Summary

Medición<em> In Vitro</em> Actividad ATPasa para enzimática Caracterización

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

enzimas trifosfato-hidrólisis de la adenosina, o ATPasas, juegan un papel crítico en una diversa gama de funciones celulares. Estas proteínas dinámicas pueden generar energía para el trabajo mecánico, como el tráfico de proteínas y la degradación, transporte de solutos, y los movimientos celulares. El protocolo descrito aquí es un ensayo básico para la medición de la actividad in vitro de ATPasas purificadas para la caracterización funcional. Las proteínas se hidrolizan ATP en una reacción que resulta en la liberación de fosfato inorgánico, y la cantidad de fosfato liberado a continuación, se cuantifica mediante un ensayo colorimétrico. Este protocolo altamente adaptable se puede ajustar para medir la actividad de ATPasa en ensayos cinéticos o de punto final. Se proporciona aquí un protocolo representativo basado en la actividad y requisitos de EPSE, la AAA + ATPasa implicada en la secreción de Tipo II en la bacteria Vibrio cholerae. La cantidad de proteína purificada necesaria para medir la actividad, la duración del ensayo y la sincronización y la cantidad de saintervalos mpling, tampón y composición de sal, temperatura, cofactores, estimulantes (si lo hay), etc., pueden variar de los descritos aquí, y por lo tanto una optimización pueden ser necesarios. Este protocolo proporciona un marco básico para ATPasas que caracterizan y se puede realizar rápida y fácilmente ajustarse según sea necesario.

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. Realizar la reacción de hidrólisis de ATP con la proteína purificada Las existencias de preparar todos los reactivos necesarios para la incubación con proteína purificada. Preparar tampón 5x HEPES / NaCl / glicerol (HNG) que contiene 100 mM de HEPES pH 8,5, NaCl 65 mM, y 5% de glicerol (u otro tampón de ensayo según el caso). Preparar 100 mM de MgCl 2 (u otro metal, si es de metal ATPasa dependiente) en agua. Preparar fresca mM ATP 100 en 200 mM Tris Base (no…

Representative Results

La actividad in vitro de la ATPasa T2S EPSE puede ser estimulada por copurification de EPSE con el dominio citoplásmico de EPSL (EPSE-cytoEpsL) y la adición de la cardiolipina fosfolípido ácido 12. También es posible determinar el papel de los residuos particulares EPSE en la hidrólisis de ATP mediante la comparación de la actividad de tipo salvaje (WT) a formas variantes de la proteína utilizando este ensayo. Aquí, el efecto de sustituir dos residuos de lisi…

Discussion

Este es un protocolo general para la medición de la actividad ATPasa in vitro de proteínas purificadas para la caracterización bioquímica. Este método se optimiza fácilmente; por ejemplo, el ajuste de la cantidad de proteína, tampón y composiciones de sal, temperatura, y la variación de la longitud de ensayo y los intervalos (incluyendo el aumento del número total de intervalos) puede mejorar la actividad de la cuantificación. Comercialmente disponibles malaquita reactivos basados ​​en v…

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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