Politechnika Wrocławska

Strona 1 z 4

Sprawozdanie 5.

Wydział Chemiczny

Data zajęć: 2008/10/28

Enzymologia (BTC4033l)

Grupa IV

Ćwiczenie 4.

laboratorium

Anna Dawiec

Trawienie króliczej aldolazy mięśniowej

mgr inż. Dominika Bystranowska

Mateusz Jędrzejewski

PT, 16:10-18:45, F-4/C3

za pomocą karboksypeptydazy A

Aleksandra Korkuś

Ćwiczenie 4. Wstęp

Karboksypeptydaza A (CPA) to enzym z grupy proteaz. Hydrolizuje pojedyncze wiązania peptydowe od C-końca. Działa mało specyficznie, ale łatwiej odłącza aminokwasy zawierające w bocznym łańcuchu pierścień aromatycznych lub rozbudowany łańcuch alifatyczny. W centrum katalitycznym zawiera jon cynku.

Aldolaza z mięśni królika to enzym z grupy liaz. Na C-końcu ma tryptofan. Bierze udział w jednej z reakcji glikolizy. Katalizuje reakcję rozszczepienia (oraz kondensacji aldolowej), tj. reakcję fruktozo-1,6-disfosforanu (FDP) do fosfodihydroksyacetonu (DHAP) oraz aldehydu 3-fosfoglicerynowego (GAP).

Test hydrozynowy służy do wyznaczania aktywności aldolazy. Polega na spektrofotometrycznym oznaczaniu zmiany stężenia hydrazonu aldehydu 3-fosfoglicerynowego (H) przy 240 nm. W reakcji charakterystycznej H powstaje z aldehydu 3-fosfoglicerynowego i siarczanu hydrazyny w stosunku 1:1.

Ćwiczenie 4. Cel

Zbadanie wpływu hydrolizy aldolazy przez CPA na zmianę aktywności aldolazy w czasie.

Ćwiczenie 4. Wykonanie

Przygotowano 4 próbówki chemiczne: „ald”, „A 1 mg/ml”, P, K. Do 8 probówek chemicznych: K1’, K50’, 5’, 15’, 20’, 25’, 35’, 45’; dodano po 500 μl buforu (100 mM Tris/HCl, 1 mM EDTA, pH 7,5).

Do kuwety pomiarowej dodano 2 ml buforu (10 mM Tris/HCl, pH 7,2) i 30 μl wyjściowego roztworu aldolazy (1). Zmierzono absorbancję przy 280 nm. Roztwór przelano do „ald” (2).

Do pustej kuwety pomiarowej (3) dodano 1,5 ml buforu (100 mM Tris/HCl, 1 mM EDTA, 2,6 mM

siarczan hydrazyny, pH 7,5), 200 μl 30 mM FDP. Kuwetę z odnośnikiem sporządzono analogicznie.

Wyzerowano spektrofotometr. Do kuwety pomiarowej (3) dodano 29 μl „ald” (2); do odnośnika 29 μl buforu (100 mM Tris/HCl, 1 mM EDTA, pH 7,5). Zmierzono absorbancję względem odnośnika przy 240 nm przez 3 minuty.

Do próbówki chemicznej „A 1 mg/ml” (4) dodano 2,28 ml buforu (10 mM Tris/HCl, pH 7,2) oraz 217 μl wyjściowego roztworu aldolazy (1). Do próbówek P i K dodano po 1 ml roztworu

„A 1 mg/ml” (4) oraz wstawiono je do łaźni wodnej o temperaturze 25°C.

Przygotowano stoper. Do probówki K dodano 54 μl 10% chlorku litu (LiCl) oraz do probówki P

dodano 54 μl CPA. Włączono stoper.

Po 1 minucie do probówki K1’ dodano 50 μl roztworu z probówki K. Roztwór K1’ wymieszano.

Do pustej kuwety pomiarowej (5) dodano 1,5 ml buforu (100 mM Tris/HCl, 1 mM EDTA, 2,6 mM

siarczan hydrazyny, pH 7,5), 200 μl 30 mM FDP. Kuwetę z odnośnikiem sporządzono analogicznie.

Wyzerowano spektrofotometr. Do kuwety pomiarowej (5) dodano 50 μl roztworu K1’; do odnośnika 50 μl buforu (100 mM Tris/HCl, 1 mM EDTA, pH 7,5). Zmierzono absorbancję

względem odnośnika przy 240 nm przez 3 minuty.

Po 5, 15, 20, 35 i 45 minutach postępowano analogicznie pobierając 50 μl roztworu z probówki P odpowiednio do probówek 5’, 15’, 20’, 25’, 35’, 45’. Dla każdego z roztworów zmierzono absorbancję względem odnośnika przy 240 nm przez 2 minuty.

Po 50 minutach do probówki K50’ dodano 50 μl roztworu z probówki K. Analogicznie zmierzono absorbancję względem odnośnika przy 240 nm przez 3 minuty.

Wyłączono stoper.

