Laboratorio. Esercitazioni

Documenti analoghi
Laboratorio. Esercitazioni

Metodi di studio delle proteine :

Cosa determina l assorbanza di un cromoforo?

determinazione della quantità determinazione della struttura primaria (sequenza a.a.) determinazione della struttura 3D

Schema a blocchi di uno spettrofluorimetro

Elettroforesi = migrazione in campo elettrico

ESERCIZI 2. Spiegare il principio di.

ESERCIZI 2. Spiegare il principio di.

ε 340 nm A 260 nm A 260nm = 1.36 A 340 nm = A 340nm A = c [NADH] = : 6.22 x 10 3 = x 10-6 M

METODI BIOCHIMICI ESERCIZI D ESAME (by NewSgrunt)

Dosaggio delle proteine

Strategie per la purificazione delle proteine

A = εlc c = A/εl c = 0.2/38000 M -1 cm -1 1 cm c = M = 5 μm

la purificazione può essere di tipo analitico o preparativo Purificare una proteina significa ottenerla in forma omogenea

Determinazioni quantitative in farmacologia

differente ripartizione delle sostanze tra due fasi immiscibili

Cromatografia Dal greco chroma : colore, graphein : scrivere 1903 Mikhail Twsett (pigmenti vegetali su carta)

Analisi quantitative

IL MATERIALE CONTENUTO IN QUESTE DIAPOSITIVE E AD ESCLUSIVO USO DIDATTICO PER L UNIVERSITA DI TERAMO

Analisi quantitative

Laurea Magistrale in Biologia

Spettrofotometria. Foto di Clotilde B. Angelucci

La chimica della vita si basa sui composti del carbonio e dipende da reazioni chimiche che avvengono in soluzione acquosa.

Fondamenti di spettrofotometria. Spettroscopia UV/Vis

Analisi e purificazione di proteine

Analisi delle Proteine

Dott. ssa Nadia D Ambrosi ----METODI BIOCHIMICI---- Ricevimento: Martedì (Dipartimento di Biologia, dente L)

Seminario di Cacciatore Rosalia

Tra nm Nucleotidi mono-fosfato

GENERALITA SULLA CROMATOGRAFIA

1. Cromatografia per gel-filtrazione

La Spettroscopia in Biologia

Fondamenti di spettroscopia. Spettrofotometria UV/Vis (Tecnica analitica)

PURIFICAZIONE DELLE PROTEINE

Dicroismo circolare e chiralità. Una molecola si dice chirale se non è sovrapponibile alla sua immagine speculare.

- determinazione colorimetrica della concentrazione di una miscela proteica

PROGETTO di ALTERNANZA SCUOLA LAVORO

TECNICHE SPETTROSCOPICHE

Analisi e purificazione di proteine

Modulo 3. Lavorare con le proteine

CORSO DI LAUREA IN BIOLOGIA GENERALE ED APPLICATA ESERCITAZIONE DEL CORSO DI ANALISI DI MACROMOLECOLE

- determinazione colorimetrica della concentrazione di una miscela proteica

ε (M -1 cm -1 ) Composto 260 nm 340 nm NAD ~ 0 NADPH

Spettroscopia nell ultravioletto e nel visibile

- determinazione colorimetrica della concentrazione di una miscela proteica. - Determinazione spettrofotometrica dell attività enzimatica

TECNICHE DI SEPARAZIONE DELLE PROTEINE Le proteine sono purificate con procedure di frazionamento

Elettroforesi. Separazione differenziata di molecole cariche (aminoacidi, peptidi, proteine, Acidi nucleici, ecc) sottoposte a un campo elelttrico

Corso di Laurea magistrale in Medicina Veterinaria (LM42) Anno Accademico 2018/2019

CHIMICA Ven 15 novembre 2013 Lezioni di Chimica Fisica

TECNICHE ANALITICHE DI RIVELAZIONE PER PROTEINE TECNICHE SPETTROSCOPICHE: Rivelazione in base all interazione fra proteine e radiazione

