Ինչպես կարող է sonication-ը գերլիցքավորել լիզոզիմը բակտերիալ բջիջների լիզիզի համար
, Քաթրին Հիլշեր, հրապարակված Hielscher News-ում
Բակտերիալ բջիջների ճեղքումը կենսատեխնոլոգիայի, դեղագործական հետազոտությունների և սպիտակուցների արտադրության կարևորագույն քայլ է: Այս աշխատանքի համար ամենատարածված գործիքներից մեկը լիզոզիմն է՝ ֆերմենտ, որը թուլացնում է մանրէային բջջային պատերը: Սակայն, չնայած լիզոզիմն արդյունավետ է, այն հաճախ ինքնուրույն բավականաչափ արագ կամ հզոր չէ: – հատկապես, երբ գործ ունենք խիտ կուլտուրաների կամ սպիտակուցներ գերարտահայտելու համար մշակված բակտերիաների հետ։
Ահա թե որտեղ է գործի դրվում ուլտրաձայնային մշակումը։ Հետազոտողները ավելի ու ավելի են ապավինում ուլտրաձայնային մշակմանը՝ լիզոզիմի վրա հիմնված բջջային լիզիսը զգալիորեն բարելավելու համար։ Միասին օգտագործվելիս լիզոզիմը և ուլտրաձայնային մշակումը կազմում են բարձր արդյունավետ, լրացուցիչ համակարգ, որը ապահովում է ավելի արագ, ավելի ամբողջական և ավելի վերարտադրելի արդյունքներ։
Ինչու է լիզոզիմը հաճախ անբավարար
Լիզոզիմը գործում է՝ քայքայելով պեպտիդոգլիկանը, որը մանրէային բջջային պատերի հիմնական կառուցվածքային բաղադրիչ է: Այս ֆերմենտատիվ մոտեցումը նուրբ է և լայնորեն կիրառվում է, մասնավորապես E. coli-ի դեպքում: Այնուամենայնիվ, իրական լաբորատոր պայմաններում միայն լիզոզիմով բուժումը կարող է սահմանափակ լինել:
Ընդհանուր մարտահրավերները ներառում են.
- Բարձր խտության կամ ագրեգացված մշակույթներում բջջային անավարտ քայքայում
- Երկար ինկուբացիոն ժամանակահատվածներ
- Նվազեցված արդյունավետություն գերարտահայտող կամ սթրեսին հարմարված մանրէների դեպքում
- Փոփոխականությունը խմբաքանակից խմբաքանակ
Այս սահմանափակումները կարող են բացասաբար անդրադառնալ հետագա գործընթացների վրա, ինչպիսիք են սպիտակուցի արդյունահանումը, մաքրումը և մաքրումը, ինչը, ի վերջո, նվազեցնում է բերքատվությունը և կայունությունը։
Լիզոզիմ-ձայնային սիներգիայի հետևում կանգնած գիտությունը
Ուլտրաձայնային մեթոդով հեղուկ նմուշի մեջ ներմուծվում են բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ալիքներ։ Այս ալիքները առաջացնում են մանրադիտակային փուչիկներ, որոնք արագորեն փլուզվում են կավիտացիա կոչվող գործընթացում։ Արդյունքում առաջացող սղման ուժերը, ճնշման փոփոխությունները և միկրոշիթերը ֆիզիկապես խաթարում են բջջային կառուցվածքները։
Երբ ուլտրաձայնային թերապիան կիրառվում է լիզոզիմային մշակումից հետո կամ դրան զուգահեռ, երկու մեթոդները մի քանի կարևոր ձևերով ամրապնդում են միմյանց.
- Ավելի հեշտ մուտք դեպի բջջային պատը
Լիզոզիմը թուլացնում է բակտերիայի բջջային պատը, դարձնելով այն շատ ավելի խոցելի ուլտրաձայնի կողմից ստեղծված մեխանիկական ուժերի նկատմամբ։ - Բջջային լիզի ավելի արագացում
Ուլտրաձայնային էներգիան զգալիորեն կրճատում է բջջային ամբողջական քայքայման հասնելու համար անհրաժեշտ ժամանակը, համեմատած միայն ֆերմենտային բուժման հետ։ - Ավելի միատարր մշակում
Ուլտրաձայնային մշակումը բարելավում է խառնումը՝ ապահովելով, որ բոլոր բջիջները հետևողականորեն ենթարկվեն ինչպես լիզոզիմի, այնպես էլ մեխանիկական սթրեսի։ - Ավելի բարձր սպիտակուցային բերքատվություն
Ավելի ամբողջական լիզիսը նշանակում է ներբջջային սպիտակուցների, ֆերմենտների և մետաբոլիտների ավելի մեծ արտազատում՝ բարելավելով ընդհանուր վերականգնումը։
Լիզոզիմի օժանդակությամբ ուլտրաձայնային մշակման տիպիկ աշխատանքային հոսք
Գերարտահայտող բակտերիալ շտամների հետ աշխատող լաբորատորիաներում լավ հաստատված աշխատանքային հոսքը համատեղում է ֆերմենտատիվ և ուլտրաձայնային լիզը.
