Biochemical and structural comparative study between bird and mammal pancreatic colipases
Creators
- 1. University of Sfax
Description
Three colipases were purified from pancreas of two birds (ostrich and turkey) and one mammal (dromedary). After acidic and/or heat treatment and precipitation by sulfate ammonium and then ethanol, cofactors were purified by Sephadex G-50 gel filtration followed by ion-exchange chromatography first on Mono S and then on Mono Q. One molecular form was obtained from each species with a molecular mass of ∼10 kDa. Cofactors were not glycosylated. The N-terminal sequences of the three purified cofactors showed high sequence homology. A 90 amino acid sequence of the ostrich cofactor was established based on peptide sequences from four different digests of the denaturated protein using trypsin, chymotrypsin, thermolysin, or staphylococcal protease. This sequence exhibited a high degree of homology with chicken and mammal cofactors. Bile salt-inhibited pancreatic lipases from five species were activated to variable extents by colipases from bird and mammal origins. The bird pancreatic lipase-colipase system appears to be functionally similar to homologous lipolytic systems from higher mammals. Our comparative study showed that mammal colipase presents a lower activation level toward bird lipases than the bird counterpart. Three-dimensional modeling of ostrich colipase suggested a structural explanation of this fact. Three colipases were purified from pancreas of two birds (ostrich and turkey) and one mammal (dromedary). After acidic and/or heat treatment and precipitation by sulfate ammonium and then ethanol, cofactors were purified by Sephadex G-50 gel filtration followed by ion-exchange chromatography first on Mono S and then on Mono Q. One molecular form was obtained from each species with a molecular mass of ∼10 kDa. Cofactors were not glycosylated. The N-terminal sequences of the three purified cofactors showed high sequence homology. A 90 amino acid sequence of the ostrich cofactor was established based on peptide sequences from four different digests of the denaturated protein using trypsin, chymotrypsin, thermolysin, or staphylococcal protease. This sequence exhibited a high degree of homology with chicken and mammal cofactors. Bile salt-inhibited pancreatic lipases from five species were activated to variable extents by colipases from bird and mammal origins. The bird pancreatic lipase-colipase system appears to be functionally similar to homologous lipolytic systems from higher mammals. Our comparative study showed that mammal colipase presents a lower activation level toward bird lipases than the bird counterpart. Three-dimensional modeling of ostrich colipase suggested a structural explanation of this fact. In mammals, the duodenal digestion of dietary triacylglycerols is accomplished essentially by the action of pancreatic lipase in the presence of colipase and bile salts. Colipase is a low molecular mass protein secreted by the exocrine pancreas that counteracts (in vitro) the inhibiting action of bile salts on lipase activity (1Borgstrom B. Erlanson-Albertsson C. Wieloch T. Pancreatic colipase: chemistry and physiology.J. Lipid Res. 1979; 20: 805-816Abstract Full Text PDF PubMed Google Scholar) via the formation of a specific lipase-colipase complex (2Donner J. Spink C.H. Borgstrom B. Sjoholm I. Interactions between pancreatic lipase, colipase and taurodeoxycholate in the absence of triglyceride substrate.Biochemistry. 1976; 15: 5413-5417Crossref PubMed Scopus (69) Google Scholar). Colipase has been purified from the pancreatic glands of several species (1Borgstrom B. Erlanson-Albertsson C. Wieloch T. Pancreatic colipase: chemistry and physiology.J. Lipid Res. 1979; 20: 805-816Abstract Full Text PDF PubMed Google Scholar). The first indication of the existence of a cofactor for pancreatic lipases was reported in 1910 by Rosenheim (3Rosenheim O. On pancreatic lipase. III. The separation of lipase from its co-enzyme.J. Physiol. 1910; 15: 14-16Google Scholar). Colipase, which has been isolated from the pancreas of many mammals (human, dog, horse, ox, pig, rat, and sheep) (4Sternby B. Borgstrom B. Purification and characterisation of human pancreatic colipase.Biochim. Biophys. Acta. 1979; 617: 371-382Google Scholar, 5Lee P.C. Comparative studies of canine colipase and lipases from bovine, porcine, canine, human and rat pancreas.Comp. Biochem. Physiol. 1978; 60B: 373-378Google Scholar, 6Julien R. Rathelot J. Canioni P. Sarda L. Gregoire J. Rochat H. Horse pancreatic colipase: isolation by a detergent method and amino terminal sequence of the polypeptide chain.Biochimie. 1978; 60: 103-107Crossref PubMed Scopus (32) Google Scholar, 7Julien R. Canioni P. Rathelot J. Sarda L. Plummer Jr., T.H. Studies on bovine pancreatic lipase and colipase.Biochim. Biophys. Acta. 1972; 280: 215-224Crossref PubMed Scopus (45) Google Scholar, 8Erlanson C. Borgstrom B. Purification and further characterization of colipase from porcine pancreas.Biochim. Biophys. Acta. 1972; 271: 400-412Crossref PubMed Scopus (57) Google Scholar, 9Erlanson-Albertsson C. The existence of pro-colipase in pancreatic juice.Biochim. Biophys. Acta. 1981; 666: 299-300Crossref PubMed Scopus (37) Google Scholar, 10Canioni P. Julien R. Rathelot J. Sarda L. Inhibition of sheep pancreatic lipase activity against emulsified tributyrin by non-ionic detergents.Biochimie. 1976; 58: 751-753Crossref PubMed Scopus (23) Google Scholar) and from chicken (11Bosc-Bierne I. Rathelot J. Canioni P. Julien R. Bechis G. Gregoire J. Rochat H. Sarda L. Isolation and partial structural characterization of chicken pancreatic colipase.Biochim. Biophys. Acta. 1981; 667: 225-232Crossref PubMed Scopus (32) Google Scholar), was found in the pancreatic juice of higher mammals in a proform (procolipase). Procolipase is converted to its physiologically more active form by a tryptic cleavage of a single bond, arginine 5-glycine 6 (12Borgstrom B. Wieloch T. Erlanson-Albertsson C. Evidence for a pancreatic procolipase and its activation by trypsin.FEBS Lett. 1979; 108: 407-410Crossref PubMed Scopus (84) Google Scholar). The removal of the N-terminal pentapeptide of native colipase, conserved in all mammal colipases studied to date, was found to highly increase the capacity of colipase to anchor the lipase to a lipid-water interface (13Wieloch T. Borgstrom B. Pieroni G. Pattus P. Verger R. Porcine pancreatic procolipase and its trypsin-activated form: lipid binding and lipase activation on monomolecular films.FEBS Lett. 1981; 128: 217-220Crossref PubMed Scopus (25) Google Scholar, 14Rathelot J. Canioni P. Bosc-Bierne I. Sarda L. Kamoun A. Kaptein R. Cozzone P.J. Limited trypsinolysis of porcine and equine colipases. Spectroscopic and kinetic studies.Biochim. Biophys. Acta. 1981; 671: 155-163Crossref PubMed Scopus (36) Google Scholar, 15Erlanson-Albertsson C. Larsson A. Importance of the N-terminal sequence in porcine pancreatic colipase.Biochim. Biophys. Acta. 1981; 665: 250-255Crossref PubMed Scopus (22) Google Scholar). The three-dimensional structure of the colipase was determined in complex with the pancreatic lipase by X-ray crystallography (16Van Tilbeurgh H. Sarda L. Verger R. Cambillau C. Structure of the lipase-colipase complex.Nature. 1992; 359: 159-162Crossref PubMed Scopus (322) Google Scholar) and alone in solution by NMR (17Wieloch T. Borgström B. Falk K.E. Forsén S. High-resolution proton magnetic resonance study of porcine colipase and its interactions with taurodeoxycholate.Biochemistry. 1979; 18: 1622-1628Crossref PubMed Scopus (22) Google Scholar). Colipase belongs to a family of small cysteine-rich proteins. It is a fairly flat molecule of dimensions 25 × 30 × 35 Å with a three-finger topology comparable to that of snake toxins (16Van Tilbeurgh H. Sarda L. Verger R. Cambillau C. Structure of the lipase-colipase complex.Nature. 1992; 359: 159-162Crossref PubMed Scopus (322) Google Scholar, 18Boisbouvier J. Albrand J.P. Blackledge M. Jaquinod M. Schweitz H. Lazdunzki M. Marion D. A structural homologue of colipase in black namba venom revealed by NMR floating disulphide bridge analysis.J. Mol. Biol. 1998; 283: 205-219Crossref PubMed Scopus (64) Google Scholar). The tips of the fingers contain the binding site to a lipolytic interface. Colipase binds to the noncatalytic C-terminal domain of pancreatic lipase and exposes the hydrophobic tips of its fingers at the opposite side of its hydrophilic lipase binding site. These hydrophobic tips probably help to bring the catalytic N-terminal domain of pancreatic lipase into close contact with the interface, where a drastic change occurs in the conformation of the lid domain, a surface loop controlling the access of the substrate to the active site, which pops open. As a result of this structural reorganization, the N-terminal part of colipase binds to the lid domain, forming a second lipase-colipase interaction site. The open lid and the extremities of the colipase fingers, as well as the β9 loop (19Withers-Martinez C. Carrière F. Verger R. Bourgeois D. Cambillau C. A pancreatic lipase with a phospholipase A1 activity: crystal structure of a chimeric pancreatic lipase-related protein 2 from guinea pig.Structure. 1996; 4: 1363-1374Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (97) Google Scholar), form an impressive continuous hydrophobic plateau extending over >50 Å that might be able to interact strongly with a lipid-water interface. The interaction with the open lid suggested a second role of colipase: stabilization of an active (open) lipase conformation (20Lowe M.E. Colipase stabilizes the lid domain of pancreatic triglyceride lipase.J. Biol. Chem. 1997; 272: 9-12Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (26) Google Scholar). Other studies have investigated the interaction between colipase and the C-terminal domain of lipase and the relative importance of the putative lipase binding residues in the hydrophilic surface of colipase. Jennens and Lowe (21Jennens M.L. Lowe M.E. The C-terminal domain of human pancreatic lipase is required for stability and full activity but not colipase reactivation.J. Lipid Res. 1995; 36: 1029-1036Abstract Full Text PDF PubMed Google Scholar) demonstrated that deletion of the C-terminal domain greatly decreased lipase activity, but the truncated lipase still required colipase for activity in the presence of bile acids. These results raised questions about the importance of the interactions between colipase and the C-terminal domain of lipase. Later, Ayvazian et al. (22Ayvazian L. Crenon I. Hermoso J. Pignol D. Chapus C. Kerfelec B. Ion pairing between lipase and colipase plays a critical role in catalysis.J. Biol. Chem. 1998; 273: 33604-33609Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (15) Google Scholar) demonstrated that disruption of the interaction between glutamate 45 of colipase and lysine 400 of the lipase C-terminal domain impaired lipolytic activity secondary to an inability of the colipase mutant to bind lipase. Furthermore, Crandall and Lowe (23Crandall W.V. Lowe M.E. Colipase residues Glu64 and Arg65 are essential for normal lipase mediated fat digestion in the presence of bile salt micelles.J. Biol. Chem. 2001; 275: 12505-12512Abstract Full Text Full Text PDF Scopus (23) Google Scholar) have suggested that the hydrophilic surface of colipase interacts with the lipase in solution to form an active lipase-colipase complex. This complex formation was shown to be influenced by bile salt micelles and to require the glutamate 64-arginine 65 colipase binding region. Several studies have provided evidence that no difference can be observed among mammals in the activation of a pancreatic lipase from one species by colipase from another species when emulsified triolein or tributyrin (TC4) is used as a substrate (24Rathelot J. Julien R. Bosc-Bierne I. Gargouri Y. Canioni P. Sarda L. Horse pancreatic lipase. Interaction with colipase from various species.Biochimie. 1981; 63: 227-234Crossref PubMed Scopus (59) Google Scholar, 25Sternby B. Borgstrom B. Comparative studies on the ability of pancreatic colipases to restore activity of lipases from different species.Comp. Biochem. Physiol. 1981; 68B: 15-18Google Scholar). Pancreatic lipase and colipase were purified from chicken (11Bosc-Bierne I. Rathelot J. Canioni P. Julien R. Bechis G. Gregoire J. Rochat H. Sarda L. Isolation and partial structural characterization of chicken pancreatic colipase.Biochim. Biophys. Acta. 1981; 667: 225-232Crossref PubMed Scopus (32) Google Scholar, 26Bosc-Bierne I. Rathelot J. Bechis G. Delori P. Sarda L. Evidence for the existence of procolipase in chicken pancreas and pancreatic juice.Biochimie. 1984; 665: 413-416Crossref Scopus (12) Google Scholar, 27Bosc-Bierne I. Rathelot J. Perrot C. Sarda L. Studies on chicken pancreatic lipase and colipase.Biochim. Biophys. Acta. 1984; 794: 65-71Crossref PubMed Scopus (17) Google Scholar) and their biochemical properties studied. Recently, turkey and ostrich pancreatic lipases (TPL and OPL) were purified in our laboratory (28Sayari A. Mejdoub H. Gargouri Y. Characterization of turkey pancreatic lipase.Biochimie. 2000; 82: 153-159Crossref PubMed Scopus (37) Google Scholar, 29Ben Bacha A. Gargouri Y. Ben Ali Y. Miled N. Reinbolt J. Mejdoub H. Purification and biochemical characterization of ostrich pancreatic lipase.Enzyme Microb. Technol. 2005; 37: 309-317Crossref Scopus (20) Google Scholar). The biochemical properties of these enzymes were reported to be similar to those of mammals and chicken. However, the main difference observed was the capacity of TPL to hydrolyze the long-chain triacylglycerols more efficiently than the short-chain triacylglycerols. On the other hand, in contrast to TPL and to mammal pancreatic lipases, OPL hydrolyzes both short- and long-chain triacylglycerols at comparable rates. To gain more information about the bird pancreatic lipase-colipase function, we report here the purification and some biochemical properties of one mammal and two bird colipases. The complete primary structure of ostrich colipase allowed its comparison with the known sequences of mammal colipases. This work also addressed the question of the specificity of interaction of bird colipases with lipases of different origins. Chymotrypsin (treated with l-1-tosylamido 2-lysyl chloromethyketone), trypsin (treated with l-1-tosylamido 2-phenylethyl chloromethyketone), thermolysin, proteinase V8, TC4 (99% pure), and benzamidine were from Fluka (Buchs, Switzerland). BSA, sodium deoxycholate (NaDC), sodium taurodeoxycholate, and Triton X-100 were from Sigma Chemical (St. Louis, MO). Gum arabic was from Mayaud Baker, Ltd. (Dagenham, UK). Acrylamide and bis-acrylamide (electrophoresis grade) were from BDH (Poole, UK). Marker proteins and supports of chromatography used for colipase purification, Sephadex G-50, Mono S, and Mono Q, were from Pharmacia (Uppsala, Sweden). Polyvinylidene difluoride membranes and the Procise 492 protein sequencer equipped with the 140 C HPLC system were purchased from Applied Biosystems (Roissy, France). The C-8 reverse-phase Eurospher 100 column was from Knauer. pH-stat was from Metrohm (Herisau, Switzerland). Pancreases from different species were collected immediately after slaughter and kept at −20°C. All pancreases were collected from a local slaughterhouse (Sfax, Tunisia) except ostrich pancreases (Nabeul, Tunisia). After decongelation, pancreases were cut into small pieces (1–2 cm2) and delipidated according to the method described previously (30Verger R. De Haas G.H. Sarda L. Desnuelle P. Purification from porcine pancreas of two molecular species with lipase activity.Biochim. Biophys. Acta. 1969; 188: 272-282Crossref PubMed Scopus (204) Google Scholar). After delipidation, ∼15 g of delipidated powder of each pancreas was obtained from 100 g of fresh tissue. Lipase activity was measured titrimetrically at pH 8.5 and 37°C with a pH-stat, under the standard assay conditions described previously, using olive oil emulsion (31Gargouri Y. Cudrey C. Mejboub H. Verger R. Inactivation of human pancreatic lipase by 5-dodecyldithio-2-nitrobenzoic acid.Eur. J. Biochem. 