結構生物化學/微量純化
磷酸果糖激酶-1 (PFK-1) 是糖酵解中的一種推測性控制酶。癌細胞線粒體功能缺陷,迫使其依賴糖酵解作為主要能量來源。抗壞血酸(俗稱維生素C)已被證明能抑制PFK-1和乳酸脫氫酶(LDH)。在肌肉細胞中,當肌肉活躍時,PFK-1和LDH與肌肉中的收縮蛋白形成複合物,保護其免受抑制,從而使糖酵解得以進行(葡萄糖被降解併產生ATP。當肌肉處於休息狀態時,據推測不會形成複合物,抗壞血酸會抑制PFK-1和LDH,糖酵解不會發生,葡萄糖被儲存在肝臟和肌肉組織中。肝臟和肌肉組織是糖原的主要儲存部位。同時,據推測,由於癌細胞主要依靠糖酵解獲取能量,因此癌細胞中的PFK-1不會被抗壞血酸抑制。為了驗證這一假說,必須能夠純化PFK-1。由於醛縮酶(Ald)會保護酶免受抑制,因此純化的PFK-1中不能含有醛縮酶,才能正確驗證該假說。
兔肌肉被用作PFK-1的來源。需要準備三種測定方法(PFK-1測定、LDH測定和醛縮酶測定)來使用分光光度計測試每一步後的酶活性。這樣做是為了跟蹤每一步去除的物質和保留的物質。
準備
將兔肌肉在乙二胺四乙酸(EDTA)、二硫蘇糖醇(DTT)和氟化鈉(NaF)溶液中混合,然後離心並洗滌以去除可溶性蛋白。重複多次以試圖去除一些LDH和醛縮酶。
熱處理步驟 含有PFK-1的沉澱物在Tris、MgSO4、EDTA、ATP和DTT溶液中重新懸浮,然後浸入熱浴中,之後放入冰浴中。這樣做是為了使用ATP和鎂使其他蛋白質變性,同時使PFK-1溶解並保持安全。懸浮液離心,儲存上清液。
離子交換和染料柱
將上清液置於四個不同的柱子上,所有柱子都用40TP8和DTT標準化。四個柱子是:藍色瓊脂糖、棕色瓊脂糖、藍色葡聚糖和DEAE-Sephacel。上清液透過重力滴入柱子,然後收集進行測試。理論上,PFK-1應該此時粘附在柱子上。將40TP8/DTT溶液加入柱子並收整合分。然後加入含有較高濃度TP8的溶液,並收整合分。加入濃度不斷升高的TP8的目的是先洗掉對柱子中珠子親和力較弱的其他蛋白質。還嘗試了使用真空過濾系統的方法,但它會將PFK-1和醛縮酶過快地拉過柱子,沒有給PFK-1足夠的時間粘附在柱子上,使得這種方法適得其反。
凝膠電泳 從柱子上取出的樣品透過聚丙烯醯胺凝膠電泳(PAGE)測試純度。
DEAE Sephacel柱子似乎在四種柱子中具有最高的PFK-1活性,但透過PAGE測試時,發現存在大量汙染。如前所述,不應該存在醛縮酶,因為它會抑制PFK-1,這將使抗壞血酸對PFK-1影響的測試非常難以進行。藍色瓊脂糖雖然產量不如DEAE Sephacel高,但透過PAGE測試發現其非常純淨。棕色瓊脂糖顯示出產生高PFK-1產量的潛力,但在持續測試後發現,雖然它很擅長去除醛縮酶,但PFK-1的產率太低。
到目前為止,藍色瓊脂糖在四種柱子中表現最好,但在將此方法應用於癌性組織之前,必須進行持續測試/調整。這是因為雖然藍色瓊脂糖可以很好地去除醛縮酶,但產量仍然不夠高,無法有效地用於癌性組織。
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2. Russell P, Williams A, Marquez K, Tahir Z, Hossein B, Lam K. 2008. 抗壞血酸對兔肌肉磷酸果糖激酶-1抑制的某些特性. 酶抑制與藥物化學雜誌;23: 411-417
3. Vassault, A. 1983. 酶分析方法,酶I:氧化還原酶,轉移酶 第三卷,Verlag Chemie,巴塞爾,pp. 118–126。