Summary

misurazione<em> In Vitro</em> Attività ATPasi per enzimatica Caratterizzazione

Published: August 23, 2016
doi:

Summary

We describe a basic protocol for quantitating in vitro ATPase activity. This protocol can be optimized based on the level of activity and requirements for a given purified ATPase.

Abstract

Adenosina trifosfato enzimi-idrolisi, o ATPasi, svolgono un ruolo critico in una gamma diversificata di funzioni cellulari. Queste proteine ​​dinamici in grado di generare energia per il lavoro meccanico, come il traffico di proteine ​​e il degrado, trasporto dei soluti, e movimenti cellulari. Il protocollo qui descritto è un metodo semplice per misurare l'attività in vitro di ATPasi purificata per la caratterizzazione funzionale. Proteine ​​idrolizzano ATP in una reazione che provoca il rilascio inorganica fosfato e la quantità di fosfato liberato viene poi quantizzati utilizzando un saggio colorimetrico. Questo protocollo altamente adattabile può essere regolata per misurare l'attività ATPasi in saggi cinetici o endpoint. Un protocollo rappresentativo è qui fornito in base all'attività e requisiti di EPSE, AAA + ATPasi coinvolta nella secrezione di tipo II nel batterio Vibrio cholerae. La quantità di proteina purificata necessaria per misurare l'attività, la lunghezza del test e la sincronizzazione e il numero di saintervalli mpling, buffer e la composizione del sale, temperatura, co-fattori, stimolanti (se presente), ecc possono variare da quelli qui descritti, e quindi un po 'di ottimizzazione può essere necessario. Questo protocollo fornisce un quadro di base per ATPasi caratterizzano e può essere eseguita rapidamente e facilmente regolato come necessario.

Introduction

ATPases are integral enzymes in many processes across all kingdoms of life. ATPases act as molecular motors that use the energy of ATP hydrolysis to power such diverse reactions as protein trafficking, unfolding, and assembly; replication and transcription; cellular metabolism; muscle movement; cell motility; and ion pumping1-3. Some ATPases are transmembrane proteins involved in transporting solutes across membranes, others are cytoplasmic and may be associated with a biological membrane such as the plasma membrane or those of organelles.

AAA+ ATPases (ATPases associated with various cellular activities) make up a large group of ATPases that share some sequence and structural conservation. These proteins contain conserved nucleotide binding motifs such as Walker-A and -B boxes and form oligomers (generally hexamers) in their active state1. Large conformational changes in these proteins upon nucleotide binding have been characterized among diverse members of the AAA+ family. EpsE is a AAA+ ATPase and member of the bacterial Type II/IV secretion subfamily of NTPases4-6. EpsE powers Type II Secretion (T2S) in Vibrio cholerae, the causative agent of cholera. The T2S system is responsible for the secretion of a wide variety of proteins, such as the virulence factor cholera toxin that causes profuse watery diarrhea when V. cholerae colonizes the human small intestine7.

Techniques for quantitating in vitro ATPase activity are varied, but commonly measure phosphate release using colorimetric, fluorescent, or radioactive substrates8-11. We describe a basic method for determining in vitro ATPase activity of purified proteins using a colorimetric assay based on a commercially available malachite green-containing substrate that measures liberated inorganic phosphate (Pi). At low pH, malachite green molybdate forms a complex with Pi and the level of complex formation can be measured at 650 nm. This simple and sensitive assay may be used to functionally characterize new ATPases and to evaluate the roles of potential activators or inhibitors, to determine the importance of domains and/or specific residues, or to assess the effect of particular treatments on enzymatic activity.

Protocol

1. Eseguire ATP idrolisi di reazione con proteina purificata Preparare scorte di tutti i reagenti necessari per l'incubazione con proteina purificata. Preparare tampone 5x HEPES / NaCl / glicerolo (HNG) contenente 100 mM HEPES pH 8,5, 65 mM NaCl, e il 5% glicerolo (o altro tampone a seconda dei casi). Preparare 100 mM MgCl 2 (o altro metallo, se ATPasi è in metallo-dipendente) in acqua. Preparare fresco 100 mM ATP a 200 mm Tris Base (non regolare il pH ulteriorment…

Representative Results

L'attività in vitro del T2S ATPasi Epse può essere stimolato da copurification del Epse con il dominio citoplasmatico di EPSL (Epse-cytoEpsL) e l'aggiunta di acido cardiolipina fosfolipide 12. È anche possibile determinare il ruolo di particolari residui Epse a idrolisi confrontando l'attività di tipo selvatico (WT) per forme varianti della proteina utilizzando questo saggio. Qui, l'effetto di sostituire due residui di lisina nel dominio zinc-bindi…

Discussion

Questo è un protocollo generale per la misurazione dell'attività di ATPasi vitro di proteine ​​purificate per la caratterizzazione biochimica. Questo metodo può essere facilmente ottimizzato; per esempio, regolando la quantità di proteine, tampone e composizioni di sale, la temperatura, e variando la lunghezza del test e intervalli (compreso l'aumento del numero totale di intervalli) può migliorare l'attività di quantificazione. Disponibili in commercio malachite reagenti verde-ba…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors would like to acknowledge funding from a National Institutes of Health grant RO1AI049294 (to M. S.).

Materials

HEPES buffer Fisher BP310-500
Sodium chloride Fisher BP358-212
Magnesium chloride Fisher BP214-500
Adenosine triphosphate (ATP) Fisher BP41325
96-well plates (clear, flat-bottom) VWR 82050-760
BIOMOL Green Enzo Life Sciences BML-AK111 Preferred phosphate detection reagent. Caution: irritant.
Microplate reader BioTek Synergy or comparable
Prism 5 GraphPad Software

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Cite This Article
Rule, C. S., Patrick, M., Sandkvist, M. Measuring In Vitro ATPase Activity for Enzymatic Characterization. J. Vis. Exp. (114), e54305, doi:10.3791/54305 (2016).

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