1992; 204: 1063-1067Crossref PubMed Scopus (34) Google Scholar) or TC4 (0.25 ml) in 30 ml of 2.5 mM Tris-HCl and 1 mM CaCl2, pH 8.5 (32Rathelot J. Julien R. Canioni P. Coeroli C. Sarda L. Studies on the effect of bile salt and colipase on enzymatic lipolysis. Improved method for the determination of pancreatic lipase and colipase.Biochimie. 1975; 57: 1117-1122Crossref PubMed Scopus (139) Google Scholar), as substrate. Some lipase assays were performed in the presence or absence of NaDC and colipase. One lipase unit corresponds to 1 μmol of fatty acid liberated per minute. Colipase activity was measured at pH 8.5 and 37°C as described by Rathelot et al. (32Rathelot J. Julien R. Canioni P. Coeroli C. Sarda L. Studies on the effect of bile salt and colipase on enzymatic lipolysis. Improved method for the determination of pancreatic lipase and colipase.Biochimie. 1975; 57: 1117-1122Crossref PubMed Scopus (139) Google Scholar). One colipase unit corresponds to the amount of cofactor that increases bile salt-inhibited pancreatic lipase activity by 1 enzyme unit. OPL (25Sternby B. Borgstrom B. Comparative studies on the ability of pancreatic colipases to restore activity of lipases from different species.Comp. Biochem. Physiol. 1981; 68B: 15-18Google Scholar), dromedary pancreatic lipase (33Mejdoub H. Reinbolt J. Gargouri Y. Dromedary pancreatic lipase. Purification and structural properties.Biochim. Biophys. Acta. 1994; 1213: 119-126Crossref PubMed Scopus (23) Google Scholar), and colipase from pig (8Erlanson C. Borgstrom B. Purification and further characterization of colipase from porcine pancreas.Biochim. Biophys. Acta. 1972; 271: 400-412Crossref PubMed Scopus (57) Google Scholar) were prepared in our laboratory as described previously. Chicken pancreatic lipase and TPL were purified according to previous works (28Sayari A. Mejdoub H. Gargouri Y. Characterization of turkey pancreatic lipase.Biochimie. 2000; 82: 153-159Crossref PubMed Scopus (37) Google Scholar, 34Fendri A. Frikha F. Mosbah H. Miled N. Zouari N. Ben Bacha A. Sayari A. Mejdoub H. Gargouri Y. Biochemical characterization, cloning, and molecular modelling of chicken pancreatic lipase.Arch. Biochem. Biophys. 2006; 451: 149-159Crossref PubMed Scopus (20) Google Scholar). Recombinant human pancreatic lipase (HPL) was a generous gift from Dr. R. Verger (Centre National de la Recherche Scientifique, Marseille, France). The activated form of the pig cofactor was obtained by limited trypsinolysis under controlled conditions (14Rathelot J. Canioni P. Bosc-Bierne I. Sarda L. Kamoun A. Kaptein R. Cozzone P.J. Limited trypsinolysis of porcine and equine colipases. Spectroscopic and kinetic studies.Biochim. Biophys. Acta. 1981; 671: 155-163Crossref PubMed Scopus (36) Google Scholar). Protein concentration was determined as described by Bradford (35Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of protein utilizing the principle of protein-dye binding.Anal. Biochem. 1976; 72: 248-254Crossref PubMed Scopus (217399) Google Scholar) using BSA (E1cm1% = 6.7) as a reference. Ostrich, turkey, and dromedary pancreatic colipases were purified under the same conditions. Twenty grams of delipidated powder of ostrich, turkey, or dromedary pancreas was suspended in 300 ml of water containing 2 mM benzamidine, 150 mM NaCl, and 0.2% Triton X-100 (v/v) and ground mechanically twice for 30 s at 4°C using the Waring Blendor system. The mixture was stirred with a magnetic bar for 30 min at 4°C and then centrifuged for 30 min at 12,000 rpm. To inactivate the lipase, the supernatant was incubated for 5 min at 70°C in the case of ostrich and dromedary colipases. After rapid cooling, insoluble material was removed by centrifugation for 30 min at 12,000 rpm. Afterward, the pH of the previous supernatant was brought to 3.0 by adding 6 N HCl under gentle stirring at 0°C. After centrifugation (30 min at 12,000 rpm), the clear supernatant was adjusted to pH 7 with 6 N NaOH. In the case of turkey colipase, the pH of the homogenate was brought to 1.5 by adding 6 N HCl under gentle stirring at 0°C and incubated for 5 min. We obtained a clear supernatant after centrifugation for 20 min at 12,000 rpm, which contained 20,000 colipase units per gram of delipidated pancreatic tissue. The results show that the bird pancreases presented higher colipase content than the mammal pancreases. The highest level was observed with turkey (20,000 colipase units per gram of delipidated pancreas). Ostrich presented only 10,000 colipase units per gram of delipidated powder, and dromedary presented the lowest level: 1,100 colipase units. Pancreatic extracts from ostrich, turkey, and dromedary pancreases containing 200,000, 400,000, and 22,000 colipase units, respectively, were brought to 60% saturation with solid ammonium sulfate under stirring conditions and maintained for 30 min at 4°C. After centrifugation (30 min, 12,000 rpm), precipitates were resuspended in a minimum of extraction solution (water containing 2 mM benzamidine, 150 mM NaCl, and 0.2% Triton X-100). Insoluble proteins were discarded by centrifugation (15 min, 12,000 rpm). Preparations of colipases contained between 70% and 80% of the starting amount of colipase. Supernatants issued from ammonium sulfate precipitation were subjected to fractionation using ethanol. We added an equal volume of ethanol at 0°C. Insoluble proteins were removed by centrifugation, and the ethanol (4 v/v) was added slowly to the supernatant, bringing the solvent concentration to 90% (v/v) at 0°C. Precipitated proteins, which contained ∼60% of the starting amount of colipase, were collected and solubilized in minimum of 10 mM acetate buffer, pH 4.5, containing 0.05% Triton X-100 and 2 mM benzamidine (buffer A). In this study, we found this step critical to eliminate the last traces of lipids, facilitating the filtration chromatography step. The colipase sample was submitted to gel filtration through a Sephadex G-50 column (95 cm × 2.6 cm) equilibrated with buffer A. Elution of proteins was performed with the same buffer at 30 ml/h. The fractions containing the colipase activity eluted between 1.4 and 2 void volumes were pooled. Active fractions eluted from Sephadex G-50 were subjected to cation-exchange chromatography using a Mono S column (2.6 cm × 20 cm) equilibrated with 10 mM acetate buffer, pH 4.5, containing 0.05% Triton X-100 (buffer B). Nonbound proteins were washed out with 200 ml of buffer B. After a wash with 100 ml of 0.1 M NaCl in buffer B, elution was performed with a linear gradient of NaCl (0.1–0.4 M). Ostrich colipase activity emerged in a single peak at a NaCl concentration of ∼180 mM (Fig. 1A ). Similar results were obtained with turkey and dromedary cofactors (data not shown). The colipase-containing fractions were pooled. Benzamidine was added at a final concentration of 2 mM, and then the fractions were lyophilized for the purpose of concentration. The recovery of colipase activity after the Mono S step was ∼75% for all purified colipases. The purified colipases were dissolved in ∼10 ml of 10 mM Tris-HCl buffer, pH 8.2, containing 10 mM NaCl (buffer C). Each preparation was filtered through a column (2.6 cm × 100 cm) of Sephadex G-50 equilibrated in buffer C. The active fractions were pooled and then deposited on a Mono Q Sepharose column (1.5 cm × 10 cm) equilibrated in the same buffer. After washing with buffer C until the eluent was free of proteins, elution of fixed proteins was carried out using a linear gradient of NaCl from 10 to 250 mM in buffer C. Each colipase was eluted in a single peak corresponding to a NaCl concentration of ∼100 mM (Fig. 1B). Pure colipases were lyophilized and conserved at −20°C. The presence of glycan chains in the purified cofactors was checked by the anthrone-sulfuric acid method using glucose as a standard (36Spiro R. Analysis of sugar found in glycoproteins.Methods Enzymol. 1966; 256: 3-26Crossref Scopus (953) Google Scholar). The alkylation of Cys residues of colipase was performed using the technique of Okazaki, Yamada, and Imoto (37Okazaki K. Yamada H. Imoto T. A convenient S-2 aminoethylation of cysteinyl residues in reduced proteins.Anal. Biochem. 1985; 149: 516-520Crossref PubMed Scopus (37) Google Scholar). One milligram of cofactor in 1 ml of 10 mM Tris-HCl and 10 mM NaCl, pH 8.2, was denaturated in 375 μl of 8 M guanidine hydrochloride, 125 μl of 1 M Tris-HCl, 4 mM EDTA, pH 8.5, and 80 mM DTT during 30 min at 60°C. S-Pyridylethylation of cysteine residues of protein was performed by adding 4 μl of vinyl pyridine during 3 h at 25°C. The modified colipase was dialyzed against water for N-terminal sequencing. Purified ostrich pancreatic colipase was denaturated, reduced, and carboxymethylated as described previously and dialyzed against 50 mM Tris-HCl buffer, pH 8.5, without benzamidine. The cofactor solution (1 mg/ml) was digested at 37°C with the selected endopeptidase. The endopeptidase/cofactor varied from 1% to 10% (w/w). The samples (20 μl) were withdrawn from the incubation mixture at various times. The reaction was stopped by the addition of acetic acid (20% final concentration). For V8 digestion, some assays were performed with the denaturated cofactor solution (1 mg/ml) in 50 mM sodium acetate buffer, pH 5.2. The resulting peptides from enzymatic cleavage were then separated by chromatography on a C-8 reverse-phase column (250 mm × 4.6 mm). Elution was carried out with a gradient from 0 to 80% solvent B for 30 min at a flow rate of 0.6 ml/min (solvent A, 0.01% trifluoroacetic acid in water; solvent B, acetonitrile). Analytical SDS-PAGE was performed by the method of Laemmli (38Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4.Nature. 1970; 227: 680-685Crossref PubMed Scopus (207487) Google Scholar). The proteins were stained with either Coomassie Brilliant Blue or silver nitrate. Samples for sequencing were electroblotted according to Bergman and Jörnvall (39Bergman T. Jörnvall H. Electroblotting of individual polypeptides from SDS/polyacrylamide gels for direct sequence analysis.Eur. J. Biochem. 1987; 169: 9-12Crossref PubMed Scopus (73) Google Scholar). Protein transfer was performed during 1 h at 1 mA/cm2 at room temperature. The molecular masses of purified colipases were determined by matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry. The N-terminal sequences of colipases and peptides were determined by automated Edman degradation, using an Applied Biosystems Procise 492 protein sequencer equipped with the 140 C HPLC system (40Hewick R.M. Hunkapiller M.W. Hood L.E. Dreyer W.J. A gas-liquid solid phase peptide and protein sequenator.J. Biol. Chem. 1981; 256: 7990-7997Abstract Full Text PDF PubMed Google Scholar). The structure of the ostrich colipase was modeled using the three-dimensional coordinates of the open form of the HPL/colipase complex (Protein Data Base code 1lpa) as template using the structure-modeling program Deep View/Swiss-PDB Viewer version 3.7 (SP5) (http://www.expasy.org/spdbv/). The model was then subjected to energy minimization using the GROMOS96 software implementation of Swiss-Pdb Viewer http://iqc.ethz.ch/gromos). Five cycles of minimization were performed (5,000 steps of steepest descent, 5,000 steps of conjugate gradients, 5,000 steps of steepest descent, cutoff at 30 Å) using a harmonic constraint and a cutoff of 30 Å. The geometry of the final models was stereochemically analyzed using the PROCHECK program (41Laskowski R.A. Mac Arthur M.W. Moss D.S. Thornton J.M. PROCHECK: a program to check the stereochemical quality of protein structures.J. Appl. Crystallogr. 1993; 26: 283-291Crossref Google Scholar). The accessible surfaces of the two models were calculated with Surface Racer, a computer program for fast calculation of accessible and molecular surface areas (42Tsodicov Jr., O.V. Record M.T. Sergeev Y.V. Novel computer program for fast exact calculation of accessible and molecular surface areas and average surface curvature.J. Comput. Chem. 2002; 23: 600-609Crossref PubMed Scopus (351) Google Scholar). Three colipases were purified from the pancreases of two birds (ostrich and turkey) and one mammal (dromedary) according to the procedure described in Materials and Methods. The results of SDS-PAGE analysis of the colipases eluted from the Mono Q column (Fig. 1C) showed that each of the three purified cofactors exhibited one band corresponding to a molecular mass of ∼10 kDa. This was in agreement with molecular mass estimation using a gel filtration Superose 12 column by fast-protein liquid chromatography. On the other hand, molecular masses of 9,593.03, 9,138.12, and 9,245.23 Da were determined by mass spectrometry for ostrich, turkey, and dromedary pancreatic colipases, respectively (data not shown). Altogether, these results suggest that bird colipases are monomeric proteins, as was found for mammal colipases. The presence of glycan chains in pure colipase molecules was checked. Our results showed that the three purified proteins are not glycosylated (data not shown). The purification flow given in Table 1 shows that the specific activity of pure proteins reached 13,000, 11,000, and 10,000 U/mg for turkey, ostrich, and dromedary colipases, respectively, when olive oil emulsion was used as a substrate at pH 8.5 and 37°C and in the presence of 6 mM NaDC.TABLE 1Flow sheet of ostrich, turkey, and dromedary pancreatic colipase purificationPurification StepSpeciesTotal Activity (units)Protein (mg)Specific Activity (U/mg)Activity Recovery (%)Purification FactorHeat and/or acidic treatmentOstrich200,0001,091183.331001Turkey400,0002,046.04195.5Dromedary22,0002,00011(NH4)2SO4 precipitation (60%)Ostrich165,00060027582.51.5Turkey336,0001,518.3221.3841.13Dromedary16,5001
