ITMI942308A1 - METHOD OF RECOVERY OF BIOLOGICALLY ACTIVE PRODUCTS FROM MICROORGANISMS - Google Patents

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ITMI942308A1
ITMI942308A1 IT002308A ITMI942308A ITMI942308A1 IT MI942308 A1 ITMI942308 A1 IT MI942308A1 IT 002308 A IT002308 A IT 002308A IT MI942308 A ITMI942308 A IT MI942308A IT MI942308 A1 ITMI942308 A1 IT MI942308A1
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Italy
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protein
bacteria
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natural
sporulation
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IT002308A
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Italian (it)
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Diana Boraschi
Paola Bossu
Giovanni Maurizi
Paolo Ruggiero
Aldo Tagliabue
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Dompe Spa
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Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: "METODO DI RECUPERO DI PRODOTTI BIOLOGICAMENTE ATTIVI DA MICROORGANISMI" Description of the industrial invention entitled: "METHOD OF RECOVERY OF BIOLOGICALLY ACTIVE PRODUCTS FROM MICROORGANISMS"

La presente invenzione riguarda il rilascio, di prodotti riccmbinanti o naturali da parte di batteri sporigeni (in grado di formare spore), come per esempio quelli del genere Baciilus, durante il precesso di sporulazione. Analogamente, la presente invenzione riguarda anche il rilascio di tali prodotti, durante il processo di lisi cellulare, da parte di batteri sporigeni resi incapaci di formare spore mediante tecniche di ingegneria genetica. The present invention relates to the release of recombinant or natural products by spore-forming bacteria (capable of forming spores), such as those of the genus Baciilus, during the sporulation process. Similarly, the present invention also relates to the release of such products, during the cell lysis process, by spore-forming bacteria rendered incapable of forming spores by genetic engineering techniques.

BACKGROUND DELL 'INVENZIONE BACKGROUND OF THE INVENTION

Baci11us subtilis è largamente utilizzato in ingegneria genetica. Un gran numero di geni sia procarioti che eucarioti sono stati clonati e espressi in questo membro del genere Bacillus (Simcnen N. &, Paiva I. Micrcbiol. Rev. 57: 109, 1993). Questo microorganismo è utilizzato soprattutto per la sua capacità di secernere le proteine, ma è stato anche utilizzato per l'espressione endocellulare di proteine eterologhe (Velati Bellini A. et al., J. Biotechnol. 18:177, 1991). Uno dei maggiori problemi che si incontrano durante il recupero di proteine endocellulari da B. subtilis è la preparazione del lisato: infatti la lisi può aversi solo tramite ripetuti passaggi in French-Press (Velati Bellini A. et al. J. Biotechnol. 18:177, 1991), incubazioni enzimatiche (per esempio con lisoziroa; Penaiva M.A. & Salas M. Proc. Nati. Acad. Sci. USA 79:5522, 1982), o sanicazione prolungata (Prestidge L. et al. J. Bacteriol. 107: 815, 1971). L'interesse nello sviluppo di un sistema di recupero che ncn utilizzi condizioni stressanti deriva principalmente da considerazioni circa l'integrità dei prodotti ricoobinanti. Infatti la preparazione del U sato batterico è un passaggio veramente critico nei processi di purificazione in quanto esso può influenzare la quantità totale e l'attività biologica del prodotto recuperato oltre che la struttura macromolecolare della proteina, la sua associazione con altre componenti cellulari e la presenza di contaminanti che possono influenzare i successivi passaggi di purificazione. A tale scopo sono stati condotti molti studi tendenti a ottenere ceppi batterici ingegneri zzati capaci di "rilasciare" prodotti ricoitfcinanti e sano stati studiati terreni di coltura tali da rendere possibile la crescita cellulare ma nello stesso tenpo di permeàbilizzare la parete batterica in modo da permettere un "rilascio passivo" della proteina ricanbinante (Naglak T.J. & Wang H.J. Biotechnol. Bioengineer. 39:732, 1992). E' noto che un processo naturale di lisi può verificarsi in alcuni batteri. Ad esempio, quando posto in condizioni ambientali non favorevoli, B« subtilis genera endospare che vengono in seguito rilasciate per autolisi della cellula madre (Kaiser D. & Losick R. Celi. 73: 237, 1993; Shapiro L. Celi. 73: 841, 1993; Partridge S.R. & Errington J. Molec. Microbici. Baci11us subtilis is widely used in genetic engineering. A large number of both prokaryotic and eukaryotic genes have been cloned and expressed in this member of the genus Bacillus (Simcnen N. &, Paiva I. Micrcbiol. Rev. 57: 109, 1993). This microorganism is mainly used for its ability to secrete proteins, but it has also been used for the endocellular expression of heterologous proteins (Velati Bellini A. et al., J. Biotechnol. 18: 177, 1991). One of the major problems encountered during the recovery of endocellular proteins from B. subtilis is the preparation of the lysate: in fact, the lysis can only occur through repeated passages in the French-Press (Velati Bellini A. et al. J. Biotechnol. 18: 177, 1991), enzymatic incubations (for example with lysoziroa; Penaiva M.A. & Salas M. Proc. Nati. Acad. Sci. USA 79: 5522, 1982), or prolonged sanitation (Prestidge L. et al. J. Bacteriol. 107 : 815, 1971). The interest in the development of a recovery system that does not use stressful conditions derives mainly from considerations about the integrity of the rewinding products. In fact, the preparation of the bacterial U sate is a truly critical step in the purification processes as it can influence the total quantity and biological activity of the recovered product as well as the macromolecular structure of the protein, its association with other cellular components and the presence of contaminants that can influence the subsequent purification steps. For this purpose, many studies have been carried out aimed at obtaining engineered bacterial strains capable of "releasing" receptive and healthy products. Culture media have been studied such as to make cell growth possible but in the same way to permeate the bacterial wall in order to allow a "passive release" of the recanbinant protein (Naglak T.J. & Wang H.J. Biotechnol. Bioengineer. 39: 732, 1992). It is known that a natural lysis process can occur in some bacteria. For example, when placed in unfavorable environmental conditions, B «subtilis generates endospars which are subsequently released by autolysis of the parent cell (Kaiser D. & Losick R. Celi. 73: 237, 1993; Shapiro L. Celi. 73: 841 , 1993; Partridge S.R. & Errington J. Molec. Microbics.

