Авидин
| Семья Авидиных | |||
|---|---|---|---|
 Тетрамерная структура стрептавидина с двумя связанными биотинами. | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | Авидин | ||
| Пфам | PF01382 | ||
| ИнтерПро | ИПР005468 | ||
| PROSITE | PDOC00499 | ||
| КАТ | 1слф | ||
| СКОП2 | 1слф / СКОПе / СУПФАМ | ||
| |||
Авидин представляет собой биотинсвязывающий белок вырабатываемый , в яйцеводах птиц тетрамерный , рептилий и амфибий и откладывающийся в белках их яиц . Димерные члены семейства авидинов также обнаружены у некоторых бактерий. [1] В белке куриного яйца авидин составляет примерно 0,05% от общего количества белка (приблизительно 1800 мкг на яйцо). Тетрамерный белок содержит четыре идентичные субъединицы (гомотетрамер), каждая из которых способна связываться с биотином (витамином В7 , витамином Н) с высокой степенью сродства и специфичности. Константа диссоциации комплекса авидин-биотин составляет K D ≈ 10. −15 M, что делает его одной из самых прочных известных нековалентных связей. [2]
авидина в тетрамерной форме оценивается в 66–69 кДа . Размер [3] 10% молекулярной массы приходится на углеводы, состоящие из четырех-пяти остатков маннозы и трех N-ацетилглюкозамина. остатков [4] Углеводные , фрагменты авидина содержат по крайней мере три уникальных структурных типа олигосахаридов сходных по структуре и составу. [5]
Функциональный авидин содержится в сыром яйце, но в зависимости от количества тепла, которому оно подвергается во время приготовления, количество молекул, доступных для связывания биотина, может меняться. Естественная функция авидина в яйцах неизвестна, хотя предполагается, что он вырабатывается в яйцеводе в качестве ингибитора роста бактерий, связывая биотин, полезный для роста бактерий. Доказательством этого является стрептавидин , родственный белок с равным сродством к биотину и очень похожим сайтом связывания, который вырабатывается некоторыми штаммами бактерий Streptomyces и, как полагают, служит для ингибирования роста конкурирующих бактерий, подобно антибиотику . [6]
Негликозилированная ; форма авидина была выделена из коммерчески полученного продукта однако неясно, встречается ли негликозилированная форма в природе или является продуктом производственного процесса. [7]
Открытие [ править ]
Авидин был открыт Эсмондом Эмерсоном Снеллом (1914–2003). Это открытие началось с наблюдения, что цыплята, получавшие диету из сырого яичного белка, испытывали дефицит биотина , несмотря на наличие этого витамина в их рационе. [8] Был сделан вывод, что компонент яичного белка связывает биотин. [8] что Снелл подтвердил in vitro с использованием дрожжевого анализа. [9] Позже Снелл выделил компонент яичного белка, ответственный за связывание биотина, и в сотрудничестве с Полем Дьёрдь подтвердил, что выделенный яичный белок был причиной дефицита биотина или «повреждения яичного белка». [10] предварительно назвали этот белок авидальбумином (буквально «голодный альбумин») В то время исследователи из Техасского университета . [10] Позже название белка было изменено на «авидин» из-за его сродства к биотину (авид + биотин). [11]
Приложения [ править ]
| Авидин | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Организм | |||
| Символ | АВД | ||
| ЮниПрот | P02701 | ||
| |||
| Если не указано иное, «авидиновый» биомедицинский реагент представляет собой куриный авидин. | |||
Исследования 1970-х годов помогли утвердить систему авидин-биотин как мощный инструмент в биологических науках. Осознавая силу и специфичность комплекса авидин-биотин, исследователи начали использовать куриный авидин и стрептавидин в качестве зондов и матриц сродства в многочисленных исследовательских проектах. [12] [13] [14] [15] Вскоре после этого исследователи Байер и Вилчек разработали новые методы и реагенты для биотинилирования антител и других биомолекул. [16] [17] позволяющий использовать систему авидин-биотин в ряде биотехнологических приложений. Сегодня авидин используется в самых разных областях: от исследований и диагностики до медицинских устройств и фармацевтических препаратов.
