In vitro-Test an Phosphatidylethanolamin Methyltransferase-Aktivität zu messen

Summary

The present report describes an in vitro enzymatic assay to measure phosphatidylethanolamine methyltransferase activity using Leishmania cell extracts. This assay is based on the transfer of a radioactive methyl group from S-[Methyl-³H]adenosyl-L-methionine onto endogenous phosphatidylethanolamine.

Abstract

Phosphatidylethanolamine methyltransferases are biosynthetic enzymes that catalyze the transfer of one or more methyl group(s) from S-adenosyl-L-methionine onto phosphatidylethanolamine, monomethyl-phosphatidylethanolamine, or dimethyl-phosphatidylethanolamine to give either monomethyl-phosphatidylethanolamine, dimethyl-phosphatidylethanolamine or phosphatidylcholine. These enzymes are ubiquitous in animal cells, fungi, and are also found in approximately 10% of bacteria. They fulfill various important functions in cell physiology beyond their direct role in lipid metabolism such as in insulin resistance, diabetes, atherosclerosis, cell growth, or virulence. The present manuscript reports on a simple cell-free enzymatic assay that measures the transfer of tritiated methyl group(s) from S-[Methyl-³H]adenosyl-L-methionine onto phosphatidylethanolamine using whole cell extracts as an enzyme source. The resulting methylated forms of phosphatidylethanolamine are hydrophobic and thus, can be separated from water soluble S-[Methyl-³H]adenosyl-L-methionine by organic extraction. This assay can potentially be applied to any other cell types and used to test inhibitors/drugs specific to a phosphatidylethanolamine methyltransferase of interest without the need to purify the enzyme.

Introduction

Phosphatidylethanolamin methyltransferase (PEMT) Enzyme katalysieren die kovalente Bindung von einem oder mehreren Methylgruppen mit S -adenosylmethionine (SAM) als Methylgruppendonator auf PE, PE oder Monomethyl-dimethyl-PE zu Monomethyl-PE, Dimethyl-PE und / oder geben Phosphatidylcholin (PC). Diese Enzyme sind fast allgegenwärtig in Tierzellen und Pilze. Sie können auch in einigen Anlagen ^{1 und} etwa 10% der Bakterien, insbesondere solche, die mit Eukaryonten ² interagieren gefunden werden.

PEMTs sind nicht nur, indem sie zur Herstellung von PC, die Hauptlipidklasse in tierischen Zellen, aber auch von der Erfüllung anderer wichtigen zellulären Funktionen, die für die Biologie der Zelle. Bei Säugetieren sind PEMTs hauptsächlich in der Leber, wo sie für normale Sekretion von Very Low Density Lipoprotein erforderlich sind, ausgedrückt, und sie auch ernährungsbedingte Fettleibigkeit ^3, Atherosklerose ⁴ beitragen und Insulin Resistance ^5. Zusätzlich werden Säugetier PEMT auch in Adipozyten exprimiert, wenn auch in den unteren Ebenen, und beteiligen sich an Fettablagerung ^{6, 7.} PEMT Rolle bei der Krebsentwicklung ^8. Apoptose ^9, und das Zellwachstum ¹⁰ wurden ebenfalls demonstriert. In Bakterien haben PEMT Enzyme gezeigt, wichtig für die normale Zellwachstum ^2, Virulenz ^{2 und} Symbiose mit der Wirtspflanze ¹¹ zu sein.

