có ATeam BCL
(I9T/V42K/F67N/L78N)-cp157Venus và ATeam BCL
(I9T/V42K/F67N/L78N)-cp173Venus đƣợc biểu hiện thành công trong tế bào
E.coli JM109 (DE3). Kết quả kiểm tra hai ATeam này bằng sắc ký lọc gel cho
thấy vấn đề về sự kết tụ protein vẫn chƣa đƣợc giải quyết. (Hình 4.12A,B). Tuy
vậy, hai ATeam mới này lại có ái lực với MgATP ở mức millimole. (Hình
4.13A,B).
Hình 4.12. Kết quả sắc ký lọc gel của ATeam BCL(I9T/V42K/F67N/L78N)-cp157Venus
và ATeam BCL(I9T/V42K/F67N/L78N)-cp173Venus.
A. ATeam BCL(I9T/V42K/F67N/L78N)-cp157Venus
B. ATeam BCL(I9T/V42K/F67N/L78N)-cp173Venus
A
A B
38
Nhƣ vậy, nhóm amino acid kị nƣớc không phải là nguyên nhân gây ra hiện
tƣợng kết tụ protein. Để tìm hiểu nguyên nhân, tôi tiến hành sắp gióng cột trình tự
amino acid của BME , BCL , BPF và tìm những phần amino acid có khả năng
là nguyên nhân. Việc sắp gióng cột đƣợc thực hiện bầng phần mềm ClustalW và
ESPript 2.2. (Hình 4.13). Theo kết quả sắp gióng cột, Pro85 trong phân tử BCL
và BPF có thể là nguyên nhân gây ra sự kết tụ protein. Proline là một amino acid
đặc biệt bởi vì nó có thể hiện diện trong chuỗi polypeptide dƣới hai dạng:
cis-Proline và trans-Proline. Hơn nữa, Pro85 nằm ở vị trí nối giữa vùng xếp lớp
và vùng xoắn trong phân tử (Hình 4.14), do đó, hiện tƣợng kết tụ protein có
thể xảy ra khi Pro ở một trong hai dạng cis-Pro hoặc trans-Pro. Vì những lý do
trên, tôi tiến hành tạo đột biến thay thế Pro85 bằng Alanine - amino acid ở vị trí
thứ 85 trong phân tử BME và TF1- . Sự thay thế này đƣợc thực hiện với cả
A B
Hình 4.13. Quang phổ huỳnh quang của ATeam BCL(I9T/V42K/F67N/L78N)-cp157Venus và
ATeam BCL(I9T/V42K/F67N/L78N)-cp173Venus.
A. ATeam BCL(I9T/V42K/F67N/L78N)-cp157Venus
B. ATeam BCL(I9T/V42K/F67N/L78N)-cp173Venus
39
BCL và BCL (I9T/V42K/F67N/L78N), tạo ra ATeam BCL(P85A)-nVenus và
Ateam BCL(I9T /V42K/F67N/L78N/P85A)-nVenus.
Hình 4.14. Kết quả sắp gióng cột của BME , BPF và BCL .
Vị trí Proline85 đƣợc đánh dấu bằng hình chữ nhật màu xanh.
Các ATeam BCL(P85A)-nVenus và ATeam BCL(I9T/V42K/F67N/L78N/
P85A)-nVenus đƣợc kiểm tra bằng sắc ký lọc gel và Native-PAGE, kết quả đƣợc
trình bày trong hình 4.15 và 4.16.
Hình 4.15. Vị trí của Alanine85 trong cấu trúc tinh thể của
TF1- tƣơng ứng với vị trí của Proline85 trong phân tử
BCL và BPF . (Yagi và ctv., 2007)
40
Sắc ký lọc gel của ATeam
BCL(P85A)-nVenus, protein
tách thành hai đỉnh
Sắc ký lọc gel của
BCL(P85A)-nVenus (2)
Hình 4.16. Kết quả sắc ký lọc gel của ATeam BCL(P85A)-nVenus
Sắc ký lọc gel của
BCL(P85A)-nVenus (1)
41
Kết quả sắc ký lọc gel của ATeam
BCL(I9T/V42K/F67N/L78N/P85A)-
nVenus, protein tách thành hai đỉnh.