Сродство авидина к биотину используется в широком спектре биохимических анализов, включая вестерн-блоттинг , ELISA , ELISPOT и с понижением уровня анализы . В некоторых случаях использование биотинилированных антител позволило заменить антитела, меченные радиоактивным йодом, в системах радиоиммунного анализа , чтобы создать систему анализа, которая не является радиоактивной. [ нужна ссылка ]
Авидин, иммобилизованный на твердых носителях, также используется в качестве среды для очистки для захвата меченных биотином молекул белков или нуклеиновых кислот. Например, белки клеточной поверхности можно специфически пометить непроницаемым для мембран биотиновым реагентом, а затем специфически захватить с помощью носителя на основе авидина. [ нужна ссылка ]
Модифицированные формы [ править ]
Как основной заряженный гликопротеин, авидин в некоторых применениях проявляет неспецифическое связывание. Нейтралитный авидин , дегликозилированный авидин с модифицированными аргининами, имеет более нейтральную изоэлектрическую точку (pI) и доступен в качестве альтернативы нативному авидину, когда возникают проблемы неспецифического связывания. Дегликозилированные нейтральные формы куриного авидина доступны через Sigma-Aldrich (Extravidin), Thermo Scientific (NeutrAvidin), Invitrogen (NeutrAvidin) и e-Proteins (NeutraLite).
Учитывая прочность связи авидин-биотин, диссоциация комплекса авидин-биотин требует экстремальных условий, вызывающих денатурацию белка. Необратимая природа комплекса авидин-биотин может ограничивать применение авидина в приложениях аффинной хроматографии, где желательно высвобождение захваченного лиганда. Исследователи создали авидин с обратимыми характеристиками связывания за счет нитрования или йодирования тирозина в месте связывания. [18] Модифицированный авидин демонстрирует сильные характеристики связывания биотина при pH 4 и высвобождает биотин при pH 10 или выше. [18] Мономерная форма авидина с пониженным сродством к биотину также используется во многих коммерчески доступных аффинных смолах. Мономерный авидин создается обработкой иммобилизованного нативного авидина мочевиной или гуанидином HCl (6–8 М), что придает ему меньшую диссоциацию K D ≈ 10 −7 М. [19] Это позволяет элюировать авидиновую матрицу в более мягких, неденатурирующих условиях с использованием низких концентраций биотина или условий низкого pH. Для одного сайта связывания биотина с высоким сродством без перекрестных связей можно использовать моновалентную версию дальнего родственника авидина, стрептавидина. [20]
Блокирование связывания биотина [ править ]
Термическая стабильность и биотинсвязывающая активность авидина представляют как практический, так и теоретический интерес для исследователей, поскольку стабильность авидина необычайно высока, а авидин является антипитательным веществом в пище человека. [21] Исследование 1966 года, опубликованное в журнале Biochemical and Biophysical Research Communications, показало, что структура авидина остается стабильной при температурах ниже 70 ° C (158 ° F). При температуре выше 70 ° C (158 ° F) структура авидина быстро разрушается, а при температуре 85 ° C (185 ° F) обнаруживается значительная потеря структуры и потеря способности связывать биотин. [22] 1991 года Анализ , проведенный в журнале Food Science, выявил существенную активность авидина в приготовленном яичном белке: «средняя остаточная активность авидина в жареном, сваренном (2 минуты) яичном белке составляла 33, 71 и 40% от активности в сыром яичном белке. " Анализ показал, что времени приготовления было недостаточно для адекватного нагрева всех холодных участков внутри яичного белка. Для полной инактивации биотинсвязывающей способности авидина требовалось кипячение в течение более 4 минут. [23]
Исследование 1992 года показало, что термическая инактивация биотинсвязывающей активности авидина описывалась D 121 °C = 25 мин и z = 33 °C. Это исследование не согласилось с предыдущими предположениями, «что место связывания авидина разрушается при тепловой денатурации ». [21]
Биотин-связывающие свойства авидина были использованы при разработке идрабиотапаринукса , низкомолекулярного гепарина длительного действия , используемого для лечения венозных тромбозов . Из-за длительного действия идрапаринукса возникли опасения по поводу клинического лечения кровотечений. Путем добавления биотинового фрагмента к молекуле идрапаринукса образовался идрабиотапаринукс; его антикоагулянтную активность в случае кровотечения можно обратить вспять путем внутривенной инфузии авидина. [24]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Хелпполайнен С.Х., Нурминен К.П., Мятта Я.А., Халлинг К.К., Слотте Дж.П., Хухтала Т. и др. (август 2007 г.). «Ризавидин из Rhizobium etli: первый природный димер в семействе белков авидина» . Биохимический журнал . 405 (3): 397–405. дои : 10.1042/BJ20070076 . ПМК 2267316 . ПМИД 17447892 .
