Изучение роли остатков цистеина в функционировании люциферазы светляков Luciola mingrelica методом сайт-направленного мутагенеза
Диссертация
Для приготовления буферных растворов и бактериальных сред использовали: бакто-триптон и дрожжевой экстракт (Sigma, США) — уксусную кислоту, соляную кислоту, ацетат аммония, перегнанные этиловый спирт, глицерин и диметилсульфоксид (Реахим ос. ч.) — натриевую соль ампициллина, Тритон Х-100, неонол-10, натриевую соль АТР («ICN», США, «Sigma», США), трис-(оксиметил)-аминометан, ЭДТА, MgSC>4, BSA… Читать ещё >
Содержание
- СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
- 1. ВВЕДЕНИЕ
- 2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
- 2. 1. Свойства люциферазы светляков
- 2. 1. 1. Гомология люцифераз светляков
- 2. 1. 2. Кинетические свойства различных люцифераз светляков
- 2. 1. 3. Термостабильность различных типов люцифераз светляков
- 2. 2. Свойства остатков цистеина и их роль в функционировании ферментов
- 2. 2. 1. Функции остатков цистеина в молекулах белков ]
- 2. 2. 2. Химическая модификация остатков цистеина
- 2. 2. 3. Спонтанное окисление остатков цистеина
- 2. 3. Роль остатков цистеина в молекуле люцифераз светляков
- 2. 4. Олигомерная структура люциферазы светляков. Модель диссоциативной термоинактивации
- 2. 4. 1. Особенности олигомерных белков
- 2. 4. 2. Олигомерная структура люцифераз светляков
- 2. 4. 3. Модель диссоциативной инактивации люциферазы
- 2. 5. Влияние Шв-тага на свойства различных ферментов
- 2. 1. Свойства люциферазы светляков
- 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТ
- 3. 1. Вещества и реагенты
- 3. 2. Штаммы и плазмиды
- 3. 3. Аппаратура
- 3. 4. Методики проведения экспериментов
- 3. 4. 1. Методы работы с ДНК
- 3. 4. 2. Сайт-направленный мутагенез
- 3. 4. 3. Выделение и очистка люциферазы
- 3. 4. 4. Изучение свойств люциферазы
- 3. 4. 5. Получение конъюгатов на основе люциферазы
- 4. 1. Конервативность и топология остатков цистеина в молекулах люцифераз жуков-светляков
- 4. 2. Получение и свойства мутантных форм люциферазы светляков Ь. тт%геИса с единичными заменами С62Б, С146 В и С164в
- 4. 2. 1. Получение плазмид, кодирующих мутантные люциферазы
- 4. 2. 2. Выделение и очистка исходной люциферазы и её мутантных форм
- 4. 2. 3. Каталитические свойства и спектры биолюминесценции исходной люциферазы светляков L. mingrelica и её мутантных форм
- 4. 2. 4. Собственная флуоресценция исходной люциферазы светляков L. mingrelica и её мутантных форм
- 4. 2. 5. Термоинактивация исходной люциферазы светляков L. mingrelica и её мутантных форм
- 4. 3. Получение и свойства рекомбинантной люциферазы, содержащей His^-Tar на С-конце молекулы, и её мутантных форм
- 4. 3. 1. Получение мутантных плазмид на основе плазмиды pETL
- 4. 3. 2. Выделение и очистка WT-His люциферазы и мутантных форм, полученных на её основе
- 4. 3. 3. Физико-химические свойства мутантных люцифераз, полученных на основе WT-His
- 4. 3. 4. Спектры биолюминесценции WT-His люциферазы и её мутантных форм
- 4. 3. 5. Кинетика термоинактивации люциферазы WT-His и её мутантных форм
- 4. 3. 6. Определение свободных SH-групп остатков цистеина в молекуле WT-His люциферазы
- 4. 4. Сайт-направленный мутагенез остатка С146 в молекуле термостабильного мутанта 4TS люциферазы светляков
- 4. 4. 1. Получение, выделение и очистка мутантной формы люциферазы 4TS, содержащей поверхностный остаток С146 (4TS-C)
- 4. 4. 2. Получение конъюгатов люциферазы светляков 4TS-C с бычьим сывороточным альбумином (BSA)
- 4. 4. 3. Оптимизация условий получения конъюгатов
- 4. 4. 4. Стабильность люциферазы 4TS-C и её конъюгата с BSA при различных температурах
- 4. 4. 5. Каталитические свойства люциферазы 4TS-C и её конъюгата с BSA
- 4. 4. 6. Сравнение свойств конъюгатов ферментов 4TS и 4TS-C с BSA
Список литературы
- Deluca М. Firefly luciferase. Н Advances in enzymology and related areas of molecular biology. 1976. V. 44. P. 37−68.
- Viviani V.R., Ohmiya Y. Beetle Luciferases: Colorful Lights on Biological Processes and Diseases. II Photoproteins in bioanalysis / Eds. Daunert S., Deo S.K. Wiley-VCH. Weinheim. 2006. P. 49−63.