Sắc ký lọc gel của ATeam
BCL(I9T/V42K/F67N/L78N/
P85A)-nVenus (1)
Sắc ký lọc gel của
BCL(I9T/V42K/F67N/L78N/
P85A)-nVenus (2)
Hình 4.17. Kết quả sắc ký lọc gel củaATeam BCL (I9T/V42K/F67N/L78N/P85A)-nVenus
42
Theo các kết quả trên, đột biến P85A đã không giải quyết đƣợc vấn đề protein bị
kết tụ (hay đa phân tử). Tuy nhiên, các kết quả này cho thấy ATeam
BCL(P85A)-nVenus có khả năng chuyển đổi giữa hai dạng: protein đơn phân và
protein đa phân tử trong khi ATeam BCL(I9T/V42K/F67N/L78N/P85A)-nVenus
không có khả năng chuyển đổi. Tôi thử phân tích các tính chất của hai ATeam này
sử dụng ATeam BCL(P85A)-nVenus (2) và ATeam
BCL(I9T/V42K/F67N/L78N/P85A)-nVenus (2). Kết quả thu đƣợc cho thấy, ATeam
BCL(P85A)-nVenus có ái lực với MgATP tƣơng tự nhƣ ATeam BCL-nVenus nhƣng
sự thay đổi của tín hiệu FRET ở các nồng độ khác nhau của MgATP thấp hơn so với
ATeam BCL-nVenus. Mặt khác, ATeam
BCL(I9T/V42K/F67N/L78N/P85A)-nVenus hầu nhƣ không có ái lực với MgATP
ngay cả khi MgATP đƣợc thêm vào ở mức millimole. (Hình 4.17).
Hình 4.18. Kết quả Native-PAGE của ATeam BCL-nVenus, ATeam
BCL(P85A)-nVenus và ATeam BCL(I9T/V42K/F67N/L78N/P85A)-nVenus.
(Mũi tên chỉ các băng phát huỳnh quang dƣới ánh sáng 415 nm) .
1. BCL-nVenus sau sắc ký cột Ni-NTA
2. BCL-nVenus (1)
3. BCL-nVneus (2)
4. BCL(P85A)-nVneus sau sắc ký cột
Ni-NTA
5. BCL(P85A)-nVenus (1)
6. BCL(P85A)-nVenus (2)
7. BCL(I9T/V42K/F67N/L78N/P85A)-
nVenus sau sắc ký cột Ni-NTA
8. BCL(I9T/V42K/F67N/L78N/P85A)-
nVenus (1)
9. BCL(I9T/V42K/F67N/L78N/P85A)-
nVenus (2)
43
4.2. Thảo luận
Nhóm ATeam EF1-nVenus và ATeam EF1-cpVenus có đáp ứng với ATP ở mức
millimole nhƣng rất thấp, dynamic range cao nhất của ATeam EF1-cp172Venus
cũng chỉ 36.3% (Hình 4.1 và Bảng 4.1). Có thể sự sai sót trong khi tạo các dạng
circular permutated Venus đã làm cho các cpVenus không thể giúp cải thiện hiệu
ứng FRET giữa CFP và Venus. Mặt khác, không giống những ATeam khác, ở nhóm
ATeam này cƣờng độ huỳnh quang của CFP tăng và cƣờng độ huỳnh quang của
Venus giảm khi gia tăng nồng độ ATP. Kết quả này không đủ để chứng minh rằng
tiểu đơn vị EF1 đã giãn ra khi kết hợp với ATP, điều này ngƣợc với các kết quả
nghiên cứu về cấu trúc tinh thể của TF1- khi gắn với ATP. Bởi vì hiệu ứng FRET
nhạy với cả khoảng cách và sự định hƣớng tƣơng đối giữa hai phân tử huỳnh quang,
Hình 4.19. Kết quả đánh giá in vitro của ATeam BCL(P85A)-nVenus và ATeam
BCL(I9T/V42K/F67N/L78N/P85A)-nVenus.
A. So sánh đƣờng cong chuẩn độ của ATeam BCL(P85A)-nVenus và ATeam
BCL-nVenus (hình tròn đỏ chỉ ATeam BCL-nVenus, hình tròn xanh chỉ ATeam
BCL(P85A)-nVenus)
B. Quang phổ huỳnh quang của ATeam BCL(I9T/V42K/F67N/L78N/P85A)-nVenus
A B
44
do đó, kết quả trên có thể là do những thay đổi về hình thể của EF1 khi kết hợp với
ATP đã dẫn đến những thay đổi về định hƣớng tƣơng đối của hai phân tử CFP và
Venus ngăn cản khả năng nhận ánh sáng kích thích từ CFP của Venus.
