JPH10262693A - Regeneration of protein by using modified molecular chaperone - Google Patents

Regeneration of protein by using modified molecular chaperone

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JPH10262693A
JPH10262693A JP7247997A JP7247997A JPH10262693A JP H10262693 A JPH10262693 A JP H10262693A JP 7247997 A JP7247997 A JP 7247997A JP 7247997 A JP7247997 A JP 7247997A JP H10262693 A JPH10262693 A JP H10262693A
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JP
Japan
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protein
molecular chaperone
chaperone
modified
groel
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Withdrawn
Application number
JP7247997A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Fukuda
秀樹 福田
Akihiko Kondo
昭彦 近藤
Soichi Okabe
宗一 岡部
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Nagase and Co Ltd
Original Assignee
Nagase and Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively regenerate a protein used for a drug, etc., by using a modified chaperone readily prepared and capable of being repeatedly used and by reacting the modified molecular chaperone with the protein to be regenerated. SOLUTION: A DNA fragment coding for GroEL, which is a molecular chaperone derived from Escherichia coil, is amplified by using a primer by a PCR and prepared, and the molecular chaperone is produced by using the DNA fragment. An (His)6 tag is added to the C-terminal of the molecular chaperone to provide a modified molecular chaperone. The modified chaperone is brought into contact with a protein to be regenerated such as modified enolase in 4M guanidine hydrochloride to react the modified chaperone with the protein to be regenerated in the method for regenerating the protein. The protein such as an enzyme utilized in a wide use such as a drug is effectively regenerated by using the modified chaperone capable of being readily prepared and repeatedly used.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、タンパク質の再生
方法に関する。より詳細には、本発明は、変性タンパク
質または不活性のタンパク質として発現される組換えタ
ンパク質の再生方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for regenerating a protein. More specifically, the present invention relates to a method for regenerating a recombinant protein expressed as a denatured protein or an inactive protein.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、酵素などのタンパク質は医薬品を
はじめとする幅広い用途で利用されているが、特に天然
において微量に産生されるタンパク質は一般に高価であ
る。また、タンパク質は、精製工程あるいは反応工程に
おいて、熱、化学物質などの物理的、化学的な要因で変
性し失活しやすい。また、遺伝子組換え技術を用いてタ
ンパク質を産生する場合、特に細菌細胞中で高発現され
る異種タンパク質は、インクルージョンボディと称する
不溶性のかつ不活性のタンパク質として得れることが多
い。これらの変性タンパク質あるいは不活性なタンパク
質を、種々の手段で、可溶化および活性化する方法が試
みられている。
2. Description of the Related Art At present, proteins such as enzymes are used in a wide range of applications including pharmaceuticals, but proteins produced in trace amounts in nature are generally expensive. Further, proteins are easily denatured and deactivated in the purification step or the reaction step due to physical or chemical factors such as heat or chemical substances. When a protein is produced using a gene recombination technique, a heterologous protein highly expressed in a bacterial cell in particular is often obtained as an insoluble and inactive protein called an inclusion body. Methods for solubilizing and activating these denatured or inactive proteins by various means have been attempted.

【0003】最近、いわゆる分子シャペロンと呼ばれる
熱ショックタンパク質が細胞内で構成的に発現している
ことが明らかになった(Hlodanら、Pain編、Mechanism o
f protein folding, Oxford University Press p194-22
8,(1994))。この分子シャペロンは細胞内においてタン
パク質の高次構造の形成・維持、タンパク質の膜透過、
細胞周期の調節、個体の発生・分化、免疫系など多くの
生物種に共通する生理機能に関与していることが明らか
になった(現代化学、1996年8月号、14〜20頁、タンパ
ク質核酸酵素 41巻, 849〜859(1996)、同860〜867(199
6))。
[0003] Recently, it has been revealed that a heat shock protein called a so-called molecular chaperone is constitutively expressed in cells (Hlodan et al., Edited by Pain, Mechanism O.).
f protein folding, Oxford University Press p194-22
8, (1994)). This molecular chaperone is responsible for the formation and maintenance of protein higher-order structures in cells,
It has been clarified that it is involved in the physiological functions common to many species including cell cycle regulation, individual development / differentiation, and the immune system (Hyundai Kagaku, August 1996, pp. 14-20, Protein Nucleic acid enzyme 41, 849-859 (1996), 860-867 (199
6)).