8: 945, 1993). 8: 945, 1993).

CAMPO DELL 'INVENZIONE FIELD OF INVENTION

La presente invenzione riguarda l'uso del processo naturale di sporulazione {autolisi della cellula batterica e formazione di endDspora) in ceppi di batteri sporigeni, per il recupero in forma intatta e facilmente purificatile di proteine naturali o riaonfoinanti prodotte dal batterio, o di molecole ncn proteiche derivanti dal batterio stesso. La presente invenzione riguarda anche il recupero delle suddette molecole dal supem atante di batteri sporigeni geneticamente modificati in modo che vadano incontro a autolisi senza formazione di spore. The present invention relates to the use of the natural process of sporulation (autolysis of the bacterial cell and formation of endDspore) in strains of spore-forming bacteria, for the recovery in intact and easily purifiable form of natural or re-swelling proteins produced by the bacterium, or of ncn molecules proteins derived from the bacterium itself. The present invention also relates to the recovery of the aforesaid molecules from the supernatant of genetically modified spore-forming bacteria so that they undergo autolysis without the formation of spores.

Il campo dell'invenzione include: The field of the invention includes:

- l'uso di ceppi di batteri sporigeni ingegnerizzati per il recupero di proteine riaonfoinanti dal supem atante di sporulazione; - the use of engineered strains of spore-forming bacteria for the recovery of re-swelling proteins from the sporulation supernatant;

- l'uso di ceppi di batteri sporigeni per il recupero di proteine naturali dal supem atante di sporulazione; - the use of strains of spore-forming bacteria for the recovery of natural proteins from the sporulation super atant;

- l'utilizzo di ceppi di batteri sporigeni resi ncn sporigeni con tecniche di ingegneria genetica o altre tecniche, per il recupero di molecole prodotte dal batterio dal supem atante di autolisi; - the use of spore-forming bacteria strains rendered non-spore-forming with genetic engineering techniques or other techniques, for the recovery of molecules produced by the bacterium from the autolysis supernatant;