Tuy nhiên, dynamic range của nhóm ATeam này quá thấp để có thể đƣợc sử
dụng nhƣ là một phân tử chỉ thị nồng độ ATP trong tế bào.
Nhóm ATeam BME-nVenus và ATeam BME-cpVenus có ái lực với MgATP ở
mức millimole nhƣng sự thay đổi của tín hiệu FRET ở các mức độ khác nhau của
MgATP cao hơn so với nhóm ATeam của EF1 . Ở nhóm ATeam này, chúng ta có thể
thấy đƣợc ảnh hƣởng của các circular permutated Venus lên hiệu ứng FRET giữa
CFP và Venus qua sự khác biệt rõ rệt về quang phổ huỳnh quang của các ATeam.
Trong đó, cp173Venus đã giúp cải thiện đáng kể hiệu ứng FRET của ATeam
BME-cp173Venus, đặc biệt trong khoảng từ 0 mM đến 5 mM MgATP. Sự thay đổi
của FRET trong khoảng này đủ lớn để ATeam BME-cp173Venus có thể đƣợc sử
dụng nhƣ một ATP sensor trong tế bào sống. Các đặc tính khác của ATeam này cũng
đƣợc xác định nhƣ hằng số phân ly của ATeam và ATP (K’d = 3.36), Hill coefficient
(n = 2.04) và tốc độ đáp ứng của ATeam với MgATP ở các nồng độ khác nhau sẽ
giúp cho việc ứng dụng ATeam này vào các nghiên cứu trong tế bào.
ATeam BPF-nVenus và ATeam BCL-nVenus có đặc tính giống nhau là cả hai
cùng có ái lực với MgATP trong khoảng từ 100 M đến 1 mM, tuy nhiên, sự thay
đổi tín hiệu FRET ở các nồng độ MgATP khác nhau của ATeam BPF-nVenus rất
thấp so với ATeam BCL-nVenus (Hình 4.8 và Hình 4.9). Song, ATeam BCL-nVenus
có lại khuynh hƣớng kết tụ với nhau. Để giải quyết vấn đề này, các đột biến thay thế
amino acid đã đƣợc tạo ra nhƣng không đem lại hiệu quả:
Đột biến thay đổi nhóm 4 amino acid kị nƣớc I9T/V42K/F67N/L78N: kết
quả thừ sắc ký lọc gel cho thấy các protein vẫn kết dính với nhau. Tuy nhiên,
ATeam BCL(I9T/V42K/F67N/L78N)-cp157Venus và Ateam
BCL(I9T/V42K/F67N/L78N)-cp173Venus lại đáp ứng với MgATP ở mức
millimole.
45
Có hai khả năng gây ra hiện tƣợng này. Thứ nhất, các đột biến thay thế
amino acid đã làm thay đổi ái lực của BCL với MgATP. Thứ hai, do các
cpVenus bởi vì Venus gắn vào đầu C của tiểu đơn vị . Vị trí gắn của ATP
cũng nằm ở đầu C của phân tử (Yagi và ctv.,2007), do đó, các cpVenus có
thể ảnh hƣởng đến sự co lại của hai chuỗi trong phân tử vả sự hình thành
cấu trúc kẹp tóc của hai chuỗi này để gắn với ATP. Từ đó, thay đổi ái lực của
ATeam BCL((I9T/V42K/F67N/L78N)-cp157Venus và ATeam
BCL((I9T/V42K/F67N/L78N)-cp173Venus với MgATP. Vì không thu đƣợc
ATeam BCL((I9T/V42K/F67N/L78N)-nVenus để làm đối chứng nên không
thể kết luận đƣợc do nguyên nhân nào.
Đột biến P85A: ATeam BCL(P85A)-nVenus và ATeam BCL
(I9T/V42K/F67N/L78N/P85A)-nVenus. Từ kết quả thi nghiệm với ATeam
BCL(P85A)-nVenus, có thể khẳng định rằng Pro85 không phải là nguyên
nhân gây ra hiện tƣợng kết tụ của protein. Về ái lực với ATP, ATeam
BCL(P85A)-nVenus có ái lực tƣơng tự nhƣ ATeam BCL-nVenus. Tuy nhiên,
sự thay đổi của tín hiệu FRET ở các nồng độ MgATP khác nhau thấp hơn
ATeam BCL-nVenus. Nhƣ vậy, đột biến P85A đã có ảnh hƣởng đến BCL .