【0004】熱ショックタンパク質の中にはいくつかの
ファミリーがあり、Hsp60ファミリーを特にシャペロニ
ンという。シャペロニンの中では、大腸菌のGroEが、現
在までに最もよく研究されている。GroEは、GroEL(分
子量57,000)の14量体とGroES(分子量10,000)の7
量体の2つのタイプのサブユニットからなっており、通
常の細胞条件下でシャペロニンGroEは、ATPに依存し
て、新たに合成されるタンパク質に作用し、天然の構造
に折り畳む。また、42℃から46℃の間では、大腸菌内の
GroEは菌体タンパク質の約10%まで上昇し、大多数の
タンパク質がシャペロニン(GroE)に結合している(Mar
tinら、Science 258: 995-998 (1992))。
[0004] There are several families of heat shock proteins, the Hsp60 family being particularly called chaperonin. Among the chaperonins, E. coli GroE is the best studied to date. GroE is a 14-mer of GroEL (molecular weight 57,000) and a 7-mer of GroES (molecular weight 10,000).
Consisting of two types of subunits, the chaperonin GroE, under normal cellular conditions, acts on newly synthesized proteins, depending on ATP, to fold into its native structure. Also, between 42 ° C and 46 ° C,
GroE rises to about 10% of bacterial proteins, and the majority of proteins are bound to chaperonin (GroE) (Mar
tin et al., Science 258: 995-998 (1992)).

【0005】インビトロでは、GroEは熱変性タンパク質
に結合し、高温での凝集を防いで、温度が下がった後、
ATPとGroESの存在下で、折り畳みを触媒することが証明
されている(Holl-Neugebauerら、Biochemistry 30:116
09-11614 (1991)、Martinら、Nature 352:36-42 (199
2))。
[0005] In vitro, GroE binds to heat-denatured proteins and prevents aggregation at high temperatures, after which the temperature decreases.
It has been shown to catalyze folding in the presence of ATP and GroES (Holl-Neugebauer et al., Biochemistry 30: 116).
09-11614 (1991), Martin et al., Nature 352: 36-42 (199
2)).

【0006】分子シャペロンGroEまたはGroELを用い
て、塩酸グアニジンで変性されたエノラーゼ、DNaseが
再生されている。この再生を固定化されたGroEまたはGr
oELを用いて行うことが本発明者らによって開発されて
いる(福田ら、日本化学工学会第61回年会、講演要旨集
(1996))。この方法は、GroEをフォルミルセルロファイ
ンに固定化することでGroEを再利用することができる
が、再生能力低下を防止する方法が必要となる。そこ
で、これらの分子シャペロンを再利用し得、かつ効率の
良いタンパク質の精製方法が望まれている。
The enolase and DNase denatured with guanidine hydrochloride are regenerated using the molecular chaperone GroE or GroEL. GroE or Gr with this immobilized
The present inventors have developed what is done using oEL (Fukuda et al., The 61st Annual Meeting of the Chemical Society of Japan, Abstracts of Lectures)
(1996)). In this method, GroE can be reused by immobilizing GroE on formyl cellulofine, but a method for preventing a decrease in reproduction capability is required. Therefore, there is a demand for an efficient protein purification method that can reuse these molecular chaperones.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決すべく行われたものであり、分子シャペロンを改
変することにより、分子シャペロンを容易に調製しかつ
繰り返し使用できることを発見し、本発明を完成させた
ものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it has been found that a molecular chaperone can be easily prepared and repeatedly used by modifying the molecular chaperone. The present invention has been completed.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、タンパ
ク質を再生する方法であって、改変分子シャペロンと再
生されるべきタンパク質とを反応させる工程を包含す
る、方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a method for regenerating a protein, comprising the step of reacting a modified molecular chaperone with a protein to be regenerated.

【0009】好ましい実施態様においては、前記改変分
子シャペロンは再使用される。
[0009] In a preferred embodiment, the modified molecular chaperone is reused.

【0010】好ましい実施態様においては、前記改変分
子シャペロンは(His)6タグを付加された分子シャペロン
である。
In a preferred embodiment, the modified molecular chaperone is a (His) 6 -tagged molecular chaperone.

【0011】好ましい実施態様においては、前記(His)6
タグは分子シャペロンのC末端に付加される。
In a preferred embodiment, the (His) 6
Tags are added to the C-terminus of the molecular chaperone.

