Изучение первичной структуры бактериальной формиатдегидрогеназы. Определение N-концевой аминокислотной последовательности и выделение цистеинсодержащих пептидов

Осуществлена иммобилизация НАД-зависимой формиатдегидрогеназы из метилотрофных бактерий Pseudomonas sp101 на тиоловых носителях. Выделены и охарактеризованы цистеинсодержащие пептиды. Проведена локализация остатка цистеина, ответственного за проявление каталитической активности фермента. Определена...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Биополимеры и клетка
Date:1986
Main Authors: Устинникова, Т.Б., Попов, В.О., Егоров, А.М., Егоров, Ц.А.
Format: Article
Language:Russian
Published: Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 1986
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/152741
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Изучение первичной структуры бактериальной формиатдегидрогеназы. Определение N-концевой аминокислотной последовательности и выделение цистеинсодержащих пептидов / Т.Б. Устинникова, В.О. Попов, А.М. Егоров, Ц.А. Егоров // Биополимеры и клетка. — 1986. — Т. 2, № 3. — С. 129-135, 159. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-152741
record_format dspace
spelling Устинникова, Т.Б.
Попов, В.О.
Егоров, А.М.
Егоров, Ц.А.
2019-06-12T17:18:38Z
2019-06-12T17:18:38Z
1986
Изучение первичной структуры бактериальной формиатдегидрогеназы. Определение N-концевой аминокислотной последовательности и выделение цистеинсодержащих пептидов / Т.Б. Устинникова, В.О. Попов, А.М. Егоров, Ц.А. Егоров // Биополимеры и клетка. — 1986. — Т. 2, № 3. — С. 129-135, 159. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
0233-7657
DOI:http://dx.doi.org/10.7124/bc.0001A8
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/152741
577.112.5:577.152.121
Осуществлена иммобилизация НАД-зависимой формиатдегидрогеназы из метилотрофных бактерий Pseudomonas sp101 на тиоловых носителях. Выделены и охарактеризованы цистеинсодержащие пептиды. Проведена локализация остатка цистеина, ответственного за проявление каталитической активности фермента. Определена N-концевая аминокислотная последовательность формиатдегидрогеназы.
Здійснено іммобілізацію НАД-залежної форміатдегідрогенази з метилотрофних бактерій Pseudomonas sp101 на тіолових носіях. Виділено та охарактеризовано цистеїнвмісні пептиди. Проведено локалізацію залишка цистеїну, відповідального за прояв каталітичної активності ферменту. Визначено N-кінцеву амінокислотну послідовність форміатдегідрогенази.
NAD-dependent formate dehydrogenase from methylotrophic bacteria of Pseudotnonas sp101 was immobilized on thiopropyl-Sepharose 6B and CPG/Thiol activated by 2,2'-di-pyridyl disulphide via the thiol-disulphide exchange reaction. A procedure for the tryptic digestion of the immobilized enzyme was optimized. Cysteine-containing tryptic peptides were isolated and partially characterized. The peptide which contained the essential cysteine residue responsible for the catalytic enzyme activity was located. A method for the determination of the N-terminal amino acids after fragmentation of the immobilized protein was developed. The N-terminal amino acid sequence of the formate dehydrogenase immobilized via its cysteine residues on a controlled porous glass was determined.
Авторы выражают благодарность Л. М. Винокурову за определе- ние N-концевой аминокислотной последовательности формиатдегидро- геназы.
ru
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
Биополимеры и клетка
Структура и функции биополимеров
Изучение первичной структуры бактериальной формиатдегидрогеназы. Определение N-концевой аминокислотной последовательности и выделение цистеинсодержащих пептидов
Вивчення первинної структури бактерійної форміатдегідрогенази. Визначення N-кінцевої амінокислотної послідовності і виділення цистеїнвмісних пептидів
Primary structure of the bacterial formate dehydrogenase determination of N-terminal amino acid sequence and isolation of cysteine-containing peptides
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Изучение первичной структуры бактериальной формиатдегидрогеназы. Определение N-концевой аминокислотной последовательности и выделение цистеинсодержащих пептидов
spellingShingle Изучение первичной структуры бактериальной формиатдегидрогеназы. Определение N-концевой аминокислотной последовательности и выделение цистеинсодержащих пептидов
Устинникова, Т.Б.
Попов, В.О.
Егоров, А.М.
Егоров, Ц.А.
Структура и функции биополимеров
title_short Изучение первичной структуры бактериальной формиатдегидрогеназы. Определение N-концевой аминокислотной последовательности и выделение цистеинсодержащих пептидов
title_full Изучение первичной структуры бактериальной формиатдегидрогеназы. Определение N-концевой аминокислотной последовательности и выделение цистеинсодержащих пептидов
title_fullStr Изучение первичной структуры бактериальной формиатдегидрогеназы. Определение N-концевой аминокислотной последовательности и выделение цистеинсодержащих пептидов
title_full_unstemmed Изучение первичной структуры бактериальной формиатдегидрогеназы. Определение N-концевой аминокислотной последовательности и выделение цистеинсодержащих пептидов
title_sort изучение первичной структуры бактериальной формиатдегидрогеназы. определение n-концевой аминокислотной последовательности и выделение цистеинсодержащих пептидов
author Устинникова, Т.Б.
