DE19910102B4 - Protein conjugates, methods, vectors, proteins and DNA for their production, their use, and medicines and vaccines containing the same - Google Patents
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- C07K2319/43—Fusion polypeptide containing a tag for immunodetection, or an epitope for immunisation containing a FLAG-tag
Abstract
Protein-Konjugat, bestehend aus mindestens einem Funktionsbereich an einer beliebigen Position der Sequenz eines Trägerproteinbereichs zur Ausbildung einer Kapsid-Raumstruktur vom Lumazinsynthase-Typ, so dass deren Außenperipherie mit einer Vielzahl dieser Funktionsbereiche kovalent verknüpft ist.Protein conjugate consisting of at least one functional area at any one Position of the sequence of a carrier protein region for forming a capsid space structure of the lumazine synthase type, so that their outer periphery is covalently linked to a plurality of these functional areas.
Description
Die Erfindung betrifft Proteinkonjugate, Verfahren, Vektoren, Proteine und DNA zu deren Herstellung, sowie deren Verwendung, sowie Arzneimittel oder Impfstoffe mit einem Gehalt derselben. Die vorliegende Erfindung dient zur Herstellung supramolekularer Partikel, welche eine oder mehrere unterschiedliche, willkürlich bestimmbare Struktureinheiten in großer Anzahl auf der Oberfläche eines einzelnen, etwa kugelförmigen Proteinmoleküls präsentieren.The The invention relates to protein conjugates, methods, vectors, proteins and DNA for their production, as well as their use, as well as pharmaceuticals or vaccines containing them. The present invention is used for the preparation of supramolecular particles, which one or several different, arbitrarily determinable Structural units in large Number on the surface a single, approximately spherical protein molecule present.
Eigenschaften der Lumazinsynthase und auf Lumazinsynthase basierender artefizieller ProteinkonjugateProperties of lumazine synthase and lumazine synthase based artifact protein conjugates
WO 99/38986 beschreibt ein pflanzliches Lumazinsynthasegen und eine vermutliche Aminosäuresequenz der Lumazinsynthase aus A. Haliava.WHERE 99/38986 describes a plant lumazine synthase gene and a probable amino acid sequence lumazine synthase from A. haliava.
6,7-Dimethyl-8-ribityllumazinsynthase (im Folgenden als Lumazinsynthase bezeichnet) katalysiert den vorletzten Schritt der Vitamin-B2-Biosynthese in Mikroorganismen und Pflanzen.6,7-Dimethyl-8-ribityllumazine synthase (hereinafter referred to as lumazine synthase) catalyzes the penultimate step of vitamin B 2 biosynthesis in microorganisms and plants.
Lumazinsynthasen aus bestimmten Bakterien (z.B. Escherichia coli, Bacillus subtilis, Aquifex aeolicus) bilden hochsymmetrische, ikosaedrische Komplexe aus 60 Untereinheiten mit einem Molekulargewicht von ca. 1 MDalton (Bacher und Ladenstein, 1991; Bacher et al., 1980; Ladenstein et al., 1986, 1988, 1994; Mörtl et al., 1996). Röntgenstrukturen der Kapsidhülle der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis sind bekannt (Ladenstein et al., 1988, 1994; Ritsert et al., 1995). Das Protein aus Bacillus subtilis kann unter Verwendung von Harnstoff denaturiert und anschließend renaturiert werden. Die Effizienz der Renaturierung läßt sich durch die Zugabe eines Liganden (Substratanalogon), beispielsweise 5-Nitro-6-(D-ribitylamino)-2,4-(1H,3H)-pyrimidindion oder 5-Nitroso-6-(D-ribitylamino)-2,4-(1H,3H)-pyrimidindion, erhöhen. Die Faltung des renaturierten Proteins ist identisch mit der Faltung der nativen Lumazinsynthase. In Gegenwart des genannten Liganden ist die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis bis pH 10 stabil. Die Umgebung des Inhibitormoleküls ist aufgrund der Röntgenstruktur bekannt. Die Bindungsstelle dieses Liganden wird aus Segmenten benachbarter Monomeren gebildet (Bacher et al., 1986; Ritsert et al., 1995). Diese Konstellation erklärt den unterstützenden Einfluß des Liganden bei der Renaturierung des hochmolekularen Proteinkomplexes.lumazine synthases from certain bacteria (e.g., Escherichia coli, Bacillus subtilis, Aquifex aeolicus) form highly symmetric, icosahedral complexes out of 60 subunits with a molecular weight of about 1 MDalton (Bacher and Ladenstein, 1991; Bacher et al., 1980; Ladenstein et al., 1986, 1988, 1994; Mörtl et al., 1996). X-ray structures the capsid shell lumazine synthase from Bacillus subtilis are known (Ladenstein et al., 1988, 1994; Ritsert et al., 1995). The protein from Bacillus subtilis can be denatured using urea and then renatured become. The efficiency of renaturation can be improved by adding a Ligands (substrate analog), for example 5-nitro-6- (D-ribitylamino) -2,4- (1H, 3H) -pyrimidinedione or 5-nitroso-6- (D-ribitylamino) -2,4- (1H, 3H) -pyrimidinedione. The Folding the renatured protein is identical to the folding the native lumazine synthase. In the presence of said ligand the lumazine synthase from Bacillus subtilis is stable up to pH 10. The environment of the inhibitor molecule is due to the X-ray structure known. The binding site of this ligand becomes more adjacent to segments Monomers (Bacher et al., 1986; Ritsert et al., 1995). This constellation explains the supporting one Influence of the ligand during the renaturation of the high molecular weight protein complex.
Lumazinsynthasen aus verschiedenen Mikroorganismen können in rekombinanten Stämmen von Escherichia coli und Bacillus subtilis effizient exprimiert werden. Die rekombinanten Proteine können in hoher Ausbeute isoliert werden.lumazine synthases from different microorganisms can be found in recombinant strains of Escherichia coli and Bacillus subtilis are efficiently expressed. The recombinant Proteins can be isolated in high yield.
Sowohl der N- als auch der C-Terminus liegen an der Oberfläche des ikosaedrischen Kapsidmoleküls. Für Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis wurde dies erstmals durch Röntgenstrukturanalyse gezeigt (Ladenstein et al., 1988). Durch DNA-Synthese konnte ein optimal an die Kodonverwendung von Escherichia coli angepasstes Gen zur Expression der thermostabilen Lumazinsynthase aus dem thermophilen Mikroorganismus Aquifex aeolicus erhalten werden. Das Protein kann in hohen Mengen rekombinant erhalten werden. Es ist bei einer Temperatur von 80 °C mindestens eine Woche stabil. Daß bei Aquifex aeolicus dieselben strukturellen Verhältnisse wie bei der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis vorliegen, folgt aus der Tatsache, daß Fusionsproteine mit Verlängerung des C-terminalen und/oder N-terminalen Endes zu ikosaedrischen Kapsiden assoziieren können, bzw. daß auch chimäre Proteine, bestehend aus Teilen der Lumazinsynthasen aus Aquifex aeolicus und Bacillus subtilis hergestellt werden können. Es ist folglich von einer sehr ähnlichen Quartärstruktur auszugehen.Either the N- as well as the C-terminus lie on the surface of the icosahedral capsid molecule. For lumazine synthase from Bacillus subtilis, this was first confirmed by X-ray diffraction (Ladenstein et al., 1988). By DNA synthesis could a optimally adapted to the codon usage of Escherichia coli Gene for expressing the thermostable lumazine synthase from the thermophilic Microorganism Aquifex aeolicus be obtained. The protein can be obtained recombinantly in high amounts. It's at a temperature from 80 ° C stable for at least a week. That in Aquifex aeolicus the same structural conditions as is the case with lumazine synthase from Bacillus subtilis, follows from the fact that fusion proteins with extension of the C-terminal and / or N-terminal May eventually associate with icosahedral capsids, or that chimeric proteins, consisting of parts of the lumazine synthases from Aquifex aeolicus and Bacillus subtilis can be produced. It is therefore of one very similar Quaternary structure.
Ikosaedrische Lumazinsynthasen können an ihrer Oberfläche mit Struktureinheiten funktionalisiert werden. Als Struktureinheiten (Biomoleküle) kommen vorzugsweise Oligo- oder Polypeptide mit frei wählbaren Segmenten in Betracht. Die präsentierten Proteine (konjugierte Biomoleküle) sind mit dem Trägerprotein kovalent verbunden (Lumazinsynthase-Konjugat). Unter einem Trägerprotein im Sinne der Erfindung versteht man eine natürliche (unveränderte) oder eine modifizierte Lumazinsynthase, bei der die Primärstruktur verändert wurde. Es können dabei eine oder mehrere Aminosäuren ausgetauscht und/oder entfernt und/oder zugefügt und/oder verändert vorliegen. Der Erhalt der ursprünglichen katalytischen Aktivität der Lumazinsynthase ist hierbei nicht erforderlich. Vielmehr können z.B. auch katalytisch inaktive, modifizierte Proteine für alle erfindungsgemäßen Anwendungen eingesetzt werden.icosahedral Lumazine synthases can on their surface be functionalized with structural units. As structural units (Biomolecules) preferably come oligo- or Polypeptides with freely selectable segments into consideration. The presented Proteins (conjugated biomolecules) are with the carrier protein covalently linked (lumazine synthase conjugate). Under a carrier protein For the purposes of the invention, a natural (unaltered) or a modified lumazine synthase, in which the primary structure changed has been. It can one or more amino acids replaced and / or removed and / or added and / or changed. The receipt of the original catalytic activity the lumazine synthase is not required. Rather, e.g. also catalytically inactive, modified proteins for all applications according to the invention be used.
Die Anzahl der konjugierten Biomoleküle auf der Oberfläche des Trägerproteins kann sich über einen weiten Bereich erstrecken, wobei erfindungsgemäß die Oberfläche mit bis zu 60 (an einem Terminus) bzw. 120 (an beiden Termini) bzw. 180 (an beiden Termini plus Schleifeninsertion) identischen oder in ihrer Struktur verschiedenen Peptidmotiven dekoriert sein kann. Proteinuntereinheiten auf der strukturellen Grundlage von Lumazinsynthase können außerdem auch zu noch größeren, etwa spärischen Partikeln und zu tubulären Strukturen assembliert werden. Diese Assoziate können weit über 60 Untereinheiten enthalten. Sie besitzen allerdings nicht die strenge, geometrische Regelmäßigkeit der ikosaedrischen, 60-meren Lumazinsynthase-Moleküle.The number of conjugated biomolecules on the surface of the carrier protein can extend over a wide range, according to the invention the surface having up to 60 (at one terminus) or 120 (at both termini) or 180 (at both termini plus loop insertion) identical or different in their structure peptide motifs can be decorated. In addition, protein subunits on the structural basis of lumazine synthase can also be assembled into even larger, for example, spherical particles and tubular structures. These associates can contain well over 60 subunits. However, they do not possess the strict geometrical regularity of icosahedral 60-mer lumazine synthase molecules.
Die Länge der präsentierten Peptidsegmente kann über einen weiten Bereich variieren, erfindungsgemäß vorzugsweise über 1–500 Aminosäuren, wobei die Peptidmotive sowohl unverändert als auch modifiziert vorliegen können.The Length of presented Peptide segments can over vary a wide range, according to the invention preferably over 1-500 amino acids, wherein the peptide motifs both unchanged as well as modified.
Erfindungsgemäße Proteine können auch eine oder mehrere Aminosäureanaloga oder nicht natürlich vorkommende Aminosäuren enthalten, die auf biologischem Wege (z.B. mittels Suppressor-tRNA-Techniken, etc.) oder auf chemischen Wege (z.B. über Kopplungsreagenzien, etc.) in die Sequenz eingeführt werden. Ebenso können Modifikationen (z.B. Glykosylierung, etc.) oder Derivatisierung (z.B. Biotinylierung, etc.) vorliegen.Proteins of the invention can also one or more amino acid analogues or not naturally occurring amino acids obtained by biological means (e.g., by suppressor tRNA techniques, etc.). or by chemical routes (e.g. Coupling reagents, etc.) are introduced into the sequence. Likewise, modifications can be made (e.g., glycosylation, etc.) or derivatization (e.g., biotinylation, etc.).
Die zugrunde liegende genetische Information für die Spezifikation der artefiziell in die Struktur der Lumazinsynthaseuntereinheit eingebrachten Peptidabschnitte kann sich dabei von wenigen Codons bis zu mehreren Genen erstrecken, abhängig davon, ob ein Oligopeptid, ein Polypeptid oder ein aus mehreren Untereinheiten bestehendes Protein kodiert werden soll.The underlying genetic information for the specification of the artificial peptide segments introduced into the structure of the lumazine synthase subunit can range from a few codons to several genes, dependent whether an oligopeptide, a polypeptide or one of several Subunits existing protein to be encoded.
Die Oberfläche einer Lumazinsynthase kann auch auf chemischem Wege modifiziert werden, so daß deren Außenperipherie mit einer Vielzahl an Funktionsbereichen kovalent verknüpft ist. Die Herstellung von heterooligomeren Lumazinsynthase-Konjugaten erfolgt über einen Dissoziationsschritt und einen nachfolgenden Faltungs/Reassoziationsschritt. Die nach der Denaturierung monomer vorliegenden chimären Proteine können beliebig gemischt werden. Da die rekombinierten Untereinheiten jeweils einen konstanten Lumazinsynthaseanteil besitzen, ist eine Renaturierung der Lumazinsynthase Kernstruktur unter Ausbildung der natürlichen ikosaedrischen Struktur möglich.The surface A lumazine synthase can also be chemically modified so that their outer periphery is covalently linked to a variety of functional areas. The Preparation of Heterooligomeric Lumazine Synthase Conjugates over a dissociation step and a subsequent folding / reassociation step. The monomerically present after denaturation chimeric proteins can be arbitrary be mixed. Since the recombined subunits each have a possess constant Lumazinsynthaseanteil is a renaturation the lumazine synthase core structure to form the natural icosahedral structure possible.
Immunologische Analysenverfahren auf der Basis des ELISA-TestsystemsImmunological analysis method based on the ELISA test system
Antikörper binden mit hoher Spezifität an bestimmte Zielstrukturen (Antigene). Es wurden Testverfahren entwickelt, die auf dem Nachweis spezifischer Antikörper-Antigen-Komplexe basieren. Um festzustellen, ob ein Antikörper an sein Zielantigen gebunden hat, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Der enzymgekoppelte Immunnachweis (enzyme-linked immunoabsorbent assay, ELISA) ist eines dieser Verfahren. Der ELISA kann im Prinzip zur Bestimmung jedes Antigens, Haptens oder Antikörpers ausgearbeitet werden, seine Anwendung hat er heute vor allem in der klinischen Biochemie gefunden. Man mißt damit beispielsweise hämatologische Faktoren sowie die Konzentrationen von Serumproteinen wie z.B. Immunglobuline, onkofötale Proteine und Hormone wie z.B. Insulin. Bei der Diagnostik infektiöser Erkrankungen werden bakterielle Toxine, Mikroorganismen wie Candida albicans, Rotaviren, Herpesviren, HIV oder Hepatitis-B-Oberflächenantigen auf diese Weise nachgewiesen. Desweiteren werden immunchemische Analyseverfahren zur Antikörperbestimmung, zwecks Diagnose abgelaufener oder ablaufender Infektionskrankheiten (z.B. mit HIV, Hepatitis), angewendet.Bind antibodies with high specificity to certain target structures (antigens). There were test procedures designed to detect specific antibody-antigen complexes based. To determine if an antibody is bound to its target antigen There are different possibilities. The enzyme-linked immunoabsorbent (enzyme-linked immunoabsorbent assay, ELISA) is one of these methods. The ELISA can in principle for the determination of any antigen, hapten or antibody his application today he has mainly in clinical Found biochemistry. One measures so for example hematological factors and the concentrations of serum proteins, e.g. immunoglobulins, oncofetal Proteins and hormones, e.g. Insulin. In the diagnosis of infectious diseases are bacterial toxins, microorganisms like candida albicans, Rotaviruses, herpesviruses, HIV or hepatitis B surface antigen proved in this way. Furthermore, they are immunochemical Analysis method for antibody determination, in order Diagnosis of past or ongoing infectious diseases (e.g. with HIV, hepatitis).
Ein ELISA-Protokoll besteht im allgemeinen aus folgenden Teilschritten.
- 1. Die Probe, die ein spezifisches Molekül oder einen bestimmten Organismus enthalten soll, wird an einen festen Träger gebunden (z.B. Mikrotiterplatte aus Kunststoff).
- 2. Der Nachweis eines Antigens (Protein, Peptid, Hapten-Konjugat, etc.) erfolgt durch die spezifische Bindung eines spezifischen Antikörpers (primärer Antikörper), der gegen das betreffende Antigen aus 1. gerichtet ist. Hierbei kann der primäre Antikörper selbst markiert sein (z.B. radioaktiv) und daher unmittelbar lokalisiert werden (z.B. Autoradiographie). Alternativ kann entsprechend dem folgenden Absatz weitergearbeitet werden.
- 3. Häufig erfolgt stattdessen die Zugabe eines zweiten Antikörpers (sekundärer Antikörper), der spezifisch an den primären Antikörper, aber nicht an das Antigen aus 1., bindet. Dieser zweite Antikörper ist häufig chemisch mit einem Enzym gekoppelt (Indikatorsystem), welches eine Umwandlung eines farblosen Substrates in ein farbiges Produkt katalysiert (z.B. Alkalische Phosphatase, Meerrettich-Peroxidase, etc.). Der zweite Antikörper ist meistens gegen den konstanten Abschnitt des ersten Antikörpers gerichtet. Nicht gebundene sekundäre Antikörper werden durch Waschen entfernt.
- 4. Zugabe eines farblosen Substrats und dessen Umwandlung in ein farbiges Produkt.
- 1. The sample intended to contain a specific molecule or organism is bound to a solid support (eg plastic microtiter plate).
- 2. The detection of an antigen (protein, peptide, hapten conjugate, etc.) is carried out by the specific binding of a specific antibody (primary antibody), which is directed against the relevant antigen from 1.. In this case, the primary antibody itself may be labeled (eg radioactive) and therefore localized directly (eg autoradiography). Alternatively, work can continue according to the following paragraph.
- 3. Frequently, instead, a second antibody (secondary antibody) is added which binds specifically to the primary antibody but not to the antigen of 1.. This second antibody is often chemically coupled with an enzyme (indicator system), which catalyzes a conversion of a colorless substrate into a colored product (eg alkaline phosphatase, horseradish peroxidase, etc.). The second antibody is mostly directed against the constant portion of the first antibody. Unbound secondary antibodies are removed by washing.
- 4. Add a colorless substrate and convert it to a colored product.
Erfolgt keine Bindung des primären Antikörpers an die in der Probe vorhandenen Antigene, so wird der primäre Antikörper im ersten Waschschritt entfernt. Folglich kann der enzymmarkierte sekundäre Antikörper ebenfalls nicht binden, d.h. der Testansatz bleibt farblos. Ist die betreffende antigene Struktur vorhanden, so kann der primäre Antikörper binden und an diesen der sekundäre Antikörper. Das an den zweiten Antikörper gekoppelte Enzym katalysiert die Farbreaktion, deren Produkt sich leicht nachweisen läßt (z.B. photometrisch, etc.). Die gemessene Menge der Enzymaktivität ist dem Gehalt an spezifischem Antigen bzw. Antikörper proportional (aus: Glick, B., Pasternak, J., Molekulare Biotechnologie, Spektrum Akademischer Verlag, 1995, S. 201 ff).He follows no binding of the primary antibody to the antigens present in the sample, the primary antibody in the first wash step away. Thus, the enzyme-labeled secondary antibody may also be do not bind, i. the test batch remains colorless. Is that concerned antigenic structure present, so the primary antibody can bind and to these the secondary Antibody. The coupled to the second antibody Enzyme catalyzes the color reaction, the product of which is easily detected leaves (e.g. photometric, etc.). The measured amount of enzyme activity is the Content of specific antigen or antibody proportional (from: Glick, B., Pasternak, J., Molecular Biotechnology, Spectrum Academic Verlag, 1995, p. 201 ff).
Bei der Durchführung von Bindungstests bedarf es eines Indikatorsystems (z.B. Meerrettich-Peroxidase), welches eine Sichtbarmachung der abgelaufenen Immunreaktion erlaubt. Die Visualisierung beruht auf einer stabilen Verknüpfung zwischen dem untersuchten Reaktanten (Antigen oder Antikörper) und einem Indikatorsystem. Als Indikatoren (Amplifikatoren) werden eingesetzt: Fluoreszenzfarbstoffe, Lumineszenzfarbstoffe, Radioaktivität, Enzyme, etc.. Die Indikatoren können kovalent oder nicht-kovalent an die jeweiligen Reaktanten gebunden vorliegen. Als stabile nicht-kovalente Verknüpfungen zwischen Indikator und gesuchtem Reaktionspartner dienen z.B. die Antigen-Antikörper-Bindung, die Biotin-Avidin-Bindung oder die Lektin-Bindung.at the implementation binding assays require an indicator system (e.g., horseradish peroxidase) which a visualization of the elapsed immune response allowed. The Visualization is based on a stable link between the examined Reactants (antigen or antibody) and an indicator system. As indicators (amplifiers) are used: fluorescent dyes, luminescent dyes, radioactivity, enzymes, etc. The indicators can covalently or non-covalently bound to the respective reactants available. As stable non-covalent linkages between indicator and the wanted reactant serve e.g. the antigen-antibody binding, biotin-avidin binding or lectin binding.
Bei der direkten Methode ist der Primärantikörper mit dem Indikator kovalent verbunden.at direct method is primary antibody with indicator covalent connected.
Die indirekte Anordnung umgeht die Markierung des Primärantikörpers. Der Primärantikörper wird durch einen Antikörper, der mit einem Indikator markiert ist, detektiert. Dieser Sekundärantikörper, der aus einer anderen Tierspezies gewonnen wird, bindet an alle Primärantikörper jeder beliebigen Spezifität aus der ersten Spezies.The indirect arrangement bypasses the labeling of the primary antibody. Of the Primary antibody is going through an antibody, which is marked with an indicator detected. This secondary antibody, the obtained from another animal species binds to all the primary antibodies each any specificity from the first species.
Eine weitere Möglichkeit der Detektion stellt eine Methode dar, bei der drei Antikörper nacheinander zum Einsatz kommen. Der Primärantikörper aus Spezies A wird von einem nicht-markierten Sekundärantikörper aus Spezies B, der im Überschuß vorliegt detektiert. Anschließend folgt die Zugabe eines Tertiärantikörpers aus Spezies A, der mit einem Indikator verknüpft ist. Der Sekundärantikörper (Verbindungsantikörper) wirkt als Brücke zwischen Primär- und Tertiärantikörper. Durch die Verwendung mehrerer hintereinandergeschalteter Antikörper wird eine Steigerung der Empfindlichkeit vermittelt.A another possibility The detection is a method in which three antibodies in succession to Use come. The primary antibody off Species A is an unmarked one Secondary antibodies off Species B, which is in excess detected. Subsequently follows the addition of a tertiary antibody Species A, which is linked to an indicator. The secondary antibody (compound antibody) acts as a bridge between primary and tertiary antibodies. By the use of multiple cascaded antibodies will an increase in sensitivity.
Die Sichtbarmachung des gebundenen Primärantikörpers kann alternativ durch andere Bindungssysteme erfolgen. Ein geeignetes System stellt die Avidin-Biotin-Complex-Bindung dar (ABC-System). Hierbei muß der Primär- oder der Sekundärantikörper biotinyliert vorliegen. Die Indikatoren liegen ebenfalls biotinyliert vor und werden an das tetravalente Avidin unter Absättigung dreier Bindungsstellen gebunden. Die vierte Avidinbindungsstelle kann an den biotinylierten Primär- oder Sekundärantikörper binden. Sind die verwendeten Indikatoren mehrfach biotinyliert, ergeben sich sehr große Avidin-Enzym-Komplexe, die die Empfindlichkeit des Testsystems erhöhen (Anstelle von Avidin kann auch Streptavidin verwendet werden). (aus Bioanalytik, F. Lottspeich, H. Zorbas, Spektrum Akademischer Verlag, 1998, S. 91 ff) Bei diesem Verfahren besteht das Problem einer weiteren Steigerung der Empfindlichkeit.The Visualization of the bound primary antibody may alternatively by other binding systems take place. A suitable system represents the Avidin-biotin complex binding (ABC system). Here, the primary or the secondary antibody is biotinylated available. The indicators are also biotinylated and become the tetravalent avidin saturating three binding sites bound. The fourth avidin-binding site can be biotinylated to the Primary- or bind secondary antibodies. Are the indicators used repeatedly biotinylated, revealed very big ones Avidin-enzyme complexes that increase the sensitivity of the test system (instead avidin can also be used streptavidin). (from bioanalysis, F. Lottspeich, H. Zorbas, Spektrum Akademischer Verlag, 1998, p. 91 ff) The problem with this process is a further increase the sensitivity.
Signalamplifikation durch den Einsatz einer derivatisierten, multimeren Lumazinsynthase in Lösung oder auf einer beliebigen Oberfläche:
- 1. Durch Zwischenschaltung eines biotinylierten multimeren Lumazinsynthase-Konjugats (Linkerprotein) zwischen Primärantikörper und Indikator: Eine Lumazinsynthase, die bis zu 60 Biotinmoleküle (z.B. über einen kurzen Abstandshalter an die Lumazinsynthase gebunden, um eine mögliche sterische Hinderung zu vermeiden) auf ihrer Oberfläche enthält, nimmt dabei aufgrund ihrer sphärischen, multimeren Struktur eine besondere Stellung ein. Die Bindung zwischen Antikörper und Linkerprotein bzw. zwischen Linkerprotein und Indikator erfolgt dabei unter Verwendung einer Avidinbrücke oder einer Streptavidinbrücke. Alternativ dazu, können auch Avidin- oder Streptavidin-markierte Primärantikörper bzw. Indikatoren zum Einsatz kommen. An 59 der 60 Biotinmoleküle auf dem multimeren Linkerprotein können Indikatormoleküle gebunden werden, wobei lediglich ein Biotinmolekül zur Vermittlung einer Bindung zwischen Primärantikörper und Linkerprotein notwendig ist. Durch die resultierende mehrfache Bindung von farbreaktionvermittelndem Enzym, wird eine extreme Signalverstärkung erreicht, wobei die Signalstärke proportional zur Antigenkonzentration ansteigt.
- 2. Durch Einsatz von heterooligomeren biotinylierten Lumazinsynthase-Konjugaten: Durch die erfindungsgemäße Reassoziation von unterschiedlichen Lumazinsynthase-Varianten (beispielsweise eine Kombination von 1–3 Antigen-enthaltenen Lumazinsynthasemonomeren mit bis zu 59 biotinylierten Lumazinsynthasemonomeren), wird ein heterooligomeres Lumazinsynthase-Konjugat erzeugt, welches sowohl einen Reaktanden (z.B. Antigen) als auch mehrere Biotin-Moleküle enthält. An die Biotin-Moleküle können Streptavidin- oder Avidin-vermittelt (oder auch über einen Anti-Biotin-Antikörper) Indikatormoleküle gebunden werden. Exemplarisch sollen im folgenden zwei Einsatzmöglichkeiten besprochen werden: A) Ein Lumazinsynthase-Konjugat, welches 1–5 kurze Peptide von antigen wirksamen viralen oder bakteriellen Oberflächenproteinen (antigene Determinanten) und bis zu 60 Biotinmoleküle kovalent gebunden enthält, dient als Detektionsmolekül für immobilisierte Antikörper, die aus einem Patientenserum oder anderen Flüssigkeiten stammen. B) Charakteristische Antikörper gegen bestimmte Infektionskrankheiten werden mit Hilfe spezieller immobilisierter Epitope (Teile von Oberflächenproteinen der betreffenden pathogenen Organismen; antigene Determinanten) aus der jeweiligen Körperflüssigkeit gefischt. Ein Lumazinsynthase-Konjugat, welches ebenfalls 1–5 Kopien des oben bezeichneten Epitops und bis zu 60 Biotinmoleküle kovalent gebunden enthält, dient als Detektionsmolekül für die, an das immobilisierte Epitop gebundenen, Antikörper. Eine Farbreaktion wird in beiden Fällen (A und B) durch ein beliebiges streptavidingekoppeltes Enzym, welches einen Komplex mit der biotinylierten Lumazinsynthase eingeht, erreicht. Durch die Zwischenschaltung dieses mehrfach biotinylierten Linkerproteins (Lumazinsynthase-Konjugat) und der dadurch bedingten mehrfachen Bindung von farbreaktionvermittelndem Enzym, wird eine Signalverstärkung erreicht.
- 3. Durch Einsatz von heterooligomeren, nicht biotinylierten, Lumazinsynthase-Konjugaten: Durch die erfindungsgemäße Reassoziation von unterschiedlichen Lumazinsynthase-Varianten wird ein heterooligomeres Lumazinsynthase-Konjugat erzeugt, welches sowohl einen Reaktanden (z.B. Antigen, welches spezifisch Antikörper aus einem Patientenserum binden kann) in einfacher Ausführung, als auch Epitope in mehrfacher Ausführung, welche von Indikator-markierten Antikörpern erkannt werden, enthält. Auch hierbei wird, durch die mögliche mehrfache Bindung von Antikörper-Indikator-Komplexen an das multimere Protein, eine Signalverstärkung erreicht.
- 1. By interposing a biotinylated multimeric lumazine synthase conjugate (linker protein) between primary antibody and indicator: a lumazine synthase containing on its surface up to 60 biotin molecules (eg bound to the lumazine synthase via a short spacer to avoid possible steric hindrance), it occupies a special position due to its spherical, multi-faceted structure. The binding between antibody and linker protein or between linker protein and indicator takes place using an avidin bridge or a streptavidin bridge. Alternatively, avidin or streptavidin labeled primary antibodies or indicators may be used. Indicator molecules can be bound to 59 of the 60 biotin molecules on the multimeric linker protein, with only one biotin molecule being required to mediate binding between the primary antibody and the linker protein. The resulting multiple binding of color reaction-mediating enzyme achieves extreme signal enhancement, with signal strength increasing in proportion to the antigen concentration.
- 2. By using heterooligomeric biotinylated lumazine synthase conjugates: The reassociation of different lumazine synthase variants according to the invention (for example a combination of 1-3 antigen-containing lumazine synthase monomers with up to 59 biotinylated lumazine synthase monomers) produces a hetero-oligomeric lumazine synthase conjugate which is both contains a reactant (eg antigen) as well as several biotin molecules. The biotin molecules can be strepta vidin- or avidin-mediated (or via an anti-biotin antibody) indicator molecules are bound. By way of example, two possible uses are to be discussed below: A) A lumazine synthase conjugate containing 1-5 short peptides of antigenically active viral or bacterial surface proteins (antigenic determinants) and up to 60 biotin molecules covalently bound serves as immobilized antibody detection molecule come from a patient's serum or other fluids. B) Characteristic antibodies against certain infectious diseases are fished out of the respective body fluid with the help of special immobilized epitopes (parts of surface proteins of the respective pathogenic organisms, antigenic determinants). A lumazine synthase conjugate, which also contains 1-5 copies of the above-identified epitope and up to 60 biotin molecules covalently bound, serves as a detection molecule for the antibody bound to the immobilized epitope. A color reaction is achieved in both cases (A and B) by any streptavidin-coupled enzyme which complexes with the biotinylated lumazine synthase. Through the interposition of this multiply biotinylated linker protein (lumazine synthase conjugate) and the resulting multiple binding of color reaction-mediating enzyme, signal amplification is achieved.
- 3. The use of heterooligomeric, non-biotinylated, lumazine synthase conjugates: The reassociation according to the invention of different variants of lumazine synthase produces a hetero-oligomeric lumazine synthase conjugate which can simplify both a reactant (eg antigen which can specifically bind antibodies from a patient's serum) Execution, as well as epitopes in multiple execution, which are recognized by indicator-labeled antibodies contains. Again, signal amplification is achieved by the possible multiple binding of antibody-indicator complexes to the multimeric protein.
Biosensorenbiosensors
Klassische biochemische Analysenverfahren, wie z.B. der Immunassay, basieren auf chemischen Reaktionssystemen in flüssigem Zustand. Eine mögliche Alternative bietet die Anwendung von Festphasenmeßapparaturen oder Biosensoren. In den letzten Jahren findet die Verwendung von Biosensoren als schnelle und empfindliche Testsysteme zum Nachweis verschiedenster Stoff und Molekülklassen immer mehr Anwendung. Ein Biosensor besteht aus mindestens drei Bestandteilen: biologischer Rezeptor, Wandler und angegliederte Elektronik. In einem Immunsensor kann der biologische Rezeptor ein Antikörper oder ein Antigen sein, der auf verschiedene Arten an den Wandler gekoppelt ist. In beiden genannten Variationen ermöglichen die Sensoren die Messung sich spezifisch ausbildender Antigen-Antikörper-Komplexe.Classical biochemical analysis methods, e.g. the immunoassay, based on chemical reaction systems in the liquid state. A possible alternative offers the use of solid phase measuring devices or biosensors. In recent years, the use of biosensors as fast and sensitive test systems for the detection of various Substance and molecular classes more and more application. A biosensor consists of at least three Ingredients: biological receptor, transducer and associated electronics. In an immune sensor, the biological receptor may be an antibody or an antigen that is coupled to the transducer in several ways is. In both mentioned variations the sensors allow the measurement specifically forming antigen-antibody complexes.
Für den Einsatz als chemische Sensoren in Flüssigkeiten, beispielsweise Seren, sind vor allem Volumenschwinger geeignet. Zu ihnen gehören die Schwingquarze, die auf einer speziell behandelten Oberfläche (je nach Testprinzip) mit antigenen Proteinen oder monoklonalen Antikörpern beschichtet werden. Legt man an diese Quarze eine elektrische Wechselspannung an, so wird der Kristall zu elastischen Schwingungen angeregt, deren Amplitude ein Maximum erreicht, wenn die elektrische Frequenz mit einer der mechanischen Eigenfrequenzen des jeweiligen Quarzes übereinstimmt. Diese Schwingungen lassen sich mit geeigneten Meßsystemen erfassen. Gibt man einen mit Antigenen beschichteten Quarzkristall in eine Lösung, die spezifisch bindende Antikörper enthält, so lagern sich diese an seine Oberfläche an und verändern seine Masse. Dadurch wird eine Veränderung seiner Schwingfrequenz erreicht und zeigt so die Bindung eines Antikörpers an. Neben diesen piezoelektrischen Immunsensoren versucht man, Meßtechniken zu entwickeln, deren Funktionsweise derjenigen von potentiometrischen Elektroden gleicht, die also Ähnlichkeit zu pH-Meßgeräten haben. In diesem Fall zielt man darauf ab, die Veränderung des Potentials zu bestimmen, die bei der Ausbildung der Antigen-Antikörper-Komplexe auf einer dünnen equilibrierten Silicagelschicht an der Oberfläche der pH-Glasmembran entsteht. Eine weitere Möglichkeit der immunsensorischen Messung besteht in der Immobilisierung von Proteinen (Antikörper oder Antigene) auf der Oberfläche einer opti schen Faser. Die bei diesem Verfahren am häufigsten genutzten optischen Phänomäne sind interferierende Wellen und Oberflächenplasmone. Eine interferierende Welle wird gebildet, wenn Licht, das an einer optischen Faser entlang strahlt, intern reflektiert wird. Diese interferierende Welle ist die elektromagnetische Energie, die an der Schnittstelle von Faseroptik und Flüssigkeit entsteht. Die Energie wird absorbiert, wenn absorbierende Moleküle an der Schnittstelle auftreten, so daß der Grad der Absorption proportional zu der Menge des absorbierenden Materials der Schnittstelle ist. Die Ausbildung von Antigen-Antikörper-Komplexen, wobei das Antigen oder der Antikörper an die Faseroberfläche gebunden vorliegt, kann so nachgewiesen werden. Bei der 'Surface plasmon resonance' wird ein metallbeschichtetes Glas als optische Einrichtung benutzt, bei der ein intern vollständig reflektierter Lichtstrahl eine induzierte elektromagnetische Oberflächenwelle oder Plasmon hervorruft. Eine nachweisbare Oberflächenplasmonresonanz tritt bei einem bestimmten Einfallswinkel des Lichts auf, der entscheidend vom Refraktionsindex des Mediums, welches an den Metallfilm angrenzt, abhängt. Somit können Veränderungen in dieser Schicht, wie sie z.B. nach der Ausbildung von Antigen-Antikörper-Komplexen zu erwarten sind, gemessen werden.For use as chemical sensors in liquids, such as serums, volumetric oscillators are particularly suitable. These include the quartz crystals, which are coated on a specially treated surface (depending on the test principle) with antigenic proteins or monoclonal antibodies. If an electrical alternating voltage is applied to these quartz crystals, the crystal is excited into elastic oscillations whose amplitude reaches a maximum when the electrical frequency coincides with one of the mechanical natural frequencies of the respective quartz. These vibrations can be detected with suitable measuring systems. If an antigen-coated quartz crystal is placed in a solution containing specific binding antibodies, they will attach to its surface and alter its mass. This achieves a change in its oscillation frequency and thus indicates the binding of an antibody. In addition to these piezoelectric immune sensors trying to develop measuring techniques whose operation is similar to those of potentiometric electrodes, which are therefore similar to pH meters. In this case, one aims to determine the change in potential arising from the formation of the antigen-antibody complexes on a thin equilibrated silica gel layer on the surface of the pH glass membrane. Another possibility of immunosensory measurement consists in the immobilization of proteins (antibodies or antigens) on the surface of a fiber opti's. The most commonly used optical phenomena in this method are interfering waves and surface plasmons. An interfering wave is formed when light traveling along an optical fiber is internally reflected. This interfering wave is the electromagnetic energy that arises at the interface of fiber optics and fluid. The energy is absorbed when absorbing molecules occur at the interface so that the degree of absorption is proportional to the amount of absorbent material of the interface. The formation of antigen-antibody complexes wherein the antigen or antibody is bound to the fiber surface can thus be detected. In 'Surface plasmon resonance', a metal-coated glass is used as an optical device in which an internally fully reflected light beam causes an induced electromagnetic surface wave or plasmon. Detectable surface plasmon resonance occurs at a certain angle of incidence of the light that is critically dependent on the refractive index of the medium adjacent to the metal film. Thus, changes in this layer, such as might be expected after the formation of antigen-antibody complexes, can be measured the.
Zu den potentiometrischen Immunsensoren sind die ionensensitiven Feldeffekttransistoren zu zählen. Eine Rezeptor (Antikörper, Antigen oder sonstiger Rezeptor) wird dabei auf dem Halbleitertor des Transistors verankert. Die Bindung eines Analyten an die Rezeptorschicht ruft eine Veränderung in der Ladungsverteilung und damit eine Schaltung des Feldeffekttransistors hervor. (Aus Modrow S., Falke D., Molekulare Virologie, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, Oxford, S. 108; Liddell E., Weeks I., Antikörper-Techniken, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, Oxford, S. 154 ff). Auch bei diesen Sensorverfahren besteht der Wunsch nach Steigerung der Empfindlichkeit.To The potentiometric immune sensors are the ion-sensitive field-effect transistors to count. A Receptor (antibody, Antigen or other receptor) is doing on the semiconductor gate anchored to the transistor. The binding of an analyte to the receptor layer gets a change in the charge distribution and thus a circuit of the field effect transistor out. (From Modrow S., Falke D., Molecular Virology, Spectrum Academic Publishing House, Heidelberg, Berlin, Oxford, p. 108; Liddell E., Weeks I., Antibody Techniques, Spectrum Academic Publishing, Heidelberg, Berlin, Oxford, p. 154 ff). Also In these sensor methods, there is a desire to increase the Sensitivity.
Signalamplifikation
durch den Einsatz derivatisierter, multimerer Lumazinsynthasemoleküle auf einer signalvermittelnden
Oberfläche:
Artefizielle
Proteinmoleküle
auf der Grundlage der Lumazinsynthase können beim Aufbau eines Biosensors als
Trägerprotein
z.B. zur Präsentation
von antigen wirksamen Fängerpeptiden,
zum Nachweis von Antikörpern
gegen bestimmte Infektionen dienen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung
von gemischten Lumazinsynthase-Konjugaten können die jeweiligen Peptide
zusammen mit einem bindungsvermittelnden Biotinmolekül in eine
ikosaedrische Struktur eingebaut werden. Auf diese Weise können bis
zu 59 identische oder verschiedene antigen wirksame Peptide (z.B.
Domänen
von viralen Oberflächenproteinen)
in Verbindung mit einem Biotinmolekül, auf einem ikosaedrischen
Molekül
präsentiert
werden. Durch Verwendung mehrerer verschiedener multimerer Lumazinsynthase-Konjugate
läßt sich
eine repräsentative
Peptidbibliothek auf einem einzigen Sensor plazieren. Die Bindung
der multimeren Lumazinsynthase-Konjugate an die Oberfläche eines Wandlers
läßt sich
beispielsweise über
eine Streptavidin/Biotin-Kopplung ermöglichen.Signal amplification through the use of derivatized, multimeric lumazine synthase molecules on a signal-transmitting surface:
Artificial lumazine synthase-based protein molecules can serve as a carrier protein in the construction of a biosensor, for example for the presentation of antigenically active capture peptides, for the detection of antibodies to certain infections. The inventive formation of mixed lumazine synthase conjugates allows the respective peptides to be incorporated into an icosahedral structure together with a binding-mediating biotin molecule. In this way, up to 59 identical or different antigenic peptides (eg domains of viral surface proteins) in association with a biotin molecule can be presented on an icosahedral molecule. By using several different multimeric lumazine synthase conjugates, a representative peptide library can be placed on a single sensor. The binding of the multimeric lumazine synthase conjugates to the surface of a transducer can be made possible for example via a streptavidin / biotin coupling.
Die Empfindlichkeit eines derartigen Testsystems wird durch das Anbieten mehrerer antigener Determinanten erheblich gesteigert, da dadurch nicht nur ein, sondern mehrere gegen einen bestimmten Erreger gebildeter Antikörper erfasst werden. Desweiteren ist kein fundiertes Detailwissen über Proteinabschnitte erforderlich, die zur Bindung von Antikörpern beitragen, da mit begrenztem Aufwand mehrere Proteine des betreffenden Erregers auf dem Sensor präsentiert werden können. Da die Streptavidin/Biotin-Kopplung für alle Epitoppräsentationen verwendet werden kann, benötigt man zum Aufbau eines Biosensors immer die gleichen, nämlich Avidin oder Streptavidin beschichtete Oberflächen, d.h. die instrumentelle Ausstattung muß nicht verändert werden. Die jeweiligen individuellen, epitoppräsentierenden oder biotinylierten Lumazinsynthase-Untereinheiten können leicht auf rekombinantem Wege hergestellt werden. Dies hat wesentliche Vorteile bei der Entwicklung bzw. der Evaluierung derartiger Nachweisverfahren.The Sensitivity of such a test system is by offering significantly increased by several antigenic determinants, as a result not just one, but several educated against a particular pathogen antibody be recorded. Furthermore, there is no detailed knowledge about protein sections necessary, which contribute to the binding of antibodies, since with limited Expense multiple proteins of the relevant pathogen on the sensor presents can be. Since the streptavidin / biotin coupling for all epitope presentations can be used to build a biosensor always the same, namely avidin or streptavidin-coated surfaces, i. the instrumental Equipment does not have to changed become. The individual, epitope-presenting or biotinylated Lumazine synthase subunits can be easily produced by recombinant means. This has essential Benefits of developing or evaluating such detection methods.
Durch die Anwesenheit von bis zu 59 Fängerpeptiden in einem Molekül kann die Oberfläche eines Sensor-Chips (z.B. Feldeffekttransistor, Oberflächenplasmon-Wandleroberfläche, etc.) extrem vergrößert werden und dadurch eine enorme Empfindlichkeitssteigerung erreicht werden. Stabilitätsprobleme und Unspezifitäten sind bei der Verwendung eines thermostabilen Trägerproteins und des Biotin/Streptavidin-Systems nicht zu erwarten.By the presence of up to 59 capture peptides in a molecule can the surface a sensor chip (e.g., field effect transistor, surface plasmon transducer surface, etc.) be extremely enlarged and thereby an enormous increase in sensitivity can be achieved. stability problems and unspecificities are in the use of a thermostable carrier protein and the biotin / streptavidin system not to be expected.
Ebenso können auch kleine Moleküle durch einfache chemische Kopplung an die Oberfläche gebunden werden. Als Kopplungsorte stehen hierfür singuläre, exponierte reaktive Aminosäuren auf der Oberfläche des sphärischen Proteins zur Verfügung.As well can also small molecules be bound to the surface by simple chemical coupling. As coupling places stand for this singular, exposed reactive amino acids on the surface of the spherical Protein available.
Prinzipieller
Aufbau eines Schichtsystems auf der Basis einer multimeren Lumazinsynthase:
Eine
funktionalisierte Lumazinsynthase ist mit 60 gleichen bzw. unterschiedlich
modifizierten Untereinheiten über
einen Anker (Peptid, Fettsäure,
etc.) mit einer Oberfläche
(beispielsweise Wandleroberfläche
oder sonstige beliebige Oberfläche,
die sich schon auf einem Wandler befindet) verbunden. Die Detektionempfindlichkeit für Fremdmolekülbindung
auf der Oberfläche
der Lumazinsynthase wird dabei durch eine hohe Anzahl funktioneller
Gruppen (beispielsweise Epitope zur Antikörpererkennung, Antikörper zur
Detektion von Fremdmolekülen
in Lösung
oder sonstiger Rezeptoren) erhöht.Basic structure of a layer system based on a multimeric lumazine synthase:
A functionalized lumazine synthase is linked to 60 identical or differently modified subunits via an anchor (peptide, fatty acid, etc.) with a surface (for example transducer surface or any other surface that is already on a transducer). The detection sensitivity for foreign molecule binding on the surface of the lumazine synthase is thereby increased by a high number of functional groups (for example epitopes for antibody recognition, antibodies for the detection of foreign molecules in solution or other receptors).
Herstellung von Impfstoffen (in vitro)Production of vaccines (in vitro)
Impfungen führen zu einer immunologischen Resistenz gegen Krankheitserreger. Impfstoffe dienen überwiegend zur Prävention, das heißt, sie sollen bei den immunisierten Personen einen Schutz aufbauen, der sie bei Kontakt mit dem jeweiligen Erreger vor der Infektion und somit vor der Erkrankung schützt. Der injizierte oder oral verabreichte Impfstoff führt im Organismus zur Bildung von Antikörpern und/oder zu einer zellulären Immunantwort. Infolgedessen wird bei einer künftigen Exposition der infektiöse Organismus abgetötet oder neutralisiert, so daß die Krankheit nicht ausbricht.vaccinations to lead to an immunological resistance to pathogens. vaccines serve mostly for prevention, this means, they should build up protection for immunized persons, they contact the respective pathogen before infection and thus protects against the disease. The injected or orally administered vaccine performs in the organism for the formation of antibodies and / or to a cellular immune response. As a result, at a future Exposure to the infectious Killed organism or neutralized, so that the Illness does not break out.
Infektionen mit Bakterien, Viren, Pilzen und Protozoen sind weltweit ein Hauptfaktor der Morbidität und Mortalität. Durch die zunehmende Resistenzentwicklung gegen so gut wie alle verfügbaren Antibiotika ist auch in Industrieländern eine Verschärfung der Morbiditätssituation zu erwarten. Die Entwicklung neuartiger Impfstoffe ist auch deshalb von größter medizinischer Bedeutung.infections with bacteria, viruses, fungi and protozoa are a major factor worldwide the morbidity and mortality. Due to the increasing development of resistance against just about everybody available Antibiotics are also exacerbated in industrialized countries morbidity situation expected. The development of novel vaccines is also why of the greatest medical Importance.
