Ich habe mich gefragt, wie hoch die Proteinkonzentration in einer E. coli-Zelle ist. Beim Studium der Enzymkinetik und -aktivität in vitro würde ich argumentieren, dass die Substrat- und Enzymkonzentrationen denen in vivo ähneln . Folglich gelten die Schlussfolgerungen solcher Assays nicht zu 100 % für die natürlich vorkommenden Reaktionen. Gibt es Beispiele in der Literatur, die sich mit diesem Thema befassen?
Wie hoch ist in diesem Sinne die Konzentration an Fettsäuren/Nukleinsäuren in der Zelle?
Die Makromolekülkonzentration in E. Coli wird auf etwa 0,3-0,4 g/ml geschätzt [1]
Die Konzentrationen Ihres Substrats in Bezug auf Ihr Enzym sind im Allgemeinen ziemlich analog zu In-vitro - Studien im Vergleich zu In-vivo - Studien. Dies basiert jedoch stark auf der Annahme, dass die Diffusionskonstanten für beide Moleküle konsistent bleiben. In vielen Fällen ist das richtig und Fehler können durch die Verwendung von PEG korrigiert werden, um den Crowding-Effekt zu imitieren. Und ja, die Leute haben begonnen, sich mit der Frage zu befassen [2]
Bei größeren Makromolekülen wie DNA und Chromosomen, die Auswirkungen des subdiffusiven Transports sehen, gehorchen die Moleküle jedoch nicht dem diffusiven Random-Wal-Verhalten [3]. Das klassische Modellsystem ist der lac-Repressor, der aufgrund seiner Wechselwirkungen mit DNA eine nicht-diffusive Kinetik aufweist.
Zusammensetzung von E. coli (Trockengewicht): 55 % Protein, 20 % RNA, 10 % Lipid, 15 % andere
Die Proteinkonzentration beträgt etwa 100 mg/ml oder 3 mM. Von der Größe einer E. coli -Zelle entspricht 1 nM etwa 1 Molekül/Zelle. Dies sind ~1000 Moleküle/Zelle für HeLa-Zellen.
Diffusionskoeffizient für ein "durchschnittliches" Protein: D ~ 5-15 Mikrometer ^ 2/s oder ~ 10 ms, um einen E. coli zu durchqueren . Als Referenz diffundiert ein kleiner Metabolit in Wasser etwa 30-100x schneller.
Eine großartige Visualisierung der Makromoleküle in der Zelle finden Sie in den Illustrationen von David Goodsell. Er versucht, die Protein- und DNA-Dichte innerhalb der Zelle zu reproduzieren, um zu zeigen, wie die Dinge in vivo aussehen könnten. Wirklich tolle Sachen.
Die Antwort ist - es ist sehr konzentriert. Vergleichen Sie die Dichte der Zelle mit der eines typischen kristallisierten Proteins, das meiner Meinung nach 0,8 g/ml Protein beträgt.