- Fraga H. Firefly luminescence: a historical perspective and recent developments. II Photochem Photobiol Sci. 2008. V. 7. № 2. P. 146−158.
- Kumita J.R., Jain L., Safroneeva E., Woolley G.A. A cysteine-free firefly luciferase retains luminescence activity. II Biochemical and biophysical research communications. 2000. V. 267. № l.P. 394−397.
- Дементьева Е.И., Железнова E.E., Кутузова Г. Д., Лундовских И. А., Угарова Н. Н. Физико-химические свойства рекомбинантной люциферазы светляков Luciola mingrelica и ее мутантных форм. И Биохимия. 1996. Т. 61. №. 1. С. 152−158.
- Li S., Schoneich С., Borchardt R.T. Chemical instability of protein pharmaceuticals: Mechanisms of oxidation and strategies for stabilization. II Biotechnol Bioeng. 1995. V. 48. № 5. P. 490−500.
- Amor-Mahjoub M., Suppini J.P., Gomez-Vrielyunck N., Ladjimi M. The effect of the hexahistidine-tag in the oligomerization of HSC70 constructs. II J. Chromatogr. В Analyt. Technol. Biomed. Life Sci. 2006. V. 844. № 2. P. 328−334.
- Freydank A.-C., Brandt W., Drager B. Protein structure modeling indicates hexahistidine-tag interference with enzyme activity. II Proteins. 2008. V. 72. № 1. P. 173−183.
- Вотчицева Ю.А., Ефременко E.H., Алиев Т. К., Варфоломеев С. Д. Свойства гексагистидин-содержащей органофосфатгидролазы.11 Биохимия. 2006. Т. 76. № 2. С. 216−222.
- Ugarova N.N. Luciferase of Luciola mingrelica fireflies. Kinetics and regulation mechanism. II Journal of bioluminescence and chemiluminescence. 1989. У. 4. № 1. P. 406−418.
- Ando Y., Niwa K., Yamada N., Enomoto Т., Irie Т., Kubota H., Ohmiya Y., Akiyama H. Firefly bioluminescence quantum yield and colour change by pH-sensitive green emission II Nature Photonics. 2007. V. 2, № 1. P. 447.
- Seliger H.H., McElroy W.D. Spectral emission and quantum yield of firefly bioluminescence. II Archives of biochemistry and biophysics. 1960. V. 88. P. 136−141.
- Woods W.A., Hendrickson H. Jr., Mason J., Lewis S.M. Energy andpredation costs of firefly courtship signals. II Am Nat. 2007. V. 170. № 5. P. 702−708.
- H. H. Угарова, Л. Г. Малошенок, И. В. Упоров, М. И. Кокшаров. Спектры биолюминесценции нашивной и мутантной люцифераз светляков как функция рН И Биохимия. 2008. Т. 70. № 11. С. 1534−1540.
- Wood K.V. The chemical mechanism and evolutionary development of beetle bioluminescence II Photochemistry and Photobiology. 1995. V. 62. № 4. P. 662−673.
- Conti E., Franks N.P., Brick P. Crystal structure of firefly luciferase throws light on a superfamily of adenylate-forming enzymes. II Structure. 1993. 1996. V. 4. № 3. P. 287 298.
- Oba Y., Tanaka K., Inouye S. Catalytic properties of domain-exchanged chimeric proteins between firefly luciferase and Drosophila fatty Acyl-CoA synthetase CG6178. II Biosci. Biotechnol. Biochem. 2006. V. 70. № 11. P. 2739−2744.
- Oba Y., Iida K., Inouye S. Functional conversion of fatty acyl-CoA synthetase to firefly luciferase by site-directed mutagenesis: a key substitution responsible for luminescence activity. IIFEBS letters. 2009. V. 583. № 12. P. 2004−2008.
- Oba Y., Ojika M., Inouye S. Firefly luciferase is a bifunctional enzyme: ATP-dependent monooxygenase and a long chain fatty acyl-CoA synthetase. II FEBS letters. 2003. V. 540. № 1−3. P. 251−254.
- Ayabe K., Zako Т., Ueda H. The role of firefly luciferase C-terminal domain in efficient coupling of adenylation and oxidative steps. II FEBS letters. 2005. V. 579. № 20. P. 4389−4394.
- Branchini B.R., Murtiashaw M.H., Magyar R.A., Anderson S.M. The role of lysine 529, a conserved residue of the acyl-adenylate-forming enzyme superfamily, in firefly luciferase. II Biochemistry. 2000. V. 39. № 18. P. 5433−5440.
- Conti E., Lloyd L.F., Akins J., Franks N.P., Brick P. Crystallization and preliminary diffraction studies of firefly luciferase from Photinus pyralis. II Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. 1996. V. 52. № 4. P. 876−878.
- Nakatsu Т., Ichiyama S., Hiratake J., Saldanha A., Kobashi N., Sakata K., Kato H. Structural basis for the spectral difference in luciferase bioluminescence. И Nature. 2006. V. 440. № 7082. P. 372−376.