- l'utilizzo del sistema di sporulazione-germinazione per la produzione ciclica o semi-ciclica di molecole prodotte dal batterio. DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE - the use of the sporulation-germination system for the cyclic or semi-cyclic production of molecules produced by the bacterium. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invenzione riguarda il rilascio e il recupero di proteine naturali o ricombinanti che siano prodotte da microorganismi in grado di formare endospore. Più in particolare, l'invenzione riguarda un processo per la purificazione di proteine ricamhinanti o naturali da batteri sporigeni che oonprende: The present invention relates to the release and recovery of natural or recombinant proteins that are produced by microorganisms capable of forming endospores. More particularly, the invention relates to a process for the purification of embroidering or natural proteins from spore-forming bacteria which includes:

a) coltura di batteri sporigeni in condizioni che favoriscano l'espressione della proteina ricanbinante o naturale; a) culture of spore-forming bacteria under conditions that favor the expression of the recanbinant or natural protein;

b) coltura in un terreno capace di indurre la sporulazione; b) culture in a medium capable of inducing sporulation;

c) l'isolamento della proteina riocombinante o naturale del supernatante di sporulazione. c) the isolation of the recombinant or natural protein from the sporulation supernatant.

Nelle condizioni di laboratorio la sporulazione si ottiene facendo crescere il microorganismo in un terreno "ricco", tale da sostenere la crescita vegetativa e l'espressione della proteina di interesse (ricanbinante o naturale), e successivamente trasferendo i batteri in un terreno adatto a indurre la sporulazione (per esempio un terreno che manchi di fattori essenziali alla crescita batterica e/o che contenga metalli o altri fattori che favoriscano il processo di sporulazione, come il Difco Sporulating Medium; Jongman P.J., Perkins J.B., and Losich R., Proc. Nati. Acad. Sci. USA, 80: 2305, 1983). La crescita e la sporulazione possono avvenire anche nello stesso terreno (sfruttando come segnale di induzione della sporulazione l'alta densità cellulare in coltura) utilizzando per esempio il Potato Extract Medium (Johnson W.C. and Tipper D.J. J. Bacteriol. 146: 972, 1981). Il primo terreno, offre maggiore riproducibilità, mentre il secondo è più adatto a coltivazioni in fermentatori coi rese in biomassa e proteina quantitativamente maggiori. Dopo la sporulazione, che comporta autolisi dei batteri, il supem atante di coltura contiene le proteine che erano presenti all'interno della cellula batterica, inclusa la proteina di interesse (naturale o ricanbinante). In laboratory conditions, sporulation is obtained by making the microorganism grow in a "rich" medium, such as to support vegetative growth and the expression of the protein of interest (recanbinant or natural), and subsequently by transferring the bacteria to a medium suitable for inducing sporulation (for example, a medium that lacks essential factors for bacterial growth and / or that contains metals or other factors that favor the sporulation process, such as Difco Sporulating Medium; Jongman P.J., Perkins J.B., and Losich R., Proc. Nati. Acad. Sci. USA, 80: 2305, 1983). Growth and sporulation can also occur in the same medium (using the high cell density in culture as a signal for induction of sporulation) using for example the Potato Extract Medium (Johnson W.C. and Tipper D.J. J. Bacteriol. 146: 972, 1981). The first medium offers greater reproducibility, while the second is more suitable for cultivation in fermenters with quantitatively higher yields in biomass and protein. After sporulation, which involves autolysis of the bacteria, the culture medium contains the proteins that were present within the bacterial cell, including the protein of interest (natural or recanbinant).

La presente invenzione riguarda anche l'ottenimento della proteina di interesse (naturale o ricanbinante) dal supem atante di coltura, di batteri ingegnerizzati o coiunque modificati in modo che non siano in grado di completare la formazione della spora durante il processo di sporulazione (per esempio tramite delezione o inattivazione di un fattore indispensabile al ccnpletamento del processo di sporulazione, come una delle proteine della spora). In tal modo il batterio che riceve il segnale di sporulazione (alta densità in coltura, mancanza di elementi nutritivi adeguati, segnali particolari di induzione della sporulazione) inizia il processo di sporulazione e va incentro ad autolisi, rilasciando nel supernatante la proteina di interesse, senza però riuscire a formare la spora. The present invention also relates to the obtaining of the protein of interest (natural or recanbinant) from the culture medium, of bacteria engineered or otherwise modified in such a way that they are not able to complete the spore formation during the sporulation process (for example by deletion or inactivation of a factor essential to the completion of the sporulation process, such as one of the spore proteins). In this way the bacterium that receives the sporulation signal (high density in culture, lack of adequate nutritional elements, particular signals of induction of sporulation) begins the sporulation process and undergoes autolysis, releasing the protein of interest into the supernatant, without however, be able to form the spore.

