Pag 7-12 Flashcards

1
Q

Come posso far produrre a un batterio la mia proteina di interesse?

A
  1. Seleziono una proteina di un certo organismo
  2. Cerco la sequenza genica
  3. Scelgo un vettore plasmidico: con poli-linker e resistenza all’antibiotico
  4. Taglio con gli stessi enzimi di restrizione (BamH1 e EcoR1): inserisco anche un HisTag separato dalla proteina da un sito di taglio, e un codone di stop (taglio-tag-taglio-proteina-stop-taglio)
  5. Disegno due primer
    - Forward: taglio-sequenza
    - Reverse: taglio-stop-sequenza
    Non li posso usare direttamente perché il DNA andrebbe incontro a splicing
  6. Uso una resina di Poly-T per catturare l’mRNA
  7. Trasformo l’mRNA in cDNA mediante trascrittasi inversa
  8. Faccio una PCR sul cDNA
  9. Faccio ligazione nel plasmide e lo inserisco in un ceppo di E.Coli.
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2
Q

Quali sono i materiali necessari per far partire una PCR?

A
  • DNA polimerasi
  • Oligonucleotidi di innesco (primers)
  • Miscela di dNTPs
  • DNA stampo
  • Buffer di reazione: ioni magnesio necessari per verificare che la PCR abbia lavorato correttamente
  • Termociclatore
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2
Q

Quali sono gli step della PCR?

A
  1. denaturazione stampo a 90° per 30/60”
  2. annealing dei primer a t specifica per 30/60”
  3. elongazione del dna
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3
Q

Se effettuo una corsa elettroforetica che plasmide uso?

A

Serve una forma lineare.
Una forma rilassata è troppo lenta mentre superavvolta è troppo veloce, entrambe garantiscono inoltre resistenza ai marker

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4
Q

Cosa deve contenere un vettore ricombinante?

A
  • ori specifica del batterio
  • marker di selezione -> antibiotico o gene per la beta galattosidasi
  • dna esogeno
  • ribosome binding site
  • sequenze poli-linker per enzimi di trascrizione
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5
Q

Che cos’è un vettore policistonico?

A

è un vettore ricombinante che contiene più di un gene esogeno

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6
Q

Quali metodi posso utilizzare per ottenere un dna ricombinante ?

A
  • parto dall’mRNA, ottengo il cDNA, lo inserisco in un vettore
  • overlap extension PCR: uso primer per pcr che contengono il gene di interesse
  • self labelling protein tag: per ottenere una proteina fluorescente, faccio reagire la proteina con meccanismo suicida con la fluoresceina
  • random mutagenesis
  • polimerasi error-prone
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7
Q

Come posso capire se una proteina wt e una mutata hanno lo stesso folding?

A

Posso confrontare le T melting

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8
Q

Dopo la trasformazione di un batterio, come posso essere sicura che venga espresso solo il dna ricombinante?

A

Posso usare l’enzima DPN1 che digerisce il dna metilato (wt è metilato, da pcr no).

Posso inserire nel batterio una resistenza non presente nei wt

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9
Q

Come fa alphafold a determinare la struttura 3d di una proteina?

A

usa algoritmi per allineare e confrontare sequenze aminoacidiche, c’è sempre un utilizzo delle strutture già presenti in letteratura. Dispone prima i C della catena principale e poi quelli delle catene laterali

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10
Q

Quali sono i limiti di alphafold?

A

non predice strutture multimeriche e non predice l’interazione proteina -ligando o proteina-cofattore

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11
Q

Esempi di enzimi risolti grazie ad alphafold?

A

glucosio-6-fosfatasi: sono state trovate le cariche nel sito attivo e un sito di legame con l’ER
diacilglicerolo-O-aciltransferasi 2: è stata individuata la tasca di legame per un inibitore

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12
Q

Quali sono le componenti di un FPLC?