- ^ Грин Н.М. (декабрь 1963 г.). «Авидин. 1. Использование (14-С) биотина для кинетических исследований и анализов» . Биохимический журнал . 89 (3): 585–91. дои : 10.1042/bj0890585 . ПМК 1202466 . ПМИД 14101979 .
- ^ Корпела Дж (1984). «Авидин, биотинсвязывающий белок с высоким сродством, как инструмент и объект биологических исследований». Медицинская биология . 62 (1): 5–26. ПМИД 6379329 .
- ^ Грин, Нью-Мексико (1975). Анфинсен CB, Эдсолл Дж.Т., Ричардс Ф.М. (ред.). «Авидин» . Достижения в области химии белков . 29 : 85–133. дои : 10.1016/S0065-3233(08)60411-8 . ISBN 978-0-12-034229-7 . ПМИД 237414 .
- ^ Брух Р.С., Уайт Х.Б. (октябрь 1982 г.). «Композиционная и структурная гетерогенность авидиновых гликопептидов». Биохимия . 21 (21): 5334–41. дои : 10.1021/bi00264a033 . ПМИД 6816268 .
- ^ Хендриксон В.А., Пэлер А., Смит Дж.Л., Сатоу Ю., Мерритт Э.А., Физакерли Р.П. (апрель 1989 г.). «Кристаллическая структура основного стрептавидина, определенная методом многоволновой аномальной дифракции синхротронного излучения» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 86 (7): 2190–4. Бибкод : 1989PNAS...86.2190H . дои : 10.1073/pnas.86.7.2190 . JSTOR 33443 . ПМК 286877 . ПМИД 2928324 .
- ^ Хиллер Ю., Гершони Дж. М., Байер Э. А., Вилчек М. (ноябрь 1987 г.). «Связывание биотина с авидином. Боковая цепь олигосахарида не требуется для ассоциации лиганда» . Биохимический журнал . 248 (1): 167–71. дои : 10.1042/bj2480167 . ПМЦ 1148514 . ПМИД 3435435 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Икин Р.Э., МакКинли В.А., Уильямс Р.Дж. (сентябрь 1940 г.). «Повреждение яичного белка у цыплят и его связь с дефицитом витамина H (биотина)». Наука . 92 (2384): 224–5. Бибкод : 1940Sci....92..224E . дои : 10.1126/science.92.2384.224 . ПМИД 17743857 .
- ^ Снелл Э.Э., Икин Р.Э., Уильямс Р.Дж. (1940). «Количественный тест биотина и наблюдения относительно его появления и свойств». Журнал Американского химического общества . 62 : 175–8. дои : 10.1021/ja01858a052 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Дьёрдь П., Роуз К.С., Икин Р.Э., Снелл Э.Э., Уильямс Р.Дж. (май 1941 г.). «Повреждение яичного белка как результат неабсорбции или инактивации биотина». Наука . 93 (2420): 477–8. Бибкод : 1941Sci....93..477G . дои : 10.1126/science.93.2420.477 . ПМИД 17757050 .
- ^ Кресге Н., Симони Р.Д., Хилл Р.Л. (2004). «Открытие авидина Эсмондом Э. Снеллом» . Журнал биологической химии . 279 (41): e5–e6. дои : 10.1016/S0021-9258(20)77095-X .
- ^ Хофманн К., Кисо Ю. (октябрь 1976 г.). «Подход к целенаправленному прикреплению пептидов и белков к твердым носителям» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 73 (10): 3516–8. Бибкод : 1976PNAS...73.3516H . дои : 10.1073/pnas.73.10.3516 . JSTOR 66631 . ПМЦ 431147 . ПМИД 185617 .