【0012】好ましい実施態様においては、前記改変分
子シャペロンがNi+キレート樹脂に結合された状態で反
応が行われる。
In a preferred embodiment, the reaction is carried out in a state where the modified molecular chaperone is bound to a Ni + chelate resin.

【0013】好ましい実施態様においては、前記分子シ
ャペロンはGroELである。
[0013] In a preferred embodiment, the molecular chaperone is GroEL.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明に用いられる分子シャペロ
ンは、HSP60(シャペロニン)ファミリーのGroEL、Hsp6
0、Cpn60、Hsp70ファミリーのDnaK、Hsp70、Bip、Hsp90
ファミリーのHtpG、Hsp90、Grop94、TRiCファミリーのT
F55、TRiC(TCP1)、その他Hsp28、Hsp45等が挙げられ
る。好適には シャペロニンファミリーのGroEL、GroE
S、GroE(GroELの14量体とGroESの7量体とからなる)
が用いられ得る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The molecular chaperones used in the present invention are GroEL, Hsp6 of the HSP60 (chaperonin) family.
0, Cpn60, DnaK of Hsp70 family, Hsp70, Bip, Hsp90
HtpG, Hsp90, Grop94 of the family, T of the TRiC family
F55, TRiC (TCP1), Hsp28, Hsp45 and the like. Preferably, the chaperonin family GroEL, GroE
S, GroE (consisting of GroEL 14-mer and GroES 7-mer)
Can be used.

【0015】これらの分子シャペロンの由来は問わな
い。さらに、好熱性細菌、超耐熱性の始原菌などに由来
する耐熱性の分子シャペロンも用いられ得る。
The origin of these molecular chaperones does not matter. Furthermore, a thermostable molecular chaperone derived from a thermophilic bacterium, a hyperthermophilic primordial bacterium and the like can also be used.

【0016】大腸菌のGroE(GroELおよびGroES)は、遺
伝子組換えで生産される。例えば、Koharaのクローンバ
ンクからのλ649(NATIONAL INATITUTE OF GENETICS (S
HIZUOKA, JAPAN)より入手)をEcoRIおよびHindIIIで切
断し、8.5kbpの断片を回収する。この断片には、GroEL
およびGroESの両方の遺伝子が含まれている。この断片
から目的の分子シャペロンをコードする遺伝子を含む断
片を切り出して、これを発現ベクターに組み込む。得ら
れたベクターを保有する宿主を適切な条件下で培養した
後、培養物から分子シャペロンを回収することにより、
分子シャペロンが生産され得る。
E. coli GroE (GroEL and GroES) is produced by genetic recombination. For example, λ649 (NATIONAL INATITUTE OF GENETICS (S
HIZUOKA, JAPAN) is cut with EcoRI and HindIII, and a 8.5 kbp fragment is recovered. This fragment contains GroEL
And GroES genes are included. From this fragment, a fragment containing a gene encoding a target molecular chaperone is cut out and inserted into an expression vector. After culturing the host carrying the obtained vector under appropriate conditions, by recovering the molecular chaperone from the culture,
Molecular chaperones can be produced.

【0017】分子シャペロンの改変はアフィニティー精
製可能なアミノ酸配列を分子シャペロンに付加すること
により行われる。付加する部位は、分子シャペロンの再
生活性が維持される限り、N末端、C末端または内部の
いずれでもよい。付加されるアフィニティー精製可能な
アミノ酸配列の例としては、グルタチオンSトランスフ
ェラーゼおよび(His)6タグなどが挙げられるが、(His)6
タグが特に好ましい。分子シャペロンの高次構造形成に
悪影響を及ぼさない小分子が好ましい(例えば、GroEL
は14量体を形成する)からである。(His)6タグは6個の
ヒスチジンからなるアミノ酸配列であり、Ni+に特異的
に結合する性質を有する。
The modification of the molecular chaperone is performed by adding an amino acid sequence capable of affinity purification to the molecular chaperone. The site to be added may be at the N-terminus, C-terminus or inside as long as the regeneration activity of the molecular chaperone is maintained. Examples of added are affinity purified possible amino acid sequences, but such as glutathione S-transferase and (His) 6 tag and the like, (His) 6
Tags are particularly preferred. Small molecules that do not adversely affect the formation of higher-order structures of molecular chaperones are preferable (for example, GroEL
Forms a 14-mer). The (His) 6 tag is an amino acid sequence consisting of six histidines and has a property of specifically binding to Ni + .