Попов, В.О.
Егоров, А.М.
Егоров, Ц.А.
author_facet Устинникова, Т.Б.
Попов, В.О.
Егоров, А.М.
Егоров, Ц.А.
topic Структура и функции биополимеров
topic_facet Структура и функции биополимеров
publishDate 1986
language Russian
container_title Биополимеры и клетка
publisher Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
format Article
title_alt Вивчення первинної структури бактерійної форміатдегідрогенази. Визначення N-кінцевої амінокислотної послідовності і виділення цистеїнвмісних пептидів
Primary structure of the bacterial formate dehydrogenase determination of N-terminal amino acid sequence and isolation of cysteine-containing peptides
description Осуществлена иммобилизация НАД-зависимой формиатдегидрогеназы из метилотрофных бактерий Pseudomonas sp101 на тиоловых носителях. Выделены и охарактеризованы цистеинсодержащие пептиды. Проведена локализация остатка цистеина, ответственного за проявление каталитической активности фермента. Определена N-концевая аминокислотная последовательность формиатдегидрогеназы. Здійснено іммобілізацію НАД-залежної форміатдегідрогенази з метилотрофних бактерій Pseudomonas sp101 на тіолових носіях. Виділено та охарактеризовано цистеїнвмісні пептиди. Проведено локалізацію залишка цистеїну, відповідального за прояв каталітичної активності ферменту. Визначено N-кінцеву амінокислотну послідовність форміатдегідрогенази. NAD-dependent formate dehydrogenase from methylotrophic bacteria of Pseudotnonas sp101 was immobilized on thiopropyl-Sepharose 6B and CPG/Thiol activated by 2,2'-di-pyridyl disulphide via the thiol-disulphide exchange reaction. A procedure for the tryptic digestion of the immobilized enzyme was optimized. Cysteine-containing tryptic peptides were isolated and partially characterized. The peptide which contained the essential cysteine residue responsible for the catalytic enzyme activity was located. A method for the determination of the N-terminal amino acids after fragmentation of the immobilized protein was developed. The N-terminal amino acid sequence of the formate dehydrogenase immobilized via its cysteine residues on a controlled porous glass was determined.
issn 0233-7657
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/152741
citation_txt Изучение первичной структуры бактериальной формиатдегидрогеназы. Определение N-концевой аминокислотной последовательности и выделение цистеинсодержащих пептидов / Т.Б. Устинникова, В.О. Попов, А.М. Егоров, Ц.А. Егоров // Биополимеры и клетка. — 1986. — Т. 2, № 3. — С. 129-135, 159. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT ustinnikovatb izučeniepervičnoistrukturybakterialʹnoiformiatdegidrogenazyopredelenienkoncevoiaminokislotnoiposledovatelʹnostiivydeleniecisteinsoderžaŝihpeptidov
AT popovvo izučeniepervičnoistrukturybakterialʹnoiformiatdegidrogenazyopredelenienkoncevoiaminokislotnoiposledovatelʹnostiivydeleniecisteinsoderžaŝihpeptidov
AT egorovam izučeniepervičnoistrukturybakterialʹnoiformiatdegidrogenazyopredelenienkoncevoiaminokislotnoiposledovatelʹnostiivydeleniecisteinsoderžaŝihpeptidov
AT egorovca izučeniepervičnoistrukturybakterialʹnoiformiatdegidrogenazyopredelenienkoncevoiaminokislotnoiposledovatelʹnostiivydeleniecisteinsoderžaŝihpeptidov
AT ustinnikovatb vivčennâpervinnoístrukturibakteríinoíformíatdegídrogenaziviznačennânkíncevoíamínokislotnoíposlídovnostíívidílennâcisteínvmísnihpeptidív
AT popovvo vivčennâpervinnoístrukturibakteríinoíformíatdegídrogenaziviznačennânkíncevoíamínokislotnoíposlídovnostíívidílennâcisteínvmísnihpeptidív
AT egorovam vivčennâpervinnoístrukturibakteríinoíformíatdegídrogenaziviznačennânkíncevoíamínokislotnoíposlídovnostíívidílennâcisteínvmísnihpeptidív
AT egorovca vivčennâpervinnoístrukturibakteríinoíformíatdegídrogenaziviznačennânkíncevoíamínokislotnoíposlídovnostíívidílennâcisteínvmísnihpeptidív
AT ustinnikovatb primarystructureofthebacterialformatedehydrogenasedeterminationofnterminalaminoacidsequenceandisolationofcysteinecontainingpeptides
AT popovvo primarystructureofthebacterialformatedehydrogenasedeterminationofnterminalaminoacidsequenceandisolationofcysteinecontainingpeptides
AT egorovam primarystructureofthebacterialformatedehydrogenasedeterminationofnterminalaminoacidsequenceandisolationofcysteinecontainingpeptides