La presente invenzione inoltre descrive un sistema produttivo semicontinuo, che sfrutta le caratteristiche di resistenza e di stabilità delle spore. In tale sistema, le spore ottenute nella prima parte del processo seno messe a germinare in un terreno nutritivo fresco tale da ripristinare la crescita batterica e la produzione della proteina di intere sse (naturale o riconto inante). Il rilascio della proteina si ottiene al momento della successiva sporulazione del microorganismo. The present invention also describes a semi-continuous production system, which exploits the characteristics of resistance and stability of the spores. In this system, the spores obtained in the first part of the process are put to germinate in a fresh nutrient medium such as to restore bacterial growth and the production of the whole protein (natural or recalcitrant). The release of the protein is obtained at the time of the subsequent sporulation of the microorganism.

La presente invenzione include il recupero dal supernatante di autolisi /sporulazione sia di proteine naturali prodotte dai batteri (per esempio alcune tossine ad attività insetticida) che di proteine riccmhinanti prodotte da batteri ingegnerizzati coi i geni, per esse codificanti. The present invention includes the recovery from the autolysis / sporulation supernatant of both natural proteins produced by the bacteria (for example some toxins having insecticidal activity) and of rich proteins produced by bacteria engineered with the genes coding for them.

Nella presente invenzione, a titolo di esempio sano descritti tre processi: un sistema di rilascio di una proteina ricanbinante (l'antagonista reeettoriatie di IL-10: IL-Ira; Dinarello C.A. & Ihonpson R.C. lim itici. Today 11:404, 1991); la purificazione delia stessa proteina ricombinante, un sistema ciclico di utilizzo delle spore. In the present invention, three processes are described by way of healthy example: a releasing system of a recanbinant protein (the reeectoral antagonist of IL-10: IL-Ira; Dinarello C.A. & Ihonpson R.C. lim itici. Today 11: 404, 1991) ; the purification of the recombinant protein itself, a cyclical system of use of the spores.

DESCRIZIONE DELLA FIGURA DESCRIPTION OF THE FIGURE

Figura 1: Analisi densitometrica dopo separazione su SDS-PAGE di IL-lra in preparazioni di B. subtiiis. La migrazione elettroforetica di IL-lra ricorrtoinante è indicata da una freccia. I pesi molecolari degli standards sono riportati in KD. Figure 1: Densitometric analysis after separation on SDS-PAGE of IL-lra in B. subtiiis preparations. The electrophoretic migration of recurrent IL-1ra is indicated by an arrow. The molecular weights of the standards are reported in KD.

pannello : densitometria di standards di peso molecolare (Bio Rad); pannello : densitometria del supernatante del iisato cellulare (Se), panel: densitometry of molecular weight standards (Bio Rad); panel: densitometry of the cellular iisate supernatant (Se),

15 μl. 15 μl.

pannello : densitometria della frazione arricchita in IL-lra da Sc, panel: densitometry of the fraction enriched in IL-lra from Sc,

15 μl; 15 μl;

pannello 4: densitometria del supernatante di sporulazione (Ss), 15 μl; panel 4: densitometry of the sporulation supernatant (Ss), 15 μl;

pannello 5: densitometria della frazione arricchita in IL-lra da Ss, panel 5: densitometry of the fraction enriched in IL-lra by Ss,

15 μl. 15 μl.

ESEMPI ESEMPIO 1: Cionaggio e espressione di una proteina ricombinante (IL-lra) in un ceppo di B. subtiiis EXAMPLES EXAMPLE 1: Cionage and expression of a recombinant protein (IL-lra) in a B. subtiiis strain

Il cDNA codificante la proteina IL-lra viene per esempio isolato mediante PCR da un pool di cDNA, preparato con metodiche classiche da cellule di origine monocito-macrofagica. Gii oìigonucieotidi utilizzabili per l 'amplificazione selettiva del cDNA codificante IL-lra sono indicati: The cDNA encoding the IL-1ra protein is for example isolated by PCR from a pool of cDNA, prepared with classical methods from cells of monocyte-macrophage origin. The oìigonucieotides usable for the selective amplification of the cDNA encoding IL-lra are indicated:

L'oliganucleotide forward è stato disegnato in modo da inserire il sito di restrizione EcoRI inmediatamente a monte del codone codificante 1'aminoacido Metionina (indispensabile per dirigere l'inizio della traduzione del mRNA), seguito dal codone codificante il primo aminoacido della forma matura della proteina (R26). Analogamente, attraverso l'oligonucleotide reverse si inserisce un sito di restrizione Pstl inmediatamente a valle del codone di stop della proteina. Il frammento amplificato viene clonato nei siti EcoRI e Pstl del vettore di espressione pSM671, ottenendo il plasmide pSM441. Il piasmide pSM441 viene trasferito in cellule del ceppo SMS118 di subtilis (leu-, pyrDI-, npr-, apr-) mediante metodiche standard. Una coltura dei suddetti batteri trasformati può essere conservata a -80° in 15% glicerolo fino al momento dell'uso. The forward oliganucleotide was designed so as to insert the EcoRI restriction site immediately upstream of the codon encoding the amino acid Methionine (indispensable for directing the initiation of mRNA translation), followed by the codon encoding the first amino acid of the mature form of the protein (R26). Similarly, through the reverse oligonucleotide a Pst1 restriction site is inserted immediately downstream of the stop codon of the protein. The amplified fragment is cloned in the EcoRI and Pstl sites of the pSM671 expression vector, obtaining the pSM441 plasmid. The piasmide pSM441 is transferred into cells of the SMS118 strain of subtilis (leu-, pyrDI-, npr-, apr-) by standard methods. A culture of the aforementioned transformed bacteria can be stored at -80 ° in 15% glycerol until use.

ESEMPIO 2: Crescita del ceppo di B. subtilis ingegnerizzato e rilascio della proteina ricombinante EXAMPLE 2: Growth of the engineered B. subtilis strain and release of the recombinant protein

Due aliquote di 100ml di terreno LB contenenti 5 mg/1 di cloramfenioolo, vengono inoculate con una diluizione 1:200 di un inoculo primario preparato nello stesso terreno a partire da uno stock in glicerolo a -80°C. La coltura viene fatta crescere sotto agitazione a 37°C per 7 ore. I batteri vengono raccolti per centrifugazione (3.000 x g, 20', 4°C), lavati in tarrpone MES-NaCH 50 mM pH 6,25 contenente ED1A 1 nM, e congelati a -80eC. Per la preparazione del lisato cellulare, i batteri vengono scongelati e risospesi in 10 ml di tarrpone MES-NaCH 25 Two 100ml aliquots of LB medium containing 5 mg / 1 of chlorampheniool are inoculated with a 1: 200 dilution of a primary inoculum prepared in the same medium from a glycerol stock at -80 ° C. The culture is grown under stirring at 37 ° C for 7 hours. Bacteria are collected by centrifugation (3,000 x g, 20 ', 4 ° C), washed in 50 mM pH 6.25 MES-NaCH tarrpone containing 1 nM ED1A, and frozen at -80eC. For the preparation of the cell lysate, the bacteria are thawed and resuspended in 10 ml of tarrpone MES-NaCH 25

rtM pH 6,25 contenete EDTA 1 nM (Tampone A) e U sati usando LUI senioatore XL-2020 (Heat Systems) con una potenza di uscita di 80 W per 14 cicli di 30" di scnreazione e 30" di raffreddamento in un bagno di acqua ghiacciata. Il U sato cellulare viene centrifugato a 30.OOOxg per 30' a 4°C, il supernatante (Se) viene recuperato, evitando di raccogliere lo strato flottante in cima al tubo da centrifuga, e analizzato su gel di SDS-poliacrilairmide. Per la preparazione del supernatante di sporulazione, i batteri della seconda aliquota vengono raccolti asetticamente per centrifugazione (3.000 x g, 30' a 4°C) e risospesi in 10 ml di "Difco Sporulating Medium" con o senza cloramfenicolo. L'incubazione è protratta per una notte a 35°C con agitazione. Le spore vengono raccolte per centrifugazione (3.000 x g, 30' a 4°C) e il supem atante (Ss) viene analizzato su gel di SDS-poliacrilamnide. La proteina ricambinante è presente in quantità paragonàbili in ambedue le preparazioni (Figura 1 e Tabella 1). rtM pH 6.25 containing 1 nM EDTA (Buffer A) and used using LUI senioatore XL-2020 (Heat Systems) with an output power of 80 W for 14 cycles of 30 "scnreaction and 30" cooling in a bath of ice water. The cellular U sate is centrifuged at 30.OOOxg for 30 'at 4 ° C, the supernatant (Se) is recovered, avoiding to collect the floating layer on top of the centrifuge tube, and analyzed on SDS-polyacrylamide gel. For the preparation of the sporulation supernatant, the bacteria of the second aliquot are collected aseptically by centrifugation (3,000 x g, 30 'at 4 ° C) and resuspended in 10 ml of "Difco Sporulating Medium" with or without chloramphenicol. The incubation is continued overnight at 35 ° C with agitation. The spores are collected by centrifugation (3,000 x g, 30 'at 4 ° C) and the supernatant (Ss) is analyzed on SDS-polyacrylamide gel. The reciprocating protein is present in comparable quantities in both preparations (Figure 1 and Table 1).