Als Impfstoffe kommen unter anderem attenuierte Viren zur Anwendung. Attenuierte Viren ähneln den krankheitserzeugenden Erregern, sie unterscheiden sich von ihnen jedoch im Hinblick auf das Virulenzverhalten; sie verursachen nur eine begrenzte bzw. abgeschwächte Infektion und induzieren dadurch die Bildung von neutralisierenden Antikörpern und cytotoxischen T-Zellen. Die molekulare Basis der Attenuierung sind Mutationen im Genom von Wildtypviren. Attenuierte Viren verleihen meist einen sehr guten Impfschutz, der über mehrere Jahre erhalten bleibt, sie bergen jedoch das Risiko, daß sie im Verlauf der abgeschwächten Infektion zur Wildtypform zurückmutieren können.When Vaccines include attenuated viruses. Attenuated viruses are similar the disease-causing agents, they are different from them however, in terms of virulence behavior; they only cause a limited or weakened one Infection and thereby induce the formation of neutralizing antibodies and cytotoxic T cells. The molecular basis of attenuation are mutations in the genome of wild-type viruses. Confer attenuated viruses usually a very good vaccine protection, obtained over several years However, they carry the risk that they in the course of the weakened infection to Revert back to wild type form can.
Eine weitere Möglichkeit zur Immunisierung bei Mensch und Tier besteht in der Präsentation von antigen wirksamen Teilen von viralen Oberflächenproteinen auf anderen, nicht pathogen wirkenden Viren, z.B. Pflanzenviren. Die Genfragmente, die für eine antigene Determinante (z.B. Oberflächenprotein) des pathogen wirkende Virus kodieren werden in das Genom des nicht pathogen wirkenden Virus eingebaut (Dalsgaard et al., 1997). Das Fremdprotein wird zusammen mit einem viralen Protein auf der Oberfläche des nicht-pathogen wirkenden Virus präsentiert. Es können jedoch nicht beliebig große DNA-Fragmente in das Virusgenom integriert werden. Daher muß man genau wissen, welche Proteine des Virus, gegen dessen Infektion ein Impfschutz erzeugt werden soll, für die Auslösung einer schützenden Immunantwort wichtig sind. Ein derartiger Impfstoff kann nicht die Breite einer Immunantwort erzeugen, die beim Ablauf einer Infektion mit dem Wildtypvirus oder seiner attenuierten Variante entsteht. Bei dieser Art von rekombinanten Impfviren beschränkt sich die immunologische Reaktion auf ein ausgewähltes Protein.A another possibility for immunization in humans and animals is in the presentation antigenic parts of viral surface proteins on others, non-pathogenic viruses, e.g. Plant viruses. The gene fragments, the for an antigenic determinant (e.g., surface protein) of the pathogenically-acting Virus coding will be in the genome of non-pathogenic Virus incorporated (Dalsgaard et al., 1997). The foreign protein will together with a viral protein on the surface of the non-pathogenic virus presents. It can, however not arbitrarily large DNA fragments are integrated into the viral genome. Therefore you have to exactly Know which proteins of the virus against which infection is a vaccine should be generated for the trigger a protective one Immune response are important. Such a vaccine can not be the Generate the breadth of an immune response at the end of an infection arises with the wild-type virus or its attenuated variant. In this type of recombinant vaccine viruses is limited immunological response to a selected protein.
Impfstoffe, die aus synthetischen Peptiden mit einer Länge von 15 bis 30 Aminosäuren bestehen, stellen eine Vakzineform dar, die sich heute in der Erprobung befindet. Hier werden einzelne Epitope viraler Proteine, welche die Bildung von neutralisierenden Antikörpern bewirken, ausgewählt und chemisch synthetisiert. Voraussetzung ist auch in diesem Fall ein fundiertes Detailwissen über die Proteinabschnitte, die eine virusneutralisierende Immunantwort hervorrufen können. Aufgrund der hohen genetischen Variabilität der meisten Viren und der unterschiedlichen Fähigkeit einzelner Individuen, bestimmte Proteinregionen immunologisch zu erkennen, müßten in einem auf synthetischen Peptiden basierenden Impfstoff mehrere verschiedene Epitope miteinander kombiniert werden. Da es abgesehen von Aluminiumhydroxid kein geeignetes beim Menschen einsetzbares Adjuvans, das die Immunantwort in ausreichender Weise verstärken kann, gibt, ist bislang noch kein Impfstoff verfügbar, der auf synthetischen Peptiden beruht: (Aus Modrow S., Falke D., Molekulare Virologie, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, Oxford, S. 87 ff)vaccines consisting of synthetic peptides with a length of 15 to 30 amino acids, represent a vaccine form that is currently being tested. Here are single epitopes of viral proteins affecting the formation of neutralizing antibodies effect, selected and chemically synthesized. Condition is also in this case a detailed knowledge about the protein sections that have a virus-neutralizing immune response can cause. Due to the high genetic variability of most viruses and the different ability individuals to recognize certain protein regions immunologically, would have to in a synthetic peptide-based vaccine several different Epitopes are combined with each other. As it is apart from aluminum hydroxide not a suitable human-grade adjuvant that regulates the immune response strengthen sufficiently There is still no vaccine available on synthetic Peptides: (From Modrow S., Falke D., Molecular Virology, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, Oxford, p. 87 ff)
Im Gegensatz zu kurzen Peptiden eignen sich hochmolekulare Moleküle, u.a. Proteine und trägerfixierte Peptide, da sie ohne die Verwendung von Hilfsstoffen verabreicht werden können, aber dennoch eine gute Immunität liefern, vorzüglich als Impfstoffe. Das redundante Vorkommen antigener Determinanten in hoher Anzahl, wie sie z.B. bei Viren oder Bakterien zu beobachten sind, auf dem immunogenen hochmolekularen Molekül begünstigt dabei die erwünschte hohe Antigenität d.h. die präventive Immunantwort. Als Trägerprotein eignet sich hierfür, insbesondere wegen ihrer ikosaedrischen Struktur, die Lumazinsynthase. Die Lumazinsynthase besteht aus mindestens 60 Untereinheiten, d.h. mindestens 60 gleichartige oder verschiedene antigene Determinanten lassen sich in einem Molekül präsentieren. Die Lumazinsynthase ist hochmolekular aufgebaut und hat eine mit einigen Viren vergleichbare Oberflächenstruktur, d.h. eine hohe Antigenität ist zu erwarten. Derartige Impfstoffe sind frei von viralen Genen und sie lassen sich mit relativ geringem Aufwand in hohen Mengen herstellen. Da große Teile der Virusproteine präsentiert werden können, ist in diesem Fall kein fundiertes Detailwissen über die Proteinabschnitte, die eine virusneutralisierende Immunantwort hervorrufen können, erforderlich.in the Unlike short peptides, high molecular weight molecules are suitable, i.a. Proteins and carrier-fixed Peptides, as they are administered without the use of excipients can be but still a good immunity deliver, exquisite as vaccines. The redundant presence of antigenic determinants in high numbers, as e.g. to observe in viruses or bacteria are on the immunogenic high molecular weight molecule favors the desired high antigenicity i.e. the preventive Immune response. Suitable as carrier protein for this, especially because of their icosahedral structure, the lumazine synthase. The lumazine synthase consists of at least 60 subunits, i. at least 60 identical or different antigenic determinants can be in a molecule present. The lumazine synthase is of high molecular weight and has one with some virus comparable surface structure, i. a high antigenicity is to be expected. Such vaccines are free of viral genes and they can be with relatively little effort in high quantities produce. Because big Portions of viral proteins are presented can be is in this case no well-founded detailed knowledge of the protein sections, which may cause a virus-neutralizing immune response required.
Die gentechnisch hergestellten Proteine, welche Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, beruhen auf der kovalenten Verknüpfung einer Wildtyp-Lumazinsynthasesequenz oder einer modifizierten Lumazinsynthase mit Teilstrukturen von Viren, Bakterien, Pilzen, Protozoen oder Toxinen. Die Verknüpfung kann dabei am N-Terminus und/oder am C-Terminus der Lumazinsynthase erfolgen. Außerdem können die zu präsentierenden Peptide an geeigneten Stellen der Lumazinsynthaseuntereinheit so in die Sequenz eingefügt werden, daß sie in Form einer Schleife auf der Oberfläche des Multi-Untereinheiten-Proteins präsentiert werden. Damit kann eine gegebene immunologische Determinante in einer definierten hohen Anzahl, z.B. erfindungsgemäß bevorzugt 60-fach oder 120-fach, auf einem ikosaedrischen Molekül aus 60 Untereinheiten mit der Triangulationszahl T = 1, präsentiert werden. Außerdem können auch höhermolekulare Assoziate hergestellt werden, welche mehr als 100 Untereinheiten enthalten (Triangulationszahl T = 2 oder höher) und damit eine noch größere Anzahl Epitope präsentieren können.The genetically engineered proteins which are the subject of the present invention are based on the covalent linking of a wild-type lumazine synthase sequence or a modified lumazine synthase with partial structures of viruses, bacteria, fungi, protozoa or toxins. The linkage can take place at the N-terminus and / or at the C-terminus of the lumazine synthase. In addition, the peptides to be presented may be inserted into the sequence at appropriate locations on the lumazine synthase subunit so that they are presented in the form of a loop on the surface of the multi-subunit protein. Thus, a given immunological determinant can be presented in a defined high number, eg 60 times or 120 times, according to the invention, on an icosahedral molecule of 60 subunits with the triangulation number T = 1. In addition, higher molecular associates can be made who those which contain more than 100 subunits (triangulation number T = 2 or higher) and thus can present an even larger number of epitopes.
Die erfindungsgemäße Assoziation von Untereinheiten mit unterschiedlichen, gentechnisch aufgepfropften Peptid- oder Proteinsequenzen bietet auch die Möglichkeit zur Herstellung von Proteinmolekülen, welche mehrere unterschiedliche antigene Sequenzen auf einem gegebenen Molekül präsentieren können.The inventive association subunits with different, genetically grafted Peptide or protein sequences also provide the opportunity to produce Protein molecules which several different antigenic sequences on a given molecule present can.
DNA-ImpfstoffDNA vaccine
Seit dem Beginn der 90er Jahre wird auch die Möglichkeit zum Einsatz von DNA als Impfstoff untersucht. Die verwendeten Nukleinsäuren enthalten Gene oder Teile von Genen eines pathogenen Organismus, die ein immunogenes Protein spezifizieren. Für die Entwicklung dieser Vakzine ist detailiertes Wissen über die immunologisch wichtigen Komponenten von großem Nutzen. Die verwendeten Gene kodieren überwiegend für die Oberflächenkomponenten eines Erregers oder auch für Teile von bakteriellen Toxinen. Sie werden zusammen mit regulatorischen Elementen zur Kontrolle ihrer Expression in ein Vektorsystem integriert und als gereinigte DNA intramuskulär injiziert und dort exprimiert. Insbesondere in Muskelzellen ist die DNA über lange Zeiträume als Episom nachweisbar, da sie offensichtlich nur sehr langsam abgebaut wird. Wenn die entsprechenden Gene exprimiert werden, kann der Organismus sowohl eine humorale als auch eine zelluläre Immunantwort entwickeln. Diese Form der Impfstoffe wurde bisher im Tiersystem erprobt.since The beginning of the 1990s will also see the possibility of using DNA examined as a vaccine. The used nucleic acids contain Genes or parts of genes of a pathogenic organism that is an immunogenic Specify protein. For The development of this vaccine is detailed knowledge of the immunological important components of great Use. The genes used predominantly encode the surface components of a pathogen or even for Parts of bacterial toxins. They will be together with regulatory Elements for controlling their expression integrated into a vector system and injected intramuscularly as purified DNA and expressed there. In particular, in muscle cells, the DNA over long periods as Episome detectable, as they obviously mined only very slowly becomes. When the appropriate genes are expressed, the organism can develop both a humoral and a cellular immune response. This form of vaccine has so far been tested in the animal system.
Genkonstrukte, welche Fusionsproteine bestehend aus Proteinkomponenten pathogener Mikoorganismen und aus Lumazinsynthase spezifizieren, sind grundsätzlich als DNA-Impfstoff geeignet. Ein DNA-Vakzin, bestehend aus einem Gen kodierend für eine Lumazinsynthase (partikelbildende Komponente) und einem ausgewählten Gen des Erregers kann intrazellulär exprimiert werden und kann so eine relativ lang anhaltende Produktion des Immunsystem stimulierenden Antigens gewährleisten. Nach den bisherigen Erfahrungen mit Lumazinsynthase aus verschiedenen Organismen sollte der Zusammenbau des Ikosaeders in vivo ohne Hilfsmoleküle (vgl. Chaperonine) möglich sein.gene constructs, which fusion proteins consisting of protein components pathogenic Microorganisms and lumazine synthase are basically described as DNA vaccine suitable. A DNA vaccine consisting of a gene coding for a lumazine synthase (particle-forming component) and a selected gene of the pathogen can be intracellular can be expressed and thus a relatively long-lasting production of the immune system stimulating antigen. After the previous one Experiences with lumazine synthase from different organisms should the assembly of the icosahedron in vivo without auxiliary molecules (cf. Chaperonins) possible be.
Orale Impfstoffe auf pflanzlicher BasisOral vaccines on plant Base
Ist bekannt, gegen welche immunologisch wichtige Proteinkomponente des Erregers eine schützende Immunantwort induziert wird, kann das für dieses Peptid kodierende Gen in einen eukaryoten Expressionsvektor eingebracht werden. Nach Transformation von Pflanzenzellen mit dieser DNA können transgene Pflanzen erhalten werden, welche das betreffende Gen exprimieren. Durch Verzehr von Teilen dieser transgenen Pflanze wird auch die ausgewählte Proteinkomponente in den Körper aufgenommen und kann dort eine Immunantwort induzieren.is known against which immunologically important protein component of the Pathogen a protective immune response that can be induced for this peptide encoding gene into a eukaryotic expression vector be introduced. After transformation of plant cells with this DNA can transgenic plants are expressed which express the gene in question. By eating parts of this transgenic plant is also the selected Protein component in the body and can induce an immune response there.
Als partikelbildendes Protein eignet sich insbesondere die Lumazinsynthase, an die Teile von immunologisch wirksamen Proteinen des Erregers fusioniert sind. Durch Verwendung einer thermostabilen, partikelbildenden Lumazinsynthase (z.B. aus Aquifex aeolicus) als Trägerprotein kann sogar ein kochfester Impfstoff erzeugt werden.When particulate-forming protein is particularly suitable lumazine synthase, to the parts of immunologically active proteins of the pathogen are merged. By using a thermostable, particle-forming Lumazine synthase (e.g., from Aquifex aeolicus) as a carrier protein even a high-boiling vaccine can be produced.
Multifunktional derivatisierte Immuntherapeutika auf der Basis der multimeren LumazinsynthaseMultifunctionally derivatized Immunotherapeutics based on multimeric lumazine synthase
Impfstoffe sollen die Vermehrung eines Krankheitserregers und damit eine Infektion verhindern. In einigen Fällen ist es schwierig, einen zuverlässigen Impfstoff zu entwickeln, da der pathogene Organismus für Antikörper nicht zugänglich ist, oder wie im Fall der erworbenen Immunschwäche (AIDS) zu wenig über den Erreger (HIV) bekannt ist. Die Zielzellen von HIV sind Helfer-T-Lymphozyten (Helferzellen) des Immunsystems, wobei die wichtigsten Funktionen dieser Zellen gestört werden. Wenn HIV in eine Helferzelle eindringt, ist das Virus vor dem immunologischen Angriff geschützt. Im weiteren Verlauf der Krankheit kann die infizierte Zelle durch die Produktion und die Freisetzung von HIV-Partikeln zerstört werden. Eine infizierte Zelle kann dabei zu einer „Fabrik" für die Produktion weiterer Viruspartikel werden. Die Konsequenz einer HIV-Infektion ist vor allem, daß das Immunsystem keinen Schutz mehr vor gewöhnlichen Infektionskrankheiten bieten kann. Der erste Schritt bei einer HIV-Infektion ist die Wechselwirkung eines 120 kDalton-Glykoproteins (gp 120) aus der Virushülle und dem CD4-Rezeptor an der Oberfläche der Helferzellen.vaccines should increase the multiplication of a pathogen and thus an infection prevent. In some cases It is difficult to be reliable Vaccine to develop because the pathogenic organism for antibodies not accessible is, or as in the case of acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) too little about the pathogen (HIV) is known. The target cells of HIV are helper T lymphocytes (Helper cells) of the immune system, with the main functions disrupted these cells become. When HIV invades a helper cell, the virus is present protected against immunological attack. In the further course of the Disease can affect the infected cell through the production and the Release of HIV particles are destroyed. An infected one Cell can become a "factory" for production be further virus particles. The consequence of an HIV infection Above all, that is Immune system no longer protects against common infectious diseases can offer. The first step in HIV infection is the interaction a 120 kDalton glycoprotein (gp 120) from the virus envelope and the CD4 receptor on the surface the helper cells.
Antikörper gegen CD4 blockieren in vitro die HIV-Infektion von Helferzellen. Auch bei einem Überschuß an freiem CD4-Protein geht die Infektionsrate in vitro zurück. Die Entwicklung eines Fusionsproteins aus einem Teil des CD4-Proteins und aus dem Fc-Anteil eines Immunglobulins stellt den Versuch dar, sowohl den Schutz der Helferzellen als auch die Abtötung des Virus zu erreichen. Das Fusionsprotein wird CD4-Immunadhäsin genannt. Das Molekül bindet an gp120 und blockiert das HIV; beides sind Funktionen des CD4-Anteils. Die Fähigkeit des Fusionsproteins, an Zellen mit Fc-Rezeptoren zu binden, und die lange Halbwertszeit im Plasma sind hingegen auf den Immunglobulinanteil zurückzuführen. Nach der Bindung des Immunadhäsins an das freie Virus oder an HIV-infizierte Zellen kommt es zu einer antikörperabhängigen, zellvermittelnden cytotoxischen Reaktion, die zur Zerstörung des Virus oder der HIV-infizierten Zelle führt. (aus: Glick, B., Pasternak, J., Molekulare Biotechnologie, Spektrum Akademischer Verlag, 1995, S. 245).Antibodies to CD4 block in vitro HIV infection of helper cells. Even with an excess of free CD4 protein, the infection rate goes back in vitro. The development of a fusion protein from part of the CD4 protein and from the Fc portion of an immunoglobulin is an attempt to achieve both the protection of the helper cells and the killing of the virus. The fusion protein becomes CD4-immunoad called häsin. The molecule binds to gp120 and blocks the HIV; Both are functions of the CD4 portion. However, the ability of the fusion protein to bind to cells with Fc receptors and the long plasma half-life are due to the immunoglobulin moiety. Upon binding of the immunoadhesin to the free virus or to HIV-infected cells, an antibody-dependent, cell-mediated, cytotoxic reaction will result which will destroy the virus or the HIV-infected cell. (from: Glick, B., Pasternak, J., Molecular Biotechnology, Spektrum Akademischer Verlag, 1995, p. 245).
Durch die Verwendung einer multimeren derivatisierten Lumazinsynthase könnte sich die Effizienz dieser Strategie verbessern lassen. Es kann eine funktionalisierte Lumazinsynthase zur Verwendung kommen, die sowohl über CD4-Protein-Anteile, als auch über Fc-Anteile verfügt. Da pro Molekül nicht nur eine funktionelle Einheit, sondern viele dieser Einheiten, vorhanden sind, sollte sich die Effizienz erheblich steigern lassen.By the use of a multimeric derivatized lumazine synthase could improve the efficiency of this strategy. It can be one functionalized lumazine synthase which have both CD4 protein levels, as well over Fc shares. As per molecule not just a functional unit, but many of these units, should be able to increase efficiency significantly.
Anstelle des CD4-Anteils könnte man in das multimere Protein auch Antikörper (z.B. speziell entwickelte „Single-chain-Antikörper"), die beispielsweise spezifisch gegen einen Tumormarker (z.B. gegen das Teratocarcinom-Antigen) gerichtet sind, einführen und dieses funktionalisierte Fusionsprotein zur Krebstherapie einsetzen.Instead of of the CD4 share could Also, antibodies (e.g., specially designed "single-chain antibodies") to the multimeric protein, e.g. specifically against a tumor marker (e.g., against the teratocarcinoma antigen) are directed to introduce and use this functionalized fusion protein for cancer therapy.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist die Kombination eines Antikörpers gegen einen Tumormarker mit Metallothionein. Die multimere Lumazinsynthase ist dabei mit einem Anti-Tumor-Antikörper und bis zu 59 Metallothionein-Molekülen dekoriert. Die Metallothioneinmoleküle wiederum werden mit radioaktiven Elementen (mit relativ kurzer Halbwertszeit), welche für eine Strahlentherapie geeignet sind (beispielweise Technetium 99) beladen. Im Laufe der Therapie bindet der Proteinkomplex über seinen Antikörper-Anteil an den Tumor und führt dabei die Strahlenquelle direkt an das Tumorgewebe heran. Ähnliche Konstrukte können auch für diagnostische Zwecke, z.B. zur radioaktiven Detektion einer möglichen Krebserkrankung, eingesetzt werden.A further application possibility is the combination of an antibody against a tumor marker with metallothionein. The multimeric lumazine synthase is doing an anti-tumor antibody and up to 59 metallothionein molecules decorated. The metallothionein molecules in turn become radioactive Elements (with a relatively short half-life) necessary for radiotherapy are suitable (for example Technetium 99) loaded. During the Therapy binds the protein complex via its antibody component to the tumor and leads while the radiation source zoom directly to the tumor tissue. Similar Constructs can also for diagnostic purposes, e.g. for the radioactive detection of a possible Cancer disease, are used.
Verwendung von Lumazinsynthase-Konjugaten bei der Charakterisierung und Reinigung von AntikörpernUse of lumazine synthase conjugates in the characterization and purification of antibodies
Die Grundlage der Fremdpeptide bilden DNA-Sequenzen, die für ein bestimmtes Epitop (antigene Determinante) kodieren. Die Sequenz der zusätzlichen Peptidsegmente kann durch entsprechende Wahl der DNA-Sequenz exakt bestimmt werden. Es können aber auch Peptidsequenzen eingebaut werden, die in ihrer gesamten Länge oder in Teilabschnitten eine stochastische Aminosäuresequenz besitzen. Eine vielfältige, zufallsorientierte Variabilität dieser Peptide kann durch den Einsatz von synthetischen Oligonukleotiden, die über einen zufällig (randomisiert) generierten Sequenzabschnitt verfügen, erreicht werden, so daß repräsentative Peptidbibliotheken entstehen. Diese zufällige generierten Peptide werden erfindungsgemäß auf der Oberfläche der Lumazinsynthase präsentiert und sind somit auch für eine Antikörperbindung zugänglich.The The basis of foreign peptides form DNA sequences that are specific to a particular Epitope (antigenic determinant) code. The sequence of additional Peptide segments can be exact by appropriate choice of the DNA sequence be determined. It can but also peptide sequences are incorporated, which in their entire Length or have in sections a stochastic amino acid sequence. A diverse, chance-oriented variability these peptides can be modified by the use of synthetic oligonucleotides, the one about fortuitously (randomized) sequence sequence can be achieved, so that representative peptide libraries arise. This random generated peptides according to the invention on the surface of Lumazine synthase presented and are therefore synonymous for an antibody binding accessible.
Die erhaltenen Lumazinsynthase-Varianten (mit einer zufallsorientierten Variabilität des Fremdpeptids) können z.B. zur Charakterisierung von Antikörper-Bindungsstellen verwendet werden. Durch die Isolierung von Antigen-Antikörper-Komplexen mit anschließender Sequenzierung des gebundenen Peptidanteils (N-terminale Edman-Sequenzierung oder Sequenzbestimmung mittels Massenspektroskopie), kann die Selektivität der Bindungsstelle eines Antikörpers charakterisiert werden.The obtained Lumazinsynthase variants (with a randomized variability the foreign peptide) e.g. used to characterize antibody binding sites become. By isolating antigen-antibody complexes followed by sequencing of the bound peptide portion (N-terminal Edman sequencing or Sequence determination by mass spectroscopy), the selectivity of the binding site an antibody be characterized.
Desweiteren kann gezielt nach Antikörpern, die über eine bestimmte Antigenerkennung (Antigensequenz in diesem Fall bekannt) verfügen, gesucht werden. Durch den Einsatz von Misch-Konjugaten, d.h. Lumzinsynthase-Konjugaten, die sowohl über ein gewünschtes Fremdpeptid (in mehrfacher Ausführung), als auch über einen biotinylierten Anteil (in einfacher Ausführung) verfügen, können selektiv Antikörper aus einer Mischpopulation gereinigt werden. Die Verwendung von Streptavidin oder Avidin gekoppelt an eine feste Phase bietet sich hierfür an. Die Reinigung kann erfindungsgemäß aber auch auf der Basis von anderen Affinitätsmaterialien erfolgen. Die Elution der Antikörper erfolgt durch bekannte Standardmethoden.Furthermore can target antibodies, the above a specific antigen recognition (antigen sequence known in this case) feature, be searched. By using mixed conjugates, i. Lumzinsynthase conjugates both over a desired one Foreign peptide (in multiple version), as well over have a biotinylated portion (in a simple embodiment) can selectively antibodies out a mixed population. The use of streptavidin or avidin coupled to a solid phase lends itself to this. The Cleaning can according to the invention but also on the basis of other affinity materials. The Elution of the antibodies is done by known standard methods.
Lösung der beschriebenen technischen ProblemeSolution of the described technical issues
Die Lösung der oben beschriebenen technischen Probleme wird durch die Bereitstellung der in den Patentansprüchen gekennzeichneten Ausführungsformen erzielt. Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Lumazinsynthase-Molekülen als Trägerprotein für Fremdproteine, Peptide und/oder sonstige organisch-chemische Moleküle. Ferner ist Gegenstand dieser Erfindung ein Verfahren zum selektiven, rekombinanten Einbau der obengenannten Fremdproteine, bzw. Peptide sowohl in Schleifen (loops) oder erfindungsgemäß vorzugsweise am N-Terminus und/oder am C-Terminus von Lumazinsynthasen. Das Verfahren beinhaltet eine in vivo Assoziation von unterschiedlichen Lumazinsynthase-Konjugaten auf dem Wege einer Koexpression der betreffenden Gene in einer Zelle. Ferner beinhaltet das Verfahren die Möglichkeit der in vitro Reassoziation von individuell gestalteten Lumazinsynthase-Konjugaten zu sphärischen Partikeln auf dem Wege der Denaturierung/Renaturierung von monomeren Untereinheiten, die sowohl mit als auch ohne die Verwendung eines faltungsunterstützenden Liganden durchgeführt werden kann.The solution to the technical problems described above is achieved by providing the embodiments characterized in the claims. The invention relates to the use of lumazine synthase molecules as a carrier protein for foreign proteins, peptides and / or other organic chemical molecules. Furthermore, the subject of this invention is a method for the selective, recombinant incorporation of the above-mentioned foreign proteins, or peptides in both loops or fiction preferably at the N-terminus and / or at the C-terminus of lumazine synthases. The method involves in vivo association of different lumazine synthase conjugates by co-expression of the genes of interest in a cell. Further, the method involves the possibility of in vitro reassociation of individually designed lumazine synthase conjugates into spherical particles by denaturation / renaturation of monomeric subunits, which can be performed both with and without the use of a folding assisting ligand.
Bereitgestellt werden Lumazinsynthase-Konjugate, die über ein biotinylierfähiges Peptid (Tucker und Grisshammer, 1996; Schatz, 1993; Cronan, 1990) am C-Terminus verfügen. Desweiteren wird ein artefizielles Lumazinsynthase-Molekül bereitgestellt, welches an seinem C-Terminus über eine gut zugängliche basische Aminosäure (Lysin) verfügt. Ferner wird ein Lumazinsynthase-Molekül bereitgestellt, welches über ein, gut zugängliches Cysteinmolekül am C-Terminus verfügt. Beide Varianten eignen sich zur chemischen Kopplung von organischen Molekülen. Die Kopplung kann z.B. erfolgen durch Herstellung einer Säureamidbindung oder einer Disulfidbindung zwischen Protein und Kopplungskomponente. Die chemische Kopplung nach dem Amidprinzip kann auch erfolgen an Lysinreste, die natürlicherweise auf der Oberfläche von Lumazinsynthasemolekülen vorkommen.Provided are lumazine synthase conjugates, which have a biotinylatable peptide (Tucker and Grisshammer, 1996; Schatz, 1993; Cronan, 1990) at the C-terminus feature. Furthermore, an artificial lumazine synthase molecule is provided, which at its C-terminus via an easily accessible basic amino acid (Lysine) features. Furthermore, a lumazine synthase molecule is provided which has a easily accessible cysteine molecule at the C-terminus. Both variants are suitable for the chemical coupling of organic Molecules. The coupling may e.g. done by making an acid amide bond or a disulfide bond between protein and coupling component. The chemical coupling according to the amide principle can also be carried out Lysine residues, naturally on the surface of lumazine synthase molecules occurrence.
Desweiteren wird eine thermostabile ikosaedrische Lumazinsynthase (aus Aquifex aeolicus) bereitgestellt, die sich unter anderem als Trägerprotein zur Herstellung von besonders stabilen Lumazinsynthase-Konjugaten eignet.Furthermore is a thermostable icosahedral lumazine synthase (from Aquifex aeolicus), which inter alia acts as a carrier protein for the preparation of particularly stable lumazine synthase conjugates suitable.
Das Verfahren zur Herstellung von Lumazinsynthase-Konjugaten beinhaltet folgende Teilschritte:The method of manufacture of lumazine synthase conjugates includes the following sub-steps:
I. Präparation des Fusions-VektorsI. Preparation of the Fusion Vector
- A) Gewinnung einer DNA, die ein Gen für eine Lumazinsynthase enthält (z.B. durch Isolierung aus einem Organismus, durch PCR-Amplifikation mit natürlich vorkommender RNA oder DNA als Matrix, oder durch DNA-Synthese)A) Obtaining a DNA that is a gene for a lumazine synthase contains (e.g., by isolation from an organism, by PCR amplification with course occurring RNA or DNA as a matrix, or by DNA synthesis)
- B) Einführung von geeigneten Restriktionsschnittstellen zur späteren Insertion von Fremd-DNA in das Lumazinsynthasegen; Anpassung der Lumazinsynthasesequenz an besondere Anforderungen mit Hilfe bekannter molekularbiologischer oder biochemischer Mutagenesemethoden; Insertion der DNA in einen Klonierungsvektor unter Verwendung bekannter molekularbiologischer Methoden. (Alternativ hierzu kann der für das Fremdpeptid kodierende DNA-Abschnitt direkt unter Verwendung der Polymerasekettenreaktion und synthetischer Oligonukleotide mit dem Lumazinsynthasegen fusioniert werden, wobei II.D gewährleistet sein muß)B) Introduction suitable restriction sites for later insertion of foreign DNA into the lumazine synthase gene; Adaptation of the lumazine synthase sequence to special requirements using known molecular biological or biochemical mutagenesis methods; Insertion of DNA into a cloning vector using known molecular biology Methods. (Alternatively, the coding for the foreign peptide DNA section directly using the polymerase chain reaction and synthetic oligonucleotides fused to the lumazine synthase gene be guaranteed, with II.D guaranteed have to be)
- C) Transformation von Wirtszellen mit dem entstandenen PlasmidC) Transformation of host cells with the resulting plasmid
- D) Selektion der Transformanden mit Hilfe von Antibiotika oder anderen SelektionsverfahrenD) Selection of transformants with the help of antibiotics or other selection method
- E) Analyse der Transformanden mit Hilfe molekularbiologischer und biochemischer Verfahren, wie z.B. Restriktionskartierung, Sequenzierung, Messung einer enzymatischen Aktivität, etc.E) Analysis of transformants using molecular biological and biochemical methods, e.g. Restriction mapping, sequencing, Measurement of enzymatic activity, etc.
II. Insertion einer für ein Fremdpeptid kodierenden DNAII. Insertion of a for a foreign peptide coding DNA
- A) Klonierung der Fremd-DNA mit Hilfe molekularbiologischer Methoden oder synthetische Herstellung einer DNA unter Verwendung chemischer VerfahrenA) Cloning of foreign DNA using molecular biological Methods or synthetic preparation of a DNA using chemical process
- B) Analyse der DNA unter Verwendung molekularbiologischer VerfahrenB) Analysis of the DNA using molecular biological methods
- C) Präparation der für das fusionierende Fremdpeptid kodierenden DNAC) preparation the for the fusion foreign peptide-encoding DNA
- D) Insertion der präparierten DNA an das 5'- und/oder an das 3'-Ende und/oder in eine Schleifenregion des Lumazinsynthasegens im unter I. präparierten Vektor, so daß eine Fusion des Fremdgens mit dem Lumazinsynthasegen stattfindet. Die Klonierung hat so zu erfolgen, daß alle verwendeten Leserahmen im korrekten Leseraster eingebaut sind, damit die fusionierten Gen-Fragmente gemeinsam als Fusionsprotein translatiert werden.D) insertion of the prepared DNA to the 5 'and / or to the 3'-end and / or prepared in a loop region of the lumazine synthase gene in I. below Vector, so that one Fusion of the foreign gene with the lumazine synthase gene takes place. The Cloning must be done so that all reading frames used are inserted in the correct reading frame so that the fused gene fragments be translated together as a fusion protein.
- E) Transformation von Wirtszellen mit dem entstandenen PlasmidE) Transformation of host cells with the resulting plasmid
- F) Selektion der Transformanden mit Hilfe von Antibiotika oder anderen SelektionsverfahrenF) Selection of transformants with the help of antibiotics or other selection method
- G) Analyse der Transformanden mit Hilfe molekularbiologischer und biochemischer Verfahren, wie z.B. Restriktionskartierung, Sequenzierung, Messung der enzymatischen Aktivität, etc.G) Analysis of the transformants using molecular biological and biochemical methods, e.g. Restriction mapping, sequencing, Measurement of enzymatic activity, etc.
III. Expression und Reinigung der hybriden PolypeptideIII. Expression and purification the hybrid polypeptides
- A) Fermentation des Wirtsstammes mit der fusionierten artefiziellen DNA unter Verwendung bekannter mikrobiologischer Methoden.A) Fermentation of the host strain with the fused one Artificial DNA using known microbiological methods.
- B) Expression der fusionierten artefiziellen DNA in den transformierten Wirtszellen als chimäres Protein. Die Expression der artefiziellen DNA kann eine beabsichtigte posttranslationale Veränderung des chimären Proteins in vivo, z.B. Phosphorylierung, Glycosylierung, Biotinylierung, etc. einschließen.B) Expression of the fused artificial DNA in the transformed Host cells as chimeric Protein. Expression of the artificial DNA may be intentional Post-translational change of the chimeric protein in vivo, e.g. Phosphorylation, glycosylation, biotinylation, etc. include.
- C) Präparation eines Zellextraktes mit dem fusionierten PolypeptidC) preparation a cell extract with the fused polypeptide
- D) Reinigung des Fusionsproteins mittels chromatographischer oder sonstiger MethodenD) Purification of the fusion protein by means of chromatographic or other methods
- E) Falls erforderlich: Solubilisierung und in vitro Faltung (Renaturierung)E) If necessary: solubilization and in vitro folding (Renaturation)
- F) Falls erforderlich: Chemische Modifizierung der Oberfläche von Lumazinsynthase-VariantenF) If necessary: Chemical modification of the surface of Lumazine variants
- G) Falls erforderlich: In vitro Assoziation unter Kombination unterschiedlicher Lumazinsynthase-VariantenG) If necessary: In vitro association under combination different lumazine synthase variants
Weitere Erläuterung des Verfahrens:Further explanation of the procedure:
Bei Verwendung der vorliegenden Erfindung können eine Vielzahl verschiedener Vektoren zur Anwendung kommen. Extrachromosomale (episomale) Vektoren (z.B. Plasmide), Integrationsvektoren (z.B. Lambda-Vektoren), Agrobakterium tumafaciens-basierte Vektoren für Pflanzen (z.B. Ti-Plasmid). Erfindungsgemäß bevorzugt sind Plasmidvektoren. Verwendete Plasmide können aus natürlichen Quellen isoliert oder synthetisch hergestellt worden sein. Das ausgewählte Plasmid sollte mit dem betreffenden Wirtsstamm kompatibel sein. Dazu sollte es u.a. über einen geeigneten, zum Wirtsstamm passenden Replikationsursprung verfügen. Ferner sollte die Kapazität des Vektors sowohl für die verwendete Lumazinsynthase-Variante als auch für das fusionierte Fremdpeptid ausreichend sein. Desweiteren sind auf dem Plasmidvektor singuläre Schnittstellen zur Klonierung von DNA-Fragmenten erforderlich. Der Plasmidvektor sollte über geeignete Selektionsmechanismen, wie z.B. über ein Resistenzgen verfügen. Die Selektion ist notwendig, um Wirtszellen mit oder ohne Plasmid unterscheiden zu können.at Use of the present invention can be a variety of different Vectors are used. Extrachromosomal (episomal) vectors (e.g., plasmids), integration vectors (e.g., lambda vectors), Agrobacterium tumafaciens-based vectors for Plants (e.g., Ti plasmid). Plasmid vectors are preferred according to the invention. Used plasmids can from natural Sources isolated or synthetically manufactured. The selected plasmid should be compatible with the relevant host strain. This should be it u.a. above a suitable origin of replication appropriate to the host strain feature. Further should be the capacity the vector for both the used lumazine synthase variant as well as for the fused one Sufficient foreign peptide. Furthermore, on the plasmid vector singular Interfaces required for cloning DNA fragments. Of the Plasmid vector should be over suitable selection mechanisms, e.g. have a resistance gene. The Selection is necessary to distinguish host cells with or without plasmid to be able to.
Falls Escherichia coli als Wirtstamm ausgewählt wird, so sind erfindungsgemäß Vektoren, die über eine Promotorsequenz aus dem Bakteriophagen T5 oder T7, über eine Operatorsequenz, bevorzugt die Operatorsequenz aus dem Escherichia coli Lactose-Operon (lacI), über eine Klonierungskassette mit mehreren singulären Schnittstellen für Restriktionsendonukleasen und eine effiziente Terminationssequenz verfügen, bevorzugt. Ferner sollte der Vektor über einen Replikationsursprung verfügen, der eine hohe Kopienzahl der extrachromosomalen DNA in der Wirtszelle erlaubt.If Escherichia coli is selected as host strain, according to the invention vectors, the one about Promoter sequence from bacteriophage T5 or T7, via a Operator sequence, preferably the operator sequence from Escherichia coli lactose operon (lacI), via a cloning cassette with multiple unique restriction endonuclease sites and an efficient termination sequence are preferred. Furthermore, should the vector over have an origin of replication, the high copy number of extrachromosomal DNA in the host cell allowed.
Prokaryotische Expressionssysteme sind im allgemeinen gut geeignet zur rekombinanten Herstellung von erfindungsgemäßen Proteinkonjugaten. In einigen Fällen können jedoch posttranslationale Veränderungen notwendig sein, die in prokaryonten Organismen nicht eingeführt werden können. Eukaryote Proteine können beispielsweise in Prokaryoten nicht glykosyliert oder phosphoryliert werden. Vorzugsweise werden daher eukaryote Fremdproteine (fusioniert an die Lumazinsynthase), welche eine derartige posttranslationale Modifikation benötigen, unter der Kontrolle eines starken Promotors (z.B. AOX1) in niedrigen Eukaryoten (z.B. Pichia pastoris) oder unter der Kontrolle eines für Säugerzellen spezifischen Promotors (z.B. Ratten-Preproinsulin-Genpromotor) in Säugetierzellen (z.B. COS7-Affen-Nieren-Zellen) oder eines für Insektenzellen (z.B. Baculovirus, Autographa californica) spezifischen Promotors (z.B. Polyhedrinpromotor) exprimiert. Die verwendeten Vektoren sollten zu diesen genannten Wirtsstämmen kompatibel sein.prokaryotic Expression systems are generally well suited to recombinant Production of Protein Conjugates According to the Invention In some cases can but posttranslational changes necessary, which are not introduced in prokaryotic organisms can. Eukaryote proteins can For example, in prokaryotes not glycosylated or phosphorylated become. Preferably, therefore, eukaryotic foreign proteins (fused to the lumazine synthase), which has such a post-translational Need modification, under the control of a strong promoter (e.g., AOX1) in low Eukaryotes (e.g., Pichia pastoris) or under the control of one for mammalian cells specific promoter (e.g., rat preproinsulin gene promoter) in mammalian cells (e.g., COS7 monkey kidney cells) or one for Insect cells (e.g., baculovirus, Autographa californica) specific Promoter (e.g., polyhedrin promoter). The vectors used should be compatible with these host strains.
Zur Herstellung von oralen Impfstoffen auf pflanzlicher Basis bieten sich z.B. Vektorsysteme auf der Basis des Ti-Plasmids von Agrobacterium tumefaciens an. Als Alternative zur Genübertragung bei Pflanzen (z.B. bei monokotylen Pflanzen, wie Reis, Weizen, Mais, etc.) eignen sich physikalische Methoden (z.B. Beschuß mit Mikroprojektilen (Biolistik)).to Provide oral plant-based vaccines e.g. Vector systems based on the Ti plasmid of Agrobacterium to tumefaciens. As an alternative to gene transfer to plants (e.g. in monocotyledonous plants, such as rice, wheat, maize, etc.) are suitable physical methods (e.g., microprojectile bombardment).
Es können sowohl natürlich vorkommende Proteine als auch synthetische Proteine, die in der Natur nicht vorkommen, an das Trägerprotein (Lumazinsynthase) fusioniert werden. Als DNA-Quellen kommen z.B. Viren, prokaryote (Eubakterien, Archaea) und eukaryote Organismen (Pflanzen, Tiere) in Frage. Die zu fusionierende DNA kann auch synthetisch, unter Verwendung hierfür üblicher Methoden, hergestellt werden. Ferner kann die DNA auch mit Hilfe von Reverser Transkriptase aus mRNA hergestellt werden.It can both natural occurring proteins as well as synthetic proteins found in the Nature does not occur to the carrier protein (Lumazine synthase) are fused. As DNA sources are e.g. Viruses, prokaryote (Eubacteria, Archaea) and eukaryotic organisms (plants, animals) in question. The DNA to be fused can also be synthetic, under Use for this more usual Methods to be produced. Furthermore, the DNA can also help Reverse transcriptase can be produced from mRNA.
Die rekombinant erzeugten Plasmid-Vektoren werden zur Transformation von Wirtszellen verwendet. Erfindungsgemäß bevorzugt sind gut charakterisierie Bakterienzellen. Die Wirtszellen können auch eukaryote Zellen sein. Verwendete Wirtsstämme sollten über die zur Expression des fusionierten Polypeptides notwendige enzymatische Ausstattung verfügen. Transformationstechniken sind dem Fachmann bekannt. Protokolle hierfür sind bei Maniatis et al. (1982) beschrieben. Nach der Transformation erfolgt eine Analyse der Transformanden. Die Plasmide werden isoliert und mit Hilfe molekularbiologischer Methoden, wie Restriktionsanalyse, DNA-Sequenzierung, charakterisiert.The Recombinantly generated plasmid vectors become transformation used by host cells. According to the invention, preference is given to good characterization Bacterial cells. The host cells can also have eukaryotic cells be. Host strains used should over the enzymatic enzyme necessary for expression of the fused polypeptide Equipment. Transformation techniques are known in the art. Protocols are included Maniatis et al. (1982). After the transformation takes place an analysis of the transformants. The plasmids are isolated and using molecular biological methods, such as restriction analysis, DNA sequencing, characterized.
Die Expression einer klonierten DNA-Sequenz in einer prokaryoten oder eukaryoten Wirtszelle ist aus dem Stand der Technik bekannt. Die Kultivierung der transformierten Wirtszelle bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Gewinnung von rekombinanten Fusionsproteinen findet unter solchen Bedingungen statt, die für die Expression der DNA-Sequenz förderlich sind. Der Zellaufschluß nach der Expression kann durch alle hierfür üblichen Methoden ausgeführt werden. Die aufgeschlossenen Zellen werden unter Verwendung bekannter Trennverfahren in eine lösliche und eine unlösliche Fraktion getrennt.The Expression of a cloned DNA sequence in a prokaryotic or eukaryotic host cell is known in the art. The Cultivation of the transformed host cell in the method according to the invention for obtaining recombinant fusion proteins among those Conditions held for the Expression of the DNA sequence conducive are. The cell digestion after The expression can be carried out by all methods customary for this purpose. The digested cells are prepared using known separation techniques in a soluble and an insoluble one Separated fraction.
Sollte sich das Fusionsprotein in Form von Einschlußkörpern in der unlöslichen Fraktion befinden, so wird der nach einer Zentrifugation verbliebene Zellrückstand gewaschen und anschließend durch Zugabe eines Solubilisierungsmittels, gelöst. Die Solubilisierung erfolgt bevorzugt in Gegenwart von reduzierenden Agenzien. Die unlöslichen Stoffe werden mittels bekannter Methoden abgetrennt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Renaturierungsschritt in Gegenwart eines Stabilisierungsmittels (5-Nitro-6-(D-ribitylamino)2,4(1H,3H)-pyrimidindion) durchgeführt werden kann.Should the fusion protein in the form of inclusion bodies in the insoluble Fraction, then the remaining after centrifugation cell residue washed and then by adding a solubilizing agent. The solubilization takes place preferably in the presence of reducing agents. The insoluble Substances are separated by known methods. The inventive method is characterized in that the Renaturation step in the presence of a stabilizing agent (5-nitro-6- (D-ribitylamino) 2,4 (1H, 3H) -pyrimidinedione) carried out can be.
Die Reinigung der Fusionsproteine kann mit Hilfe bekannter chromatographischer oder anderer biochemischer Methoden erfolgen.The Purification of the fusion proteins can be performed by means of known chromatographic or other biochemical methods.