AT egorovca primarystructureofthebacterialformatedehydrogenasedeterminationofnterminalaminoacidsequenceandisolationofcysteinecontainingpeptides
first_indexed 2025-11-26T17:53:19Z
last_indexed 2025-11-26T17:53:19Z
_version_ 1850766312026931201
fulltext 7. Graenwedel D. W. Salt effects on the denaturation of DNA. A calorimetric study of the helix-coil conversion of the al ternat ing copolymer p o l y [ d ( A T ) ] / / I b i d . — 1975.— 395, N 3,— P. 246—257. 8. Yatiisch-Perroti C., Vieira J., Messing J. Improved M13 phage cloning vectors and host strains: nucleotide sequences of the M13mpl8 and pUC19 v e c t o r s / / G e n e . — 1985.—33, N 1,—P. 103—119. 9. Gotoh O. Prediction of melting profiles and local helix stability for sequenced DNA / / Adv. Biophys.— 1983.—16.—P. 1—52. Ин-т молекуляр. генетики АН СССР, Москва Получено 16.09.85 УДК 577.112.5:577.152.121 ИЗУЧЕНИЕ ПЕРВИЧНОЙ СТРУКТУРЫ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ФОРМИАТДЕГИДРОГЕНАЗЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ N-КОНЦЕВОЙ АМИНОКИСЛОТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ И ВЫДЕЛЕНИЕ ЦИСТЕИНСОДЕРЖАЩИХ ПЕПТИДОВ Т. Б. Устинникова, В. О. Попов, А. М. Егоров, Ц. А. Егоров Введение. НАД-зависимая формиатдегидрогеназа (КФ 1.2.1.2) катали- зирует окисление формиата до СОг, в ходе которого осуществляется перенос гидрид-иона от субстрата к молекуле НАД. В предыдущих работах нами были получены гомогенные препараты НАД-зависимой формиатдегидрогеназы метилотрофных бактерий Pseudomonas splOl (прежнее название Achromobacter parvulus) и изучены ее основные физико-химические свойства [1, 2]. Формиатдегидрогеназа представ- ляет собой белок с молекулярной массой около 80000, состоящий из двух идентичных субъединиц и включающий два независимых актив- ных центра [1, 3]. Нами был подробно исследован кинетический меха- низм действия формиатдегидрогеназы [4, 5]. Конформацию и струк- туру активного центра фермента исследовали методами химической модификации аминокислотных остатков специфическими реагентами, а также путем картирования аналогами субстратов и кофермента [2, 4]. На основании этих работ были сформулированы основные законо- мерности протекания ферментативного процесса окисления формиата [2]. В связи с получением кристаллов формиатдегидрогеназы, пригод- ных для рентгенографических исследований, возник вопрос об опреде- лении первичной структуры фермента. Классические методы определения первичной структуры белков весьма трудоемки, что связано с необходимостью разделения сложных смесей пептидов. Особую трудность составляет изучение белков, со- держащих остатки цистеина, которые отличаются высокой реакционной способностью. Формиатдегидрогеназа из Pseudomonas splOl характе- ризуется высоким содержанием тиоловых остатков. Субъединица фер- мента содержит шесть остатков цистеина, существенно различающихся по своей реакционной способности и доступности действию модифи- цирующих реагентов. Наиболее реакционноспособная тиольная группа находится в районе активного центра фермента. Ее избирательное бло- кирование приводит к полной потере ферментативной активности [1, 2, 6]. В последнее время успешно развивается новый подход структур- но-функционального анализа белков, содержащих остатки цистеина и (или) цистина [7, 8]. Он основан на иммобилизации цистеинсодержа- Сокращения: ДТТ — дитиотреитол, Д П Д С — 2,2'-дипиридилдисульфид, ДНС-С1 — 5-диметиламинонафталин-1-сульфонилхлорид, ФИТЦ — фенилизотиоцианат, Gu-HCl •— гуанидингидрохлорид, ТФУ — трифторуксусная кислота, МЭ — 2-меркаптоэтанол, ЭМА — N-этилморфолинацетатный буфер, ЭДТА-Ыа2 — динатриевая соль этилендиамин- тетрауксусной кислоты. Б И О П О Л И М Е Р Ы и КЛЕТКА, 1986, т. 2, № 3 3 — 6-115 129 щих белков на носителях путем реакции тиол-дисульфидного обмена с последующим расщеплением конъюгата ферментативными или хи- мическими способами. Целью настоящей работы является дальнейшая разработка стра- тегии структурно-функционального анализа тиолзависимых ферментов и частичное изучение первичной структуры НАД-зависимой формиат- дегидрогеназы метилотрофных бактерий Pseudomonas splOl. Материалы и методы. Р е а г е н т ы . В работе использованы следующие реагенты: CPG/Thiol , ДНС-С1, ТФУ, ФИТЦ («Pierce», США), ЭДТА-Ыа2, N-(иодоацетиламино- этил)-5-нафтиламин-1-сульфоновая кислота («Sigma», США), Д П Д С («Aldrich», США), тиопропил-сефароза 6В («Pharmacia», Швеция), ТРСК-трипсин («Worthington», США). Ф о р м и а т д е г и д р о г е н а з у из метилотрофных бактерий Pseudomonas splOl выделяли, как описано ранее [1]. А к т и в а ц и я н о с и т е л я C P G / T h i o l . 