ESEMPIO 3: Purificazione della proteina ricombinante prodotta dal ceppo ingegnerizzato di B. subtilis EXAMPLE 3: Purification of the recombinant protein produced by the engineered strain of B. subtilis

Se e Ss, mantenuti congelati a -80°C sino al memento dell'uso, vengano scongelati e filtrati attraverso un filtro Millex HV 0,45 μm (Millipore). Per Ss, il pH viene aggiustato a 6,25 con HC1. I due supernatanti vengono incubati per 3 ore a 4°C in lenta agitazione, con 1 mi di Q-Sepharose Fast Flow (Pharmacia), o altro scambiatore anionico, equilibrato, in tampone A, utilizzando una colonnina monouso Poly-Prep (Bio-Rad). Il materiale non adsorbito viene raccolto e incubato nelle stesse condizioni con 1 ml di S-Sepharose Fast Flow (Pharmacia), o altro scambiatore cationico, preventivamente equilibrato con tanpcne A. Dopo un lavaggio ccn tampone A, la resina viene eluita ccn 2 ml di tampone A contenente Nad 0,5 M. L'eluito viene concentrato fino a 0,25 mi utilizzando, per esenpio, il sistema di concentrazione per centrifugazione Centriccn 10 (Amiccn). Se and Ss, kept frozen at -80 ° C until ready for use, are thawed and filtered through a Millex HV 0.45 μm filter (Millipore). For Ss, the pH is adjusted to 6.25 with HCl. The two supernatants are incubated for 3 hours at 4 ° C under slow shaking, with 1 ml of Q-Sepharose Fast Flow (Pharmacia), or other balanced anion exchanger, in buffer A, using a disposable Poly-Prep column (Bio- Rad). The non-adsorbed material is collected and incubated under the same conditions with 1 ml of S-Sepharose Fast Flow (Pharmacia), or other cation exchanger, previously equilibrated with tanpcne A. After washing with buffer A, the resin is eluted with 2 ml of buffer A containing 0.5 M Nad. The eluate is concentrated to 0.25 ml using, for example, the Centriccn 10 (Amiccn) concentration system by centrifugation.

ESEMPIO 4: Analisi elettrofonetica su gel di SDS-poli acrilannde Carpioni di proteina vengono analizzati su un gel al 13,5% di acrilantnide secondo il metodo di Laemmly e colorate con Coomassie R-250. L'analisi densitcmetrica viene eseguita con un densitometro laser (Molecular Dynamics Personal Densitometer) e i dati valutati con l'uso del software Image Quant (Molecular Dynamics). Nella Figura 1 è mostrato il risultato della parziale purificazione: il contenuto totale di proteina della preparazione da Ss è minore, ma ccn un grado di purezza maggiore , rispetto alla preparazione da Sc (vedi anche Tabella 1). EXAMPLE 4: Electrophonetic analysis on SDS-polyacrylate gel Carpioni of protein are analyzed on a 13.5% acrylantnide gel according to the Laemmly method and stained with Coomassie R-250. The densitcmetric analysis is performed with a laser densitometer (Molecular Dynamics Personal Densitometer) and the data evaluated with the use of the Image Quant (Molecular Dynamics) software. Figure 1 shows the result of the partial purification: the total protein content of the preparation from Ss is lower, but with a higher degree of purity, compared to the preparation from Sc (see also Table 1).