Durch die molekularbiologische Einführung einer reaktiven Aminosäure, erfindungsgemäß bevorzugt eines Lysin- und/oder eines Cysteinrestes, gekoppelt an einen flexiblen Peptidlinker, wird eine kovalente Ankopplung von Molekülen auf chemischen Wege ermöglicht bzw. erleichtert. Die Kopplung kann erfindungsgemäß auf verschiedene Arten erfolgen. Als Beispiele sollen hier genannt werden: a) Bisimid-Ester sind in Wasser gut löslich und können unter milden Reaktionsbedingungen (pH 7,0–pH 10,0) mit der ε-Aminogruppe eines Lysinrestes reagieren. Die resultierende Amidbindung ist stabil. Auf diese Weise aktivierte Lumazinsynthasen können zur Kopplung mit anderen Peptiden verwendet werden. b) Carbodiimide gehören zu einer Verbindungsgruppe, die mit der allgemeinen Formel R-N=C=N-R' zu beschreiben sind. R und R' können durch aliphatische oder aromatische Reste repräsentiert werden. Carbodiimide reagieren bevorzugt mit der ε-Aminogruppe von Lysin. c) m-Maleimido-benzoyl-N-hydroxysuccinimidester (MBS) ist ein gut untersuchtes heterobifunktionelles Reagenz. In neutraler wässriger Lösung reagiert MBS zunächst in einer Acylierungsreaktion mit Aminogruppen zum aktivierten N-hydroxysuccinimidester. Ein zweites Peptid kann dann mittels Addition eines Thiolrestes an die Doppelbindung des Esters gebunden werden. d) N-succinimidyl-3-(2-pyridyldithio)-propionat (SPDP) ist ein heterobifunktionelles Reagenz, welches unter milden Bedingungen mit Aminogruppen des Zielproteins reagieren kann. Die 2-Pyridyldisulfid-Struktur kann dann mit aliphatischen Thiolen oder einem Cystein eines weiteren Peptids über eine Thiol-Disulfidaustauschreaktion reagieren. Die Kopplungsreaktion kann im pH-Bereich von 5–9 erfolgen und der Reaktionsfortschritt kann photometrisch verfolgt werden. Es sind keine Reaktionen mit anderen funktionellen Gruppen bekannt.By the molecular biology introduction a reactive amino acid, According to the invention preferably one Lysine and / or a cysteine residue, coupled to a flexible Peptide linker, becomes a covalent coupling of molecules allows chemical routes or relieved. The coupling can according to the invention to different Species take place. Examples to be mentioned here are: a) bisimide esters are readily soluble in water and can under mild reaction conditions (pH 7.0-pH 10.0) with the ε-amino group react with a lysine residue. The resulting amide bond is stable. Activated lumazine synthases in this way can be coupled with others Peptides are used. b) carbodiimides belong to a linking group, which are to be described by the general formula R-N = C = N-R '. R and R 'can through aliphatic or aromatic radicals are represented. carbodiimides react preferentially with the ε-amino group from lysine. c) m-maleimido-benzoyl-N-hydroxysuccinimide ester (MBS) is a well studied heterobifunctional reagent. In neutral aqueous solution MBS reacts first in an acylation reaction with amino groups to the activated N-hydroxysuccinimide ester. A second peptide may then be added by addition of a thiol residue bound to the double bond of the ester. d) N-succinimidyl-3- (2-pyridyldithio) -propionate (SPDP) is a heterobifunctional reagent which is mild Conditions can react with amino groups of the target protein. The 2-Pyridyldisulfid structure can then with aliphatic thiols or a cysteine of another peptide via a thiol-disulfide exchange reaction react. The coupling reaction can take place in the pH range of 5-9 and the progress of the reaction can be monitored photometrically. There are no known reactions with other functional groups.
Die erfindungsgemäße Herstellung von in vitro reassoziierten Lumazinsynthase-Konjugaten erfolgt über einen Dissoziationsschritt und einen nachfolgenden Faltungs/Reassoziationsschritt. Die Dissoziation kann erfolgen durch Behandlung mit denaturierenden Agentien, z.B. Harnstoff oder Guanidinchlorid, durch Änderung des pH-Werts, durch Wärmebehandlung oder andere Verfahren. Die nach der Denaturierung monomer vorliegenden chimären Proteine setzen sich jeweils aus einer konstanten Region, einer Lumazinsynthase (bzw. einer modifizierten Lumazinsynthase) und einer variablen Region (ein beliebiges fusioniertes Peptid) zusammen. Die monomeren Untereinheiten können anschließend beliebig gemischt werden. Da die rekombinierten Untereinheiten jeweils einen konstanten Lumazinsynthaseanteil besitzen, ist eine Renaturierung der Lumazinsynthase Kernstruktur unter Ausbildung der natürlichen ikosaedrischen Struktur möglich. Die Renaturierung kann dabei in Gegenwart eines Stabilisierungsmittels (bevorzugt 5-Nitro-6-(D-ribitylamino)2,4(1H,3H)-pyrimidindion) erfolgen.The inventive production in vitro reassoziierten Lumazinsynthase conjugates via a Dissociation step and a subsequent folding / reassoziationsschritt. The dissociation can be done by treatment with denaturing Agents, e.g. Urea or guanidine chloride, by amendment of the pH, by heat treatment or other procedures. The monomer present after denaturation chimeric Proteins each consist of a constant region, one Lumazine synthase (or a modified Lumazinsynthase) and a variable region (any fused peptide) together. The monomeric subunits can subsequently be mixed as desired. Since the recombined subunits respectively have a constant proportion of lumazine synthase is a renaturation the lumazine synthase core structure to form the natural icosahedral structure possible. The renaturation can be carried out in the presence of a stabilizing agent (Preferably, 5-nitro-6- (D-ribitylamino) 2,4 (1H, 3H) -pyrimidinedione) take place.
Die in vivo Kombination von verschiedenen Lumazinsynthase-Varianten erfolgt auf dem Wege der Coexpression der jeweiligen Gene, die für das gewünschte Fusionspolypeptid kodieren. Die betreffenden Gene können sich hierbei auf der chromosomalen DNA des Wirtsstammes und/oder auf einem oder mehreren Plasmidvektoren befinden. Durch eine Abstimmung der Expression der in vivo zu assoziierenden Lumazinsynthase-Varianten läßt sich ein bestimmtes Mischungsverhältnis, d.h. bestimmte Kombinations-Varianten einstellen.The In vivo combination of different lumazine synthase variants takes place by way of coexpression of the respective genes which are responsible for the desired fusion polypeptide encode. The genes in question can be found here on the chromosomal DNA of the host strain and / or on one or more plasmid vectors are located. By coordinating the expression of the in vivo to be associated Lumazine synthase variants can be a certain mixing ratio, i.e. set certain combination variants.
Die
Erfindung beschreibt ferner:
Protein bestehend aus der Lumazinsynthase
aus Bacillus subtilis gekennzeichnet dadurch, daß die Aminosäure Cystein
an Position 93 gegen die Aminosäure
Serin ausgetauscht ist.
Protein bestehend aus der Lumazinsynthase
aus Bacillus subtilis gekennzeichnet dadurch, daß die Aminosäure Cystein
an Position 139 gegen die Aminosäure
Serin ausgetauscht ist.
Protein bestehend aus der Lumazinsynthase
aus Bacillus subtilis gekennzeichnet dadurch, daß die Aminosäure Cystein
an den Positionen 93 und 139 gegen die Aminosäuren Serin ausgetauscht sind.
An
die Kodon-Verwendung von Escherichia coli angepasste DNA zur Herstellung
der Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus in einem rekombinanten
Escherichia coli Stamm.
Protein bestehend aus der Lumazinsynthase
aus Aquifex aeolicus zur Verwendung als Trägerprotein gemäß Anspruch
1.
Chimäres
Protein bestehend aus den Aminosäuren
1–60 der
Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis und den Aminosäuren 61–154 der
Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus zur Verwendung als Trägerprotein
gemäß Anspruch
1.The invention further describes:
Protein consisting of the lumazine synthase from Bacillus subtilis, characterized in that the amino acid cysteine at position 93 is replaced by the amino acid serine.
Protein consisting of the lumazine synthase from Bacillus subtilis, characterized in that the amino acid cysteine at position 139 is replaced by the amino acid serine.
Protein consisting of the lumazine synthase from Bacillus subtilis, characterized in that the Aminosäu re cysteine at positions 93 and 139 are replaced by the amino acids serine.
DNA adapted to the codon usage of Escherichia coli for the production of the lumazine synthase from Aquifex aeolicus in a recombinant Escherichia coli strain.
Protein consisting of the lumazine synthase from Aquifex aeolicus for use as a carrier protein according to claim 1.
Chimeric protein consisting of the amino acids 1-60 of the lumazine synthase from Bacillus subtilis and the amino acids 61-154 of the lumazine synthase from Aquifex aeolicus for use as a carrier protein according to claim 1.
Verwendung der erfindungsgemäßen Proteinkonjugate zur Herstellung eines Arzneimittels oder eines Impfstoffs.Use of the protein conjugates according to the invention for the manufacture of a medicament or a vaccine.
In den Zeichnungen bedeuten:In the drawings mean:
- A) Ein Lumazinsynthasemolekül, welches 1–5 kurze Peptide von antigen wirksamen viralen oder bakteriellen Oberflächenproteinen (antigene Determinanten) und bis zu 60 Biotinmoleküle kovalent gebunden enthält, dient als Detektionsmolekül für immobilisierte Antikörper, die aus einem Patientenserum oder anderen Flüssigkeiten stammen.
- B) Charakteristische Antikörper gegen bestimmte Infektionskrankheiten werden mit Hilfe spezieller immobilisierter Epitope (Teile von Oberfächenproteinen der betreffenden pathogenen Organismen; antigene Determinanten) aus der jeweiligen Körperflüssigkeit gefischt. Ein Lumazinsynthasemolekül, welches ebenfalls 1–5 Kopien des oben bezeichneten Epitops und bis zu 60 Biotinmoleküle kovalent gebunden enthält, dient als Detektionsmolekül für diese nun immobilisierten Antikörper.
- A) A lumazine synthase molecule containing 1-5 short peptides of antigenically active viral or bacterial surface proteins (antigenic determinants) and up to 60 biotin molecules covalently bound serves as a detection molecule for immobilized antibodies derived from a patient's serum or other fluids.
- B) Characteristic antibodies against certain infectious diseases are fished out of the respective body fluid with the help of special immobilized epitopes (parts of surface proteins of the respective pathogenic organisms, antigenic determinants). A lumazine synthase molecule, which also contains 1-5 copies of the above-identified epitope and up to 60 biotin molecules covalently bound, serves as a detection molecule for these now immobilized antibodies.
Eine Farbreaktion wird in beiden Fällen durch ein beliebiges streptavidingekoppeltes Enzym (E), welches einen Komplex mit der biotinylierten Lumazinsynthase eingeht, erreicht. Durch die Zwischenschaltung eines mehrfach biotinylierten Linkerproteins (Lumazinsynthase-Konjugat) und der dadurch bedingten mehrfachen Bindung von farbreaktionvermittelndem Enzym, wird eine Signalverstärkung erreicht.A Color reaction is in both cases by any streptavidin-coupled enzyme (E), which reaches a complex with the biotinylated lumazine synthase. Through the interposition of a multiply biotinylated linker protein (Lumazine synthase conjugate) and the resulting multiple Binding of color reaction-mediating enzyme, signal amplification is achieved.
Nicht gebundene Antikörper werden in einem ersten Waschschritt entfernt. Erfolgt keine Bindung an die immobilisierten Epitope, so wird der Komplex aus Lumazinsynthase-Konjugat und Antikörper nicht gebildet. Überschüssiges Lumazinsynthase-Konjugat wird in einem zweiten Waschschritt entfernt, so daß der Testansatz farblos bleibt.Not bound antibodies are removed in a first washing step. Does not bind to the immobilized epitopes, so does the complex of lumazine synthase conjugate and antibodies not formed. Excess lumazine synthase conjugate is removed in a second washing step, so that the test batch remains colorless.
Der Waschprozeß des Streptavidin-Lumazinsynthase-Konjugat-Antikörper-Komplex und die anschließende Elution der spezifischen Antikörper erfolgt durch bekannte Standardmethoden.Of the Washing process of Streptavidin-lumazine synthase conjugate-antibody complex and subsequent elution the specific antibody is done by known standard methods.
In
den
Die angeführten DNA-Sequenzprotokolle erläutern den Aufbau, der in den Beispielen angeführten Plasmide. In den Sequenzprotokollen sind die Erkennungssequenzen der jeweiligen verwendeten Restriktionsendonukleasen kursiv und unterstrichen; die exprimierten Fusionsproteine sind jeweils fettgedruckt und Linkersequenzen sind punktiert unterstrichen; auf Ausnahmen in der Zeichenformatierung wird hingewiesen.
- SEQ ID No.1 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO113. (Vektor zur Expression von Genen in Escherichia coli; Stüber et al., 1990)
- SEQ ID No.2 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors p602/-CAT. (Schaukelvektor zur Expression von Genen in Escherichia coli und Bacillus subtilis; Henner, 1990; LeGrice, 1990)
- SEQ ID No.3 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsplasmides pNCO-BS-LuSy. (Expressionsplasmid mit der unveränderten Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis zur Expression in Escherichia coli)
- SEQ ID No.4 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsplasmides p602-BS-LuSy. (Expressionsplasmid mit der unveränderten Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis zur Expression in Escherichia coli und Bacillus subtilis)
- SEQ ID No.5 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsplasmides pNCO-BS-LuSy-C93S. (Expressionsplasmid mit einer veränderten Lumazinsynthase-Variante, wobei die Aminosäure Cystein an Position 93 durch die Aminosäure Serin ausgetauscht wurde)
- SEQ ID No.6 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsplasmides pNCO-BS-LuSy-C139S. (Expressionsplasmid mit einer veränderten Lumazinsynthase-Variante, wobei die Aminosäure Cystein an Position 139 durch die Aminosäure Serin ausgetauscht wurde)
- SEQ ID No.7 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsplasmides pNCO-BS-LuSy-C93/134S. (Expressionsplasmid mit einer veränderten Lumazinsynthase-Variante, wobei die Aminosäure Cystein an den Positionen 93 und 139 durch die Aminosäure Serin ausgetauscht wurde)
- SEQ ID No.8 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-N-BS-LuSy zur Fusion von Fremdpeptiden an den N-Terminus der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis.
- SEQ ID No.9 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-C-BS-LuSy zur Fusion von Fremdpeptiden an den C-Terminus der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis.
- SEQ ID No.10 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-EC-DHFR-BS-LuSy. (Expressionsplasmid zur Expression eines Fusionsproteins, bestehend aus der Dihydrofolatreduktase aus Escherichia coli und der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis, wobei die Dihydrofolatreduktase an den N-Terminus der Lumazinsynthase fusioniert vorliegt)
- SEQ ID No.11 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-EC-MBP-BS-LuSy. (Expressionsplasmid zur Expression eines Fusionsproteins, bestehend aus dem maltosebindenden Protein aus Escherichia coli und der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis, wobei das maltosebindene Protein an den N-Terminus der Lumazinsynthase fusioniert vorliegt)
- SEQ ID No.12 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-BS-LuSy-EC-DHFR. Die Linkersequenz zwischen der Lumazinsynthase und der Dihydrofolatreduktase ist punktiert unterstrichen. (Expressionsplasmid zur Expression eines Fusionsproteins, bestehend aus der Dihydrofolatreduktase aus Escherichia coli und der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis, wobei die Dihydrofolatreduktase an den C-Terminus der Lumazinsynthase fusioniert vorliegt)
- SEQ ID No.13 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-N-VP2-BS-LuSy. (Expressionsplasmid zur Expression eines Fusionsproteins, bestehend aus der VP2-Domäne des 'Minc enteritis Virus' und der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis, wobei sich die VP2-Domäne am N-Terminus befindet; das ehemalige Startcodon der Lumazinsynthase ist unterstrichen)
- SEQ ID No.14 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-C-VP2-BS-LuSy. (Expressionsplasmid zur Expression eines Fusionsproteins, bestehend aus der VP2-Domäne des 'Mine enteritis Virus' und der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis, wobei sich die VP2-Domäne am C-Terminus befindet)
- SEQ ID No.15 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-N/C-VP2-BS-LuSy. (Expressionsplasmid zur Expression eines Fusionsproteins, bestehend aus der VP2-Domäne des 'Minc enteritis Virus' und der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis, wobei sich die VP2-Domäne sowohl am N-Terminus als auch am C-Terminus befindet; das ehemalige Startcodon der Lumazinsynthase ist unterstrichen)
- SEQ ID No.16 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-C-Biotag-BS-LuSy. (Expressionsplasmid zur Expression eines Fusionsproteins, bestehend aus einem 13 Aminosäuren langen, in vivo biotinylierfähigen Peptid und der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis, wobei sich das fusionierte Peptid am C-Terminus befindet)
- SEQ ID No.17 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-Lys165-BS-LuSy. (Expressionsplasmid zur Expression einer veränderten Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis, bei der der C-Terminus verlängert wurde und mit einem Lysinrest endet; das Codon für Lysin (AAA) ist unterstrichen)
- SEQ ID No.18 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-Cys167-BS-LuSy. (Expressionsplasmid zur Expression einer veränderten Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis, bei der der C-Terminus verlängert wurde und mit einem Cysteinrest endet; das Codon für Cystein (TGC) ist unterstrichen)
- SEQ ID No.19 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pFLAG-MAC-BS-LuSy. (Expressionsplasmid zur Expression eines Fusionsproteins, bestehend aus einem 12 Aminosäuren langen Epitop, welches von einem monoklonalen Antikörper erkannt wird, und der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis, wobei sich das fusionierte Peptid am N-Terminus befindet; das ehemalige Startcodon der Lumazinsynthase ist unterstrichen)
- SEQ ID No.20 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-C-His6-BS-LuSy. (Expressionsplasmid zur Expression eines Fusionsproteins, bestehend aus einem 6 Aminosäuren langen Peptid (6 × Histidin) und der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis, wobei sich das fusionierte Peptid am C-Terminus befindet; das Peptid ist unterstrichen)
- SEQ ID No.21 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-AA-LuSy. (Expressionsplasmid zur Expression der unveränderten, thermostabilen Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus; die DNA-Sequenz wurde an die Codon-Verwendung von Escherichia coli angepasst; die DNA wurde vollsynthetisch hergestellt)
- SEQ ID No.22 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-C-Biotag-AA-LuSy. (Expressionsplasmid zur Expression eines Fusionsproteins, bestehend aus einem 13 Aminosäuren langen, in vivo biotinylierfähigen Peptid und der Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus, wobei sich das fusionierte Peptid am C-Terminus befindet; das Peptid ist über einen Linker mit 3 Alaninresten mit dem C-Terminus des Trägerproteins verbunden)
- SEQ ID No.23 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-His6-C-Biotag-AA-Lusy. (Expressionsplasmid zur Expression der Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus mit C- terminal, über einen Linker aus 6 Histidin- und 3 Alaninresten gekoppeltem, in vivo biotinylierfähigem Peptid)
- SEQ ID No.24 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-His6-GLY2-SER-GLY-C-Biotag-AA-LuSy. (Expressionsplasmid zur Expression der Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus mit C-terminal, über einen Linker bestehend aus der Aminosäurenfolge IHGGSGAAA gekoppeltem, in vivo biotinylierfähigem Peptid)
- SEQ ID No.25 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-BS-LuSy-AgeI-AA-Lusy. (Expressionsplasmid zur Expression eines chimären Proteins bestehend aus einem Teil Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis und einem Teil der thermostabilen Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus; der Anteil der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis ist fettgedruckt, der Anteil der Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus ist doppelt unterstrichen)
- SEQ ID No.26 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-AA-BglII-LuSy. (Vektor zur Fusion von Fremdpeptiden an den N-Terminus bzw. an das 5'-Ende der thermostabilen Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus unter Verwendung der Restriktionsendonuklease BglII).
- SEQ ID No.27 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-AA-LuSy-(BamHI) (Vektor zur Fusion von Fremdpeptiden an den C-Terminus bzw. an das 3'-Ende der thermostabilen Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus unter Verwendung der Restriktionsendonuklease BamHI).
- SEQ ID No.28 zeigt die DNA-Sequenz des Expressionsvektors pNCO-AA-BglII-LuSy-(BamHI). (Vektor zur Fusion von Fremdpeptiden an den N- und an den C-Terminus bzw. an das 5'- und an das 3'-Ende der thermostabilen Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus unter Verwendung der Restriktionsendonukleasen BglII und BamHI)
- SEQ ID No.1 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO113. (Vector for expression of genes in Escherichia coli, Stüber et al., 1990)
- SEQ ID No.2 shows the DNA sequence of the expression vector p602 / -CAT. (Swing vector for the expression of genes in Escherichia coli and Bacillus subtilis, Henner, 1990; LeGrice, 1990)
- SEQ ID No.3 shows the DNA sequence of the expression plasmid pNCO-BS-LuSy. (Expression plasmid with the unchanged lumazine synthase from Bacillus subtilis for expression in Escherichia coli)
- SEQ ID No.4 shows the DNA sequence of the expression plasmid p602-BS-LuSy. (Expression plasmid with the unchanged lumazine synthase from Bacillus subtilis for expression in Escherichia coli and Bacillus subtilis)
- SEQ ID No.5 shows the DNA sequence of the expression plasmid pNCO-BS-LuSy-C93S. (Expression plasmid with a modified lumazine synthase variant, wherein the amino acid cysteine at position 93 has been replaced by the amino acid serine)
- SEQ ID No.6 shows the DNA sequence of the expression plasmid pNCO-BS-LuSy-C139S. (Expression plasmid with a modified lumazine synthase variant, wherein the amino acid cysteine at position 139 has been replaced by the amino acid serine)
- SEQ ID No.7 shows the DNA sequence of the expression plasmid pNCO-BS-LuSy-C93 / 134S. (Expression plasmid with a modified lumazine synthase variant, wherein the amino acid cysteine at positions 93 and 139 has been replaced by the amino acid serine)
- SEQ ID No. 8 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-N-BS-LuSy for the fusion of foreign peptides to the N-terminus of the lumazine synthase from Bacillus subtilis.
- SEQ ID No. 9 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-C-BS-LuSy for the fusion of foreign peptides to the C-terminus of the lumazine synthase from Bacillus subtilis.
- SEQ ID No.10 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-EC-DHFR-BS-LuSy. (Expression plasmid for expression of a fusion protein consisting of the dihydrofolate reductase from Escherichia coli and the lumazine synthase from Bacillus subtilis, wherein the dihydrofolate reductase is fused to the N-terminus of the lumazine synthase)
- SEQ ID No.11 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-EC-MBP-BS-LuSy. (Expression plasmid for expressing a fusion protein consisting of the maltose binding protein from Escherichia coli and the lumazine synthase from Bacillus subtilis, wherein the maltose binding protein is fused to the N-terminus of lumazine synthase)
- SEQ ID No.12 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-BS-LuSy-EC-DHFR. The linker sequence between the lumazine synthase and the dihydrofolate reductase is punctuated underlined. (Expression plasmid for expression of a fusion protein consisting of the dihydrofolate reductase from Escherichia coli and the lumazine synthase from Bacillus subtilis, wherein the dihydrofolate reductase is fused to the C-terminus of the lumazine synthase)
- SEQ ID No.13 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-N-VP2-BS-LuSy. (Expression plasmid for expression of a fusion protein consisting of the VP2 domain of the 'Minc enteritis virus' and the lumazine synthase from Bacillus subtilis, where the VP2 domain is located at the N-terminus, the former start codon of the lumazine synthase is underlined)
- SEQ ID No.14 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-C-VP2-BS-LuSy. (Expression plasmid for expressing a fusion protein consisting of the VP2 domain of the 'mine enteritis virus' and the lumazine synthase from Bacillus subtilis, wherein the VP2 domain is located at the C-terminus)
- SEQ ID No.15 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-N / C-VP2-BS-LuSy. (Expression plasmid for expression of a fusion protein consisting of the VP2 domain of the 'Minc enteritis virus' and the lumazine synthase from Bacillus subtilis, wherein the VP2 domain is located at both the N-terminus and the C-terminus, the former start codon of lumazine synthase is underlined)
- SEQ ID No.16 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-C biotag BS-LuSy. (Expression plasmid for expression of a fusion protein consisting of a 13 amino acid in vivo biotinylatable peptide and the lumazine synthase from Bacillus subtilis with the fused peptide at the C-terminus)
- SEQ ID No.17 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-Lys165-BS-LuSy. (Expression plasmid for expression of an altered lumazine synthase from Bacillus subtilis, in which the C-terminus has been extended and ends with a lysine residue, the codon for lysine (AAA) is underlined)
- SEQ ID No.18 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-Cys167-BS-LuSy. (Expression plasmid for expression of an altered lumazine synthase from Bacillus subtilis in which the C-terminus has been extended and ends with a cysteine residue, the codon for cysteine (TGC) is underlined)
- SEQ ID No.19 shows the DNA sequence of the expression vector pFLAG-MAC-BS-LuSy. (Expression plasmid for expression of a fusion protein consisting of a 12-amino acid epitope recognized by a monoclonal antibody and the lumazine synthase from Bacillus subtilis with the fused peptide at the N-terminus, the former start codon of lumazine synthase underlined)
- SEQ ID No.20 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-C-His6-BS-LuSy. (Expression plasmid for expression of a fusion protein consisting of a 6-amino acid peptide (6 × histidine) and the lumazine synthase from Bacillus subtilis, with the fused peptide at the C-terminus, the peptide is underlined)
- SEQ ID No.21 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-AA-LuSy. (Expression plasmid for expression of the unchanged, thermostable lumazine synthase from Aquifex aeolicus, the DNA sequence was adapted to the codon usage of Escherichia coli, the DNA was prepared fully synthetic)
- SEQ ID No.22 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-C Biotag-AA-LuSy. (Expression plasmid for expression of a fusion protein consisting of a 13-amino acid in vivo biotinylatable peptide and the lumazine synthase from Aquifex aeolicus with the fused peptide at the C-terminus; the peptide is linked to the C-terminus via a 3-alanine residue linker linked to the carrier protein)
- SEQ ID No.23 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-His6-C Biotag-AA-Lusy. (Expression plasmid for expression of the lumazine synthase from Aquifex aeolicus with C-terminal, via a linker of 6 histidine and 3 alanine residues coupled in vivo biotinylierfähigem peptide)
- SEQ ID No.24 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-His6-GLY2-SER-GLY-C-Biotag-AA-LuSy. (Expression plasmid for expression of the lumazine synthase from Aquifex aeolicus with C-terminal, via a linker consisting of the amino acid sequence IHGGSGAAA coupled, in vivo biotinylierfähigem peptide)
- SEQ ID No.25 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-BS-LuSy-AgeI-AA-Lusy. (Expression plasmid for expression of a chimeric protein consisting of a part of lumazine synthase from Bacillus subtilis and a part of the thermostable lumazine synthase from Aquifex aeolicus, the proportion of lumazine synthase from Bacillus subtilis is in bold, the proportion of lumazine synthase from Aquifex aeolicus is underlined twice)
- SEQ ID No.26 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-AA-BglII-LuSy. (Vector for the fusion of foreign peptides to the N-terminus or to the 5 'end of the thermostable lumazine synthase from Aquifex aeolicus using the restriction endonuclease BglII).
- SEQ ID No.27 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-AA-LuSy- (BamHI) (vector for the fusion of foreign peptides to the C-terminus or to the 3 'end of the thermostable lumazine synthase from Aquifex aeolicus using the restriction endonuclease Bam).
- SEQ ID No.28 shows the DNA sequence of the expression vector pNCO-AA-BglII-LuSy (BamHI). (Vector for the fusion of foreign peptides to the N- and the C-terminus or to the 5 'and to the 3' end of the thermostable lumazine synthase from Aquifex aeolicus using the restriction endonucleases BglII and BamHI)
Die verwendeten Bakterienstämme werden bei der DSM gemäß Budapester Vertrag hinterlegt. Die Hinterlegungsnummern werden nachgereicht.The used bacterial strains become with the DSM according to Budapester Contract deposited. The deposit numbers will be submitted later.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.in the The invention will be explained in more detail below with reference to examples.
Die Konzentrationsangaben "M, mM und μM" beziehen sich auf Mol/l, mMol/l und μ Mol/l..The Concentration data "M, mM and μM "refer to Mol / l, mmol / l and μ mol / l ..
Die in den Ausführungsbeispielen verwendeten Stämme von Bacillus subtilis und Escherichia coli sind im folgenden mit Genotyp und Literaturstelle aufgeführt.The in the embodiments used strains of Bacillus subtilis and Escherichia coli are shown below Genotype and reference listed.
Die verwendeten Oligonukleotide wurden von den Firmen Gibco BRL, Eggenstein und MWG-Biotech, Ebersberg im Rahmen einer Auftragssynthese hergestellt.The oligonucleotides used were from Gibco BRL, Eggenstein and MWG Biotech, Ebersberg produced as part of a custom synthesis.
Beispiel 1example 1
Heterologe Expression des Gens der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis in Escherichia coli XL1Heterologous expression of the gene of lumazine synthase from Bacillus subtilis in Escherichia coli XL1
- A) Das Gen für die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis wurde mit den Oligonukleotiden RibH-1 (5' gag gag aaa tta acc atg aat atc ata caa gga aat tta g 3'), welches am 3'-Ende zum 5'-Ende des Lumazinsynthasegens komplementär ist und am 5'-Ende für einen Teil einer optimierten ribosomalen Bindungsstelle kodiert, und RibH-2 (5' tat tat gga tcc cca tgg tta ttc gaa aga acg gtt taa gtt tg 3'), welches am 3'-Ende zum Gen der Lumazinsynthase komplementär ist und hinter dem Stopcodon eine Erkennungssequenz für die Endonuklease BamHI (G*GATCC) einführt, aus dem Plasmid pRF2 (Perkins et al., 1991), welches das gesamte RIB-Operon aus Bacillus subtilis enthält, amplifiziert (Mullis et al., 1986). 10 μl PCR-Puffer (75 mM Tris/HCl, pH 9.0; 20 mM (NH4)2SO4; 0.01 % (w/v) Tween 20) 6 μl Mg2+ [1,5 mM] 8 μl dNTP's [je 200 μM] 1 μl RibH-1 [0,5 μM] 1 μl RibH-2 [0,5 μM) 1 μl pRF2 [10 ng] 1 μl Goldstar-Taq-Polymerase [0,5 U] (Eurogentec, Seraing, Belgien) 72 μl H2Obidest Der Ansatz wurde im Thermocycler (GeneAmp® PCR System 2400; Perkin Elmer) bei folgenden Bedingungen durchgeführt: 1. 5,0 min 95 °C 2. 0,5 min 94 °C 3. 0,5 min 50 °C 4. 0,8 min 72 °C 5. 7,0 nun 72 °C 6. abkühlen auf 4 °C Die Schritte 2.–4. wurden 20 × wiederholt.A) The gene for the lumazine synthase from Bacillus subtilis was mixed with the oligonucleotides RibH-1 (5 'gag gag aaa tta acc atatatc ata caa gga aat tta g 3'), which at the 3 'end to the 5' end of the Lumazine synthase gene and encodes a portion of an optimized ribosome binding site at the 5 'end, and RibH-2 (5' tat did gga tcc cca tgg tta ttc gaa aga acg gtt taa gtt tg 3 ') which is at the 3' end is complementary to the gene of the lumazine synthase and introduces a recognition sequence for the endonuclease BamHI (G * GATCC) behind the stop codon, from the plasmid pRF2 (Perkins et al., 1991), which contains the entire RIB operon from Bacillus subtilis amplified (Mullis et al., 1986). 10 μl of PCR buffer (75 mM Tris / HCl, pH 9.0, 20 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.01% (w / v) Tween 20) 6 μl Mg 2+ [1.5 mM] 8 μl dNTP's [ 200 μM each] 1 μl RibH-1 [0.5 μM] 1 μl RibH-2 [0.5 μM] 1 μl pRF2 [10 ng] 1 μl Goldstar Taq polymerase [0.5 U] (Eurogentec, Seraing , Belgium) 72 ul H 2 O bidest The batch was in the thermocycler (GeneAmp ® PCR system 2400; Perkin Elmer) under the following conditions: 1. 95 ° C 5.0 min 0.5 min 2. 94 ° C 3. 0 , 5 min 50 ° C 4. 0.8 min 72 ° C 5. 7.0 now 72 ° C 6. cool down to 4 ° C Steps 2.-4. were repeated 20 times.
- B) Der PCR-Ansatz wurde mittels Agarosegelelektrophorese aufgetrennt, die DNA durch Färbung mit Ethidiumbromid unter UV-Licht sichtbar gemacht und und das Fragment mit einer Länge von 498 bp mit einem Skalpell aus dem Gel ausgeschnitten. Das Gelstück wurde gewogen und mit der 5-fachen Menge an 6 M NaJ-Lösung versetzt. Nach Aufschmelzen des Gelstückes wurde zu dieser Lösung Glasmilch (Geneclean II-Kit, Bio101; San Diego, CA) zugegeben (2 μl Glasmilch pro 1 μg DNA). Nach 30 min Inkubation auf Eis wurde die Suspension zentrifungiert (Eppendorfzentrifuge, 8000 Umin–1, 2 min, 4 °C), der Überstand verworfen und die Glasmilch mit 500 μl NEW-Waschlösung (Zusammensetzung vom Hersteller nicht angegeben) suspendiert, zentrifugiert (s.o.) und der Überstand anschließend vollständig entfernt. Die Elution der DNA erfolgte mit 30 μl bidestilliertem Wasser (45 °C, 15 min). Die Bestimmung der DNA-Konzentration erfolgte fluorometrisch unter Verwendung des Fluoreszenzfarbstoffes Bisbenzimid H 33258 (Höchst, Frankfurt). In Gegenwart von DNA liegt das Absorptionsmaximum dieses Farbstoffes bei 365 nm, das Emissionsmaximum bei 458 nm. Das verwendete Fluorometer arbeitet mit einer Quecksilberlampe und benutzt zur Anregung eine Wellenlänge von 365 nm in einer Bandbreite von 100 nm. Die Messung der Emission erfolgt mittels eines Photomultipliers bei 460 nm in einer Bandbreite von 10 nm. Die Nulleichung erfolgte mit 2 ml TNE-Puffer (100 mM Tris/HCl pH 7.4, 10 mM EDTA, 1 M NaCl), der 0,1 μg/ml Farbstoff enthielt. Anschließend wurden 2 μl eines Eichstandards mit bekannter DNA Konzentration (Plasmid-DNA) zugeben und diese Konzentration am Fluorometer eingestellt. Nachdem der Nullpunkt des Gerätes mit Puf fer/Farbstoff-Lösung überprüft worden war, wurden 2 μl der DNA-Probe unbekannter Konzentration zugegeben und die Konzentration in μg/μl abgelesen.B) The PCR batch was separated by agarose gel electrophoresis, the DNA visualized by staining with ethidium bromide under UV light, and the 498 bp fragment excised from the gel using a scalpel. The gel piece was weighed and added with 5 times the amount of 6M NaI solution. After melting the gel piece, glass milk (Geneclean II Kit, Bio101, San Diego, Calif.) Was added to this solution (2 μl of glass milk per 1 μg of DNA). After incubation on ice for 30 min, the suspension was centrifuged (Eppendorf centrifuge, 8000 rpm -1 , 2 min, 4 ° C.), the supernatant was discarded and the glass milk was suspended with 500 μl of NEW washing solution (composition not specified by the manufacturer), centrifuged (see above) ) and the supernatant then completely removed. The elution of the DNA was carried out with 30 μl bidistilled water (45 ° C, 15 min). The determination of the DNA concentration was carried out fluorometrically using the fluorescent dye Bisbenzimid H 33258 (Höchst, Frankfurt). In the presence of DNA, the absorption maximum of this dye at 365 nm, the emission maximum at 458 nm. The fluorometer used uses a mercury lamp and uses for excitation a wavelength of 365 nm in a bandwidth of 100 nm. The measurement of the emission by means of a photomultiplier at 460 nm in a bandwidth of 10 nm. Replication was carried out with 2 ml of TNE buffer (100 mM Tris / HCl pH 7.4, 10 mM EDTA, 1 M NaCl) containing 0.1 μg / ml of dye. Subsequently, 2 .mu.l of a calibration standard with known DNA concentration (plasmid DNA) were added and this concentration was adjusted on the fluorometer. After checking the zero point of the device with buffer / dye solution, 2 .mu.l of the DNA sample of unknown concentration were added and the concentration was read in .mu.g / .mu.l.
- C) 10 ng der isolierten DNA aus B) dienten anschließend als Matrize für eine 2. Polymerasekettenreaktion mit den Oligonukleotiden EcoRI-RBS-1 (5' ata ata gaa ttc att aaa gag gag aaa tta acc atg 3'), welches die ribosomale Bindungsstelle vervollständigt und unmittelbar vor der ribosomalen Bindungsstelle eine Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease EcoRI (G*AATTC) in das DNA-Fragment einführt, und RibH-2: 10 μl PCR-Puffer 6 μl Mg2+ [1,5 mM] 8 μl dNTP's [je 200 μM] 1 μl EcoRI-RBS [0,5 μM] 1 μl RibH-2 [0,5 μM) 1 μl DNA aus der 1.PCR [10 ng] 1 μl Goldstar-Taq-Polymerase [0,5 U] (Eurogentec, Seraing, Belgien) 72 μl H2Obidest Der Ansatz wurde im Thermocycler (GeneAmp® PCR System 2400; Perkin Elmer) bei folgenden Bedingungen durchgeführt: 1. 5,0 min 95 °C 2. 0,5 min 94 °C 3. 0,5 min 50 °C 4. 0,8 min 72 °C 5. 7,0 min 72 °C 6. abkühlen auf 4 °C Die Schritte 2.–4. wurden 30 × wiederholt.C) 10 ng of the isolated DNA from B) then served as template for a second polymerase chain reaction with the oligonucleotides EcoRI-RBS-1 (5 'ata ata gaa ttc att aaa gag gag aaa tta acc atg 3'), which is the ribosomal binding site and immediately before the ribosomal binding site introduces a recognition sequence for the restriction endonuclease EcoRI (G * AATTC) into the DNA fragment, and RibH-2: 10 μl PCR buffer 6 μl Mg 2+ [1.5 mM] 8 μl dNTP's [ 200 μM each] 1 μl EcoRI-RBS [0.5 μM] 1 μl RibH-2 [0.5 μM] 1 μl DNA from the 1st PCR [10 ng] 1 μl Goldstar Taq Polymerase [0.5 μM] ] (Eurogentec, Seraing, Belgium) 72 μl H 2 O bidist The reaction was in a thermocycler (GeneAmp ® PCR System 2400 Perkin Elmer) under the following conditions: 1. 95 ° C 5.0 min 0.5 min 2. 94 ° C 3. 0.5 ° C 4. 0 min 50 , 8 min 72 ° C 5. 7.0 min 72 ° C 6. cool down to 4 ° C The steps 2.-4. were repeated 30 times.
- D) Der PCR-Ansatz wurde mittels Agarosegelelektrophorese aufgetrennt und das Fragment mit einer Länge von 516 bp wie unter B) beschrieben gereinigt.D) The PCR batch was separated by agarose gel electrophoresis and the fragment with a length of 516 bp as described under B).
- E) Das isolierte DNA-Fragment wurde mit den Restriktionsendonukleasen EcoRI und BamHI verdaut. 30,0 μl Fragment aus D) 2,5 μl EcoRI [62,5 U] 3,0 μl BamHI [60 U] 24,0 μl OPAU (10 x; 500 mM Kaliumacetat; 100 mM Magnesiumacetat; 100 mM; Tris-Acetat, pH 7,5) 60,5 μl H2Obidest Die Restriktionsenzyme wurden von der Firma Pharmacia Biotech (Freiburg) bezogen. Der Ansatz wurde 180 min bei 37 °C inkubiert und wie unter B) beschrieben gereinigt und zur Ligation eingesetzt.E) The isolated DNA fragment was digested with the restriction endonucleases EcoRI and BamHI. 30.0 μl fragment from D) 2.5 μl EcoRI [62.5 U] 3.0 μl BamHI [60 U] 24.0 μl OPAU (10 ×; 500 mM potassium acetate; 100 mM magnesium acetate; 100 mM; Acetate, pH 7.5) 60.5 μl H 2 O bidist. The restriction enzymes were obtained from Pharmacia Biotech (Freiburg). The batch was incubated for 180 min at 37 ° C. and purified as described under B) and used for ligation.
- F) Der Expressionsvektor pNCO113 wurde mit den Restriktionsendonukleasen EcoRI und BamHI verdaut. 25,0 μl pNCO113 [5 μg] 2,5 μl EcoRI (62,5 U] 3,0 μl BamHI [60 U] 24,0 μl OPAU (10 x) 65,5 μl H2Obidest Der Ansatz wurde ebenfalls 180 min bei 37 °C inkubiert und das entstanden DNA-Fragment mit einer Länge von 3387 bp wie unter B) beschrieben gereinigt und zur Ligation eingesetzt.F) The expression vector pNCO113 was digested with the restriction endonucleases EcoRI and BamHI. 25.0 μl pNCO113 [5 μg] 2.5 μl EcoRI (62.5 U) 3.0 μl BamHI [60 U] 24.0 μl OPAU (10 ×) 65.5 μl H 2 O bidist. The batch also became Incubated for 180 min at 37 ° C and the resulting DNA fragment with a length of 3387 bp as described under B) purified and used for ligation.
- G) Ligation der DNA-Fragmente aus E) und F) in einem molaren Verhältnis von 3 : 1. (Sgamarella, 1979) 1 μl Expressionsvektor aus F) [50 fmol] 2 μl DNA-Fragment aus E) [150 fmol] 4 μl H2Obidest mischen, 10 min auf 55 °C erwärmen und dann 5 min auf Eis stellen 2 μl T4-Puffer (5 x; 250 mM Tris/HCl, pH 7.6; 50 mM MgCl2; 5 mM ATP; 5 mM DTT; 25 % (w/v) Polyethylenglycol-8000) 1 μl T4-Ligase [1 U] (Gibco BRL, Eggenstein) Der Ansatz wurde über Nacht bei 4 °C inkubiert und das Plasmid pNCO-BS-LuSy erhalten.G) Ligation of the DNA fragments from E) and F) in a molar ratio of 3: 1 (Sgamarella, 1979) 1 μl expression vector from F) [50 fmol] 2 μl DNA fragment from E) [150 fmol] 4 ul H 2 O bidest mix, 10 min at 55 ° C and then heat for 5 min on ice provide 2 ul T 4 buffer (5 x; 250 mM Tris / HCl, pH 7.6; 50 mM MgCl 2; 5 mM ATP; 5 mM DTT; 25% (w / v) polyethylene glycol-8000) 1 μl T 4 ligase [1 U] (Gibco BRL, Eggenstein) The batch was incubated overnight at 4 ° C to obtain the plasmid pNCO-BS-LuSy.
- H) Herstellung elektrokompetenter Escherichia coli XL1-Zellen (Dower et al., 1988): 1 Liter LB-Medium wurde 1:100 mit einer bei 28 °C gewachsenen Übernachtkultur angeimpft und bei 37 °C im Schüttelinkubator bis zu einer optischen Dichte (600 nm) von 0,5 bis 0,7 (frühe bis mittlere logarithmische Phase) bebrühtet. Die Bakterienkultur wurde zum Anhalten des Zellwachstums 15 min auf Eis gestellt und danach zur Gewinnung der Zellmasse zentrifugiert (Sorvall-GS-3-Rotor, 2300 U/min–1, 4 °C, 15 min). Das Zellpellet wurde dann in 1 l eiskalter und steriler 10 %iger Glycerinlösung suspendiert und abermals zentrifugiert. Es folgten zwei weitere Waschschritte (500 ml 10 %ige Glycerinlösung; 20 ml 10 %ige Glycerinlösung) mit anschließender Zentrifugation. Nach dem letzten Zentrifugationsschritt wurde der Rückstand in 2–3 ml 10 %iger Glycerinlösung aufgenommen und auf Eis gestellt. Elektroporationszelle und Küvettenhalter wurden 15 nun auf Eis vorgekühlt. In einem vorgekühlten 0,5 ml Eppendorf-Gefäß wurden 40 μl der vorbereiteten Zellsuspension mit 1–2 μl des Ligationsansatzes aus G) vermischt und anschließend in die vorgekühlte Elektroporationszelle (0,1 cm) pipettiert. Die Elektroporation wurde bei 25 μF, 1,8 kV, 200 Ω (BioRad, München) durchgeführt, wobei die Zeitkonstante der Elektroporation bei 4–5 msec lag. Unmittelbar nach dem Elektroporationsvorgang wurde die Zellsuspension mit 1 ml SOC-Medium (2 % Pepton; 0.5 % Hefe-Extrakt; 10 mM NaCl; 2.5 mM KCl; 10 mM MgCl2; 10 mM MgSO4; 20 mM Glucose) versetzt und in ein steriles 10 ml Gefäß überführt. Zur phänotypischen Expression wurden die Zellen 1 h bei 37 °C im Schüttler bebrühtet und anschließend in 20 μl und 200 μl Portionen auf LB-Amp-Platten (21 g/l Agar; 10 g/l Caseinhydrolysat; 5 g/l Hefeextrakt; 5 g/l NaCl; 150 mg/l Ampicillin) ausplattiert und über Nacht bei 37 °C inkubiert und der Expressionsstamm XL1-pNCO-BS-LuSy erhalten.H) Preparation of electrocompetent Escherichia coli XL1 cells (Dower et al., 1988): 1 liter of LB medium was inoculated 1: 100 with an overnight culture grown at 28 ° C. and incubated at 37 ° C. in a shaking incubator to an optical density (600 nm) from 0.5 to 0.7 (early to medium logarithmic phase). The bacterial culture was placed on ice for 15 min to stop cell growth and then centrifuged to obtain cell mass (Sorvall GS-3 rotor, 2300 rpm -1 , 4 ° C, 15 min). The cell pellet was then suspended in 1 liter of ice cold and sterile 10% glycerol solution and centrifuged again. This was followed by two more washes (500 ml of 10% glycerol solution, 20 ml of 10% glycerol solution) followed by centrifugation. After the last centrifugation step, the residue was taken up in 2-3 ml of 10% glycerol solution and placed on ice. Electroporation cell and cuvette holder were now pre-cooled on ice. In a precooled 0.5 ml Eppendorf tube, 40 μl of the prepared cell suspension were mixed with 1-2 μl of the ligation mixture from G) and then pipetted into the pre-cooled electroporation cell (0.1 cm). Electroporation was carried out at 25 μF, 1.8 kV, 200 Ω (BioRad, Munich), with a time constant of electroporation of 4-5 msec. Immediately after the electroporation, the cell suspension was treated with 1 ml of SOC medium (2% peptone, 0.5% yeast extract, 10 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 10 mM MgCl 2 , 10 mM MgSO 4 , 20 mM glucose) transferred sterile 10 ml vessel. For phenotypic expression, the cells were brewed for 1 h at 37 ° C. in a shaker and subsequently incubated in 20 μl and 200 μl portions on LB-Amp plates (21 g / l agar, 10 g / l casein hydrolyzate, 5 g / l yeast extract, 5 g / l NaCl; 150 mg / l ampicillin) and incubated overnight at 37 ° C to obtain the expression strain XL1-pNCO-BS-LuSy.