Politechnika Wrocławska

Strona 2 z 4

Sprawozdanie 5.

Wydział Chemiczny

Data zajęć: 2008/10/28

Enzymologia (BTC4033l)

Grupa IV

Ćwiczenie 4.

laboratorium

Anna Dawiec

Trawienie króliczej aldolazy mięśniowej

mgr inż. Dominika Bystranowska

Mateusz Jędrzejewski

PT, 16:10-18:45, F-4/C3

za pomocą karboksypeptydazy A

Aleksandra Korkuś

Ćwiczenie 4. Wyniki

Tabela 1. – Obliczenia dla roztworu aldolazy w probówce „ald” (2).

uwagi

0,1547 odczyt ze spektrofotometru

ald

0,170 ald

,%

mg/ml

·

Akt

ald

Akt

0,600

ald

· Aktald

U/ml

Akt

&

spec

3,53

Aktspec Aktald %·Aktald Aktspec

U/mg

&

$ald

%·$ald

gdzie: masowy współczynnik ekstynkcji dla aldolazy mięśniowej (przy 280 nm): ',(%

0,91 ml

mg·cm

długość drogi optycznej (szerokość kuwety): - 1 cm

patrz tabela 2.

Tabela 2. – Obliczenia dla roztworu aldolazy w kuwecie zawierającej mieszaninę testową do testu hydrazynowego (3) uwagi

./

/ 1/ald

µl

29

.

$ald

4

59,6

2test32

24

ald

2,85 ∙ 10–3

$ald

mg/ml

ald

%

Δt min

4

-

8

0,06

odczyt z wykresu 1. („III”)

9

0,17

odczyt z wykresu 1. („III”)

Δ

9

8

0,11

Δ :

Aktald

10,07 ∙ 10–3

Akt

;< · 10

U/ml

ald

=>··∆@

Akt

&

spec

3,53

Aktspec Aktald

U/mg

&

$ald

gdzie: masa aldolazy: ABald 5 µg

długość drogi optycznej (szerokość kuwety): - 1 cm molowy współczynnik ekstynkcji dla hydranazonu GAP (przy 240 nm): DE 2730 1

M·cm

objętość (do testu hydrazynowego): .test 1,5 ml J 200 µl 1700 µl Tabela 3. – Obliczenia dla roztworu aldolazy w preparacie wyjściowym (1) uwagi

(

(

ald

11,5

ald

( · ald

mg/ml

Akt(

(

ald

Akt

40,6

ald

( · Aktald

U/ml

Akt(

(

(

tot*

Akt

Akt

· .

40,6

tot

ald

(

U

Akt(

spec

(

3,53

Aktspec Aktald %·Aktald Aktspec

U/mg

$ald

%·$ald

gdzie: rozcieńczenie: ( µl3 µl 67,67

µl

* objętość wyjściowego preparatu aldolazy .( 1 ml.

Politechnika Wrocławska

Strona 3 z 4

Sprawozdanie 5.

Wydział Chemiczny

Data zajęć: 2008/10/28

Enzymologia (BTC4033l)

Grupa IV

Ćwiczenie 4.

laboratorium

Anna Dawiec

Trawienie króliczej aldolazy mięśniowej

mgr inż. Dominika Bystranowska

Mateusz Jędrzejewski

PT, 16:10-18:45, F-4/C3

za pomocą karboksypeptydazy A

Aleksandra Korkuś

Obliczenia 1.

Sporządzenie 2,5 ml roztworu aldolazy (4) o stężeniu 1 mg/ml z roztworu aldolazy (1).

.

.ald J .bufor 2,5 ml

A

( · .(

.

2,5

ald

ald

ald

(

ald 1 mg

Q .

217 µl Q .

2,28 ml

ml

.

ald

(

bufor

.

ald 11,5

Obliczenia 2.

Sporządzenie roztworu CPA i aldolazy (P) w stosunku molowym 1:2000 z roztworu aldolazy (4).

/

ald 1 mg

. 1 ml

S

S

ml

ald 160 kDa

CPA 0,002 mg

ml

CPA 34,4 kDa

1

X

A

S

· ./

CPA CPA · Sald CPA · .CPA · Sald

CPA · ald

54 µl

2000

X

/ Q .CPA

ald

SCPA · Aald

SCPA · ald · .

2000 · CPA · Sald

./ J .

1000 µl J 54 µl

CPA

1,054

./

54 µl

Tabela 4. – Obliczenia dla roztworów trawionej aldolazy i próbach kontrolnych w kuwetach (5)

.

