師 , 尖端科技研究經驗培育營暑期課程內容及上課時間如下: 週次 月 日 星期 時 間 地點 上課內容及方式 1 7 10 四 1:30-5:30 敬業樓 202 電腦教 室
Introduction of databases and information retrieval: NCBI,
EBI, PDB
講述、討論、上機實作
1 7 11 五 1:30-5:30
Search for homologs and sequence analysis: BLAST,
alignment, and building a phylogenetic tree 講述、討論、上機實作
2 7 17 四 1:30-3:30
科學館3 樓會議室
Protein structure analysis and modeling: Deep View and
Swiss model 講述、討論、上機實作
2 7 17 四 3:30-5:30
The Structural Basis of Protein Function
講述、討論
2 7 18 五 1:30-5:30
Protein Purification and Analysis
講述、討論 3 7 24 四 1:30-5:30 Molecular cloning
講述、討論
3 7 25 五 1:30-5:30
Techniques of molecular and cellular biology 科學館
體並轉殖到大腸桿菌菌株。結合生物反應器以液態方式大量培養後,並利用高壓均質 機打破細胞後,利用離心機蒐集細胞水溶液的部分後,再接續蛋白質純化與結晶的工 作。
蛋白質濃度測量
析 時 間 , 故 較 慢 離 開 層 析 管 柱 。
蛋白質結晶
蛋白質晶體培養成長目前所知最佳的晶體培養條件為: 0.15M NaCl + 0.1M Bicine + 19% PEG550
Solution總體積為1000µL ,Protein:Solution=1:1
同步輻射蛋白質結晶學
將蛋白質結晶帶至同步輻射中心BL13B1 做 X-ray 繞射,得到繞射點數據。並利用同步 輻射中心的BLU-ICE 監控內部的機器和 HKL2000 進行繞射光譜的蒐集與評估,稱為 data process。將晶體以 loop 自 drop 中撈起後,就可以用低溫鉗架上儀器。繞射前需做晶體的調 整,調整時需注意有無在粗、微調監控螢幕的中心,還可以觀察是否有晶體裂開的現象, 將晶體移至無裂開或是晶型較完整的地方。
生物資訊學
BLAST ( Basic Local Alignment Search Tool )
實際操作部分 實驗架構流程圖如下
純化 E. coli 中的 PGRMC1
(1) 將 E. coli 和破菌緩衝液(20mM Tris,pH7.0 )震盪溶解,並加入 PMSF(蛋白脢抑制劑)和 DNase1,利用 French press 將 E.coli 細胞壁打破,以超高速離心機離心,分離出 Soluble Part 和Membrane Part。
His-tag 在轉譯出的 PGRMC1_human protein 上,使得 PGRMC1_human 帶有 His-tag,可 和此層析管柱的過度金屬-鎳產生親合性吸引,藉此將目標蛋白質留在管柱中,再用 imidazole 將目標蛋白沖提出來,完成第一步純化;利用 SDS-PAGE 檢視 PGRMC1_human 有無成功被化出來,以進入下一階段層析純化。 (3) 將前步驟純化出的蛋白質溶液以 Superdex 200 層吸管柱進一步純化 Superdex 200 管柱屬 於膠體過濾法,利用分子量的不同,大分子無法進入膠球內空隙而首先流析出來,而小 分子物質則進入膠球內空隙,而產生較長的流動距離及流析時間,故較慢離開層析管柱, 利用此種特性,可將目標蛋白更進一步精製純化。 (4) 利用 SDS-PAGE 檢視 PGRMC1_human 有無成功被純化出來。 (根據文獻 PGRMC1 分子量約為 25~28kDa) PGRMC1 膜蛋白表現在真核系統-酵母菌中
z PCR (Polymerase Chain Reaction)製備 PGRMC1
與中研院化學所陳長謙院士實驗室林素卿博士共同合作,由林博士提共含有 PGRMC1 的 轉殖基因載體。設計兩組引子(primer),分別為 primer1
(5'TAATTAATgCggCCgCATggCTgCCgAggATgTgg 3')與 primer2 (5'
gCCgACTAgTCCATCATTTTTCCgggCACTCTCATC 3'),與抽出含 PGRMC1 的質體(plasmid) 進行PCR 反應,得到不含 His-tag 的 PGRMC1-FLAG fusion protein 產物。
z Double Digested by restriction enzyme
圖二 pESC-LEU vector Map
z Ligation
利用 dsDNA 於 OD260 nm有特殊吸收,測得vector:insert =34 fmol/µL:253 fmol/µL,以