- I) Die Isolierung der Expressionsplasmide (pNCO-BS-LuSy) aus den unter H) erhaltenen Expressionsstämmen (XL1-pNCO-BS-LuSy) wurde nach Birnboim und Doly (1979) durchgeführt. Zellen aus einer 100 ml Übernacht-Kultur (10 g/l Caseinhydrolysat; 5 g/l Hefeextrakt; 5 g/l NaCl; 150 mg/l Ampicillin) wurden in 4 ml Puffer S1 (50 mM Tris/HCl, 10 mM EDTA, 100 μg Rnase A/ml, pH 8,0) suspendiert und anschließend mit 4 ml Puffer S2 (200 mM NaOH, 1 % SDS) versetzt. Nach vorsichtigem Umschwenken des Probengefäßes und einer 5 minütigen Inkubation bei Raumtemperatur wurde die Mischung mit 4 ml Puffer S3 (2,6 M KAc, pH 5,2) versetzt, gemischt und 20 min auf Eis gestellt. Nach Zentrifugation (SS34-Rotor, 17000 Umin–1, 4 °C, 30 min) wurde der Überstand unter Verwendung von Nucleobond®AX100 Säulen (Macherey und Nagel, Düren) gereinigt. Das Säulenmaterial wurde mit 2 ml Puffer N2 (0.9 M KCl; 100 mM Tris-Phosphat, pH 6,3; 15 % (v/v) Ethanol) äquilibriert und anschließend der Überstand aufgetragen. Nach Auswaschung von Verunreinigungen mit 8 ml Puffer N3 (1,3 M KCl, pH 6.3) wurde die DNA mit 2 ml Puffer N5 (1,3 M KCl, pH 8.0) eluiert. Aus dem Eluat wurde die DNA mit 0,7-fachen Volumen Isopropanol gefällt, 2 x mit eiskaltem 70 %igem Ethanol gewaschen, in der Vakuumzentrifuge getrocknet und in 200 μl bidestilliertem Wasser aufgenommen.I) The isolation of the expression plasmids (pNCO-BS-LuSy) from the expression strains obtained under H) (XL1-pNCO-BS-LuSy) was carried out according to Birnboim and Doly (1979). Cells from a 100 ml overnight culture (10 g / l casein hydrolyzate, 5 g / l yeast extract, 5 g / l NaCl, 150 mg / l ampicillin) were dissolved in 4 ml buffer S1 (50 mM Tris / HCl, 10 mM EDTA, 100 μg Rnase A / ml, pH 8.0) and then admixed with 4 ml of buffer S2 (200 mM NaOH, 1% SDS). After careful swirling of the sample vessel and a 5 minute incubation at room temperature, the mixture was mixed with 4 ml of buffer S3 (2.6 M KAc, pH 5.2), mixed and placed on ice for 20 minutes. After centrifugation (SS34 rotor, 17000 rpm -1, 4 ° C, 30 min), the supernatant using Nucleobond AX100 ® columns (Macherey and Nagel, Duren) was purified. The column material was equilibrated with 2 ml of buffer N2 (0.9 M KCl, 100 mM Tris-phosphate, pH 6.3, 15% (v / v) ethanol) and then the supernatant was applied. After leaching of impurities with 8 ml of buffer N3 (1.3 M KCl, pH 6.3), the DNA was eluted with 2 ml of buffer N5 (1.3 M KCl, pH 8.0). From the eluate, the DNA was precipitated with 0.7 times the volume of isopropanol, washed twice with ice-cold 70% ethanol, dried in a vacuum centrifuge and taken up in 200 μl bidistilled water.
- J) Die Sequenzierung der Plasmid-DNA (pNCO-BS-LuSy) wurde nach der Kettenabbruchmethode von Sanger et al. (1971) mit markierten Terminatoren und Taq-DNA-Polymerase durchgeführt. Der Sequenzieransatz enthielt 1 μg Plasmid-DNA aus I), 10 pmol Sequenzieroligonukleotid Seq-1 (5' gtg agc gga taa caa ttt cac aca g 3'), 10 μl Terminator PremixTM (dNTP's, ddNTP's, markierte ddNTP's und Taq-DNA-Polymerase) von ABI (Weiterstadt) und wurde mit bidest. Wasser auf ein Endvolumen von 21 μl aufgefüllt (lichtgeschützt durchgeführt, da markierte ddNTP's lichtempfindlich sind). Die Reaktion wurde in einer GeneAmpPCR System 2400 Maschine von Perkin Elmer (Norwalk, Connecticut, USA) mit folgendem Programm durchgeführt: 15 s/96 °C (Denaturierung der DNA) 15 s/50 °C (Annealing des Primers) 4 min/72 °C (Vermehrung der DNA) Die Polymerasereaktion wurde 25 mal hintereinander durchgeführt. Nach der Polymerase-Reaktion wurden 80 μl bidest. Wasser zum Ansatz gegeben und zweimal mit je 100 μl Phenol/Chloroform/Amylalkohol-Mischung (25:24:1) von ABI (Weiterstadt) ausgeschüttelt, wobei die schwerere, rötlich gefärbte, Chloroform enthaltende Phase verworfen wurde. Das Ausfällen der DNA erfolgte mit 300 μl absolutem Ethanol in Anwesenheit von 10 μl einer 3 M Natriumacetat-Lösung. Die DNA wurde anschließend durch Zentrifugation (Eppendorf-Rotor, 14000 Umin–1, RT, 30 min) pelletiert, der Rückstand mit eiskalter 70 %iger Ethanol-Lösung gewaschen und in der Vakuumzentrifuge getrocknet. Das trockene DNA-Pellet wurde in einer Mischung aus 1 μl 50 mM EDTA, pH 8,0 und 5 μl Formamid aufgenommen und zur Denaturierung der DNA 2 min auf 95 °C erhitzt und danach sofort auf Eis gekühlt. 1,5 μl dieser Proben wurden dann auf ein 4,75 %iges Polyacrylamid-Sequenziergel aufgetragen. Zur Erstellung des Sequenziergels wurden 13,3 ml UltraPureSequagelTMSequencing-System-Konzentrat von National Diagnostics (Atlanta, Georgia, USA) mit 49,7 ml UltraPureSequagelTMSequencing-System-Diluent vermischt und mit einer Spatelspitze von Amberlite MB-1 entionisiert. Die Suspension wurde anschließend filtriert (0,2 μm Filter) und 7 ml UltraPureSequagelTMSequencing-System-Puffer zugegeben. Nachdem 10 min unter Wasserstrahl-Vakuum entgast worden war, wurden 210 μl einer 10 %igen Ammoniumperoxodisulfat-Lösung und 25 μl TEMED zugegeben und in einen vorbereiteten Gelträger gegossen. Die Auftrennung der markierten DNA-Fragmente erfolgte in TBE-Puffer (1 M Tris-Base, pH 8,3; 0,85 M Borsäure; 10 mM EDTA) in einem Zeitraum von 7 h auf einem PrismTM377-DNA-Sequencer von Perkin-Elmer-ABI (Weiterstadt).J) Sequencing of the plasmid DNA (pNCO-BS-LuSy) was performed according to the chain termination method of Sanger et al. (1971) with labeled terminators and Taq DNA polymerase. The sequencing batch contained 1 μg plasmid DNA from I), 10 pmol sequencing oligonucleotide Seq-1 (5 'gtg agc gga taa caa tttacac aca g 3'), 10 μl Terminator Premix ™ (dNTP's, ddNTP's, labeled ddNTP's and Taq DNA Polymerase) of ABI (Weiterstadt) and was with bidest. Water is made up to a final volume of 21 μl (protected from light since labeled ddNTPs are light-sensitive). The reaction was carried out in a GeneAmpPCR System 2400 machine from Perkin Elmer (Norwalk, Connecticut, USA) with the following program: 15 s / 96 ° C (denaturation of the DNA) 15 s / 50 ° C (annealing of the primer) 4 min / 72 ° C (Propagation of DNA) The polymerase reaction was carried out 25 times in succession. After the polymerase reaction, 80 μl were redistilled. Water was added to the batch and extracted twice with 100 .mu.l of phenol / chloroform / amyl alcohol mixture (25: 24: 1) from ABI (Weiterstadt), wherein the heavier, reddish colored, chloroform-containing phase was discarded. The precipitation of the DNA was carried out with 300 .mu.l of absolute ethanol in the presence of 10 .mu.l of a 3 M sodium acetate solution. The DNA was then washed strength by centrifugation (Eppendorf rotor, 14000 rpm -1, RT, 30 min) pelleted, the residue treated with ice-cold 70% ethanol solution and dried in the vacuum centrifuge. The dry DNA pellet was taken up in a mixture of 1 .mu.l of 50 mM EDTA, pH 8.0 and 5 .mu.l of formamide and heated to 95.degree. C. for 2 minutes to denature the DNA and then cooled immediately on ice. 1.5 μl of these samples were then applied to a 4.75% polyacrylamide sequencing gel. To prepare the sequencing gel, National Diagnostics (Atlanta, Georgia, USA) added 13.3 ml of UltraPureSequagel ™ Sequencing System Concentrate to 49.7 ml UltraPureSequagel ™ Sequencing System Diluent and deionized with a Amberlite MB-1 spatula tip. The suspension was then filtered (0.2 μm filter) and 7 ml of UltraPureSequagel ™ Sequencing System buffer added. After degassing under water jet vacuum for 10 minutes, 210 μl of a 10% ammonium peroxodisulfate solution and 25 μl of TEMED were added and poured into a prepared gel carrier. The separation of the labeled DNA fragments was carried out in TBE buffer (1 M Tris base, pH 8.3, 0.85 M boric acid, 10 mM EDTA) over a period of 7 h on a Prism ™ 377 DNA sequencer of Perkin-Elmer-ABI (Weiterstadt).
- K) Expressionsplasmide, die ein korrekt eingebautes Gen für die Lumazinsynthase enthielten wurden anschließend in LB-AMP-Medium (10 g/l Caseinhydrolysat; 5 g/l Hefeextrakt; 5 g/l NaCl; 150 mg/l Ampicillin) kultiviert. Anzuchten wurden in einem Volumen von 25 ml in 100 ml Erlenmeyerkolben durchgeführt. Es wurde zunächst eine Übernachtkultur (ca. 15 ml) Zellen aus H), welche aus einer Einzelkolonie stammten, angeimpft. Die Hauptkultur wurde 1:50 (v/v) mit der Übernachtkultur angeimpft. Das Wachstum von Flüssigkulturen wurde durch Messung der optischen Dichte bei 600 nm (OD600) gegen unbewachsenes Medium als Nullwert verfolgt. Die Expressionsstämme wurden bis zu einer OD600 von 0,7 angezogen und dann die Transkription des Lumazinsynthasegens mit IPTG (Isopropyl-β-D-thiogalactopyranosid) in einer Konzentration von 2 mM induziert. Nach erfolgter Fermentation (nach Induktion weitere 5 h) wurden die Zellen mittels Zentrifugation (5000 Umin–1 4 °C, 15 min) geerntet, mit Saline gewaschen (20 % des Volumens der Hauptkultur; Saline: 0.9 % NaCl-Lsg.) und bei –20 °C bis zu einer weiteren Verwendung gelagert.K) expression plasmids containing a correctly incorporated lumazine synthase gene were then cultured in LB-AMP medium (10 g / l casein hydrolyzate, 5 g / l yeast extract, 5 g / l NaCl, 150 mg / l ampicillin). Cultures were performed in a volume of 25 ml in 100 ml Erlenmeyer flasks. An overnight culture (approximately 15 ml) of cells from H), which originated from a single colony, was first inoculated. The main culture was inoculated 1:50 (v / v) with the overnight culture. The growth of liquid cultures was monitored by measuring the optical density at 600 nm (OD 600 ) against un-grown medium as the zero value. The expression strains were grown to an OD 600 of 0.7 and then the transcription of the lumazine synthase gene was induced with IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside) at a concentration of 2 mM. After fermentation (after induction for a further 5 h), the cells were harvested by centrifugation (5000 rpm -1 4 ° C, 15 min), washed with saline (20% of the main culture volume, saline: 0.9% NaCl soln.) And stored at -20 ° C until further use.
- L) Der Aufschluß der Zellen aus K) erfolgte unter Verwendung einer Ultraschall-erzeugenden Apparatur (Branson-Sonifier B-12A, Branson SONIC Power Company, Dunbury, Connecticut). Zum Aufschluß wurde das gewaschene Zellpellet in 800 μl Aufschlußpuffer (50 mM K-Phosphat, pH 7,0; 10 mM EDTA; 10 mM Na2SO3; 0,3 mM PMSF; 0,02 % Na triumazid) suspendiert und 10 min auf Eis gekühlt. Die Zellsuspension wurde dann 8 sec mit der Nadelsonde des Ultraschallgerätes bei Stufe 4,5 behandelt. Anschließend wurde die Suspension 5 min auf Eis gekühlt und nochmals einer Ultraschallbehandlung unterzogen. Die Zellsuspension wurde anschließend zentrifungiert (Eppendorff-Zentrifuge; 15000 Umin–1 4 °C, 15 min) und der Überstand (Rohextrakt) zur weiteren Verarbeitung eingesetzt.L) The digestion of the cells from K) was carried out using an ultrasound-generating apparatus (Branson Sonifier B-12A, Branson Sonic Power Company, Dunbury, Connecticut). For digestion, the washed cell pellet was suspended in 800 μl of digestion buffer (50 mM K-phosphate, pH 7.0, 10 mM EDTA, 10 mM Na 2 SO 3 , 0.3 mM PMSF, 0.02% sodium azide) and stirred for 10 min chilled on ice. The cell suspension was then treated for 8 sec with the needle probe of the ultrasound machine at level 4.5. Subsequently, the suspension was cooled for 5 min on ice and subjected to another ultrasonic treatment. The cell suspension was then zentrifungiert (Eppendorff centrifuge, 15000 rpm -1 4 ° C, 15 min) was used and the supernatant (crude extract) for further processing.
- M) Zur Überprüfung der Expressionsrate bzw. der Größe des monomeren Proteinstranges (Lumazinsynthase), wurde eine denaturierende Polyacrylamidelektrophorese nach Laemmli (1970) durchgeführt. Routinemäßig wurden Gele mit 4 % Acrylamid im Sammelgel und 16 % Acrylamid im Trenngel angefertigt (Acrylamidstammlösung: 38,8 % (w/v) Acrylamid; 1,2 % (w/v) N,N'-Methylenbisacrylamid). Die Rohextrakte aus L) wurden 1:2; 1:5 oder 1:10 mit Protein-Auftragspuffer (20 % Glycerin; 4 % 2-Mercaptoethanol; 4 % (w/v) SDS; 0,05 % Bromphenolblau) verdünnt und 15 min auf siedendem Wasserbad gekocht. Nach dem Abkühlen wurden die verbliebenen unlöslichen Bestandteile der Proben in einer Eppendorfzentrifuge pelletiert (15000 Umin–1, 5 nun, 4 °C) und 8 μl des klaren Überstandes auf das Sammelgel aufgetragen. Als Molekulargewichtsstandard diente Dalton Mark VII-L von Sigma (Deisenhofen) mit Proteinbanden bei 66, 44, 36, 29, 24, 20 und 14 kDa (Im Folgenden als Markerproteine bezeichnet). Die Elektrophorese wurde bei konstant 20 mV je SDS-Gel durchgeführt. Die Anfärbung der Proteinbanden erfolgte anschließend unter Verwendung von Coomassie-Färbelösung (40 % Methanol; 10 % Essigsäure; 0,2 % (w/v) Coomassie Blue R 250). Zur Entfärbung des nicht mit Proteinmatrix versetzten Acrylamidgels wurde eine Coomassie-Entfärbelösung verwendet (40 % Methanol; 10 % Essigsäure (tech.); 50 % Wasser). Im Rohextrakt des Stammes XL1-pNCO-BS-LuSy konnte eine Proteinbande mit einem Molekulargewicht von ca. 16 kDa beobachtet werden, die in einem Vergleichsstamm ohne pNCO-BS-LuSy-Expressionsplasmid nicht zu sehen war. Die beobachtete Bande entsprach einem Anteil von ca. 10 % bezogen auf alle löslichen Proteine (geschätzt).M) To check the expression rate or the size of the monomeric protein strand (lumazine synthase), a denaturing polyacrylamide electrophoresis according Laemmli (1970) was performed. Routinely, gels were made with 4% acrylamide in the stacking gel and 16% acrylamide in the separating gel (Acrylamide stock solution: 38.8% (w / v) acrylamide; 1.2% (w / v) N, N'-methylenebisacrylamide). The crude extracts from L) were 1: 2; Diluted 1: 5 or 1:10 with protein loading buffer (20% glycerol; 4% 2-mercaptoethanol; 4% (w / v) SDS; 0.05% bromophenol blue) and boiled for 15 min on a boiling water bath. After cooling, the remaining insoluble components of the samples were pelleted in an Eppendorf centrifuge (15,000 rpm -1 , 5 mm, 4 ° C.) and 8 μl of the clear supernatant were applied to the collection gel. Dalton Mark VII-L from Sigma (Deisenhofen) with protein bands at 66, 44, 36, 29, 24, 20 and 14 kDa (hereinafter referred to as marker proteins) served as the molecular weight standard. The electrophoresis was performed at a constant 20 mV per SDS gel. The staining of the protein bands was then carried out using Coomassie staining solution (40% methanol, 10% acetic acid, 0.2% (w / v) Coomassie Blue R 250). For decolorization of the non-protein matrix-added acrylamide gel, a Coomassie decolorizing solution was used (40% methanol, 10% acetic acid (tech.), 50% water). In the crude extract of the strain XL1-pNCO-BS-LuSy a protein band with a molecular weight of about 16 kDa could be observed, which was not visible in a control strain without pNCO-BS-LuSy expression plasmid. The observed band corresponded to a share of about 10% based on all soluble proteins (estimated).
- N) Die Überprüfung der Funktionalität der 6,7-Dimethyl-8-ribityllumazinsynthase erfolgte unter Verwendung der natürlichen Substrate (5-Amino-6-ribitylamino-2,4(1H,3H)-pyrimidindion und L-3,4-Dihydroxy-2-butanon-4-phosphat; Bacher et al., 1997). Der Ansatz enthielt 100 mM K-Phosphat-Puffer pH 7,0, 4 mM EDTA, 0,6 mM 5-Amino-6-ribitylamino-2,4(1H,3H)-pyrimidindion (PYR; hergestellt durch katalytische Hydrierung von 5-Nitro-6-ribitylamino-2,4(1H,3H)-pyrimidindion), 2 mM DTT, 1 mM L-3,4-Dihydroxy-2-butanon-4-phosphat (DHP) und Rohextrakt aus L). Die Mischung wurde zuerst ohne PYR 3 min vorinkubiert und die Enzymreaktion dann durch Zugabe von PYR gestartet. Der Testansatz wurde bei 37 °C inkubiert. Von der Mischung wurden nach unterschiedlichen Zeitintervallen (2, 5 und 10 min) Portionen entnommen, die Reaktion durch Zugabe von TCA (15 % in Wasser) abgestoppt und zentrifugiert (15000 Umin–1, 5 min, RT). Die Auswertung erfolgte mittels HPLC an der reversen Phase Nucleosil 10C18 (4 × 250 mm). Die Konzentration des gebildeten 6,7-Dimethyl-8-ribityllumazins wurde durch Fluoreszenzdetektion (Anregung: 407 nm; Emission: 487 nm) bestimmt. Der Elutionspuffer enthielt 7 % Methanol und 30 mM Ameisensäure. Als Standard diente chemisch synthetisiertes 6,7-Dimethyl-8-ribityllumazin. Eine Einheit (1 U) 6.7-Dimethyl-8-ribityllumazinsynthase katalysiert bei 37 °C die Bildung von 1 nmol 6,7-Dimethyl-8-ribityllumazin je Stunde. Im Rohextrakt des Stammes XL1-pNCO-BS-LuSy konnte eine Volumenaktivität von ca. 15600 U/ml gemessen werden. Nach Bestimmung der Gesamtproteinkonzentration nach O) (13 mg/ml) konnte eine spezifische Aktivität von ca. 1200 U/mg berechnet werden.N) The functionality of the 6,7-dimethyl-8-ribityllumazine synthase was checked using the natural substrates (5-amino-6-ribitylamino-2,4 (1H, 3H) -pyrimidinedione and L-3,4-dihydroxy 2-butanone-4-phosphate; Bacher et al., 1997). The mixture contained 100 mM K-phosphate buffer pH 7.0, 4 mM EDTA, 0.6 mM 5-amino-6-ribitylamino-2,4 (1H, 3H) -pyrimidinedione (PYR, prepared by catalytic hydrogenation of 5 Nitro-6-ribitylamino-2,4 (1H, 3H) -pyrimidinedione), 2 mM DTT, 1 mM L-3,4-dihydroxy-2-butanone-4-phosphate (DHP) and crude extract from L). The mixture was first preincubated for 3 min without PYR and the enzyme reaction then started by addition of PYR. The assay was incubated at 37 ° C. Portions were taken from the mixture at different time intervals (2, 5 and 10 minutes), the reaction stopped by the addition of TCA (15% in water) and centrifuged (15000 rpm -1 , 5 min, RT). The evaluation was carried out by HPLC on the reverse phase Nucleosil 10C 18 (4 × 250 mm). The concentration of 6,7-dimethyl-8-ribityllumazine formed was determined by fluorescence detection (excitation: 407 nm, emission: 487 nm). The elution buffer contained 7% methanol and 30 mM formic acid. The standard used was chemically synthesized 6,7-dimethyl-8-ribityllumazine. One unit (1 U) of 6,7-dimethyl-8-ribityllumazine synthase catalyses the formation of 1 nmol of 6,7-dimethyl-8-ribityllumazine per hour at 37 ° C. In the crude extract of the strain XL1-pNCO-BS-LuSy a volume activity of about 15600 U / ml could be measured. After determining the total protein concentration to O) (13 mg / ml), a specific activity of about 1200 U / mg could be calculated.
- O) Die Bestimmung des Proteins im Rohextrakt erfolgte nach einer Variante der Methode von Bradford (Read und Northcote, 1981; Compton und Jones, 1985). Das Farbstoffreagenz wurde durch Auffüllen von 0,1 g Serva Blue G, 100 ml 16 M Phosphorsäure und 47 ml Ethanol in Wasser gewonnen, filtriert und im Dunkeln bei 4 °C aufbewahrt. Die Rohextrakte wurden mit einem Puffer, der 2,0 g Na2HPO4, 0,6 g KH2PO4, 7,0 g NaCl und 0,2 g Natriumazid pro Liter Wasser enthielt, 50-fach verdünnt. Zu 50 μl dieser Lösung wurden 950 μl Reagenz gegeben und 15 min bei Raumtemperatur inkubiert. Anschließend wurde die Extinktion bei 595 nm gegen eine Leerprobe aus 50 μl Puffer auf 950 μl Reagenz bestimmt. Für jede Probe erfolgte eine Dreifachbestimmung. Die Ergebnisse wurden mittels einer mit BSA (Rinderserumalbumin) als Standard erhaltenen Eichgeraden in Proteinkonzentrationen umgerechnet.O) The determination of the protein in the crude extract was carried out according to a variant of the method of Bradford (Read and Northcote, 1981, Compton and Jones, 1985). The dye reagent was recovered by adding 0.1 g of Serva Blue G, 100 ml of 16 M phosphoric acid and 47 ml of ethanol in water, filtered and stored in the dark at 4 ° C. The crude extracts were diluted 50-fold with a buffer containing 2.0 g of Na 2 HPO 4 , 0.6 g of KH 2 PO 4 , 7.0 g of NaCl and 0.2 g of sodium azide per liter of water. 950 μl of reagent were added to 50 μl of this solution and incubated for 15 min at room temperature. Subsequently, the absorbance at 595 nm was determined against a blank from 50 μl buffer to 950 μl reagent. For each sample, a triple determination was made. The results were converted into protein concentrations by means of a calibration line obtained with BSA (bovine serum albumin) as standard.
- P) Für die Negativkontrastierung wurden Trägernetzchen verwendet, die mit Formvar/Kohle beschichtet waren. Diese wurden jeweils vor der Verwendung neu beglimmt (vgl. Standardprotokolle zur Durchführung von Negativkontrastierung am Elektronenmikroskop). Etwa 10 μl Proteinlösung (≈ 1 mg/ml) wurden auf das Netzchen gegeben. Der Teil, der nach 1 min noch nicht an das Trägermaterial adsorbiert war, wurde entfernt. Anschließend wurde die proteinhaltige Schicht mehrmals abwechselnd mit Uranylacetatlösung (2 % in Wasser) und bidest. Wasser benetzt. Der letzte Tropfen Uranylacetat wurde ca. 30 sec auf dem Präparat belassen. Abschließend wurde das Trägernetzchen mit Filterpapier getrocknet und in die Trägerapparatur des Elektronenmikroskops eingesetzt (Transmissions-Elektronenmikroskop JEM-100CX, Jeol, Japan). Negativkontrastierungen zeigten hohle, sphärische Partikel mit einem Außendurchmesser von ca. 15 nm und einem Innendurchmesser von ca. 5 nm.P) For the negative contrast was used as carrier meshes coated with Formvar / coal. These were each before the New use (see standard protocols for performing Negative contrast on the electron microscope). About 10 μl protein solution (≈ 1 mg / ml) were put on the net. The part that does not work after 1 min to the carrier material was adsorbed, was removed. Subsequently, the proteinaceous Layer several times alternately with uranyl acetate solution (2% in water) and bidest. Water wets. The last drop of uranyl acetate was about 30 sec left on the drug. Finally became the carrier mesh dried with filter paper and in the support apparatus of the electron microscope used (transmission electron microscope JEM-100CX, Jeol, Japan). Negative contrasts showed hollow, spherical particles with an outside diameter of about 15 nm and an inner diameter of about 5 nm.
- Q) Die Western-Blot Analyse wurde nach der Methode von Sambrook et al. (1989) durchgeführt. Ausgehend von einem denaturierenden SDS-Polyacrylamidgel (16 %) erfolgte die Übertragung der denaturierten Proteine über einen Zeitraum von 2 Stunden bei einer konstanten Stromstärke von 40 mA. Nach erfolgter Transformation der Proteine auf die Membrane, wurde diese kurz in Antikörper-Waschpuffer-A (20 mM Tris, pH 7,4; 150 mM NaCl; 3 mM KCl; 0.05 % Tween 20) gewaschen und anschließend in Antikörper-Waschpuffer-B (mit 3 % Milchpulver) 1 Stunde inkubiert. Danach wurde die Membran übernacht mit 10 μl Anti-sRFS (Kaninchen Rohserum mit polyklonalen Antikörpern gegen die Lumazinsynthase; 1:10 verdünnt in 1 mg/l BSA) in einem Gesamtvolumen von 5 ml Antikörper-Waschpuffer-C (mit 1 % Milchpulver) geschwenkt. Nach der Inkubation wurde die Membran 3 × mit je 5 ml Antikörper-Waschpuffer-A gewaschen. Die gespülte Membran wurde anschließend 1 Stunde mit 20 μl Anti-Kaninchen-IgG-HRP-Konjugat (in 50 % Glycerin) in Antikörper-Waschpuffer-C inkubiert. Nach dreimaligem Waschen erfolgte die Detektion von Lumazinsynthase enthaltenden Banden via Zugabe von 3,3'-Diaminobenzidin (6 mg in 10 ml Antikörper-Waschpuffer-A) und 10 μl Wasserstoffperoxid (30 %ig). Nach Entwicklung der Membran konnte die Lumazinsynthase bei einem Molekulargewicht von ca. 16,2 kDa detektiert werden.Q) Western blot analysis was performed by the method of Sambrook et al. (1989). Starting from a denaturing SDS-polyacrylamide gel (16%), the denatured proteins were transferred over a period of 2 hours at a constant current of 40 mA. Following transformation of the proteins onto the membrane, they were washed briefly in Antibody Wash Buffer A (20mM Tris, pH 7.4, 150mM NaCl, 3mM KCl, 0.05% Tween 20) and then washed in Antibody Wash Buffer B (with 3% milk powder) incubated for 1 hour. Thereafter, the membrane was swirled overnight with 10 μl of anti-sRFS (rabbit crude serum with polyclonal antibodies against lumazine synthase, diluted 1:10 in 1 mg / l BSA) in a total volume of 5 ml of Antibody Wash Buffer C (with 1% milk powder) , After incubation, the membrane was washed 3x with 5 ml each of Antibody Wash Buffer-A. The rinsed membrane was then incubated for 1 hour with 20 μl of anti-rabbit IgG-HRP conjugate (in 50% glycerol) in Antibody Wash Buffer-C. After washing three times, the lumazine synthase-containing bands were detected by addition of 3,3'-diaminobenzidine (6 mg in 10 ml of Antibody Wash Buffer A) and 10 μl of hydrogen peroxide (30%). After development of the membrane, the lumazine synthase could be detected at a molecular weight of about 16.2 kDa.
- R) Die Reinigung der Lumazinsynthase aus dem Stamm XL1-pNCO-BS-LuSy erfolgte in zwei Schritten: Der Kultivierung der Escherichia coli Zellen erfolgte nach K), jedoch in einem Volumen von 1 l. Zum Aufschluß wurde das gewaschene Zellpellet in 32 ml Aufschlußpuffer suspendiert und 10 min auf Eis gekühlt. Die Zellsuspension wurde dann 15 mal mit der Nadelsonde des Ultraschallgerätes (Branson-Sonifier B-12A, Branson SONIC Power Company, Dunbury, Connecticut) bei Stufe 5 behandelt. Anschließend wurde die Suspension 5 min auf Eis gekühlt. Der Vorgang wurde insgesamt 4 mal wiederholt. Die aufgeschlossenen Zellsuspension wurde anschließend zentrifugiert (Sorvall SS34-Rotor; 15000 Umin–1; 4°C) und der klare Überstand auf eine Anionenaustauschersäule (DEAE-Cellulose DE52; 2 × 15 cm, Whatman Ltd., Maidstone, GB) aufgetragen. Die Säule wurde zunächst mit 100 ml Puffer A (50 mM K-Phosphat, 10 mM EDTA, 10 mM Natriumsulfit, 0,02 % Natriumazid, pH 7,0) gespült und die Lumazinsynthase anschließend unter Durchführung eines Elutionsgradienten (101 ml bis 200 ml 15 % Puffer B; 201 ml bis 500 ml 18 % Puffer B; 501 ml bis 650 ml 100 % Puffer B) unter Einbeziehung von Puffer B (1M K-Phosphat, 10 mM EDTA, 10 mM Natriumsulfit, 0,02 % Natriumazid, pH 7,0) eluiert (Flußrate: 1 ml/min). Die Lumazinsynthase konnte bei ca. 250 mM K-Phosphat eluiert werden. Die Fraktionen wurden anschließend nach N) auf Lumazinsynthaseaktivität getestet. Aktive Fraktionen wurden vereinigt und gegen Puffer A in einem Verhältnis 1:1000 dialysiert (18 h, 4 °C). Das Dialysat wurde anschließend unter Verwendung einer Ultrazentrifuge konzentriert (Beckman LE 70 mit Festwinkelrotor 70Ti; 32000 Umin–1, 18 h, 4 °C). Die zu ca. 75 % angereicherte konzentrierte Proteinlösung wurde auf eine mit Puffer A equilibrierte Gelfiltrationssäule (Sepharose-6B, 2 × 180 cm, Pharmacia Biotech, Freiburg) aufgetragen und mit Puffer A eluiert (Flußrate: 0,5 ml/min). Die Lumazinsynthase eluierte kurz nach der Ausschlußgrenze. Die Fraktionen wurden anschließend nach N) auf Lumazinsynthaseaktivität getestet und anschließend unter Verwendung einer Ultrazentrifuge konzentriert (Beckman LE 70 mit Festwinkelrotor 70Ti; 32000 Umin–1, 18 h, 4 °C). Die Reinheitsüberprüfung erfolgte nach M) (SDS-PAGE), wobei nur noch eine Proteinbande bei ca. 16 kDa zu beobachten war. Nach Bestimmung der enzymatischen Aktivität nach N) und der Proteinkonzentration nach O) konnte eine spezifische Aktivität von 12400 U/mg berechnet werden. Negativkontrastierungen nach P) zeigten hohle, sphärische Partikel mit einem Außendurchmesser von ca. 15 nm und einem Innendurchmesser von ca. 5 nm.R) The lumazine synthase from the strain XL1-pNCO-BS-LuSy was purified in two steps: The cultivation of the Escherichia coli cells was carried out according to K), but in a volume of 1 l. For digestion, the washed cell pellet was suspended in 32 ml digestion buffer and cooled on ice for 10 min. The cell suspension was then treated 15 times with the needle probe of the sonicator (Branson Sonifier B-12A, Branson SONIC Power Company, Dunbury, Connecticut) at level 5. Subsequently, the suspension was cooled on ice for 5 min. The process was repeated a total of 4 times. The digested cell suspension was then centrifuged (Sorvall SS34 rotor, 15000 rpm -1 , 4 ° C) and the clear supernatant applied to an anion exchange column (DEAE-cellulose DE52, 2 x 15 cm, Whatman Ltd., Maidstone, UK). The column was first rinsed with 100 ml of Buffer A (50 mM K-phosphate, 10 mM EDTA, 10 mM sodium sulfite, 0.02% sodium azide, pH 7.0) and the lumazine synthase subsequently subjected to an elution gradient (101 ml to 200 ml 15% Buffer B; 201 ml to 500 ml 18% Buffer B; 501 ml to 650 ml 100% Buffer B) including Buffer B (1M K-phosphate, 10 mM EDTA, 10 mM sodium sulfite, 0.02% sodium azide, pH 7.0) (flow rate: 1 ml / min). The lumazine synthase could be eluted at about 250 mM K-phosphate. The fractions were then tested for N) for lumazine synthase activity. Active fractions were pooled and dialyzed against buffer A in a 1: 1000 ratio (18h, 4 ° C). The dialyzate was then concentrated using an ultracentrifuge (Beckman LE 70 with 70Ti fixed angle rotor, 32,000 rpm -1 , 18h, 4 ° C). The approximately 75% enriched concentrated protein solution was applied to a gel filtration column equilibrated with buffer A (Sepharose-6B, 2 × 180 cm, Pharmacia Biotech, Freiburg) and eluted with buffer A (flow rate: 0.5 ml / min). The lumazine synthase eluted shortly after the exclusion limit. The fractions were then assayed for lumazine synthase activity after N) and then concentrated using an ultracentrifuge (Beckman LE 70 fixed angle rotor 70Ti, 32,000 rpm -1 , 18h, 4 ° C). The purity check was carried out according to M) (SDS-PAGE), whereby only one protein band was observed at about 16 kDa. After determination of the enzymatic activity to N) and the protein concentration to O) a specific activity of 12400 U / mg could be calculated. Negative contrasts according to P) showed hollow, spherical particles with an outer diameter of about 15 nm and an inner diameter of about 5 nm.
- S) Zur Überprüfung der Quartärstruktur des gereinigten Proteins wurde eine native Elektrophorese unter Verwendung von 3,5 %igen Polyacrylamidflachgelen durchgeführt. 5,7 ml Acrylamidstammlösung (38,8 % (w/v) Acrylamid; 1,2 % (w/v) N,N'-Methylenbisacrylamid), 46 ml Gelpuffer (0,2 M Na-Phosphat, pH 7,2), 13 ml H2Obidest, 300 μl Ammoiumperoxodisulfatlösung (10 % (w/v) in Wasser), 65 μl TEMED (N,N,N',N'-Tetramethylethylendiamin) und 5 mg Bromphenolblau wurden gemischt und in einen Gelgießstand (Pharmacia Biotech, Freiburg) unter Verwendung einer Trägerfolie (GelBond® PAG Film, FMC Bioproducts, Rockland, ME, USA) gegossen und über Nacht bei Raumtemperatur polymerisiert. Auf das Gel wurden 20 μl Proteinlösung in einer Konzentration von 0,2–1 mg/ml gegeben. Als Elektrodenpuffer wurde der Gelpuffer verwendet. Das Gel wurde bei konstant 100 mA unter Temperaturkontrolle (10 °C) entwickelt. Die Anfärbung bzw. Entfärbung erfolgte wie unter M) beschrieben. Die gereinigte Lumazinsynthase war als diskrete Bande auf dem nativen Gel zu sehen und zeigte dasselbe Laufverhalten wie eine aus Wildtyp Bacillus subtilis gereinigte Probe.S) To check the quaternary structure of the purified protein, native electrophoresis was performed using 3.5% polyacrylamide flats. 5.7 ml Acrylamide stock solution (38.8% (w / v) acrylamide; 1.2% (w / v) N, N'-methylenebisacrylamide), 46 ml gel buffer (0.2 M Na phosphate, pH 7.2 ), 13 ml of bidistilled H 2 O, 300 μl of ammonium peroxodisulfate solution (10% (w / v) in water), 65 μl of TEMED (N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine) and 5 mg of bromophenol blue were mixed and placed in a gel casting booth (Pharmacia Biotech, Freiburg) molded using a carrier film (GelBond PAG ® film, FMC Bioproducts, Rockland, ME, USA) and polymerized overnight at room temperature. On the gel was added 20 μl of protein solution at a concentration of 0.2-1 mg / ml. The gel buffer was used as the electrode buffer. The gel was developed at constant 100 mA under temperature control (10 ° C). Staining or decolorization was carried out as described under M). The purified lumazine synthase was seen as a discrete band on the native gel and showed the same running behavior as a sample purified from wild-type Bacillus subtilis.
- T) Zur Überprüfung der Quartärstruktur bzw. der Beurteilung der strukturellen Homogenität der gereinigten Lumazinsynthase wurde eine Sedimentationsanalyse an der analytischen Ultrazentrifuge (Optima XLA mit Rotor AN60 Ti, Beckman Instruments, München), durchgeführt (Laue et al., 1992). Zur Bestimmung der Sedimentationsgeschwindigkeit wurde die Lumazinsynthase bei 45000 Umin–1 zentrifugiert. Alle 5 min wurde die radiale Absorptionsänderung bei 280 nm gemessen und damit der Sedimentationsverlauf des Proteins verfolgt. Rekombinante Lumazinsynthase sedimentierte als homogene, symmetrische Grenzschicht, d.h. bei der Probe handelte es sich um eine einzige Molekülspezies. Aus dem zeitlichen Sedimentationsfortschritt während der einzelnen Messungen wurde eine mittlere Sedimentationskonstante S20,w von 26,3 S bestimmt.T) To verify the quaternary structure or the assessment of the structural homogeneity of the purified lumazine synthase, a sedimentation analysis was carried out on the analytical ultracentrifuge (Optima XLA with rotor AN60 Ti, Beckman Instruments, Munich) (Laue et al., 1992). To determine the rate of sedimentation the lumazine was centrifuged at 45,000 rpm -1. Every 5 min, the radial absorption change was measured at 280 nm and thus the sedimentation course of the protein was monitored. Recombinant lumazine synthase sedimented as a homogeneous, symmetric boundary layer, ie, the sample was a single molecular species. From the temporal sedimentation progress during the individual measurements an average sedimentation constant S 20, w of 26.3 S was determined.
- U) Die genaue Bestimmung des nativen Molekulargewichts der Lumazinsynthase und die entgültige Bestätigung des Aggregationsgrades erfolgte mit der analytischen Ultrazentrifuge nach der Sedimentationsgleichgewichtsmethode. Die radiusabhängige Konzentrationsmessung erfolgte über die Messung der Absorption bei 280 nm. Die Proben waren konzentriertes Protein (nach Sepharose-6B), das auf SDS-Polyacrylamidgelen nur noch eine einzige Bande (16,2 kDa) zeigte. Die Absorption der verwendeten Proben betrug etwa 0,3 bei 280 nm. 150 μl Probe wurden in den Probensektor einer Meßzelle gegeben und mit 15 μl Öl (Fluorochemical FC 43, Beckman) unterschichtet. Der Referenzsektor wurde mit 200 μl Puffer A (siehe R)) befüllt. Die Enzymprobe wurde bei 3000 Umin–1 und 4 °C solange zen trifugiert, bis sich das Gleichgewicht zwischen Zentrifugation und Rückdiffusion eingestellt hatte. Die Auswertung der Daten erfolgte mit der Software XLA-Data-Analysis (Teilprogramm Origin-single; Beckman Instruments). Das partielle spezifische Volumen des Proteins wurde näherungsweise nach Cohn und Edsall (1943) aus den partiellen spezifischen Volumina der Aminosäuren und Addition einer Temperaturkorrektur errechnet. Für die Lumazinsynthase wurde eine Molekülmasse von 925 kDa bei 4 °C erhalten und damit die Aggregation zu einem 60-mer bestätigt.U) The exact determination of the native molecular weight of the lumazine synthase and the final confirmation of the degree of aggregation was carried out with the analytical ultracentrifuge according to the sedimentation equilibrium method. The radius-dependent concentration measurement was carried out by measuring the absorbance at 280 nm. The samples were concentrated protein (according to Sepharose-6B), which showed only a single band (16.2 kDa) on SDS-polyacrylamide gels. The absorbance of the samples used was about 0.3 at 280 nm. 150 μl sample was placed in the sample sector of a measuring cell and underlaid with 15 μl oil (Fluorochemical FC 43, Beckman). The reference sector was filled with 200 μl buffer A (see R)). The enzyme sample was trifugiert zen at 3000 rpm -1 and 4 ° C until the Equilibrium weight between centrifugation and back diffusion had set. The evaluation of the data was carried out with the software XLA-Data-Analysis (subprogram Origin-single, Beckman Instruments). The partial specific volume of the protein was calculated approximately according to Cohn and Edsall (1943) from the partial specific volumes of the amino acids and addition of a temperature correction. For the lumazine synthase, a molecular mass of 925 kDa was obtained at 4 ° C, thus confirming aggregation to a 60-mer.
Beispiel 2Example 2
Homologe Expression der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis im Bacillus subtilis Stamm BR151-pBL1Homologous expression of Lumazine synthase from Bacillus subtilis in the Bacillus subtilis strain BR151-pBL1
Im Vergleich zur heterologen Expression in Escherichia coli kann bei der homologen Expression in Bacillus subtilis eine höhere Ausbeute an Lumazinsynthase erzielt werden.
- A) Analog Beispiel 1 A)–E), wobei anstelle des Oligonukleotids EcoRI-RBS-1 Oligonukleotid EcoRI-RBS-2 (5' ata ata gaa ttc att aaa gag gag aaa tta act atg 3') verwendet wurde.
- B) Der Expressionsvektor p602/-CAT wurde analog Beispiel 1 F) verdaut. Das entstandene DNA-Fragment mit einer Länge von 5269 bp wie unter Beispiel 1 B) beschrieben gereinigt und zur Ligation eingesetzt.
- C) Die Ligation erfolgte analog Beispiel 1 G), wobei das Expressionsplasmid p602-BS-LuSy erhalten wurde.
- D) Die Transformation von Escherichia coli XL1-Zellen erfolgte analog Beispiel 1 H), jedoch wurden anstelle LB-AMP-Platten, LB-KAN-Selektivagarplatten (21 g/l Agar; 10 g/l Caseinhydrolysat; 5 g/l Hefeextrakt; 5 g/l NaCl; 15 mg/l Kanamycin) verwendet, da der Vektor p602/-CAT über eine Kanamycin-Resistenz anstelle der Ampicillin-Resistenz verfügt.
- E) Die Isolierung der Expressionsplasmide erfolgte analog Beispiel 1 I), jedoch wurden die Zellen auf LB-KAN-Flüssigmedium (10 g/l Caseinhydrolysat; 5 g/l Hefeextrakt; 5 g/l NaCl; 15 mg/l Kanamycin) angezogen.
- F) Die Sequenzierung erfolgte analog Beispiel 1 J) jedoch mit Sequenzieroligonukleotid Seq-2 (5' gta taa tag att caa att gtg agc gg 3').
- G) Die Kultivierung der Expressionsstämme erfolgte analog Beispiel 1 K), jedoch unter Verwendung von LB-KAN-Flüssigmedium.
- H) Der Aufschluß der Zellen wurde analog Beispiel 1 L) durchgeführt.
- I) Die SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese des Escherichia coli Stammes XL1-p602-BS-LuSy (durchgeführt gemäß Beispiel 1 M)) zeigte eine diskrete Proteinbande bei ca. 16 kDa, die einer Expressionsrate von ca. 30 % bezogen auf die gesamte lösliche Proteinfraktion entsprach.
- J) Die Überprüfung der Funktionalität gemäß Beispiel 1 N) und der Gesamtproteinkonzentration gemäß Beispiel 1 O) ergab eine spezifische Aktivität von ca. 3700 U/mg.
- K) Die Herstellung elektrokompetenter Bacillus subtilis Zellen erfolgte nach einer modifizierten Vorschrift von Brigidi et al. (1989). 500 ml LB-ERY-Flüssigmedium (10 g/l Caseinhydrolysat; 5 g/l Hefeextrakt; 5 g/l NaCl; 15 mg/l Erythromycin) wurden 1:100 mit einer Bacillus subtilis Zellen (BR151[pBL1]) enthaltenden Übernacht-Kultur angeimpft und bei 32 °C bis zu einer optischen Dichte (578 nm) von 0,6 bebrühtet. Zum Abstoppen des Zellwachstums wurden die Zellen 30 min auf Eis gestellt und anschließend zur Gewinnung der Zellmasse zentrifugiert (Sorvall-GSA-Rotor, 2300 Umin–1, 4 °C, 15 min). Der Überstand wurde verworfen, das Zellpellet mit 300 ml eiskaltem, sterilem 1 mM HEPES-Puffer (1 mM (N-2-hydroxyethylpiperazin-N'-ethansulfonsäure in Wasser, pH 7,0) gewaschen und erneut zentrifugiert. Das Sediment wurde zweimal in je 200 ml PEB-Puffer (272 mM Saccharose; 1 mM MgCl2; 7 mM K-Phosphat, pH 7,4) gewaschen und zentrifugiert. Das Zellpellet wurde abschließend in 16 ml PEB-Puffer suspendiert und auf Eis gekühlt. Elektroporationszelle und Zellenhalter wurden 15 min auf Eis vorgekühlt. 800 μl Zellsuspension wurde in einem vorgekühlten Eppendorf-Gefäß mit 500–1500 ng Plasmid-DNA (p602-BS-LuSy aus E)) vermischt und 10 min auf Eis inkubiert. Nach Überführung der inkubierten Suspension in die Elektroporationszelle (4 mm) wurde die Elektroporation bei 25 μF und 2,5 kV in einer Elektroporationsapparatur (Gene Pulse, BioRad, München) durchgeführt. Anschließend wurde die Zellsuspension für weitere 10 min auf Eis inkubiert. Zur Expression des Phänotyps (Kanamycin-Resistenz) wurden die transformierten Zellen in 6 ml LB-ERY-Medium (s.o.) pipettiert und 2 h bei 32 °C bebrühtet. Anschließend wurden 25 ml LB-ERY-KAN-Medium (10 g/l Caseinhydrolysat; 5 g/l Hefeextrakt; 5 g/l NaCl; 15 mg/l Erythromycin; 15 mg/ml Kanamycin) mit 1 ml des Transformationsansatzes beimpft und für 4–8 h bei 32 °C im Schüttelinkubator bebrühtet. Parallel dazu wurden Portionen von 100 μl, 200 μl und 400 μl des Transformationsansatzes direkt auf LB-ERY-KAN-Selektivagarplatten (21 g/l Agar; 10 g/l Caseinhydrolysat; 5 g/l Hefeextrakt; 5 g/l NaCl; 15 mg/l Erythromycin; 15 mg/ml Kanamycin) ausplattiert. Portionen der Flüssigkultur wurden nach 2, 4, 6 und 8 h auf LB-ERY-KAN-Platten ausplattiert.
- L) Die erhaltenen Bacillus subtilis Stämme BR151-pBL1-p602-BS-LuSy wurden unter Verwendung der Polymerase-Kettenreaktion auf Anwesenheit des Expressionsplasmides getestet. Zur Analytik der Transformanden wurden jeweils PCR-Ansätze (vgl. Beispiel 1 A) jedoch ohne Matrizen-DNA und entsprechend mehr Wasser) vorgelegt und darin unter Verwendung von sterilen Zahnstochern frisches Zellmaterial (von den erhaltenen Kolonien) suspendiert. Nach erfolgter Suspendierung wurde eine Kopie der jeweiligen Transformande auf einer LB-ERY-KAN-Selektivagarplatte angelegt. Bei allen getesteten Kolonien wurde ein DNA-Fragment mit einer Länge von 498 bp erhalten.
- M) Die Kultivierung der Zellen erfolgte auf LB-ERY-KAN-Flüssigmedium (10 g/l Caseinhydrolysat; 5 g/l Hefeextrakt; 5 g/l NaCl; 15 mg/l Erythromycin; 15 mg/ml Kanamycin) gemäß Beispiel 1 K), jedoch wurde die Fermentation bei 32 °C durchgeführt und die Wachstumsphase nach Induktion mit IPTG betrug 18 h.
- N) Der Aufschluß der Zellen erfolgte analog Beispiel 1 L).