Z

Δt

Z

AktZ

Próbka

traw

8

Akt

9

Δ

ald

spec

µl

· Z

ald

mg/ml

min

U/ml

U/mg

K1’

50

385

2,46 ∙ 10–3

2

0,06

0,135

0,075

0,0137

5,58

5’

50

385

2,46 ∙ 10–3

2

0,09

0,16

0,07

0,0128

5,21

15’

50

385

2,46 ∙ 10–3

2

0,06

0,11

0,05

0,0092

3,72

20’

50

385

2,46 ∙ 10–3

2

0,08

0,125

0,045

0,0082

3,35

25’

50

385

2,46 ∙ 10–3

1

0,14

0,16

0,02

0,0073

2,98

35’

50

385

2,46 ∙ 10–3

1,5

0,02

0,04

0,02

0,0049

1,99

45’

50

385

2,46 ∙ 10–3

3

0,015

0,05

0,035

0,0043

1,74

K50’

50

385

2,46 ∙ 10–3

3

0,045

0,155

0,11

0,0134

5,46

gdzie:

objętość buforu do „hamowania” reakcji: .buforu 500 µl objętość pobierana z K lub P: ./Z 50 µl objętość (do testu hydrazynowego): .test 1,5 ml J 200 µl 1700 µl 4

rozcieńczenie: · Z 2buforu32[

Z µl3Z µl · (\ µl3Z µl 385

24

· 2test32traw

[

2traw

Z µl

Z µl

<

( mg

stężenie: Z

ml

ald

$ald

2,46 · 10] mg

%&·%<·%[

(,Z·Z

ml

8

zmiana absorbancji: Δ

9

:

długość drogi optycznej (szerokość kuwety): - 1 cm molowy współczynnik ekstynkcji dla hydranazonu GAP (przy 240 nm): DE 2730 1

M·cm

aktywność aldolazowa: AktZald ^_< · 10

`>·a·∆b

[

aktywność specyficzna aldolazy: AktZspec Aktald $[

ald

Politechnika Wrocławska

Strona 4 z 4

Sprawozdanie 5.

Wydział Chemiczny

Data zajęć: 2008/10/28

Enzymologia (BTC4033l)

Grupa IV

Ćwiczenie 4.

laboratorium

Anna Dawiec

Trawienie króliczej aldolazy mięśniowej

mgr inż. Dominika Bystranowska

Mateusz Jędrzejewski

PT, 16:10-18:45, F-4/C3

za pomocą karboksypeptydazy A

Aleksandra Korkuś

Tabela 5. – Obliczenia dla roztworu trawionej aldolazy (P) i w próbie kontrolnej (K) t*

Akt

Akt

tot

spec

%Akt

min

U

U/mg

spec

5

5,20

5,21

93,3%

15

3,72

3,72

66,7%

20

3,34

3,35

60,0%

P

25

2,97

2,98

53,3%

35

1,98

1,99

35,6%

45

1,73

1,74

31,1%

1

5,57

5,58

100,0%

K

50

5,45

5,46

97,8%

gdzie: założono, że aktywność specyficzna próby K1’ wynosi 100%.

* czas inkubacji dla (K) i czas trawienia dla (P).

Akt

/

Z

tot Aktald · c. J .CPAd · Z · Aktald · 1054 µl Wykres 3. – Zmiana aktywności specyficznej aldolazy od czasu trawienia przez CPA 100%

80%

ce 60%

t spkA 40%

%

20%

0%

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

czas [s]

Ćwiczenie 4. Wnioski

Aktywność specyficzną aldolazy w pierwszym teście wyznaczono na 3,53 U/mg. Pomiar ten należy uznać za obarczony dużym błędem, pomyłkę. Późniejsze pomiary dla próbek kontrolnych wyznaczyły wartość aktywności specyficznej aldolazy na 5,58 U/mg oraz 5,46 U/mg. Utrata aktywności dla próby kontrolnej była niewielka i wynosiła zaledwie 2,2%. Nie zmienia to faktu, że wartość aktywności specyficznej aldolazy była znacznie niższa niż wartość aktywności specyficznej tej samej aldolazy oznaczonej w ćwiczeniu 1. dnia 2008/10/17 na 7,58 U/mg.

Wykres 3. pokazuje wyraźny spadek aktywności aldolazy od czasu trawienia CPA. W pierwszej fazie następuje gwałtowny spadek aktywności aldolazy (na wykresie jest zbyt rozciągnięty w czasie).

C-końcowe reszty aminokwasowe w aldolazie, w szczególności ostatnia czyli tryptofan, biorą udział w stabilizacji produktu pośredniego (w centrum katalitycznym) lub utrzymują właściwą konformację aldolazy. Ich brak daje wyraźne spadek aktywności. W drugiej fazie aktywność aldolazy utrzymuje się na stałym poziomie (na wykresie jest zbyt krótki w czasie). W centrum katalitycznym aldolazy są jeszcze inne reszty aminokwasowe niż te C-końcowe odcięte przez CPA, więc aldolaza zachowuje aktywność na poziomie ponad 30%. Powodem mało wyraźnego charakteru wykresu 3.

może być zbyt niska aktywność specyficzna aldolazy już w roztworze wyjściowym.

Załączniki

1. Wykresy spektrofotometru: zmiany absorbancji w czasie (Wykres 1. oraz Wykres 2.).

2. Instrukcja „Ćwiczenia 1.” oraz „Ćwiczenia 4.” wraz z bieżącymi obliczeniami.