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تم تنقية ثلاثة أنواع من القولون من البنكرياس لطائرين (النعامة والديك الرومي) وثديي واحد (الجملوني). بعد المعالجة الحمضية و/أو الحرارية والترسيب بواسطة كبريتات الأمونيوم ثم الإيثانول، تمت تنقية العوامل المساعدة بواسطة ترشيح هلام سيفادكس G -50 متبوعًا باستشراب التبادل الأيوني أولاً على مونو إس ثم على مونو كيو. تم الحصول على شكل جزيئي واحد من كل نوع بكتلة جزيئية تبلغ 10 كيلو دالتون. لم يتم معالجة العوامل المساعدة بالجليكوسيل. أظهرت التسلسلات الطرفية N للعوامل المساعدة الثلاثة النقية تماثلًا متسلسلًا عاليًا. تم إنشاء تسلسل 90 حمضًا أمينيًا لعامل النعام المساعد بناءً على تسلسلات الببتيد من أربعة هضمات مختلفة للبروتين غير المشبع باستخدام التربسين أو الكيموتريبسين أو الحالة الحرارية أو البروتياز العنقودي. أظهر هذا التسلسل درجة عالية من التماثل مع العوامل المساعدة للدجاج والثدييات. تم تنشيط ليباز البنكرياس المثبط للملح الصفراوي من خمسة أنواع بدرجات متفاوتة بواسطة الكوليبات من أصول الطيور والثدييات. يبدو أن نظام ليباز كوليباز البنكرياس للطيور مشابه وظيفيًا لأنظمة تحلل الدهون المتماثلة من الثدييات العليا. أظهرت دراستنا المقارنة أن كوليباز الثدييات يقدم مستوى تنشيط أقل تجاه ليباز الطيور من نظيره الطيور. اقترحت النمذجة ثلاثية الأبعاد لكوليباز النعام تفسيرًا هيكليًا لهذه الحقيقة. تم تنقية ثلاثة أنواع من القولون من البنكرياس لطائرين (النعامة والديك الرومي) وثديي واحد (الجملوني). بعد المعالجة الحمضية و/أو الحرارية والترسيب بواسطة كبريتات الأمونيوم ثم الإيثانول، تمت تنقية العوامل المساعدة بواسطة ترشيح هلام سيفادكس G -50 متبوعًا باستشراب التبادل الأيوني أولاً على مونو إس ثم على مونو كيو. تم الحصول على شكل جزيئي واحد من كل نوع بكتلة جزيئية تبلغ 10 كيلو دالتون. لم يتم معالجة العوامل المساعدة بالجليكوسيل. أظهرت التسلسلات الطرفية N للعوامل المساعدة الثلاثة النقية تماثلًا متسلسلًا عاليًا. تم إنشاء تسلسل 90 حمضًا أمينيًا لعامل النعام المساعد بناءً على تسلسلات الببتيد من أربعة هضمات مختلفة للبروتين غير المشبع باستخدام التربسين أو الكيموتريبسين أو الحالة الحرارية أو البروتياز العنقودي. أظهر هذا التسلسل درجة عالية من التماثل مع العوامل المساعدة للدجاج والثدييات. تم تنشيط ليباز البنكرياس المثبط للملح الصفراوي من خمسة أنواع بدرجات متفاوتة بواسطة الكوليبات من أصول الطيور والثدييات. يبدو أن نظام ليباز كوليباز البنكرياس للطيور مشابه وظيفيًا لأنظمة تحلل الدهون المتماثلة من الثدييات العليا. أظهرت دراستنا المقارنة أن كوليباز الثدييات يقدم مستوى تنشيط أقل تجاه ليباز الطيور من نظيره الطيور. اقترحت النمذجة ثلاثية الأبعاد لكوليباز النعام تفسيرًا هيكليًا لهذه الحقيقة. في الثدييات، يتم هضم الاثني عشر من ثلاثي أسيل الجلسرين الغذائي بشكل أساسي من خلال عمل ليباز البنكرياس في وجود كوليباز وأملاح الصفراء. كوليباز هو بروتين منخفض الكتلة الجزيئية يفرزه البنكرياس الخارجي الذي يقاوم (في المختبر) التأثير المثبط لأملاح الصفراء على نشاط الليباز (1Borgstrom B. Erlanson - Albertsson C. Wieloch T. Pancreatic colipase: chemistry and physiology.J. Lipid Res. 1979; 20: 805-816 Abstract Full Text PDF PubMed Google Scholar) عبر تكوين مركب ليباز- كوليباز محدد (2Donner J. Spink C.H. Borgstrom B. Sjoholm I. التفاعلات بين الليباز البنكرياسي والكوليباز وتاودوكسيولات في غياب ركيزة الدهون الثلاثية. الكيمياء الحيوية. 1976 ؛ 15: 5413-5417 Crossref PubMed Scopus (69) الباحث العلمي من Google). تم تنقية كوليباز من غدد البنكرياس من عدة أنواع (1Borgstrom B. Erlanson - Albertsson C. Wieloch T. Pancreatic colipase: chemistry and physiology.J. Lipid Res. 1979; 20: 805-816 Abstract Full Text PDF PubMed Google Scholar). تم الإبلاغ عن أول مؤشر على وجود عامل مساعد لليباز البنكرياس في عام 1910 من قبل روزنهايم (3Rosenheim O. على ليباز البنكرياس. ثالثًا. فصل الليباز عن إنزيمه المساعد فيزيول. 1910 ؛ 15: 14-16 الباحث العلمي من Google). كوليباز، الذي تم عزله عن البنكرياس للعديد من الثدييات (الإنسان، الكلب، الحصان، الثور، الخنزير، الفئران، والأغنام) (4Sternby B. Borgstrom B. تنقية وتوصيف القولونية البنكرياسية البشرية. بيوفيس. اكتا. 1979 ؛ 617: 371-382 الباحث في جوجل، 5 لي بي سي دراسات مقارنة لكوليباز الكلاب والليباز من البنكرياس البقري والخنازير والكلاب والبشر والجرذان. كومب. الكيمياء الحيوية. فيزيول. 1978 ؛ 60 ب: 373-378 الباحث في غوغل، 6 جوليان راتيلو ج. كانيوني ب. ساردا ل. غريغوار ج. روشات ه. الحصان البنكرياس القولون: العزل عن طريق طريقة المنظفات وتسلسل المحطة الأمينية لسلسلة عديد الببتيد. بيوشيمي. 1978 ؛ 60: 103-107 Crossref PubMed Scopus (32) باحث جوجل، 7 جوليان ر. كانيوني ب. راتيلو ج. ساردا ل. بلامر جونيور.، TH دراسات على ليباز البنكرياس البقري و colipase.Biochim. بيوفيز. اكتا. 1972 ؛ 280: 215-224 كروسرف بوبمد سكوبس (45) باحث جوجل، 8 إرلانسون سي بورغستروم ب. تنقية وتوصيف إضافي للكوليباز من بنكرياس الخنازير. بيوشيم. بيوفيس. اكتا. 1972 ؛ 271: 400-412 كروسريف بوبمد سكوبس (57) باحث جوجل، 9 إرلانسون- ألبرتسون سي. وجود برو- كوليبز في عصير البنكرياس. بيوشيم. بيوفيز. اكتا. 1981 ؛ 666: 299-300 Crossref PubMed Scopus (37) باحث جوجل، 10Canioni P. جوليان راتيلو ج. ساردا ل. تثبيط نشاط ليباز البنكرياس للأغنام ضد التريبوتيرين المستحلب بواسطة المنظفات غير الأيونية. 1976 ؛ 58: 751-753 Crossref PubMed Scopus (23) Google Scholar) ومن الدجاج (11Bosc - Bierne I. Rathelot J. Canioni P. Julien R. Bechis G. Gregoire J. Rochat H. Sarda L. العزل والتوصيف الهيكلي الجزئي لمرض القولون البنكرياسي للدجاج. بيوفيس. اكتا. 1981 ؛ 667: 225-232 كروسرف بوبمد سكوبس (32) باحث جوجل)، وجدت في عصير البنكرياس من الثدييات العليا في شكل أولي (بروكوليباز). يتم تحويل البروكوليباز إلى شكله الأكثر نشاطًا من الناحية الفسيولوجية عن طريق الانقسام التريبتي لرابطة واحدة، أرجينين 5 - جلايسين 6 (12Borgstrom B. Wieloch T. Erlanson - Albertsson C. دليل على بروكوليباز البنكرياس وتنشيطه بواسطة التربسين .FEBS Lett. 1979 ؛ 108: 407-410 Crossref PubMed Scopus (84) الباحث العلمي من Google). تم العثور على أن إزالة خماسي الببتيد N - terminal من القولبيز الأصلي، المحفوظ في جميع القولبيات الثديية التي تمت دراستها حتى الآن، يزيد بشكل كبير من قدرة القولبيز على تثبيت الليباز على واجهة دهنية- مائية (13Wieloch T. Borgstrom B. Pieroni G. P. Pattus P. Verger R. Porcine pancreatic procolipase وشكله المنشط بالتربسين: ربط الدهون وتنشيط الليباز على الأغشية أحادية الجزيء. FEBS Lett. 1981 ؛ 128: 217-220 Crossref PubMed Scopus (25) Google Scholar، 14Rathelot J. Canioni P. Bosc - Bierne I. Sarda L. Kamoun A. Kaptein R. Cozzone P.J. Limited تحلل التربسين لمرض القولون الخنازير والخيول. الدراسات الطيفية والحركية. بيوفيس. اكتا. 1981 ؛ 671: 155-163 كروسرف بوبمد سكوبس (36) باحث جوجل، 15 إرلانسون- ألبرتسون سي لارسون أ. أهمية التسلسل الطرفي N في القولونية البنكرياسية الخنزيرية. بيوشيم. البيوفيزياء. اكتا. 1981 ؛ 665: 250-255 Crossref PubMed Scopus (22) باحث جوجل). تم تحديد البنية ثلاثية الأبعاد للكوليباز في معقد مع الليباز البنكرياس بواسطة علم البلورات بالأشعة السينية (16 فان تيلبورغ إتش. ساردا إل. فيرجر آر. كامبيلاو سي. بنية معقد الليباز والكوليباز. الطبيعة. 1992 ؛ 359: 159-162 Crossref PubMed Scopus (322) Google Scholar) ووحده في الحل بواسطة NMR (17Wieloch T. Borgstroém B. Falk K.E. Forseñ S. دراسة الرنين المغناطيسي للبروتون عالي الدقة لمرض القولون الخنزيري وتفاعلاته مع التوروديوكسيكولات. الكيمياء الحيوية. 1979 ؛ 18: 1622-1628 Crossref PubMed Scopus (22) الباحث العلمي من Google). ينتمي كوليباز إلى عائلة من البروتينات الصغيرة الغنية بالسيستين. إنه جزيء مسطح إلى حد ما بأبعاد 25 × 30 × 35 أمبير مع طوبولوجيا ثلاثية الأصابع مماثلة لسموم الثعابين (16Van Tilbeurgh H. Sarda L. Verger R. Cambillau C. بنية مركب الليباز والكوليباز. الطبيعة. 1992; 359: 159-162 Crossref PubMed Scopus (322) Google Scholar, 18Boisbouvier J. Albrand J.P. Blackledge M. Jaquinod M. Schweitz H. Lazdunzki M. Marion D. A structural homologue of colipase in black namba venom revealed by NMR floating disulphide bridge analysis.J. Mol. Biol. 1998 ؛ 283: 205-219 Crossref PubMed Scopus (64) Google Scholar). تحتوي أطراف الأصابع على موقع الربط بواجهة تحلل الدهون. يرتبط Colipase بالمجال الطرفي C غير المحفز لليباز البنكرياس ويكشف عن الأطراف غير الآلفة للماء لأصابعه على الجانب الآخر من موقع ربط الليباز الآلف للماء. من المحتمل أن تساعد هذه النصائح الكارهة للماء في جعل المجال التحفيزي N - terminal لليباز البنكرياس في اتصال وثيق مع الواجهة، حيث يحدث تغيير جذري في تكوين مجال الغطاء، وهو حلقة سطحية تتحكم في وصول الركيزة إلى الموقع النشط، والتي تنبثق مفتوحة. نتيجة لإعادة التنظيم الهيكلي هذه، يرتبط الجزء الطرفي N من كوليباز بمجال الغطاء، مما يشكل موقع تفاعل ثاني بين الليباز والكوليباز. الغطاء المفتوح وأطراف أصابع القولبيز، وكذلك حلقة β 9 (19Withers - Martinez C. Carrieére F. Verger R. Bourgeois D. Cambillau C. ليباز البنكرياس مع نشاط فوسفوليباز A1: بنية بلورية لبروتين 2 متعلق بالليباز البنكرياس الخيمري من خنزير غينيا. البنية. 1996 ؛ 4: 1363-1374 ملخص النص الكامل PDF PubMed Scopus (97) Google Scholar)، تشكل هضبة كارهة للماء مستمرة ومثيرة للإعجاب تمتد لأكثر من 50 أمبير والتي قد تكون قادرة على التفاعل بقوة مع واجهة المياه الدهنية. اقترح التفاعل مع الغطاء المفتوح دورًا ثانيًا للكوليباز: تثبيت تكوين الليباز النشط (المفتوح) (20Lowe ME Colipase يثبت مجال الغطاء لليباز ثلاثي الغليسريد في البنكرياس. J. Biol. Chem. 1997 ؛ 272: 9-12 ملخص النص الكامل PDF PubMed Scopus (26) Google Scholar). بحثت دراسات أخرى في التفاعل بين الكوليباز والمجال الطرفي C لليباز والأهمية النسبية لبقايا ربط الليباز المفترضة في السطح المائي للكوليباز. أظهر جيننز ولوي (21Jennens M.L. Lowe M.E. المجال الطرفي C لليباز البنكرياس البشري مطلوب للاستقرار والنشاط الكامل ولكن ليس إعادة تنشيط إنزيم كوليبز. J. Lipid Res. 1995 ؛ 36: 1029-1036 ملخص النص الكامل PDF PubMed Google Scholar) أن حذف المجال الطرفي C قلل بشكل كبير من نشاط الليباز، لكن الليباز المقطوع لا يزال يتطلب كوليباز للنشاط في وجود الأحماض الصفراوية. أثارت هذه النتائج تساؤلات حول أهمية التفاعلات بين كوليباز والمجال الطرفي C لليباز. في وقت لاحق، أيفازيان وآخرون. (22Ayvazian L. Crenon I. Hermoso J. Pignol D. Chapus C. Kerfelec B. يلعب الاقتران بين الليباز والكوليباز دورًا حاسمًا في التحفيز. J. Biol. CHEM. 1998 ؛ 273: 33604-33609 ملخص النص الكامل PDF PubMed Scopus (15) Google Scholar) أظهر أن اضطراب التفاعل بين الغلوتامات 45 من colipase والليسين 400 من مجال الليباز C - terminal يضعف النشاط الدهني الثانوي لعدم قدرة متحولة colipase على ربط الليباز. علاوة على ذلك، فإن كراندال ولوي (23Crandall W.V. Lowe ME Colipase residues Glu64 و Arg65 ضروريان لهضم الدهون الطبيعية بوساطة الليباز في وجود المذيلات المملحة الصفراوية. CHEM. 2001 ؛ 275: 12505-12512 ملخص النص الكامل PDF Scopus (23) اقترح الباحث العلمي من Google) أن السطح المحب للماء للكوليباز يتفاعل مع الليباز في المحلول لتشكيل مركب ليباز- كوليباز نشط. وقد تبين أن هذا التكوين المعقد يتأثر بالمذيلات الملحية الصفراوية ويتطلب منطقة ربط الغلوتامات 64 - أرجينين 65 كوليباز. قدمت العديد من الدراسات أدلة على أنه لا يمكن ملاحظة أي اختلاف بين الثدييات في تنشيط ليباز البنكرياس من نوع واحد عن طريق القولباز من نوع آخر عند استخدام ثلاثي أولين أو ثلاثي بوتيرين مستحلب (TC4) كركيزة (24Rathelot J. Julien R. Bosc - Bierne I. Gargouri Y. Canioni P. Sarda L. Horse pancreatic lipase. التفاعل مع كوليباز من أنواع مختلفة. بيوكيمي. 1981 ؛ 63: 227-234 Crossref PubMed Scopus (59) Google Scholar، 25Sternby B. Borgstrom B. دراسات مقارنة حول قدرة القولبيات البنكرياسية على استعادة نشاط الليباز من أنواع مختلفة. الكيمياء الحيوية. فيزيول. 1981 ؛ 68 ب: 15-18 الباحث العلمي من Google). تمت تنقية ليباز البنكرياس والكوليباز من الدجاج (11Bosc - Bierne I. Rathelot J. Canioni P. Julien R. Bechis G. Gregoire J. Rochat H. Sarda L. العزل والتوصيف الهيكلي الجزئي لمرض القولون البنكرياسي للدجاج. بيوفيز. اكتا. 1981 ؛ 667: 225-232 كروسرف بوبمد سكوبس (32) باحث جوجل، 26Bosc - Bierne I. Rathelot J. Bechis G. Delori P. Sarda L. دليل على وجود بروكوليباز في بنكرياس الدجاج وعصير البنكرياس. بيوشيمي. 1984 ؛ 665: 413-416 Crossref Scopus (12) باحث جوجل، 27Bosc - Bierne I. Rathelot J. Perrot C. Sarda L. دراسات حول ليباز بنكرياس الدجاج والكوليباز. الفيزياء الحيوية. اكتا. 1984 ؛ 794: 65-71 Crossref PubMed Scopus (17) عالم جوجل) وخصائصها الكيميائية الحيوية التي تمت دراستها. في الآونة الأخيرة، تم تنقية ليبازات البنكرياس في الديك الرومي والنعام (TPL و OPL) في مختبرنا (28Sayari A. Mejdoub H. Gargouri Y. توصيف ليباز البنكرياس في الديك الرومي. 2000 ؛ 82: 153-159 Crossref PubMed Scopus (37) باحث جوجل، 29Ben Bacha A. Gargouri Y. Ben Ali Y. Miled N. Reinbolt J. Mejdoub H. تنقية وتوصيف الكيمياء الحيوية لليباز البنكرياس النعامة. إنزيم ميكروب. تكنول. 2005 ؛ 37: 309-317 كروسرف سكوبس (20) باحث جوجل). تم الإبلاغ عن أن الخصائص الكيميائية الحيوية لهذه الإنزيمات مماثلة لتلك الخاصة بالثدييات والدجاج. ومع ذلك، كان الاختلاف الرئيسي الذي لوحظ هو قدرة لافوري على تحلل الجلسرين ثلاثي الأسيل طويل السلسلة بشكل أكثر كفاءة من الجلسرين ثلاثي الأسيل قصير السلسلة. من ناحية أخرى، على النقيض من لافوري و ليباز البنكرياس للثدييات، يحلل أوبل هيدروكسيل الجلسرين الثلاثي قصير وطويل السلسلة بمعدلات مماثلة. للحصول على مزيد من المعلومات حول وظيفة ليباز كوليباز البنكرياس للطيور، نبلغ هنا عن التنقية وبعض الخصائص الكيميائية الحيوية لثديي واحد واثنين من كوليباز الطيور. سمح الهيكل الأساسي الكامل لكوليباز النعام بمقارنته بالتسلسلات المعروفة لمرض القولون في الثدييات. تناول هذا العمل أيضًا مسألة خصوصية تفاعل إنزيمات القولون لدى الطيور مع إنزيمات الليباز ذات الأصول المختلفة. كان الكيموتريبسين (المعالج بـ l -1 - tosylamido 2 - lysyl chloromethyketone)، والتريبسين (المعالج بـ l -1 - tosylamido 2 - phenylethyl chloromethyketone)، والحالة الحرارية، والبروتين V8، TC4 (99 ٪ نقية)، والبنزاميدين من فلوكا (بوكز، سويسرا). كانت BSA و deoxycholate الصوديوم (NaDC) و taurodeoxycholate الصوديوم و Triton X -100 من Sigma Chemical (سانت لويس، ميزوري). كان الصمغ العربي من شركة مايو بيكر المحدودة (داغينهام، المملكة المتحدة). كان الأكريلاميد وثنائي الأكريلاميد (درجة الرحلان الكهربائي) من BDH (بول، المملكة المتحدة). كانت البروتينات المميزة ودعامات اللوني المستخدمة لتنقية القولون، سيفادكس G -50، مونو إس، ومونو كيو، من فارماسيا (أوبسالا، السويد). تم شراء أغشية البولي فينيلدين ثنائية الفلوريد وجهاز تسلسل البروتين Procise 492 المزود بنظام HPLC 140 درجة مئوية من النظم الحيوية التطبيقية (رواسي، فرنسا). كان عمود Eurospher 100 للمرحلة العكسية C -8 من كناور. كانت درجة الحموضة من متروهم (هيريسو، سويسرا). تم جمع البنكرياس من أنواع مختلفة مباشرة بعد الذبح وتم الاحتفاظ به عند -20درجة مئوية. تم جمع جميع البنكرياس من مسلخ محلي (صفاقس، تونس) باستثناء بنكرياس النعام (نابل، تونس). بعد إزالة التزاوج، تم تقطيع البنكرياس إلى قطع صغيرة (1–2 سم 2) وفصله وفقًا للطريقة الموضحة سابقًا (30Verger R. De Haas G.H. Sarda L. Desnuelle P. تنقية من بنكرياس الخنازير من نوعين جزيئيين مع نشاط الليباز. البيوفيزياء. اكتا. 1969 ؛ 188: 272-282 Crossref PubMed Scopus (204) باحث جوجل). بعد إزالة الشحوم، تم الحصول على 15 جم من المسحوق منزوع الشحوم من كل بنكرياس من 100 جم من الأنسجة الطازجة. تم قياس نشاط الليباز بشكل معاير عند الرقم الهيدروجيني 8.5 و 37 درجة مئوية مع حالة الرقم الهيدروجيني، في ظل ظروف الفحص القياسية الموضحة سابقًا، باستخدام مستحلب زيت الزيتون (31Gargouri Y. Cudrey C. Mejboub H. Verger R. تعطيل ليباز البنكرياس البشري بواسطة 5 - dodecyldithio -2 - nitrobenzoic acid.Eur. J. Biochem. 1992 ؛ 204: 1063-1067 Crossref PubMed Scopus (34) Google Scholar) أو TC4 (0.25 مل) في 30 مل من 2.5 ملليلتر Tris - HCl و 1 ملليلتر CaCl2، الرقم الهيدروجيني 8.5 (32Rathelot J. Julien R. Canioni P. Coeroli C. Sarda L. دراسات حول تأثير الملح الصفراوي والكوليباز على تحلل الدهون الأنزيمية. طريقة محسنة لتحديد ليباز البنكرياس و colipase.Biochimie. 1975 ؛ 57: 1117-1122 Crossref PubMed Scopus (139) Google Scholar)، كركيزة. تم إجراء بعض فحوصات الليباز في وجود أو عدم وجود NaDC و Colipase. تتوافق وحدة الليباز الواحدة مع 1 ميكرومول من الأحماض الدهنية المحررة في الدقيقة. تم قياس نشاط القولون عند درجة الحموضة 8.5 و 37 درجة مئوية كما وصفها راتيلوت وآخرون. (32Rathelot J. Julien R. Canioni P. Coeroli C. Sarda L. دراسات حول تأثير الملح الصفراوي والكوليباز على تحلل الدهون الأنزيمية. طريقة محسنة لتحديد ليباز البنكرياس و colipase.Biochimie. 1975 ؛ 57: 1117-1122 Crossref PubMed Scopus (139) الباحث العلمي من Google). تتوافق وحدة كوليبز واحدة مع كمية العامل المساعد الذي يزيد من نشاط الليباز البنكرياس المثبط للملح الصفراوي بمقدار وحدة إنزيم واحدة. OPL (25Sternby B. Borgstrom B. دراسات مقارنة حول قدرة القولبيات البنكرياسية على استعادة نشاط الليباز من أنواع مختلفة. الكيمياء الحيوية. فيزيول. 1981 ؛ 68 ب: 15-18 الباحث العلمي من Google)، ليباز البنكرياس الدروميدي (33 مجدول هـ. رينبولت ج. جارجوري ي. ليباز البنكرياس الدروميدي. خواص التنقية والهيكلية. بيوفيس. اكتا. 1994 ؛ 1213: 119-126 كروسريف بوبمد سكوبس (23) باحث جوجل)، وكوليباز من الخنزير (8 إرلانسون سي بورغستروم ب. تنقية وتوصيف إضافي للكوليباز من بنكرياس الخنازير. بيوشيم. بيوفيس. اكتا. 1972 ؛ 271: 400-412 كروسريف بوبمد سكوبس (57) جوجل سكولار) تم إعدادها في مختبرنا كما هو موضح سابقًا. تمت تنقية ليباز البنكرياس بالدجاج و TPL وفقًا للأعمال السابقة (28Sayari A. Mejdoub H. Gargouri Y. توصيف ليباز البنكرياس التركي. 2000 ؛ 82: 153-159 Crossref PubMed Scopus (37) باحث جوجل، 34Fendri A. Frikha F. Mosbah H. Miled N. Zouari N. Ben Bacha A. Sayari A. Medoub H. Gargouri Y. التوصيف الكيميائي الحيوي والاستنساخ والنمذجة الجزيئية للدجاج الليباز البنكرياس. الكيمياء الحيوية. الفيزياء الحيوية. 