- Conti E., Stachelhaus Т., Marahiel M.A., Brick P. Structural basis for the activation of phenylalanine in the non-ribosomal biosynthesis of gramicidin S. II EMBO J. 1997. V. 16. № 14. P. 4174−4183.
- Сандалова Т.П., Угарова H.H. Модель активного центра светляковой люциферазы. II Биохимия. 1999. Т. 64. С. 1143−1150.
- Ugarova N.N., Brovko L.Y. Protein structure and bioluminescent spectra for firefly bioluminescence. II Luminescence. 2002. V. 17. № 5. P. 321−330.
- Branchini B.R., Magyar R.A., Murtiashaw M.H., Anderson S.M., Zimmer M. Site-directed mutagenesis of histidine 245 in firefly luciferase: a proposed model of the active site. II Biochemistry. 1998. V. 37. № 44. P. 15 311−15 319.
- Viviani V.R. The origin, diversity, and structure function relationships of insect luciferases. II Cell Мої Life Sci. 2002. V. 59. № 11. P. 1833−1850.
- Branchini B.R., Magyar R.A., Murtiashaw M.H., Portier N.C. The role of active site residue arginine 218 in firefly luciferase bioluminescence. II Biochemistry. 2001. V. 40. № 8. P. 2410−2418.
- Branchini B.R., Southworth T.L., DeAngelis J.P., Roda A., Michelini E. Luciferase from the Italian firefly Luciola italica: molecular cloning and expression. II Comp Biochem Physiol В Biochem Мої Biol. 2006. V. 145. № 2. P. 159−167.
- Hattori N., Kajiyama N., Maeda M., Murakami S. Mutant luciferase enzymes from fireflies with increased resistance to benzalkonium chloride. II Biosci Biotechnol Biochem. 2002. V. 66. № 12. P. 2587−2593.
- Squirrell D.J., Lowe C.R., White P.J., Murray J.A.H. Mutant luciferases // United States Patent No 6 171 808. 1992.
- Угарова Н.Н., Малошенок Л. Г., Упоров И. В. Каталитические свойства и спектры биолюминесценции рекомбинантной люциферазы светляков Luciola mingrelica с точечными мутациями вне активного центра II Биохимия. 2002. Т. 43. № 6. Р. 359 362.
- Ohmiya Y., Ohba N., Toh H., Tsuji F. Cloning, expression and sequence analysis of cDNA for the luciferases from the Japanese fireflies, Pyrocoelia miyako and Hotaria parvula. II Photochem Photobiol. 1995. V. 62. № 2. P. 309−313.
- Kajiyama N., Nakano E. Thermo stabilization offirefly luciferase by a single amino acid substitution at position 217. II Biochemistry. 1993. V. 32. № 50. P. 13 795−13 799.
- Kitayama A., Yoshizaki H., Ohmiya Y., Ueda H., Nagamune T. Creation of a thermostable firefly luciferase with pH-insensitive luminescent color. II Photochem Photobiol. 2003. V. 77. № 3. P. 333−338.
- Kitayama A., Yoshizaki H., Ohmiya Y., Ueda H., Nagamune T. Creation of a thermostable firefly luciferase with pH-insensitive luminescent color. II Photochem Photobiol. 2003. V. 77. № 3. P. 333−338.
- Tisi L.C., White P.J., Squirrell D.J., Murphy M.J., Lowe C.R., Murray J.A.H. Development of a thermostable firefly luciferase II Analytica Chimica Acta. V. 457. № 1. P. 115−123.
- Squirrell D.J., Murphy M.J. Luciferase labelling method: letter 5 837 465 USA. 1997.
- Kajiyama N., Nakano E. Enhancement of thermostability of firefly luciferase from Luciola lateralis by a single amino acid substitution. II Biosci Biotechnol Biochem. 1994. V. 58. № 6. P. 1170−1171.
- Лундовских И.А., Дементьева Е. И., Угарова H.H. Кинетика и механизм термоинактивации рекомбинантной люциферазы светляков Luciola mingrelica II Вестник Московского Университета. 2000. Т. 41. № 6. С. 362−366.
- Kadokura Н., Katzen F., Beckwith J. Protein disulfide bond formation in prokaryotes. II Annu Rev Biochem. 2003. V. 72. P. 111−135.
- Maattanen P., Kozlov G., Gehring K., Thomas D.Y. ERp57 and PDI: multifunctional protein disulfide isomerases with similar domain architectures but differing substratepartner associations. II Biochem Cell Biol. 2006. V. 84. № 6. P. 881−889.
- Kella N.K., Kang Y.J., Kinsella J.E. Effect of oxidative sulfitolysis of disulfide bonds of bovine serum albumin on its structural properties: a physiochemical study. II J Protein Chem. 1988. V. 7. № 5. P. 535−548.
- Falk A., Rask L. Expression of a zeatin-O-glucoside-degrading beta-glucosidase in Brassica napus. II Plant physiology. 1995. V. 108. № 4. P. 1369−1377.49.