Summary

酵素酢酸キナーゼのアセテート形成活性の直接検出

Published: December 19, 2011
doi:

Summary

酢酸キナーゼ活性の測定方法について説明する。このアッセイは異なるホスホリルアクセプターで、酢酸を形成する方向に酢酸キナーゼの酵素活性と反応速度を決定するための直接的な反応を利用している。さらに、この方法は、酵素を利用する他のアセチルリン酸塩またはアセチル- CoAを検定するために利用することができます。

Abstract

酢酸キナーゼ、酢酸、砂糖キナーゼ- Hsp70の-アクチン(ASKHA)酵素のスーパーファミリー1-5のメンバーは、基質としてATPを利用したアセチルリン酸への酢酸の可逆的リン酸化を担当しています。酢酸キナーゼは、 古細菌の一属で見つかった、 細菌のユビキタスであり、またEukarya 6の微生物中に存在する。最もよく特徴付け酢酸キナーゼは、メタンガスを作り出す細菌Methanosarcinaサーモ 7月14日からということです。唯一のリン酸塩形成アセチル方向にATPない私を PPに利用できますが、酢酸キナーゼは、 赤痢アメーバ 、アメーバ赤痢の病原体から分離されており、これまでこの属15,16でのみ発見されました。

アセチルリン酸形成の方向では、酢酸キナーゼ活性は、通常、最初リップマンによって記述された、ヒドロキアッセイを用いて測定され17-20、ADPへのATPの変換が酵素のピルビン酸キナーゼ、乳酸脱水素酵素21,22、またはアセチルリン酸塩の製品との反応後の無機リン酸の放出を測定するアッセイによりNAD +にNADHの酸化に結合される結合アッセイヒドロキシルアミン23と。反対の活動は、酢酸を形成する方向は、ADPからNADPの還元+酵素のヘキソキナーゼとグルコース-6 -リン酸脱水素酵素24によりNADPHにするためにATPの形成を結合することによって測定されます。

ここでは、カップリング酵素を必要としない酢酸の形成の方向に酢酸キナーゼ活性を検出するための方法を説明しますが、代わりにアセチルリン酸の消費量の直接測定に基づいています。酵素反応の後、残りのアセチルリン酸塩は、ヒドロキアッセイ用として、分光光度法で測定することができる第二鉄ヒドロキ複合体に変換されます。このように、STとは異なり、ADPからATPの生産に依存しているこの方向のandard結合アッセイは、この直接的なアッセイは、ATPまたはPP iを生成する酢酸キナーゼのために使用することができます。

Protocol

このプロトコルの全体的なスキームを図1に概説されている。 1。標準曲線とアッセイのためのソリューションの準備ヒドロキシルアミン塩酸の2モル/ Lの溶液100 mLを準備します。ヒドロキシルアミン塩酸塩の13.9グラム(MW 69.49グラム/モル)を秤量し、約50 mLの蒸留-脱イオン水(のddH 2 O)に溶解する。水酸化カリウムペレットまたは濃縮液を用いてpHを7.0に…

Discussion

このアッセイにおけるアセチルリン酸の検出は、ヒドロキシルアミン塩酸塩と塩化第二鉄溶液の濃度と酸性度の十分な濃度に依存している。アッセイ体積の変化は、これらのコンポーネントの両方の見直しが必要になります。酵素反応は、ここで説明し、37℃60℃実行ヒドロキシル終端を持つC℃で5分間で行った。これより高い温度は、アセチルヒドロキに残っているアセチルリン酸塩の迅速?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この作品は、KSSのNSF賞#0920274およびサウスカロライナ州試験場プロジェクト(SC – 1700340)によってサポートされていました。本論文では、クレムソン大学の試験場の技術的貢献番号5929です。

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments
Acetyl phosphate Sigma Aldrich 01409 Lithium Salt (97% )
Sodium phosphate monobasic (dehydrate) ThermoFisher S381  
Sodium phosphate dibasic (anhydrous) ThermoFisher S374  
Magnesium chloride (hexahydrate) ThermoFisher M33  
Tris Base ThermoFisher B152  
Ferric chloride (hexahydrate) ThermoFisher I88  
Trichloroacetic acid ThermoFisher A324  
Hydroxylamine hydrochloride ThermoFisher H330  

Adenosine 5’-diphosphate

sodium salt
Sigma Aldrich A2754  
Biomate III Spectrophotometer ThermoFisher 142982082 Standard UV/Vis spectrophotometer