2006 ؛ 451: 149-159 Crossref PubMed Scopus (20) Google Scholar). كان ليباز البنكرياس البشري المؤتلف (HPL) هدية سخية من الدكتور ر. فيرجر (المركز الوطني للبحوث العلمية، مرسيليا، فرنسا). تم الحصول على الشكل المنشط للعامل المساعد للخنزير عن طريق انحلال التربسين المحدود في ظل ظروف خاضعة للرقابة (14Rathelot J. Canioni P. Bosc - Bierne I. Sarda L. Kamoun A. Kaptein R. Cozzone P.J. Limited trypsinolysis of porcine and equine colipases. الدراسات الطيفية والحركية. البيوفيزياء. اكتا. 1981 ؛ 671: 155-163 Crossref PubMed Scopus (36) باحث جوجل). تم تحديد تركيز البروتين كما وصفه برادفورد (35Bradford M.M. طريقة سريعة وحساسة لقياس كمية البروتين باستخدام مبدأ ربط البروتين بالصبغة. Biochem. 1976 ؛ 72: 248-254 Crossref PubMed Scopus (217399) Google Scholar) باستخدام BSA (E1cm1 ٪ = 6.7) كمرجع. تم تنقية النعام والديك الرومي والبنكرياس في نفس الظروف. تم تعليق عشرين جرامًا من مسحوق النعام أو الديك الرومي أو البنكرياس في 300 مل من الماء الذي يحتوي على 2 مللي مولار من البنزاميدين و 150 مللي مولار من كلوريد الصوديوم و 0.2 ٪ من تريتون X -100 (حجم/حجم) وطحنها ميكانيكيًا مرتين لمدة 30 ثانية عند 4 درجات مئوية باستخدام نظام وارنج بلندور. تم تقليب الخليط بقضيب مغناطيسي لمدة 30 دقيقة عند 4 درجات مئوية ثم تم طرده مركزيًا لمدة 30 دقيقة عند 12000 دورة في الدقيقة. لتعطيل الليباز، تم تحضين المادة الطافية لمدة 5 دقائق عند 70 درجة مئوية في حالة النعامة ومرض القولبيات الجيرية. بعد التبريد السريع، تمت إزالة المواد غير القابلة للذوبان عن طريق الطرد المركزي لمدة 30 دقيقة عند 12000 دورة في الدقيقة. بعد ذلك، تم رفع الرقم الهيدروجيني للمادة الطافية السابقة إلى 3.0 عن طريق إضافة 6 نيوتن هيدروكلوريد تحت التحريك اللطيف عند 0 درجة مئوية. بعد الطرد المركزي (30 دقيقة عند 12000 دورة في الدقيقة)، تم ضبط المادة الطافية الشفافة على الرقم الهيدروجيني 7 مع 6 نانو هيدروكسيد الصوديوم. في حالة كوليباز الديك الرومي، تم رفع الرقم الهيدروجيني للمجانس إلى 1.5 عن طريق إضافة 6 نيوتن هيدروكلوريد تحت التحريك اللطيف عند 0 درجة مئوية واحتضانها لمدة 5 دقائق. حصلنا على مادة طافية صافية بعد الطرد المركزي لمدة 20 دقيقة عند 12000 دورة في الدقيقة، والتي تحتوي على 20000 وحدة كوليبز لكل جرام من أنسجة البنكرياس المفصولة. أظهرت النتائج أن بنكرياس الطيور قدم محتوى أعلى من القولون من البنكرياس الثديي. ولوحظ أعلى مستوى مع الديك الرومي (20000 وحدة كوليبز لكل غرام من البنكرياس منزوع الدسم). قدمت النعامة 10000 وحدة كوليباز فقط لكل جرام من المسحوق منزوع الدسم، وقدمت الجملون أدنى مستوى: 1100 وحدة كوليباز. تم إحضار مستخلصات البنكرياس من بنكرياس النعام والديك الرومي والجنوبي التي تحتوي على 200000 و 400000 و 22000 وحدة كوليبز، على التوالي، إلى 60 ٪ من التشبع بكبريتات الأمونيوم الصلبة في ظل ظروف التحريك والحفاظ عليها لمدة 30 دقيقة عند 4 درجات مئوية. بعد الطرد المركزي (30 دقيقة، 12000 دورة في الدقيقة)، تم إعادة تعليق الرواسب في الحد الأدنى من محلول الاستخلاص (ماء يحتوي على 2 مللي مولار بنزاميدين، 150 مللي مولار كلوريد الصوديوم، و 0.2 ٪ تريتون X -100). تم التخلص من البروتينات غير القابلة للذوبان عن طريق الطرد المركزي (15 دقيقة، 12000 دورة في الدقيقة). تحتوي مستحضرات الكوليبات على ما بين 70 ٪ و 80 ٪ من كمية البداية من الكوليبات. تعرضت المواد الفائقة الناتجة عن ترسيب كبريتات الأمونيوم للتجزئة باستخدام الإيثانول. أضفنا كمية متساوية من الإيثانول عند 0 درجة مئوية. تمت إزالة البروتينات غير القابلة للذوبان عن طريق الطرد المركزي، وتمت إضافة الإيثانول (4 فولت/فولت) ببطء إلى المادة الطافية، مما رفع تركيز المذيب إلى 90 ٪ (فولت/فولت) عند 0 درجة مئوية. تم جمع البروتينات المترسبة، التي تحتوي على 60 ٪ من كمية البداية من كوليباز، وذوبانها في ما لا يقل عن 10 مللي مولار من الأسيتات العازلة، ودرجة الحموضة 4.5، التي تحتوي على 0.05 ٪ من تريتون X -100 و 2 مللي مولار من البنزاميدين (العازلة A). في هذه الدراسة، وجدنا هذه الخطوة حاسمة للقضاء على آخر آثار الدهون، وتسهيل خطوة اللوني الترشيح. تم تقديم عينة القولبيز لترشيح الهلام من خلال عمود سيفادكس G -50 (95 سم × 2.6 سم) متوازن مع المخزن المؤقت A. تم إجراء شطف البروتينات بنفس المخزن المؤقت عند 30 مل/ساعة. تم تجميع الكسور التي تحتوي على نشاط القولبيز الذي يتراوح بين 1.4 و 2 حجم فارغ. تعرضت الكسور النشطة المستخلصة من سيفادكس G -50 إلى كروماتوغرافيا تبادل الكاتيون باستخدام عمود أحادي S (2.6 سم × 20 سم) متوازن مع 10 مللي متر من الأسيتات العازلة، درجة الحموضة 4.5، تحتوي على 0.05 ٪ تريتون X -100 (العازلة B). تم غسل البروتينات غير المنتظمة باستخدام 200 مل من المخزن المؤقت B. بعد الغسل باستخدام 100 مل من 0.1 م من كلوريد الصوديوم في المخزن المؤقت B، تم إجراء الشطف بتدرج خطي من كلوريد الصوديوم (0.1–0.4 م). ظهر نشاط إنزيم كوليبز النعامة في ذروة واحدة بتركيز كلوريد الصوديوم يبلغ 180 مللي مولار (الشكل 1 أ ). تم الحصول على نتائج مماثلة مع العوامل المساعدة للديك الرومي والجنوبي (لم يتم عرض البيانات). تم تجميع الكسور المحتوية على القولبيز. تمت إضافة البنزاميدين بتركيز نهائي قدره 2 مم، ثم تم تجفيف الكسور بالتجميد لغرض التركيز. كان استرداد نشاط القولون بعد خطوة مونو إس 75 ٪ لجميع أنواع القولون المنقى. تم إذابة الكوليبات المنقّاة في 10 مل من المخزن المؤقت لـ 10 ملليلتر من ثلاثي هيدروكلوريد، الرقم الهيدروجيني 8.2، الذي يحتوي على 10 ملليلتر من كلوريد الصوديوم (المخزن المؤقت ج). تم ترشيح كل مستحضر من خلال عمود (2.6 سم × 100 سم) من سيفادكس G -50 متوازن في المحلول العازل C. تم تجميع الكسور النشطة ثم ترسبت على عمود مونو كيو سيفاروز (1.5 سم × 10 سم) متوازن في نفس المحلول العازل. بعد الغسيل بالمخزن المؤقت ج حتى يصبح المرهم خاليًا من البروتينات، تم شطف البروتينات الثابتة باستخدام تدرج خطي من كلوريد الصوديوم من 10 إلى 250 مللي متر في المخزن المؤقت ج. تم شطف كل كوليبز في ذروة واحدة مقابلة لتركيز كلوريد الصوديوم البالغ 100 مللي متر (الشكل 1B). تم تجفيف القولونيات النقية بالتجميد وحفظها عند -20درجة مئوية. تم فحص وجود سلاسل الجليكان في العوامل المساعدة المنقّاة بواسطة طريقة حمض الأنثرون- الكبريتيك باستخدام الجلوكوز كمعيار (36Spiro R. تحليل السكر الموجود في البروتينات السكرية. طرق الإنزيمول. 1966 ؛ 256: 3-26 Crossref Scopus (953) الباحث العلمي من Google). تم تنفيذ ألكلة بقايا سيس من كوليباز باستخدام تقنية أوكازاكي، يامادا، وإيموتو (37 أوكازاكي K. يامادا H. إيموتو T. A مريحة S -2 أمينو إيثيل من بقايا السيستينيل في البروتينات المختزلة. الشرج. الكيمياء الحيوية. 1985 ؛ 149: 516-520 Crossref PubMed Scopus (37) عالم جوجل). تم تغيير طبيعة ملليغرام واحد من العامل المساعد في 1 مل من 10 ملليلتر من ثلاثي هيدروكلوريد و 10 ملليلتر من كلوريد الصوديوم، الرقم الهيدروجيني 8.2، في 375 ميكرولتر من 8 م هيدروكلوريد الغوانيدين، 125 ميكرولتر من 1 م ثلاثي هيدروكلوريد، 4 ملليلتر EDTA، الرقم الهيدروجيني 8.5، و 80 ملليلتر DTT خلال 30 دقيقة عند 60 درجة مئوية. تم إجراء S - Pyridylethylation لبقايا السيستين من البروتين عن طريق إضافة 4 ميكرولتر من بيريدين الفينيل خلال 3 ساعات عند 25 درجة مئوية. تم تحليل الكوليبات المعدلة مقابل الماء لتسلسل N - terminal. تم إزالة تشوه إنزيم كوليباز البنكرياس النعامي المنقى وتقليله ومعالجته بالكربوكسي ميثيل كما هو موضح سابقًا وتم تحليله مقابل 50 ملليلتر من عازلة ثلاثي هيدروكلوريد، الرقم الهيدروجيني 8.5، بدون بنزاميدين. تم هضم محلول العامل المساعد (1 مجم/مل) عند 37 درجة مئوية مع إندوببتيداز المحدد. تفاوتت إندوببتيداز/العامل المساعد من 1 ٪ إلى 10 ٪ (وزن/وزن). تم سحب العينات (20 ميكرولتر) من خليط الحضانة في أوقات مختلفة. تم إيقاف التفاعل عن طريق إضافة حمض الخليك (20 ٪ تركيز نهائي). بالنسبة لعملية الهضم V8، تم إجراء بعض الاختبارات باستخدام محلول العامل المساعد منزوع التشبع (1 مجم/مل) في 50 ملليلتر من عازلة أسيتات الصوديوم، الرقم الهيدروجيني 5.2. ثم تم فصل الببتيدات الناتجة عن الانقسام الأنزيمي عن طريق اللوني على عمود الطور العكسي C -8 (250 مم × 4.6 مم). تم إجراء الشطف مع تدرج من 0 إلى 80 ٪ من المذيب B لمدة 30 دقيقة بمعدل تدفق 0.6 مل/دقيقة (المذيب A، 0.01 ٪ من حمض ثلاثي الفلورو أسيتيك في الماء ؛ المذيب B، أسيتونيتريل). تم إجراء SDS - PAGE التحليلي بطريقة Laemmli (38Laemmli U.K. انشقاق البروتينات الهيكلية أثناء تجميع رأس العاثية T4.Nature. 1970 ؛ 227: 680-685 Crossref PubMed Scopus (207487) الباحث العلمي من Google). كانت البروتينات ملطخة إما بنترات Coomassie Brilliant Blue أو نترات الفضة. تم نقع عينات التسلسل بالكهرباء وفقًا لبيرغمان وجورنفال (39 بيرغمان تي. جورنفال إتش. نقع بالكهرباء لبولي ببتيدات فردية من SDS/جل بولي أكريلاميد لتحليل التسلسل المباشر. J. Biochem. 1987 ؛ 169: 9-12 Crossref PubMed Scopus (73) الباحث العلمي من Google). تم إجراء نقل البروتين خلال ساعة واحدة عند 1 مللي أمبير/سم 2 في درجة حرارة الغرفة. تم تحديد الكتل الجزيئية لأنواع القولون المنقّاة بواسطة وقت تأين الامتزاز بالليزر بمساعدة المصفوفة لقياس طيف كتلة الطيران. تم تحديد التسلسلات الطرفية N للكوليباز والببتيدات عن طريق التحلل الآلي لإدمان، باستخدام نظام بيولوجي تطبيقي للحصول على 492 منظم تسلسل بروتين مجهز بنظام HPLC 140 درجة مئوية (40Hewick R.M. Hunkapiller M.W. Hood L.E. Dreyer W.J. A gas - liquid solid phase peptide and protein sequenator.J. Biol. CHEM. 1981 ؛ 256: 7990-7997 ملخص النص الكامل PDF PubMed Google Scholar). تمت نمذجة بنية كوليبز النعام باستخدام الإحداثيات ثلاثية الأبعاد للشكل المفتوح لمركب HPL/colipase (رمز قاعدة بيانات البروتين 1lpa) كقالب باستخدام برنامج نمذجة الهيكل Deep View/Swiss - PDB Viewer الإصدار 3.7 (SP5) (http://www.expasy.org/spdbv/). ثم خضع النموذج لتقليل الطاقة باستخدام تنفيذ برنامج GROMOS96 من Swiss-Pdb Viewer http://iqc.ethz.ch/gromos). تم إجراء خمس دورات من التقليل (5000 خطوة من أشد الهبوط، و 5000 خطوة من التدرجات المترافقة، و 5000 خطوة من أشد الهبوط، وقطع عند 30 أمبير) باستخدام قيد توافقي وقطع 30 أمبير. تم تحليل هندسة النماذج النهائية كيميائياً باستخدام برنامج PROCHECK (41Laskowski R.A. Mac Arthur M.W. Moss D.S. Thornton J.M. PROCHECK: برنامج للتحقق من الجودة الكيميائية الفراغية لهياكل البروتين.J. Appl. Crystallogr. 1993 ؛ 26: 283-291 Crossref Google Scholar). تم حساب الأسطح التي يمكن الوصول إليها من النموذجين باستخدام Surface Racer، وهو برنامج كمبيوتر للحساب السريع للمساحات السطحية التي يمكن الوصول إليها والجزيئية (42Tsodicov Jr.، سجل O.V. M.T. سيرجيف Y.V. برنامج كمبيوتر جديد للحساب الدقيق السريع لمساحات السطح التي يمكن الوصول إليها والجزيئية ومتوسط انحناء السطح. الكيمياء. 2002 ؛ 23: 600-609 Crossref PubMed Scopus (351) الباحث العلمي من Google). تم تنقية ثلاثة أنواع من القولون من البنكرياس لطائرين (النعامة والديك الرومي) وثديي واحد (الجملوني) وفقًا للإجراء الموصوف في المواد والطرق. نتائج تحليل SDS - PAGE للكوليباز المستخلصة من عمود مونو كيو (الشكل 1C) أن كل عامل من العوامل الثلاثة المنقاة أظهر نطاقًا واحدًا يتوافق مع كتلة جزيئية تبلغ 10 كيلو دالتون. كان هذا متوافقًا مع تقدير الكتلة الجزيئية باستخدام ترشيح الهلام Superose 12 عمودًا بواسطة الكروماتوغرافيا السائلة سريعة البروتين. من ناحية أخرى، تم تحديد الكتل الجزيئية البالغة 9,593.03 و 9,138.12 و 9,245.23 دا بواسطة قياس الطيف الكتلي للنعام والديك الرومي ومرض القولون في البنكرياس، على التوالي (لم يتم عرض البيانات). إجمالاً، تشير هذه النتائج إلى أن إنزيمات القولون في الطيور هي بروتينات أحادية، كما وجد في إنزيمات القولون في الثدييات. تم فحص وجود سلاسل الجلايكان في جزيئات الكوليبات النقية. أظهرت نتائجنا أن البروتينات الثلاثة المنقّاة غير معالجة بالجليكوزيل (البيانات غير معروضة). يوضح تدفق التنقية الوارد في الجدول 1 أن النشاط المحدد للبروتينات النقية بلغ 13000 و 11000 و 10000 وحدة/ملغ لمرض القولونيات في الديك الرومي والنعام والجنوبي، على التوالي، عندما تم استخدام مستحلب زيت الزيتون كركيزة عند الرقم الهيدروجيني 8.5 و 37 درجة مئوية وفي وجود 6 مللي مولار من NaDC.TABLE 1 صفيحة تدفق النعام والديك الرومي وتنقية البنكرياس الجنوبي 22000200011 (NH4) 2SO4 ترسيب (60 ٪) من Ostrich16500060027582.51Turkey00063360003212.341.138Dromedary 5001Translated Description (French)
Trois colipases ont été purifiées du pancréas de deux oiseaux (autruche et dinde) et d'un mammifère (dromadaire). Après traitement acide et/ou thermique et précipitation par sulfate d'ammonium puis éthanol, les cofacteurs ont été purifiés par filtration sur gel Sephadex G-50 suivie d'une chromatographie échangeuse d'ions d'abord sur Mono S puis sur Mono Q. Une forme moléculaire a été obtenue à partir de chaque espèce avec une masse moléculaire d' ∼10 kDa. Les cofacteurs n'étaient pas glycosylés. Les séquences N-terminales des trois cofacteurs purifiés ont montré une homologie de séquence élevée. Une séquence de 90 acides aminés du cofacteur de l'autruche a été établie sur la base de séquences peptidiques provenant de quatre digestions différentes de la protéine dénaturée en utilisant la trypsine, la chymotrypsine, la thermolysine ou la protéase staphylococcique. Cette séquence présentait un degré élevé d'homologie avec les cofacteurs poulet et mammifère. Les lipases pancréatiques inhibées par le sel biliaire de cinq espèces ont été activées à des degrés variables par des colipases d'origine aviaire et mammifère. Le système lipase-colipase pancréatique des oiseaux semble fonctionnellement similaire aux systèmes lipolytiques homologues des mammifères supérieurs. Notre étude comparative a montré que la colipase de mammifère présente un niveau d'activation des lipases d'oiseau inférieur à celui de la contrepartie d'oiseau. La modélisation tridimensionnelle de la colipase de l'autruche a suggéré une explication structurelle de ce fait. Trois colipases ont été purifiées du pancréas de deux oiseaux (autruche et dinde) et d'un mammifère (dromadaire). Après traitement acide et/ou thermique et précipitation par sulfate d'ammonium puis éthanol, les cofacteurs ont été purifiés par filtration sur gel Sephadex G-50 suivie d'une chromatographie échangeuse d'ions d'abord sur Mono S puis sur Mono Q. Une forme moléculaire a été obtenue à partir de chaque espèce avec une masse moléculaire d' ∼10 kDa. Les cofacteurs n'étaient pas glycosylés. Les séquences N-terminales des trois cofacteurs purifiés ont montré une homologie de séquence élevée. Une séquence de 90 acides aminés du cofacteur de l'autruche a été établie sur la base de séquences peptidiques provenant de quatre digestions différentes de la protéine dénaturée en utilisant la trypsine, la chymotrypsine, la thermolysine ou la protéase staphylococcique. Cette séquence présentait un degré élevé d'homologie avec les cofacteurs poulet et mammifère. Les lipases pancréatiques inhibées par le sel biliaire de cinq espèces ont été activées à des degrés variables par des colipases d'origine aviaire et mammifère. Le système lipase-colipase pancréatique des oiseaux semble fonctionnellement similaire aux systèmes lipolytiques homologues des mammifères supérieurs. Notre étude comparative a montré que la colipase de mammifère présente un niveau d'activation des lipases d'oiseau inférieur à celui de la contrepartie d'oiseau. La modélisation tridimensionnelle de la colipase de l'autruche a suggéré une explication structurelle de ce fait. Chez les mammifères, la digestion duodénale des triacylglycérols alimentaires s'effectue essentiellement par l'action de la lipase pancréatique en présence de colipase et de sels biliaires. La colipase est une protéine de faible masse moléculaire sécrétée par le pancréas exocrine qui contrecarre (in vitro) l'action inhibitrice des sels biliaires sur l'activité lipasique (1Borgstrom B. Erlanson-Albertsson C. Wieloch T. Pancreatic colipase : chemistry and physiology.J. Lipid Res. 1979 ; 20: 805-816Abstract Full Text PDF PubMed Google Scholar) via la formation d'un complexe lipase-colipase spécifique (2Donner J. Spink C.H. Borgstrom B. Sjoholm I. Interactions between pancreatic lipase, colipase and taurodeoxycholate in the absence of triglyceride substrate.Biochemistry. 1976 ; 15: 5413-5417Crossref PubMed Scopus (69) Google Scholar). La colipase a été purifiée à partir des glandes pancréatiques de plusieurs espèces (1Borgstrom B. Erlanson-Albertsson C. Wieloch T. Pancreatic colipase : chemistry and physiology.J. Lipid Res. 1979 ; 20: 805-816Abstract Full Text PDF PubMed Google Scholar). La première indication de l'existence d'un cofacteur pour les lipases pancréatiques a été rapportée en 1910 par Rosenheim (3Rosenheim O. On pancreatic lipase. III. La séparation de la lipase de son co-enzyme. J. Physiol. 