- O) Die Überprüfung der Expressionsrate anhand einer SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese erfolgte analog Beispiel 1 M) und ergab eine Expressionsrate von ca. 40–50 % bezogen auf die gesamte lösliche Proteinfraktion.
- P) Die Überprüfung der Funktionalität bzw. der Proteinkonzentration wurde gemäß Beispiel 1 N) und O) durchgeführt. Im Rohextrakt des Expressionsstammes BR151-pBL1-p602-BS-LuSy konnte eine spezifische Aktivität von 4000 U/mg gemessen werden.
- Q) Die Durchführung der Negativkontrastierung erfolgte nach Beispiel 1 P), wobei hohle, sphärische Partikel mit einem Außendurchmesser von ca. 15 nm und einem Innendurchmesser von ca. 5 nm zu beobachten waren.
- R) Die Western-Blot-Analyse wurde nach Beispiel 1 Q) durchgeführt und ergab ein vergleichbares Ergebnis.
- S) Da die Expressionsrate im verwendeten Bacillus subtilis Stamm BR151-pBL1-p602-BS-LuSy deutlich höher lag als im Escherichia coli Stamm XL1-pNCO-BS-LuSy konnte die Reinigung mit einer einzigen Säule (Sepharose-6B, 2 × 180 cm, Pharmacia Biotech, Freiburg) durchgeführt werden. Die Kultivierung der Zellen erfolgte nach M), jedoch in einem Volumen von 1l. Der Aufschluß erfolgte nach Beispiel 1 R) in 32 ml Aufschlußpuffer, jedoch wurden dem Aufschlußpuffer 30 mg Lysozym zugesetzt. Es erfolgte zunächst eine Inkubation der Zellsuspension (37 °C, 60 min) an die sich der Ultraschall-Aufschluß gemäß Beispiel 1 R) anschloß. Die aufgeschlossenen Zellsuspension wurde anschließend zentrifugiert (Sorvall SS34-Rotor; 15000 Umin–1; 4°C), filtriert (Porenweite 0,22 μm) und der klare Überstand auf eine mit Puffer A (gemäß Beispiel 1 R)) equilibrierte Gelfiltrationssäule auf getragen und mit Puffer A eluiert (Flußrate: 0,5 ml/min). Die Lumazinsynthase wurde vom Säulenmaterial nicht retardiert. Die Fraktionen wurden anschließend nach Beispiel 1 N) auf Lumazinsynthaseaktivität getestet und anschließend unter Verwendung einer Ultrazentrifuge konzentriert (Beckman LE 70 mit Festwinkelrotor 70Ti; 32000 Umin–1, 18 h, 4 °C). Die Reinheitsüberprüfung erfolgte nach Beispiel 1 M) (SDS-PAGE), wobei nur eine Proteinbande bei ca. 16 kDa zu beobachten war. Nach Bestimmung der enzymatischen Aktivität und der Proteinkonzentration (gemäß Beispiel 1 N) und O)) konnte eine spezifische Aktivität von 12400 U/mg berechnet werden. Negativkontrastierungen (gemäß Beispiel 1 P)) zeigten hohle, sphärische Partikel mit einem Außendurchmesser von ca. 15 nm und einem Innendurchmesser von ca. 5 nm.
- T) Die Überprüfung der Quartärstruktur der gereinigten Lumazinsynthase erfolgte gemäß Beispiel 1 S) bis U) und ergab ein vergleichbares Ergebnis.
- A) Analogously to Example 1 A) -E), using instead of the oligonucleotide EcoRI-RBS-1 oligonucleotide EcoRI-RBS-2 (5 'ata ata gaa ttc att aaa gag gag aaa tta act atg 3') was used.
- B) The expression vector p602 / -CAT was digested analogously to Example 1 F). The resulting DNA fragment with a length of 5269 bp as described in Example 1 B) purified and used for ligation.
- C) The ligation was carried out analogously to Example 1 G), whereby the expression plasmid p602-BS-LuSy was obtained.
- D) The transformation of Escherichia coli XL1 cells was carried out analogously to Example 1 H), but instead of LB-AMP plates, LB-KAN selective agar plates (21 g / l agar, 10 g / l casein hydrolyzate, 5 g / l yeast extract; 5 g / l NaCl, 15 mg / l kanamycin), since the vector p602 / -CAT has kanamycin resistance instead of ampicillin resistance.
- E) The isolation of the expression plasmids was carried out analogously to Example 1 I), but the cells were grown on LB-KAN liquid medium (10 g / l casein hydrolyzate, 5 g / l yeast extract, 5 g / l NaCl, 15 mg / l kanamycin).
- F) The sequencing was carried out analogously to Example 1 J) but with Sequenzieroligonukleotid Seq-2 (5 'gta taa tag att caa att gtg agc gg 3').
- G) The culture of the expression strains was carried out analogously to Example 1 K), but using LB-KAN liquid medium.
- H) The digestion of the cells was carried out analogously to Example 1 L).
- I) The SDS-polyacrylamide gel electrophoresis of the Escherichia coli strain XL1-p602-BS-LuSy (carried out according to Example 1 M)) showed a discrete protein band at about 16 kDa, which corresponded to an expression rate of about 30% based on the total soluble protein fraction ,
- J) The checking of the functionality according to Example 1 N) and the total protein concentration according to Example 1 O) gave a specific activity of about 3700 U / mg.
- K) The preparation of electrocompetent Bacillus subtilis cells was carried out according to a modified protocol of Brigidi et al. (1989). 500 ml of LB-ERY liquid medium (10 g / l casein hydrolyzate, 5 g / l yeast extract, 5 g / l NaCl, 15 mg / l erythromycin) were incubated 1: 100 overnight with Bacillus subtilis cells (BR151 [pBL1]). Seeded culture and brewed at 32 ° C to an optical density (578 nm) of 0.6. To stop cell growth, the cells were placed on ice for 30 min and then centrifuged to obtain cell mass (Sorvall GSA rotor, 2300 rpm -1 , 4 ° C, 15 min). The supernatant was discarded, the cell pellet washed with 300 ml of ice-cold, sterile 1 mM HEPES buffer (1 mM N-2-hydroxyethylpiperazine-N'-ethanesulfonic acid in water, pH 7.0) and recentrifuged 200 ml of PEB buffer (272 mM sucrose, 1 mM MgCl 2 , 7 mM K-phosphate, pH 7.4) were washed and centrifuged, and the cell pellet was finally suspended in 16 ml PEB buffer and cooled on ice, electroporation cell and cell holder were pre-cooled on ice for 15 min, 800 μl of cell suspension was mixed in a pre-cooled Eppendorf tube with 500-1500 ng of plasmid DNA (p602-BS-LuSy from E)) and incubated on ice for 10 min. After transfer of the incubated suspension into the electroporation cell (4 mm), the electroporation was carried out at 25 μF and 2.5 kV in an electroporation apparatus (Gene Pulse, BioRad, Munich). Subsequently, the cell suspension was incubated for a further 10 min on ice. To express the phenotype (kanamycin resistance), the transformed cells were pipetted into 6 ml LB-ERY medium (see above) and brewed for 2 h at 32 ° C. Subsequently, 25 ml of LB-ERY-KAN medium (10 g / l casein hydrolyzate, 5 g / l yeast extract, 5 g / l NaCl, 15 mg / l erythromycin, 15 mg / ml kanamycin) were inoculated with 1 ml of the transformation mixture and Brewed for 4-8 h at 32 ° C in a shaking incubator. In parallel, portions of 100 μl, 200 μl and 400 μl of the transformation mixture were applied directly to LB-ERY-KAN selective agar plates (21 g / l agar; 10 g / l casein hydrolyzate; 5 g / l yeast extract; 5 g / l NaCl; mg / l erythromycin; 15 mg / ml kanamycin). Portions of the liquid culture were plated out after 2, 4, 6 and 8 hours on LB-ERY-KAN plates.
- L) The obtained Bacillus subtilis strains BR151-pBL1-p602-BS-LuSy were tested for the presence of the expression plasmid using the polymerase chain reaction. To the analysis of the Transfor In each case, PCR mixtures (compare Example 1 A) but without template DNA and correspondingly more water) were initially introduced and suspended therein fresh cell material (from the colonies obtained) using sterile toothpicks. After suspension, a copy of each transformant was applied to an LB-ERY-KAN selective agar plate. For all colonies tested, a 498 bp DNA fragment was obtained.
- M) The cells were cultivated on LB-ERY-KAN liquid medium (10 g / l casein hydrolyzate, 5 g / l yeast extract, 5 g / l NaCl, 15 mg / l erythromycin, 15 mg / ml kanamycin) according to Example 1 K ), however, the fermentation was carried out at 32 ° C and the growth phase after induction with IPTG was 18 h.
- N) The digestion of the cells was carried out analogously to Example 1 L).
- O) The expression rate was checked by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis analogously to Example 1 M) and gave an expression rate of about 40-50% based on the total soluble protein fraction.
- P) The check of the functionality or the protein concentration was carried out according to Example 1 N) and O). In the crude extract of the expression strain BR151-pBL1-p602-BS-LuSy a specific activity of 4000 U / mg could be measured.
- Q) The negative contrasting was carried out according to Example 1 P), wherein hollow, spherical particles having an outer diameter of about 15 nm and an inner diameter of about 5 nm were observed.
- R) The Western blot analysis was carried out according to Example 1 Q) and gave a comparable result.
- S) Since the expression rate in the Bacillus subtilis strain BR151-pBL1-p602-BS-LuSy used was significantly higher than in the Escherichia coli strain XL1-pNCO-BS-LuSy, purification could be carried out with a single column (Sepharose-6B, 2 × 180 cm , Pharmacia Biotech, Freiburg). The cultivation of the cells took place according to M), but in a volume of 1 l. The digestion was carried out according to Example 1 R) in 32 ml digestion buffer, but 30 mg of lysozyme were added to the digestion buffer. There was first an incubation of the cell suspension (37 ° C, 60 min) to which the ultrasound digestion according to Example 1 R) followed. The digested cell suspension was then centrifuged (Sorvall SS34 rotor, 15000 rpm -1 , 4 ° C), filtered (pore size 0.22 μm), and the clear supernatant was supported on a gel filtration column equilibrated with Buffer A (according to Example 1 R)) and eluted with buffer A (flow rate: 0.5 ml / min). The lumazine synthase was not retarded by the column material. The fractions were then tested for lumazine synthase activity according to Example 1 N) and then concentrated using an ultracentrifuge (Beckman LE 70 with fixed angle rotor 70Ti, 32000 rpm -1 , 18 h, 4 ° C). The purity check was carried out according to Example 1 M) (SDS-PAGE), with only one protein band being observed at approximately 16 kDa. After determination of the enzymatic activity and the protein concentration (according to Example 1 N) and O)), a specific activity of 12400 U / mg could be calculated. Negative contrasts (according to Example 1 P)) showed hollow, spherical particles having an outer diameter of about 15 nm and an inner diameter of about 5 nm.
- T) The review of the quaternary structure of the purified lumazine synthase was carried out according to Example 1 S) to U) and gave a comparable result.
Beispiel 3Example 3
Ersatz der Aminosäure Cystein an der Positionen 93 durch die Aminosäure Serin in der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilisReplacement of the amino acid cysteine at positions 93 through the amino acid serine in lumazine synthase from Bacillus subtilis
- A) Das Gen für die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis wurde mit den Oligonukleotiden PNCO-M2 (5' aga tat ttt cat taa aga gga gaa 3'), welches am 3'-Ende an einen Teil der ribosomalen Bindungsstelle bindet und am 5'-Ende einen nicht bindenden Sequenzabschnitt zur Deletion der vektoriellen EcoRI-Schnittstelle enthält und RibH-3 (5' tat tat gga tcc tta ttc aaa tga gcg gtt taa att tg 3') aus dem Plasmid pNCO-BS-LuSy (Beispiel 1) amplifiziert. 10 μl PCR-Puffer 6 μl Mg2+ [1,5 mM] 8 μl dNTP's [je 200 μM] 1 μl PNCO-M2 [0,5 μM) 1 μl RibH-3 [0,5 μM) 1 μl pNCO-BS-LuSy [10 ng) 1 μl Goldstar-Taq-Polymerase [0,5 U) (Eurogentec, Seraing, Belgien) 72 μl H2Obidest Der Ansatz wurde im Thermocycler (GeneAmp® PCR System 2400; Perkin Elmer) bei folgenden Bedingungen durchgeführt: 1. 5,0 min 95 °C 2. 0,5 min 94 °C 3. 0,5 min 50 °C 4. 0,5 min 72 °C 5. 7,0 min 72 °C 6. abkühlen auf 4 °C Die Schritte 2.–4. wurden 20 × wiederholt.A) The gene for the lumazine synthase from Bacillus subtilis was cloned with the oligonucleotides PNCO-M2 (5 'aga tatttt cat taa aga gga gaa 3'), which binds at the 3 'end to a part of the ribosomal binding site and at the 5' End contains a non-binding sequence section for deletion of the vectorial EcoRI site and RibH-3 (5 'did tat gga tcc tta ttc aaa tga gcg gtt taa att tg 3') amplified from the plasmid pNCO-BS-LuSy (Example 1). 10 μl PCR Buffer 6 μl Mg 2+ [1.5 mM] 8 μl dNTP's [200 μM each] 1 μl PNCO-M2 [0.5 μM] 1 μl RibH-3 [0.5 μM] 1 μl pNCO- BS-lusy [10 ng) 1 ul GoldStar Taq polymerase [0.5 U) (Eurogentec, Seraing, Belgium) 72 ul H 2 O bidest The batch was in the thermocycler (GeneAmp ® PCR system 2400; Perkin Elmer) with the following Conditions performed: 1. 5.0 min 95 ° C 2. 0.5 min 94 ° C 3. 0.5 min 50 ° C 4. 0.5 min 72 ° C 5. 7.0 min 72 ° C 6. Cool to 4 ° C Steps 2.-4. were repeated 20 times.
- B) Der PCR-Ansatz wurde gemäß Beispiel 1 B) gereinigt, wobei ein Fragment mit 505 bp erhalten wurde.B) The PCR approach was as in Example 1 B) to give a 505 bp fragment.
- C) Ein Teil des Gens zur die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis wurde mit den Oligonukleotiden PNCO-M1 (5' gtg agc gga taa caa ttt cac aca g 3'), welches im Bereich der EcoRI-Schnittstelle im Expressionsvektor bindet und diese Erkennungssequenz unberührt läßt und C93S (5' gca gct tca ttc gaa aca taa tcg taa tg 3'), welches die Mutation und die Schnittstelle BstBI(aminosäurenkonservativ) zur Detektion der Mutation einführt, aus dem Plasmid pNCO-BS-LuSy (Beispiel 1) amplifiziert. Die Durchführung der PCR und die Reinigung des Fragmentes (256 bp) erfolgte analog A) und B).C) A part of the gene for the lumazine synthase from Bacillus subtilis was with the oligonucleotides PNCO-M1 (5 'gtg agc gga taa caa ttt cac aca g 3'), which in the range the EcoRI site in the expression vector binds and this recognition sequence unaffected lets and C93S (5 'gca gct tca ttc gaa aca taa tcg taa tg 3 '), which the mutation and the interface BstBI (amino acid conservative) to detect the mutation, from the plasmid pNCO-BS-LuSy (Example 1) amplified. The implementation of PCR and purification of the fragment (256 bp) was carried out analogously to A) and B).
- D) Verlängerung des DNA-Fragmentes (256 bp) aus C) durch Kombination mit DNA-Fragment (505 bp, repräsentiert die gesamte Genlänge) aus B) und Durchführung einer PCR. Bei diesem PCR-Ansatz dienen die eingesetzten PCR-Fragmente aus B) und C) selbst als Primer für die Polymerasereaktion. Um eine effiziente Verlängerung zu erreichen wurden beide Fragmente in äquimolaren Mengen (je 500 fmol) eingesetzt. 10 μl Puffer 6 μl Mg2+ [1,5 mM] 8 μl dNTP's [je 200 μM] 1 μl DNA-Fragment aus B) (500 fmol) 1 μl DNA-Fragment aus C) (500 fmol) 1 μl Goldstar-Taq-Polymerase [0,5 U] 73 μl H2Obidest Der Ansatz wurde im Thermocycler (GeneAmp® PCR System 2400; Perkin Elmer) bei folgenden Bedingungen durchgeführt: 1. 5,0 min 95 °C 2. 0,5 min 94 °C 3. 0,5 min 65 °C 4. 0,5 min 72 °C 5. 7,0 min 72 °C 6. abkühlen auf 4 °C Die Schritte 2.–4. wurden 20 × wiederholt.D) Extension of the DNA fragment (256 bp) from C) by combination with DNA fragment (505 bp, representing the entire gene length) from B) and carrying out a PCR. In this PCR approach, the PCR fragments used from B) and C) themselves serve as primers for the polymerase reaction. To achieve an efficient extension both fragments were used in equimolar amounts (500 fmol each). 10 μl buffer 6 μl Mg 2+ [1.5 mM] 8 μl dNTP's [200 μM each] 1 μl DNA fragment from B) (500 fmol) 1 μl DNA fragment from C) (500 fmol) 1 μl gold star Taq polymerase [0.5 U] 73 ul H 2 O bidest The batch was in the thermocycler (GeneAmp ® PCR system 2400; Perkin Elmer) under the following conditions: 1. 5.0 min 95 ° C 2 min 0.5 94 ° C 3. 0.5 min 65 ° C 4. 0.5 min 72 ° C 5. 7.0 min 72 ° C 6. Cool to 4 ° C Steps 2.-4. were repeated 20 times.
- E) Eine ungereinigte Portion des PCR-Ansatzes aus D) diente als DNA-Matrize für einen PCR-Ansatz mit der Primerkombination PNCO-M1/RibH-3. Der PCR-Ansatz wurde gemäß A) durchgeführt, wobei jedoch die PCR-Schritte 25 × wiederholt wurden.E) An unpurified portion of the PCR batch from D) was used as a DNA template for a PCR approach with the primer combination PNCO-M1 / RibH-3. The PCR approach was carried out according to A), wherein however, the PCR steps are repeated 25 times were.
- F) Der PCR-Ansatz wurde gemäß Beispiel 1 B) gereinigt, wobei ein Fragment mit 528 bp erhalten wurde.F) The PCR approach was as in Example 1 B) to give a 528 bp fragment.
- G) Die Weiterverarbeitung erfolgte gemäß Beispiel 1 E) bis I). Die eingeführte Mutation wurde durch Verdau des Plasmids pNCO-BS-LuSy-C93S mit der Restriktionsendonuklease BstBI (TT*CGAA) diagnostiziert (Fragmente mit 3698 bp und 181 bp).G) Further processing was carried out according to Example 1 E) to I). The introduced Mutation was performed by digesting the plasmid pNCO-BS-LuSy-C93S with the Restriction endonuclease BstBI (TT * CGAA) diagnosed (fragments with 3698 bp and 181 bp).
- H) Die Sequenzierung erfolgte gemäß Beispiel 1 J).H) The sequencing was carried out according to Example 1 J).
- I) Proteinchemische Arbeiten wurden gemäß Beispiel 1 K) bis S) durchgeführt, wobei kein signifikanter Unterschied zur Wildtyp-Lumazinsynthase erkennbar wurde.I) Proteinchemical work was carried out according to Example 1 K) to S), wherein no significant difference to the wild-type lumazine synthase recognizable has been.
Beispiel 4Example 4
Ersatz der Aminosäure Cystein an der Positionen 139 durch die Aminosäure Serin in der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilisReplacement of the amino acid cysteine at positions 139 through the amino acid serine in lumazine synthase from Bacillus subtilis
- A) Das Gen für die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis wurde analog Beispiel 3 A) mit den Oligonukleotiden PNCO-M2 und RibH-3 aus dem Plasmid pNCO-BS-LuSy (Beispiel l) amplifiziert und gereinigt.A) The gene for lumazine synthase from Bacillus subtilis was analogous to Example 3 A) with the oligonucleotides PNCO-M2 and RibH-3 amplified from the plasmid pNCO-BS-LuSy (Example 1) and cleaned.
- B) Ein Teil des Gens für die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis wurde analog Beispiel 3 B) mit den Oligonukleotiden PNCO-M1 und C139S (5' ggc aga aac agc tga atc tac acc ttt gtt g 3'), welches die Mutation und die Schnittstelle PvuII (aminosäurenkonservativ) zur Detektion der Mutation einführt, aus dem Plasmid pNCO-BS-LuSy (Beispiel 1) amplifiziert. Die Durchführung der PCR und die Reinigung des Fragmentes (394 bp) erfolgte analog Beispiel 3 A) und B).B) Part of the gene for the lumazine synthase from Bacillus subtilis was analogous to Example 3 B) with the oligonucleotides PNCO-M1 and C139S (5 'ggc aga aac agc tga atc tac acc ttt gtt g 3 '), which the mutation and the interface PvuII (amino acid conservative) to detect the mutation, from the plasmid pNCO-BS-LuSy (Example 1) amplified. The implementation of PCR and purification of the fragment (394 bp) was carried out analogously to Example 3 A) and B).
- C) Das weitere molekularbiologische Vorgehen entsprach Beispiel 3 D) bis H). Die eingeführte Mutation wurde durch Verdau des Plasmids pNCO-BS-LuSy-C139S mit der Restriktionsendonuklease PvuII (CAG*CTG) diagnostiziert (Fragmente mit 3539 bp und 340 bp).C) The further molecular biological procedure corresponded to Example 3 D) to H). The introduced mutation was confirmed by digesting the plasmid pNCO-BS-LuSy-C139S with the restriction endonuclease PvuII (CAG * CTG) (3539 bp and 340 bp fragments).
- D) Das weitere biochemische Vorgehen entsprach Beispiel 1 K) bis S) wobei kein signifikanter Unterschied zur Wildtyp-Lumazinsynthase erkennbar wurde.D) The further biochemical procedure corresponded to Example 1 K) to S) with no significant difference to wild-type lumazine synthase became recognizable.
Beispiel 5Example 5
Ersatz der Aminosäure Cystein an den Positionen 93 und 139 durch die Aminosäure Serin in der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilisReplacement of the amino acid cysteine at positions 93 and 139 by the amino acid serine in lumazine synthase from Bacillus subtilis
- A) Der Herstellung der Doppelmutante pNCO-BS-LuSy-C93/139S erfolgte analog zu Beispiel 4, jedoch wurde als DNA-Matrize das Plasmid pNCO-BS-LuSy-C93S verwendet.A) The preparation of the double mutant pNCO-BS-LuSy-C93 / 139S was carried out analogously to Example 4, but was as DNA template the Plasmid pNCO-BS-LuSy-C93S used.
- B) Nach erfolgter biochemischer Charakterisierung (gemäß Beispiel 1 K) bis S)) konnte kein signifikanter Unterschied zum Wildtyp-Enzym festgestellt werden.B) After biochemical characterization (according to example 1 K) to S)) could no significant difference to the wild-type enzyme be determined.
Konstruktion von Expressionsvektoren zur N-terminalen und C-terminalen Fusion von Fremdproteinen an die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilisConstruction of expression vectors for N-terminal and C-terminal fusion of foreign proteins to lumazine synthase from Bacillus subtilis
Die folgenden Beispiele beschreiben die Herstellung von Escherichia coli Expressionsvektoren zur Fusion von Genen oder synthetisch hergestellter DNA-Fragmenten an das 5'-Ende bzw. an das 3'-Ende des Gens für die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis. Die Vektoren enthalten die erfindungsgemäß bevorzugten Vektorelemente, wie Promotor aus dem Bakteriophagen T5, eine lac-Operatorsequenz, einen Ampicillinresistenzmarker und einen zu Escherichia coli kompatiblen Replikationsursprung.The The following examples describe the production of Escherichia coli expression vectors for fusion of genes or synthetically produced DNA fragments at the 5 'end or to the 3'-end of the gene for the lumazine synthase from Bacillus subtilis. The vectors contain the preferred according to the invention Vector elements, such as promoter from bacteriophage T5, a lac operator sequence, an ampicillin resistance marker and an Escherichia coli compatible one Origin of replication.
Beispiel 6Example 6
Vektor zur Fusion von Fremd-DNA an das 5'-Ende des Gens für die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilisVector for the fusion of Foreign DNA at the 5 'end of the gene for the lumazine synthase from Bacillus subtilis
- A) Das Gen für die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis wurde mit den Oligonukleotiden N1 (5' act atg gcg gcg gcg cgt agc tgc gcg gcc gct atg aat atc ata caa gga aat tta g 3'), welches eine NotI-Schnittstelle unmittelbar vor dem Startcodon erzeugt und RibH-4 (3' tat tat gga tcc aaa tta ttc aaa tga gcg gtt taa att tg 3') aus dem Plasmid pRF2 (siehe Beispiel 1) amplifiziert. Die PCR wurde analog Beispiel 1 A) durchgeführt.A) The gene for lumazine synthase from Bacillus subtilis was probed with the oligonucleotides N1 (5'act atg gcg gcg gcg cgt agc tgc gcg gcc gct atg atat ata caa gga aat tta g 3 '), which directly implements a NotI interface before the start codon was generated and RibH-4 (3 'did did gga tcc aaa tta ttc aaa tga gcg gtt taa att tg 3 ') from the plasmid pRF2 (see Example 1) amplified. The PCR was analogously to Example 1 A).
- B) Die Reinigung erfolgte analog Beispiel 1 B), wobei ein DNA-Fragment mit 513 bp erhalten wurde.B) The purification was carried out analogously to Example 1 B), wherein a DNA fragment was obtained with 513 bp.
- C) 10 ng der isolierten DNA aus B) dienten anschließend als Matrize für eine 2. PCR mit den Oligonukleotiden N2 (5' ata ata gaa ttc att aaa gag gag aaa tta act atg gcg gcg gcg cgt agc tgc 3'), welches in 5'-Richtung eine ribosomale Bindungsstelle und eine Erkennungssequenz für die Endonuklease EcoRI einführt, und RibH-4.C) 10 ng of the isolated DNA from B) subsequently served as Matrix for a second PCR with the oligonucleotides N2 (5 'ata ata gata gaa ttc aaa gag gag aaa tta act atg gcg gcg gcg cgt agc tgc 3 '), which in the 5' direction is a ribosomal binding site and a recognition sequence for introduces the endonuclease EcoRI, and RibH-4.
- D) Die weitere Vorgehensweise erfolgte analog Beispiel 1 B), E) bis J). Es wird das Plasmid pNCO-N-BS-LuSy erhalten.D) The further procedure was carried out analogously to Example 1 B), E) to J). The plasmid pNCO-N-BS-LuSy is obtained.
Beispiel 7Example 7
Vektor zur Fusion von Fremd-DNA an das 3'-Ende des Gens für die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilisVector for the fusion of Foreign DNA to the 3 'end of the gene for the lumazine synthase from Bacillus subtilis
- A) Das Gen für die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis wurde mit den Oligonukleotiden EcoRI-RBS-2 (vgl. Beispiel 2 A)) und C2 (5' ttt tcg gga tcc ttt taa act gtt tgc ggc cgc taa ttc aaa tga gcg gtt taa att tg 3'), welches eine NotI-Schnittstelle hinter dem letzten kodierenden Basentriplett des Gens für die Lumazinsynthase und in 3'-Richtung eine BamHI-Schnittstelle im Abstand von 13 Nukleotiden einführt, aus dem Plasmid pNCO-BS-LuSy (vgl. Beispiel 1) amplifiziert. Das ehemalige Stopcodon des Lumazinsynthase-Gens wird durch das für die Aminosäure Leucin kodierende Basentriplett TTA ersetzt.A) The gene for lumazine synthase from Bacillus subtilis was amplified with the oligonucleotides EcoRI-RBS-2 (see Example 2 A)) and C2 (5 'ttt tcg gga tcc ttt taa act gtt tgc ggc cgc taa ttc aaa tga gcg gtt taa att tg 3 '), which a NotI interface behind the last coding base triplet of the gene for the lumazine synthase and in the 3 'direction introduces a BamHI site spaced 13 nucleotides apart the plasmid pNCO-BS-LuSy (see Example 1) amplified. The former stop codon of the lumazine synthase gene becomes through that for the amino acid Leucine coding base triplet TTA replaced.
- B) Die weitere Vorgehensweise erfolgte analog Beispiel 1 B), E) bis J). Es wird das Plasmid pNCO-C-BS-LuSy erhalten.B) The further procedure was carried out analogously to Example 1 B), E) to J). The plasmid pNCO-C-BS-LuSy is obtained.
Fusion von vollständigen Proteinen an den N-Terminus bzw. an den C-Terminus der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilisFusion of complete proteins to the N-terminus or to the C-terminus of the lumazine synthase Bacillus subtilis
Die folgenden Beispiele beschreiben die Fusion eines intakten vollständigen Gens an das 5'-Ende bzw. an das 3'-Ende des Gens für die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis. Die Beispiele illustrieren die Durchführbarkeit der Fusion von vollständigen, biologisch aktiven Proteinen an den N-Terminus als auch an den C-Terminus der ikosaedrischen Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis.The The following examples describe the fusion of an intact complete gene to the 5 'end or to the 3 'end of the gene for the Lumazine synthase from Bacillus subtilis. The examples illustrate the feasibility the fusion of complete, biologically active proteins to the N-terminus as well as to the C-terminus the icosahedral lumazine synthase from Bacillus subtilis.
Beispiel 8Example 8
Fusion der Dihydrofolatreduktase aus Escherichia coli an den N-Terminus der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilisFusion of dihydrofolate reductase from Escherichia coli to the N-terminus of lumazine synthase from Bacillus subtilis
- A) Das Gen für die Dihydrofolatreduktase (DHFR) wurde mittels PCR aus isolierter chromosomaler-DNA (Escherichia coli RR28) unter Verwendung der Oligonukleotide EC-DHFR-1 (5' gag gag aaa tta act atg atc agt ctg att gcg g 3'), welches am 3'-Ende zum 5'-Ende des DHFR-Gens komplementär ist und am 5'-Ende für einen Teil einer optimierten ribosomalen Bindungsstelle kodiert, und EC-DHFR-2 (5' cta gcc gta aat tct ata gcg gcc gca cgc cgc tcc aga atc 3'), welches am 3'-Ende zum Gen der DHFR komplementär ist und unmittelbar hinter dem letzten codierenden Basentriplett eine Erkennungssequenz für die Endonuklease NotI einführt, amplifiziert. Die Durchführung der PCR erfolgte analog Beispiel 1 A), wobei ca. 50 ng chromosomale DNA eingesetzt wurde.A) The gene for dihydrofolate reductase (DHFR) was isolated by PCR from isolated chromosomal DNA (Escherichia coli RR28) using the oligonucleotides EC-DHFR-1 (5 'gag gag aaa tta act atg atc agt ctg att gcg g 3 '), which at the 3'-end to the 5'-end of the Complementary to DHFR gene is and at the 5'-end for one Part of an optimized ribosomal binding site encoded, and EC-DHFR-2 (5 'cta gcc gta aat tct ata gcg gcc gca cgc cgc tcc aga atc 3 '), which is complementary to the gene of DHFR at the 3' end and immediately behind the last coding base triplet a recognition sequence for the Introducing endonuclease NotI, amplified. The implementation The PCR was carried out analogously to Example 1 A), wherein about 50 ng chromosomal DNA was used.
- B) Die Reinigung des PCR-Ansatzes erfolgte gemäß Beispiel 1 B), wobei ein DNA-Fragment mit einer Länge von 513 bp erhalten wurde.B) The purification of the PCR approach was carried out according to Example 1 B) to give a DNA fragment of 513 bp in length.
- C) Die Durchführung einer zweiten PCR erfolgte analog Beispiel 1 C), wobei jedoch die Oligonukleotid-Kombination BS-MfeI (5' ata ata caa ttg att aaa gag gag aaa tta act atg 3'), welches die ribosomale Bindungsstelle vervollständigt und unmittelbar vor der ribosomalen Bindungsstelle eine Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease MfeI in das DNA-Fragment einführt, und EC-DHFR-2 verwendet wurde.C) The implementation a second PCR was carried out analogously to Example 1 C), but the Oligonucleotide combination BS-MfeI (5 'ata ata caa ttg att aaa gag gag aaa tta act atg 3 '), which completes the ribosomal binding site and immediately before ribosomal binding site a recognition sequence for the restriction endonuclease MfeI into the DNA fragment introduces, and EC-DHFR-2 was used.
- D) Der PCR-Ansatz wurde wie unter Beispiel 1 B) beschrieben gereinigt, wobei ein Fragment mit einer Länge von 531 bp erhalten wurde.D) The PCR approach was as described in Example 1 B) to give a fragment having a length of 531 bp.
- E) Das isolierte DNA-Fragment wurde mit den Restriktionsendonukleasen MfeI verdaut. 30,0 μl Fragment aus der 2. PCR 5,0 μl MfeI (50 U] 10,0 μl Puffer 4 (10 ×; 50 mM K-Acetat, 20 mM Tris-Acetat, 10 mM Mg-Acetat, 1 mM Dithiothreitol, pH 7,9) 55,0 μl H2Obidest Das Restriktionsenzym wurde von der Firma New England Biolabs (Schwalbach) bezogen. Der Ansatz wurde 150 min bei 37 °C inkubiert und wie unter Beispiel 1 B) beschrieben gereinigt und zum Verdau mit der Restriktionsendonuklease NotI eingesetzt.E) The isolated DNA fragment was digested with the restriction endonucleases MfeI. 30.0 μl Fragment from the 2nd PCR 5.0 μl MfeI (50 U) 10.0 μl Buffer 4 (10 ×, 50 mM K-acetate, 20 mM Tris-acetate, 10 mM Mg-acetate, 1 mM dithiothreitol , pH 7.9) 55.0 ul H 2 O bidist The restriction enzyme was obtained from New England Biolabs (Schwalbach) The batch was incubated at 37 ° C. for 150 min and purified as described under Example 1 B) and for digestion used with the restriction endonuclease NotI.
- F) Das gereinigte DNA-Fragment aus E) wurde mit der Restriktionsendonuklease NotI verdaut. 30,0 μl Fragment aus E) 5,0 μl NotI [50 U] 10,0 μl Puffer 3 (10 ×; 100 mM NaCl, 50 mM Tris-HCl, 10 mM MgCl2, 1 mM Dithiothreitol, pH 7,9) 55,0 μl H2Obidest Das Restriktionsenzym wurde von der Firma New England Biolabs (Schwalbach) bezogen. Der Ansatz wurde 150 min bei 37 °C inkubiert und wie unter Beispiel 1 B) beschrieben gereinigt und zur Ligation eingesetzt.F) The purified DNA fragment from E) was digested with the restriction endonuclease NotI. 30.0 μl fragment from E) 5.0 μl NotI [50 U] 10.0 μl Buffer 3 (10 × 100 mM NaCl, 50 mM Tris-HCl, 10 mM MgCl 2 , 1 mM dithiothreitol, pH 7.9 ) 55.0 μl H 2 O bidist. The restriction enzyme was obtained from New England Biolabs (Schwalbach). The mixture was incubated at 37 ° C. for 150 minutes and purified as described under Example 1 B) and used for ligation.
- G) 5 μg des Expressionsvektors pNCO-N-BS-LuSy in einem Volumen von 30 μl wurden zunächst mit der Restriktionsendonuklease NotI analog F) verdaut und gemäß Beispiel 1 B) gereinigt.G) 5 μg of the expression vector pNCO-N-BS-LuSy in a volume of 30 μl first digested with the restriction endonuclease NotI analog F) and according to Example 1 B).
- H) Das Vektorfragment aus G) wurde anschließend mit der Restriktionsendonuklease EcoRI verdaut. 30,0 μl Vektor-Fragment aus G 2,5 μl EcoRI [62,5 U] 20,0 μl OPAU (10 ×; 500 mM K-Acetat, 100 mM Mg-Acetat, 100 mM Tris-Acetat pH 7,5) 47,5 μl H2Obidest Der Ansatz wurde ebenfalls 150 min bei 37 °C inkubiert und das entstanden DNA-Fragment mit einer Länge von 3863 bp wie unter Beispiel 1 B) beschrieben gereinigt und zur Ligation eingesetzt.H) The vector fragment from G) was subsequently digested with the restriction endonuclease EcoRI. 30.0 μl vector fragment from G 2.5 μl EcoRI [62.5 U] 20.0 μl OPAU (10 × 500 mM K-acetate, 100 mM Mg-acetate, 100 mM Tris-acetate pH 7.5 47.5 μl H 2 O bidist. The batch was likewise incubated at 37 ° C. for 150 min and the resulting 3863 bp DNA fragment was purified as described under Example 1 B) and used for ligation.
- I) Das weitere Vorgehen erfolgte gemäß Beispiel 1 G) bis L).I) The further procedure was carried out according to Example 1 G) to L).
- J) Die SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese wurde gemäß Beispiel 1 M) durchgeführt. Im Rohextrakt des Stammes XL1-pNCO-EC-DHFR-BS-LuSy konnte eine Proteinbande mit einem Molekulargewicht von ca. 34,5 kDa beobachtet werden, die in einem Vergleichsstamm ohne pNCO-EC-DHFR-BS-LuSy-Expressionsplasmid nicht zu sehen war. Die beobachtete Bande entsprach einem Anteil von ca. 40–50 % bezogen auf alle löslichen Proteine (geschätzt).J) SDS-polyacrylamide gel electrophoresis was carried out according to the example 1 M). In the crude extract of the strain XL1-pNCO-EC-DHFR-BS-LuSy a protein band could be detected be observed with a molecular weight of about 34.5 kDa, the in a control strain without pNCO-EC-DHFR-BS-LuSy expression plasmid not to be seen. The observed gang corresponded to a share from about 40-50 % based on all soluble Proteins (estimated).
- K) Die Überprüfung der Funktionalität der 6,7-Dimethyl-8-ribityllumazinsynthase erfolgte gemäß Beispiel 1 N) in Verbindung mit O). Im Rohextrakt konnte kein signifikanter Unterschied zu einer nicht-derivatisierten Wildtyp-Lumazinsynthase beobachtet werden.K) The review of functionality 6,7-dimethyl-8-ribityllumazine synthase was carried out according to the example 1 N) in conjunction with O). In the crude extract could no significant Difference to a non-derivatized wild-type lumazine synthase to be watched.
- L) Die Reinigung erfolgte gemäß Beispiel 2 S) an einer Sepharose-6B-Gelfiltrationssäule, wobei die Konzentrierung der Proteinfraktionen bei 28000 Umin–1 durchgeführt wurde. Negativkontrastierung gemäß Beispiel 1 P) zeigten hohle, sphärische Partikel mit einem Außendurchmesser von ca. 20 nm und einem Innendurchmesser von ca. 5 nm.L) The purification was done according to Example 2 S) on a Sepharose 6B gel filtration column, wherein the concentration of the protein fractions was carried out at 28000 rpm -1. Negative contrast according to Example 1 P) showed hollow, spherical particles having an outer diameter of about 20 nm and an inner diameter of about 5 nm.
- M) Die Überprüfung der Quartärstruktur erfolgte gemäß Beispiel 1 S). Im Vergleich zur Wildtyp-Lumazinsynthase konnte ein deutlicher Unterschied in der Wanderungsgeschwindigkeit (EC-DHFR-BS-LuSy wanderte deutlich langsamer, bildete aber auch eine diskrete Bande) beobachtet werden.M) The quaternary structure was examined according to Example 1 S). Compared to wild-type lumazine synthase, a marked difference in migration rate (EC-DHFR-BS-LuSy wan It was much slower, but also a discrete band.
Beispiel 9Example 9
Fusion des 'Maltose-bindenden-Proteins' aus Escherichia coli an den N-Terminus der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilisFusion of the 'maltose-binding protein' from Escherichia coli to the N-terminus of lumazine synthase from Bacillus subtilis
- A) Das Gen für das „Maltose-bindene-Protein" (MBP) wurde mittels PCR aus dem Plasmid pMAL-C2 (New England Biolabs, Schwalbach) unter Verwendung der Oligonukleotide MALE-1 (5' gag gag aaa tta act atg aaa atc gaa gaa ggt aaa c 3'), welches am 3'-Ende zum 5'-Ende des MBP-Gens komplementär ist und am 5'-Ende für einen Teil einer optimierten ribosomalen Bindungsstelle kodiert, und MALE-2 (5' gca ggt cga ctc tag cgg ccg cga att ctg 3'), welches am 3'-Ende zum Gen des MBP komplementär ist und unmittelbar hinter dem letzten codierenden Basentriplett eine Erkennungssequenz für die Endonuklease NotI einführt, amplifiziert. Die Durchführung der PCR erfolgte analog Beispiel 1 A), wobei ca. 10 ng Plasmid-DNA eingesetzt wurde.A) The gene for the "maltose-binding protein" (MBP) was determined by means of PCR from the plasmid pMAL-C2 (New England Biolabs, Schwalbach) under Use of oligonucleotides MALE-1 (5 'gag gag aaa tta act atg aaa atc gaa gaa ggt aaa c 3 '), which at the 3'-end to the 5'-end of the Complementary to MBP gene is and at the 5'-end for one Part of an optimized ribosomal binding site, and MALE-2 (5 'gca ggt cga ctc tag cgg ccg cga att ctg 3 '), which at the 3'-end complementary to the MBP gene is and immediately after the last coding base triplet a recognition sequence for introduces the endonuclease NotI, amplified. The implementation the PCR was carried out analogously to Example 1 A), wherein about 10 ng plasmid DNA was used.
- B) Die Reinigung des PCR-Ansatzes erfolgte gemäß Beispiel 1 B), wobei ein DNA-Fragment mit einer Länge von 1210 bp erhalten wurde.B) The purification of the PCR approach was carried out according to Example 1 B) to obtain a DNA fragment of 1210 bp in length.
- C) Die Durchführung einer zweiten PCR erfolgte analog Beispiel 1 C), wobei jedoch die Oligonukleotid-Kombination BS-MfeI (5' ata ata caa ttg att aaa gag gag aaa tta act atg 3'), welches die ribosomale Bindungsstelle vervollständigt und unmittelbar vor der ribosomalen Bindungsstelle eine Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease Mfel in das DNA-Fragment einführt, und MALE-2 verwendet wurde.C) The implementation a second PCR was carried out analogously to Example 1 C), but the Oligonucleotide combination BS-MfeI (5 'ata ata caa ttg att aaa gag gag aaa tta act atg 3 '), which completes the ribosomal binding site and immediately before ribosomal binding site a recognition sequence for the restriction endonuclease Mfel in the DNA fragment introduces, and MALE-2 was used.
- D) Der PCR-Ansatz wurde wie unter Beispiel 1 B) beschrieben gereinigt, wobei ein Fragment mit einer Länge von 1227 bp erhalten wurde.D) The PCR approach was as described in Example 1 B) to give a fragment of 1227 bp in length.
- E) Das weitere Vorgehen erfolgte gemäß Beispiel 8 E) bis I).E) The further procedure was carried out according to Example 8 E) to I).
- F) Die SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese wurde gemäß Beispiel 1 M) durchgeführt. Im Rohextrakt des Stammes XL1-pNCO-EC-MBP-BS-LuSy konnte eine Proteinbande mit einem Molekulargewicht von ca. 59,5 kDa beobachtet werden, die in einem Vergleichsstamm ohne pNCO-EC-MBP-BS-LuSy-Expressionsplasmid nicht zu sehen war. Die beobachtete Bande entsprach einem Anteil von ca. 50 % bezogen auf alle löslichen Proteine (geschätzt).F) SDS-polyacrylamide gel electrophoresis was performed according to Example 1 M). In the crude extract of the strain XL1-pNCO-EC-MBP-BS-LuSy a protein band could be detected are observed with a molecular weight of about 59.5 kDa, the in a control strain without pNCO-EC-MBP-BS-LuSy expression plasmid not to be seen. The observed gang corresponded to a share of about 50% based on all soluble Proteins (estimated).
- G) Die Überprüfung der Funktionalität der 6,7-Dimethyl-8-ribityllumazinsynthase erfolgte gemäß Beispiel 1 N) in Verbindung mit O). Im Rohextrakt konnte kein signifikanter Unterschied zu einer nicht-derivatisierten Wildtyp-Lumazinsynthase beobachtet werden.G) The review of the functionality 6,7-dimethyl-8-ribityllumazine synthase was carried out according to the example 1 N) in conjunction with O). In the crude extract could no significant Difference to a non-derivatized wild-type lumazine synthase to be watched.
- H) Die Reinigung erfolgte gemäß Beispiel 2 S) an einer Sepharose-6B-Gelfiltrationssäule, wobei die Konzentrierung der Proteinfraktionen bei 28000 Umin–1 durchgeführt wurde. Negativkontrastierung gemäß Beispiel 1 P) zeigten hohle, sphärische Partikel mit einem Außendurchmesser von ca. 25 nm und einem Innendurchmesser von ca. 5 nm.H) The purification was carried out according to Example 2 S) on a Sepharose 6B gel filtration column, wherein the concentration of the protein fractions at 28000 Umin -1 was performed. Negative contrasting according to Example 1 P) showed hollow, spherical particles having an outer diameter of about 25 nm and an inner diameter of about 5 nm.
- I) Die Überprüfung der Quartärstruktur erfolgte gemäß Beispiel 1 S). Im Vergleich zur BS-LuSy und EC-DHFR-BS-LuSy konnte ein deutlicher Unterschied in der Wanderungsgeschwindigkeit (EC-MBP-BS-LuSy wanderte deutlich langsamer als BS-LuSy und EC-DHFR-BS-LuSy, bildete aber auch eine diskrete Bande) beobachtet werden.I) The review of quaternary structure took place according to example 1 S). Compared to BS-LuSy and EC-DHFR-BS-LuSy showed a marked difference in migration rate (EC-MBP-BS-LuSy migrated significantly slower than BS-LuSy and EC-DHFR-BS-LuSy, but also formed one discrete band).
Beispiel 10Example 10
Fusion der Dihydrofolatreduktase aus Escherichia coli an den C-Terminus der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilisFusion of dihydrofolate reductase from Escherichia coli to the C-terminus of lumazine synthase from Bacillus subtilis
- A) Das Gen für die Dihydrofolatreduktase (DHFR) wurde mittels PCR aus isolierter chromosomaler-DNA (Escherichia coli RR28) unter Verwendung der Oligonukleotide Oligonukleotide EC-FolA-1 (5' ata gtg gcg aca atg cgg ccg ctg gtg gag gcg gaa tga tca gtc tga ttg cgg cg 3'), welches am 3'-Ende zum 5'-Ende des DHFR-Gens komplementär ist und am 5'-Ende unmittelbar vor dem Startcodon des DHFR-Gens eine Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease NotI einführt und EC-FolA-2 (5' ttc tat gga tcc tta ccg ccg ctc cag aat c 3'), welches am 3'-Ende zum Gen der DHFR komplementär ist und unmittelbar hinter dem Stopcodon eine Erkennungssequenz für die Endonuklease BamHI einführt, amplifiziert. Die Durchführung der PCR erfolgte analog Beispiel 1 A), wobei ca. 50 ng chromosomale DNA eingesetzt wurde.A) The gene for dihydrofolate reductase (DHFR) was isolated by PCR from isolated chromosomal DNA (Escherichia coli RR28) using the oligonucleotide oligonucleotides EC-FolA-1 (5 'ata gtg gcg aca atg cgg ccg ctg gtg gag gcg gaa tga tca gtc tga ttg cgg cg 3 '), which at the 3 'end to the 5' end of the DHFR gene complementary is and at the 5'-end immediately before the start codon of the DHFR gene, a recognition sequence for the Restriction endonuclease Introduces NotI and EC-FolA-2 (5 'ttc gga tcc tta ccg ccg ctc cag aat c 3 '), which at the 3'-end complementary to the gene of DHFR is and immediately after the stop codon a recognition sequence for the Introduces endonuclease BamHI, amplified. The implementation of PCR was carried out analogously to Example 1 A), with about 50 ng chromosomal DNA was used.