25 мл носителя инкубировали при пе- ремешивании с 20-кратным молярным избытком ДТТ в 50 мл 0,2 Μ ЭМА, рН 8,0, со- держащего 1 мМ ЭДТА-^та2 и 20 %-ный этанол, в течение 4 ч при 40 °С в атмосфере азота. Затем носитель промывали на пористом фильтре водой и 50 %-ным МеОН до удаления ДТТ. Носитель перемешивали в атмосфере азота в течение 1 ч с 50 мл 50 %- пого раствора МеОН в 0,1 Μ ЭМА, рН 8,0, содержащего Д П Д С (10-кратный молярный избыток). После этого раствор декантировали, остаток промывали 50 %-ным МеОН и снова инкубировали с раствором ДПДС. Повторяли до тех пор, пока не прекратилось выделение тиопиридона. Активированный носитель промывали МеОН до полного уда- ления Д П Д С и сушили в вакуум-эксикаторе. И м м о б и л и з а ц и я ф о р м и а т д е г и д р о г е н а з ы н а а к т и в и р о в а н - н ы х н о с и т е л я х . Для иммобилизации формиатдегидрогеназы на стекле CPG/Thiol концентрированный раствор фермента добавляли к носителю, уравновешенному 6 Μ Gu-HCl в 0,05 Μ К-фосфатном буфере, рН 7,6, содержащем 1 мМ 3flTA-Na2 . Объем носителя составлял 35—25 % объема раствора белка. Иммобилизацию вели при пе- ремешивании в атмосфере азота в течение 6 ч. Конъюгат промывали последовательно буфером с 6 Μ Gu-HCl, водой, водным МеОН и МеОН. Конъюгат сушили и хранили при 8 °С. Количество иммобилизовавшегося белка определяли с помощью аминокислотного анализа. При использовании в качестве носителя тиопропил-сефарозы конъюгат промы- вали 6 Μ Gu-HCl и уравновешивали соответствующим буфером. Количество иммобили- зовавшегося белка определяли по выходу 2-тиопиридона [8]. Т р и п т и ч е с к и й г и д р о л и з и м м о б и л и з о в а н н о й ф о р м и а т д е г и д - р о г е н а з ы . Гидролиз формиатдегидрогеназы, иммобилизованной на тиопропил-сефа- розе 6В, выполняли при перемешивании в атмосфере азота в течение 4 ч в 0,1 Μ аммо- ний-бикарбонатном буфере, рН 7,8, при 37 °С (соотношение фермента к субстрату 1 : 100). По окончании гидролиза супернатант отбирали, остаток дважды промывали 1—2 объемами буфера и объединенный супернатант лиофилизировали. Затем остаток промывали 6 Μ Gu-HCl в 0,1 Μ аммоний-бикарбонатном буфере, рН 7,8, и уравнове- шивали 0,1 Μ аммоний-бикарбонатным буфером. К полученной суспензии (на 1 объем геля 1—2 объема буфера) добавляли МЭ из расчета 50 мкл/мл геля и после перемеши- вания оставляли на 30 мин при комнатной температуре. После восстановления супер- натант собирали, остаток дважды промывали буфером и объединенную фракцию цисте- инилпептидов лиофилизировали. Фракцию этих пептидов анализировали высокоэффек- тивной эксклюзионной хроматографией на колонке TSK 2000 SW в 0,1 %-ной ТФУ, а в препаративных целях разделяли на био-геле Р-4 в 0,01 н. СН3СООН, содержащей 1 мМ МЭ, с последующим алкилированием 4-винилпиридином [9] при рН 7,5, используя 3-кратный молярный избыток реагента по отношению к МЭ. Фракцию пептидов, не содержащих остатков цистеина, разделяли на колонке LiChrosorb RP-18 (4,6X250 мм) в 0,1 %-ной ТФУ и градиенте ацетонитрила. С п е ц и ф и ч е с к и й г и д р о л и з и м м о б и л и з о в а н н о й ф о р м и а т д е - г и д р о г е н а з ы т р и п с и н о м п о о с т а т к а м а р г и н и н а . ε-Аминогруппы остатков лизина фермента, иммобилизованного на CPG/Thiol, предварительно блоки- ровали ДНС-С1 или ФИТЦ. При дансилировании около 25 мг конъюгата (2 нмоль бел- ка) помещали в ампулу и добавляли 100—150 мкл 0,2 Μ ЭМА, рН 9,5. После переме- шивания избыток буфера отбирали. К конъюгату добавляли 50 мкл ДНС-С1 в ацетоне (6 мг/мл) и инкубировали при 45 °С в течение 60 мин. Затем избыток реагента отби- рали, остаток промывали ацетоном, водой и окончательно 0,1 Μ ЭМА, рН 7,2. Трипти- 130 Б И О П О Л И М Е Р Ы и КЛЕТКА, 1986, т. 2, № 3 3 — 6-115 130 