Trong trƣờng hợp của ATeam BCL(I9T/V42K/F67N/L78N/P85A)-nVenus,
do phân tử này mang quá nhiều đột biến đã dẫn đến sự thay đổi tính chất của
BCL , làm cho phân tử này trở nên bất hoạt.
46
Chƣơng 5
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
5.1. Kết luận:
Nhóm ATeam với EF1
Cấu trúc và biểu hiện đƣợc các ATeam: EF1 -nVenus, EF1 -cp49Venus,
EF1 -cp156Venus, EF1 -cp172Venus, EF1 -cp194Venus,
EF1 -cp228Vnenus. Riêng ATeam EF1-cp49Venus không dƣợc biểu hiện khi
nuôi cấy E.coli JM109 (DE3) trong môi trƣờng LB lỏng mặc dù protein đƣợc
biểu hiện khi nuôi cấy E.coli trên thạch LB.
Theo kết quả đánh giá in vitro, EF1 có ái lực với ATP ở mức millimole
nhƣng sự thay đổi tín hiệu FRET khi tăng nồng độ ATP là rất thấp. Do đó,
không thể sử dụng nhóm ATeam này để theo dõi sự thay đổi nồng độ ATP
trong tế bào.
Nhóm ATeam BME-nVenus và ATeam BME-cpVenus
Cấu trúc và biểu hiện thành công các ATeam: BME-nVenus,
BME-cp50Venus, BME-cp157Venus, BME-cp173Venus, BME-cp195Venus.
Theo kết quả đánh giá in vitro, BME có ái lực với MgATP ở mức
millimole. Trong đó, ATeam BME-cp173Venus là ATeam nổi bật nhất vì có
sự thay đổi đáng kể tín hiệu FRET trong khoảng từ 0 đến 5 mM, thích hợp để
chỉ thị nồng độ ATP trong tế bào.
ATeam BME-cp173Venus có hằng số phân ly với MgATP là 3.36, Hill
coefficient là 2.04.
Nhóm ATeam với BCL và các dạng đột biến của tiểu đơn vị này
Cấu trúc và biểu hiện đƣợc các ATeam: BCL-nVenus, BCL
(I9T/V42K/F67N/L78N) - cp157Venus, BCL (I9T/V42K/F67N/L78N) -
47
cp173Venus, BCL(P85A)-nVenus, BCL(I9T/V42K/F67N/L78N/P85A)-nVenus.
Theo kết quả đánh giá in vitro, ATeam BCL-nVenus đáp ứng với MgATP ở
mức từ 100 M đến 1 mM và ATeam này cũng có sự thay đổi rất đáng kể về
tín hiệu FRET giữa các nồng độ khác nhau của MgATP trong khoảng này.
ATeam BCL-nVenus tồn tại dƣới hai dạng: dang đơn phân và dạng đa phân
tử. Tín hiệu FRET của dạng đa phân tử thấp hơn nhiều so với dạng đơn phân.
Để loại bỏ hiện tƣợng đa phân tử, các đột biến thay thế amino acid nhƣ
I9T/V42K/F67N/L78N, P85A và I9T/V42K/F67N/L78N/P85A đã đƣợc thử
nghiệm nhƣng đều không mang lại hiệu quả.
ATeam BCL (I9T/V42K/F67N/L78N)-cp157Venus, BCL
(I9T/V42K/F67N/L78N)-cp173Venus có ái lực với MgATP ở mức millimole.
Ateam BCL (P85A)-nVenus có ái lực với MgATP trong khoảng từ 100 M
đến 1000 M nhƣng dynamic range thấp hơn so với ATeam BCL-nVenus.
ATeam BCL (I9T/V42K/F67N/L78N/P85A)-nVenus là một Ateam bất
hoạt.
Tuy nhiên, ATeam BCL-nVenus là một ATP sensor có triển vọng đƣợc sử
dụng để xác định nồng độ ATP trong tế bào sống.
ATeam BPF-nVenus
Cấu trúc và biểu hiện đƣợc ATeam BPF-nVenus trong tế bào E.coli.
ATeam này cũng có ái lực với MgATP trong khoảng từ 100 M đến 1 mM
nhƣng sự thay đổi cƣờng độ huỳnh quang của CFP và Venus trong khoảng
này rất thấp. Do đó, không thể sử dụng ATeam này để chỉ thị nồng độ ATP
trong tế bào.