Spettrofotometria UV-vis

DOSAGGIO ACIDI NUCLEICI

Fondamenti di spettrofotometria. Spettroscopia UV/Vis

5- Estrazione ed analisi di DNA

La cinetica enzimatica: Calcolo della K m e V max

REGOLAZIONE DELL ESPRESSIONE GENICA. Controllo trascrizionale in E. coli. Esempio: Lac operon

CORSO DI LAUREA IN BIOLOGIA GENERALE E APPLICATA Anno Accademico 2006/2007. Corso di: Laboratorio di Biologia II Chimica Biologica

METODI DI BASE PER L ANALISI DEGLI ACIDI NUCLEICI

Spettroscopia di assorbimento UV-Vis

Passaggi preliminari di purificazione

Quantizzazione del DNA con spettrofotometro

CORSO DI LAUREA IN BIOLOGIA GENERALE E APPLICATA Corso di Tecniche biomolecolari applicate Modulo Analisi di Macromolecole

l'analisi dello spettro permette di individuare la natura della sostanza in esame

ELETTROFORESI DI PROTEINE

Analisi spettrofotometrica dell Albumina di siero bovino: applicazione della legge di Lambert-Beer:

TECNICHE CROMATOGRAFICHE

LABORATORIO DI ANALISI BIO-FARMACEUTICA E FARMACEUTICA. Prof.ssa Manuela Bartolini Prof.ssa Rita Gatti

04/04/2017 CLASSIFICAZIONE METODI SPETTROSCOPICI CHIMICA ANALITICA UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TERAMO

Chimica Analitica e Laboratorio 2. Modulo di Spettroscopia Analitica

3. ELETTROFORESI DI PROTEINE

Il latte, una fonte di nutrimento per tutti i mammiferi, contiene numerose proteine.

Determinazione dei metalli con Spettroscopia di Assorbimento Atomico in Fiamma (FAAS)

Il metalloma Struttura e reattività di metalloproteine. Il trasporto dell O 2

CFU. Nome e cognome. Metodi Biochimici in Biotecnologie 19 luglio 2AA7- Test B

Formazione di orbitali π. La differenza di energia tra due orbitali π è minore di quella tra due orbitali. Orbitali di non legame, n

Progetto Lars-Biotec

+ (ph < pi) 0/- (ph pi)

Permette l identificazione di specifiche proteine antigeniche in una soluzione complessa

Acidi nucleici come materiale di studio. DNA endogeno DNA esogeno (transgeni) RNA strutturale mrna

Espressione eterologa, purificazione e saggio di attività della Fe-idrogenasi di Enterobacter cloacae

La spettrofotometria è una tecnica analitica, qualitativa e quantitativa e permette il riconoscimento e la quantizzazione di una sostanza in base al

SPETTROFOTOMETRIA UV/VIS

Amminoacidi. Struttura base di un a-amminoacido

Estrazione ed elettroforesi degli acidi nucleici

CORSO DI LAUREA IN BIOLOGIA GENERALE E APPLICATA

Tecniche spettrofotometriche e cromatografiche

TECNICHE DI BIOLOGIA MOLECOLARE. LA REAZIONE POLIMERASICA A CATENA Principi teorici e aspetti pratici

Strategie per la purificazione delle proteine

DNA, RNA E PROTEINE DA CAMPIONI BIOLOGICI

Strategie per la purificazione delle proteine

La legge. Il colorimetro. L esperienza. Realizzato da. August Beer ( ) Johann Heinrich Lambert ( )

I vantaggi delle colonne Agilent AdvanceBio SEC per le analisi biofarmaceutiche

I RECETTORI: Caratterizzazione e isolamento

C.D.L. BIOTECNOLOGIE INSEGNAMENTO DI METODOLOGIE BIOCHIMICHE

Esame di ammissione Lauree Magistrali Chimica e Chimica Industriale

PURIFICAZIONE E CARATTERIZZAZIONE BIOCHIMICA DI UNA TREALASI DI INSETTO ESPRESSA COME PROTEINA ETEROLOGA IN Escherichia coli.