ческий гидролиз формиатдегидрогеназы, модифицированной ДНС-С1, вели при рН 7,2 и 37 °С в течение 90 мин (соотношение фермента к субстрату 1 : 150). Затем супернатант отбирали, остаток промывали б Μ Gu-HCl в буфере, рН 7,8, водой и 0,1 Μ Na-бикарбо- натным буфером, рН 9,5, для последующего дансилирования. Для блокирования боко- вых цепочек лизина иммобилизованной формиатдегидрогеназы с помощью ФИТЦ конъ- югат вначале уравновешивали 50 %-ным ЭМА, рН 9,5, после чего добавляли 5 %-ный ФИТЦ в ацетонитриле и инкубировали 1 ч при 45 °С в атмосфере аргона. Конъюгат промывали МеОН для удаления избытка реагента и уравновешивали 0,1 Μ ЭМА, Рис. 1. Обратимая иммобилизация белка по остаткам цистеина (I) и последующая фрагментация образовавшегося конъюгата ферментами или химическими агентами (II). Fig. 1. The reversible protein immobilization via cysteine residues ( I ) followed by frag- mentation of the conjugate by enzymes or chemical agents (II). pH 7,2. Триптический гидролиз белка, модифицированного таким образом на носителе, выполняли, как описано выше. Р а с щ е п л е н и е и м м о б и л и з о в а н н о й ф о р м и а т д е г и д р о г е н а з ы б р о м ц и а н о м . Около 50 мг конъюгата (4 нмоль белка) помещали в ампулу, промы- вали 70 %-ной НСООН, после чего добавляли 100-кратный молярный избыток бром- циана. Смесь инкубировали в атмосфере азота в темноте 16 ч. Супернатант отбирали, остаток промывали два раза по 50 мкл 70 %-ной НСООН и объединенную фракцию лиофилизировали. Остаток промывали дополнительно НСООН, водой и 0,1 Μ Na-би- карбонатным буфером, рН 9,5. О п р е д е л е н и е Ν-κ о н ц е в ы х а м и н о к и с л о т и м м о б и л и з о в а н н ы х п е п т и д о в . N-концевые аминокислоты в пептидах, образующихся при фрагментации иммобилизованного белка, определяли в виде ДНС-производных. N-концевой анализ пептидов, уходящих в раствор, проводили, как обычно. N-концевые аминокислоты пеп- тидов, остающихся на пористом стекле после соответствующей фрагментации белка, определяли следующим образом. К суспензии остатка конъюгата, уравновешенного бу- фером с рН 9,5, добавляли равный объем ДНС-С1 в ацетоне (6 мг/мл) и после пере- мешивания инкубировали при 45 °С в течение 60 мин. Затем избыток реагента отбира- ли, остаток промывали МеОН и высушивали под уменьшенным давлением прямо в ам- пуле. К остатку добавляли небольшой избыток 5,7 н. НС1 и гидролизовали в атмосфере аргона при 110 °С 16 ч. Супернатант отбирали, остаток промывали водой, объединенный супернатант упаривали и растворяли в минимальном объеме 50 %-ного пиридина. ДНС-аминокислоты идентифицировали на полиамидных пластинках размером 5 X 5 см. О п р е д е л е н и е N - к о н ц е в о й а м и н о к и с л о т н о й п о с л е д о в а т е л ь - н о с т и ф о р м и а т д е г и д р о г е н а з ы . Около 8 нмоль белка, иммобилизованного на 100 мг CPG/Thiol, подвергали анализу N-концевой аминокислотной последовательности на твердофазном секвенаторе модели APS 240 («Rank Hilger», Англия). Для сравне- ния анализ N-концевой аминокислотной последовательности белка осуществляли на жидкофазном секвенаторе модели 890С («Весктап», США). Фенилтиогидантоины ами- нокислот определяли высокоэффективной жидкостной хроматографией на колонке Ultrasphere ODS (4,6X250 мм) («Altex», США) в градиенте метанола. О п р е д е л е н и е а м и н о к и с л о т н о г о с о с т а в а и а м и н о к и с л о т н о й п о с л е д о в а т е л ь н о с т и п е п т и д о в осуществляли, как в работе [10]. Результаты и обсуждение. Для структурного анализа формиатде- гидрогеназы использовали обратимую иммобилизацию белка (рис. 1). Таким путем смесь пептидов разделяется на две группы, одна из ко- торых, содержит только остатки цистеина. Благодаря этому, кроме селек- БИОПОЛИМЕРЫ и КЛЕТКА, 1986, т. 2, № 3 3 — 6-115 131 тивного выделения SH-пептидов, существенно упрощается задача раз- деления и очистки пептидов. В зависимости от целей и задач исследования остатки цистеина в пептидах могут быть модифицированы различными способами и дифференцированно. В настоящей работе для иммобилизации формиатдегидрогеназы использовано два типа носителей, содержащих активированную SH- группу — на основе сефарозы и пористого