A

o Sistema di pescaggio della fase mobile: due pompe peristaltiche inviano la soluzione in un sistema di mixer e successivamente nella colonna
o Colonna cromatografica
o Collettore di frazioni: ciò che eluisce viene monitorato da un detector dell’assorbanza generalmente a 280nm (lunghezza d’onda tipica degli amminoacidi aromatici). Se so che la proteina lega un cofattore (NAD, PLP…) posso monitorare la λ caratteristica del cofattore.

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13
Q

Qual è l’output di un cromatografica FPLC?

A

ottengo un cromatogramma
disegno

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14
Q

Come posso preparare un campione per FPLC?

A
  1. Prendo 1ml di terreno di crescita: ho un insieme di cellule sospese in un terreno
  2. Faccio una centrifugazione (solitamente a 8000rpm) ed elimino il surnatante in modo da ottenere solo le cellule (pellet batterico)
  3. Risospendo il pellet in un buffer di lisi
  4. Effettuo n cicli di sonicazione fino ad ottenere la lisi di tutte le cellule in soluzione: ottengo un lisato con frazione solubile (SN), frazione insolubile e residui
  5. Carico il campione su gel
  6. Se la banda è spessa allora la concentrazione della proteina è elevata
  7. Prendo il lisato (T) e lo centrifugo a 18000rpm
  8. Prelevo il surnatante (SN)
  9. Analizzo il pellet (frazione insolubile) risospeso in un tampone (P)
  10. Carico tutto su gel: dall’immagine capisco che la proteina è tutta nella frazione insolubile
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15
Q

Nella cromatografia di affinità, cosa determina la separazione della proteine?

A

le proteine si separano in base alla capacità di reagire con la resina

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16
Q

Nella cromatografia di affinità, che tag posso usare?

A
  • Segmenti di poli-istidina: sono a 6 o 10 istidine, non serve che vengano rimossi quando si purifica la proteina perché non impattano sulla struttura.
  • GST (glutation-S-transferasi): lega in maniera specifica il glutatione presente sulla resina. Aggiungo il gene di GST all’N terminale del gene della proteina di interesse, separato da una sequenza di taglio che poi verrà usata per rimuoverlo
    Il GST è anche altamente solubile quindi migliora la solubilità della proteina di interesse
  • SNAP tag: sono proteine con meccanismo suicida legate irreversibilmente catene alifatiche con alogenuri, si trovano sulla fase stazionaria. Le proteine eliminano l’alogenuro e restano attaccate covalentemente al tag.
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17
Q

Nella cromatografia di affinità, quali tipologie di legami possono esserci con la cellula?

A

legami mono specifici come:
- ormone-recettore
- substrato-enzima
- Ab-enzima

legami per gruppi di proteine
- lectine-glicoproteine
- eparina -DNA binding protein
- cofattore-enzima

18
Q

Nella cromatografia di affinità, come posso rimuovere i tag?

A
  1. Effettuo l’eluizione della proteina e successivamente il taglio proteolitico: il campione è contaminato con proteasi e tag
  2. Immobilizzo la proteina in colonna e faccio passare la proteasi: la proteasi libera la proteina dal tag e però eluisce insieme ad essa, va poi eliminata con un successivo passaggio cromatografico (anche la proteasi ha un tag, lo posso usare per rimuoverla)
  3. Uso una proteasi fusa al GST: si lega direttamente in colonna con la proteina di fusione, la taglia in modo che possa eluire mentre proteasi e tag restano in colonna
  4. Modifico le condizioni ioniche: posso alterare la carica superficiale modificando il pH (pH basso = cariche positive) o aumentano la forza ionica (aggiungo un sale come NaCl).
    Subito dopo l’eluizione le condizioni devono tornare a livelli fisiologici: per farlo posso effettuare una dialisi
  5. Proteine NADH-dipendenti: posso usare il cibacron blue che mima NADH
19
Q

Come funziona l’immobilized metal affinity chromatography?