References

  1. Bork, P., Sander, C., Valencia, A. An ATPase domain common to prokaryotic cell cycle proteins, sugar kinases, actin, and hsp70 heat shock proteins. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 89, 7290-7294 (1992).
  2. Bork, P., Sander, C., Valencia, A. Convergent evolution of similar enzymatic function on different protein folds: the hexokinase, ribokinase, and galactokinase families of sugar kinases. Protein Sci. 2, 31-40 (1993).
  3. Buss, K. A. Urkinase: structure of acetate kinase, a member of the ASKHA superfamily of phosphotransferases. J. Bacteriol. 183, 680-686 (2001).
  4. Hurley, J. H. The sugar kinase/heat shock protein 70/actin superfamily: implications of conserved structure for mechanism. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 25, 137-162 (1996).
  5. Holmes, K. C., Sander, C., Valencia, A. A new ATP-binding fold in actin, hexokinase and Hsc70. Trends. Cell. Biol. 3, 53-59 (1993).
  6. Ingram-Smith, C., Martin, S. R., Smith, K. S. Acetate kinase: not just a bacterial enzyme. Trends. Microbiol. 14, 249-253 (2006).
  7. Aceti, D. J., Ferry, J. G. Purification and characterization of acetate kinase from acetate-grown Methanosarcina thermophila. Evidence for regulation of synthesis. J. Biol. Chem. 263, 15444-15448 (1988).
  8. Latimer, M. T., Ferry, J. G. Cloning, sequence analysis, and hyperexpression of the genes encoding phosphotransacetylase and acetate kinase from Methanosarcina thermophila. J. Bacteriol. 175, 6822-6829 (1993).
  9. Ingram-Smith, C., Barber, R. D., Ferry, J. G. The role of histidines in the acetate kinase from Methanosarcina thermophila. J. Biol. Chem. 275, 33765-33770 (2000).
  10. Miles, R. D., Iyer, P. P., Ferry, J. G. Site-directed mutational analysis of active site residues in the acetate kinase from Methanosarcina thermophila. J. Biol. Chem. 276, 45059-45064 (2001).
  11. Miles, R. D., Gorrell, A., Ferry, J. G. Evidence for a transition state analog, MgADP-aluminum fluoride-acetate, in acetate kinase from Methanosarcina thermophila. J. Biol. Chem. 277, 22547-22552 (2002).
  12. Ingram-Smith, C. Characterization of the acetate binding pocket in the Methanosarcina thermophila acetate kinase. J. Bacteriol. 187, 2386-2394 (2005).
  13. Gorrell, A., Lawrence, S. H., Ferry, J. G. Structural and kinetic analyses of arginine residues in the active site of the acetate kinase from Methanosarcina thermophila. J. Biol. Chem. 280, 10731-10742 (2005).
  14. Gorrell, A., Ferry, J. G. Investigation of the Methanosarcina thermophila acetate kinase mechanism by fluorescence quenching. Biochimie. 46, 14170-14176 (2007).
  15. Reeves, R. E., Guthrie, J. D. Acetate kinase (pyrophosphate). A fourth pyrophosphate-dependent kinase from Entamoeba histolytica. Biochem. Biophys. Res. Commun. 66, 1389-1395 (1975).
  16. Fowler, M. L. Kinetic and structural characterization of the novel PPi-dependent acetate kinase from the parasite Entamoeba histolytica. , (2011).
  17. Lipmann, F. Enzymatic synthesis of acetyl phosphate. J. Biol. Chem. 155, 55-70 (1944).
  18. Lipmann, F., Tuttle, L. C. A specific micromethod for determination of acyl phosphates. J. Biol. Chem. 159, 21-28 (1945).
  19. Lipmann, F., Jones, M. E., Black, S., Flynn, R. M. The mechanism of the ATP-CoA-acetate reaction. J. Cell. Physiol. Suppl. 41, 109-112 (1953).
  20. Rose, I. A., Grunberg-Manago, M., Korey, S. F., Ochoa, S. Enzymatic phosphorylation of acetate. J. Biol. Chem. 211, 737-756 (1954).
  21. Allen, S. H., Kellermeyer, R. W., Stjernholm, R. L., Wood, H. G. Purification and properties of enzymes involved in the proponic acid fermentation. Journal of Bacteriology. 87, 171-187 (1964).
  22. Clarke, P. M., Payton, M. A. An enzymatic assay for acetate in spent bacterial culture supernatants. Anal. Biochem. 130, 402-405 (1983).
  23. Mukhopadhyay, S., Hasson, M. S., Sanders, D. A. A continuous assay of acetate kinase activity: measurement of inorganic phosphate release generated by hydroxylaminolysis of acetyl phosphate. Bioorg. Chem. 36, 65-69 (2008).
  24. Nakajima, H., Suzuki, K., Imahori, K. Purification and properties of acetate kinase from Bacillus stearothermophilus. J. Biochem. 84, 193-203 (1978).
check_url/fr/3474?article_type=t

Play Video

Citer Cet Article
Fowler, M. L., Ingram-Smith, C. J., Smith, K. S. Direct Detection of the Acetate-forming Activity of the Enzyme Acetate Kinase. J. Vis. Exp. (58), e3474, doi:10.3791/3474 (2011).

View Video