Příprava a základní charakterizace eukaryotického iniciačního faktoru 2α a jeho hemem regulované kinasy

Abstract

Hemové senzorové proteiny se podílejí na řadě významných funkcí v prokaryotických i eukaryotických organismech. Příkladem eukaryotického hemového senzorového proteinu je hemem regulovaný inhibitor (HRI), který katalyzuje fosforylaci α-podjednotky eukaryotického iniciačního faktoru 2 (eIF2α). V rámci této bakalářské práce byl nejprve amplifikován plasmid pET-21c(+)/eIF2α a jeho vhodnost pro expresi proteinu eIF2α byla ověřena pomocí dvou nezávislých metod. Následně byly připraveny proteiny HRI a eIF2α rekombinantní expresí v buňkách E. coli BL-21(DE3) transformovaných plasmidem pET-21c(+)/eIF2α, resp. HRI. Oba proteiny byly z buněčných preparátů izolovány a purifikovány pomocí afinitní a gelové permeační chromatografie. Protein eIF2α byl získán v dostatečně vysokém výtěžku (560 μg z 1 l TB média) i čistotě (90 %). Nižšího výtěžku (25 μg z 1 l TB média) i čistoty (20 %) bylo dosaženo v případě proteinu HRI, autenticita získaného preparátu byla nicméně potvrzena spektrofotometrickou charakterizací a ověřením jeho enzymové aktivity. V rámci pilotních experimentů bylo dálo zjištěno, že GTP může nahradit ATP při fosforylaci eIF2α, zatímco UTP a CTP nikoli.

Heme sensor proteins perform a variety of important functions in both prokaryotic and eukaryotic organisms. Heme-regulated inhibitor (HRI) is an example of a eukaryotic heme-sensor protein, which catalyzes the phosphorylation of the α subunit of the eukaryotic initiation factor 2 (eIF2α). In this bachelor thesis, the pET-21c(+)/eIF2α plasmid was amplified and its authenticity for the eIF2α expression was verified with the use of two independent methods. Next, HRI and eIF2α were produced using the recombinant expression in E. coli BL-21(DE3) cells transformed with the pET- 21c(+)/eIF2α and pET-21c(+)/HRI plasmid, respectively. Both proteins were then isolated from the cells and purified with the use of affinity chromatography and gel permeation chromatography. eIF2α was obtained in sufficient yield (560 μg out of 1 l of TB medium) and purity (90%). A lower yield (25 μg out of 1 l of TB medium) and purity (20%) was reached in the case of HRI. On the other hand, the authenticity of the HRI product was confirmed using spectrophotometric characterization and its enzyme activity was verified as well. Pilot experiments showed that GTP may replace ATP in the process of eIF2α phosphorylation, while UTP and CTP may not.