48
5.2. Đề nghị:
Trong thời gian ngắn làm khoá luận này, những kết quả thu đƣợc chỉ là những
kết quả bƣớc đầu. Nếu có thể, xin đề nghị tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các tính
chất của ATeam nhƣ:
Nghiên cứu về cấu trúc tinh thể của ATeam với EF1 khi kết hợp với ATP
để tìm ra nguyên nhân sự tăng cƣờng độ huỳnh quang của CFP và giảm
cƣờng độ huỳnh quang của Venus.
Khảo sát ái lực của ATeam BME-cp173Venus với ADP, GTP, CTP và UTP.
Tìm hiểu nguyên nhân gây ra hiện tƣợng đa phân tử ở protein ATeam
BCL-nVenus.
Cấu trúc các ATeam với BCL và circular permutated Venus và khảo sát sự
thay đổi của tín hiệu FRET ở các nồng độ khác nhau của MgATP.
Ứng dụng ATeam BME-cp173Venus vào việc nghiên cứu nồng độ ATP
trong tế bào sống.
49
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT:
1. Nguyễn Phƣớc Nhuận, Phan Thế Đồng, Lê Thị Phƣơng Hồng, Đỗ Hiếu Liêm,
Đinh Ngọc Loan, 2003. Giáo trình Sinh hoá học (Phần 1: Sinh hoá học tĩnh).
NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh. Trang 46-73.
2. Nguyễn Phƣớc Nhuận, Phan Thế Đồng, Lê Thị Phƣơng Hồng, Đỗ Hiếu Liêm,
Đinh Ngọc Loan, 2003. Giáo trình Sinh hoá học (Phần 2: Trao đổi chất và
năng lượng). NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh. Trang 7-32.
3. Bùi Trang Việt, 2003. Sinh học tế bào. NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí
Minh. Trang 182-204.
TÀI LIỆU TIẾNG NƢỚC NGOÀI:
4. Jeremy M.Berg, John L.Tymoczko, Lubert Stryer. Biochemistry, sixth edition.
W.H. Freeman and Company, New York, p. 37-39, p. 268-269, p. 522-523 và
p.412-413.
5. Gerald Karp, Cell and Molecular Biology – concepts and experiments, fourth
edition. John Wiley & Sons, Inc., USA, p. 203-205.
6. Alejandro G. Marangoni, 2003. Enzyme Kinetics – a modern approach. John
Wiley & Sons, Inc., USA, p. 44-52, p. 102-109.
7. Atsushi Miyawaki, Juan Llopis, Roger Heim, J. Michael McCaffery, Joseph
A.Adams, Mitsuhiko Ikura andRoger Y.Tsien, 1997. Fluorescent indicators
for Ca2+ based on green fluorescent proteins and calmodulin. Nature
388: p.882-887. Nature Macmillan Publishers Ltd.
8. Yasuyuki Kato-Yamada and Masasuke Yoshida, 2003. Isolated subunit of
Thermophilic F1-ATPase binds ATP. The Journal of Biological Chemistry
278: p.36013-36016. The American Society for Biochemistry and Molecular
Biology, Inc. USA.
50
9. Ryota Iino, Tomoe Murakami, Satoshi Iizuka, Yasuyuki Kato-Yamada,
Toshiharu Suzuki and Masasuke Yoshida, 2005. Real-time monitoring of
conformational dynamics of the subunit in F1-ATPase. The Journal of
Biological Chemistry 280: p.40130-40134. The American Society for
Biochemistry and Molecular Biology, Inc. USA.
10. Toshiharu Suzuki, Tomoe Murakami, Ryota Iino, Junko Suzuki, Sakurako
Ono, Yasuo Shirakihara and Masasuke Yoshida, 2003.
F0F1-ATPase/synthase is geared to the synthesis mode by conformational
rearrangement of subunit in response to proton motive force and
ADP/ATP balance. The Journal of Biological Chemistry 278: p.
46840-46846. The American Society for Biochemistry and Molecular
Biology, Inc. USA.
11. Hiromasa Yagi, Nobumato Kajiwara, Hideaki Tanaka, Tomitake Tsukihara,
Yasuyuki Kato-Yamada, Mashasuke Yoshida và Hideo Akutsu, 2007.
Structures of the thermophilic F1-ATPase subunit suggesting
ATP-regulated arm motion of its C-terminal domain in F1. Proc. Natl.
Acad. Sci. USA 104: p. 11233-11238.
