[논문]트립토판 돌연변이 루신-반응 조절 단백질의 형광 특성

로버트 포쿠; 이의호; 이찬용

doi:10.7845/kjm.2014.4075

트립토판 돌연변이 루신-반응 조절 단백질의 형광 특성
Fluorescence Characteristics of a Tryptophan Mutant of Leucine-responsive Regulatory Protein (Lrp) 원문보기

Korean journal of microbiology = 미생물학회지, v.50 no.4, 2014년, pp.275 - 280

로버트 포쿠 (충남대학교 생화학과) , 이의호 (충남대학교 생화학과) , 이찬용 (충남대학교 생화학과)

초록
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루신-반응 조절 단백질(Lrp)은 18.8 kDa의 분자량을 갖는 164개의 아미노산으로 이루어진 글로벌 조절 단백질으로서, 야생형의 단백질(Lrp Wt)에는 아미노산 중 가장 강한 자체 형광을 띠는 트립토판이 존재하지 않는다. Lrp 단백질의 구조변이에 대한 정보를 줄 수 있는 형광분석을 위하여 Lrp Wt과 트립토판이루신-반응 영역에 단지 하나 존재하는 돌연변이 단백질(Lrp R145W)을 분리 정제하였다. Lrp R145W 단백질은 이들 ilvIH 오페론에서 고안된 Lrp 결합 특정 DNA와 아미노산 루신과의 결합 후에 형광이 감소하였으며 acrylamide, urea 등에 의해서도 급격히 쇄광하는 양상을 보였다. 이들 형광 실험 결과는 Lrp의 3차원적 구조 및 배향을 연구에 중요한 정보를 제공하여 줄 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Leucine-responsive Regulatory Protein (Lrp) from Escherichia coli is an 18.8 kDa protein composed of 164 amino acids. Wild type Lrp (Lrp Wt) does not possess any tryptophan amino acid which has strong intrinsic fluorescence, whereas the mutant Lrp R145W contains a single tryptophan at the position 145 in the leucine-responsive domain. To investigate the fluorescence character, the Lrp R145W and Lrp Wt proteins were purified. The fluorescence intensity of Lrp R145W is much higher than that of wild type protein, and the intensity of Lrp R145W was decreased by binding to its specific DNA designed from ilvIH operon and to L-leucine. In addition, the tryptophan fluorescence intensity of Lrp R145W was strongly quenched by addition of acrylamide even in the least amount of concentration as well as by urea. The data obtained from this study may give valuable information on the three dimensional structure of Lrp R145W.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

In order to get more characteristics of Lrp R145W, the effect of increasing of leucine on its relative fluorescence intensity of the protein was tested. For the investigation, leucine was introduced to Lrp R145W in the presence or absence of the 21-mer DNA at an excitation 277 nm.
Lrp 단백질의 구조변이에 대한 정보를 줄 수 있는 형광분석을 위하여 Lrp Wt과 트립토판이 루신-반응 영역에 단지 하나 존재하는 돌연변이 단백질(Lrp R145W)을 분리·정제하였다.
Similarly, as the acrylamide quenching analysis on Lrp R145W, the fluorescence intensity of the mutant protein in the absence of urea (Fo) was recorded and used to compare those values that were obtained in the presence of urea (F). Results obtained in this analysis were used in plotting a graph of fluorescence intensity of Lrp R145W against increasing urea concentration.
Hence, the fluorescence of a protein molecule can be used as a diagnostic tool to identify the conformational state of protein under investigation. The objective of this study with the changed form to tryptophan of Leucine-responsive regulatory protein (Lrp R145W) is to elucidate more information on its binding and spectroscopic characteristics through fluorescence spectroscopy, and by using the method of tryptophan fluorescence quenching analysis at the addition of acrylamide and urea, respectively.
2) Acrylamide quenching analysis had huge effects on the fluorescence property on Lrp R145W. These results give information on the three dimensional structure such as orientation of the region W 145 on the Lrp occupying a location either on the surface of the protein or close to the DNA binding site.

대상 데이터

In order to get more characteristics of Lrp R145W, the effect of increasing of leucine on its relative fluorescence intensity of the protein was tested. For the investigation, leucine was introduced to Lrp R145W in the presence or absence of the 21-mer DNA at an excitation 277 nm. The experiment was repeated several times to obtain results that were used to plot graph of best fit.

성능/효과

In addition, the intensity in the presence or absence of DNA was also decreased by increasing of leucine. 2) Acrylamide quenching analysis had huge effects on the fluorescence property on Lrp R145W. These results give information on the three dimensional structure such as orientation of the region W 145 on the Lrp occupying a location either on the surface of the protein or close to the DNA binding site.
2). From these results, it was inferred that the binding of DNA to Lrp R145W resulted in a change of conformation of the mutant protein especially at its binding region and the surface groups.
The fluorescence properties of endogenous tryptophan residue of Lrp can serve as local intrinsic probes for investigation of the dynamic nature of the protein by binding of leucine. In conclusions, wild type protein exhibits very low fluorescence intensity due to the absence of tryptophan. Lrp R145W, however, exhibits high fluorescence intensity due to presence of tryptophan at position 145.
Lrp 단백질의 구조변이에 대한 정보를 줄 수 있는 형광분석을 위하여 Lrp Wt과 트립토판이 루신-반응 영역에 단지 하나 존재하는 돌연변이 단백질(Lrp R145W)을 분리·정제하였다. Lrp R145W 단백질은 이들 ilvIH 오페론에서 고안된 Lrp 결합 특정 DNA와 아미노산 루신과의결합 후에 형광이 감소하였으며 acrylamide, urea 등에 의해서도 급격히 쇄광하는 양상을 보였다. 이들 형광 실험 결과는 Lrp의 3차원적 구조 및 배향을 연구에 중요한 정보를 제공하여 줄 수 있을 것이다.

후속연구

Acrylamide diminishes the fluorescence of tryptophan through the collision with tryptophan or complex formation, therefore, the extent of conformational change affecting the accessibility of individual tryptophan residues could be tested with acrylamide through the quenching experiment. Further structural studies by X-ray diffraction techniques will lead to identification of the specific region occupied by tryptophan and the overall structure of Lrp R145W.
Lrp R145W 단백질은 이들 ilvIH 오페론에서 고안된 Lrp 결합 특정 DNA와 아미노산 루신과의결합 후에 형광이 감소하였으며 acrylamide, urea 등에 의해서도 급격히 쇄광하는 양상을 보였다. 이들 형광 실험 결과는 Lrp의 3차원적 구조 및 배향을 연구에 중요한 정보를 제공하여 줄 수 있을 것이다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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