стекла. Последнее, CPG/Thio l , может быть активировано до 5—15 мкмоль/г сухого веса. Емкость носителей в отношении формиатдегидрогеназы не изучали. Д л я иммобилизации белка в денатурирующих условиях обычно исполь- зовали 100—200-кратный избыток активированного носителя. В этих условиях на обоих носителях была достигнута количественная иммо- билизация белка. В результате кислотного гидролиза иммобилизован- ной формиатдегидрогеназы на хроматограмме аминокислотного анали- затора обнаруживаются артефакты, которые мешают определению только глутаминовой кислоты, пролина и цистина. Носитель на основе сефарозы удобен для работы в мягких условиях, например при фер- ментативном гидролизе конъюгата. Носитель же на основе пористого стекла более пригоден для химической модификации иммобилизо- ванных белков. Д л я определения N-концевой аминокислотной последовательности формиатдегидрогеназы белок анализировали по Эдману на жидкофаз- ном и твердофазном секвенаторах. В первом случае, исходя из коли- чества белка 10 нмоль, было идентифицировано 14 аминокислотах остатков: H2N-Ala-Lys-Val-Leu-Cys-Val-Leu-Gly-Asp-Asp-Pro-Val-Asp- Туг-... . Во втором случае при иммобилизации белка (8 нмоль) на пористом стекле и анализе на твердофазном секвенаторе, кроме 5-й позиции, было определено также 14 аминокислот. Полученные нами результаты подтверждают, что белки, иммобилизованные по остаткам цистеина, могут быть успешно проанализированы на твердофазном секвенаторе. На рис. 2, Л представлены результаты аналитического разделения методом эксклюзионной хроматографии цистеинсодержащих триптиче- ских пептидов формиатдегидрогеназы после их десорбции с носителя под действием МЭ. Расчет площадей пиков показал, что гидролиз трипсином иммобилизованной формиатдегидрогеназы идет достаточно быстро. Уже через 30 мин гидролиза появляются семь пиков, соотно- шение которых, меняясь в начале гидролиза, остается практически не- изменным после 120 мин гидролиза, кроме пиков № 2 и 5 (таблица) . Заметное изменение процентного содержания пика № 2 может быть обусловлено наличием химотриптической активности в используемом препарате трипсина. Сравнение с рис. 2, Б, на котором представлена хроматограмма пептидов, не содержащих остатков цистеина, наглядно Процентное содержание цистеинсодерэ/сащих пептидов, получающихся при гидролизе трипсином формиатдегидрогеназы, иммобилизованной на тиопропил-сефарозе 6В The content (%) of the cysteine containing peptides after tryptic digestion of the formate dehydrogenase immobilized on thiopropyl-Sepharose 6B Время гидролиза, мин № пика 30 60 120 360 елелы 33,9 37,7 3.3 14.4 следы 10.7 следы 2 9.9 34.5 5.1 19.2 2.8 8,5 25.2 35.4 6,9 19.5 8,6 8 ,6 0,7 20,3 32,3 7.7 23,1 8,4 7,6 * Пик № 7 нспептидпой природы. 132 Б И О П О Л И М Е Р Ы и КЛЕТКА, 1986, т. 2, № 3 3 — 6-115 132 Рис. 2. Высокоэффективная эксклюзионная (А) и жидкостная (Б) хроматографии пеп- тидов формиатдегидрогеназы: А — содержащих дистеин, на колонке TSK 2000 SW (7,6X600 мм); — детекция при 210 нм; ... — то же при 280 нм (после 50-й мин выходят соли, МЭ, 2-тиопиридон); Б — не содержащих остатков цистеина, на колонке с обращенной фазой LiChrosorb RP-18 (4,6X250 мм). Условия элюции: буфер А — 4 мин; линейный градиент от 0 до 100 % буфера Б — 90 мин. Буфер А —0,1 %-ная ТФУ; Буфер Б — 60 %-ный ацетонитрил в 0,1 %-ной ТФУ. Скорость элюции 1 мл/мин, де- текция при 210 нм. Fig. 2. Gel-filtration (A) and reverse phase (Б) HPLC of formate dehydrogenase pepti- des: A — cysteine containing peptides, TSI\ 2000 SW (7.6X600 mm) column; detection at 210 nm ( ) and 280 nm (...); salts, mercaptoethanol and 2-thiopyridone are eluted after 50 min; Б — peptides not containing cysteine; LiChrosorb RP18 (4.6X250 mm) co- lumn. Elation conditions: buffer A — 4 min, linear gradient from 0 to 100 % buffer Б — 90 min. Buffer A —0.1 % trifluoro acetic acid (TFA). Buffer В — 60 % acetonitril in 0.1 % TFA. Elution rate 1 ml/min, detection at 210 nm. демонстрирует достоинства предлагаемого варианта разделения пепти- дов при исследовании первичной структуры белка. В результате препаративного выделения триптических цистеинсо- держащих пептидов было получено пять пептидов ТС-1—ТС-5 (соот- ветственно пикам № 