- B) Die Reinigung des PCR-Ansatzes erfolgte gemäß Beispiel 1 B), wobei ein DNA-Fragment mit einer Länge von 524 bp erhalten wurde.B) The purification of the PCR approach was carried out according to Example 1 B) to give a DNA fragment 524 bp in length.
- C) Das isolierte DNA-Fragment wurde mit der Restriktionsendonukleasen BamHI verdaut. 30,0 μl Fragment aus der 2.PCR 3,0 μl BamHI [60 U] 20,0 μl OPAU (10 x) 47,0 μl H2Obidest Das Restriktionsenzym wurde von der Pharmacia Biotech (Freiburg) bezogen. Der Ansatz wurde 150 min bei 37 °C inkubiert und wie unter Beispiel 1 B) beschrieben gereinigt und zum Verdau mit der Restriktionsendonuklease NotI eingesetzt.C) The isolated DNA fragment was digested with the restriction endonucleases BamHI. 30.0 μl fragment from the 2.PCR 3.0 μl BamHI [60 U] 20.0 μl OPAU (10 ×) 47.0 μl H 2 O bidist. The restriction enzyme was obtained from Pharmacia Biotech (Freiburg). The batch was incubated at 37 ° C. for 150 minutes and purified as described under Example 1 B) and used for digestion with the restriction endonuclease NotI.
- D) Das gereinigte DNA-Fragment aus C) wurde mit der Restriktionsendonuklease NotI gemäß Beispiel 8 F) verdaut und wie unter Beispiel 1 B) beschrieben gereinigt und zur Ligation eingesetzt.D) The purified DNA fragment from C) was digested with the restriction endonuclease NotI according to example 8 F) digested and purified as described in Example 1 B) and used for ligation.
- E) 5 μg des Expressionsvektors pNCO-C-BS-LuSy in einem Volumen von 30 μl wurden zunächst gemäß C) und D) verdaut, wobei ein Fragment mit einer Länge von 3880 bp entstanden ist, gemäß Beispiel 1 B) gereinigt, und zur Ligation eingesetzt.E) 5 μg of the expression vector pNCO-C-BS-LuSy in a volume of 30 μl first according to C) and D) digested, resulting in a fragment with a length of 3880 bp is, according to example 1 B), and used for ligation.
- I) Das weitere Vorgehen erfolgte gemäß Beispiel 1 G) bis L).I) The further procedure was carried out according to Example 1 G) to L).
- J) Die SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese wurde gemäß Beispiel 1 M) durchgeführt. Im Rohextrakt des Stammes XL1-pNCO-BS-LuSy-EC-DHFR konnte eine Proteinbande mit einem Molekulargewicht von ca. 34,8 kDa beobachtet werden, die in einem Vergleichsstamm ohne pNCO-BS-LuSy-EC-DHFR-Expressionsplasmid nicht zu sehen war. Die beobachtete Bande entsprach einem Anteil von ca. 25 % bezogen auf alle löslichen Proteine (geschätzt).J) SDS-polyacrylamide gel electrophoresis was carried out according to the example 1 M). In the crude extract of the strain XL1-pNCO-BS-LuSy-EC-DHFR, a protein band could be observed with a molecular weight of about 34.8 kDa, the in a control strain without pNCO-BS-LuSy-EC-DHFR expression plasmid not to be seen. The observed gang corresponded to a share of about 25% based on all soluble Proteins (estimated).
- K) Die Überprüfung der Funktionalität der 6,7-Dimethyl-8-ribityllumazinsynthase erfolgte gemäß Beispiel 1 N) in Verbindung mit O). Im Rohextrakt konnte kein signifikanter Unterschied zu einer nicht-derivatisierten Wildtyp-Lumazinsynthase beobachtet werden.K) The review of functionality 6,7-dimethyl-8-ribityllumazine synthase was carried out according to the example 1 N) in conjunction with O). In the crude extract could no significant Difference to a non-derivatized wild-type lumazine synthase to be watched.
- L) Die Überprüfung der Quartärstruktur erfolgte gemäß Beispiel 1 S). Im Vergleich zur Wildtyp-Lumazinsynthase konnte ein deutlicher Unterschied in der Wanderungsgeschwindigkeit (EC-DHFR-BS-LuSy wanderte deutlich langsamer, bildete aber auch eine diskrete Bande) beobachtet werden.L) The review of the quaternary structure took place according to example 1 S). Compared to wild-type lumazine synthase could be a clear Difference in migration speed (EC-DHFR-BS-LuSy migrated significantly slower, but also formed a discrete band).
Kopplung eines 17 Aminosäuren langen Epitops des VP2 Oberflächenproteins eines Säugetiervirus an den N-Terminus, an den C-Terminus und an beide Termini der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilisCoupling of a 17 amino acid long Epitops of the VP2 surface protein a mammalian virus to the N-terminus, to the C-terminus, and to both terms of lumazine synthase from Bacillus subtilis
Die folgenden Beispiele beschreiben die Fusion von kurzen Peptiden an beide Termini der ikosaedrischen Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis unter Erhalt der sphärischen Struktur. Durch die gleichzeitige Belegung beider Termini wird eine 120-fache Belegung der Oberfläche des Ikosaeders ermöglicht.The The following examples describe the fusion of short peptides both terms of the icosahedral lumazine synthase from Bacillus subtilis while preserving the spherical Structure. By the simultaneous assignment of both terms becomes one 120-fold occupancy of the surface of the icosahedron.
Das 17 Aminosäuren lange Peptid zählt zu den hochkonservierten Bereichen des VP2 Oberflächenproteins von verschiedenen tierischen Virusarten, wie z.B. des 'Mink enteritis Virus', des 'Feline panleukopeniavirus' oder des 'Canine Parvovirus'.The 17 amino acids long peptide counts to the highly conserved areas of the VP2 surface protein of various animal virus species, e.g. Mink enteritis virus, Feline panleukopeniavirus or Canine parvovirus.
Beispiel 11Example 11
Fusion der VP2-Domäne an den N-Terminus der LumazinsynthaseFusion of the VP2 domain to the N-terminus of lumazine synthase
- A) Das Gen für die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis wurde zunächst mit den Oligonukleotiden N-VP2-1 (5' ggt cag ccg gct gtt cgt aac gaa cgt atg aat atc ata caa gga aat tta gtt ggt ac 3'), welches an seinem 3'-Ende komplemetär zum 5'-Ende des Lumazinsynthasegens und am 3'-Ende für einen Teil der VP2-Domäne kodiert und RibH-3 (siehe Beispiel 3 A)) aus dem Plasmid pRF2 (siehe Beispiel 1 A)) amplifiziert. Die Durchführung der PCR erfolgte gemäß Beispiel 1 A).A) The gene for lumazine synthase from Bacillus subtilis was first with the oligonucleotides N-VP2-1 (5'gt cag ccg gct gtt cgt aac gaa cgt atg aat atc ata caa gga aat tta gtt ggt ac 3 '), which at its 3' end is complementary to the 5 'end of the lumazine synthase gene and at the 3'-end for one Part of the VP2 domain coded and RibH-3 (see Example 3 A)) from the plasmid pRF2 (see Example 1 A)) amplified. The PCR was carried out according to the example 1 A).
- B) Der PCR-Ansatz wurde gemäß Beispiel 1 B), wobei ein DNA-Fragment mit einer Länge von 504 bp erhalten wurde, gereinigt und als DNA-Matrize für eine 2. PCR eingesetzt.B) The PCR approach was as in Example 1 B) to give a DNA fragment of 504 bp in length, purified and as a DNA template for used a second PCR.
- C) Die Durchführung der 2. PCR erfolgte analog Beispiel 1 C), wobei jedoch die Oligonukleotid-Kombination N-VP2-2 (5' gag gag aaa tta act atg ggg gac ggt gct gtt cag ccg gac ggt ggt cag ccg gct gtt cgt aac gaa cg 3'), welches an seinem 3'-Ende komplementär zu dem schon eingeführten Teil der VP2-Domäne ist, die VP2-Domäne vervollständigt, ein ATG-Startcodon und einen Teil einer optimierten ribosomalen Bindungsstelle unmittelbar vor der VP2-Sequenz einführt, und RibH-3 verwendet wurden.C) The implementation the second PCR was carried out analogously to Example 1 C), except that the oligonucleotide combination N-VP2-2 (5 'gag gag aaa tta act atg ggg gac ggt gct cag ccg gac ggt ggt cag ccg gct gtt cgt aac gaa cg 3 '), which at its 3'-end complementary to the already introduced Part of the VP2 domain is the VP2 domain completed an ATG start codon and a portion of an optimized ribosomal binding site immediately before the VP2 sequence, and RibH-3 were used.
- D) Der PCR-Ansatz aus C) wurde analog Beispiel 1 B), wobei ein DNA-Fragment mit einer Länge von 549 bp erhalten wurde, gereinigt und als DNA-Matrize für eine 3. PCR eingesetzt.D) The PCR approach from C) was analogous to Example 1 B), wherein a DNA fragment with a length of 549 bp, purified and used as DNA template for a 3. PCR used.
- E) Die Durchführung der 3. PCR erfolgte analog Beispiel 1 C), jedoch mit den Oligonukleotiden EcoRI-RBS-2 (siehe Beispiel 2 A)) und RibH-3.E) The implementation the 3rd PCR was carried out analogously to Example 1 C), but with the oligonucleotides EcoRI-RBS-2 (see Example 2 A)) and RibH-3.
- F) Der PCR-Ansatz aus E) wurde analog Beispiel 1 B) gereinigt und ein DNA-Fragment mit einer Länge von 567 bp erhalten.F) The PCR batch from E) was purified analogously to Example 1 B) and a DNA fragment of a length obtained from 567 bp.
- G) Die weitere Verarbeitung erfolgte analog Beispiel 1 E) bis L), wobei der Escherichia coli Expressionsstamm XL1-pNCO-N-VP2-BS-LuSy erhalten wurde.G) Further processing was carried out analogously to Example 1 E) to L), wherein the Escherichia coli expression strain XL1-pNCO-N-VP2-BS-LuSy was obtained.
- H) Die Überprüfung der Expressionsrate bzw. der Größe des monomeren Proteinstranges wurde analog Beispiel 1 M) durchgeführt. Im Rohextrakt des Stammes XL1-pNCO-N-VP2-BS-LuSy konnte eine Proteinbande mit einem Molekulargewicht von ca. 18,2 kDa beobachtet werden, die in einem Vergleichsstamm ohne pNCO-N-VP2-BS-LuSy-Expressionsplasmid nicht zu sehen war. Die beobachtete Bande entsprach einem Anteil von ca. 10 % bezogen auf alle löslichen Proteine (geschätzt).H) The review of the expression rate or the size of the monomeric protein strand was carried out analogously to Example 1 M). In the crude extract of the strain XL1-pNCO-N-VP2-BS-LuSy, a protein band with a molecular weight of about 18.2 kDa was observed, which in a comparison strain was not seen without pNCO-N-VP2-BS-LuSy expression plasmid. The observed band corresponded to a share of about 10% based on all soluble proteins (estimated).
- I) Nach Überprüfung der Funktionalität gemäß Beispiel 1 N) bis Q) konnte kein signifikanter Unterschied zum Wildtyp-Enzym beobachtet werden.I) After checking the functionality according to example 1 N) to Q) could not be significantly different from the wild-type enzyme to be watched.
Beispiel 12Example 12
Fusion der VP2-Domäne an den C-Terminus der LumazinsynthaseFusion of the VP2 domain to the C-terminus of lumazine synthase
- A) Das Gen für die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis wurde zunächst mit den Oligonukleotiden RibH-1 (siehe Beispiel 1 A)) und C-VP2-1 (5' cca ccg tcc ggc tga aca gca ccg tca cct tcg aaa gaa cgg ttt aag ttt gcc 3'), welches an seinem 3'-Ende komplementär zum Gen für die Lumazinsynthase ist und unmittelbar hinter dem letzten kodierenden Basentriplett der Lumazinsynthase einen Teil der VP2-Domäne einführt, aus dem Plasmid pRF2 (siehe Beispiel 1 A)) amplifiziert.A) The gene for lumazine synthase from Bacillus subtilis was first with the oligonucleotides RibH-1 (see Example 1 A)) and C-VP2-1 (5 'cca ccg tcc ggc tga aca gca ccg tca cct tcg aaa gaa cgg tttag aag ttt gcc 3 '), which on his 3 'end complementary to the gene for the Lumazine synthase is coding immediately after the last one Base triplet of lumazine synthase introduces part of the VP2 domain the plasmid pRF2 (see Example 1 A)) amplified.
- B) Der PCR-Ansatz wurde gemäß Beispiel 1 B), wobei ein DNA-Fragment mit einer Länge von 506 bp erhalten wurde, gereinigt und als DNA-Matrize für eine 2. PCR eingesetzt.B) The PCR approach was as in Example 1 B) to give a DNA fragment of 506 bp in length, purified and as a DNA template for used a second PCR.
- C) Die Durchführung der 2. PCR erfolgte analog Beispiel 1 C), wobei jedoch die Oligonukleotid-Kombination EcoRI-RBS-2 (siehe Beispiel 2 A)) und C-VP2-2 (5' ata tat gga tcc taa cgt tcg tta cga aca gcc ggc tga cca ccg tcc ggc tga aca gca ccg tc 3'), welches die VP2-Domäne in 3'-Richtung vervollständigt, hinter dem letzten kodierenden Basentriplett der VP2-Domäne ein Stopcodon in die Sequenz einführt und unmittelbar hinter diesem Stopcodon eine Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease BamHI beinhaltet, verwendet wurde.C) The implementation the second PCR was carried out analogously to Example 1 C), except that the oligonucleotide combination EcoRI-RBS-2 (see Example 2 A)) and C-VP2-2 (5 'ata did gga tcc taa cgt tcg tta cga aca gcc ggc tga cca ccg tcc ggc tga aca gca ccg tc 3 '), which completes the VP2 domain in the 3' direction, behind the last coding base triplet of the VP2 domain is a stop codon into the sequence and immediately after this stop codon, a restriction endonuclease recognition sequence BamHI involves, was used.
- D) Der PCR-Ansatz aus C) wurde analog Beispiel 1 B) gereinigt und ein DNA-Fragment mit einer Länge von 564 bp erhalten.D) The PCR batch from C) was purified analogously to Example 1 B) and a DNA fragment of length 564 bp received.
- E) Die weitere Verarbeitung erfolgte analog Beispiel 1 E) bis L), wobei der Escherichia coli Expressionsstamm XL1 pNCO-C-VP2-BS-LuSy erhalten wurde.E) Further processing was carried out analogously to Example 1 E) to L), wherein the Escherichia coli expression strain XL1 pNCO-C-VP2-BS-LuSy was obtained.
- F) Die Überprüfung der Expressionsrate bzw. der Größe des monomeren Proteinstranges wurde analog Beispiel 1 M) durchgeführt. Im Rohextrakt des Stammes XL1-pNCO-C-VP2-BS-LuSy konnte eine Proteinbande mit einem Molekulargewicht von ca. 18,1 kDa beobachtet werden, die in einem Vergleichsstamm ohne pNCO-C-VP2-BS-LuSy-Expressionsplasmid nicht zu sehen war. Die beobachtete Bande entsprach einem Anteil von ca. 10 % bezogen auf alle löslichen Proteine (geschätzt).F) The review of the Expression rate or the size of the monomer Protein strand was carried out analogously to Example 1 M). in the Crude extract of the strain XL1-pNCO-C-VP2-BS-LuSy could produce a protein band be observed with a molecular weight of about 18.1 kDa, the was not seen in a control strain without pNCO-C-VP2-BS-LuSy expression plasmid. The observed band corresponded to a share of about 10% on all soluble Proteins (estimated).
- G) Nach Überprüfung der Funktionalität gemäß Beispiel 1 N) bis Q) konnte kein signifikanter Unterschied zum Wildtyp-Enzym beobachtet werden.G) After checking the functionality according to example 1 N) to Q) could not be significantly different from the wild-type enzyme to be watched.
Beispiel 13Example 13
Fusion der VP2-Domäne an den N- und an den C-Terminus der LumazinsynthaseFusion of the VP2 domain to the N- and to the C-terminus of lumazine synthase
- A) Ausgehend von dem in Beispiel 11 erhaltenen Expressionsplasmid pNCO-N-VP2-BS-LuSy, welches die VP2-Domäne an das 5'-Ende des Lumazinsynthasegen fusioniert enthält, wurde analog Beispiel 12 die VP2 Domäne an das 3'-Ende des Lumazinsynthasegens fusioniert.A) Starting from that obtained in Example 11 Expression plasmid pNCO-N-VP2-BS-LuSy expressing the VP2 domain to the 5 'end of the lumazine synthase gene contains fused As in Example 12, the VP2 domain was fused to the 3 'end of the lumazine synthase gene.
- B) Die Überprüfung der Expressionsrate bzw. der Größe des monomeren Proteinstranges wurde analog Beispiel 1 M) durchgeführt. Im Rohextrakt des Stammes XL1-pNCO-N/C-VP2-BS-LuSy konnte eine Proteinbande mit einem Molekulargewicht von ca. 20 kDa beobachtet werden, die in einem Vergleichsstamm ohne pNCO-N/C-VP2-BS-LuSy-Expres sionsplasmid nicht zu sehen war. Die beobachtete Bande entsprach einem Anteil von ca. 10 % bezogen auf alle löslichen Proteine (geschätzt).B) The review of the Expression rate or the size of the monomer Protein strand was carried out analogously to Example 1 M). in the Crude extract of strain XL1-pNCO-N / C-VP2-BS-LuSy could produce a protein band be observed with a molecular weight of about 20 kDa, the in a control strain without pNCO-N / C-VP2-BS-LuSy expression plasmid not to be seen. The observed gang corresponded to a share of about 10% based on all soluble Proteins (estimated).
- C) Nach Überprüfung der Funktionalität gemäß Beispiel 1 N) bis Q)konnte kein signifikanter Unterschied zum Wildtyp-Enzym beobachtet werden.C) After checking the functionality according to example 1 N) to Q) could not be significantly different from the wild-type enzyme to be watched.
Beispiel 14Example 14
Kopplung eines artefiziellen 13 Aminosäuren langen, in vivo biotinylierfähigen Peptids, an den C-Terminus der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilisCoupling of an artificial 13 amino acids long, in vivo biotinylatable Peptides, to the C-terminus of lumazine synthase from Bacillus subtilis
- A) Das Gen für die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis wurde unter Verwendung der Polymerasekettenreaktion und der synthetischen Oligonukleotide EcoRI-RBS-2 (siehe Beispiel 2 A)) und C-Biotag-1 (5' cat agc ttc gaa gat gcc gcc gag tgc ggc cgc ttc gaa aga acg gtt taa gtt tgc cat ttc 3'), welches an seinem 3'-Ende komplementär zum Gen für die Lumazinsynthase ist und unmittelbar hinter dem letzten kodierenden Basentriplett der Lumazinsynthase, DNA für einen Linker, bestehend aus 3 Alaninresten und einen Teil der DNA kodierend für das biotinylierfähige Peptid einführt, aus dem Plasmid pNCO-BS-LuSy (siehe Beispiel 1) amplifiziert. Die Durchführung der PCR erfolgte analog Beispiel 1 A).A) The gene for the Bacillus subtilis lumazine synthase was amplified using the polymerase chain reaction and the synthetic oligonucleotides EcoRI-RBS-2 (see Example 2 A)) and C-Biotag-1 (5'cat agc ttcga gat gcc gcc gag tgc ggc cgc ttc gaa aga acg gtt taa gtt tgc cat ttc 3 '), which at its 3' end is complementary to the gene for lumazine synthase and immediately after the last coding base triplet of lumazine synthase, DNA for a linker consisting of 3 alanine residues and a Part of the DNA encoding the biotinylatable peptide introduces from the plasmid pNCO-BS-LuSy (see Example 1) on plifiziert. The PCR was carried out analogously to Example 1 A).
- B) Der PCR-Ansatz wurde gemäß Beispiel 1 B), wobei ein DNA-Fragment mit einer Länge von 528 bp erhalten wurde, gereinigt und als DNA-Matrize für eine 2. PCR eingesetzt.B) The PCR approach was as in Example 1 B) to give a 528 bp DNA fragment, purified and as a DNA template for used a second PCR.
- C) Die Durchführung der 2. PCR erfolgte analog Beispiel 1 C), wobei jedoch die Oligonukleotid-Kombination EcoRI-RBS-2 und C-Biotag-2 (5' tat tat gga tcc tta gcg cca ctc cat ctt cat agc ttc gaa gat gcc gcc gag tgc ggc 3'), welches die biotinylierfähige Domäne in 3'-Richtung vervollständigt, unmittelbar hinter dem letzten kodierenden Basentriplett dieser Domäne ein Stopcodon in die Sequenz einführt und unmittelbar hinter diesem Stopcodon eine Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease BamHI beinhaltet, verwendet wurde.C) The implementation the second PCR was carried out analogously to Example 1 C), except that the oligonucleotide combination EcoRI-RBS-2 and C Biotag-2 (5 'tat did gga tcc tta gcg cca ctc cat ctt cat agc ttc gaa gat gcc gcc gag tgc ggc 3 '), which is the biotinylatable domain completed in the 3 'direction, immediately behind the last coding base triplet of this domain a stop codon into the sequence and immediately after this stop codon, a restriction endonuclease recognition sequence BamHI involves, was used.
- D) Der PCR-Ansatz aus C) wurde analog Beispiel 1 B) gereinigt und ein DNA-Fragment mit einer Länge von 558 bp erhalten.D) The PCR batch from C) was purified analogously to Example 1 B) and a DNA fragment of length 558 bp received.
- E) Die weitere Verarbeitung erfolgte analog Beispiel 1 E) bis L), wobei der Escherichia coli Expressionsstamm XL1-pNCO-C-Biotag-BS-LuSy erhalten wurde.E) Further processing was carried out analogously to Example 1 E) to L), the Escherichia coli expression strain being XL1-pNCO-C biotag-BS-LuSy was obtained.
- F) Bei der Überprüfung der Funktionalität der Lumazinsynthase gemäß Beispiel 1 N) konnte nur eine enzymatische Aktivität, die der Aktivität des Escherichia coli Stammes XL1 entsprach, ermittelt werden.F) When reviewing the functionality the lumazine synthase according to Example 1 N) could only have one enzymatic activity, that of the activity of Escherichia coli strain XL1.
- G) Die Überprüfung der Expressionsrate bzw. der Größe der löslichen Proteine wurde analog Beispiel 1 M) durchgeführt. Im Rohextrakt des Stammes XL1-pNCO-C-Biotag-BS-LuSy konnte keine signifikante Proteinbande mit einem Molekulargewicht von ca. 18,5 kDa beobachtet werden, die in einem Vergleichsstamm ohne pNCO-C-Biotag-BS-LuSy-Expressionsplasmid nicht zu sehen war.G) The review of the Expression rate or the size of the soluble Proteins were carried out analogously to Example 1 M). In the raw extract of the strain XL1-pNCO-C Biotag-BS-LuSy failed to show any significant protein band are observed with a molecular weight of about 18.5 kDa, the in a control strain without pNCO-C biotag BS-LuSy expression plasmid not to be seen.
- H) Zur Herstellung eines Gesamtproteinextraktes wurden die Zellen analog Beispiel 1 K) kultiviert. 1/12 der gewonnenen Zellmasse wurde mit 300 μl Proteinauftragspuffer (siehe Beispiel 1 M)) suspendiert und 15 min auf siedendem Wasserbad gekocht. Nach dem Abkühlen wurden die verbliebenen unlöslichen Bestandteile der Proben in einer Eppendorfzentrifuge pelletiert (15000 Umin–1, 5 min, 4 °C) und 8 μl des klaren Überstandes auf das Sammelgel aufgetragen. Das weitere Vorgehen erfolgte analog Beispiel 1 M). Es zeigte sich in Verbindung mit G), daß der Stamm XL1-pNCO-C-Biotag-BS-LuSy rekombinantes Protein in Form von unlöslichen Einschlußkörpern in einer Menge von ca. 15 % bezogen auf alle zellulären Proteine (lösliche und unlösliche Proteine, abgeschätzt vom SDS-PAGE) liefert.H) To produce a total protein extract, the cells were cultured analogously to Example 1 K). 1/12 of the cell mass obtained was suspended with 300 μl of protein application buffer (see Example 1 M)) and boiled for 15 min on a boiling water bath. After cooling the remaining insolubles of the samples were in an Eppendorf centrifuge pelleted (15000 rpm -1, 5 min, 4 ° C) and 8 ul of the clear supernatant to the stacking gel applied. The further procedure was carried out analogously to Example 1 M). It was found in connection with G) that the strain XL1-pNCO-C-Biotag-BS-LuSy recombinant protein in the form of insoluble inclusion bodies in an amount of about 15% based on all cellular proteins (soluble and insoluble proteins, estimated from SDS-PAGE).
- I) Zum Nachweis des Lumazinsynthaseanteils im artefiziellen Lumazinsynthase-Fusionsprotein wurde eine Western-Blot Analyse analog Beispiel 1 Q), wobei jedoch zusätzlich zur löslichen Proteinfraktion auch die Gesamtproteinfraktion analysiert wurde, durchgeführt. Nach Entwicklung der Membran konnte rekombinantes Lumazinsynthase-Fusionsprotein nur in der Gesamtproteinfraktion, jedoch nur zu einem vernachlässigbaren Anteil in der löslichen Proteinfraktion nachgewiesen werden.I) To prove the proportion of lumazine synthase in the artificial Lumazine synthase fusion protein was analogous to Western blot analysis Example 1 Q), but in addition to the soluble Protein fraction also the total protein fraction was analyzed, carried out. After development of the membrane could recombinant lumazine synthase fusion protein only in the total protein fraction, but only to a negligible Share in the soluble Protein fraction can be detected.
- J) Zum Nachweis der Biotinylierung wurden sowohl die lösliche Proteinfraktion, als auch die Gesamtproteinfraktion auf eine Membran übertragen. Ausgehend von einem denaturierenden SDS-Polyacrylamidgel (16 %) erfolgte die Übertragung der denaturierten Proteine über einen Zeitraum von 2 Stunden bei einer konstanten Stromstärke von 40 mA. Nach erfolgter Transformation der Proteine auf die Membrane, wurde diese kurz in Antikörper-Waschpuffer-A (siehe Beispiel 1 Q)) gewaschen und anschließend in Antikörper-Waschpuffer-B 1 Stunde inkubiert. Danach wurde die Membran übernacht mit 20 μl Streptavidin gekoppelt an 'alkalische Phosphatase' (Promega, Madison, Wisconsin, USA) in einem Gesamtvolumen von 15 ml Antikörper-Waschpuffer-C geschwenkt. Nach der Inkubation wurde die Membran 3 × mit je 5 ml Antikörper-Waschpuffer-A gewaschen. Nach erfolgtem Waschen erfolgte die Detektion des Biotin-gebundenen Streptavidins via Zugabe der Substrate für die Alkalische Phosphatase. 50 μl BCIP-Stammlösung (25 mg 5-Brom-4-Chlor-indol-3-yl-phosphat in 500 μl Dimethylformamid lösen und lichtgeschützt bei 4 °C aufbewahren) und 100 μl NBT-Stammlösung (50 mg Nitroblautetrazoliumchlorid in 700 μl Dimethylformamid und 300 μl Wasser lösen und lichtgeschützt bei 4 °C aufbewahren) werden in 15 ml Färbepuffer (100 mM Tris-HCl, 100 mM NaCl, 5 mM MgCl2, pH 9,5) verdünnt. Nach Entwicklung der Membran in dieser Lösung konnte im Gesamtproteinextrakt rekombinantes, biotinyliertes Protein bei einem Molekulargewicht von ca. 18,5 kDa in Form einer blauen Bande, detektiert werden. Gesamtprotein aus dem Escherichia coli Stamm XL1 ohne das Plasmid pNCO-C-Biotag-BS-LuSy wies keine diesbezügliche Färbung auf. Nach erfolgter Anfärbung wurde die Membran in Wasser gewaschen und 5 min in einem Stop-Puffer (20 mM Tris-HCl, 25 mM EDTA-Na2, pH 8,0) inkubiert.J) For detection of biotinylation, both the soluble protein fraction and the total protein fraction were transferred to a membrane. Starting from a denaturing SDS-polyacrylamide gel (16%), the denatured proteins were transferred over a period of 2 hours at a constant current of 40 mA. After the proteins had been transformed onto the membrane, it was washed briefly in antibody wash buffer A (see Example 1 Q)) and then incubated in antibody wash buffer B for 1 hour. Thereafter, the membrane was swirled overnight with 20 μl of streptavidin coupled to 'alkaline phosphatase' (Promega, Madison, Wisconsin, USA) in a total volume of 15 ml of Antibody Wash Buffer-C. After incubation, the membrane was washed 3x with 5 ml each of Antibody Wash Buffer-A. After washing, the biotin-bound streptavidin was detected by adding the substrates for the alkaline phosphatase. Dissolve 50 μl BCIP stock solution (25 mg 5-bromo-4-chloro-indol-3-yl-phosphate in 500 μl dimethylformamide and store protected from light at 4 ° C) and 100 μl NBT stock solution (50 mg nitroblue tetrazolium chloride in 700 μl dimethylformamide and 300 μl of water and store protected from light at 4 ° C) are diluted in 15 ml of staining buffer (100 mM Tris-HCl, 100 mM NaCl, 5 mM MgCl 2 , pH 9.5). After development of the membrane in this solution, recombinant, biotinylated protein could be detected in the total protein extract at a molecular weight of about 18.5 kDa in the form of a blue band. Total protein from the Escherichia coli strain XL1 without the plasmid pNCO-C Biotag-BS-LuSy had no staining in this regard. After staining, the membrane was washed in water and incubated for 5 min in a stop buffer (20 mM Tris-HCl, 25 mM EDTA-Na 2 , pH 8.0).
- K) Zur Renaturierung des unlöslichen biotinylierten Lumazinsynthase-Fusionsproteins wurden zunächst die löslichen Proteinfraktionen gemäß Beispiel 1 L) abgetrennt.K) For renaturation of the insoluble biotinylated lumazine synthase fusion protein were initially soluble Protein fractions according to Example 1 L) separated.
- L) Der unlösliche Rückstand aus K) wurde in 100 mM K-Phosphatpuffer, pH 7,0, der 6 M Harnstoff, 6 mM 5-Nitro-6-(D-ribitylamino)2,4-(1H,3H)-pyrimidindion und 100 mM Dithiothreitol (DTE) enthielt, während 24 Stunden unter Rühren bei Raumtemperatur solubilisiert. Die entstandene Proteinlösung wurde anschließend zweimal gegen das 10-fache Volumen 100 mM K-Phosphatpuffer, pH 7,0, der 1 mM 5-Nitro-6-(D-ribitylamino)2,4-(1H,3H)-pyrimidindion und 1 mM DTE enthielt, jeweils 12 Stunden bei 4 °C dialysiert. Nach Zentrifugation (Sorvall SS34-Rotor; 15000 Umin–1; 20 min; 4 °C) wurde das im Überstand enthaltene Protein unter Verwendung einer Ultrazentrifuge konzentriert (Beckman TFT 70-Rotor; 32000 Umin–1; 16 h; 4 °C). Die Analytik des renaturieren Proteins erfolgte gemäß den Ausführungen J), Beispiel 1 S) und Beispiel 1 P). Mit der oben beschriebenen Maßnahme konnte renaturiertes, ikosaedrisches, aus 60 Untereinheiten bestehendes Fusionsprotein erhalten werden.L) The insoluble residue from K) was dissolved in 100 mM K-phosphate buffer, pH 7.0, 6 M urea, 6 mM 5-nitro-6- (D-ribitylamino) 2,4- (1H, 3H) -pyrimidinedione and 100 mM dithiothreitol (DTE), solubilized for 24 hours with stirring at room temperature. The resulting protein solution was then diluted twice with 10 times the volume of 100 mM K phosphate buffer, pH 7.0, 1 mM 5-nitro-6- (D-ribitylamino) 2,4- (1H, 3H) -pyrimidinedione, and 1 mM DTE, dialysed at 4 ° C for 12 hours each. After centrifugation, the protein was contained in the supernatant using an ultracentrifuge concentrated (Beckman TFT 70 rotor (Sorvall SS34 rotor, 15000 rpm -1; 4 ° C; 20 min); 32000 Umin -1; 16 h; 4 ° C). The analysis of the renatured protein was carried out according to the statements J), Example 1 S) and Example 1 P). Renatured icosahedral fusion protein consisting of 60 subunits could be obtained by the above-described procedure.
- M) Der Nachweis der Zugänglichkeit der Biotinmoleküle im nativen Protein erfolgte unter Verwendung von Mikrotiterplatten und eines Mehrkanalphotometers (ELISA-reader). 100 μl einer Avidin-Stammlösung (Sigma, München) mit der Konzentration 1 mg/ml wurden zunächst in 20 ml Beschichtungspuffer (20 mM Na-Carbonat, pH 9,6) verdünnt (Standardlösung). Jeweils 100 μl der Standardlösung wurden in die Probentaschen der Mikrotiterplatte pipettiert, die Probentaschen anschließend mit einer Klebefolie verschlossen und über Nacht bei 37 °C inkubiert. Die Lösung wurde anschließend abgegossen und jeder Napf 3 mal mit je 200 μl PBS (20 mM Na-Phosphat, 130 mM NaCl, pH 7,2) gewaschen. Die nicht mit Avidin bedeckte Kunststoffoberfläche der Probentasche wurde mit je 350 μl Abdecklösung (3 % Milchpulver in PBS) für 60 min bei 37 °C inkubiert. Die Abdecklösung wurde anschließend abgegossen und die Mikrotiterplatte kurz ausgeklopft. In die 1. von 8 Probentaschen wurde anschließend 100 μl der renaturierten Probenlösung aus L) (ca. 1 mg/ml) gegeben. In die Probentaschen 2–8 wurden jeweils 50 μl Verdünnungslösung (1 % Milchpulver in PBS) gegeben. Die 8. Probentasche wurde freigelassen. 50 μl aus Probentasche 1 wurden mit den 50 μl Verdünnungslösung in Probentasche 2 verdünnt (10 × auf und ab pipettieren). 50 μl aus Probentasche 2 wurden anschließend mit 50 μl Verdünnungslösung aus Probentasche 3 verdünnt, etc.. Zum Schluß wurden 50 μl aus Probentasche 7 verworfen, so daß nun alle Probentaschen 50 μl Probenlösung in verschiedenen Konzentrationen (log 2 Verdünnung) enthielten. Die Proben wurden mit Klebefolie abgedeckt und 2 Stunden bei 37 °C inkubiert. Die Probenlösungen wurden anschließend abgegossen, die Mikrotiterplatte kurz ausgeklopft und die Probentaschen 3 × mit jeweils 350 μl Waschlösung (PBS) gewaschen. Anschließend wurden 15 μl Streptavidin-Alkalische Phosphatase (Promega, Madison, Wisconsin, USA) in 20 ml Verdünnungslösung verdünnt (Detektionslösung). Jeweils 100 μl Detektionslösung wurden in die Probentaschen 1–8 pipettiert und 1 Stunde bei 37 °C inkubiert. Die Detektionslösungen wurden anschließend abgegossen, die Mikrotiterplatte kurz ausgeklopft und die Probentaschen 3 × mit jeweils 350 μl Waschlösung (PBS) gewaschen. Die Entwicklung der Mikrotiterplatte erfolgte unter Zugabe von 150 μl Substratlösung (10 mg p-Nitrophenylphosphat in 10 ml Färbepuffer (siehe J)) für die Alkalische Phosphatase und Messung der Extinktion bei 405 nm. Da es sich bei der Lumazinsynthase um ein sphärisches Molekül handelt, liegen die Biotinmoleküle statistisch auf der Oberfläche verteilt vor. Befinden sich zuviele biotinylierte Lumazinsynthasemoleküle auf der Oberfläche der Mikrotiterplatte (über Avidin an die Mikrotiterplatte gebunden), so sind die seitlichen Biotinmoleküle für eine Bindung an Streptavidin nicht mehr zugänglich. Erst nach Verringerung der Konzentration der biotinylierten Lumazinsynthasemoleküle werden die seitlichen Biotinmoleküle für eine Bindung an Streptavidin zugänglich, d.h. die Signalstärke steigt an.M) Proof of accessibility the biotin molecules in the native protein was done using microtiter plates and a multichannel photometer (ELISA reader). 100 μl of avidin stock solution (Sigma, Munich) with the concentration 1 mg / ml were first in 20 ml of coating buffer (20 mM Na carbonate, pH 9.6) (Standard solution). 100 μl each the standard solution were pipetted into the sample wells of the microtiter plate, which Sample bags afterwards sealed with an adhesive film and incubated overnight at 37 ° C. The solution was subsequently poured off and each well 3 times with 200 ul PBS (20 mM Na-phosphate, 130 mM NaCl, pH 7.2). The non-avidin covered plastic surface of the Sample bag was filled with 350 μl each Abdecklösung (3% milk powder in PBS) for 60 min at 37 ° C incubated. The cover solution was subsequently poured off and the microtiter plate tapped briefly. In the 1. of 8 sample bags, 100 μl of the renatured sample solution from L) were subsequently (about 1 mg / ml). Into the sample pockets 2-8 were each 50 .mu.l dilution solution (1 % Milk powder in PBS). The 8th sample bag was released. 50 μl out Sample bag 1 was filled with the 50 μl Dilution solution in Sample bag 2 diluted (10 × on and pipette off). 50 μl from sample bag 2 were then with 50 ul dilution solution Sample bag 3 diluted, etc. In the end were 50 μl out Sample bag 7 discarded, so now all sample bags 50 μl sample solution in various concentrations (log 2 dilution). Samples were covered with adhesive film and incubated at 37 ° C for 2 hours. The sample solutions were subsequently poured off, the microtiter plate knocked out briefly and the sample bags 3 × with each 350 ul wash solution (PBS). Subsequently were 15 μl Streptavidin-alkaline phosphatase (Promega, Madison, Wisconsin, USA) diluted in 20 ml dilution solution (detection solution). Each 100 μl of detection solution was added in the sample bags 1-8 pipetted and left for 1 hour at 37 ° C incubated. The detection solutions were subsequently poured off, the microtiter plate knocked out briefly and the sample bags 3 × with each 350 μl wash solution (PBS) washed. The development of the microtiter plate was carried out with addition of 150 μl substrate solution (10 mg p-nitrophenyl phosphate in 10 ml staining buffer (see J)) for the alkaline Phosphatase and measurement of absorbance at 405 nm. Since it is at the lumazine synthase around a spherical Molecule acts, lie the biotin molecules statistically on the surface distributed before. Are there too many biotinylated lumazine synthase molecules on the surface the microtiter plate (about Avidin bound to the microtiter plate), so are the lateral biotin molecules for one Binding to streptavidin no longer accessible. Only after reduction the concentration of biotinylated lumazine synthase molecules the lateral biotin molecules for one Binding to streptavidin accessible, i.e. the signal strength rises.
Markierung des C-terminalen Endes der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis mit einer reaktiven AminosäureLabeling of the C-terminal End of the lumazine synthase from Bacillus subtilis with a reactive amino acid
Die folgenden Beispiele beschreiben die Einführung von reaktiven Aminosäuren (Lysin und Cystein) am C-Terminus der Lumazinsynthase. Auf der Oberfläche der Lumazinsynthase sind zwar basische Aminosäuren, die sich eventuell für eine kovalente Kopplung von chemischen Molekülen eignen vorhanden, ihre Zugänglichkeit ist jedoch durch benachbarte Aminosäurenreste eingeschränkt. Auf der Oberfläche der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis befinden sich keine freien Cysteinreste die sich, aufgrund ihrer Thiolgruppe für eine kovalente Kopplung von chemischen Molekülen eignen könnten.The The following examples describe the introduction of reactive amino acids (lysine and cysteine) at the C-terminus of lumazine synthase. On the surface of the Although lumazine synthase are basic amino acids that may be covalent Coupling of chemical molecules are available, their accessibility however, is limited by adjacent amino acid residues. On the surface the lumazine synthase from Bacillus subtilis are not free Cysteine residues are due to their thiol group for a covalent Coupling of chemical molecules could be suitable.
Zur Verbesserung der Zugänglichkeit, bzw. zur Minimierung der sterischen Hinderung wurde ein Linker (Tentakel-Linker) zwischen dem C-Terminus der Lumazinsynthase und der betreffenden Aminosäure eingeführt, so daß die reaktiven Aminosäuren für nahezu jede chemische Kopplung mit Fremdmolekülen zugänglich werden.to Improving accessibility, or to minimize steric hindrance, a linker (tentacle linker) between the C-terminus of lumazine synthase and the subject amino acid introduced, So that the reactive amino acids for almost any chemical coupling with foreign molecules become accessible.
Beispiel 15Example 15
Verlängerung des C-Terminus und Einführung einer terminalen basischen Aminosäure (Lysin) als Grundlage zur chemischen Kopplung von ZielmolekülenExtension of the C-terminus and introduction a terminal basic amino acid (lysine) as a basis for chemical coupling of target molecules
- A) Das Gen für die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis wurde mit den Oligonukleotiden EcoRI-RBS-2 (siehe Beispiel 2 A)) und C-Lys165 (5' tat tat gga tcc tta ttt acc aga gcc acc acc aga acc acc gcc acc ttc gaa aga acg gtt taa gtt tgc cat ttc 3'), welches an seinem 3'-Ende komplementär zum Gen für die Lumazinsynthase ist und unmittelbar hinter dem letzten kodierenden Basentriplett der Lumazinsynthase ein Gen, kodierend für das Peptid (Gly)4Ser(Gly)3Ser-Gly-Lys, einführt, aus dem Plasmid pNCO-BS-LuSy amplifiziert. Unmittelbar hinter dem Codon für Lysin (aaa) an der Aminosäurenposition 165 wird mit dem Oligonukleotid C-Lys165 ein Stopcodon und eine Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease BamHI in die DNA-Sequenz eingeführt. Die PCR wurde analog Beispiel 1 A) durchgeführt.A) The gene for the lumazine synthase from Bacillus subtilis was labeled with the oligonucleotides EcoRI-RBS-2 (see Example 2 A)) and C-Lys165 (5 'tat tat gga tcc tta ttt acc aga gcc acc acc aga acc acc gcc acc ttc gaa aga acg gtt taa gtt tgc cat ttc 3 '), which at its 3' end is complementary to the gene for lumazine synthase and immediately after the last coding base triplet of lumazine synthase a gene coding for the peptide (Gly) 4 Ser (Gly ) 3 Ser-Gly-Lys, amplified from the plasmid pNCO-BS-LuSy. Immediately behind the codon for lysine (aaa) at the amino acid position 165 is the oligonucleotide C-Lys165 a stop codon and a recognition sequence for the restriction endonuclease BamHI in the DNA sequence introduced. The PCR was carried out analogously to Example 1 A).
- B) Die Reinigung des PCR-Ansatzes erfolgte gemäß Beispiel 1 B), wobei ein DNA-Fragment mit einer Länge von 543 bp erhalten wurde.B) The purification of the PCR approach was carried out according to Example 1 B) to give a DNA fragment 543 bp in length.
- C) Die weitere Vorgehensweise erfolgte analog Beispiel 1 B), E) bis L). Es wird das Plasmid pNCO-Lys165-BS-LuSy erhalten.C) The further procedure was carried out analogously to Example 1 B), E) to L). The plasmid pNCO-Lys165-BS-LuSy is obtained.
- D) Die Überprüfung der Expressionsrate bzw. der Größe des monomeren Proteinstranges erfolgte analog Beispiel 1 M). Im Rohextrakt des Stammes XL1-pNCO-Lys165-BS-LuSy konnte eine Proteinbande mit einem Molekulargewicht von ca. 17 kDa beobachtet werden, die in einem Vergleichsstamm ohne pNCO-Lys165-BS-LuSy-Expressionsplasmid nicht zu sehen war. Die beobachtete Bande entsprach einem Anteil von ca. 10 % bezogen auf alle löslichen Proteine (geschätzt).D) The review of Expression rate or the size of the monomer Protein strand was analogous to Example 1 M). In the raw extract of Strain XL1-pNCO-Lys165-BS-LuSy could produce a protein band with a Molecular weight of about 17 kDa can be observed in a Comparison strain without pNCO-Lys165-BS-LuSy expression plasmid not was seen. The observed band corresponded to a share of approx. 10% based on all soluble Proteins (estimated).
- E) Die weitere Analytik wurde gemäß Beispiel 1 N) bis Q) durchgeführt, wobei keine signifikanten Unterschiede zum Wildtyp-Enzym (BS-LuSy) zu beobachten waren.E) The further analysis was carried out according to Example 1 N) to Q), wherein no significant differences to the wild-type enzyme (BS-LuSy) too were watching.
Beispiel 16Example 16
Verlängerung und Einführung eines terminalen Cysteinrestes an den C-Terminus der Lumazinsynthase als Grundlage zur chemischen Kopplung von ZielmolekülenExtension and introduction of a Terminal cysteine residue to the C-terminus of lumazine synthase as a basis for the chemical coupling of target molecules
- A) Die Konstruktion erfolgte analog Beispiel 15 A) bis C), jedoch wurde anstelle des Oligonukleotids C-Lys165 das Oligonukleotid C-Cys167 (5' tat tat gga tcc tta gca gcc acc acc aga gcc acc acc aga acc acc gcc acc ttc gaa aga acg gtt taa gtt tgc cat ttc 3'), welches an seinem 3'-Ende komplementär zum Gen für die Lumazinsynthase ist und unmittelbar hinter dem letzten kodierenden Basentriplett der Lumazinsynthase ein Gen, kodierend für das Peptid (Gly)4Ser-(Gly)3Ser-(Gly)3-Cys, einführt, verwendet. Unmittelbar hinter dem Codon für Cystein 167 (tgc) wird mit dem Oligonukleotid C-Cys167 ein Stopcodon und eine Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease BamHI in die DNA-Sequenz eingeführt. Es wurde ein DNA-Fragment mit einer Länge von 549 bp erhalten. Es wurde der Escherichia coli Stamm XL1-pNCO-Cys167-BS-LuSy erhalten.A) The construction was carried out analogously to Example 15 A) to C), but instead of the oligonucleotide C-Lys165, the oligonucleotide C-Cys167 (5 'tat tat gga tcc tta gca gcc acc acc aga gcc acc acc ag acc acccc acc ttc gaa aga acg gtt taa gtt tgc cat ttc 3 '), which at its 3' end is complementary to the gene for lumazine synthase and immediately after the last coding base triplet of lumazine synthase a gene coding for the peptide (Gly) 4 Ser- (Gly ) 3 Ser (Gly) 3 Cys, introduced. Immediately after the codon for cysteine 167 (tgc), the oligonucleotide C-Cys167 is used to introduce a stop codon and a recognition sequence for the restriction endonuclease BamHI into the DNA sequence. A DNA fragment 549 bp in length was obtained. Escherichia coli strain XL1-pNCO-Cys167-BS-LuSy was obtained.