ESEMPIO 5: Determinazione proteica EXAMPLE 5: Protein determination

La determinazione delle proteine viene eseguita utilizzando il kit "Bio-Rad Protein Assay" secondo le specifiche del fornitore. Come standard per la determinazione delle proteine nei carpioni di partenza si utilizza BSA (Bio-Rad protein standard I), mentre uno standard di IL-lra viene usato per l'analisi delle proteine delle frazioni purificate. La concentrazione di IL-lra standard e calcolata misurando la A280 0,1% della soluzione proteica in una soluzione di guanidina cloridrato 6 M preparato in tampone fosfati 20 nM pH 6,5. In queste condizioni la 0,1% di IL-lra, calcolata ccn l'utilizzo del software PC/GENE (IntelliGenetics ) è 0,910. I risultati delle determinazioni sono riportati nella Tabella 1. Protein determination is performed using the "Bio-Rad Protein Assay" kit according to the supplier's specifications. BSA (Bio-Rad protein standard I) is used as a standard for the determination of proteins in the starting carpions, while an IL-lra standard is used for the analysis of the proteins of the purified fractions. The standard IL-1ra concentration is calculated by measuring the 0.1% A280 of the protein solution in a 6 M guanidine hydrochloride solution prepared in 20 nM phosphate buffer pH 6.5. Under these conditions the 0.1% of IL-lra, calculated with the use of the PC / GENE software (IntelliGenetics) is 0.910. The results of the determinations are reported in Table 1.

ESEMPIO 6: Attività biologica di IL-lra EXAMPLE 6: Biological activity of IL-lra

L’attività inibitoria di IL-lra è misurata nel test della proliferazione di timociti mirini. I timodti (6 x 105 cellule /pozzetto in piastre da 96 pozzetti Costar) di topi C3H/H6J {Jackson Labs) di 5-7 settimane seno coltivati in RPMI-1640 (Gibco) con 5% di siero fetide bovino (FBS, Hyclcne) , β -mercap t o-e tanolo 25 μΜ, 50 μg/ml di gentamicina (Sigma) e 1,5 μg/ml di fitoemoagglutinina (PHA, Wellcome) . Una dose fissa di hurIL-lB (30 pg/ral) da sola o in presenza di differenti dosi di IL-lra standard o purificato (da 10 pg/ral a 100 ng/ml) viene aggiunta, in triplicato, ai pozzetti. La piastra è incubata a 37°C in aria umida con il 5% di CO2 per 72 ore e successivamente incubata per una notte con 0,5 μCi di 3H TdR (NEN) . Le cellule sono raccolte su filtri di fibra di vetro e i livelli di incorporazione di H TdR determinati con uno scintillatole Pharmacia Betaplate. Una unità di IL-lra è calcolata come la quantità che inibisce il 50% della proliferazione indotta da IL-1. Dai dati riportati nella Tabella 1 risulta evidente che non esistono significative differenze di attività tra le due preparazioni. The inhibitory activity of IL-lra is measured in the proliferation test of thymocytes sights. Thymodts (6 x 105 cells / well in 96-well Costar plates) of 5-7 week old C3H / H6J {Jackson Labs) mice cultured in RPMI-1640 (Gibco) with 5% fetid bovine serum (FBS, Hyclcne ), β -mercap t o-e tanol 25 μΜ, 50 μg / ml of gentamicin (Sigma) and 1.5 μg / ml of phytohemagglutinin (PHA, Wellcome). A fixed dose of hurIL-1B (30 pg / ral) alone or in the presence of different doses of standard or purified IL-1ra (from 10 pg / ral to 100 ng / ml) is added, in triplicate, to the wells. The plate is incubated at 37 ° C in humid air with 5% CO2 for 72 hours and subsequently incubated overnight with 0.5 μCi of 3H TdR (NEN). Cells are collected on glass fiber filters and H TdR incorporation levels determined with a Pharmacia Betaplate scintillatole. One unit of IL-1ra is calculated as the amount that inhibits 50% of the proliferation induced by IL-1. From the data reported in Table 1 it is evident that there are no significant differences in activity between the two preparations.