A

È un tipo di cromatografia di affinità che sfrutta il legame dell’anello imidazolico dell’istidina per legare gruppi chelanti presenti sulla resina (nickel-nitrilo triacetic acid), questi sono in grado di coordinare lo ione metallico.
Per l’eluizione posso usare imidazolo liquido (da 100 a 500mM, poi eliminato mediante dialisi) o variazioni di pH.
Bisogna stare attenti che l’imidazolo causa la formazione di un pH basico, per questo bisogna usare un buffer iniziale adeguato.
L’eluizione può essere continua o discontinua (in vari step).

20
Q

Qual è il meccanismo alla base della cromatografia a scambio ionico?

A

si sfruttano le cariche superficiali della proteina per indurre un’interazione con una matrice carica.

21
Q

Come scelgo le proteine da analizzare con cromatografia a scambio ionico?

A

uso software come chimera per analizzare la distribuzione superficiale delle cariche al pH del tampone.
Maggiore la carica, maggiore l’energia del legame e quindi maggiore l’energia richiesta per dissociarlo.
Anche densità e distribuzione della carica influenzano la forza di legame

22
Q

Quali sono le tipologie di cromatografia a scambio ionico?

A

anion exchange: nella colonna ci sono molecole cariche positivamente che scambiano anioni

cation exchange: nella colonna ci sono molecole cariche negativamente che scambiano cationi

23
Q

Processo di una cromatografia a scambio ionico?

A
  1. Lavaggio con campione contenente sale: si satura la colonna con il contro-ione
  2. Entra il campione in un pH che permette alla proteina di essere scarica
  3. Si creano i ponti salini
  4. L’eluizione avviene tramite gradiente di sale
  5. Dopo la dissociazione si fa un lavaggio ad altissima concentrazione di sale per rigenerare la resina
  6. La colonna si conserva in una soluzione a 20% di etanolo.
24
Q

Qual è l’output di una cromatografia a scambio ionico?

A

Si ottiene un grafico con diversi picchi, ognuno corrisponde ad una frazione di eluato.
Si deve poi fare SDS page per purificare solo la proteina di interesse

25
Q

Come funziona la cromatografia ad assorbimento dimensionale?

A

Si separano le proteine in base ai loro patch idrofobici superficiali. Per massimizzare il legame posso aumentare la forza ionica (aumento il livello di Sali per aumentare il livello di desolvatazione. Per eluire si passa un solvente senza sale e si staccano i patch idrofobici (perché si va a ri-solvatare).

26
Q

Quali sono pro e contro della cromatografia SEC?

A

pro: le proteine non vengono danneggiate e non è necessaria eluizione

contro: la risoluzione è bassa perchè non c’è legame. Posso migliorarla abbassando il flusso, alzando la colonna, diminuendo il volume del campione o cambiando la matrice

27
Q

Qual è l’output di una cromatografia SEC?

A

Ottengo 3 picchi:
- volume escluso: non entra nei pori
- volume di risoluzione: entra e interagisce nei pori
- piccoli soluti che eluiscono successivamente

28
Q

Come posso ottenere il PM delle proteine in una cromatografia SEC?

A

lo calcolo usando una retta di calibrazione basata sul PM di peptidi conosciuti

29
Q

In cosa consiste il dynamic light scattering?

A

colpisco con un laser la cella con il campione, la luce emessa viene misurata dai sensori circostanti ed elaborata da un software.
Dato che il moto browniano correla positivamente con il raggio idrodinamico posso ottenere il raggio minimo che include la particella

30
Q

Quando uso il dynamic light scattering?

A

posso sfruttarlo per confermare i risultati di una SEC o per ottenere informazioni sulla stabilità di una proteina (analizzo in real time)

31
Q

Elenco delle tecniche di concentrazione di un campione proteico?

A
  • estrazione selettiva del tampone mediante resine ad assorbimento
  • estrazione selettiva del tampone mediante dialisi
  • ultrafiltrazione
  • liofilizzazione
  • precipitazione selettiva
  • salting out
32
Q

Come funziona l’ estrazione selettiva del tampone mediante resine ad assorbimento?

A

si aggiunge al campione della matrice polimerica secca che reidratandosi assorbe il tampone

33
Q

Come funziona l’estrazione selettiva del tampone mediante dialisi?

