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實驗試劑
1. L-Leucine,ATP,DTT,焦磷酸鈉(tetrasodium pyrophosphate)和HA-Ultrogel購自美國Sigma公司。
2. [32p]-焦磷酸鈉購自美國杜邦公司。
3. L-[I4C]-亮氨酸和DEAE-SepharoseTM Fast Flow購自英國Amersham公司。
4. 限制性內切酶和T4DNA連接酶購自立陶宛MBI Ferments公司。
5. 質粒pTrc-99B。
實驗材料
大腸桿菌LeuRS從高表達大腸桿菌菌株中純化得到
實驗步驟
1. 突變體LeuRS基因的構建
以構建的編碼大腸桿菌LeuRS的基因leuS作為模板,利用兩步PCR反應擴增得到六個LeuRS變種酶的基因序列。
一輪PCR反應的5’和3’引物:上下游引物分別具有NcoI和HindIII酶切位點,構建各突變所用的引物略。PCR反應產物經用NcoI和HindIII雙酶切后,嵌入表達載體pTrc-99B的NcoI和HindIII兩個酶切位點間的切口內。得到的LeuRS 6個變種酶基因的正確性用DNA測序證實。
2. LeuRS及其變種酶基因的表達和純化
將含有LeuRS及其六個變種酶LeuRS-E292K,LeuRS-E292F,LeuRS-E292S,LeuRS-E292D,LeuRS-E292Q,LeuRS-E292A的基因的重組質粒轉化到在大腸桿菌菌株TG1中,挑選含有正確質粒的轉化子至5 mL氨芐-LB液體培養基,37℃,300 rpm振蕩培養轉化子至對數生長期,用0. 5 mM IPTG誘導6小時,取出20ul培養液,加入等體積的SDS-PAGE上樣緩沖液,100℃煮沸10分鐘,離心取上清液進行SDS-PAGE檢查轉化子中各變種酶基因的表達情況。將高表達轉化子5 mL菌液轉接至500 mL氨芐-LB液體培養基中37℃,300 rpm培養至對數生長期,用0. 5 mM IPTG誘導8小時,收集菌體。將濕菌體懸浮于20毫升0℃預冷的破菌緩沖液(50 mM磷酸鉀緩沖液,pH6.8,含10 mM β-琉基乙醇,2 mM PMSF,10%甘油)中,冰浴超聲波破菌。將破菌液于4℃,12,000g離心30分鐘后繼續經4℃,150,000g超離心1小時。取上清液經過DEAE-SepharoseTM Fast Flow和HA-Ultrogel兩步柱層析純化。在DEAE-Sephorose CL-6B fast flow純化中使用的線性洗脫梯度為pH6.8的磷酸鉀緩沖液50 mM-500 mM。在HA-Ultrogel純化中使用的線性洗脫梯度為pH 6.8的磷酸鉀緩沖液20 mM-300 mM。收集的含LeuRS以及變種酶的洗脫峰,用PEG 20000濃縮,對10 mM pH 6.8的磷酸鉀緩沖液透析。加入50%0℃預冷的甘油,保存于-20℃。
3. 蛋白質濃度測定
粗抽液蛋白質的濃度用Bradford方法測定。純化后的LeuRS以及變種酶的濃度可以通過以下公式計算得到:1 A280=1.62 mg/ml。
4. 酶活力測定
氨基酸活化反應的條件如下:35ul反應液中含有100mM HEPES (pH7.8),10mM KF,10 mM MgCl2,4 mM ATP,2 mM [32P] PPi和1 mM亮氨酸,在37℃保溫,用約4 nmol/L LeuRS起始反應,于不同時間,取出15ul反應液,加入200ul淬滅液中(3.5%高氯酸,2%活性炭和0.05 M焦磷酸鈉)停止反應,在淬滅液中再加入5毫升10 mM焦磷酸鈉溶液,用Whatman GF/C濾紙過濾以上溶液,收集吸附32P-ATP的活性炭粉末,依次用10 mM焦磷酸鈉(2x5 ml)和95%乙醇(2x5ml)洗滌和抽干,烘干后,投入閃爍液,閃爍液為0.6%2-(4-叔丁基苯-5-(4-雙苯基)1,3,4二唑[溶劑為乙二醇甲醚/甲苯(體積比為6/4)],計數活性炭粉末吸附的32P-ATP的量。氨基酸活化反應活力的單位定義為在測定條件下,每分鐘催化1納摩爾PPi形成ATP所需要的酶量。氨基酞化反應的條件如下:35ul反應液中含有100 mM Tris-HCl (pH7.8),30 mM KCl,12 mMMgCl2,4 mM ATP,0.1 mM EDTA,0. 5 mM DTT,20uM tRNAleu,0.1mMC亮氨酸在37℃保溫,用約5 nM LeuRS起始反應。不同時間取15ul反應液滴在Whatman 3#濾紙上((1.0cm×1.0cm),放置5秒鐘后,將紙片投入5%三氯中(含有5 mM亮氨酸),0℃浸泡10分鐘,換2次5%三氯溶液,再用95%乙醇浸泡兩次,烘干濾紙片。投入PPO/POPOP閃爍液((5 g PPO0.25 g POPOP溶解于1L甲苯),液閃計數。氨基酞化反應活力單位定義為:在測定條件下,每分鐘催化產生1納摩爾亮氨酞-tRNAleu所需的酶量。
5. CD光譜和熒光光譜的測定
測定CD光譜所使用的儀器為Jasco J-715型圓二色性儀。蛋白質樣品在10 mM磷酸鉀溶液((pH 6.8)中的濃度為0.2 mg/ml,測定溫度為室溫,所用比色杯的光徑為0.lcm。熒光光譜的測定在日本Hitachi F-4010熒光分光光度計上進行。測定發射光譜時,激發波長為295 nm,狹縫為3 nm,發射光譜掃描范圍為300-400 nm。熒光杯的光路長為1 cm。蛋白質樣品在10 mM磷酸鉀溶液(pH 6.8)中的濃度為0.1 mg/ml。