【0018】アフィニティー精製可能なアミノ酸配列の
分子シャペロンへの付加は、例えば、付加されるアミノ
酸配列がすでにクローン化された発現ベクターに、分子
シャペロンをコードするDNAフラグメントをインフレー
ムで連結することにより実施される。(His)6タグがクロ
ーン化された発現ベクターの例としては、pET21a-d(+)
(Novagen)、pQE-30(Qiagen)などが挙げられ、これ
らは市販品として入手可能である。インフレームで連結
するためにDNA配列の修飾が必要な場合は、部位特異的
変異誘発、PCRまたはアダプターの付加など当該分野で
周知の方法を使用して分子シャペロンをコードするDNA
断片を加工する。
The addition of an affinity-purifiable amino acid sequence to a molecular chaperone is performed, for example, by ligating a DNA fragment encoding the molecular chaperone in frame to an expression vector in which the amino acid sequence to be added has already been cloned. Is done. As an example of an expression vector in which the (His) 6 tag has been cloned, pET21a-d (+)
(Novagen), pQE-30 (Qiagen) and the like, which are commercially available. If modification of the DNA sequence is required to ligate in-frame, DNA encoding the molecular chaperone using methods well known in the art, such as site-directed mutagenesis, PCR or addition of adapters
Process the pieces.

【0019】改変分子シャペロンの精製は付加されるア
ミノ酸配列が特異的に結合する物質が結合された担体な
どを用いるアフィニティー精製により実施される。例え
ば、(His)6タグが付加された分子シャペロンは、(His)6
タグとNi+の特異的な結合を利用して、例えばNi+キレー
トカラムを用いて精製される。
The modified molecular chaperone is purified by affinity purification using a carrier to which a substance to which the amino acid sequence to be added specifically binds is bound. For example, a molecular chaperone to which a (His) 6 tag is added is (His) 6
Utilizing the specific binding between the tag and Ni + , for example, purification is performed using a Ni + chelating column.

【0020】本発明に使用される再生されるべきタンパ
ク質は、熱変性、変性剤、化学物質処理などの物理的あ
るいは化学的変性を受けたタンパク質、組換えで発現し
たインクルージョンボディ等の不活性のタンパク質など
が使用され得、タンパク質の由来は問わない。好適に
は、グルコース-6-ホスフェートデヒドロゲナーゼ、ラ
クテートデヒドロゲナーゼ、α-アミラーゼ、DNase、エ
ノラーゼが挙げられる。
The protein to be regenerated used in the present invention may be a protein that has undergone physical or chemical denaturation such as heat denaturation, denaturing agent treatment, or a chemical treatment, or an inactive body such as a recombinantly expressed inclusion body. A protein or the like can be used, and the origin of the protein does not matter. Preferable examples include glucose-6-phosphate dehydrogenase, lactate dehydrogenase, α-amylase, DNase, and enolase.

【0021】反応に用いられる分子シャペロンと再生さ
れるべきタンパク質とのモル比は約2かそれ以上、好ま
しくは3以上である。モル比が小さすぎると、反応が十
分に進行しない。
The molar ratio of the molecular chaperone used in the reaction to the protein to be regenerated is about 2 or more, preferably 3 or more. If the molar ratio is too small, the reaction does not proceed sufficiently.

【0022】分子シャペロンと再生されるべきタンパク
質との反応条件は、再生されるべきタンパク質に依存す
るが、そのタンパク質のpH安定性、熱安定性等を考慮し
て、反応のpH、温度等の条件が適用される。再生反応
は、分子シャペロンおよび再生されるべきタンパク質を
含む反応液をインキュベートすることにより実施される
が、アフィニティーカラムに予め結合された分子シャペ
ロンを使用して実施することも可能である。シャペロニ
ンを用いる場合は、ATPを加えることにより、反応が促
進され得る。再生は、再生緩衝液(たとえば、10mM MgC
l2,20mM KClおよび2mMジチオスレイトールを含む50mM酢
酸pH5.0、リン酸pH 6.0-7.0 または50mMTris-HCl pH7.
8-10)に再生されるべきタンパク質を添加し、ATPを終
濃度2mMとなるように加え、GroE21量体またはGroEL14量
体を所定のモル比で加えて行い得る。
The reaction conditions between the molecular chaperone and the protein to be regenerated depend on the protein to be regenerated, but in consideration of the pH stability, thermal stability, etc. of the protein, the reaction pH, temperature, etc. Conditions apply. The regeneration reaction is carried out by incubating a reaction solution containing the molecular chaperone and the protein to be regenerated, but it is also possible to carry out the reaction using a molecular chaperone previously bound to an affinity column. When chaperonin is used, the reaction can be promoted by adding ATP. Regeneration is performed in a regeneration buffer (eg, 10 mM MgC
l 2, 20 mM KCl and 50mM acetate pH5.0 containing 2mM dithiothreitol, phosphoric acid pH 6.0-7.0, or 50 mM Tris-HCl pH 7.
The protein to be regenerated is added to 8-10), ATP is added to a final concentration of 2 mM, and GroE21 mer or GroEL14 mer is added at a predetermined molar ratio.