2—6, таблица) , которые были частично секвени- Б И О П О Л И М Е Р Ь І II КЛЕТКА, 1986, т. 2, № 3 133 Известно, что одна субъединица формиатдегидрогеназы содержит шесть остатков цистеина [6]. Наличие лишь пяти цистеинсодержащих пептидов после стадии триптического гидролиза указывает на то, что по крайней мере один из них содержит два остатка цистеина. Предпо- ложительно два остатка цистеина содержатся и в пептиде ТС-1. Как уже отмечалось, один из остатков цистеина в молекуле фор- миатдегидрогеназы обладает аномально высокой реакционной способ- ностью, существен для проявления каталитической активности и может быть селективно блокирован рядом специфических реагентов [6]. На- ми осуществлена специфическая модификация этого высокореакционно- способного тиола с помощью 14С-иодацетамида и N-(иодоэтиламино- этил) -5-нафтиламин-1-сульфоновой кислоты. В отдельных эксперимен- тах было показано, что наблюдается линейная корреляция между вклю- чением метки и каталитической активностью формиатдегидрогеназы вплоть до модификации ~ 0 , 7 SH-группы на субъединицу фермента. При иммобилизации препаратов формиатдегидрогеназы, модифи- цированной флюоресцентной меткой (1,4 молекулы метки на субъеди- ницу, остаточная активность ~ 6 %) , и последующего триптического гидролиза не происходит уменьшения числа иммобилизованных пепти- дов. На матрице остаются все пять исходных цистеинсодержащих пеп- тидов, причем около 85 % метки включается во фракцию иммобили- зованных пептидов и лишь около 15 % переходит в растворимую фрак- цию. До 90 % метки, включенной во фракцию цистеинсодержащих пеп- тидов, находится в пептиде ТС-1, что позволяет заключить, что данный пептид содержит два остатка цистеина, один из которых является «су- щественным». Аналогичные результаты были получены и при исполь- зовании 14С-иодацетамида. С целью отработки условий получения более крупных фрагментов в аналитическом варианте был осуществлен специфический гидролиз иммобилизованной формиатдегидрогеназы трипсином по остаткам ар- гинина и проведено расщепление бромцианом. Для этих целей белок иммобилизовали на пористом стекле. В результате блокирования ε-ами- ногруппы лизина иммобилизованной формиатдегидрогеназы ДНС-С1 и ФИТЦ и последующего гидролиза модифицированного белка трипси- ном на носителе было обнаружено только три N-концевые аминокис- лоты — аланин, лейцин и глутаминовая кислота. Очевидно, что для модификации могут быть использованы другие реагенты, в том числе обратимая защита малеиновым ангидридом [7, 8]. Положительные результаты были получены и при расщеплении иммобилизованной фор- миатдегидрогеназы бромцианом. Здесь на носителе были обнаружены следующие N-концевые аминокислоты: Gly, Ala, lie, Asx, His, а в растворе — lie, Asx, Туг. Всего теоретически при расщеплении фер- мента бромцианом, исходя из содержания остатков метионина, можно ожидать образование восьми фрагментов. Следует также отметить, что при анализе N-концевых аминокислот иммобилизованных фрагментов формиатдегидрогеназы в виде дансиль- 134 Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА, 1986, т. 2, № 3 рован ы: ных производных наблюдаемый фон гораздо ниже, чем при дансили- ровании белков и пептидов в растворе, так как избыток реагента и побочные продукты реакции перед гидролизом полностью удаляются метанолом. Этот способ может быть рекомендован для определения N-концевых аминокислот цистеинсодержащих белков с идентификацией ДНС-аминокислот на пластинках или высокоэффективной жидкостной хроматографией. Таким образом, в данной работе на примере бактериальной фор- миатдегидрогеназы показана применимость нового подхода для раз- деления пептидов при определении первичной структуры цистеинсодер- жащих белков, основанного на ковалентной иммобилизации белка с помощью реакции тиол-дисульфидного обмена. Выделены и охаракте- ризованы триптические цистеинсодержащие пептиды. Локализован су- щественный остаток цистеина, ответственный за проявление каталити- ческой активности фермента. Авторы выражают благодарность Л. М. Винокурову за определе- ние N-концевой аминокислотной последовательности формиатдегидро- геназы. PRIMARY STRUCTURE OF THE BACTERIAL FORMATE DEHYDROGENASE DETERMINATION OF N-TERMINAL