A

Si inserisce il campione in un sacchetto da dialisi immerso in una soluzione ipertonica in modo da ottenere una soluzione più concentrata.
non elimino completamente il tampone

34
Q

Come funzione l’ultrafiltrazione?

A

uso un macchinario che spinge la soluzione contro un filtro.
Il soluto passa mentre la proteina resta attaccata al filtro

35
Q

Quali sono i problemi dell’ultrafiltrazione e come possi evitarli?

A

Problemi:
- La proteina tende a concentrarsi a ridosso della membrana risultando nella sua precipitazione e nell’intaso della membrana.
- Il solvente fuoriesce perpendicolarmente alla membrana applicando uno stress meccanico sulla proteina (può favorire la precipitazione)
- Se la proteina non è perfettamente globulare (es: forma ovale), potrebbe passare attraverso i pori della membrana anche se sono più piccoli del suo raggio

Per massimizzare la resa del processo bisogna:
- Lavorare a flussi bassi
- Agire nei limiti di stabilità della proteina e della membrana
- Evitare fenomeni degradativi (es: alte temperature causate dalla centrifugazione)
- Lavorare a pH lontano dal pI: se le cariche negative sono uguali alle positive la proteina è neutra e interagisce con altre proteine (precipitazione)

36
Q

Come funziona la liofilizzazione selettiva?

A

si modula la precipitazione della proteina variando pH, forza ionica e solvente. Si ottiene quindi una precipitazione isoelettrica che potrebbe dare origine ad un precipitato cristallino

37
Q

Come funziona il meccanismo di salting out?

A

Si aggiunge sale in soluzione per effettuare il taglio con ammonio solfato e posso ottenere due risultati rispetto alla sua concentrazione:
- Precipita la proteina di interesse, le contaminanti restano in soluzione
- Precipito le contaminanti, quella d’interesse resta in soluzione
A % elevate di ammonio solfato precipitano le proteine molto piccole, a % minori precipitano le proteine più grandi.
L’efficienza del potere di solvatazione cambia rispetto ai sali utilizzati.

38
Q

Strutture tipiche di proteine biologiche che assorbono a specifiche lunghezze d’onda?

A

legame peptidico 220nm
triptofano 280nm
vitamina B a pH1 400nm
vitamina B a pH13 280nm

39
Q

Quale meccanismo fisico da origine alla fluorescenza?

A

si ha l’emissione di un fotone da parte di un elettrone che passa dallo stato eccitato a quello fondamentale attraverso step energetici senza inversione di spin

40
Q

In cosa consiste il dosaggio di una proteina? Come posso farlo?

A

misurazione della sua concentrazione e attività.

Si può fare attraverso:
- Saggio di Bradford: il blu di Coomassie si lega alle arginine e assorbe a 595nm. Misuro prima l’assorbanza di campioni a concentrazione nota, costruisco la retta di taratura e poi misuro il mio campione.
- Saggio di Biuret: sfrutta i complessi che il rame forma con il legame peptidico in condizioni alcaline (assorbe a 580nm)
- Saggio dell’acido bicromico: l’acido è un chelante, lega il rame che poi lega la proteina e assorbe a 580nm.

41
Q

Come posso usare la fluorescenza per studiare fenomeni biologici?

A

Applicazioni qualitative
- la misura di cinetica enzimatica
- FRET
- l’analisi di struttura
- gli studi di localizzazione cellulare

Applicazioni quantitative: uso fluorofori la cui emissione dipende dalla concentrazione di molecola che legano (es: bromuro di etidio e dna)

42
Q

In cosa consiste il dicroismo cellulare?

A

si misura la differenza nel coefficiente di estinzione molare che causa la differenza di assorbimento di una molecola chirale con luce polarizzata a dx e sx

43
Q

Per cosa posso usare il dicroismo cellulare?

A

Posso studiare legami peptidici, triptofani, alpha eliche, beta foglietti o anche l’effetto di pH/T/solventi