Test di ingresso LM Scienze Chimiche A. A

Transcript:

Laboratorio Esercitazioni 2012-13

Isolamento e caratterizzazione preliminare di una proteina ricombinante: la Cu,ZnSOD di Haemophilus ducreyi Obiettivi: 1)Simulare un esperimento nella sua interezza 2)Fornire esempi concreti ed approfondimenti su alcune delle più comuni tecniche di laboratorio, già discusse a lezione: frazionamenti cellulari, cromatografia IMAC, dosaggio proteine (Lowry), applicazioni di base della spettrofotometria e della legge di Lambert-Beer, SDS-PAGE, determinazione PM di una proteina.

Superossido dismutasi 2. O 2 - + 2 H + H 2 O 2 + O 2 E. M(Oxy) + O 2 - E. M(Red) + O 2 E. M(Red) + O 2 - + H + E. M(Oxy) + H 2 O 2 MnSOD Prokaryotes and mitochondria soda Prokaryotes cytoplasmic FeSOD some plants sodb cytoplasmic Cu,ZnSOD Prokaryotes and all eukaryotes sodc extracytoplasmic

Cu,Zn superossido dismutasi (SOD1) Cu 2+ + O 2 - Cu + + O 2 Cu + + O 2 - + 2 H + Cu 2+ + H 2 O 2 2 O 2 - + 2H + O 2 + H 2 O 2 O 2 - O 2 - Thr 5624 5 Å 10 Å Å Arg 141 + O 2 - + Thr 135 4 Å Cu O 2 - - O 2 - Glu 131 O 2 -

Le Cu,ZnSOD eucariotiche e procariotiche condividono lo stesso ripiegamento a -barrel ed una simile organizzazione del centro metallico al sito attivo His 120 Cu His 46 His 71 Zn Asp 83 His 48 His 63 His 80 Tuttavia le Cu,ZnSOD eucariotiche sono caratterizzate da un impressionante livello di conservazione strutturale e funzionale, mentre le varianti batteriche mostrano significative differenze specie-specifiche

Eukaryotic Cu,ZnSODs do not tolerate mutations All known mutations in humans (more than 140) are associated to familial forms of Amyotrophic Lateral Sclerosis

Structural variability in prokaryotic Cu,ZnSODs Monomeric or dimeric structure Additional protein domains at C- or N- termini Mutations in the active site metal ligands Ability to bind novel cofactors (i.e. heme)

Qual è il significato di questa variabilità strutturale?

Which is the function of Cu,ZnSOD in bacteria?

Log (survival) Overepression of periplasmic Cu,ZnSOD protects E. coli from phagocytic attack and modulates invasive E.coli survival within epithelial cells 0.0-0.5-1.0 980 U/mg 52 U/mg Cu,ZnSOD - -1.5-2.0-2.5 0 30 60 90 120 Minutes No Cu,ZnSOD activity Cu,ZnSOD + Battistoni et al BBRC 1998 Battistoni et al infect.immun. 2000

M. tuberculosis sodc is up-regulated in response to phagocytosis by human macrophages Low activity in synthetic medium - Cu,ZnSOD - FeSOD But In vitro In macrophages Strong activation of transcription (more than 10 fold) in infected macrophages Detected by RT-PCR sodc D Orazio et al. Biochem. J 2001

Periplasmic Cu,ZnSOD protects bacterial cells from killing Cu,ZnSOD as a target for therapy in cystic fibrosis? Prof. A. Battistoni - lab. 362

Histidine-rich Cu,ZnSOD from Haemophilus species N-terminal His-rich region constitutes a metal binding domain

Cromatografia per affinità Fase stazionaria : granuli di resina coniugata al ligando Fase mobile: solventi acquosi Uso comune: separazione di proteine molecola A Ligando specifico per la molecola A Altre molecole non affini al ligando

Cromatografia per affinità

His-rich N-terminal extensions confer high affinity for immobilized metal ions to the Cu,ZnSODs from H. ducreyi Imidazole gradient 0 250mM

The Cu,ZnSODs from H. ducreyi and H. parainfluenzae display anomalous spectroscopic features H.parainfluenzae Cu,ZnSOD H.ducreyi Cu,ZnSOD