- ^ Байер Э.А., Скутельский Э., Винн Д., Вильчек М. (август 1976 г.). «Получение конъюгатов ферритин-авидин путем восстановительного алкилирования для использования в электронно-микроскопической цитохимии» . Журнал гистохимии и цитохимии . 24 (8): 933–9. дои : 10.1177/24.8.182877 . ПМИД 182877 .
- ^ Ангерер Л., Дэвидсон Н., Мерфи В., Линч Д., Аттарди Дж. (сентябрь 1976 г.). «Электронно-микроскопическое исследование взаимного положения генов 4S и рибосомальной РНК в митохондриальной ДНК клеток HeLa». Клетка . 9 (1): 81–90. дои : 10.1016/0092-8674(76)90054-4 . ПМИД 975242 . S2CID 54340885 .
- ^ Хеггенесс М.Х., Эш Дж.Ф. (июнь 1977 г.). «Использование авидин-биотинового комплекса для локализации актина и миозина с помощью флуоресцентной микроскопии» . Журнал клеточной биологии . 73 (3): 783–8. дои : 10.1083/jcb.73.3.783 . ПМК 2111432 . ПМИД 326797 .
- ^ Байер Э.А., Залис М.Г., Вильчек М. (сентябрь 1985 г.). «3-(N-Малеймидопропионил)биоцитин: универсальный тиол-специфичный биотинилирующий реагент» . Аналитическая биохимия . 149 (2): 529–36. дои : 10.1016/0003-2697(85)90609-8 . ПМИД 3935007 .
- ^ Вилчек М., Бен-Гур Х., Байер Э.А. (июль 1986 г.). «П-диазобензоилбиоцитин - новый биотинилирующий реагент для мечения тирозинов и гистидинов в белках». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 138 (2): 872–9. дои : 10.1016/S0006-291X(86)80577-0 . ПМИД 3741438 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Мораг Э., Байер Э.А., Вильчек М. (май 1996 г.). «Обратимость связывания биотина путем селективной модификации тирозина в авидине» . Биохимический журнал . 316 (1): 193–9. дои : 10.1042/bj3160193 . ПМЦ 1217322 . ПМИД 8645205 .
- ^ Кохански Р.А., Лейн, доктор медицинских наук (1990). Аффинные колонки с моновалентным авидином . Методы энзимологии. Том. 184. стр. 194–200. дои : 10.1016/0076-6879(90)84274-К . ISBN 978-0-12-182085-5 . ПМИД 2388570 .
- ^ Ховарт М., Чиннапен Д.Д., Герроу К., Доррестейн П.С., Гранди М.Р., Келлехер Н.Л. и др. (апрель 2006 г.). «Моновалентный стрептавидин с одним фемтомолярным сайтом связывания биотина» . Природные методы . 3 (4): 267–73. дои : 10.1038/nmeth861 . ПМК 2576293 . ПМИД 16554831 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Дюранс Т.Д., Вонг Н.С. (1992). «Кинетика термической инактивации авидина». Международное исследование пищевых продуктов . 25 (2): 89–92. дои : 10.1016/0963-9969(92)90148-X .
- ^ Притчард А.Б., Маккормик Д.Б., Райт Л.Д. (1966). «Исследование оптической вращательной дисперсии тепловой денатурации авидина и комплекса авидин-биотин». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 25 (5): 524–8. дои : 10.1016/0006-291X(66)90623-1 .
- ^ Дюранс ТД (1991). «Анализ остаточной активности Avid в приготовленном яичном белке с повышенной чувствительностью». Журнал пищевой науки . 56 (3): 707–9. дои : 10.1111/j.1365-2621.1991.tb05361.x .
- ^ Бюллер Х.Р., Галлус А.С., Пиллион Г., Принс М.Х., Раскоб Г.Е. (январь 2012 г.). «Эноксапарин с последующим назначением идрабиотапаринукса один раз в неделю по сравнению с эноксапарином плюс варфарином у пациентов с острой симптоматической тромбоэмболией легочной артерии: рандомизированное двойное слепое двойное плацебо исследование не меньшей эффективности». Ланцет . 379 (9811): 123–9. дои : 10.1016/S0140-6736(11)61505-5 . ПМИД 22130488 . S2CID 205964156 .
Внешние ссылки [ править ]
- Яйцо-чрезвычайно полезное взаимодействие [ мертвая ссылка ] —Статья о структуре в Банке данных белков.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