1910 ; 15: 14-16Google Scholar). Colipase, qui a été isolée du pancréas de nombreux mammifères (humain, chien, cheval, bœuf, porc, rat et mouton) (4Sternby B. Borgstrom B. Purification et caractérisation de la colipase pancréatique humaine.Biochim. Biophys. Acta. 1979 ; 617: 371-382Google Scholar, 5Lee p.c. Comparative studies of canine colipase and lipases from bovine, porcine, canine, human and rat pancreas.Comp. Biochem. Physiol. 1978 ; 60B : 373-378Google Scholar, 6Julien R. Rathelot J. Canioni P. Sarda L. Gregoire J. Rochat H. Horse pancreatic colipase : isolation by a detergent method and amino terminal sequence of the polypeptide chain.Biochimie. 1978 ; 60: 103-107Crossref PubMed Scopus (32) Google Scholar, 7Julien R. Canioni P. Rathelot J. Sarda L. Plummer Jr., T.H. Studies on bovine pancreatic lipase and colipase.Biochim. Biophys. Acta. 1972 ; 280: 215-224Crossref PubMed Scopus (45) Google Scholar, 8Erlanson C. Borgstrom B. Purification and further characterization of colipase from porcine pancreas.Biochim. Biophys. Acta. 1972 ; 271: 400-412Crossref PubMed Scopus (57) Google Scholar, 9Erlanson-Albertsson C. The existence of pro-colipase in pancreatic juice.Biochim. Biophys. Acta. 1981 ; 666: 299-300Crossref PubMed Scopus (37) Google Scholar, 10Canioni P. Julien R. Rathelot J. Sarda L. Inhibition of sheep pancreatic lipase activity against emulsified tributyrin by non-ionic detergents.Biochimie. 1976 ; 58: 751-753Crossref PubMed Scopus (23) Google Scholar) et de poulet (11Bosc-Bierne I. Rathelot J. Canioni P. Julien R. Bechis G. Gregoire J. Rochat H. Sarda L. Isolation and partial structural characterization of chicken pancreatic colipase.Biochim. Biophys. Acta. 1981 ; 667: 225-232Crossref PubMed Scopus (32) Google Scholar), a été trouvé dans le suc pancréatique de mammifères supérieurs dans une proforme (procolipase). La procolipase est convertie en sa forme physiologiquement plus active par un clivage tryptique d'une liaison simple, l'arginine 5-glycine 6 (12Borgstrom B. Wieloch T. Erlanson-Albertsson C. Evidence for a pancreatic procolipase and its activation by trypsin.FEBS Lett. 1979 ; 108: 407-410Crossref PubMed Scopus (84) Google Scholar). L'élimination du pentapeptide N-terminal de la colipase native, conservé dans toutes les colipases de mammifères étudiées à ce jour, s'est avérée augmenter fortement la capacité de la colipase à ancrer la lipase à une interface lipide-eau (13Wieloch T. Borgstrom B. Pieroni G. Pattus P. Verger R. Porcine pancreatic procolipase and its trypsin-activated form : lipid binding and lipase activation on monomolecular films.FEBS Lett. 1981 ; 128: 217-220Crossref PubMed Scopus (25) Google Scholar, 14Rathelot J. Canioni P. Bosc-Bierne I. Sarda L. Kamoun A. Kaptein R. Cozzone P.J. Limited trypsinolysis of porcine and equine colipases. Études spectroscopiques et cinétiques.Biochim. Biophys. Acta. 1981 ; 671: 155-163Crossref PubMed Scopus (36) Google Scholar, 15Erlanson-Albertsson C. Larsson A. Importance de la séquence N-terminale dans la colipase pancréatique porcine. Biochim. Biophys. Acta. 1981 ; 665: 250-255Crossref PubMed Scopus (22) Google Scholar). La structure tridimensionnelle de la colipase a été déterminée en complexe avec la lipase pancréatique par cristallographie aux rayons X (16Van Tilbeurgh H. Sarda L. Verger R. Cambillau C. Structure of the lipase-colipase complex.Nature. 1992 ; 359: 159-162Crossref PubMed Scopus (322) Google Scholar) et seul en solution par RMN (17Wieloch T. Borgström B. Falk K.E. Forsén S. High-resolution proton magnetic resonance study of porcine colipase and its interactions with taurodeoxycholate.Biochemistry. 1979 ; 18: 1622-1628Crossref PubMed Scopus (22) Google Scholar). La colipase appartient à une famille de petites protéines riches en cystéine. Il s'agit d'une molécule assez plate de dimensions 25 × 30 × 35 A avec une topologie à trois doigts comparable à celle des toxines de serpents (16Van Tilbeurgh H. Sarda L. Verger R. Cambillau C. Structure du complexe lipase-colipase.Nature. 1992 ; 359: 159-162Crossref PubMed Scopus (322) Google Scholar, 18Boisbouvier J. Albrand J.P. Blackledge M. Jaquinod M. Schweitz H. Lazdunzki M. Marion D. A structural homologue of colipase in black namba venom revealed by NMR floating disulphide bridge analysis.J. Mol. Biol. 1998 ; 283: 205-219Crossref PubMed Scopus (64) Google Scholar). Le bout des doigts contient le site de liaison à une interface lipolytique. La colipase se lie au domaine C-terminal non catalytique de la lipase pancréatique et expose les extrémités hydrophobes de ses doigts du côté opposé de son site de liaison à la lipase hydrophile. Ces pointes hydrophobes aident probablement à mettre le domaine N-terminal catalytique de la lipase pancréatique en contact étroit avec l'interface, où un changement radical se produit dans la conformation du domaine lid, une boucle de surface contrôlant l'accès du substrat au site actif, qui s'ouvre. À la suite de cette réorganisation structurelle, la partie N-terminale de la colipase se lie au domaine lid, formant un deuxième site d'interaction lipase-colipase. La paupière ouverte et les extrémités des doigts de la colipase, ainsi que la boucle β9 (19Withers-Martinez C. Carrière F. Verger R. Bourgeois D. Cambillau C. A pancreatic lipase with a phospholipase A1 activity : crystal structure of a chimeric pancreatic lipase-related protein 2 from guinea pig.Structure. 1996 ; 4: 1363-1374Abstract Full Text PDF PubMed Scopus (97) Google Scholar), forment un impressionnant plateau hydrophobe continu s'étendant sur plus de 50 A qui pourrait être capable d'interagir fortement avec une interface lipide-eau. L'interaction avec le couvercle ouvert suggère un deuxième rôle de la colipase : la stabilisation d'une conformation lipasique active (ouverte) (20Lowe M.E. La colipase stabilise le domaine lidique de la lipase triglycéride pancréatique.J. Biol. Chem. 1997 ; 272: 9-12Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (26) Google Scholar). D'autres études ont étudié l'interaction entre la colipase et le domaine C-terminal de la lipase et l'importance relative des résidus putatifs de liaison à la lipase dans la surface hydrophile de la colipase. Jennens et Lowe (21Jennens M.L. Lowe M.E. The C-terminal domain of human pancreatic lipase is required for stability and full activity but not colipase reactivation.J. Lipid Res. 1995 ; 36: 1029-1036Abstract Full Text PDF PubMed Google Scholar) demonstrated that deletion of the C-terminal domain greatly decreased lipase activity, but the truncated lipase still required colipase for activity in the presence of bile acids. Ces résultats ont soulevé des questions sur l'importance des interactions entre la colipase et le domaine C-terminal de la lipase. Plus tard, Ayvazian et al. (22Ayvazian L. Crenon I. Hermoso J. Pignol D. Chapus C. Kerfelec B. Ion pairing between lipase and colipase plays a critical role in catalysis.J. Biol. Chem. 1998 ; 273: 33604-33609Abstract Full Text PDF PubMed Scopus (15) Google Scholar) a démontré que la perturbation de l'interaction entre le glutamate 45 de la colipase et la lysine 400 du domaine C-terminal de la lipase altérait l'activité lipolytique secondaire à une incapacité du mutant de la colipase à se lier à la lipase. De plus, Crandall et Lowe (23Crandall W.V. Lowe M.E. Colipase residues Glu64 and Arg65 are essential for normal lipase mediated fat digestion in the presence of bile salt micelles.J. Biol. Chem. 2001 ; 275: 12505-12512Abstract Full Text PDF Scopus (23) Google Scholar) ont suggéré que la surface hydrophile de la colipase interagit avec la lipase en solution pour former un complexe lipase-colipase actif. Il a été démontré que cette formation complexe était influencée par les micelles de sel biliaire et nécessitait la région de liaison de la colipase glutamate 64-arginine 65. Plusieurs études ont fourni des preuves qu'aucune différence ne peut être observée chez les mammifères dans l'activation d'une lipase pancréatique d'une espèce par la colipase d'une autre espèce lorsque la trioléine ou la tributyrine émulsifiée (TC4) est utilisée comme substrat (24Rathelot J. Julien R. Bosc-Bierne I. Gargouri Y. Canioni P. Sarda L. Horse pancreatic lipase. Interaction avec la colipase de diverses espèces.Biochimie. 1981 ; 63: 227-234Crossref PubMed Scopus (59) Google Scholar, 25Sternby B. Borgstrom B. Comparative studies on the ability of pancreatic colipases to restore activity of lipases from different species.Comp. Biochem. Physiol. 1981 ; 68B : 15-18Google Scholar). La lipase pancréatique et la colipase ont été purifiées à partir de poulet (11Bosc-Bierne I. Rathelot J. Canioni P. Julien R. Bechis G. Gregoire J. Rochat H. Sarda L. Isolation and partial structural characterization of chicken pancreatic colipase.Biochim. Biophys. Acta. 1981 ; 667: 225-232Crossref PubMed Scopus (32) Google Scholar, 26Bosc-Bierne I. Rathelot J. Bechis G. Delori P. Sarda L. Evidence for the existence of procolipase in chicken pancreas and pancreatic juice.Biochimie. 1984 ; 665: 413-416Crossref Scopus (12) Google Scholar, 27Bosc-Bierne I. Rathelot J. Perrot C. Sarda L. Studies on chicken pancreatic lipase and colipase.Biochim. Biophys. Acta. 1984 ; 794: 65-71Crossref PubMed Scopus (17) Google Scholar) et leurs propriétés biochimiques étudiées. Récemment, des lipases pancréatiques de dinde et d'autruche (TPL et OPL) ont été purifiées dans notre laboratoire (28Sayari A. Mejdoub H. Gargouri Y. Characterization of turkey pancreatic lipase.Biochimie. 2000 ; 82: 153-159Crossref PubMed Scopus (37) Google Scholar, 29Ben Bacha A. Gargouri Y. Ben Ali Y. Miled N. Reinbolt J. Mejdoub H. Purification and biochemical characterization of ostrich pancreatic lipase.Enzyme Microb. Technol. 2005 ; 37: 309-317Crossref Scopus (20) Google Scholar). Les propriétés biochimiques de ces enzymes seraient similaires à celles des mammifères et du poulet. Cependant, la principale différence observée était la capacité du TPL à hydrolyser les triacylglycérols à longue chaîne plus efficacement que les triacylglycérols à chaîne courte. D'autre part, contrairement au TPL et aux lipases pancréatiques de mammifères, l'OPL hydrolyse les triacylglycérols à chaîne courte et à chaîne longue à des taux comparables. Pour obtenir plus d'informations sur la fonction lipase-colipase pancréatique aviaire, nous rapportons ici la purification et certaines propriétés biochimiques d'un mammifère et de deux colipases aviaires. La structure primaire complète de la colipase de l'autruche a permis sa comparaison avec les séquences connues des colipases de mammifères. Ce travail a également abordé la question de la spécificité de l'interaction des colipases aviaires avec des lipases d'origines différentes. La chymotrypsine (traitée avec la l-1-tosylamido 2-lysyl chlorométhycétone), la trypsine (traitée avec la l-1-tosylamido 2-phényléthyl chlorométhycétone), la thermolysine, la protéinase V8, la TC4 (pure à 99 %) et la benzamidine provenaient de Fluka (Buchs, Suisse). La BSA, le désoxycholate de sodium (NaDC), le taurodésoxycholate de sodium et le Triton X-100 provenaient de Sigma Chemical (St. Louis, MO). La gomme arabique provenait de Mayaud Baker, Ltd. (Dagenham, Royaume-Uni). L'acrylamide et le bis-acrylamide (qualité électrophorèse) provenaient de BDH (Poole, Royaume-Uni). Les protéines marqueurs et supports de chromatographie utilisés pour la purification de la colipase, Sephadex G-50, Mono S et Mono Q, provenaient de Pharmacia (Uppsala, Suède). Les membranes en difluorure de polyvinylidène et le séquenceur de protéines Procise 492 équipé du système HPLC 140 C ont été achetés chez Applied Biosystems (Roissy, France). La colonne Eurospher 100 en phase inverse C-8 provenait de Knauer. Le pH-stat provenait de Metrohm (Herisau, Suisse). Les pancréas de différentes espèces ont été collectés immédiatement après l'abattage et conservés à −20 °C. Tous les pancréas ont été collectés dans un abattoir local (Sfax, Tunisie), à l'exception des pancréas d'autruche (Nabeul, Tunisie). Après décongélation, les pancréas ont été coupés en petits morceaux (1–2 cm2) et délipidés selon la méthode décrite précédemment (30Verger R. De Haas G.H. Sarda L. Desnuelle P. Purification à partir de pancréas porcin de deux espèces moléculaires à activité lipasique.Biochim. Biophys. Acta. 1969 ; 188: 272-282Crossref PubMed Scopus (204) Google Scholar). Après délipidation, ∼15 g de poudre délipidée de chaque pancréas ont été obtenus à partir de 100 g de tissu frais. L'activité lipasique a été mesurée titrimétriquement à pH 8,5 et 37°C avec un pH-stat, dans les conditions de dosage standard décrites précédemment, en utilisant une émulsion d'huile d'olive (31Gargouri Y. Cudrey C. Mejboub H. Verger R. Inactivation de la lipase pancréatique humaine par l'acide 5-dodécyldithio-2-nitrobenzoïque.Eur. J. Biochem. 1992 ; 204: 1063-1067Crossref PubMed Scopus (34) Google Scholar) ou TC4 (0,25 ml) dans 30 ml de 2,5 mM Tris-HCl et 1 mM CaCl2, pH 8,5 (32Rathelot J. Julien R. Canioni P. Coeroli C. Sarda L. Studies on the effect of bile salt and colipase on enzymatic lipolysis. Méthode améliorée pour la détermination de la lipase pancréatique et de la colipase.Biochimie. 1975 ; 57: 1117-1122Crossref PubMed Scopus (139) Google Scholar), comme substrat. Certains dosages de lipase ont été effectués en présence ou en l'absence de NaDC et de colipase. Une unité de lipase correspond à 1 μmol d'acide gras libéré par minute. L'activité de la colipase a été mesurée à pH 8,5 et 37 °C comme décrit par Rathelot et al. (32Rathelot J. Julien R. Canioni P. Coeroli C. Sarda L. Studies on the effect of bile salt and colipase on enzymatic lipolysis. Méthode améliorée pour la détermination de la lipase pancréatique et de la colipase.Biochimie. 1975 ; 57: 1117-1122Crossref PubMed Scopus (139) Google Scholar). Une unité de colipase correspond à la quantité de cofacteur qui augmente l'activité de la lipase pancréatique inhibée par le sel biliaire de 1 unité d'enzyme. OPL (25Sternby B. Borgstrom B. Comparative studies on the ability of pancreatic colipases to restore activity of lipases from different species.Comp. Biochem. Physiol. 1981 ; 68B : 15-18Google Scholar), lipase pancréatique dromadaire (33Mejdoub H. Reinbolt J. Gargouri Y. Dromedary pancreatic lipase. Purification et propriétés structurelles.Biochim. Biophys. Acta. 1994 ; 1213: 119-126Crossref PubMed Scopus (23) Google Scholar), and colipase from pig (8Erlanson C. Borgstrom B. Purification and further characterization of colipase from porcine pancreas.Biochim. Biophys. Acta. 1972 ; 271: 400-412Crossref PubMed Scopus (57) Google Scholar) ont été préparés dans notre laboratoire comme décrit précédemment. La lipase pancréatique de poulet et le TPL ont été purifiés selon des travaux antérieurs (28Sayari A. Mejdoub H. Gargouri Y. Characterization of turkey pancreatic lipase.Biochimie. 2000 ; 82: 153-159Crossref PubMed Scopus (37) Google Scholar, 34Fendri A. Frikha F. Mosbah H. Miled N. Zouari N. Ben Bacha A. Sayari A. Mejdoub H. Gargouri Y. Biochemical characterization, cloning, and molecular modeling of chicken pancreatic lipase.Arch. Biochem. Biophys. 2006 ; 451: 149-159Crossref PubMed Scopus (20) Google Scholar). La lipase pancréatique humaine recombinante (HPL) est un don généreux du Dr R. Verger (Centre National de la Recherche Scientifique, Marseille, France). La forme activée du cofacteur porcin a été obtenue par trypsinolyse limitée dans des conditions contrôlées (14Rathelot J. Canioni P. Bosc-Bierne I. Sarda L. Kamoun A. Kaptein R. Cozzone P.J. Limited trypsinolyse des colipases porcines et équines. Études spectroscopiques et cinétiques.Biochim. Biophys. Acta. 1981 ; 671: 155-163Crossref PubMed Scopus (36) Google Scholar). La concentration en protéines a été déterminée comme décrit par Bradford (35Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of protein using the principle of protein-dye binding.Anal. Biochem. 