- B) Bei der Überprüfung der Molekülmasse des monomeren Proteinstranges (Cys167-BS-LuSy) analog Beispiel 15 D) konnte eine Bande bei ca. 17,1 kDa beobachtet werden. Die beobachtete Bande entsprach einem Anteil von ca. 5 % bezogen auf alle löslichen Proteine (geschätzt).B) When checking the molecular mass of the monomeric protein strand (Cys167-BS-LuSy) analogous to Example 15 D) could a Band at about 17.1 kDa are observed. The watched gang corresponded to a share of about 5% based on all soluble Proteins (estimated).
- C) Die weitere Analytik wurde gemäß Beispiel 1 N) bis Q) durchgeführt, wobei keine signifikanten Unterschiede zum Wildtyp-Enzym (BS-LuSy) zu beobachten waren.C) The further analysis was carried out according to Example 1 N) to Q), wherein no significant differences to the wild-type enzyme (BS-LuSy) too were watching.
Beispiel 17Example 17
Kopplung eines 12 Aminosäuren langen Peptids mit der Erkennungssequenz für einen monoklonalen Antikörper (Anti-FLAG-M2/IgG1/Maus) an den N-Terminus der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilisCoupling of a 12 amino acids long Peptide having the recognition sequence for a monoclonal antibody (anti-FLAG-M2 / IgG1 / mouse) to the N-terminus of lumazine synthase from Bacillus subtilis
- A) Das Gen für die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis wurde mit den Oligonukleotiden FLAG-BS-LuSy-1 (5' ata ata ata aag ctt atg aat atc ata caa gga aat tta g 3'), welches an seinem 3'-Ende komplemetär zum 5'-Ende des Lumazinsynthasegens aus Bacillus subtilis und am 5'-Ende eine Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease HindIII einführt und Flag-BS-LuSy-2 (5' tat tat gaa ttc tta ttc gaa aga acg gtt taa g 3'), welches an seinem 3'-Ende komplemetär zum 3'-Ende des Lumazinsynthasegens aus Bacillus subtilis und am 5'-Ende eine Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease EcoRI einführt, aus dem Plasmid pRF2 (vgl. Beispiel 1 A)) amplifiziert.A) The gene for lumazine synthase from Bacillus subtilis was transfected with the oligonucleotides FLAG-BS-LuSy-1 (5 'ata ata ata aag ctt atg atat ata caa gga aat tta g 3 '), which at its 3' end is complementary to the 5 'end of the lumazine synthase gene from Bacillus subtilis and at the 5 'end a recognition sequence for introduces the restriction endonuclease HindIII and flag-BS-LuSy-2 (5 'tat did gaa ttc tta ttc gaa aga acg gtt taa g 3 '), which at its 3'-end komplemetär to the 3'-end of the Lumazine synthase gene from Bacillus subtilis and at the 5 'end a recognition sequence for the Restriction endonuclease EcoRI, from the plasmid pRF2 (see. Example 1 A)) amplified.
- B) Der PCR-Ansatz wurde gemäß Beispiel 1 B), wobei ein DNA-Fragment mit einer Länge von 492 bp erhalten wurde, gereinigt.B) The PCR approach was as in Example 1 B) to give a 492 bp length of DNA fragment, cleaned.
- C) Das isolierte DNA-Fragment und der Vektor pFLAG-MAC (Eastman Kodak Company, New Haven) wurden zunächst mit der Restriktionsendonuklease HindIII verdaut. 30,0 μl pFLAG-MAC [5 μg] bzw. 30 μl isoliertes DNA-Fragment 3,0 μl HindIII [60 U] 10,0 μl OPAU (10 x) 57,0 μl H2Obidest Der Ansatz wurde ebenfalls 180 min bei 37 °C inkubiert und das entstanden DNA-Fragment wie unter Beispiel 1 B) beschrieben gereinigt und zum Verdau mit der Restriktionsendonuklease EcoRI eingesetzt.C) The isolated DNA fragment and the vector pFLAG-MAC (Eastman Kodak Company, New Haven) were first digested with the restriction endonuclease HindIII. 30.0 μl pFLAG-MAC [5 μg] or 30 μl isolated DNA fragment 3.0 μl HindIII [60 U] 10.0 μl OPAU (10 ×) 57.0 μl H 2 O bidist. The mixture also became 180 min incubated at 37 ° C and the resulting DNA fragment as described in Example 1 B) purified and used for digestion with the restriction endonuclease EcoRI.
- D) Das isolierte DNA-Fragment und der Vektor pFLAG-MAC aus C) wurden anschließend mit der Restriktionsendonuklease EcoRI verdaut. 30,0 μl DNA-Fragmente aus C) 3,0 μl EcoRI [60 U] 24,0 μl OPAU (10 x) 63,0 μl H2Obidest Der Ansatz wurde 180 min bei 37 °C inkubiert und wie unter B) beschrieben gereinigt und zur Ligation eingesetzt.D) The isolated DNA fragment and the vector pFLAG-MAC from C) were then digested with the restriction endonuclease EcoRI. 30.0 μl DNA fragments from C) 3.0 μl EcoRI [60 U] 24.0 μl OPAU (10 ×) 63.0 μl H 2 O bidist. The mixture was incubated for 180 min at 37 ° C. and purified as described under B) and used for ligation.
- E) Die weitere Vorgehensweise erfolgte gemäß Beispiel 1 G) bis L).E) The further procedure was carried out according to Example 1 G) to L).
- F) Nach Durchführung einer denaturierenden Polyacrylamidgelelektrophorese gemäß Beispiel 1 M) konnte im Rohextrakt eine Proteinbande mit einem Molekulargewicht von ca. 17,7 kDa beobachtet werden, die in einem Vergleichsstamm ohne pFLAG-MAC-BS-LuSy-Expressionsplasmid nicht zu sehen war. Die beobachtete Bande entsprach einem Anteil von ca. 10 % bezogen auf alle löslichen Proteine (geschätzt).F) After completion a denaturing polyacrylamide gel electrophoresis according to Example 1 M) could in the crude extract a protein band with a molecular weight of about 17.7 kDa are observed in a control strain without pFLAG-MAC-BS-LuSy expression plasmid not to be seen. The observed gang corresponded to a share of about 10% based on all soluble Proteins (estimated).
- G) Die Überprüfung der Funktionalität erfolgte analog Beispiel 1 N) bis P), wobei kein signifikanter Unterschied zum Wildtypenzym beobachtet werden konnte.G) The review of the functionality was carried out analogously to Example 1 N) to P), with no significant difference to the wild-type enzyme could be observed.
- H) Zur immunologischen Überprüfung der Funktionalität des FLAG-Peptides wurde eine Western-Blot-Analyse gemäß Beispiel 1 Q), jedoch unter Verwendung des monoklonalen Antikörpers 'Anti-FLAG®M2' (Eastman Kodak Company, New Haven) als 1. Antikörper (10 μl Anti-FLAG®M2 in 5 ml TBS (50 mM Tris, 150 mM NaCl, pH 7,4) und Anti-Maus-IgG-HRP-Konjugat als 2. Antikörper (10 μl Anti-Maus-IgG-HRP-Konjugat in 5 ml TBS; vgl. Beispiel 18 H)). Nach Entwicklung der Membran konnte das Fusionsprotein bei ca. 17,7 kDa detektiert werden.H) For immunological testing of the functionality of the FLAG peptide, a Western blot analysis according to Example 1 Q), but using the monoclonal antibody 'Anti-FLAG ® M2' (Eastman Kodak Company, New Haven) as the 1st antibody ( 10 μl of anti- FLAG® M2 in 5 ml TBS (50 mM Tris, 150 mM NaCl, pH 7.4) and anti-mouse IgG-HRP conjugate as second antibody (10 μl anti-mouse IgG HRP). Conjugate in 5 ml TBS, see Example 18 H)). After development of the membrane, the fusion protein could be detected at about 17.7 kDa.
- I) Die Reinigung erfolgte analog Beispiel 2 S), es wurde jedoch kein Lysozym zum Aufschlußpuffer zugesetzt.I) The purification was carried out analogously to Example 2 S), but it became no lysozyme to the digestion buffer added.
- J) Negativ-Kontrastierung am Elektronenmikroskop gemäß Beispiel 1 P) zeigten hohle, sphärische Partikel mit einem Außendurchmesser von ca. 15 nm und einem Innendurchmesser von ca. 5 nm.J) Negative contrasting on the electron microscope according to the example 1 P) showed hollow, spherical Particles with an outer diameter of about 15 nm and an inner diameter of about 5 nm.
- K) Die Überprüfung der Quartärstruktur wurde analog Beispiel 1 S) durchgeführt. Das gereinigte Lumazinsynthase-Fusionsprotein war als diskrete Bande auf dem nativen Gel zu sehen. Es konnte eine verringerte Mobilität im Vergleich zu einer Wildtyp-Lumazinsynthase, die auf den vergrößerten Durchmesser zurückzuführen ist, beobachtet werden.K) The review of quaternary structure was carried out analogously to Example 1 S). The purified lumazine synthase fusion protein was seen as a discrete band on the native gel. It could be one reduced mobility compared to a wild-type lumazine synthase, on the enlarged diameter is due to be watched.
Beispiel 18Example 18
Kopplung eines 6 Aminosäuren langen Peptids (6 × Histidin) zur Bindung an Ni-Chelat-Affinitätsmatrix, zur Bindung eines monoklonalen Antikörpers (Penta-His) bzw. zur Bindung von Ni-NTA-HRP-Konjugat an den C-Terminus der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilisCoupling of a 6 amino acids long Peptides (6 × histidine) for binding to Ni-chelate affinity matrix, for binding a monoclonal antibody (penta-His) or to Binding of Ni-NTA-HRP conjugate to the C-terminus of lumazine synthase from Bacillus subtilis
- A) Das Gen für die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis wurde zunächst mit den Oligonukleotiden RibH-1 (vgl. Beispiel 1 A)) und RibH-His6-C-1 (5' gtg gtg atg gtg atg ttc gaa aga acg gtt taa g 3'), welches an seinem 3'-Ende komplemetär zum 3'-Ende des Lumazinsynthasegens aus Bacillus subtilis und am 5'-Ende für einen Teil des Affinitätspeptids kodiert, aus dem Plasmid pRF2 (vgl. Beispiel 1 A)) amplifiziert.A) The gene for lumazine synthase from Bacillus subtilis was first with the oligonucleotides RibH-1 (see Example 1 A)) and RibH-His6-C-1 (5 'gtg gtg atg gtg atg ttc gaa aga acg gtt taa g 3 '), which at its 3' end completes the 3 'end of the lumazine synthase gene from Bacillus subtilis and at the 5 'end for one Part of the affinity peptide coded, from the plasmid pRF2 (see Example 1 A)) amplified.
- B) Der PCR-Ansatz wurde gemäß Beispiel 1 B), wobei ein DNA-Fragment mit einer Länge von 492 bp erhalten wurde, gereinigt und als Matrize für eine 2. PCR gemäß Beispiel 1 C), jedoch mit der Oligonukleotidkombination EcoRI-RBS-2 (vgl. Beispiel 2 A)) und RibH-His6-C-2 (5' tat tat gga tcc tta atg gtg gtg atg gtg atg 3'), welches die His6-Domäne in 3'-Richtung vervollständigt, unmittelbar hinter dem letzten kodierenden Basentriplett dieser Domäne ein Stopcodon in die Sequenz einführt und unmittelbar hinter diesem Stopcodon eine Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease BamHI beinhaltet, verwendet wurde.B) The PCR approach was as in Example 1 B) to give a 492 bp length of DNA fragment, cleaned and used as a template for a 2nd PCR according to example 1 C), but with the oligonucleotide combination EcoRI-RBS-2 (cf. Example 2 A)) and RibH-His6-C-2 (5 'did did gga tcc tta atg gtg gtg atg gtg atg 3 '), which completes the His6 domain in the 3' direction, immediately behind the last coding base triplet of this domain, a stop codon in the sequence introduces and immediately after this stop codon, a restriction endonuclease recognition sequence BamHI involves, was used.
- C) Der PCR-Ansatz aus B) wurde analog Beispiel 1 B) gereinigt und ein DNA-Fragment mit einer Länge von 528 bp erhalten.C) The PCR batch from B) was purified analogously to Example 1 B) and a DNA fragment of length Received 528 bp.
- D) Die weitere Verarbeitung erfolgte analog Beispiel 1 E) bis L), wobei der Escherichia coli Expressionsstamm XL1-pNCO-C-His6-BS-LuSy erhalten wurde.D) Further processing was carried out analogously to Example 1 E) to L), wherein the Escherichia coli expression strain XL1-pNCO-C-His6-BS-LuSy was obtained.
- E) Nach Durchführung einer denaturierenden Polyacrylamidgelelektrophorese gemäß Beispiel 1 M) konnte im Rohextrakt eine Proteinbande mit einem Molekulargewicht von ca. 17,1 kDa beobachtet werden, die in einem Vergleichsstamm ohne pNCO-C-His6-BS-LuSy-Expressionsplasmid nicht zu sehen war. Die beobachtete Bande entsprach einem Anteil von ca. 30 % bezogen auf alle löslichen Proteine (geschätzt).E) After completion a denaturing polyacrylamide gel electrophoresis according to Example 1 M) could in the crude extract a protein band with a molecular weight of about 17.1 kDa are observed in a control strain was not seen without pNCO-C-His6-BS-LuSy expression plasmid. The observed band corresponded to a share of about 30% on all soluble Proteins (estimated).
- F) Die Überprüfung der Funktionalität erfolgte analog Beispiel 1 N) bis P), wobei kein signifikanter Unterschied zum Wildtypenzym beobachtet werden konnte.F) The review of the functionality was carried out analogously to Example 1 N) to P), with no significant difference to the wild-type enzyme could be observed.
- G) Zur immunologischen Überprüfung der Funktionalität des His6-Peptides wurde eine Western-Blot-Analyse gemäß Beispiel 1 Q), jedoch unter Verwendung des monoklonalen Antikörpers 'Penta-HisTM Antibody' (Quiagen, Hilden) als 1. Antikörper (10 μl Penta-HisTM Antibody in 5 ml TBS (siehe Beispiel 17 H)) und Anti-Maus-IgG-HRP-Konjugat als 2. Antikörper (10 μl Anti-Maus-IgG-HRP-Konjugat in 5 ml TBS). Nach Entwicklung der Membran konnte das Fusionsprotein bei ca. 17,1 kDa detektiert werden.G) For immunological testing of the functionality of the His6 peptide, a Western Blot analysis according to Example 1 Q), but using the monoclonal antibody 'Penta-His ™ Antibody' (Quiagen, Hilden) as the 1st antibody (10 .mu.l penta -His ™ Antibody in 5 ml TBS (see Example 17 H)) and anti-mouse IgG-HRP conjugate as the second antibody (10 μl anti-mouse IgG-HRP conjugate in 5 ml TBS). After development of the membrane, the fusion protein could be detected at approximately 17.1 kDa.
- H) Der Nachweis der Zugänglichkeit der His6-Peptide im nativen Protein erfolgte unter Verwendung von Mikrotiterplatten und eines Mehrkanalphotometers (ELISA-reader). In die 1. von 8 Probentaschen wurde je 100 μl der Rohextraktlösung aus D) (ca. 5–8 mg/ml Gesamtprotein) gegeben. In die Probentaschen 2–8 wurden jeweils 50 μl Verdünnungslösung (1 % Milchpulver in PBS) gegeben. Die 8. Probentasche wurde freigelassen. 50 μl aus Probentasche 1 wurden mit den 50 μl Verdünnungslösung in Probentasche 2 verdünnt (10 × auf und ab pipettieren). 50 μl aus Probentasche 2 wurden anschließend mit 50 μl Verdünnungs lösung aus Probentasche 3 verdünnt, etc.. Zum Schluß wurden 50 μl aus Probentasche 7 verworfen, so daß nun alle Probentaschen 50 μl Probenlösung in verschiedenen Konzentrationen (log 2 Verdünnung) enthielten. Die Proben wurden mit Klebefolie abgedeckt und übernacht bei 37 °C inkubiert. Die nicht mit Fusionsprotein bedeckte Kunststoffoberfläche der Probentasche wurde mit je 350 μl Abdecklösung (3 % Milchpulver in PBS) für 60 min bei 37 °C inkubiert. Die Abdecklösung wurde anschließend abgegossen, die Mikrotiterplatte kurz ausgeklopft und die Probentaschen 3 × mit jeweils 350 μl Waschlösung (PBS) gewaschen. Anschließend wurden 10 μl Penta-HisTM Antibody (Quiagen, Hilden) in 5 ml Verdünnungslösung verdünnt (1. Antikörper). Jeweils 50 μl 1. Antikörper wurden in die Probentaschen 1–8 pipettiert und 2 Stunde bei 37 °C inkubiert. Der 1. Antikörper wurde anschließend abgegossen, die Mikrotiterplatte kurz ausgeklopft und die Probentaschen 3 × mit jeweils 350 μl Waschlösung (PBS) gewaschen. Anschließend erfolgte die Zugabe von 150 μl des 2. Antikörpers (10 μl Anti-Maus-IgG-HRP-Konjugat in 5 ml Verdünnungslösung, Sigma, München) mit einer Inkubationszeit von 2 h bei 37 °C. Der 2. Antikörper wurde anschließend abgegossen, die Mikrotiterplatte kurz ausgeklopft und die Probentaschen 3 × mit jeweils 350 μl Waschlösung (PBS) gewaschen. Die Entwicklung der Mikrotiterplatte erfolgte unter Zugabe von 150 μl Substratlösung (100 mg o-Phenylendiamin in 25 ml Substratpuffer, 50 mM Citronensäure, pH 5) für die Peroxidase und Messung der Extinktion bei 492 nm. Das Fusionsprotein konnte von den hochspezifischen Penta-His-Antikörpern erkannt werden. Es konnte eine konzentrationsabhängige (log2 Verdünnung von gebundenem Fusionsprotein) Signalverringerung beobachtet werden.H) The detection of the accessibility of the His6 peptides in the native protein was carried out using microtiter plates and a multichannel photometer (ELISA-reader). 100 μl of the crude extract solution from D) (about 5-8 mg / ml total protein) were added to the 1st of 8 sample bags. Into each of the sample bags 2-8, 50 μl dilution solution (1% milk powder in PBS) was added. The 8th sample bag was released. 50 μl from sample bag 1 were diluted with the 50 μl dilution solution in sample bag 2 (pipette up and down 10 ×). 50 .mu.l from sample bag 2 were then diluted with 50 .mu.l dilution solution from sample bag 3, etc .. Finally, 50 .mu.l were discarded from sample bag 7, so that now all sample bags 50 ul sample solution in different concentrations (log 2 dilution) contained. The samples were covered with adhesive film and incubated overnight at 37 ° C. The plastic surface of the sample bag, which was not covered with fusion protein, was incubated with 350 μl cover solution (3% milk powder in PBS) for 60 min at 37 ° C. The covering solution was then poured off, the microtiter plate was tapped out briefly and the sample pockets were washed 3 × with 350 μl of washing solution (PBS) each time. Subsequently, 10 μl of Penta-His ™ Antibody (Quiagen, Hilden) were diluted in 5 ml of dilution solution (1st antibody). In each case 50 μl of the 1st antibody were pipetted into the sample pockets 1-8 and incubated at 37 ° C. for 2 hours. The 1st antibody was then poured off, the microtiter plate was tapped out briefly and the sample pockets were washed 3 × with 350 μl of washing solution (PBS) each time. This was followed by the addition of 150 μl of the second antibody (10 μl of anti-mouse IgG-HRP conjugate in 5 ml dilution solution, Sigma, Munich) with an incubation time of 2 h at 37 ° C. The second antibody was then poured off, the microtiter plate was tapped out briefly and the sample pockets were washed 3 × with 350 μl of washing solution (PBS) each time. The development of the microtiter plate was carried out with addition of 150 μl of substrate solution (100 mg of o-phenylenediamine in 25 ml of substrate buffer, 50 mM citric acid, pH 5) for the peroxidase and measurement of the absorbance at 492 nm. The fusion protein could be separated from the highly specific penta-His. Antibodies are detected. A concentration-dependent (log2 dilution of bound fusion protein) signal reduction could be observed.
- I) Negativ-Kontrastierung am Elektronenmikroskop gemäß Beispiel 1 P) zeigten hohle, sphärische Partikel mit einem Außendurchmesser von ca. 15 nm und einem Innendurchmesser von ca. 5 nm.I) Negative contrasting on the electron microscope according to the example 1 P) showed hollow, spherical Particles with an outer diameter of about 15 nm and an inner diameter of about 5 nm.
- J) Die Überprüfung der Quartärstruktur wurde analog Beispiel 1 S) durchgeführt. Das gereinigte Lumazinsynthase-Fusionsprotein war als diskrete Bande auf dem nativen Gel zu sehen. Es konnte eine verringerte Mobilität im Vergleich zu einer Wildtyp-Lumazinsynthase, die auf den vergrößerten Durchmesser zurückzuführen ist, beobachtet werden.J) The review of quaternary structure was carried out analogously to Example 1 S). The purified lumazine synthase fusion protein was seen as a discrete band on the native gel. It could be one reduced mobility compared to a wild-type lumazine synthase, on the enlarged diameter is due to be watched.
Beispiel 19Example 19
Herstellung von Mischungen aus C-Biotag-BS-LuSy und C-His6-BS-LuSy auf dem Wege der gesteuerten in vitro Rückfaltung der unlöslichen ProteineProduction of mixtures from C-Biotag-BS-LuSy and C-His6-BS-LuSy by way of controlled in vitro refolding the insoluble proteins
- A) Die Kultivierung des Escherichia coli Stammes XL1-pNCO-C-Biotag-BS-LuSy (Beispiel 14) erfolgte gemäß Beispiel 1 K), jedoch in einem Volumen von 500 ml.A) The cultivation of the Escherichia coli strain XL1-pNCO-C biotag BS-LuSy (Example 14) was carried out according to the example 1 K), but in a volume of 500 ml.
- B) Die Kultivierung des Escherichia coli Stammes XL1-pNCO-C-His6-BS-LuSy (Beispiel 18) erfolgte ebenfalls gemäß Beispiel 1 K), jedoch in einem Volumen von 500 ml.B) The cultivation of the Escherichia coli strain XL1-pNCO-C-His6-BS-LuSy (Example 18) was also carried out according to Example 1 K), but in a volume of 500 ml.
- C) Der Aufschluß der Zellen aus A) erfolgte unter Verwendung einer Ultraschall-erzeugenden Apparatur (Branson-Sonifier B-12A, Branson SONIC Power Company, Dunbury, Connecticut). Zum Aufschluß wurde das gewaschene Zellpellet in 40 ml Abtrennpuffer (50 mM Tris pH 9,5) suspendiert und 10 min auf Eis gekühlt. Die Zellsuspension wurde dann 15 mal mit der Nadelsonde des Ultraschallgerätes bei Stufe 5 behandelt. Anschließend wurde die Suspension 5 min auf Eis gekühlt. Der Vorgang wurde insgesamt 4 mal wiederholt. Die Zellsuspension wurde anschließend zentrifugiert (Sorvall-Zentrifuge mit SS34-Rotor; 5000 Umin–1, 4 °C, 10 min), der Überstand (Rohextrakt A-1) abgetrennt und das Zellpellet (Rückstand A-1) weiterverarbeitet.C) The digestion of the cells from A) was carried out using an ultrasound generating apparatus (Branson Sonifier B-12A, Branson Sonic Power Company, Dunbury, Connecticut). For digestion, the washed cell pellet was suspended in 40 ml separation buffer (50 mM Tris pH 9.5) and cooled on ice for 10 min. The cell suspension was then treated 15 times with the needle probe of the ultrasound machine at level 5. Subsequently, the suspension was cooled on ice for 5 min. The process was repeated a total of 4 times. The cell suspension was then centrifuged (Sorvall centrifuge with SS34 rotor; 5,000 rpm -1, 4 ° C, 10 min), the supernatant is separated (crude extract A-1) and further processed, the cell pellet (residue A-1).
- D) Der Aufschlußvorgang wurde ein zweites Mal durchgeführt, wobei der Rückstand A-1 aus C) wiederum in 40 ml Abtrennpuffer suspendiert wurde. Die weitere Durchführung erfolgte analog C). Es wurde Rohextrakt A-2 und unlöslicher Rückstand A-2 erhalten.D) The digestion process was done a second time, the residue A-1 from C) was again suspended in 40 ml of separation buffer. The further implementation was carried out analogously to C). It became crude extract A-2 and insoluble Residue A-2 received.
- E) Der Aufschluß der Zellen aus B) erfolgte ebenfalls unter Verwendung einer Ultraschall-erzeugenden Apparatur (Branson-Sonifier B-12A, Branson SONIC Power Company, Dunbury, Connecticut). Zum Aufschluß wurde das gewaschene Zellpellet in 40 ml Abtrennpuffer (50 mM Tris pH 9,5) suspendiert und 10 min auf Eis gekühlt. Die Zellsuspension wurde dann 15 mal mit der Nadelsonde des Ultraschallgerätes bei Stufe 5 behandelt. Anschließend wurde die Suspension 5 min auf Eis gekühlt. Der Vorgang wurde insgesamt 4 mal wiederholt. Die Zellsuspension wurde anschließend zentrifugiert (Sorvall-Zentrifuge mit SS34-Rotor; 15000 Umin–1, 4 °C, 30 min), der Überstand-B abgetrennt und weiterverarbeitet.E) The digestion of cells from B) was also carried out using an ultrasound generating apparatus (Branson Sonifier B-12A, Branson Sonic Power Company, Dunbury, Connecticut). For digestion, the washed cell pellet was suspended in 40 ml separation buffer (50 mM Tris pH 9.5) and cooled on ice for 10 min. The cell suspension was then treated 15 times with the needle probe of the ultrasound machine at level 5. Subsequently, the suspension was cooled on ice for 5 min. The process was repeated a total of 4 times. The cell suspension was then centrifuged (Sorvall centrifuge with SS34 rotor, 15,000 rpm -1 , 4 ° C, 30 min), the supernatant B separated and processed.
- F) Der unlösliche Rückstand A-2 (C-Biotag-BS-LuSy) aus D) wurde in 40 ml Solubilisierungspuffer (50 mM Tris, pH 9,5, 6 M Guanidiniumthiocyanat (G-SCN), 100 mM Dithiothreitol (DTE)), während 24 h unter Rühren bei Raumtemperatur solubilisiert.F) The insoluble Residue A-2 (C-Biotag-BS-LuSy) from D) was dissolved in 40 ml of solubilization buffer (50 mM Tris, pH 9.5, 6 M guanidinium thiocyanate (G-SCN), 100 mM dithiothreitol (DTE)) while With stirring for 24 h solubilized at room temperature.
- G) Zum löslichen Überstand-B (40 ml) wurden 6 M G-SCN und 100 mM DTE gegeben und 24 h unter Rühren bei Raumtemperatur inkubiert.G) To soluble supernatant-B (40 ml) were added 6 M G-SCN and 100 mM DTE and added with stirring for 24 h Room temperature incubated.
- H) Die Solubilisierungslösung aus F) wurde einer Zentrifugation (Sorvall SS34-Rotor; 15000 Umin–1; 20 min; 25 °C) unterworfen und Rückstand-A-3 und Überstand-A-3 erhalten.H) The solubilization of F) was subjected to centrifugation (Sorvall SS34 rotor; min 20; 15000 Umin -1; 25 ° C) to obtain residue A-3 and supernatant A-3.
- I) Anschließend wurden Portionen von Überstand-A-3 und Rückstand-A-3 unter Verwendung einer SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese analysiert.I) Subsequently were portions of supernatant A-3 and residue A-3 analyzed using SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.
- J) Die Überprüfung der Überstände wurde analog Beispiel 1 M) durchgeführt.J) The review of the supernatants was carried out analogously to Example 1 M).
- K) Zur Überprüfung von Rückstand-A-3 wurde eine Spatelspitze des Rückstandes mit 200 μl Proteinauftragspuffer (siehe Beispiel 1 M)) suspendiert und 15 min auf siedendem Wasserbad gekocht. Nach dem Abkühlen wurden die verbliebenen unlöslichen Bestandteile der Probe in einer Eppendorfzentrifuge pelletiert (15000 Umin–1, 5 min, 4 °C) und 6 μl des klaren Überstandes auf das Sammelgel aufgetragen. Das weitere Vorgehen erfolgte analog Beispiel 1 M).K) To check residue A-3, a spatula tip of the residue was suspended with 200 μl of protein application buffer (see Example 1 M)) and boiled for 15 min on a boiling water bath. After cooling the remaining insolubles of the sample were pelleted in an Eppendorf centrifuge (15000 rpm -1, 5 min, 4 ° C) and 6 ul of the clear supernatant to the stacking gel applied. The further procedure was carried out analogously to Example 1 M).
- L) Aus J) und K) zeigte sich, daß sich das unlösliche Protein C-Biotag-BS-LuSy zu ca. 80 % unter den angegebenen Bedingungen solubilisieren läßt.L) From J) and K) it was found that the insoluble protein Solubilize C-Biotag-BS-LuSy to approximately 80% under the conditions indicated leaves.
- M) Der erhaltene Rückstand-A-3 aus H) wurde nochmals den Schritten F) und H) bis K) unterworfen. Die Solubilisierungsrate konnte nicht verbessert werden.M) The residue A-3 obtained from H) was again subjected to steps F) and H) to K). The solubilization rate could not be improved.
- N) Die Fusionsproteinmengen der beiden Überstände A-3 und B waren vergleichbar.N) The amounts of fusion protein of the two supernatants A-3 and B were comparable.
- O) 2 ml Überstand-C-Bio-BS-LuSy (Überstand-A-3) und 2 ml Überstand-C-His6-BS-LuSy (Überstand-B) wurden gemischt (Mischung A).O) 2 ml of supernatant C-Bio-BS-LuSy (Supernatant-A-3) and 2 ml of supernatant C-His6-BS-LuSy (Supernatant B) were mixed (mixture A).
- P) 3,5 ml Überstand-C-Bio-BS-LuSy und 0,5 ml Überstand-C-His6-BS-LuSy wurden gemischt (Mischung B).P) 3.5 ml of supernatant C-Bio-BS-LuSy and 0.5 ml of supernatant C-His6-BS-LuSy were mixed (mixture B).
- Q) Mischung A und Mischung B wurden 48 h bei Raumtemperatur gerührt.Q) Mixture A and Mixture B were at room temperature for 48 h touched.
- R) Mischung A und Mischung B aus Q) wurden anschließend gegen 400 ml Abtrennpuffer, der 8 M Harnstoff und 1 mM DTE enthielt während 18 h bei Raumtemperatur dialysiert.R) Mixture A and Mixture B from Q) were then used against 400 ml separation buffer containing 8 M urea and 1 mM DTE during 18 h dialyzed at room temperature.
- S) Zu beiden Mischungen wurde anschließend 6,6 mM 5-Nitro-6-(D-ribitylamino)2,4-(1H,3H)-pyrimidindion gegeben und 8 h bei Raumtemperatur gerührt und Mischung A-Nitro bzw. Mischung B-Nitro erhalten.S) To both mixtures was then added 6.6 mM 5-nitro-6- (D-ribitylamino) 2,4- (1H, 3H) -pyrimidinedione and stirred for 8 h at room temperature and mixture A-nitro or mixture B-nitro.
- T) Mischung A-Nitro und Mischung B-Nitro wurden in einen Dialyseschlauch überführt und gegen 32 ml (5-faches Volumen) Rückfaltungspuffer A (100 mM K-Phosphatpuffer, pH 7,0, 1 mM 5-Nitro-6-(D-ribitylamino)2,4-(1H,3H)-pyrimidindion, 1 mM DTE, 0,02 % Na-Azid) 12 Stunden bei 4 °C dialysiert und Mischung A-1/5 und Mischung B-1/5 erhalten.T) mixture A-nitro and mixture B-nitro were transferred to a dialysis tube and against 32 ml (5-fold volume) refolding buffer A (100 mM K-phosphate buffer, pH 7.0, 1 mM 5-nitro-6- (D-ribitylamino) 2,4- (1H, 3H) -pyrimidinedione, 1 mM DTE, 0.02% Na azide) 12 hours at 4 ° C dialyzed and obtained mixture A-1/5 and mixture B-1/5.
- U) Anschließend wurde der Dialysepuffer aus T) mit 40 ml Rückfaltungspuffer B (100 mM K-Phosphatpuffer, pH 7,0, 1 mM DTE, 0,02 % Na-Azid) verdünnt und weitere 24 h bei 4 °C dialysiert (Mischung A-1/10 und Mischung B-1/10).U) Subsequently the dialysis buffer from T) was mixed with 40 ml refolding buffer B (100 mM K-phosphate buffer, pH 7.0, 1 mM DTE, 0.02% Na azide) and dialysed for a further 24 h at 4 ° C (Mixture A-1/10 and mixture B-1/10).
- V) Anschließend wurde der Dialysepuffer aus U) mit 80 ml Rückfaltungspuffer B verdünnt und weitere 24 h bei 4 °C dialysiert und die Dialysate Mischung A-1/20 und Mischung B-1/20 erhalten.V) Subsequently the dialysis buffer from U) was diluted with 80 ml refolding buffer B and another 24 h at 4 ° C dialysed and the dialysate mixture A-1/20 and mixture B-1/20 receive.
- W) Mischung A-1/20 und Mischung B-1/20 wurden anschließend gegen 72 ml (10-faches Volumen) Rückfaltungspuffer C (100 mM K-Phosphatpuffer, pH 7,0, 1 mM DTE, 0,25 mM 5-Nitro-6-(D-ribitylamino)2,4-(1H,3H)-pyrimidindion, 0,02 % Na-Azid) 24 h bei 4 °C dialysiert und Mischung A-1/200 und Mischung B-1/200 erhalten.W) mixture A-1/20 and mixture B-1/20 were then against 72 ml (10-fold volume) refolding buffer C (100 mM K-phosphate buffer, pH 7.0, 1 mM DTE, 0.25 mM 5-nitro-6- (D-ribitylamino) 2,4- (1H, 3H) -pyrimidinedione, 0.02% Na azide) at 4 ° C for 24 h dialyzed and obtained mixture A-1/200 and mixture B-1/200.
- X) Nach Zentrifugation (Sorvall SS34-Rotor; 15000 Umin–1; 20 min; 4 °C) wurden Portionen von Überstand-Mischung A-1/200 bzw. Mischung B-1/200 und Rückstand-Mischung A-1/200 bzw. Mischung B-1/200 unter Verwendung einer SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese analysiert.X) After centrifugation (Sorvall SS34 rotor; min 20;; 15000 Umin -1 4 ° C) were portions of supernatant mixture A-1/200 or mix B-1/200 and residue mixture A-1/200 or mixture B-1/200 using SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.
- Y) Die Überprüfung der Überstände wurde analog Beispiel 1 M) durchgeführt. Z) Die Überprüfung der Rückstände erfolgte analog K).Y) The check of the supernatants was carried out analogously to Example 1 M). Z) The review of Residues took place analogous to K).
- AA) Aus Y) und Z) zeigte sich, daß sich ca. 50–80 % gemischtes Lumazinsynthase-Konjugat unter den angegebenen Bedingungen erzeugen läßt. Die Fusionsproteinmengen der eingesetzten Proteinmengen entsprachen sich im rückgefalteten Zustand (abgeschätzt vom SDS-PAGE), so daß kein Unterschied im Rückfaltungsverhalten der beiden Fusionsproteine festgestellt werden konnte.AA) From Y) and Z) it was found that about 50-80% mixed Produce lumazine synthase conjugate under the specified conditions leaves. The Fusion protein amounts of the protein amounts used corresponded in the refolded Condition (estimated from SDS-PAGE), so that no Difference in the refolding behavior the two fusion proteins could be detected.
- BB) Die Überprüfung der Quartärstruktur erfolgte analog Beispiel 1 S), wobei jedoch 40 μl Proteinlösung (Überstand-Mischung A-1/200, Überstand-Mischung B-1/200) eingesetzt wurde. Die renaturierten Fusionsprotein-Mischungen waren als diskrete Banden auf dem nativen Polyacrylamidgl zu sehen. Die Mobilität war vergleichbar mit den Mobilitäten der renaturierten Proteine C-Bio-BS-LuSy und C-His6-BS-LuSy, was höchstwahrscheinlich auf den ähnlichen hydrodynamischen Durchmesser der Proteine zurückzuführen ist. Mit der oben beschriebenen Maßnahme konnte demnach renaturiertes, ikosaedrisches, aus 60 Untereinheiten bestehendes Fusionsprotein erhalten werden.BB) The review of the quaternary structure was carried out analogously to Example 1 S), but with 40 ul protein solution (supernatant mixture A-1/200, supernatant mixture B-1/200) was used. The renatured fusion protein mixtures were seen as discrete bands on the native polyacrylamide g. The mobility was comparable to the mobilities the renatured proteins C-Bio-BS-LuSy and C-His6-BS-LuSy, most likely on the similar hydrodynamic diameter of the proteins is due. With the above measure could therefore renatured, icosahedral, from 60 subunits existing fusion protein can be obtained.
- CC) Der Nachweis der beiden Untereinheiten im renaturierten ikosaedrischen Protein erfolgte unter Verwendung von Mikrotiterplatten und eines Mehrkanalphotometers (ELISA-reader). Die Beschichtung der Näpfe mit Avidin erfolgte analog Beispiel 14 M). In die 1. von 8 Probentaschen wurde je 100 μl der renaturieren Probenlösung aus W) (ca. 0,5–1 mg/ml) gegeben. In die Probentaschen 2–8 wurden jeweils 50 μl Verdünnungslösung (1 % Milchpulver in PBS) gegeben. Die 8. Probentasche wurde freigelassen. 50 μl aus Probentasche 1 wurden mit den 50 μl Verdünnungslösung in Probentasche 2 verdünnt (10 × auf und ab pipettieren). 50 μl aus Probentasche 2 wurden anschließend mit 50 μl Verdünnungslösung aus Probentasche 3 verdünnt, etc.. Zum Schluß wurden 50 μl aus Probentasche 7 verworfen, so daß nun alle Probentaschen 50 μl Probenlösung in verschiedenen Konzentrationen (log 2 Verdünnung) enthielten. Die Proben wurden mit Klebefolie abgedeckt und übernacht bei 37 °C inkubiert und danach wurde 3 × mit jeweils 350 μl Waschlösung (PBS) gewaschen. Anschließend wurden 10 μl Penta-HisTM Antibody (Quiagen, Hilden) in 5 ml Verdünnungslösung verdünnt (1. Antikörper). Jeweils 50 μl 1. Antikörper wurden in die Probentaschen 1–8 pipettiert und 2 Stunde bei 37 °C inkubiert. Der 1. Antikörper wurde anschließend abgegossen, die Mikrotiterplatte kurz ausgeklopft und die Probentaschen 3 × mit jeweils 350 μl Waschlösung (PBS) gewaschen. Anschließend erfolgte die Zugabe von 150 μl des 2. Antikörpers (10 μl Anti-Maus-IgG-HRP-HRP-Konjugat in 5 ml Verdünnungslösung, Sigma, München) mit einer Inkubationszeit von 2 h bei 37 °C. Der 2. Antikörper wurde anschließend abgegossen, die Mikrotiterplatte kurz ausgeklopft und die Probentaschen 3 × mit jeweils 350 μl Waschlösung (PBS) gewaschen. Die Entwicklung der Mikrotiterplatte erfolgte unter Zugabe von 150 μl Substratlösung (100 mg o-Phenylendiamin in 25 ml Substratpuffer, 50 mM Citronensäure, pH 5) für die Peroxidase und Messung der Extinktion bei 492 nm. Überstand-Mischung A-1/200 und Überstand-Mischung B-1/200 konnten von den hochspezifischen Penta-His-Antikörpern erkannt werden. Es konnte eine konzentrationsabhängige (log2 Verdünnung von gebundenem Fusionsprotein) Signalverringerung be obachtet werden. Bei Überstand-Mischung A-1/200 konnte ein stärkeres Signal als bei Überstand-Mischung B-1/200 beobachtet werden. Zur Bindung an die Avidin-beschichtete Mikrotiterplatte genügt theoretisch ein Biotinmolekül, während die Signalstärke mit der Anzahl von His6-Epitopen pro Molekül korelliert. In Überstand-Mischung A-1/200 sind pro Ikosaeder mehr His6-Epitope enthalten als im Vergleichskonstrukt Überstand-Mischung B-1/200, so daß bei Überstand-Mischung A-1/200, wie der praktische Versuch bestätigt, ein stärkeres Signal zu erwarten ist. Aus diesem Ergebnis folgt, daß mit den oben beschriebenen Rückfaltungsmaßnahmen Ikosaeder erhalten wurden, die aus verschiedenen Untereinheiten bestehen.CC) The detection of the two subunits in the renatured icosahedral protein was carried out using microtiter plates and a multichannel photometer (ELISA reader). The coating of the wells with avidin was carried out analogously to Example 14 M). 100 μl of the renatured sample solution from W) (about 0.5-1 mg / ml) were added to the 1st of 8 sample bags. Into each of the sample bags 2-8, 50 μl dilution solution (1% milk powder in PBS) was added. The 8th sample bag was released. 50 μl from sample bag 1 were diluted with the 50 μl dilution solution in sample bag 2 (pipette up and down 10 ×). 50 .mu.l from sample bag 2 were then diluted with 50 .mu.l dilution solution from sample bag 3, etc .. Finally, 50 .mu.l were discarded from sample bag 7, so that now all Probenta 50 μl of sample solution in various concentrations (log 2 dilution). The samples were covered with adhesive film and incubated overnight at 37 ° C, after which they were washed 3x with each 350 μl of washing solution (PBS). Subsequently, 10 μl of Penta-His ™ Antibody (Quiagen, Hilden) were diluted in 5 ml of dilution solution (1st antibody). In each case 50 μl of the 1st antibody were pipetted into the sample pockets 1-8 and incubated at 37 ° C. for 2 hours. The 1st antibody was then poured off, the microtiter plate was tapped out briefly and the sample pockets were washed 3 × with 350 μl of washing solution (PBS) each time. Subsequently, 150 μl of the second antibody (10 μl of anti-mouse IgG-HRP-HRP conjugate in 5 ml dilution solution, Sigma, Munich) were added with an incubation time of 2 h at 37 ° C. The second antibody was then poured off, the microtiter plate was tapped out briefly and the sample pockets were washed 3 × with 350 μl of washing solution (PBS) each time. The development of the microtiter plate was carried out with the addition of 150 μl substrate solution (100 mg o-phenylenediamine in 25 ml substrate buffer, 50 mM citric acid, pH 5) for the peroxidase and measurement of the absorbance at 492 nm. Supernatant mixture A-1/200 and supernatant Mixture B-1/200 could be recognized by the highly specific penta-His antibodies. A concentration-dependent (log2 dilution of bound fusion protein) signal reduction could be observed. In supernatant mixture A-1/200 a stronger signal than in supernatant mixture B-1/200 could be observed. For binding to the avidin-coated microtiter plate theoretically a biotin molecule is sufficient, while the signal strength correlates with the number of His6 epitopes per molecule. In supernatant mixture A-1/200, more His6 epitopes are contained per icosahedron than in the comparative construct supernatant mixture B-1/200, so that in supernatant mixture A-1/200, as the practical experiment confirms, a stronger signal is to be expected. From this result it follows that with the refolding measures described above, icosahedra consisting of different subunits have been obtained.
Beispiel 20Example 20
Herstellung der thermostabilen Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus unter Verwendung von 11, an die Escherichia coli Codonsverwendung angepasster synthetischer Oligonukleotide und einer 6-stufigen Polymerase-Kettenreaktion (Deckert et al., 1998)Preparation of the thermostable Lumazine synthase from Aquifex aeolicus using 11, to the Escherichia coli codon usage adapted synthetic Oligonucleotides and a 6-stage polymerase chain reaction (Deckert et al., 1998)
- A) Das erste Teilstück des Gen für die Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus wurde mit den Oligonukleotiden AQUI-1 (5'gct gcg ggt gaa ctg gcg cgt aaa gag gac att gat gct gtt atc gca att ggc gtt ctc atc 3'; Strangprimer) und AQUI-2 (5'cta atg aaa ggt tcg cga ggc ctt ttg aaa ctt cag agg cga tat aat cga aat gtg gcg ttg 3'; Gegenstrangprimer) unter Verwendung des Gens für die Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis als Matrize (Vektor pNCO-BS-LuSy, vgl. Beispiel 1 G)) amplifiziert. Beide Oligonukleotide wurden an die optimale Codonverwendung (für stark exprimierte Gene; Grosjean und Fiers, 1982; Ikemura, 1981; Wada et al. 1992) von Escherichia coli angepasst. AQUI-1 enthält die Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease MfeI (C*AATTG) und AQUI-2 für StuI (AGG*CCT). 10 μl PCR-Puffer (75 mM Tris/HCl, pH 9.0; 20 mM (NH4)2SO4 0.01 % (w/v) Tween 20) 6 μl Mg2+ [1,5 mM] 8 μl dNTP's [je 200 μM] 1 μl AQUI-1 [0,5 μM] 1 μl AQUI-2 [0,5 μM) 1 μl pNCO-BS-LuSy (vgl. Beispiel 1) [10 ng] 1 μl Goldstar-Taq-Polymerase [0,5 U] (Eurogentec, Seraing, Belgien) 72 μl H2Obidest Der Ansatz wurde im Thermocycler (GeneAmp® PCR System 2400; Perkin Elmer) bei folgenden Bedingungen durchgeführt: 1. 5,0 min 95 °C 2. 0,5 min 94 °C 3. 0,5 min 50 °C 4. 0,5 min 72 °C 5. 5,0 min 72 °C 6. abkühlen auf 4 °C Die Schritte 2.–4. wurden 20 × wiederholt.A) The first part of the gene for the lumazine synthase from Aquifex aeolicus was with the oligonucleotides AQUI-1 (5'gct gcg gta gaa gt ctg gcg cgt aaa gag gac gat gct Gtt gc gc gc gtt cc gc ctc ctc atc 3 ', strand primer) and AQUI-2 (5'cta atg aaaa ggt tcg cga ggc ctt ttg aaa ctt cag agg cga tat aat cga aat gtg gcg ttg 3 '; opposite strand primer) using the gene for lumazine synthase from Bacillus subtilis as template (vector pNCO-BS) LuSy, see Example 1 G)). Both oligonucleotides were adapted for optimal codon usage (for strongly expressed genes, Grosjean and Fiers, 1982, Ikemura, 1981, Wada et al., 1992) by Escherichia coli. AQUI-1 contains the recognition sequence for the restriction endonuclease MfeI (C * AATTG) and AQUI-2 for StuI (AGG * CCT). 10 μl of PCR buffer (75 mM Tris / HCl, pH 9.0, 20 mM (NH 4 ) 2 SO 4 0.01% (w / v) Tween 20) 6 μl Mg 2+ [1.5 mM] 8 μl dNTP's [je 200 μM] 1 μl AQUI-1 [0.5 μM] 1 μl AQUI-2 [0.5 μM] 1 μl pNCO-BS-LuSy (see Example 1) [10 ng] 1 μl Goldstar Taq polymerase [ 0.5 U] (Eurogentec, Seraing, Belgium) 72 ul H 2 O bidest The batch was in the thermocycler (GeneAmp ® PCR system 2400; Perkin Elmer) under the following conditions: 1. 95 ° C 5.0 min 2. 0 , 5 min 94 ° C 3. 0.5 min 50 ° C 4. 0.5 min 72 ° C 5. 5.0 min 72 ° C 6. Cool to 4 ° C Steps 2.-4. were repeated 20 times.