【0023】反応の終了は、再生したタンパク質の酵素
活性等を測定することにより決定し得る。反応終了後、
再生したタンパク質を、当業者に周知の一般的なタンパ
ク質の分離精製方法により、回収、精製し得る。または
分子シャペロンを、上記アフィニティー精製により反応
液から取り出し、残りの反応液から再生したタンパク質
を回収し得る。アフィニティー精製された分子シャペロ
ンは、繰り返し使用され得る。再生反応がアフィニティ
ーカラムに予め結合された分子シャペロンを用いて実施
される場合は、再生されたタンパク質はカラムからの溶
出液として回収される。
The completion of the reaction can be determined by measuring the enzyme activity and the like of the regenerated protein. After the reaction,
The regenerated protein can be recovered and purified by a general protein separation and purification method well known to those skilled in the art. Alternatively, the molecular chaperone can be removed from the reaction solution by the affinity purification, and the regenerated protein can be recovered from the remaining reaction solution. The affinity-purified molecular chaperone can be used repeatedly. If the regeneration reaction is performed using a molecular chaperone pre-bound to the affinity column, the regenerated protein is recovered as eluate from the column.

【0024】[0024]

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明がこれらの実施例に限定されるも
のではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0025】(実施例1)GroELへのHis6タグの付加 大腸菌由来の分子シャペロンであるGroELをコードするD
NAフラグメントをPCRにより調製した。PCRは、GroELを
コードするDNAフラグメントがクローン化されたファー
ジDNA(Koharaのクローンバンクからのλ649(NATIONAL
INATITUTE OFGENETICS (SHIZUOKA, JAPAN))より入
手)をテンプレートとして用い、GroELのN末端をコー
ドするヌクレオチド配列およびEcoRI部位を含むセンス
プライマー(5'-GGGGAATTCCCATGGGGATGGCA-3')、GroEL
のC末端をコードする配列に相補的なヌクレオチド配列
およびHindII部位を含むアンチセンスプライマー(5'-T
TAGGATCCTTAAAGCTTCATCATGCCGCCCATGCC-3')およびTaq
ポリメラーゼ酵素(シータス社製、米国)を使用し、94
℃1分、98℃20秒および68℃3分を30サイクルの条件で
PCRを実施した。得られた産物とpCR IIベクター(Invit
rogen)とを、挿入物対ベクター比2.5:1(重量比)で
混合し、16℃一晩連結した。次いで、この連結混合物を
用いてEscherichia coli DH5αコンピテント細胞を形質
転換し、カナマイシンおよびアンピシリン耐性コロニー
を選択した。次いで、生じたいくつかのコロニーからプ
ラスミドDNAを抽出して、制限消化により予想される長
さ(108bp)のフラグメントを生じるクローンを選択
し、その挿入物のヌクレオチド配列をThermo Sequenase
fluorescent labelled primer cycle sequencing kit
(RPN2436)および蛍光式DNAシークエンサー(島津製作
所製、DQS-1000)を使用して配列決定して正しい配列を
有するクローンを得た。
(Example 1) Addition of His 6 tag to GroEL D coding for GroEL which is a molecular chaperone derived from Escherichia coli
NA fragments were prepared by PCR. PCR was performed using phage DNA cloned from a DNA fragment encoding GroEL (λ649 (NATIONAL
Using INATITUTE OFGENETICS (SHIZUOKA, JAPAN)) as a template, a sense primer (5'-GGGGAATTCCCATGGGGATGGCA-3 ') containing a nucleotide sequence encoding the N-terminus of GroEL and an EcoRI site, GroEL
An antisense primer containing a nucleotide sequence complementary to the sequence encoding the C-terminus of HindII and a HindII site (5′-T
TAGGATCCTTAAAGCTTCATCATGCCGCCCATGCC-3 ') and Taq
Using polymerase enzyme (Cetus, USA), 94
℃ 1 minute, 98 ℃ 20 seconds and 68 ℃ 3 minutes under the condition of 30 cycles
PCR was performed. Obtained product and pCR II vector (Invit
rogen) at an insert to vector ratio of 2.5: 1 (weight ratio) and ligated overnight at 16 ° C. The ligation mixture was then used to transform Escherichia coli DH5α competent cells, and kanamycin and ampicillin resistant colonies were selected. Next, plasmid DNA was extracted from some of the resulting colonies, clones that produced a fragment of the expected length (108 bp) by restriction digestion were selected, and the nucleotide sequence of the insert was changed to Thermo Sequenase.
fluorescent labelled primer cycle sequencing kit
(RPN2436) and a fluorescent DNA sequencer (DQS-1000, manufactured by Shimadzu Corporation) to determine a clone having a correct sequence.