AMINO ACID SEQUENCE AND ISOLATION OF CYSTEINE-CONTAINING PEPTIDES Т. B. Ustinnikova, V. O. Popov, A. M. Egorov, Ts. A. Egorov A. N. Bach Institute of Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Moscow; N. I. Vavilov Institute of General Genitics, Academy of Sciences of the USSR, Moscow; Μ. V. Lomonosov University, Moscow S u m m a r y NAD-dependent formate dehydrogenase from methylotrophic bacteria of Pseudomonas splOl was immobilized on thiopropyl-Sepharose 6B and CPG/Thiol activated by 2,2'-di- pyridyl disulphide via the thiol-disulphide exchange reaction. A procedure for the tryptic digestion of the immobilized enzyme was optimized. Cysteine-containing tryptic peptides were isolated and partially characterized. The peptide which contained the essential cystei- ne residue responsible for the catalytic enzyme activity was located. A method for the de- termination of the N-terminal amino acids after f ragmentat ion of the immobilized pro- tein was developed. The N-terminal amino acid sequence of the formate dehydrogenase immobilized via its cysteine residues on a controlled porous glass was determined. 1. NAD-dependent formate dehydrogenase from methylotrophic bacterium, strain. I. Pu- rification and characterization / A. M. Egorov, Т. V. Avilova, Μ. M. Dikov et a l . / / Eur. J. Biochem.— 1979.—99, N 2 .—P. 569—576. 2. Kinetic and structural properties of NAD-dependent bacterial formate dehydrogena- s e / A . M. Egorov, V. O. Popov, І. V. Berezin, Yu. V. R o d i o n o v / / J . Solid Phase Biochem.— 1980.—5, N 1.—P. 19—33. 3. Формиатдегидрогеназа из Bacterium sp. 1: число активных центров и константы связывания с коферментами / В. О. Попов, Ю. В. Родионов, А. М. Егоров, И. В. Бе- р е з и н / / Д о к л . АН СССР.— 1978.—239, № 6.—С. 1482—1485. 4. НАД-зависимая формиатдегидрогеназа из метилотрофных бактерий, изучение кине- тической схемы действия / В. О. Попов, Ю. В. Родионов, А. М. Егоров, И. В. Бе- резин / /Биоорган . химия.— 1978.—4, № 1.—С. 117—128. 5. Тииіков В. М., Егоров А. М., Попов В. О. Бактериальная формиатдегидрогеназа. Субстратная специфичность и кинетический механизм окисления S-формилглутатио- н а / / Б и о х и м и я . — 1983.—48, № 7.—С. 1172—1180. 6. Попов В. О., Егоров А. М. Исследование существенных SH-групп бактериальной формиатдегидрогеназы/ /Там же.— 1979.—44, № 2.— С. 207—213. 7. Егоров Ц. Α., Шахпаронов М. И., Давидович Ю. А. Получение нерастворимого но- сителя с активированной SH-группой и его использование в химии белка / / Биоор- ган. химия.— 1977.—3, № 8.—С. 1111—1115. (Окончание см. на с. 159). Б И О П О Л И М Е Р Ы и КЛЕТКА, 1986, т. 2, № 3 3 — 6-115 135 мент, способный аденилировать тРНК по З'-концу в присутствии поли(I)-поли(С) и АТР либо dATP. Предполагают, что этот процесс может быть одним из механизмов антивирусного действия интерферона. Супрессорные тРНК были рассмотрены на отдельном заседании. В целом изучение су- прессорных т Р Н К развивается широким фронтом во многих странах, но, к сожале- нию, аналогичных работ в СССР проводится недостаточно. Участие советских ученых в симпозиуме по т Р Н К было целиком и полностью оправ- данным: получена весьма обширная и су- щественная по своей научной значимости информация, выходящая за рамки собствен- но тРНК и аа-тРНК-синтетаз. Э. Я. БУДОВСКИЙ, P. X. ВИЛЛЕМС, Л. Л. КИСЕЛЕВ, О. Я. ЛАВРИК, О. О. ФАВОРОВА Окончание. Начало см. на с. 129—135. 8. Egorov Ts. АShakhparonov Μ. I. Strategy of thiol protein sequence analysis / / M e t - hods in peptide and protein sequence analysis / Ed. Chr. Birr.— Amsterdam: Elsevier, 1980.—P. 395—405. 9. Determination of the amino acid sequence of porcine trypsin by sequenator analysis / M. A. Hermondson, L. H. Ericsson, H. Neurath, K. A. Walsh / /Biochemis t ry .— 1973.— 12, N 17.—P. 3146—3153. 10. Первичная структура α-субъединицы ДНК-зависимой РНК-полимеразы Ε. coli. I. Пептиды триптического гидролиза / Η. Η. Модянов, В. Μ. Липкин, 10. В. Смирнов и д р . / / Б и о о р г а н , химия — 1978—4, № 2.—С. 158—179. Ин-т биохимии им. А. Н. Баха АН СССР, Москва Получено 20.08.85 Ин-т общ. генетики им. Н. И. Вавилова АН СССР, Москва МГУ им. М. В. Ломоносова Б И О П О Л И М Е Р Ы II КЛЕТКА, 1986, т. 2. № 3 159