1976 ; 72: 248-254Crossref PubMed Scopus (217399) Google Scholar) en utilisant BSA (E1cm1% = 6.7) comme référence. Les colipases pancréatiques de l'autruche, de la dinde et du dromadaire ont été purifiées dans les mêmes conditions. Vingt grammes de poudre délipidée d'autruche, de dinde ou de pancréas dromadaire ont été mis en suspension dans 300 ml d'eau contenant 2 mM de benzamidine, 150 mM de NaCl et 0,2 % de Triton X-100 (v/v) et broyés mécaniquement deux fois pendant 30 s à 4 °C à l'aide du système Waring Blendor. Le mélange a été agité avec un barreau magnétique pendant 30 min à 4°C puis centrifugé pendant 30 min à 12 000 tr/min. Pour inactiver la lipase, le surnageant a été incubé pendant 5 min à 70°C dans le cas de l'autruche et des colipases dromadaires. Après un refroidissement rapide, la matière insoluble a été éliminée par centrifugation pendant 30 min à 12 000 tr/min. Ensuite, le pH du surnageant précédent a été porté à 3,0 par ajout d'HCl 6 N sous agitation douce à 0°C. Après centrifugation (30 min à 12 000 tr/min), le surnageant clair a été ajusté à pH 7 avec du NaOH 6N. Dans le cas de la colipase de dinde, le pH de l'homogénat a été porté à 1,5 par ajout de HCl 6 N sous agitation douce à 0°C et incubé pendant 5 min. Nous avons obtenu un surnageant limpide après centrifugation pendant 20 min à 12 000 tr/min, qui contenait 20 000 unités de colipase par gramme de tissu pancréatique délipidé. Les résultats montrent que les pancréas d'oiseaux présentaient une teneur en colipase plus élevée que les pancréas de mammifères. Le taux le plus élevé a été observé chez la dinde (20 000 unités de colipase par gramme de pancréas délipidé). L'autruche ne présentait que 10 000 unités de colipase par gramme de poudre délipidée, et le dromadaire présentait le niveau le plus bas : 1 100 unités de colipase. Des extraits pancréatiques d'autruche, de dinde et de pancréas dromadaires contenant 200 000, 400 000 et 22 000 unités de colipase, respectivement, ont été portés à 60 % de saturation avec du sulfate d'ammonium solide dans des conditions d'agitation et maintenus pendant 30 min à 4 °C. Après centrifugation (30 min, 12 000 tr/min), les précipités ont été remis en suspension dans un minimum de solution d'extraction (eau contenant 2 mM de benzamidine, 150 mM de NaCl et 0,2 % de Triton X-100). Les protéines insolubles ont été éliminées par centrifugation (15 min, 12 000 tr/min). Les préparations de colipases contenaient entre 70 % et 80 % de la quantité initiale de colipase. Les surnageants issus de la précipitation du sulfate d'ammonium ont été soumis à un fractionnement à l'éthanol. Nous avons ajouté un volume égal d'éthanol à 0°C. Les protéines insolubles ont été éliminées par centrifugation et l'éthanol (4 v/v) a été ajouté lentement au surnageant, ce qui a porté la concentration du solvant à 90 % (v/v) à 0 °C. Les protéines précipitées, qui contenaient environ60% de la quantité initiale de colipase, ont été collectées et solubilisées dans un minimum de tampon acétate 10 mM, pH 4,5, contenant 0,05% de Triton X-100 et 2 mM de benzamidine (tampon A). Dans cette étude, nous avons trouvé cette étape critique pour éliminer les dernières traces de lipides, facilitant l'étape de chromatographie de filtration. L'échantillon de colipase a été soumis à une filtration sur gel à travers une colonne Sephadex G-50 (95 cm × 2,6 cm) équilibrée avec du tampon A. L'élution des protéines a été effectuée avec le même tampon à 30 ml/h. Les fractions contenant l'activité colipase éluée entre 1,4 et 2 volumes vides ont été regroupées. Les fractions actives éluées de Sephadex G-50 ont été soumises à une chromatographie échangeuse de cations à l'aide d'une colonne Mono S (2,6 cm × 20 cm) équilibrée avec un tampon acétate 10 mM, pH 4,5, contenant 0,05% de Triton X-100 (tampon B). Les protéines non liées ont été lavées avec 200 ml de tampon B. Après un lavage avec 100 ml de NaCl 0,1 M dans le tampon B, l'élution a été effectuée avec un gradient linéaire de NaCl (0,1-0,4 M). L'activité de la colipase d'autruche a émergé en un seul pic à une concentration de NaCl d'environ180 mM (Fig. 1A ). Des résultats similaires ont été obtenus avec la dinde et les cofacteurs dromadaires (données non présentées). Les fractions contenant de la colipase ont été regroupées. La benzamidine a été ajoutée à une concentration finale de 2 mM, puis les fractions ont été lyophilisées à des fins de concentration. La récupération de l'activité de la colipase après l'étape Mono S était d'environ75% pour toutes les colipases purifiées. Les colipases purifiées ont été dissoutes dans environ10 ml de tampon Tris-HCl 10 mM, pH 8,2, contenant 10 mM NaCl (tampon C). Chaque préparation a été filtrée sur une colonne (2,6 cm x 100 cm) de Séphadex G-50 équilibrée dans le tampon C. Les fractions actives ont été regroupées puis déposées sur une colonne de Sépharose Mono Q (1,5 cm x 10 cm) équilibrée dans le même tampon. Après lavage avec le tampon C jusqu'à ce que l'éluant soit exempt de protéines, l'élution des protéines fixées a été effectuée en utilisant un gradient linéaire de NaCl de 10 à 250 mM dans le tampon C. Chaque colipase a été éluée en un seul pic correspondant à une concentration en NaCl d'environ100 mM (Fig. 1B). Les colipases pures ont été lyophilisées et conservées à −20 °C. La présence de chaînes glycanniques dans les cofacteurs purifiés a été vérifiée par la méthode de l'acide anthrone-sulfurique en utilisant le glucose comme étalon (36Spiro R. Analysis of sugar found in glycoproteins.Methods Enzymol. 1966 ; 256: 3-26Crossref Scopus (953) Google Scholar). L'alkylation des résidus Cys de la colipase a été réalisée en utilisant la technique d'Okazaki, Yamada et Imoto (37Okazaki K. Yamada H. Imoto T. A convenient S-2 aminoethylation of cysteinyl residues in reduced proteins.Anal. Biochem. 1985 ; 149: 516-520Crossref PubMed Scopus (37) Google Scholar). Un milligramme de cofacteur dans 1 ml de Tris-HCl 10 mM et de NaCl 10 mM, pH 8,2, a été dénaturé dans 375 μl de chlorhydrate de guanidine 8 M, 125 μl de Tris-HCl 1 M, EDTA 4 mM, pH 8,5 et DTT 80 mM pendant 30 min à 60°C. La S-pyridyléthylation des résidus de cystéine des protéines a été réalisée en ajoutant 4 μl de vinyl pyridine pendant 3 h à 25°C. La colipase modifiée a été dialysée contre de l'eau pour le séquençage N-terminal. La colipase pancréatique d'autruche purifiée a été dénaturée, réduite et carboxyméthylée comme décrit précédemment et dialysée contre un tampon Tris-HCl 50 mM, pH 8,5, sans benzamidine. La solution de cofacteur (1 mg/ml) a été digérée à 37°C avec l'endopeptidase sélectionnée. L'endopeptidase/cofacteur variait de 1% à 10% (p/p). Les échantillons (20 μl) ont été prélevés du mélange d'incubation à différents moments. La réaction a été arrêtée par l'addition d'acide acétique (20 % de concentration finale). Pour la digestion V8, certains dosages ont été effectués avec la solution de cofacteur dénaturé (1 mg/ml) dans du tampon acétate de sodium 50 mM, pH 5,2. Les peptides résultants du clivage enzymatique ont ensuite été séparés par chromatographie sur colonne C-8 en phase inverse (250 mm x 4,6 mm). L'élution a été effectuée avec un gradient de 0 à 80 % de solvant B pendant 30 min à un débit de 0,6 ml/min (solvant A, acide trifluoroacétique à 0,01 % dans l'eau ; solvant B, acétonitrile). Le SDS-PAGE analytique a été réalisé par la méthode de Laemmli (38Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4.Nature. 1970 ; 227: 680-685Crossref PubMed Scopus (207487) Google Scholar). Les protéines ont été colorées au bleu brillant de Coomassie ou au nitrate d'argent. Des échantillons pour le séquençage ont été électrophotographiés selon Bergman et Jö rnvall (39Bergman T. Jö rnvall H. Electroblotting of individual polypeptides from SDS/polyacrylamide gels for direct sequence analysis.Eur. J. Biochem. 1987 ; 169: 9-12Crossref PubMed Scopus (73) Google Scholar). Le transfert de protéines a été effectué pendant 1 h à 1 mA/cm2 à température ambiante. Les masses moléculaires des colipases purifiées ont été déterminées par spectrométrie de masse à temps de vol d'ionisation par désorption laser assistée par matrice. Les séquences N-terminales des colipases et des peptides ont été déterminées par dégradation automatisée d'Edman, à l'aide d'un séquenceur de protéines Applied Biosystems Procise 492 équipé du système HPLC 140 C (40Hewick R.M. Hunkapiller M.W. Hood L.E. Dreyer W.J. A gas-liquid solid phase peptide and protein sequenator.J. Biol. Chem. 1981 ; 256: 7990-7997Abstract Full Text PDF PubMed Google Scholar). La structure de la colipase d'autruche a été modélisée en utilisant les coordonnées tridimensionnelles de la forme ouverte du complexe HPL/colipase (code de base de données protéiques 1lpa) comme modèle à l'aide du programme de modélisation de structure Deep View/Swiss-PDB Viewer version 3.7 (SP5) (http://www.expasy.org/spdbv/). Le modèle a ensuite été soumis à une minimisation de l'énergie à l'aide de l'implémentation logicielle GROMOS96 de Swiss-Pdb Viewer http://iqc.ethz.ch/gromos). Cinq cycles de minimisation ont été réalisés (5 000 pas de descente la plus raide, 5 000 pas de gradients conjugués, 5 000 pas de descente la plus raide, coupure à 30 A ⁻) en utilisant une contrainte harmonique et une coupure de 30 A ⁻. La géométrie des modèles finaux a été analysée stéréochimiquement à l'aide du programme PROCHECK (41Laskowski R.A. Mac Arthur M.W. Moss D.S. Thornton J.M. PROCHECK : a program to check the stereochemical quality of protein structures.J. Appl. Crystallogr. 1993 ; 26: 283-291Crossref Google Scholar). Les surfaces accessibles des deux modèles ont été calculées avec Surface Racer, un programme informatique pour le calcul rapide des surfaces accessibles et moléculaires (42Tsodicov Jr., O.V. Record M.T. Sergeev Y.V. Novel computer program for fast exact calculation of accessible and molecular surface areas and average surface curvature. J. Comput. Chem. 2002 ; 23: 600-609Crossref PubMed Scopus (351) Google Scholar). Trois colipases ont été purifiées à partir des pancréas de deux oiseaux (autruche et dinde) et d'un mammifère (dromadaire) selon la procédure décrite dans Matériels et méthodes. Les résultats de l'analyse SDS-PAGE des colipases éluées de la colonne Mono Q (Fig. 1C) ont montré que chacun des trois cofacteurs purifiés présentait une bande correspondant à une masse moléculaire d'environ10 kDa. Ceci était en accord avec l'estimation de la masse moléculaire à l'aide d'une colonne de gel filtration Superose 12 par chromatographie liquide à protéines rapides. D'autre part, des masses moléculaires de 9 593,03, 9 138,12 et 9 245,23 Da ont été déterminées par spectrométrie de masse pour les colipases pancréatiques de l'autruche, de la dinde et du dromadaire, respectivement (données non présentées). Au total, ces résultats suggèrent que les colipases d'oiseaux sont des protéines monomères, comme cela a été trouvé pour les colipases de mammifères. La présence de chaînes de glycanes dans les molécules de colipase pure a été vérifiée. Nos résultats ont montré que les trois protéines purifiées ne sont pas glycosylées (données non présentées). Le flux de purification donné dans le tableau 1 montre que l'activité spécifique des protéines pures a atteint 13 000, 11 000 et 10 000 U/mg pour les colipases de dinde, d'autruche et de dromadaire, respectivement, lorsque l'émulsion d'huile d'olive a été utilisée comme substrat à pH 8,5 et 37 °C et en présence de 6 mM NaDC.TABLE 1Flux de purification des colipases pancréatiques d'autruche, de dinde et de dromadaireÉtape de purificationÉspèceActivité totale (unités)Protéine (mg) Activité spécifique (U/mg) Récupération d'activité (%) Facteur de purificationChaleur et/ou traitement acideOstrich200 0001,091183.331001Turkey400 0002,046.04195.5Dromedaire22 0002 00011 (NH4)2SO4 précipitation (60%) Ostrich165 00060027582.51.5Turkey336 0001,518.3221.3841.13Dromedaire16,5001Translated Description (Spanish)
Se purificaron tres colipasas del páncreas de dos aves (avestruz y pavo) y un mamífero (dromedario). Después del tratamiento ácido y/o térmico y la precipitación con sulfato de amonio y luego etanol, los cofactores se purificaron mediante filtración en gel Sephadex G-50 seguida de cromatografía de intercambio iónico primero en Mono S y luego en Mono Q. Se obtuvo una forma molecular de cada especie con una masa molecular de ~10 kDa. Los cofactores no estaban glicosilados. Las secuencias N-terminales de los tres cofactores purificados mostraron una alta homología de secuencia. Se estableció una secuencia de 90 aminoácidos del cofactor de avestruz basada en secuencias peptídicas de cuatro digestiones diferentes de la proteína desnaturalizada utilizando tripsina, quimotripsina, termolisina o proteasa estafilocócica. Esta secuencia mostró un alto grado de homología con los cofactores de pollo y mamífero. Las lipasas pancreáticas inhibidas por sales biliares de cinco especies se activaron en grados variables mediante colipasas de origen de aves y mamíferos. El sistema de lipasa-colipasa pancreática de aves parece ser funcionalmente similar a los sistemas lipolíticos homólogos de mamíferos superiores. Nuestro estudio comparativo mostró que la colipasa de mamíferos presenta un menor nivel de activación hacia las lipasas de aves que la contraparte de aves. El modelado tridimensional de la colipasa de avestruz sugirió una explicación estructural de este hecho. Se purificaron tres colipasas del páncreas de dos aves (avestruz y pavo) y un mamífero (dromedario). Después del tratamiento ácido y/o térmico y la precipitación con sulfato de amonio y luego etanol, los cofactores se purificaron mediante filtración en gel Sephadex G-50 seguida de cromatografía de intercambio iónico primero en Mono S y luego en Mono Q. Se obtuvo una forma molecular de cada especie con una masa molecular de ~10 kDa. Los cofactores no estaban glicosilados. Las secuencias N-terminales de los tres cofactores purificados mostraron una alta homología de secuencia. Se estableció una secuencia de 90 aminoácidos del cofactor de avestruz basada en secuencias peptídicas de cuatro digestiones diferentes de la proteína desnaturalizada utilizando tripsina, quimotripsina, termolisina o proteasa estafilocócica. Esta secuencia mostró un alto grado de homología con los cofactores de pollo y mamífero. Las lipasas pancreáticas inhibidas por sales biliares de cinco especies se activaron en grados variables mediante colipasas de origen de aves y mamíferos. El sistema de lipasa-colipasa pancreática de aves parece ser funcionalmente similar a los sistemas lipolíticos homólogos de mamíferos superiores. Nuestro estudio comparativo mostró que la colipasa de mamíferos presenta un menor nivel de activación hacia las lipasas de aves que la contraparte de aves. El modelado tridimensional de la colipasa de avestruz sugirió una explicación estructural de este hecho. En los mamíferos, la digestión duodenal de los triacilgliceroles dietéticos se logra esencialmente por la acción de la lipasa pancreática en presencia de colipasa y sales biliares. La colipasa es una proteína de baja masa molecular secretada por el páncreas exocrino que contrarresta (in vitro) la acción inhibidora de las sales biliares sobre la actividad de la lipasa (1Borgstrom B. Erlanson-Albertsson C. Wieloch T. Pancreatic colipase: chemistry and physiology.J. Lipid Res. 1979; 20: 805-816Abstract Full Text PDF PubMed Google Scholar) a través de la formación de un complejo específico de lipasa-colipasa (2Donner J. Spink C.H. Borgstrom B. Sjoholm I. Interactions between pancreatic lipase, colipase and taurodeoxycholate in the absence of triglyceride substrate.Biochemistry. 