- Բջջային վերակենդանացում
Հավաքված բակտերիալ գնդիկները վերասուսպենդացվում են լիզոզիմ պարունակող համապատասխան բուֆերի մեջ, սովորաբար 0.1–1 մգ/մլ կոնցենտրացիաներով: Թեթև ուլտրաձայնային ազդեցությունը նպաստում է բջիջների արագ և միատարր վերասուսպենզիային: - Ֆերմենտային նախնական մշակում
Կախույթը ինկուբացվում է 10-30 րոպե վերահսկվող ջերմաստիճաններում (սովորաբար 4°C-ից մինչև 25°C), ինչը թույլ է տալիս լիզոզիմին թուլացնել բջջային պատը։ - ուլտրաձայնային խանգարում
Նախապես մշակված կախոցը ուլտրաձայնային եղանակով մշակվում է Hielscher ուլտրաձայնային պրոցեսորով՝ օպտիմիզացված ամպլիտուդով, իմպուլսային ռեժիմով և սառեցմամբ։ - Պարզաբանում
Բջջային մնացորդները հեռացվում են ցենտրիֆուգացման կամ ֆիլտրման միջոցով, ինչի արդյունքում մնում է պարզեցված լիզատ, որը հարուստ է թիրախային սպիտակուցներով։
Ինչու են հետազոտողները ընտրում Hielscher Sonicators-ը
Hielscher ultrasonicators-ը հատկապես հարմար է լիզոզիմով օժանդակվող բջջային լիզիսի համար՝ շնորհիվ իրենց ճշգրտության և ճկունության: Հիմնական առավելություններն են՝
- Կարգավորելի ամպլիտուդ և էներգիայի մուտք՝ վերարտադրելի մշակման համար
- Իմպուլսային ռեժիմի աշխատանք՝ ջերմության կուտակումը նվազեցնելու համար
- Արդյունավետ կավիտացիա ծավալների և մածուցիկության լայն շրջանակում
- Հեշտ մասշտաբայնություն՝ միկրոլիտրային լաբորատոր նմուշներից մինչև արդյունաբերական արտադրություն
Այս համադրությունը Hielscher համակարգերը դարձնում է արժեքավոր գործիքներ ինչպես հետազոտական լաբորատորիաներում, այնպես էլ մեծածավալ արտադրական միջավայրերում:
Բազմաբխային ափսեի ձայնային սարք UIP400MTP բարձր արդյունավետությամբ նմուշի պատրաստման համար
Արդյունքների օպտիմալացման հիմնական գործոնները
Լիզոզիմի օգնությամբ sonication-ից առավելագույնս օգտվելու համար հետազոտողները ուշադիր կարգավորում են մի քանի պարամետրեր.
- Լիզոզիմի կոնցենտրացիան՝ Օգտագործեք ամենացածր արդյունավետ դոզան՝ ծախսերը վերահսկելու և հոսանքն ի վար խանգարող ազդեցությունը նվազագույնի հասցնելու համար։
- Ուլտրաձայնային էներգիա. Կիրառեք բավարար հզորություն՝ ամբողջական լիզիզն ապահովելու համար՝ առանց զգայուն սպիտակուցները վնասելու։
- Ջերմաստիճանի կառավարում. Սառեցման համակարգերը կամ սառցե լոգանքները օգնում են պաշտպանել ջերմության նկատմամբ զգայուն թիրախները։
- Իմպուլսի կարգավորումներ՝ Ընդհատվող sonication-ը բարելավում է կավիտացիայի արդյունավետությունը և նմուշի կայունությունը։
Լիզոզիմների ուժեղացում ուլտրաձայնային միջոցով։
Լիզոզիմի և ուլտրաձայնային քայքայման համադրությունը ապահովում է բակտերիալ բջիջների լիզիսի հուսալի, բարձր արդյունավետությամբ լուծում: Ուլտրաձայնային մշակումը բարձրացնում է ֆերմենտատիվ մշակման արդյունավետությունը՝ ապահովելով ավելի արագ մշակում, ավելի լիարժեք քայքայում և ներբջջային արտադրանքի ավելի բարձր արտադրողականություն:
Հստակ կառավարելի և մասշտաբային ուլտրաձայնային համակարգերի միջոցով, ինչպիսիք են Hielscher-ի համակարգերը, հետազոտողները կարող են կատարելագործել իրենց աշխատանքային հոսքերը՝ ժամանակակից կենսատեխնոլոգիայի պահանջները բավարարելու համար։ – լինի դա փոքր լաբորատորիայում, թե արդյունաբերական արտադրական գծում։
Բակտերիաների լիզիս բարձր թողունակությամբ UIP400MTP միկրոպլետային սոնիկատորով
Գրականություն / Հղումներ
- Ghosh, A., Bhar, K. & Siddhanta, A. (2019): Oxygen sequestration by Leghemoglobin is positively regulated via its interaction with another late nodulin, Nlj16 of Lotus japonicus. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology 28, 2019. 414–423.