- B) Der PCR-Ansatz wurde mittels Agarosegelelektrophorese (3 % Agarose) aufgetrennt, die DNA durch Färbung mit Ethidiumbromid unter UV-Licht sichtbar gemacht und das Fragment mit einer Länge von 132 bp mit einem Skalpell aus dem Gel ausgeschnitten. Die weitere Aufreinigung erfolgte gemäß Beispiel 1 B).B) The PCR batch was analyzed by agarose gel electrophoresis (3 % Agarose), the DNA by staining with ethidium bromide under UV light visualized and the fragment with a length of Cut 132 bp out of the gel with a scalpel. The others Purification was carried out according to Example 1 B).
- C) 10 ng der isolierten DNA aus B) dienten anschließend als Matrize für eine 2.PCR mit den Oligonukleotiden AQUI-3 (5' act ctg gtt cgt gtt cca ggc tca tgg gaa ata ccg gtt gct gcg ggt gaa ctg gcg cgt aaa g 3'; Strangprimer) und AQUI-4 (5' cca agg tgt cag ctg taa taa cac cga agg tga tag gtt tac gta gtt cta atg aaa ggt tcg cga ggc c 3'; Gegenstrangprimer). Beide Oligonukleotide wurden an die optimale Codonverwendung für stark exprimierte Gene (Grosjean und Fiers, 1982; Ikemura, 1981; Wada et al. 1992) von Escherichia coli angepasst. AQUI-3 enthält die Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease AgeI (A*CCGGT) und AQUI-4 für SnaBI (TAC*GTA) und PvuII (CAG*CTG). Die Polymerase-Kettenreaktion erfolgte wie unter A) beschrieben.C) 10 ng of the isolated DNA from B) then served as template for a 2.PCR with the oligonucleotides AQUI-3 (5 'act ctg gtt cgt gtt cca ggc tca tgg gaa ata ccg gtt gct gcg ggt gaa ctg gcg cgt aaa g 3 ', strand primer) and AQUI-4 (5' cca agg tgt cag ctg taa taa cac cga agg tga tag gtt tac gta gtt cta atg aaa ggt tcg cga ggc c 3 '; Strand primer). Both oligonucleotides were adapted for optimal codon usage for highly expressed genes (Grosjean and Fiers, 1982, Ikemura, 1981, Wada et al., 1992) by Escherichia coli. AQUI-3 contains the recognition sequence for the restriction endonuclease AgeI (A * CCGGT) and AQUI-4 for SnaBI (TAC * GTA) and PvuII (CAG * CTG). The polymerase chain reaction was carried out as described under A).
- D) Das Produkt aus C) wurde wie unter B) beschrieben gereinigt und ein DNA-Fragment mit einer Länge von 219 bp erhalten.D) The product from C) was purified as described under B) and a DNA fragment of length Received 219 bp.
- E) 10 ng der isolierten DNA aus D) dienten anschließend als Matrize für eine 3.PCR mit den Oligonukleotiden AQUI-5 (5' gga ggg tgc aat tga ttg cat agt ccg tca tgg cgg ccg tga aga aga cat tac tct ggt tcg tgt tcc agg c 3'; Strangprimer) und AQUI-6 (5' gtt gcc gtg ttt tgt gcc ggc gcg ctc gat agc ctg ttc caa ggt gtc agc tgt aat aac 3'; Gegenstrangprimer). Beide Oligonukleotide wurden an die optimale Codonverwendung (für stark exprimierte Gene) von Escherichia coli angepasst. AQUI-5 enthält die Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease EagI (C*GGCCG) und AQUI-6 für BssHII (G*CGCGC) und PvuII (CAG*CTG). Die Polymerase-Kettenreaktion erfolgte wie unter A) beschrieben.E) 10 ng of the isolated DNA from D) then served as Matrix for a 3.PCR with the oligonucleotides AQUI-5 (5 'gga ggg tgc aat tga ttg cat agt ccg tca tgg cgg ccg tga aga aga cat tac tct ggt tcg tgt tcc agg c 3 '; Strand primer) and AQUI-6 (5 'gtt gcc gtg ttt tgt gcc ggc gcg ctc gat agc ctg ttc caa ggt gtc agc tgt aat aac 3 '; Strand primer). Both oligonucleotides were assigned to the optimal codon usage (for strongly expressed Genes) of Escherichia coli. AQUI-5 contains the recognition sequence for the Restriction endonuclease EagI (C * GGCCG) and AQUI-6 for BssHII (G * CGCGC) and PvuII (CAG * CTG). The polymerase chain reaction took place as described under A).
- F) Das Produkt aus E) wurde wie unter B) beschrieben gereinigt und ein DNA-Fragment mit einer Länge von 309 bp erhalten.F) The product of E) was purified as described under B) and a DNA fragment of length Received 309 bp.
- G) 10 ng der isolierten DNA aus F) dienten anschließend als Matrize für eine 4.PCR mit den Oligonukleotiden AQUI-7 (5' cgg tat cgt agc atc acg ttt taa tca tgc tct tgt cga ccg tct ggt gga ggg tgc aat tga ttg cat ag 3'; Strangprimer) und AQUI-8 (5' gaa taa gtt tgc cat ttc aat ggc aga aag cgc tgc ttc cca acc ttt gtt gcc gtg ttt tgt gcc ggc 3'; Gegenstrangprimer). Beide Oligonukleotide wurden an die optimale Codonverwendung (für stark exprimierte Gene) von Escherichia coli angepasst. AQUI-7 enthält die Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease SalI (G*TCGAC) und AQUI-8 für Eco47III (AGC*GCT). Die Polymerase-Kettenreaktion erfolgte wie unter A) beschrieben.G) 10 ng of the isolated DNA from F) subsequently served as Matrix for a 4.PCR with the oligonucleotides AQUI-7 (5 'cgg act cgt agc atc acg tttta ta tca tgc tct tgt cga ccg tct ggt gga ggg tgc aat tga ttg cat ag 3 '; Strand primer) and AQUI-8 (5 'gaa taa gtt tgc cat ttc aat ggc aga aag cgc tgc ttc cca acc ttt gtt gcc gtg ttt tgt gcc ggc 3 '; Strand primer). Both oligonucleotides were given the optimal Codon usage (for strong expressed genes) of Escherichia coli. AQUI-7 contains the recognition sequence for the Restriction endonuclease SalI (G * TCGAC) and AQUI-8 for Eco47III (AGC GCT *). The polymerase chain reaction was carried out as described under A).
- H) Das Produkt aus G) wurde wie unter B) beschrieben gereinigt und ein DNA-Fragment mit einer Länge von 405 bp erhalten.H) The product from G) was purified as described under B) and a DNA fragment of length 405 bp received.
- I) 10 ng der isolierten DNA aus H) dienten anschließend als Matrize für eine 5.PCR mit den Oligonukleotiden AQUI-9 (5' atg caa atc tac gaa ggt aaa cta act gct gaa ggc ctt cgt ttc ggt atc gta gca tca cgt ttt aat c 3'; Strangprimer) und AQUI-10 (5' tat tat gga tcc tta tcg gag aga ctt gaa taa gtt tgc cat ttc aat gg 3'; Gegenstrangprimer). Beide Oligonukleotide wurden an die optimale Codonverwendung (für stark exprimierte Gene) von Escherichia coli angepasst. AQUI-9 vervollständigt das Gen für die Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus und enthält die Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease StuI (AGG*CCT). Das Oligonukleotid AQUI-10, welches am 3'-Ende zum Gen der Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus komplementär ist, führt unmittelbar hinter dem Stopcodon eine Erkennungssequenz für die Endonuklease BamHI (G*GATCC) ein. Die Polymerase-Kettenreaktion erfolgte wie unter A) beschrieben.I) 10 ng of the isolated DNA from H) then served as Matrix for a 5. PCR with the oligonucleotides AQUI-9 (5 'atg caa atc tac gaa ggt aaa cta act gct gaa ggc ctt cgt ttc ggt atc gta gca tca cgt ttt aat c 3 '; Strand primer) and AQUI-10 (5 'did did gga tcc tta tcg gag aga ctt gaa taa gtt tgc cat ttc aat gg 3 '; Strand primer). Both oligonucleotides were assigned to the optimal codon usage (for strong expressed genes) of Escherichia coli. AQUI-9 completes that Gene for the lumazine synthase from Aquifex aeolicus and contains the recognition sequence for the Restriction endonuclease StuI (AGG * CCT). The oligonucleotide AQUI-10, which at the 3'-end to the gene of lumazine synthase from Aquifex aeolicus is complementary, leads directly behind the stop codon a recognition sequence for the endonuclease BamHI (G * GATCC) one. The polymerase chain reaction was carried out as described under A).
- J) Das Produkt aus I) wurde wie unter B) beschrieben gereinigt und ein DNA-Fragment mit einer Länge von 476 bp erhalten.J) The product from I) was purified as described under B) and a DNA fragment of a length received from 476 bp.
- K) 10 ng der isolierten DNA aus 1) dienten anschließend als Matrize für eine 6.PCR mit den Oligonukleotiden AQU1-11 (5' ata ata gaa ttc att aaa gag gag aaa tta act atg caa atc tac gaa ggt aaa cta ac 3'; Strangprimer) und AQUI-10 (Gegenstrangprimer). Das Oligonukleotid AQUI-11 ist am 3'-Ende zum 5'-Ende des synthetischen Gens für die Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus komplementär. Am 5'-Ende führt es eine ribosomale Bindungsstelle und eine Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease EcoRI vor dem Startcodon ein. Die Polymerase-Kettenreaktion erfolgte wie unter A) beschrieben.K) 10 ng of the isolated DNA from 1) subsequently served as Matrix for a 6.PCR with the oligonucleotides AQU1-11 (5 'ata ata gaa ttc att aaa gag gag aaa tta act atg caa atc tac gaa ggt aaa cta ac 3 '; Strand primer) and AQUI-10 (antisense primer). The oligonucleotide AQUI-11 is at the 3 'end to the 5' end of the synthetic gene for lumazine synthase from Aquifex aeolicus complementary. At the 5'-end it performs a ribosomal Binding site and a recognition sequence for the restriction endonuclease EcoRI before the start codon. The polymerase chain reaction took place as described under A).
- L) Das Produkt aus K) wurde wie unter B) beschrieben gereinigt und ein DNA-Fragment mit einer Länge von 510 bp erhalten.L) The product from K) was purified as described under B) and a DNA fragment of length Received 510 bp.
- M) Die weitere Verarbeitung des DNA-Fragmentes aus L) erfolgte wie unter Beispiel 1 E)–G) wobei das Plasmid pNCO-AA-LuSy erhalten wurde.M) The further processing of the DNA fragment from L) was carried out as in Example 1 E) -G) wherein the plasmid pNCO-AA-LuSy was obtained.
- N) Anschließend wurden die Schritte H)–M) gemäß Beispiel 1 durchgeführt. Im Rohextrakt des Stammes XL1-pNCO-AA-LuSy konnte eine Proteinbande mit einem Molekulargewicht von 16,7 kDa beobachtet werden, die in einem Vergleichsstamm ohne das betreffende Plasmid nicht zu sehen war. Die beobachtete Bande entsprach einem Anteil von ca 20 % bezogen auf alle löslichen Proteine.N) Subsequently were the steps H) -M) according to example 1 performed. In the crude extract of the strain XL1-pNCO-AA-LuSy a protein band could be detected with a molecular weight of 16.7 kDa, which in a reference strain without the relevant plasmid to see was. The observed band corresponded to a share of about 20% on all soluble Proteins.
- O) Die Überprüfung der Funktionalität erfolgte gemäß Beispiel 1 N). Das Protein zeigte eine optimale Aktivität im Bereich von 80–90 °C.O) The review of functionality took place according to example 1N). The protein showed optimal activity in the range of 80-90 ° C.
- P) Die Negativkontrastierung erfolgte gemäß Beispiel 1 P) und zeigte hohle, sphärische Partikel mit einem Außendurchmesser von ca. 15 nm und einem Innendurchmesser von ca. 5 nm.P) The negative contrast was carried out according to Example 1 P) and showed hollow, spherical Particles with an outer diameter of about 15 nm and an inner diameter of about 5 nm.
- Q) Die Reinigung des Proteins erfolgte in zwei Schritten: Die Kultivierung des Escherichia coli Stammes XL1-pNCO-AA-LuSy erfolgte gemäß Beispiel 1 K), jedoch in einem Volumen von 1 l. Der Aufschluß erfolgte gemäß Beispiel 1 R). Der klare Überstand wurde anschließend im Wasserbad 20 min bei 90 °C inkubiert. Die Suspension wurde anschließend zentrifugiert (Sorvall SS34-Rotor; 15000 Umin–1; 4 °C; 30 min). Mit diesem Schritt konnte eine Anreicherung des Zielproteins um Faktor 4 erreicht werden (abgeschätzt von SDS-PAGE). Die weitere Reinigung erfolgte gemäß Beispiel 2 S) unter Verwendung des Überstandes nach der Zentrifugation und einer Gelfiltrationssäule.Q) Purification of the protein took place in two steps: Cultivation of the Escherichia coli strain XL1-pNCO-AA-LuSy was carried out according to Example 1 K), but in a volume of 1 l. The digestion was carried out according to Example 1 R). The clear supernatant was then incubated in a water bath at 90 ° C for 20 min. The suspension was then centrifuged (Sorvall SS34 rotor, 15000 rpm -1; 4 ° C; 30 min). With this step, an enrichment of the target protein by factor 4 could be achieved (estimated by SDS-PAGE). Further purification was carried out according to Example 2 S) using the supernatant centrifugation and a gel filtration column.
- R) Die Überprüfung der Quartärstruktur erfolgte gemäß Beispiel 1 S) und ergab ein mit der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis vergleichbares Ergebnis.R) The review of the quaternary structure took place according to example 1 S) and gave one with the lumazine synthase from Bacillus subtilis comparable result.
Beispiel 21Example 21
Kopplung eines artefiziellen 13 Aminosäuren langen, in vivo biotinylierfähigen Peptids, an den C-Terminus der thermostabilen Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicusCoupling of an artificial 13 amino acids long, in vivo biotinylatable Peptides, to the C-terminus of the thermostable lumazine synthase Aquifex aeolicus
- A) Das Gen für die synthetische Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus wurde unter Verwendung der Polymerasekettenreaktion und der synthetischen Oligonukleotide EcoRI-RBS-2 (siehe Beispiel 2 A)) und AQUI-C-NotI (5' tat tat tat agc ggc cgc tcg gag aga ctt gaa taa g 3') aus dem Plasmid pNCO-AA-LuSy (siehe Beispiel 20) amplifiziert. Das Oligonukleotid AQUI-C-NotI ist an seinem 3'-Ende komplementär zum Gen für die Lumazinsynthase und führt unmittelbar hinter dem letzten kodierenden Basentriplett der Lumazinsynthase eine Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease NotI (GC*GGCCGC) ein. Diese Erkennungssequenz wird in drei Alaninmoleküle translatiert. Die Durchführung der PCR erfolgte analog Beispiel 1 A).A) The gene for synthetic lumazine synthase from Aquifex aeolicus was prepared using the polymerase chain reaction and the synthetic oligonucleotides EcoRI-RBS-2 (see example 2 A)) and AQUI-C-NotI (5 'did did did agc ggc cgc tcg gag aga ctt gaa taa g 3 ') from the plasmid pNCO-AA-LuSy (see example 20) amplified. The oligonucleotide AQUI-C-NotI is complementary to the gene at its 3 'end for the Lumazine synthase and leads immediately after the last coding base triplet of lumazine synthase a recognition sequence for the restriction endonuclease NotI (GC * GGCCGC). This recognition sequence becomes in three Alaninmoleküle translated. The implementation the PCR was carried out analogously to Example 1 A).
- B) Der PCR-Ansatz wurde gemäß Beispiel 1 B), wobei ein DNA-Fragment mit einer Länge von 513 bp erhalten wurde, gereinigt.B) The PCR approach was as in Example 1 B) to give a DNA fragment of 513 bp in length, cleaned.
- C) Das gereinigte DNA-Fragment aus B) wurde mit der Restriktionsendonuklease NotI analog Beispiel 8 F) verdaut und anschließend gemäß Beispiel 1 B) gereinigt.C) The purified DNA fragment from B) was digested with the restriction endonuclease NotI analogous to Example 8 F) digested and then purified according to Example 1 B).
- D) Das gereinigte DNA-Fragment aus C) wurde analog Beispiel 8 H) mit der Restriktionsendonuklease EcoRI behandelt und ein Fragment mit der Länge von 498 bp erhalten.D) The purified DNA fragment from C) was analogous to Example 8 H) treated with the restriction endonuclease EcoRI and a fragment with the length received from 498 bp.
- E) 5 μg des Expressionsplasmids pNCO-C-Biotag-BS-LuSy (Beispiel 14) in einem Volumen von 30 μl wurden analog Beispiel 8 G) und H) behandelt. Das DNA-Fragment mit einer Länge von 3437 bp wurde isoliert und gereinigt.E) 5 μg of the expression plasmid pNCO-C-Biotag-BS-LuSy (Example 14) in one Volume of 30 μl were treated analogously to Example 8 G) and H). The DNA fragment with a length of 3437 bp was isolated and purified.
- F) Die weitere Verarbeitung erfolgte analog Beispiel 1 E) bis L), wobei der Escherichia coli Expressionsstamm XL1-pNCO-C-Biolag-AA-LuSy erhalten wurde.F) Further processing was carried out analogously to Example 1 E) to L), wherein the Escherichia coli expression strain XL1-pNCO-C-Biolag-AA-LuSy was obtained.
- G) Bei der Überprüfung der Funktionalität der Lumazinsynthase gemäß Beispiel 1 N) konnte nur eine enzymatische Aktivität, die der Aktivität des Escherichia coli Stammes XL1 entsprach, ermittelt werden.G) When checking the functionality the lumazine synthase according to Example 1 N) could only have one enzymatic activity, that of the activity of Escherichia coli strain XL1.
- H) Die Überprüfung der Expressionsrate bzw. der Größe der löslichen Proteine wurde analog Beispiel 1 M) durchgeführt. Im Rohextrakt des Stammes XL1-pNCO-C-Biolag-AA-LuSy konnte keine signifikante Proteinbande mit einem Molekulargewicht von ca. 18,5 kDa be obachtet werden, die in einem Vergleichsstamm ohne pNCO-C-Biolag-AA-LuSy-Expressionsplasmid nicht zu sehen war.H) The review of the Expression rate or the size of the soluble Proteins were carried out analogously to Example 1 M). In the raw extract of the strain XL1-pNCO-C-Biolag-AA-LuSy failed to produce any significant protein band be observed with a molecular weight of about 18.5 kDa be, the in a control strain without pNCO-C Biolag AA-LuSy expression plasmid not to be seen.
- I) Die weitere Verarbeitung erfolgte analog Beispiel 14 H) bis M). Es konnte ein vergleichbares Ergebnis erzielt werden.I) Further processing was carried out analogously to Example 14 H) to M). A comparable result could be achieved.
Beispiel 22Example 22
Kopplung eines artefiziellen 13 Aminosäuren langen, in vivo biotinylierfähigen Peptids, über einen Linker bestehend aus der Aminosäurenfolge H-H-H-H-H-H-A-A-A an den C-Terminus der thermostabilen Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicusCoupling of an artificial 13 amino acids long, in vivo biotinylatable Peptides, about a linker consisting of the amino acid sequence H-H-H-H-H-A-A-A to the C-terminus of the thermostable lumazine synthase from Aquifex aeolicus
- A) Das Gen für die synthetische Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus wurde analog Beispiel 21 unter Verwendung der Polymerasekettenreaktion und der synthetischen Oligonukleotide EcoRI-RBS-2 (siehe Beispiel 2 A)) und AQUI-C-HIS6-NotI (5' tat tat tat agc ggc cgc atg gtg gtg atg gtg atg tcg gag aga ctt gaa taa gtt tgc 3') aus dem Plasmid pNCO-AA-LuSy (siehe Beispiel 20) amplifiziert. Das Oligonukleotid AQUI-C-HIS6-NotI ist an seinem 3'-Ende komplementär zum Gen für die Lumazinsynthase und führt unmittelbar hinter dem letzten kodierenden Basentriplett der Lumazinsynthase eine Sequenz, kodierend für 6 Histidinmoleküle und eine Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease NotI (GC*GGCCGC) ein. Diese Erkennungssequenz wird in drei Alaninmoleküle translatiert. Die Durchführung der PCR erfolgte analog Beispiel 1 A).A) The gene for the synthetic lumazine synthase from Aquifex aeolicus was analogous to Example 21 using the polymerase chain reaction and the synthetic oligonucleotides EcoRI-RBS-2 (see Example 2 A)) and AQUI-C-HIS 6 -NotI (5 'tat did tat agc ggc cgc atg gtg gtg atg gtg atg tcg gag aga ctt gaa taa gtt tgc 3 ') from the plasmid pNCO-AA-LuSy (see Example 20) amplified. The oligonucleotide AQUI-C-HIS 6 -NotI is complementary at its 3 'end to the gene for lumazine synthase and leads immediately after the last coding base triplet of lumazine synthase a sequence coding for 6 histidine molecules and a recognition sequence for the restriction endonuclease NotI (GC * GGCCGC). This recognition sequence is translated into three alanine molecules. The PCR was carried out analogously to Example 1 A).
- B) Der PCR-Ansatz wurde gemäß Beispiel 1 B), wobei ein DNA-Fragment mit einer Länge von 531 bp erhalten wurde, gereinigt.B) The PCR approach was as in Example 1 B) to give a DNA fragment 531 bp in length, cleaned.
- C) Das gereinigte DNA-Fragment aus B) wurde mit der Restriktionsendonuklease NotI analog Beispiel 8 F) verdaut und anschließend gemäß Beispiel 1 B) gereinigt.C) The purified DNA fragment from B) was digested with the restriction endonuclease NotI analogous to Example 8 F) digested and then purified according to Example 1 B).
- D) Das gereinigte DNA-Fragment aus C) wurde analog Beispiel 8 H) mit der Restriktionsendonuklease EcoRI behandelt und ein Fragment mit der Länge von 516 bp erhalten.D) The purified DNA fragment from C) was analogous to Example 8 H) treated with the restriction endonuclease EcoRI and a fragment with the length received from 516 bp.
- E) Der Expressionsvektor wurde gemäß Beispiel 21 E) vorbereitet.E) The expression vector was prepared according to Example 21 E).
- F) Die weitere Verarbeitung erfolgte analog Beispiel 1 E) bis J), wobei der Escherichia coli Expressionsstamm XL1-pNCO-HIS6-C-Biotag-AA-LuSy erhalten wurde.F) Further processing was carried out analogously to Example 1 E) to J), wherein the Escherichia coli expressions XL1-pNCO-HIS6-C Biotag-AA-LuSy was obtained.
- G) Die Kultivierung der Zellen erfolgte nach Beispiel 1 R). Nach der Zentrifugation wurde der klare Überstand verworfen und mit dem verbliebenen Rückstand weitergearbeitet.G) The cultivation of the cells was carried out according to Example 1 R). After centrifugation, the clear supernatant was discarded and washed with the remaining residue continue working.
- H) Der unlösliche Rückstand aus G) wurde in 50 ml NTA-Puffer A (50 mM Na-Phosphat-Puffer pH 8,0, 300 mM NaCl, 0,02 % Na-Azid, 6 M Guanidiniumhydrochlorid) während 24 Stunden unter Rühren bei Raumtemperatur inkubiert. Es folgte eine Zentrifugation (Sorvall SS34-Rotor, 15000 Umin–1, 20 °C, 20 min). Der Überstand wurde dekantiert und mit 6 ml Ni-NTA-Agarose (Quiagen, Hilden) versetzt und über Nacht unter umschwenken inkubiert (20 °C). Anschließend wurde die Suspension einer Zentrifugation unterworfen (800 g, 20 °C, 10 min). Der Überstand wurde dekantiert. Der Rückstand wurde in 10 ml NTA-Puffer-A aufgenommen und 15 min unter umschwenken bei 20 °C inkubiert. Nach Zentrifugation (s.o.) und Abnahme des Überstandes wurde der Rückstand in 10 ml NTA-Puffer-B (8 M Harnstoff, 100 mM Na-Phosphat-Puffer, 10 mM Tris pH 6,3) für 15 min bei 20 °C inkubiert und weiterverarbeitet (s.o.). Der Vorgang wurde ein zweites Mal wiederholt. Anschließend wurde der Rückstand zweimal mit je 10 ml NTA-Puffer-C (8 M Harnstoff, 100 mM Na-Phosphat-Puffer, 10 mM Tris pH 5,9) behandelt. Zum Schluß wurde der Rückstand zweimal mit je 10 ml NTA-Puffer-D (8 M Harnstoff, 100 mM Na-Phosphat-Puffer, 10 mM Tris pH 4,5) gewaschen. Die Verunreinigungen konnten mit NTA-Puffer-B entfernt werden, das Zielprotein wurde mit NTA-Puffer-C bzw. D eluiert. Auf einem denaturierenden Polyacrylamidgel (nach Neutralisation) gemäß Beispiel 1 M) konnte nur noch eine singuläre Bande bei 19,3 kDa beobachtet werden.H) The insoluble residue from G) was stirred in 50 ml of NTA buffer A (50 mM Na phosphate buffer pH 8.0, 300 mM NaCl, 0.02% Na azide, 6 M guanidinium hydrochloride) for 24 hours incubated at room temperature. This was followed by centrifugation (Sorvall SS34 rotor, 15000 rpm -1, 20 ° C, 20 min). The supernatant was decanted and treated with 6 ml of Ni-NTA agarose (Quiagen, Hilden) and incubated overnight (20 ° C.) while swirling. Subsequently, the suspension was subjected to centrifugation (800 g, 20 ° C, 10 min). The supernatant was decanted. The residue was taken up in 10 ml of NTA buffer-A and incubated at 20 ° C. for 15 minutes while inverting. After centrifugation (see above) and removal of the supernatant, the residue was incubated in 10 ml NTA buffer B (8 M urea, 100 mM Na phosphate buffer, 10 mM Tris pH 6.3) for 15 min at 20 ° C and further processed (see above). The process was repeated a second time. The residue was then treated twice with 10 ml of NTA buffer C (8 M urea, 100 mM Na phosphate buffer, 10 mM Tris pH 5.9). Finally, the residue was washed twice with 10 ml each of NTA buffer D (8 M urea, 100 mM Na phosphate buffer, 10 mM Tris pH 4.5). The contaminants could be removed with NTA buffer B, the target protein was eluted with NTA buffer C and D, respectively. On a denaturing polyacrylamide gel (after neutralization) according to Example 1 M) only a single band at 19.3 kDa could be observed.
Beispiel 23Example 23
Kopplung eines artefiziellen 13 Aminosäuren langen, in vivo biotinylierfähigen Peptids, über einen Linker bestehend aus den Aminosäuren H-H-H-H-H-H-G-G-S-G-A-A-A an den C-Terminus der thermostabilen Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicusCoupling of an artificial 13 amino acids long, in vivo biotinylatable Peptides, about a linker consisting of the amino acids H-H-H-H-H-G-G-S-G-A-A-A to the C-terminus of the thermostable lumazine synthase from Aquifex aeolicus
- A) Das Gen für die synthetische Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus wurde analog Beispiel 21 unter Verwendung der Polymerasekettenreaktion und der synthetischen Oligonukleotide EcoRI-RBS-2 (siehe Beispiel 2 A)) und AQUI-C-HIS6-GLY2-SER-GLY-NotI (5' tat tat tat agc ggc cgc gcc aga acc gcc atg gtg gtg atg gtg atg tcg gag aga ctt gaa taa gtt tgc 3') aus dem Plasmid pNCO-AA-LuSy (siehe Beispiel 20) amplifiziert. Das Oligonukleotid AQUI-C-HIS6-GLY2-SER-GLY-NotI ist an seinem 3'-Ende komplementär zum Gen für die Lumazinsynthase, führt unmittelbar hinter dem letzten kodierenden Basentriplett der Lumazinsynthase eine Sequenz, kodierend für für das Peptid H-H-H-H-H-H-G-G-S-G, und eine Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease NotI (GC*GGCCGC) ein. Diese Erkennungssequenz wird in drei Alaninmoleküle translatiert. Die Durchführung der PCR erfolgte analog Beispiel 1 A).A) The gene for the synthetic lumazine synthase from Aquifex aeolicus was prepared analogously to Example 21 using the polymerase chain reaction and the synthetic oligonucleotides EcoRI-RBS-2 (see Example 2 A)) and AQUI-C-HIS 6 -GLY 2 -SER-GLY- NotI (5 'did did agc ggc cgc gcc aga acc gcc atg gtg gtg atg gtg atg tcg gag aga ctt gaa taa gtt tgc 3') from the plasmid pNCO-AA-LuSy (see example 20). The oligonucleotide AQUI-C-HIS 6 -GLY 2 -SER-GLY-NotI is complementary at its 3 'end to the gene for the lumazine synthase, immediately after the last coding base triplet of the lumazine synthase a sequence coding for the peptide HHHHHHGGSG, and a recognition sequence for the restriction endonuclease NotI (GC * GGCCGC). This recognition sequence is translated into three alanine molecules. The PCR was carried out analogously to Example 1 A).
- B) Der PCR-Ansatz wurde gemäß Beispiel 1 B), wobei ein DNA-Fragment mit einer Länge von 543 bp erhalten wurde, gereinigt.B) The PCR approach was as in Example 1 B) to give a DNA fragment 543 bp in length, cleaned.
- C) Das gereinigte DNA-Fragment aus B) wurde mit der Restriktionsendonuklease NotI analog Beispiel 8 F) verdaut und anschließend gemäß Beispiel 1 B) gereinigt.C) The purified DNA fragment from B) was digested with the restriction endonuclease NotI analogous to Example 8 F) digested and then purified according to Example 1 B).
- D) Das gereinigte DNA-Fragment aus C) wurde analog Beispiel 8 H) mit der Restriktionsendonuklease EcoRI behandelt und ein Fragment mit der Länge von 528 bp erhalten.D) The purified DNA fragment from C) was analogous to Example 8 H) treated with the restriction endonuclease EcoRI and a fragment with the length received from 528 bp.
- E) Der Expressionsvektor wurde gemäß Beispiel 21 E) vorbereitet.E) The expression vector was prepared according to Example 21 E).
- F) Die weitere Verarbeitung erfolgte analog Beispiel 1 E) bis L), wobei der Escherichia coli Expressionsstamm XL1-pNCO-HIS6-GLY2-SER-GLY-C-Biotag-AA-LuSy erhalten wurde.F) Further processing was carried out analogously to Example 1 E) to L), wherein the Escherichia coli expression strain XL1-pNCO-HIS6-GLY2-SER-GLY-C-Biotag-AA-LuSy was obtained.
- G) Die weitere Verarbeitung erfolgte gemäß Beispiel 22 G) bis H) wobei ein vergleichbares Ergebnis erzielt wurde.G) The further processing was carried out according to Example 22 G) to H) where a comparable result was achieved.
Beispiel 24Example 24
Herstellung eines chimären Proteins bestehend aus einem Teil der Lumazinsynthase aus Bacillus subtilis und einem Teil der thermostabilen Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicusProduction of a chimeric protein consisting of a part of the lumazine synthase from Bacillus subtilis and part of the thermostable lumazine synthase from Aquifex aeolicus
- A) Ein Teil des Gens für die Lumazinsynthase aus Bacillus subtils wurde unter Verwendung der Polymerasekettenreaktion und der synthetischen Oligonukleotide EcoRI-RBS-2 (siehe Beispiel 2 A)) und BS-LuSy-AgeI (5' tat tat tat aac cgg tat ttc aaa tgc gcc 3') aus dem Plasmid pNCO-BS-LuSy (siehe Beispiel 1) amplifiziert. Das Oligonukleotid BS-LuSy-AgeI ist an seinem 3'-Ende komplementär zum Gen für die Lumazinsynthase und führt eine Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease AgeI (A*CCGGT) in die DNA-Sequenz ein. Die Durchführung der PCR erfolgte analog Beispiel 1 A).A) A part of the gene for lumazine synthase from Bacillus subtle was made using the polymerase chain reaction and the synthetic oligonucleotides EcoRI-RBS-2 (see Example 2 A)) and BS-LuSy-AgeI (5 'tat did did aac cgg did ttc aaa tgc gcc 3 ') from the plasmid pNCO-BS-LuSy (see Example 1) amplified. The oligonucleotide BS-LuSy-AgeI is on its 3 'end complementary to the gene for the Lumazine synthase and leads a recognition sequence for insert the restriction endonuclease AgeI (A * CCGGT) into the DNA sequence. The implementation the PCR was carried out analogously to Example 1 A).
- B) Der PCR-Ansatz wurde gemäß Beispiel 1 B), wobei ein DNA-Fragment mit einer Länge von 225 bp erhalten wurde, gereinigt. Das gereinigte DNA-Fragment aus B) wurde mit der Restriktionsendonuklease AgeI verdaut. 30,0 μl DNA-Fragmente aus C) 4,0 μl AgeI [8 U] 10,0 μl Puffer 1 (10 ×) [10 mM Bis-Tris-Propane-HCl, 10 mM MgCl2, 1 mM DTT, pH 7,0] 56,0 μl H2Obidest Der Ansatz wurde 180 min bei 25 °C inkubiert und wie unter B) beschrieben gereinigt und zum Verdau mit der Restriktionsendonuklease EcoRI eingesetzt.B) The PCR batch was purified according to Example 1 B) to obtain a 225 bp DNA fragment. The purified DNA fragment from B) was digested with the restriction endonuclease AgeI. 30.0 μl of DNA fragments from C) 4.0 μl AgeI [8 U] 10.0 μl Buffer 1 (10 ×) [10 mM bis-tris-propane-HCl, 10 mM MgCl 2 , 1 mM DTT, pH 7.0.0 56.0 μl H 2 O bidist. The mixture was incubated for 180 min at 25 ° C. and purified as described under B) and used for digestion with the restriction endonuclease EcoRI.
- C) Verdau des gereinigten Fragmentes aus B) mit der Restriktionsendonuklease EcoRI. 30,0 μl DNA-Fragment aus B) 3,0 μl EcoRI [60 U] 20,0 μl OPAU (10 ×) 47,0 μl H2Obidest Der Ansatz wurde 180 min bei 37 °C inkubiert und das entstanden DNA-Fragment wie unter Beispiel 1 B) beschrieben gereinigt.C) digestion of the purified fragment from B) with the restriction endonuclease EcoRI. 30.0 .mu.l DNA fragment from B) 3.0 .mu.l EcoRI [60 U] 20.0 .mu.l OPAU (10x) 47.0 .mu.l bidistilled H 2 O 2 The batch was incubated for 180 min at 37 ° C. and the resulting DNA Fragment as described in Example 1 B).
- D) Das Plasmid PNCO-AA-LuSy (30 μl, 5 μg] wurde analog B) und C) behandelt und anschließend gemäß Beispiel 1 B) gereinigt, wobei ein DNA-Fragment mit einer Länge von 3676 bp erhalten wurde.D) The plasmid PNCO-AA-LuSy (30 μl, 5 μg) was treated analogously to B) and C) and subsequently according to example 1 B), with a DNA fragment of length 3676 bp was obtained.
- E) Die weitere Verarbeitung erfolgte analog Beispiel 1 E) bis L), wobei der Escherichia coli Expressionsstamm XL1-pNCO-BS-LuSy-AgeI-AA-LuSy erhalten wurde.E) Further processing was carried out analogously to Example 1 E) to L), wherein the Escherichia coli expression strain XL1-pNCO-BS-LuSy-AgeI-AA-LuSy was obtained.
- F) Bei der Überprüfung der Funktionalität der Lumazinsynthase gemäß Beispiel 1 N) konnte eine enzymatische Aktivität ermittelt werden.F) When reviewing the functionality the lumazine synthase according to Example 1 N) an enzymatic activity could be determined.
- G) Die Überprüfung der Expressionsrate bzw. der Größe der löslichen Proteine wurde analog Beispiel 1 M) durchgeführt. Im Rohextrakt des Stammes XL1-pNCO-BS-LuSy-AgeI-AA-LuSy konnte eine signifikante Proteinbande mit einem Molekulargewicht von ca. 16,4 kDa beobachtet werden, die in einem Vergleichsstamm ohne pNCO-BS-LuSy-AgeI-AA-LuSy Expressionsplasmid nicht zu sehen war.G) The review of the Expression rate or the size of the soluble Proteins were carried out analogously to Example 1 M). In the raw extract of the strain XL1-pNCO BS lusy-AgeI AA lusy could produce a significant protein band with a molecular weight of about 16.4 kDa are observed in a control strain not to be seen without pNCO-BS-LuSy-AgeI-AA-LuSy expression plasmid was.
Beispiel 25Example 25
Herstellung eines Vektors zur rekombinanten N-terminalen Fusion von Fremdpeptiden an die Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus (Fremdpeptide können auch ohne Linker direkt an das Trägerprotein fusioniert werden; hierfür wird die singuläre Restriktionsschnittstelle BglII verwendet, die sich in der Sequenz des Trägerproteins befindet)Making a vector for the recombinant N-terminal fusion of foreign peptides to the lumazine synthase from Aquifex aeolicus (foreign peptides can also without linker directly to the carrier protein be merged; therefor becomes the singular Restriction site BglII used in the sequence of the carrier protein is)
- A) Das Gen für die Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus wurde mit den Oligonukleotiden AQUI-11-BglII (5' ata ata gaa ttc att aaa gag gag aaa tta act atg cag atc tac gaa gg 3'), welches am 3'-Ende teilweise komplementär zum 5'-Ende der Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus ist, wobei durch eine stille Mutation eine singuläre Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease BglII (A*GATCT) eingeführt wird und am 5'-Ende eine ribosomale Bindungsstelle und eine Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease EcoRI einführt, und AQUI-10 (siehe Beispiel 20 I)) aus dem Plasmid pNCO-AA-LuSy amplifiziert. Die PCR wurde analog Beispiel 1 A) durchgeführt.A) The gene for the lumazine synthase from Aquifex aeolicus was treated with the oligonucleotides AQUI-11-BglII (5 'ata ata gaa ttc att aa gag gag aaa tta act atg cag atc tac gaa gg 3 '), which at the 3' end is partially complementary to the 5 'end of the lumazine synthase from Aquifex aeolicus is, with a silent mutation a unique recognition sequence for the Restriction endonuclease BglII (A * GATCT) is introduced and at the 5 'end a ribosomal Binding site and a recognition sequence for the restriction endonuclease EcoRI introduces, and AQUI-10 (see Example 20 I)) from the plasmid pNCO-AA-LuSy amplified. The PCR was carried out analogously to Example 1 A).
- B) Die Reinigung des PCR-Ansatzes erfolgte gemäß Beispiel 1 B), wobei ein DNA-Fragment mit einer Länge von 510 bp erhalten wurde.B) The purification of the PCR approach was carried out according to Example 1 B) to give a DNA fragment of 510 bp in length.
- C) Die weitere Vorgehensweise erfolgte analog Beispiel 1 B), E) bis L). Es wird das Plasmid pNCO-AA-BglII-LuSy erhalten.C) The further procedure was carried out analogously to Example 1 B), E) to L). The plasmid pNCO-AA-BglII-LuSy is obtained.
- D) Die Überprüfung der Expressionsrate bzw. der Größe des monomeren Proteinstranges erfolgte analog Beispiel 1 M). Im Rohextrakt des Stammes XL1-pNCO-AA-BglII-LuSy konnte eine Proteinbande mit einem Molekulargewicht von ca. 16,7 kDa beobachtet werden, die in einem Vergleichsstamm ohne pNCO-AA-BglII-LuSy-Expressionsplasmid nicht zu sehen war. Die beobachtete Bande entsprach einem Anteil von ca. 20 % bezogen auf alle löslichen Proteine (geschätzt).D) The review of Expression rate or the size of the monomer Protein strand was analogous to Example 1 M). In the raw extract of Strain XL1-pNCO-AA-BglII-LuSy could produce a protein band with a molecular weight of about 16.7 kDa are observed in a control strain was not seen without pNCO-AA-BglII-LuSy expression plasmid. The observed band corresponded to a share of about 20% based on all soluble Proteins (estimated).
- E) Die weitere Analytik wurde gemäß Beispiel 20 O) bis R) durchgeführt, wobei keine signifikanten Unterschiede zum Wildtyp-Enzym (AA-LuSy) zu beobachten waren.E) The further analysis was carried out according to Example 20 O) to R), wherein no significant differences to the wild-type enzyme (AA-LuSy) too were watching.
Beispiel 26Example 26
Herstellung eines Vektors zur C-terminalen Fusion von Fremdpeptiden an die Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicusMaking a vector for the C-terminal fusion of foreign peptides to lumazine synthase from Aquifex aeolicus
- A) Das Gen für die Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus wurde mit den Oligonukleotiden EcoRI-RBS-2 (siehe Beispiel 2 A)) und AQUI-10-(BamHI) (5' tat tat gga tcc tcg gag aga ctt gaa taa gtt tgc 3'), welches am 3'-Ende komplementär zum 3'-Ende der Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus ist und unmittelbar hinter dem letzten kodierenden Basentriplett eine singuläre Erkennungssequenz für die Restriktionsendonuklease BamHI (G*GATCC) einführt (das, in der ursprünglichen Sequenz enthaltene Stopcodon wird aufgelöst; als neues Stopcodon dient ein, in der Vektorsequenz vorhandenes Stopcodon), aus dem Plasmid pNCO-AA-LuSy amplifiziert. Die PCR wurde analog Beispiel 1 A) durchgeführt.A) The gene for the lumazine synthase from Aquifex aeolicus was with the oligonucleotides EcoRI-RBS-2 (see Example 2 A)) and AQUI-10- (BamHI) (5 'tat tat gga tcc tcg gag aga ctt gaa taa gtt tgc 3 '), which is complementary to the 3' end of the lumazine synthase from Aquifex aeolicus at the 3 'end and introduces a unique recognition sequence for the restriction endonuclease BamHI (G * GATCC) immediately after the last coding base triplet (the stop codon contained in the original sequence is dissolved; as a new stop codon, a stop codon present in the vector sequence) is amplified from the plasmid pNCO-AA-LuSy. The PCR was carried out analogously to Example 1 A).
- B) Die Reinigung des PCR-Ansatzes erfolgte gemäß Beispiel 1 B), wobei ein DNA-Fragment mit einer Länge von 507 bp erhalten wurde.B) The purification of the PCR approach was carried out according to Example 1 B) to give a DNA fragment of 507 bp in length.
- C) Die weitere Vorgehensweise erfolgte analog Beispiel 1 B), E) bis L). Es wird das Plasmid pNCO-AA-LuSy-(BamHI) erhalten.C) The further procedure was carried out analogously to Example 1 B), E) to L). The plasmid pNCO-AA-LuSy (BamHI) is obtained.
- D) Die Überprüfung der Expressionsrate bzw. der Größe des monomeren Proteinstranges erfolgte analog Beispiel 1 M). Im Rohextrakt des Stammes XL1-pNCO-AA-LuSy-(BamHI) konnte eine Proteinbande mit einem Molekulargewicht von ca. 17,8 kDa beobachtet werden, die in einem Vergleichsstamm ohne pNCO-AA-LuSy-(BamHI)-Expressionsplasmid nicht zu sehen war. Die beobachtete Bande entsprach einem Anteil von ca. 20 % bezogen auf alle löslichen Proteine (geschätzt).D) The review of Expression rate or the size of the monomer Protein strand was analogous to Example 1 M). In the raw extract of Strain XL1-pNCO-AA-LuSy- (BamHI) could be a protein band with a Molecular weight of about 17.8 kDa are observed in a Comparison strain without pNCO-AA-LuSy (BamHI) expression plasmid not was seen. The observed band corresponded to a share of approx. 20% based on all soluble Proteins (estimated).
- E) Die weitere Analytik wurde gemäß Beispiel 20 O) bis R) durchgeführt, wobei keine signifikanten Unterschiede zum Wildtyp-Enzym (AA-LuSy) zu beobachten waren.E) The further analysis was carried out according to Example 20 O) to R), wherein no significant differences to the wild-type enzyme (AA-LuSy) too were watching.
Beispiel 27Example 27
Herstellung eines Vektors zur gleichzeitigen N- und C-terminalen Fusion von Fremdpeptiden an die Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicusMaking a vector for the simultaneous N- and C-terminal fusion of foreign peptides to the lumazine synthase from Aquifex aeolicus
- A) Das Gen für die Lumazinsynthase aus Aquifex aeolicus wurde mit den Oligonukleotiden EcoRI-RBS-2 (siehe Beispiel 2 A)) und AQUI-10-(BamHI) (siehe Beispiel 26), aus dem Plasmid pNCO-AA-BglII-LuSy amplifiziert. Die PCR wurde analog Beispiel 1 A) durchgeführt.A) The gene for the lumazine synthase from Aquifex aeolicus was probed with the oligonucleotides EcoRI-RBS-2 (see example 2 A)) and AQUI-10 (BamHI) (see Example 26), from the plasmid pNCO-AA-BglII-LuSy amplified. The PCR was carried out analogously to Example 1 A).
- B) Die Reinigung des PCR-Ansatzes erfolgte gemäß Beispiel 1 B), wobei ein DNA-Fragment mit einer Länge von 507 bp erhalten wurde.B) The purification of the PCR approach was carried out according to Example 1 B) to give a DNA fragment of 507 bp in length.
- C) Die weitere Vorgehensweise erfolgte analog Beispiel 1 B), E) bis L). Es wird das Plasmid pNCO-AA-BglII-LuSy-(BamHI) erhalten.C) The further procedure was carried out analogously to Example 1 B), E) to L). The plasmid pNCO-AA-BglII-LuSy (BamHI) is obtained.
- D) Die Überprüfung der Expressionsrate bzw. der Größe des monomeren Proteinstranges erfolgte analog Beispiel 1 M). Im Rohextrakt des Stammes XL1-pNCO-AA-BglII-LuSy-(BamHI) konnte eine Proteinbande mit einem Molekulargewicht von ca. 17,8 kDa beobachtet werden, die in einem Vergleichsstamm ohne pNCO-AA-BglII-LuSy-(BamHI)-Expressionsplasmid nicht zu sehen war. Die beobachtete Bande entsprach einem Anteil von ca. 20 % bezogen auf alle löslichen Proteine (geschätzt).D) The review of Expression rate or the size of the monomer Protein strand was analogous to Example 1 M). In the raw extract of Strain XL1-pNCO-AA-BglII-LuSy (BamHI) could a protein band with a molecular weight of about 17.8 It can be observed in a control strain without pNCO-AA-BglII-LuSy (BamHI) expression plasmid not to be seen. The observed gang corresponded to a share of about 20% based on all soluble Proteins (estimated).
- E) Die weitere Analytik wurde gemäß Beispiel 20 O) bis R) durchgeführt, wobei keine signifikanten Unterschiede zum Wildtyp-Enzym (AA-LuSy) zu beobachten waren.E) The further analysis was carried out according to Example 20 O) to R), wherein no significant differences to the wild-type enzyme (AA-LuSy) too were watching.
Literaturliterature
- Altschul, Stephen F., Thomas L. Madden, Alejandro A. Schäffer, Jinghui Zhang, Zheg Zhang, Webb Miller, David J. Lipman (1997) Gapped BLAST and Psi-BLAST: a new generation of protein database search programs Nucleic Acids Res. 25, 3389–3402Altschul, Stephen F., Thomas L. Madden, Alejandro A. Schäffer, Jinghui Zhang, Zheg Zhang, Webb Miller, David J. Lipman (1997) gapped BLAST and Psi-BLAST: a new generation of protein database search programs Nucleic Acids Res. 25, 3389-3402
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