1976; 15: 5413-5417 Crossref PubMed Scopus (69) Google Scholar). La colipasa se ha purificado de las glándulas pancreáticas de varias especies (1Borgstrom B. Erlanson-Albertsson C. Wieloch T. Pancreatic colipase: chemistry and physiology.J. Lipid Res. 1979; 20: 805-816Abstract Full Text PDF PubMed Google Scholar). La primera indicación de la existencia de un cofactor para las lipasas pancreáticas fue reportada en 1910 por Rosenheim (3Rosenheim O. On pancreatic lipase. III. La separación de la lipasa de su coenzima.J. Physiol. 1910; 15: 14-16Google Scholar). Colipasa, que se ha aislado del páncreas de muchos mamíferos (humanos, perros, caballos, bueyes, cerdos, ratas y ovejas) (4Sternby B. Borgstrom B. Purification and characterization of human pancreatic colipase. Biochim. Biophys. Acta. 1979; 617: 371-382Google Scholar, 5Lee P.C. Comparative studies of canine colipase and lipases from bovine, porcine, canine, human and rat pancreas.Comp. Biochem. Physiol. 1978; 60B: 373-378Google Scholar, 6Julien R. Rathelot J. Canioni P. Sarda L. Gregoire J. Rochat H. Horse pancreatic colipase: isolation by a detergent method and amino terminal sequence of the polypeptide chain. Biochimie. 1978; 60: 103-107Crossref PubMed Scopus (32) Google Scholar, 7Julien R. Canioni P. Rathelot J. Sarda L. Plummer Jr., T.H. Studies on bovine pancreatic lipase and colipase. Biochim. Biophys. Acta. 1972; 280: 215-224Crossref PubMed Scopus (45) Google Scholar, 8Erlanson C. Borgstrom B. Purification and further characterization of colipase from porcine pancreas.Biochim. Biophys. Acta. 1972; 271: 400-412Crossref PubMed Scopus (57) Google Scholar, 9Erlanson-Albertsson C. La existencia de pro-colipasa en el jugo pancreático. Biochim. Biophys. Acta. 1981; 666: 299-300Crossref PubMed Scopus (37) Google Scholar, 10Canioni P. Julien R. Rathelot J. Sarda L. Inhibition of sheep pancreatic lipase activity against emulsified tributyrin by nonionic detergents. Biochimie. 1976; 58: 751-753Crossref PubMed Scopus (23) Google Scholar) y de pollo (11Bosc-Bierne I. Rathelot J. Canioni P. Julien R. Bechis G. Gregoire J. Rochat H. Sarda L. Isolation and partial structural characterization of chicken pancreatic colipase.Biochim. Biophys. Acta. 1981; 667: 225-232Crossref PubMed Scopus (32) Google Scholar), se encontró en el jugo pancreático de mamíferos superiores en una proforma (procolipasa). La procolipasa se convierte en su forma fisiológicamente más activa mediante una escisión tríptica de un enlace simple, arginina 5-glicina 6 (12Borgstrom B. Wieloch T. Erlanson-Albertsson C. Evidence for a pancreatic procolipase and its activation by tripsin.FEBS Lett. 1979; 108: 407-410 Crossref PubMed Scopus (84) Google Scholar). Se encontró que la eliminación del pentapéptido N-terminal de la colipasa nativa, conservada en todas las colipasas de mamíferos estudiadas hasta la fecha, aumenta en gran medida la capacidad de la colipasa para anclar la lipasa a una interfaz lípido-agua (13Wieloch T. Borgstrom B. Pieroni G. Pattus P. Verger R. Porcine pancreatic procolipase and its tripsin-activated form: lipid binding and lipase activation on monomolecular films.FEBS Lett. 1981; 128: 217-220Crossref PubMed Scopus (25) Google Scholar, 14Rathelot J. Canioni P. Bosc-Bierne I. Sarda L. Kamoun A. Kaptein R. Cozzone P.J. Limited tripsinolysis of porcine and equine colipases. Estudios espectroscópicos y cinéticos.Biochim. Biophys. Acta. 1981; 671: 155-163Crossref PubMed Scopus (36) Google Scholar, 15Erlanson-Albertsson C. Larsson A. Importance of the N-terminal sequence in porcine pancreatic colipase.Biochim. Biophys. Acta. 1981; 665: 250-255Crossref PubMed Scopus (22) Google Scholar). La estructura tridimensional de la colipasa se determinó en complejo con la lipasa pancreática mediante cristalografía de rayos X (16Van Tilbeurgh H. Sarda L. Verger R. Cambillau C. Structure of the lipase-colipase complex.Nature. 1992; 359: 159-162 Crossref PubMed Scopus (322) Google Scholar) y solo en solución por RMN (17Wieloch T. Borgström B. Falk K.E. Forsén S. High-resolution proton magnetic resonance study of porcine colipase and its interactions with taurodeoxycholate.Biochemistry. 1979; 18: 1622-1628 Crossref PubMed Scopus (22) Google Scholar). La colipasa pertenece a una familia de pequeñas proteínas ricas en cisteína. Se trata de una molécula bastante plana de dimensiones 25 × 30 × 35 A con una topología de tres dedos comparable a la de las toxinas de serpiente (16Van Tilbeurgh H. Sarda L. Verger R. Cambillau C. Structure of the lipase-colipase complex.Nature. 1992; 359: 159-162 Crossref PubMed Scopus (322) Google Scholar, 18Boisbouvier J. Albrand J.P. Blackledge M. Jaquinod M. Schweitz H. Lazdunzki M. Marion D. A structural homologue of colipase in black namba venom revealed by NMR floating disulphide bridge analysis.J. Mol. Biol. 1998; 283: 205-219Crossref PubMed Scopus (64) Google Scholar). Las puntas de los dedos contienen el sitio de unión a una interfaz lipolítica. La colipasa se une al dominio C-terminal no catalítico de la lipasa pancreática y expone las puntas hidrófobas de sus dedos en el lado opuesto de su sitio de unión a la lipasa hidrófila. Estas puntas hidrófobas probablemente ayudan a poner el dominio N-terminal catalítico de la lipasa pancreática en estrecho contacto con la interfaz, donde se produce un cambio drástico en la conformación del dominio lid, un bucle superficial que controla el acceso del sustrato al sitio activo, que se abre. Como resultado de esta reorganización estructural, la parte N-terminal de la colipasa se une al dominio lid, formando un segundo sitio de interacción lipasa-colipasa. El párpado abierto y las extremidades de los dedos de la colipasa, así como el bucle β9 (19Withers-Martinez C. Carrière F. Verger R. Bourgeois D. Cambillau C. A pancreatic lipase with a phospholipase A1 activity: crystal structure of a chimeric pancreatic lipase-related protein 2 from guinea pig. 1996; 4: 1363-1374Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (97) Google Scholar), forman una impresionante meseta hidrofóbica continua que se extiende sobre >50 A que podría ser capaz de interactuar fuertemente con una interfaz lípido-agua. La interacción con el párpado abierto sugirió un segundo papel de la colipasa: la estabilización de una conformación de lipasa activa (abierta) (20Lowe M.E. Colipase stabilizes the lid domain of pancreatic triglyceride lipase.J. Biol. Chem. 1997; 272: 9-12Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (26) Google Scholar). Otros estudios han investigado la interacción entre la colipasa y el dominio C-terminal de la lipasa y la importancia relativa de los supuestos residuos de unión a lipasa en la superficie hidrófila de la colipasa. Jennens y Lowe (21Jennens M.L. Lowe M.E. El dominio C-terminal de la lipasa pancreática humana se requiere para la estabilidad y la actividad completa, pero no para la reactivación de la colipasa. J. Lipid Res. 1995; 36: 1029-1036Abstract Full Text PDF PubMed Google Scholar) demostró que la eliminación del dominio C-terminal disminuyó en gran medida la actividad de la lipasa, pero la lipasa truncada aún requería colipasa para la actividad en presencia de ácidos biliares. Estos resultados plantearon preguntas sobre la importancia de las interacciones entre la colipasa y el dominio C-terminal de la lipasa. Más tarde, Ayvazian et al. (22Ayvazian L. Crenon I. Hermoso J. Pignol D. Chapus C. Kerfelec B. El emparejamiento iónico entre lipasa y colipasa juega un papel crítico en la catálisis.J. Biol. Chem. 1998; 273: 33604-33609Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (15) Google Scholar) demostraron que la interrupción de la interacción entre el glutamato 45 de la colipasa y la lisina 400 del dominio C-terminal de la lipasa alteraba la actividad lipolítica secundaria a una incapacidad del mutante de colipasa para unirse a la lipasa. Además, Crandall y Lowe (23Crandall W.V. Lowe M.E. Los residuos de colipasa Glu64 y Arg65 son esenciales para la digestión normal de grasas mediada por lipasa en presencia de micelas de sales biliares. J. Biol. Chem. 2001; 275: 12505-12512Abstract Full Text Full Text PDF Scopus (23) Google Scholar) han sugerido que la superficie hidrófila de la colipasa interactúa con la lipasa en solución para formar un complejo activo de lipasa-colipasa. Se demostró que esta formación de complejos está influenciada por las micelas de sales biliares y que requiere la región de unión de glutamato 64-arginina 65 colipasa. Varios estudios han proporcionado evidencia de que no se pueden observar diferencias entre mamíferos en la activación de una lipasa pancreática de una especie por la colipasa de otra especie cuando se usa trioleína o tributirina emulsionada (TC4) como sustrato (24Rathelot J. Julien R. Bosc-Bierne I. Gargouri Y. Canioni P. Sarda L. Horse pancreatic lipase. Interacción con la colipasa de varias especies. Biochimie. 1981; 63: 227-234Crossref PubMed Scopus (59) Google Scholar, 25Sternby B. Borgstrom B. Estudios comparativos sobre la capacidad de las colipasas pancreáticas para restaurar la actividad de las lipasas de diferentes especies. Comp. Biochem. Physiol. 1981; 68B: 15-18Google Scholar). La lipasa pancreática y la colipasa se purificaron a partir de pollo (11Bosc-Bierne I. Rathelot J. Canioni P. Julien R. Bechis G. Gregoire J. Rochat H. Sarda L. Isolation and partial structural characterization of chicken pancreatic colipase.Biochim. Biophys. Acta. 1981; 667: 225-232Crossref PubMed Scopus (32) Google Scholar, 26Bosc-Bierne I. Rathelot J. Bechis G. Delori P. Sarda L. Evidence for the existence of procolipase in chicken pancreas and pancreatic juice.Biochimie. 1984; 665: 413-416Crossref Scopus (12) Google Scholar, 27Bosc-Bierne I. Rathelot J. Perrot C. Sarda L. Studies on chicken pancreatic lipase and colipase.Biochim. Biophys. Acta. 1984; 794: 65-71Crossref PubMed Scopus (17) Google Scholar) y sus propiedades bioquímicas estudiadas. Recientemente, se purificaron en nuestro laboratorio lipasas pancreáticas de pavo y avestruz (TPL y OPL) (28Sayari A. Mejdoub H. Gargouri Y. Characterization of turkey pancreatic lipase.Biochimie. 2000; 82: 153-159Crossref PubMed Scopus (37) Google Scholar, 29Ben Bacha A. Gargouri Y. Ben Ali Y. Miled N. Reinbolt J. Mejdoub H. Purificación y caracterización bioquímica de la lipasa pancreática de avestruz. Enzyme Microb. Technol. 2005; 37: 309-317Crossref Scopus (20) Google Scholar). Se informó que las propiedades bioquímicas de estas enzimas son similares a las de los mamíferos y los pollos. Sin embargo, la principal diferencia observada fue la capacidad de TPL para hidrolizar los triacilgliceroles de cadena larga de manera más eficiente que los triacilgliceroles de cadena corta. Por otro lado, a diferencia de la TPL y de las lipasas pancreáticas de mamíferos, la OPL hidroliza los triacilgliceroles de cadena corta y larga a tasas comparables. Para obtener más información sobre la función de la lipasa-colipasa pancreática de aves, informamos aquí la purificación y algunas propiedades bioquímicas de un mamífero y dos colipasas de aves. La estructura primaria completa de la colipasa de avestruz permitió su comparación con las secuencias conocidas de colipasas de mamíferos. Este trabajo también abordó la cuestión de la especificidad de la interacción de las colipasas de aves con lipasas de diferentes orígenes. La quimotripsina (tratada con l-1-tosilamido 2-lisil clorometilcetona), tripsina (tratada con l-1-tosilamido 2-feniletil clorometilcetona), termolisina, proteinasa V8, TC4 (99% pura) y benzamidina fueron de Fluka (Buchs, Suiza). BSA, desoxicolato de sodio (NaDC), taurodesoxicolato de sodio y Triton X-100 fueron de Sigma Chemical (St. Louis, MO). La goma arábiga era de Mayaud Baker, Ltd. (Dagenham, Reino Unido). La acrilamida y la bisacrilamida (grado de electroforesis) fueron de BDH (Poole, Reino Unido). Las proteínas marcadoras y los soportes de cromatografía utilizados para la purificación de colipasa, Sephadex G-50, Mono S y Mono Q, fueron de Pharmacia (Uppsala, Suecia). Las membranas de difluoruro de polivinilideno y el secuenciador de proteínas Procise 492 equipado con el sistema HPLC 140 C se adquirieron de Applied Biosystems (Roissy, Francia). La columna Eurospher 100 de fase inversa C-8 era de Knauer. El pH-stat era de Metrohm (Herisau, Suiza). Los páncreas de diferentes especies se recolectaron inmediatamente después del sacrificio y se mantuvieron a -20°C. Todos los páncreas se recolectaron de un matadero local (Sfax, Túnez), excepto los páncreas de avestruz (Nabeul, Túnez). Después de la descongelación, los páncreas se cortaron en trozos pequeños (1–2 cm2) y se deslipidaron de acuerdo con el método descrito anteriormente (30Verger R. De Haas G.H. Sarda L. Desnuelle P. Purification from porcine pancreas of two molecular species with lipase activity.Biochim. Biophys. Acta. 1969; 188: 272-282Crossref PubMed Scopus (204) Google Scholar). Después de la deslipidación, se obtuvieron ~15 g de polvo deslipidado de cada páncreas a partir de 100 g de tejido fresco. La actividad lipasa se midió valorimétricamente a pH 8,5 y 37 °C con un pH-stat, en las condiciones de ensayo estándar descritas anteriormente, utilizando emulsión de aceite de oliva (31Gargouri Y. Cudrey C. Mejboub H. Verger R. Inactivation of human pancreatic lipase by 5-dodecyldithio-2-nitrobenzoic acid.Eur. J. Biochem. 1992; 204: 1063-1067Crossref PubMed Scopus (34) Google Scholar) o TC4 (0,25 ml) en 30 ml de Tris-HCl 2,5 mM y CaCl2 1 mM, pH 8,5 (32Rathelot J. Julien R. Canioni P. Coeroli C. Sarda L. Studies on the effect of bile salt and colipase on enzymatic lipolysis. Método mejorado para la determinación de lipasa pancreática y colipasa. Biochimie. 1975; 57: 1117-1122 Crossref PubMed Scopus (139) Google Scholar), como sustrato. Algunos ensayos de lipasa se realizaron en presencia o ausencia de NaDC y colipasa. Una unidad de lipasa corresponde a 1 μmol de ácido graso liberado por minuto. La actividad de colipasa se midió a pH 8.5 y 37°C como se describe por Rathelot et ál. (32Rathelot J. Julien R. Canioni P. Coeroli C. Sarda L. Studies on the effect of bile salt and colipase on enzymatic lipolysis. Método mejorado para la determinación de lipasa pancreática y colipasa. Biochimie. 1975; 57: 1117-1122 Crossref PubMed Scopus (139) Google Scholar). Una unidad de colipasa corresponde a la cantidad de cofactor que aumenta la actividad de la lipasa pancreática inhibida por sales biliares en 1 unidad enzimática. OPL (25Sternby B. Borgstrom B. Estudios comparativos sobre la capacidad de las colipasas pancreáticas para restaurar la actividad de las lipasas de diferentes especies. Comp. Biochem. Physiol. 1981; 68B: 15-18Google Scholar), lipasa pancreática dromedaria (33Mejdoub H. Reinbolt J. Gargouri Y. Dromedary pancreatic lipase. Purificación y propiedades estructurales.Biochim. Biophys. Acta. 1994; 1213: 119-126Crossref PubMed Scopus (23) Google Scholar), y colipasa de cerdo (8Erlanson C. Borgstrom B. Purification and further characterization of colipase from porcine pancreas.Biochim. Biophys. Acta. 1972; 271: 400-412Crossref PubMed Scopus (57) Google Scholar) se prepararon en nuestro laboratorio como se describió anteriormente. La lipasa pancreática de pollo y TPL se purificaron de acuerdo con trabajos anteriores (28Sayari A. Mejdoub H. Gargouri Y. Characterization of turkey pancreatic lipase.Biochimie. 