vector :insert =1µL:1µL 為比例,再加入 Ligase(Violet)於 16℃下 ligation overnight。其中 含有2 個樣品:樣品 1 為 vector + insert + ligase;樣品 2 為 vector + ligase,藉此檢查 vector 有無以限制酶作用完全。
利用 dsDNA 於 OD260 nm有特殊吸收,測得vector:insert =34 fmol/µL:253 fmol/µL,以
vector :insert =1µL:1µL 為比例,再加入 Ligase(Violet)於 16℃下 ligation overnight。其中 含有2 個樣品:樣品 1 為 vector + insert + ligase;樣品 2 為 vector + ligase,藉此檢查 vector 有無以限制酶作用完全。
z Transformation 至 E.coli (DH5α)
將構築好的 plasmid 以熱休克方式(Heat shock),轉型進入 E. coli
z 限制酶切解確認轉型成功
將抽出的 plasmid 以限制酶 NotΙ 與 SpeΙ 分別在 37℃作用 2 小時,跑洋菜膠 DNA 電泳, 根據NCBI 網站的 PGRMC1_human 胺基酸序列為 588bp,
發現在約600bp 處有 insert (PGRMC1) band 出現。
z PGRMC1 DNA 定序
梁。如何讓高中教師掌握尖端科技之脈動,傳達科學的本質,提升學生探索科學的能力,就 是計劃的目標。這次屏東教育大學是以生物科技為主軸,提供高中教師課餘時間參與大學實 驗室進行專題研究;我是參與陳皇州教授實驗室酵蛋白質純化專題探討,計畫內容可區分兩 大部分:第一部分蛋白質純化課程,由屏教大生物化學系教授親自授課,讓老師們更了解目 前大學所做關於蛋白質研究的基礎理論;第二部份屬於純化實作部分,所學的內容這些都可 以提供教師回到學校後教導高中生,啟發有志從事生物化學的學生方向。 第一部分:蛋白質純化課程 蛋白質結構講解 酵素純化三步驟 粗蛋白、部分純化、均質酵素 蛋白質純化與分析的原理
B 液:分離膠體衝溶液(resolution solution) 配製1.5 M Tris-HCl buffer(pH = 8.8)以 0.45 µm 濾膜過濾。 C 液:焦集膠體緩衝溶液(staking solution) 配製0.5 M Tris-HCl buffer(pH = 6.8)以 0.45 µm 濾膜過濾。 D 液:10X 電泳槽緩衝溶液 (Tris-glycine buffer) 將30.3 g Tris 加入 144.4 g 甘胺酸(glycine)與 10 g SDS 溶於 1L 水中。 E 液:樣品緩衝溶液(sample buffer) 5 mL 甘油(glycerol)加上 1.5 g SDS,6.5mL 分離膠體衝溶液以及 0.02 g Bromophenol blue,使用時加上 2.5 mL 硫醇基乙醇 (β-mercaptoethanol),加二次水至總體積為 50 mL。 F 液:起始劑(Initiator solution;簡稱 APS)
取30 mg 過硫酸銨(ammonium persulfate)加入 300 µL 二次水配成 10(w/v)%的溶液。 G 液:十二磺酸溶液(sodium dodecyl sulfate:簡稱 SDS)
將SDS 配成 10(w/v)%的溶液。 H 液:染色液(Vesterberg staining solution)
將0.25 g 的 Coomassie brilliant blue R-250 加入 112.5 mL 甲醇以及 25 mL 醋酸,加水 稀釋至250 mL。 I 液:退染液(Destaining solution) 400 mL 甲醇再加上 100 mL 醋酸,加水稀釋至 1L。 J 液:蛋白質標準品液(Marker) 由Amersham 購得低分子量標準品(LMW),每瓶含有 575 µg 蛋白質,加入 200 µL 樣 品緩衝溶液(E 液),加以分裝保存於-20oC 冰箱。 標準品其規格如下:
Protein Mr Source Amount (µg)
Phosphorylase 97,000 rabbit muscle 67 Albumin 66,000 bovine serum 83 Ovalbumin 45,000 chicken egg
Carbonic anhydrase 30,000 bovine
erythrocyte 83 Trypsin inhibitor 20,100 soybean 80
-Lactalbumin 14,400 bovine milk 116
電泳動力源(Electrophoresis Power Source)
水平膠體電泳:GE-100 可選擇電壓 50 或 100V。
垂直膠體電泳:Bio-Rad 數位式調控電壓並設有計時器。