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大肠杆菌亮氨酰-tRNA合成酶E292对于氨基酰化活性的作用

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实验试剂

 

L-Leucine,ATP,DTT,焦磷酸钠(tetrasodium pyrophosphate)和HA-Ultrogel购自美国Sigma公司。

[32 p]-焦磷酸钠购自美国杜邦公司。

L-[I4 C]-亮氨酸和DEAE-SepharoseTM Fast Flow购自英国Amersham公司。

限制性内切酶和T4DNA连接酶购自立陶宛MBI Ferments公司。

实验材料

 

质粒pTrc-99B

大肠杆菌LeuRS

实验步骤

 

1. 突变体大肠杆菌LeuRS基因的构建

以构建的编码大肠杆菌LeuRS的基因leuS作为模板,利用两步PCR反应扩增得到六个LeuRS变种酶的基因序列(图1)。

第一轮PCR反应的5’和3’引物:引物1和引物4分别具有NcoI和HindIII酶切位点,构建各突变所用的引物如表1所示。PCR反应产物经用NcoI和HindIII双酶切后,嵌入表达载体pTrc-99B的NcoI和HindIII两个酶切位点间的切口内。得到的LeuRS 6个变种酶基因的正确性用DNA测序证实。

2. LeuRS及其变种酶基因的表达和纯化

    1) 将含有LeuRS及其六个变种酶LeuRS-E292K,LeuRS-E292F,LeuRS-E292S,LeuRS-E292D,LeuRS-E292Q,LeuRS-E292A的基因的重组质粒转化到在大肠杆菌菌株TG1中,挑选含有正确质粒的转化子至5 mL氨节-LB液体培养基,37o C,300 rpm振荡培养转化子至对数生长期。

    2) 用0.5 mM IPTG诱导6小时,取出20ul培养液,加入等体积的SDS-PAGE上样缓冲液,100o C煮沸10分钟,离心取上清液进行SDS-PAGE检查转化子中各变种酶基因的表达情况。

    3) 将高表达转化子5 mL菌液转接至500 mL氨苄- LB液体培养基中37 o C,300 rpm培养至对数生长期,用0.5 mM IPTG诱导8小时,收集菌体。

    4) 将湿菌体悬浮于20毫升0 o C预冷的破菌缓冲液(50 mM磷酸钾缓冲液,pH6.8,含10 mM巯基乙醇,2 mM PMSF,10%甘油)中,冰浴超声波破菌。

    5) 将破菌液于4o C,12,000g离心30分钟后继续经4 o C, 150,000g超离心1小时。

    6) 取上清液经过DEAE-SepharoseTM Fast Flow和HA-Ultrogel两步柱层析纯化。在DEAE-Sephorose CL-6B fast flow纯化中使用的线性洗脱梯度为pH 6.8的磷酸钾缓冲液50 mM-500mM。在HA-Ultrogel纯化中使用的线性洗脱梯度为pH 6.8的磷酸钾缓冲液20 mM-300 mM。

    7) 收集的含LeuRS以及变种酶的洗脱峰,用PEG 20000浓缩,对10 mM pH 6.8的磷酸钾缓冲液透析。加入50% 0 o C预冷的甘油,保存于-20 o C。

3. 蛋白质浓度测定

粗抽液蛋白质的浓度用Bradford方法测定。纯化后的LeuRS以及变种酶的浓度可以通过以下公式计算得到:1 A280 =1.62 mg/ml。

4. 酶活力测定

    1) 氨基酸活化反应的条件如下:35ul反应液中含有100 mM HEPES (pH 7.8),10mM KF,10 mM MgCl2 ,4 mM ATP,2 mM [32 P] PPi和1 mM亮氨酸,在37o C保温,用约4 nmol/L LeuRS起始反应,于不同时间,取出15ul反应液,加入200ul淬灭液中(3.5%高氯酸,2%活性炭和0.05 M焦磷酸钠)停止反应,在淬灭液中再加入5毫升10 mM焦磷酸钠溶液,用Whatman GF/C滤纸过滤以上溶液,收集吸附ZP-ATP的活性炭粉末,依次用10 mM焦磷酸钠(2x5 ml) 和9 5%乙醇(2x5ml)洗涤和抽干,烘干后,投入闪烁液,计数活性炭粉末吸附的ZP-ATP的量。氨基酸活化反应活力的单位定义为在测定条件下,每分钟催化1纳摩尔PPi形成ATP所需要的酶量。

    2) 氨基酞化反应的条件如下:35ul反应液中含有100 mM Tris-HCl (pH7.8),30 mM KCl,12 mMMgC12 ,4 mM ATP,0.1 mM EDTA,0.5 mM DTT,20uM tRNAlue ,0.1 mM亮氨酸在37o C保温,用约5 nM LeuRS起始反应。不同时间取15ul反应液滴在Whatman 3#滤纸上,放置5秒钟后,将纸片投入5%三氯乙酸中(含有5 mM亮氨酸),0o C浸泡10分钟,换2次5%三氯乙酸溶液,再用9 5%乙醇浸泡两次,烘干滤纸片。投入PPO/POPOP闪烁液((5 g PP 0.25 g POPOP溶解于1L甲苯),液闪计数。

    3) 氨基酞化反应活力单位定义为:在测定条件下,每分钟催化产生1纳摩尔亮氨酞-tRNAleu 所需的酶量。

5. CD光谱和荧光光谱的测定

测定CD光谱所使用的仪器为Jasco J-715型圆二色性仪。蛋白质样品在10 mM磷酸钾溶液((pH 6.8)中的浓度为0.2 mg/ml,测定温度为室温,所用比色杯的光径为0.lcm。荧光光谱的测定在日本Hitachi F-4010荧光分光光度计上进行。测定发射光谱时,激发波长为295 nm,狭缝为3 nm,发射光谱扫描范围为300-400 nm。荧光杯的光路长为1 cm。蛋白质样品在10 mM磷酸钾溶液(pH 6.8)中的浓度为0.1 mg/ml。

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