2000; 82: 153-159Crossref PubMed Scopus (37) Google Scholar, 34Fendri A. Frikha F. Mosbah H. Miled N. Zouari N. Ben Bacha A. Sayari A. Mejdoub H. Gargouri Y. Biochemical characterization, cloning, and molecular modeling of chicken pancreatic lipase.Arch. Biochem. Biophys. 2006; 451: 149-159Crossref PubMed Scopus (20) Google Scholar). La lipasa pancreática humana recombinante (HPL) fue un generoso regalo del Dr. R. Verger (Centre National de la Recherche Scientifique, Marsella, Francia). La forma activada del cofactor de cerdo se obtuvo mediante tripsinólisis limitada en condiciones controladas (14Rathelot J. Canioni P. Bosc-Bierne I. Sarda L. Kamoun A. Kaptein R. Cozzone P.J. Limited tripsinolysis of porcine and equine colipases. Estudios espectroscópicos y cinéticos.Biochim. Biophys. Acta. 1981; 671: 155-163Crossref PubMed Scopus (36) Google Scholar). La concentración de proteínas se determinó según lo descrito por Bradford (35Bradford M.M. Un método rápido y sensible para la cuantificación de proteínas utilizando el principio de unión proteína-colorante. Anal. Biochem. 1976; 72: 248-254Crossref PubMed Scopus (217399) Google Scholar) utilizando BSA (E1cm1% = 6,7) como referencia. Las colipasas pancreáticas de avestruz, pavo y dromedario se purificaron en las mismas condiciones. Se suspendieron veinte gramos de polvo deslipidado de páncreas de avestruz, pavo o dromedario en 300 ml de agua que contenía benzamidina 2 mM, NaCl 150 mM y Triton X-100 al 0,2% (v/v) y se molieron mecánicamente dos veces durante 30 s a 4 °C utilizando el sistema Waring Blendor. La mezcla se agitó con una barra magnética durante 30 min a 4 °C y luego se centrifugó durante 30 min a 12.000 rpm. Para inactivar la lipasa, el sobrenadante se incubó durante 5 min a 70 °C en el caso de las colipasas de avestruz y dromedario. Después de un enfriamiento rápido, el material insoluble se retiró por centrifugación durante 30 min a 12.000 rpm. Después, el pH del sobrenadante anterior se llevó a 3,0 añadiendo HCl 6 N con agitación suave a 0 °C. Después de la centrifugación (30 min a 12.000 rpm), el sobrenadante transparente se ajustó a pH 7 con NaOH 6 N. En el caso de la colipasa de pavo, el pH del homogeneizado se llevó a 1,5 añadiendo HCl 6 N con agitación suave a 0 °C y se incubó durante 5 min. Obtuvimos un sobrenadante claro después de la centrifugación durante 20 min a 12.000 rpm, que contenía 20.000 unidades de colipasa por gramo de tejido pancreático deslipidado. Los resultados muestran que los páncreas de aves presentaron mayor contenido de colipasa que los páncreas de mamíferos. El nivel más alto se observó con pavo (20.000 unidades de colipasa por gramo de páncreas deslipidado). El avestruz presentó solo 10.000 unidades de colipasa por gramo de polvo deslipidado, y el dromedario presentó el nivel más bajo: 1.100 unidades de colipasa. Los extractos pancreáticos de páncreas de avestruz, pavo y dromedario que contenían 200 000, 400 000 y 22 000 unidades de colipasa, respectivamente, se llevaron a una saturación del 60% con sulfato de amonio sólido en condiciones de agitación y se mantuvieron durante 30 min a 4 °C. Después de la centrifugación (30 min, 12,000 rpm), los precipitados se resuspendieron en un mínimo de solución de extracción (agua que contenía benzamidina 2 mM, NaCl 150 mM y Triton X-100 al 0.2%). Las proteínas insolubles se descartaron por centrifugación (15 min, 12.000 rpm). Las preparaciones de colipasas contenían entre 70% y 80% de la cantidad inicial de colipasa. Los sobrenadantes emitidos a partir de la precipitación con sulfato de amonio se sometieron a fraccionamiento usando etanol. Añadimos un volumen igual de etanol a 0 °C. Las proteínas insolubles se eliminaron por centrifugación y el etanol (4 v/v) se añadió lentamente al sobrenadante, llevando la concentración de disolvente al 90% (v/v) a 0 °C. Las proteínas precipitadas, que contenían ~60% de la cantidad inicial de colipasa, se recogieron y solubilizaron en un mínimo de amortiguador de acetato 10 mM, pH 4.5, que contenía 0.05% de Triton X-100 y 2 mM de benzamidina (amortiguador A). En este estudio, encontramos que este paso es fundamental para eliminar los últimos rastros de lípidos, lo que facilita el paso de la cromatografía de filtración. La muestra de colipasa se sometió a filtración en gel a través de una columna Sephadex G-50 (95 cm × 2,6 cm) equilibrada con tampón A. La elución de proteínas se realizó con el mismo tampón a 30 ml/h. Las fracciones que contenían la actividad de colipasa eluida entre 1,4 y 2 volúmenes vacíos se agruparon. Las fracciones activas eluidas de Sephadex G-50 se sometieron a cromatografía de intercambio catiónico usando una columna Mono S (2.6 cm × 20 cm) equilibrada con amortiguador de acetato 10 mM, pH 4.5, que contenía 0.05% de Triton X-100 (amortiguador B). Las proteínas no unidas se lavaron con 200 ml de amortiguador B. Después de un lavado con 100 ml de NaCl 0.1 M en amortiguador B, la elución se realizó con un gradiente lineal de NaCl (0.1–0.4 M). La actividad de colipasa de avestruz surgió en un solo pico a una concentración de NaCl de ~180 mM (Fig. 1A ). Se obtuvieron resultados similares con cofactores de pavo y dromedario (datos no mostrados). Las fracciones que contenían colipasa se agruparon. Se añadió benzamidina a una concentración final de 2 mM y, a continuación, las fracciones se liofilizaron con fines de concentración. La recuperación de la actividad de colipasa después de la etapa Mono S fue de ~75% para todas las colipasas purificadas. Las colipasas purificadas se disolvieron en ~10 ml de amortiguador Tris-HCl 10 mM, pH 8.2, que contenía NaCl 10 mM (amortiguador C). Cada preparación se filtró a través de una columna (2.6 cm × 100 cm) de Sephadex G-50 equilibrada en amortiguador C. Las fracciones activas se agruparon y luego se depositaron en una columna Mono Q Sepharose (1.5 cm × 10 cm) equilibrada en el mismo amortiguador. Después de lavar con amortiguador C hasta que el eluyente estuvo libre de proteínas, la elución de proteínas fijas se llevó a cabo usando un gradiente lineal de NaCl de 10 a 250 mM en amortiguador C. Cada colipasa se eluyó en un solo pico correspondiente a una concentración de NaCl de ~100 mM (Fig. 1B). Las colipasas puras se liofilizaron y se conservaron a -20°C. La presencia de cadenas de glicano en los cofactores purificados se comprobó mediante el método de antrona-ácido sulfúrico utilizando glucosa como estándar (36Spiro R. Analysis of sugar found in glycoproteins.Methods Enzymol. 1966; 256: 3-26 Crossref Scopus (953) Google Scholar). La alquilación de residuos Cys de colipasa se realizó utilizando la técnica de Okazaki, Yamada e Imoto (37Okazaki K. Yamada H. Imoto T. A convenient S-2 aminoethylation of cysteinyl residues in reduced proteins.Anal. Biochem. 1985; 149: 516-520Crossref PubMed Scopus (37) Google Scholar). Se desnaturalizó un miligramo de cofactor en 1 ml de Tris-HCl 10 mM y NaCl 10 mM, pH 8,2, en 375 μl de clorhidrato de guanidina 8 M, 125 μl de Tris-HCl 1 M, EDTA 4 mM, pH 8,5 y DTT 80 mM durante 30 min a 60 °C. La S-piridiletilación de los residuos de cisteína de la proteína se realizó mediante la adición de 4 μl de vinilpiridina durante 3 h a 25 °C. La colipasa modificada se dializó contra agua para la secuenciación N-terminal. La colipasa pancreática de avestruz purificada se desnaturalizó, se redujo y se carboximetiló como se describió anteriormente y se dializó contra amortiguador Tris-HCl 50 mM, pH 8.5, sin benzamidina. La solución de cofactor (1 mg/ml) se digirió a 37 °C con la endopeptidasa seleccionada. La endopeptidasa/cofactor varió de 1% a 10% (p/p). Las muestras (20 μl) se retiraron de la mezcla de incubación en varios momentos. La reacción se detuvo mediante la adición de ácido acético (20% de concentración final). Para la digestión de V8, se realizaron algunos ensayos con la solución de cofactor desnaturalizado (1 mg/ml) en tampón de acetato de sodio 50 mM, pH 5,2. Los péptidos resultantes de la escisión enzimática se separaron luego mediante cromatografía en una columna de fase inversa C-8 (250 mm x 4,6 mm). La elución se llevó a cabo con un gradiente de 0 a 80% de disolvente B durante 30 min a una velocidad de flujo de 0,6 ml/min (disolvente A, ácido trifluoroacético al 0,01% en agua; disolvente B, acetonitrilo). La SDS-PAGE analítica se realizó mediante el método de Laemmli (38Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4.Nature. 1970; 227: 680-685 Crossref PubMed Scopus (207487) Google Scholar). Las proteínas se tiñeron con azul brillante de Coomassie o nitrato de plata. Las muestras para la secuenciación se electrotransfirieron de acuerdo con Bergman y Jö rnvall(39Bergman T. Jö rnvall H. Electroblotting de polipéptidos individuales a partir de geles de SDS/poliacrilamida para el análisis directo de la secuencia. Eur. J. Biochem. 1987; 169: 9-12 Crossref PubMed Scopus (73) Google Scholar). La transferencia de proteínas se realizó durante 1 h a 1 mA/cm2 a temperatura ambiente. Las masas moleculares de las colipasas purificadas se determinaron mediante espectrometría de masas de vuelo de tiempo de ionización por desorción láser asistida por matriz. Las secuencias N-terminales de colipasas y péptidos se determinaron mediante degradación automatizada de Edman, utilizando un secuenciador de proteínas Procise 492 de Applied Biosystems equipado con el sistema HPLC 140 C (40Hewick R.M. Hunkapiller M.W. Hood L.E. Dreyer W.J. A gas-liquid solid phase peptide and protein sequenator.J. Biol. Chem. 1981; 256: 7990-7997Abstract Full Text PDF PubMed Google Scholar). La estructura de la colipasa de avestruz se modeló utilizando las coordenadas tridimensionales de la forma abierta del complejo HPL/colipasa (código de base de datos de proteínas 1lpa) como plantilla utilizando el programa de modelado de estructura Deep View/Swiss-PDB Viewer versión 3.7 (SP5) (http://www.expasy.org/spdbv/). Luego, el modelo se sometió a minimización de energía utilizando la implementación del software GROMOS96 de Swiss-Pdb Viewer http://iqc.ethz.ch/gromos). Se realizaron cinco ciclos de minimización (5 000 pasos de descenso más pronunciado, 5 000 pasos de gradientes conjugados, 5 000 pasos de descenso más pronunciado, corte a 30 A) utilizando una restricción armónica y un corte de 30 A. La geometría de los modelos finales se analizó estereoquímicamente utilizando el programa PROCHECK (41Laskowski R.A. Mac Arthur M.W. Moss D.S. Thornton J.M. PROCHECK: a program to check the stereochemical quality of protein structures.J. Appl. Crystallogr. 1993; 26: 283-291Crossref Google Scholar). Las superficies accesibles de los dos modelos se calcularon con Surface Racer, un programa informático para el cálculo rápido de áreas de superficie accesibles y moleculares (42Tsodicov Jr., O.V. Record M.T. Sergeev Y.V. Nuevo programa informático para el cálculo rápido y exacto de las áreas de superficie accesibles y moleculares y la curvatura media de la superficie. J. Comput. Chem. 2002; 23: 600-609Crossref PubMed Scopus (351) Google Scholar). Se purificaron tres colipasas del páncreas de dos aves (avestruz y pavo) y un mamífero (dromedario) de acuerdo con el procedimiento descrito en Materiales y Métodos. Los resultados del análisis SDS-PAGE de las colipasas eluidas de la columna Mono Q (Fig. 1C) mostró que cada uno de los tres cofactores purificados exhibía una banda correspondiente a una masa molecular de ~10 kDa. Esto estuvo de acuerdo con la estimación de masa molecular utilizando una columna Superose 12 de filtración en gel mediante cromatografía líquida rápida de proteínas. Por otro lado, se determinaron masas moleculares de 9,593.03, 9,138.12 y 9,245.23 Da mediante espectrometría de masas para colipasas pancreáticas de avestruz, pavo y dromedario, respectivamente (datos no mostrados). En conjunto, estos resultados sugieren que las colipasas de aves son proteínas monoméricas, como se encontró para las colipasas de mamíferos. Se comprobó la presencia de cadenas de glicano en moléculas de colipasa pura. Nuestros resultados mostraron que las tres proteínas purificadas no están glicosiladas (datos no mostrados). El flujo de purificación dado en la Tabla 1 muestra que la actividad específica de las proteínas puras alcanzó 13,000, 11,000 y 10,000 U/mg para las colipasas de pavo, avestruz y dromedario, respectivamente, cuando se usó la emulsión de aceite de oliva como sustrato a pH 8.5 y 37°C y en presencia de NaDC.TABLE 1Lámina de flujo 6 mM de purificación de colipasa pancreática de avestruz, pavo y dromedarioEspecie de purificaciónActividad total (unidades)Proteína (mg) Actividad específica (U/mg) Recuperación de actividad (%) Factor de purificaciónCalor y/o tratamiento ácidoTurkey400,0002,046.04195.5Dromedario22,0002,00011 (NH4)2SO4 precipitación (60%)Ostrich165,00060027582.51.5Turkey336,0001,518.3221.3841.13Dromedario16,5001Files
pdf.pdf
Files
(16.1 kB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:6146acb29f14b86d217f47587914e430
|
16.1 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- دراسة مقارنة بيوكيميائية وهيكلية بين القولبيات البنكرياسية للطيور والثدييات
- Translated title (French)
- Étude comparative biochimique et structurelle entre les colipases pancréatiques d'oiseaux et de mammifères
- Translated title (Spanish)
- Estudio comparativo bioquímico y estructural entre colipasas pancreáticas de aves y mamíferos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2143533285
- DOI
- 10.1194/jlr.m600242-jlr200
References
- https://openalex.org/W1574276740
- https://openalex.org/W1587387666
- https://openalex.org/W1600871831
- https://openalex.org/W1902233018
- https://openalex.org/W1948071706
- https://openalex.org/W1964883087
- https://openalex.org/W1965166625
- https://openalex.org/W1966400087
- https://openalex.org/W1966729849
- https://openalex.org/W1966804294
- https://openalex.org/W1969172212
- https://openalex.org/W1972588061
- https://openalex.org/W1974272795
- https://openalex.org/W1975367669
- https://openalex.org/W1980261026
- https://openalex.org/W1984202544
- https://openalex.org/W1986191025
- https://openalex.org/W1993525737
- https://openalex.org/W2005218382
- https://openalex.org/W2012200535
- https://openalex.org/W2014593542
- https://openalex.org/W2020439721
- https://openalex.org/W2025141028
- https://openalex.org/W2026268249
- https://openalex.org/W2027300341
- https://openalex.org/W2028606875
- https://openalex.org/W2030637880
- https://openalex.org/W2054178137
- https://openalex.org/W2057565214
- https://openalex.org/W2064283462
- https://openalex.org/W2067975797
- https://openalex.org/W2070851013
- https://openalex.org/W2074203123
- https://openalex.org/W2075956548
- https://openalex.org/W2077416030
- https://openalex.org/W2077695297
- https://openalex.org/W2082015820
- https://openalex.org/W2084071458
- https://openalex.org/W2095473051
- https://openalex.org/W2100837269
- https://openalex.org/W2109590326
- https://openalex.org/W2115592403
- https://openalex.org/W2146834643
- https://openalex.org/W2151450729
- https://openalex.org/W2161273194
- https://openalex.org/W2169968409
- https://openalex.org/W2336704711
- https://openalex.org/W2469450195
- https://openalex.org/W4293247451