ESEMPIO 7: Sistema semi-ciclico per la produzione di proteine e spore Per la crescita del microorganismo (fase vegetativa-fase sporogena) , 100 ml di terreno LB contenenti 5 mg/1 di cloramfenicolo vengano inoculati con una diluizione 1:200 di un inoculo primario preparato nello stesso terreno a partire da uno stock in glicerolo a -80 °C. La coltura viene fatta crescere sotto agitazione a 37 °C per 7 ore. I batteri vengono raccolti asetticamente per centrifugazione (3.000 x g, 30' a 4°C) e risospesi in 10 ml di "Difoo Sporulating Medium" senza cloramfenicolo . L'incubazione è protratta per una notte a 35°C in agitazione. Le spore vengano separate dal supernatante per centrifugazione (3.000 x g, 30' a 4°C) . Il supenatante è utilizzato per la purificazione della proteina come descritto nell'esempio 3. Le spore raccolte vengano usate come inoculo in terreno nutritivo (LB) contenente cloramfenicolo 5 mg/1. In questo terreno esse vengano indotte a germinare e rientrare nel ciclo vegetativo. Dopo 7 ore dal momento iniziale della crescita, le cellule vengono nuovamente raccolte asetticamente e trasferite in "Difco Sporulating Medium" dove vengono nuovamente indotte a sporulare. EXAMPLE 7: Semi-cyclic system for the production of proteins and spores For the growth of the microorganism (vegetative phase-sporogenic phase), 100 ml of LB medium containing 5 mg / 1 of chloramphenicol are inoculated with a 1: 200 dilution of an inoculum primary prepared in the same medium starting from a glycerol stock at -80 ° C. The culture is grown under stirring at 37 ° C for 7 hours. The bacteria are collected aseptically by centrifugation (3,000 x g, 30 'at 4 ° C) and resuspended in 10 ml of "Difoo Sporulating Medium" without chloramphenicol. The incubation is continued for one night at 35 ° C under agitation. The spores are separated from the supernatant by centrifugation (3,000 x g, 30 'at 4 ° C). The supenatant is used for protein purification as described in Example 3. The collected spores are used as inoculum in nutrient medium (LB) containing chloramphenicol 5 mg / 1. In this soil they are induced to germinate and re-enter the vegetative cycle. After 7 hours from the initial moment of growth, the cells are again aseptically collected and transferred to "Difco Sporulating Medium" where they are again induced to sporulate.

Claims (7)

RIVENDICAZIONI 1. Processo per la purificazione di proteine ricombinanti o naturali da batteri sporigeni che camprende: a) coltura di batteri sporogeni in condizioni che favoriscano l'espressione della proteina riedito inante o naturale; b) coltura in un terreno capace di indurre la sporulazione; c) l'isolamento della proteina ricatto inante o naturale del supem atante di sporulazione. CLAIMS 1. Process for the purification of recombinant or natural proteins from spore-forming bacteria which includes: a) culture of sporogenic bacteria under conditions that favor the expression of the inant or natural re-edited protein; b) culture in a medium capable of inducing sporulation; c) the isolation of the inant or natural blackmail protein of the sporulation supem atant. 2. Processo secondo la rivendicazione 1 che comprende inoltre la separazione delle spore dallo stadio b) e il loro riutilizzo, previo ritorno alla fase germinativa, nella coltura dello stadio a). 2. Process according to claim 1 which further comprises the separation of the spores from stage b) and their reuse, after returning to the germinative stage, in the culture of stage a). 3. Processo secondo la rivendicazione 1 e/o 2 in cui i batteri sporogeni seno ceppi di Bacillus subtilis. 3. Process according to claim 1 and / or 2 in which the sporogenic bacteria sinus strains of Bacillus subtilis. 4. Processo secondo una qualunque delle rivendicazioni 1-3 per la purificazione di proteine riconbinanti da batteri sporogeni ingegnerizzati . Process according to any one of claims 1-3 for the purification of recombinant proteins from engineered sporogenic bacteria. 5. Processo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti in cui la proteina riconbinante è l'antagonista recettoriale di IL-Ιβ (IL-lra). Process according to any one of the preceding claims in which the recombinant protein is the receptor antagonist of IL-Ιβ (IL-1ra). 6. Processo secondo una qualunque delle rivendicazioni 1-3 in cui i batteri sporogeni non sono ingegnerizzati e la proteina di interesse è un prodotto naturale del batterio. Process according to any one of claims 1-3 wherein the sporogenic bacteria are not engineered and the protein of interest is a natural product of the bacterium. 7. Processo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti in cui i batteri sporogeni siano stati resi incapaci di formare la spora, con tecniche di ingegneria genetica o altre tecniche adeguate, per utilizzare la fase di autolisi senza formazione di spore per il recupero delle proteine di interesse. 7. Process according to any one of the preceding claims in which the sporogenic bacteria have been rendered unable to form the spore, by genetic engineering or other suitable techniques, to use the autolysis step without spore formation for recovery of the proteins of interest.
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