Das Ziel und Grundprinzip der vorliegenden Protokolls ist es, PEMU-Aktivität aus Gesamtzellextrakten zu messen, ohne die Notwendigkeit, um das Enzym zu reinigen. Zwei unterschiedliche Protokolle wurden entwickelt, um PEMT Aktivität zu messen. Die erste und häufigste misst die Übertragung von tritiiertem Methylgruppe von radioaktivem SAM auf PE, die das Thema dieses Artikels. Dieses Protokoll wurde ursprünglich entwickelt, um PEMU-Aktivität zu messen aus Hefe ¹² und Säugerzellen (Leber) ^13, eine underst gewinnenVerknüpfen der PC-Biosynthese in diesen Zellen als auch die Spezifität dieser Enzyme zu bestimmen. Später wurde diese Technik auf andere Zelltypen, wie beispielsweise Bakterien ² (unter Verwendung eines basischen pH-Wertes für den Assay, obwohl ^{15) und} Protozoenparasiten ¹⁴ angewendet. Diese Technik kann mit Gesamtzellextrakten sowie gereinigtes Enzym verwendet werden, und können möglicherweise zu jedem Zellextrakt System angewendet werden. Ein nichtradioaktiver Assay wurde ebenfalls entworfen, das auf die enzymatische Quantifizierung von S -adenosylhomocysteine, der Trans Produkt der SAM ¹⁶ stützt. Letztere Assay kann einfacher sein, da es sich nicht um die Radioaktivität, aber es ist nur gereinigte Enzyme geeignet.

Protocol

1. Zellextrakt Vorbereitung Wachsen die Leishmania-Zellen in einem sterilen Plastikflasche mit luftdichten Deckel verschlossen bei 26 ºC in einem Medium mit M199 1x machte mit 20 mM HEPES pH 7,4, 100 U / ml Penicillin, 100 ug / ml Streptomycin, 5 ug / ml Häm ergänzt 0,35 g / L NaCO 2 H, 0,1 mM Adenin, und 2 & mgr; g / ml biopterin ohne Schütteln. Ernte der Zellen durch Zentrifugation bei 1.500 g für 5 min bei 4 ºC, wenn sie eine Zelldichte von 1-2 x 10 7 / ml zu erreic…

Representative Results

Figur 1 zeigt eine zeitabhängige PEMT Assay, der mit Leishmania Gesamtzellextrakt als Enzymquelle mit endogenen PE als Substrat durchgeführt wurde. Die Menge der Radioaktivität in der organischen Phase wurde durch Szintillationszählung quantifiziert. Die erhaltenen Zahlen wurden genutzt, um die Menge an tritiiertem Methylgruppen auf PE übertragen berechnen. Die PEMT Aktivität war linear für ca. 20 min. Es erreichte dann ein Plateau bei rund 30 min, wonach…

Discussion

Diese einfache, schnelle PEMT Assay ermöglicht die Quantifizierung von methylierten Formen von PE, die aus der Übertragung von radioaktiver Methylgruppen von SAM auf PE mit Gesamtzellextrakt als Proteinquelle führt. Es ist schnell, empfindlich, reproduzierbar, und auch für die gereinigten Enzyme ¹⁷ geeignet. Monomethyl- oder Dimethyl-PE zu dem Assay zugegeben werden, wenn die Methyltransferase von Interesse spezifisch auf diesen Substraten anstatt PE ^12,13,18,19. Wenn gereinigt PEMT Enzym verwe…

Materials

S-[Methyl-3H]adenosyl-L-methionine (specific activity of 5-15 Ci/mMole)	Perkin Elmer	NET155050UC	Aliquot the reagent and freeze at -20 °C; follow radiation safety guidelines while using this reagent
Protease inhibitor cocktail	Roche Life Sciences	11836170001	dilute it fresh
Glass beads, acid washed, 425-600 mm	Sigma Aldrich	G8772
Bicinchoninic acid solution	Sigma Aldrich	B9643
Copper (II) sulfate	Sigma Aldrich	C2284
Scintillation counter MicroBeta2 with 1-detector	Perkin Elmer	2450-0010
Spectrophotometer Biomate 3	Thermo Scientific	840208300
BSA stock solution (10 mg/ml)	New England Biolabs	B9001S
Scintillation liquid	Research Product International Corp	111198
S-(5'-Adenosyl)-L-methionine chloride (hydrochloride)	Cayman Chemicals	13956	dilute the reagent in 20 mM HCl and freeze aliquots at -80 °C