1. Kinetic studies of unmodified individual Escherichia coli β-galactosidase molecules in free solution.
- Author
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Craig, Douglas B., Haslam, Allison M., Coombs, Jennifer M. L., and Nichols, Ellert R.
- Subjects
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ESCHERICHIA coli , *GALACTOSE , *ZONE electrophoresis , *CAPILLARY electrophoresis , *ENZYMES - Abstract
Assays were performed on individual Escherichia coli β-galactosidase molecules at 2 different concentrations of the substrate DDAO-β-d-galactoside using a free zone capillary electrophoresis-based protocol with an in-laboratory-constructed instrument utilizing laser-induced fluorescence detection. In a typical run, 2 enzyme molecules were injected into the capillary. They were separated from each other by a brief period of electrophoresis and incubated on the capillary in the presence of the substrate. They were then mobilized on the capillary into a zone of substrate at a different concentration, re-incubated, and the product peaks mobilized past the detector . The relative change in activity as the concentration was increased differed between molecules, suggesting differences in Km. In a different experiment, the capillary was filled with on average 13 enzyme molecules per run, incubated, and the activities of the individual molecules determined. The shapes of the distribution curves of single molecule activities obtained at different concentrations of the substrate resorufin-β-d-galactoside were indistinguishable, suggesting a homogeneous Km. To explain why individual enzyme molecules behaved as if they were heterogeneous with respect to Km but the population behaved as if it were homogeneous, theoretical Michaelis-Menten curves were constructed. The curves for populations with heterogeneous Km values were found to be indistinguishable from that of a homogeneous population. Des tests ont été réalisés sur des molécules individuelles de β-galactosidase d’E. coli mises en présence de deux concentrations du substrat DDAO-β-d-galactoside en utilisant un protocole basé sur l’électrophorèse capillaire de zone libre à l’aide d’un instrument de détection de fluorescence induite par laser construit dans le laboratoire. Lors d’un test typique, deux molécules d’enzyme ont été injectées dans le capillaire. Elles ont été séparées l’une de l’autre par une brève période d’électrophorèse et ont été incubées dans le capillaire en présence de substrat. Elles ont ensuite été mobilisées dans le capillaire dans une zone où le substrat se trouvait à concentration différente et ré-incubées, puis les pics de produits ont été mobilisés après le détecteur. Le changement relatif d’activité en fonction de l’augmentation de la concentration différait entre les molécules, suggérant des différences de Km. Lors d’une autre expérience, le capillaire a été rempli avec une moyenne de 13 molécules d’enzyme par essai, incubé et l’activité des molécules individuelles a été déterminée. La forme des courbes de distribution des activités des molécules individuelles obtenues à différentes concentrations du substrat résorufine-β-d-galactoside était la même, suggérant un Km homogène. Afin d’expliquer pourquoi les molécules individuelles d’enzyme se comportaient comme si elles étaient hétérogènes en termes de Km mais que la population se comportait comme si elles étaient homogènes, des courbes théoriques de Michaelis-Menten ont été construites. Les courbes des populations de molécules à valeurs de Km hétérogènes étaient indiscernables de celles de la population homogène. [ABSTRACT FROM AUTHOR]
- Published
- 2010
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