| Avidin | |
|---|---|
| Tetramer struktur av streptavidin med 2 kopplade biotiner | |
| Identifierare | |
| Symbol | Avidin |
| Pfam | PF01382 |
| PROSITE | PDOC00499 |
| SCOP | 1slf |
| SUPERFAMILJ | 1slf |
| Tillgängliga proteinstrukturer | |
| Pfam | strukturer |
| PDB | RCSB PDB ; PDBe ; PDBj |
| PDBsumma | 3D-modell |
Avidin är ett tetrameriskt biotinbindande protein som produceras i äggledarna hos fåglar , reptiler och amfibier och deponeras i äggvitan . Dimeriska medlemmar av avidinfamiljen finns också i vissa bakterier [1] . I proteinet i ett kycklingägg utgör avidin cirka 0,05 % av det totala proteinet (ungefär 1800 g). mcg per ägg). Det tetramera proteinet innehåller fyra identiska subenheter (homotetramerer), som var och en kan binda till biotin (vitamin B 7 , vitamin H) med en hög grad av affinitet och specificitet. Den uppmätta dissociationskonstanten för avidin-biotinkomplexet är K D ≈ 10 -15 M, vilket gör det till en av de starkaste kända icke-kovalenta bindningarna [2] .
Storleken på den tetramera formen av avidin uppskattas till 66-69 kDa [3] . 10 % av molekylvikten är kolhydrater, bestående av fyra till fem mannosrester och tre N-acetylglukosaminrester [4] . Kolhydratfragment av avidin innehåller minst tre unika strukturella typer av oligosackarider , liknande i struktur och sammansättning [5] .
Funktionellt avidin finns bara i ett rått ägg, eftersom proteinets biotinaffinitet förstörs genom tillagning. Avidins naturliga funktion i ägg är okänd, även om det antas att det produceras i äggledaren som en bakterietillväxthämmare genom att bindas till biotin som är fördelaktigt för bakterietillväxt. Bevis för detta är streptavidin, ett besläktat protein med samma affinitet för biotin och ett mycket liknande bindningsställe, som produceras av vissa stammar av Streptomyces- bakterier och tros tjäna till att hämma tillväxten av konkurrerande bakterier som ett antibiotikum [6] .
En icke- glykosylerad form av avidin isolerades från en kommersiellt tillgänglig produkt ; det är dock oklart om den icke-glykosylerade formen förekommer naturligt eller är en produkt av en tillverkningsprocess [7] .
Avidin upptäcktes av Esmond Emerson Snell (1914-2003). Denna upptäckt började med observationen att kycklingar på en rå äggvitediet hade brist på biotin trots att de hade vitaminet i kosten [8] . Man drog slutsatsen att äggvitekomponenten band biotin [8] , vilket Snell bekräftade in vitro med en jästanalys [9] . Snell isolerade senare den komponent av äggvita som var ansvarig för att binda biotin och bekräftade i samarbete med Paul György att den isolerade äggvitan var orsaken till biotinbristen eller "äggviteskada". Vid den tiden kallade forskare vid University of Texas preliminärt detta protein avidalbumin (bokstavligen "hungrigt albumin") [9] . Namnet på proteinet ändrades senare till "avidin" på grund av dess affinitet för biotin (avidin + biotin) [10] .
Forskning på 1970-talet hjälpte till att göra avidin-biotinsystemet till ett kraftfullt verktyg inom biologiska vetenskaper. Genom att känna till styrkan och specificiteten hos avidin-biotinkomplexet har forskare börjat använda kycklingavidin och streptavidin som sonder och affinitetsmatriser i många forskningsprojekt [11] [12] [13] [14] . Kort därefter utvecklade forskarna Bayer och Wilczek nya metoder och reagens för biotinylering av antikroppar och andra biomolekyler [15] [16] , vilket gjorde det möjligt att använda avidin-biotinsystemet i en rad biotekniska tillämpningar. Idag används avidin i ett brett spektrum av tillämpningar, från forskning och diagnostik till medicintekniska produkter och läkemedel.
Avidins affinitet för biotin används i ett brett spektrum av biokemiska analyser, inklusive Western blotting , ELISA , ELISPOT och top- down - analyser. I vissa fall har användningen av biotinylerade antikroppar gjort det möjligt att ersätta radiojodmärkta antikroppar i radioimmunanalyssystem för att erhålla ett icke-radioaktivt analyssystem.