12. Takeharu Nagai, Shuichi Yamada, Takashi Tomonaga, Michinori Ichikawa,
and Atsushi Miyawaki, 2004. Expanded dynamic range of fluorescent
indicators for Ca
2+
by circularly permutated yellow fluorescent proteins.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101: p.10554-10559.
13. Geofrey S. Baird, David A. Zacharias, and Roger Y. Tsien, 1999. Circular
permutation and receptor insertion within green fluorescent proteins.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 46: p. 11241-11246
14. Toshiharu Suzuki, Tomoe Murakami, Ryota Iino, Junko Suzuki, Sakurako
Ono, Yasuo Shirakihara, and Masasuke Yoshida, 2003.
FoF1-ATPase/synthase is geared to the synthesis mode by conformational
rearrangement of subunit response to proton motive force and
ADP/ATP balance. The Journal of Biological Chemistry 278: p.
51
46840-46846. The American Society for Biochemistry and Molecular
Biology, Inc. USA.
15. Takeharu Nagai, Keiji Ibata, Eun Sun Park, Mie Kubota, Katsuhiko
Mikoshiba, and Atsushi Miyawaki, 2002. A variants of yellow fluorescent
protein with fast and efficient maturation for cell-biological applications.
Nature biotechnology 20: p.87-90
16. Atsushi Miyawaki, 2003.Visualization of the spatial and temporal
dynamics of intracellular signaling. Developmental Cell 4: p.295-305. Cell
Press.
17. Marieke Willemse, Edwin Janssen, Frank de Lange, Bé Wieringa, Jack
Fransen, 2007. ATP and FRET – a cautionary note. Nature biotechnology
25: p.170-172.
TÀI LIỆU THAM KHẢO TỪ HỆ THỐNG INTERNET:
18. ES Pript 2.2 website:
19. Phần mềm PyMOL:
20. A. Rekas, J.R.Alattia, T.Nagai, A.Miyawaki, M.Ikuwa, 2002. Crystal
structure of Venus, a yellow fluorescent protein with improved
maturation and reduced environmental sensitivity. The Journal of
Biological Chemistry 277: p.50573-50578.
21. Joachim Weber, ATP synthase – the world’s smallest rotary motor.
52
PHỤ LỤC
1. Công thức môi trƣờng LB
Thành phần Nồng độ (g/l)
Tryptone 10
Yeast extract 5
NaCl 10
2. Quy trình tinh sạch plasmid
1 – 5 ml tế bào nuôi cấy trong môi trƣờng LB
Ly tâm 7500 vòng/phút, 10 phút, 40C
Kết tủa
Kết tủa
Hoà tan kết tủa trong 140 l Sol-I bằng vortex
Thêm 280 l Sol-II
Lắc nhẹ
Thêm 210 l Sol-III
Lắc nhẹ
Ly tâm 15000 vòng/phút, 5 phút, 40C
Chuyển phần nổi sang một eppendorf khác
Thêm 500 l dung dịch phenol-chloroform
Vortex
Ly tâm 15000 vòng/phút, 3 phút, 40C
Chuyển phần nổi sang một eppendorf khác
Thêm vào 1 lƣợng isopropanol bằng với lƣợng
dung dịch nổi
Vortex
Ly tâm 15000 vòng/phút, 5 phút, 40C
Bỏ phần dung dịch nổi
53
Hong khô
Pha loãng kết tủa với 30 l TE bằng vortex
Thêm 30 l Sol-VII
Chuyển phần nổi sang một eppendorf khác
Để trong đá 5 phút
Thêm 240 l nƣớc đã khử trùng
Thêm 750 l Ethanol
Thêm 20 l TE
Trữ ở -200C
Bỏ phần dung dịch nổi Rửa kết tủa với 1 ml Ethanol
Vortex
Ly tâm 15000 vòng/phút, 5 phút, 40C
Để trong đá khoảng 5 phút
Ly tâm 15000 vòng/phút, 5 phút, 40C
Rửa kết tủa với 1 ml Ethanol
Hong khô
54
Dung dịch Sol-I
50 mM glucose, 25 mM Tris-HCl (pH 8.0), 10 mM EDTA
Dung dịch Sol-II
0.2 N NaOH, 1% SDS
Dung dịch Sol-III
3 M potassium acetate (pH 4.8)
Dung dịch Sol-VII
5 M LiCl, 50 mM Tris-HCl (pH8.0)
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- HUYNH NHAT PHUONG KIM.pdf