- Hannah K. Lembke; Adeline Espinasse; Mckenna G. Hanson; Christian J. Grimme;Zhe Tan; Theresa M. Reineke; Erin E. Carlson (2023): Cationic Polymers Enable Internalization of Negatively Charged Chemical Probes into Bacteria. ACS Chem Biol . 2023 September 15; 18(9): 2063–2072.
- Müller MRA, Ehrmann MA, Vogel RF (2000): Multiplex PCR for the Detection ofLactobacillus pontis and Two Related Species in a Sourdough Fermentation. Applied Environmental Microbiology 66, 2000.
- Di Giosia, Matteo; Bomans, Paul; Bottoni, Andrea; Cantelli, Andrea; Falini, Giuseppe; Franchi, Paola; Guarracino, Giuseppe; Friedrich, Heiner; Lucarini, Marco; Paolucci, Francesco; Rapino, Stefania; Sommerdijk, Nico; Soldà, Alice; valle, Francesco ; Zerbetto, Francesco; Calvaresi, Matteo (2018): Proteins as Supramolecular Hosts for C60: A True Solution of C60 in Water. Nanoscale 10(21); 2018.
Հաճախակի տրվող հարցեր
Ի՞նչ են լիզոզիմները։
Լիզոզիմները հակամանրէային ֆերմենտներ են, որոնք կատալիզացնում են պեպտիդոգլիկանում β(1→4) գլիկոզիդային կապերի հիդրոլիզը, որը մանրէային բջջային պատերի հիմնական կառուցվածքային բաղադրիչ է, ինչը հանգեցնում է բջջային պատի թուլացման և լիզիսի, մասնավորապես գրամ-դրական մանրէների և թափանցելի գրամ-բացասական բջիջների մոտ։
Որո՞նք են լիզոսոմների միջոցով բջիջների լիզիսի առավելություններն ու սահմանափակումները։
Լիզոզիմների միջոցով բջջային լիզիսն առաջարկում է այնպիսի առավելություններ, ինչպիսիք են մեղմ ռեակցիայի պայմանները, սպիտակուցի ֆունկցիոնալության պահպանումը և ցածր մեխանիկական սթրեսը, սակայն այն սահմանափակվում է դանդաղ կինետիկայով, խիտ կամ դիմացկուն բակտերիալ կուլտուրաներում թերի լիզիսով, ամբողջական գրամ-բացասական արտաքին թաղանթների դեմ նվազեցված արդյունավետությամբ և բջջային ֆիզիոլոգիայից ու աճի պայմաններից կախված փոփոխականությամբ։
Ինչպե՞ս է սոնիկացիան ուժեղացնում լիզոզիմները։
Ուլտրաձայնային թերապիան ուժեղացնում է լիզոզիմի ակտիվությունը՝ կավիտացիայի հետևանքով առաջացած սղման ուժերի միջոցով մեխանիկորեն խաթարելով և թափանցելի դարձնելով բակտերիալ բջջային պատերը, ինչը մեծացնում է ֆերմենտների հասանելիությունը պեպտիդոգլիկանին, արագացնում լիզիսի կինետիկան և հանգեցնում բջջային ավելի ամբողջական և միատարր խաթարման։
Hielscher բազմա-նմուշային սոնիկատորի մոդելներ UIP400MTP միկրոպլանշետների, VialTweeter-ի և CupHorn-ի համար. բարձր արագությամբ և բարձր թողունակությամբ նմուշի պատրաստում