The Cu,ZnSOD from Haemophilus ducreyi binds heme at the dimer interface His 64 His 124

ua(cm-1) Spettro uv/vis dell emoglobina Hemoglobin (lysed blood) 25 20 Hemoglobin (lysed blood) 15 10 5 0 300 350 400 450 500 550 600 650 Wavelength (nm)

The periplasm of bacteria expressing H. ducreyi Cu,ZnSOD accumulates heme Nearly all this heme is associated to Cu,ZnSOD

Why Cu,ZnSOD from H.ducreyi binds heme? a) By mere chance b) Cu,ZnSOD sequesters excess heme in case of overload, thus preventing oxy-radical damage c) Heme confers novel catalytic activities to the enzyme (small ligand sensor?) d) Cu,ZnSOD participates to, or modulates the activity of periplasmic heme transport routes

Esercitazione: Estrazione proteine periplasmatiche DOMANDE: 1) Come sovraesprimere una proteina? 2) C è un vantaggio nel fare esprimere una proteina ricombinante in un compartimento rispetto ad un altro? 3) Perché frazionare? 4) Come separare le proteine periplasmatiche da quelle citoplasmatiche

Esercitazione: Purificazione Cu,ZnSOD DOMANDE: Come può essere purificata una proteina in un solo passaggio cromatografico? E possibile modificare le proteine per favorirne la purificazione? Come si può controllare il successo della procedura?

Esercitazione: comatografia di affinità IMAC (Immobilized Metal Affinity Chromathography) Uno dei metodi più comuni è quello di inserire delle sequenze di poli-istidina ad una delle estremità della proteina da purificare. Quali sono le proprietà dell istidina????? STUDIARE!

Cromatografia di affinità IMAC (Immobilized Metal Affinity Cromathography) Ni-Nitrilotriacetic acid

La SOD di H. ducreyi possiede un His-Tag naturale.

Individuazione delle frazioni contenenti l enzima purificato A 280 Attività enzimatica n frazione

Spettrofotometro cuvetta monocromatore rivelatore

Esercitazione: Dosaggio delle proteine Domanda: come si misura la concentrazione delle proteine in soluzione?

La legge di Lambert e Beer A = cl A = assorbanza alla lunghezza d onda = coeff. di estinzione molare c = concentrazione molare l = lunghezza del cammino ottico (1 cm) Si può usare per una proteina PURIFICATA oppure se si è sicuri che a utilizzata ci sia un unica componente in grado di assorbire

Determinazione della quantità di proteina: Metodo di Lowry modifica del metodo di Biuret Principio: formazione di complessi colorati a) Reazione di Biuret b) Reazione del Cu(I) con un reagente complesso (reattivo di Folin contenente molibdato, tungstato e fosfato di sodio) con sviluppo di una colorazione blu intensa. Svantaggi : Interferenze con tamponi comuni (TRIS, HEPES, PIPES) e detergenti, dipendenza da specie proteiche, limitata linearità Vantaggi : riproducibilità rispetto allo standard, sensibilità

Determinazione per interpolazione grafica rispetto ad una curva standard A 695 10 20 30 40 50 60 70 80 g BSA

Esercitazione: SDS-PAGE Domande: Come è possibile verificare la purezza di una proteina purificata? Come è possibile determinarne il PM approssimativo? Come è possibile determinare la composizione in subunità di una proteina?

Elettroforesi : movimento (e separazione) di molecole cariche in un campo elettrico Molte molecole di interesse biologico possiedono gruppi ionizzabili. In opportune condizioni di ph presentano una carica elettrica + o e quindi sono in grado di migrare in un campo elettrico.

Il supporto agisce da setaccio molecolare _ +

Discontinuous SDS-PAGE Poly-Acrylamide Gel Electrophoresis in SDS stacking gel (4% acrilammide, ph6.8) resolving gel (12% acrilammide, ph8.8) 1g di proteina si lega a circa 1,4 g di SDS

Determinazione del PM di una proteina mediante SDS-PAGE In un gel di acrilammide e SDS la mobilità relativa di una specie molecolare è proporzionale al log della massa molecolare.

Portare : Camice Matita e gomma Calcolatrice Righello La frequenza è obbligatoria Mart.- Merc.- Giov dalle 14 al PP1