Avidin immobiliserat på fasta underlag används också som ett reningsmedium för att fånga biotinmärkta protein- eller nukleinsyramolekyler. Till exempel kan cellyteproteiner märkas specifikt med ett membranogenomträngligt biotinreagens och sedan specifikt fångas in med användning av en avidinbaserad bärare.
Som det huvudsakliga laddade glykoproteinet uppvisar avidin icke-specifik bindning i vissa tillämpningar. Neutravidin , en deglykosylerad argininmodifierad avidin, har en mer neutral isoelektrisk punkt (pl) och är tillgänglig som ett alternativ till nativt avidin när ospecifika bindningsproblem uppstår. Deglykosylerade neutrala former av kycklingavidin är tillgängliga via Sigma-Aldrich (Extravidin), Thermo Scientific (NeutrAvidin), Invitrogen (NeutrAvidin) och e-Proteins (NeutraLite).
Med tanke på styrkan hos avidin-biotinbindningen kräver dissociering av avidin-biotinkomplexet extrema förhållanden som orsakar proteindenaturering. Den irreversibla naturen hos avidin-biotinkomplexet kan begränsa användningen av avidin vid affinitetskromatografi där frisättning av den fångade liganden önskas. Forskare har skapat avidin med reversibla bindningsegenskaper genom nitrering eller jodering av tyrosin vid bindningsstället [17] . Modifierat avidin uppvisar starka biotinbindande egenskaper vid pH 4 och frigör biotin vid pH 10 eller högre [17] . En monomer form av avidin med reducerad affinitet för biotin används också i många kommersiellt tillgängliga affinitetshartser. Monomert avidin skapas genom att behandla immobiliserat naturligt avidin med urea eller guanidin HCl (6-8 M), vilket ger en lägre dissociation KD ≈ 10 -7 M [18] . Detta gör att avidinmatrisen kan elueras under mildare, icke-denaturerande betingelser med användning av låga biotinkoncentrationer eller låga pH-förhållanden. För ett enda biotinbindningsställe med hög affinitet utan tvärbindning kan en monovalent version av avidins avlägsna släkting, streptavidin, användas [19] .
Den termiska stabiliteten och biotinbindande aktiviteten av avidin är av både praktiskt och teoretiskt intresse för forskare, eftersom stabiliteten för avidin är ovanligt hög, och avidin är ett antinäringsämne i mänsklig mat [20] . En studie från 1966 publicerad i tidskriften Biochemical and Biophysical Research Communications visade att avidins struktur förblev stabil vid temperaturer under 70 °C (158 °F) °C. . Över 70°C (158°F) bryts avidins struktur snabbt ner och vid 85°C (185°F) sker omfattande förlust av struktur och förlust av förmågan att binda biotin [21] . En analys från 1991 för Journal of Food Science fann betydande avidinaktivitet i kokt äggvita: "Den genomsnittliga återstående avidinaktiviteten i stekt, kokt och kokt (2 minuter) äggvita var 33 %, 71 % och 40 % aktivitet i rå Analysen visade att tillagningstiden var otillräcklig för att värma upp alla kalla fläckar i äggvitan. Fullständig inaktivering av avidins biotinbindande förmåga kräver kokning i mer än 4 minuter [22] .
En studie från 1992 visade att termisk inaktivering av biotinbindande aktivitet av avidin beskrevs av D121 . °C = 25 min och z = 33 °C. Denna studie motsäger tidigare förslag "att avidinbindningsstället förstörs av värmedenaturering " [20] .
De biotinbindande egenskaperna hos avidin användes vid utvecklingen av idrabiotaparinux , ett långverkande heparin med låg molekylvikt som används för att behandla venös trombos . På grund av den långvariga verkan av idraparinux har farhågor väckts om den kliniska behandlingen av hemorragiska komplikationer. När ett fragment av biotin tillsätts till idraparinux-molekylen, bildas idrabiotaparinux; dess antikoagulerande aktivitet vid blödningstillstånd kan avbrytas genom intravenös infusion av avidin [23] .
| Globuliner : beta-globuliner | |
|---|---|
| |
| Vitaminer ( ATC : A11 ) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fettlösliga vitaminer |
| ||||||||
| Vattenlösliga vitaminer |
| ||||||||
| Antivitaminer |
| ||||||||
| Vitaminkombinationer | |||||||||