Me preguntaba cuál es la concentración de proteína en una célula de E. coli. Al estudiar la cinética y la actividad enzimática in vitro , diría que las concentraciones de sustrato y enzima se asemejan a las in vivo . Como resultado, las conclusiones de dichos ensayos no se aplican al 100 % a las reacciones que ocurren naturalmente. ¿Hay algún ejemplo en la literatura que aborde este tema?
En ese sentido, ¿cuál es la concentración de ácidos grasos/ácidos nucleicos en la célula?
Se estima que la concentración de macromoléculas dentro de E Coli es de alrededor de 0,3-0,4 g/ml [1]
Las concentraciones de su sustrato con respecto a su enzima son generalmente bastante análogas a los estudios in vitro en comparación con los estudios in vivo . Sin embargo, esto se basa en gran medida en la suposición de que las constantes de difusión de ambas moléculas se mantienen constantes. En muchos casos eso es cierto y los errores pueden corregirse usando PEG para imitar el efecto de hacinamiento. Y sí, la gente ha comenzado a mirar la pregunta [2]
Sin embargo, para macromoléculas más grandes como el ADN y los cromosomas que ven efectos del transporte subdifusivo, las moléculas no obedecen el comportamiento aleatorio difusivo [3]. El sistema modelo clásico es el represor lac que exhibe una cinética no difusiva debido a sus interacciones con el ADN.
Composición de E. coli (peso seco): 55 % proteína, 20 % ARN, 10 % lípido, 15 % otros
La concentración de proteína es de aproximadamente 100 mg/ml o 3 mM. Del tamaño de una célula de E. coli , 1 nM es aproximadamente 1 molécula/célula. Esto es ~1000 moléculas/célula para células HeLa.
Coeficiente de difusión para una proteína "promedio": D ~ 5-15 micras^2/s, o ~10 ms para atravesar una E. coli . Como referencia, un pequeño metabolito en el agua se difunde entre 30 y 100 veces más rápido.
Referencia: Cell 141:1262, Números clave en biología
Para una excelente visualización de las macromoléculas dentro de la célula, consulte las ilustraciones de David Goodsell. Intenta reproducir la densidad de proteínas y ADN dentro de la célula para mostrar cómo podrían ser las cosas in vivo. Cosas realmente geniales.
La respuesta es - es muy concentrado. Compare la densidad de la célula con la de una proteína cristalizada típica, que creo que es de 0,8 g/ml de proteína.