【0026】次に、PCR増幅フラグメントを、Hisタグを
コードする配列を有する発現ベクターpET-21a-d(+)(No
vagen)にクローン化した。得られたクローンから挿入
物をEcoRIおよびHindIIIで消化することにより切り出し
て、同じ制限酵素で消化したpET-21a-d(+)と上記と同様
に連結した。得られた連結混合物を用いて、Escherichi
a coli HMS174コンピテント細胞を形質転換し、アンピ
シリン耐性コロニーを選択した。得られたコロニーの中
から予想されるクローンを上記と同様に選択して、His
タグが付加されたGroEL(GroEL-(His)6)をコードするp
TM6を得た。
Next, the PCR amplified fragment was converted to an expression vector pET-21a-d (+) (No.
vagen). The insert was excised from the resulting clone by digestion with EcoRI and HindIII and ligated to pET-21a-d (+) digested with the same restriction enzymes as described above. Using the resulting ligation mixture, Escherichi
E. coli HMS174 competent cells were transformed and ampicillin-resistant colonies were selected. A clone expected from the obtained colonies was selected in the same manner as above, and His
P encoding GroEL with tag added (GroEL- (His) 6 )
TM6 was obtained.

【0027】(実施例2)GroEL-(His)6の調製 実施例1で得られたpTM6を保有するEscherichia coli H
MS174株を、アンピシリン(100μg/ml)を含有するLB培
地(yeast extract 5g/l, tryptone 10g/l, NaCl 5g/l)
に接種し、37℃で一晩振とう培養した。次いで、培養液
を同じ培地で10倍希釈し、OD600が0.6〜1.0になるまで3
7℃で振とう培養した。この時点で、イソプロピルβ-D-
チオガラクトピラノシドを、最終濃度1mMになるように
添加し、さらに4時間振とうした。図1において、レー
ン1はIPTGの添加前、レーン2はIPTGの添加後の細胞か
ら抽出した抽出液をSDS-PAGE分析した結果であり、IPTG
の添加によってGroEL-(His)6の産生が誘導されることが
判明した。またレーン3に見られるように、GroEL-(Hi
s)6は不溶性画分にも含まれていた。
(Example 2) Preparation of GroEL- (His) 6 Escherichia coli H containing pTM6 obtained in Example 1
The MS174 strain was transformed into an LB medium (yeast extract 5 g / l, tryptone 10 g / l, NaCl 5 g / l) containing ampicillin (100 μg / ml).
And cultured with shaking at 37 ° C. overnight. The culture was then diluted 10-fold with the same medium, and diluted until the OD 600 was 0.6-1.0.
The cells were cultured with shaking at 7 ° C. At this point, isopropyl β-D-
Thiogalactopyranoside was added to a final concentration of 1 mM and shaken for an additional 4 hours. In FIG. 1, lane 1 is the result of SDS-PAGE analysis of the extract extracted from the cells before the addition of IPTG, and lane 2 is the result of the IPTG addition.
Was found to induce the production of GroEL- (His) 6 . Also, as seen in lane 3, GroEL- (Hi
s) 6 was also included in the insoluble fraction.

【0028】得られた培養物から遠心分離により細胞を
採集し、次いでこれを超音波破砕して抽出液を得た。40
0 mM NiSO4を用いてキレートセロファインカラム(チッ
ソ社製)をNi+イオンでチャージした。抽出液をBinding
緩衝液(40mMイミダゾール、4M NaCl、100mM Tris-HCl
(pH7.8))で平衡化したこのカラムにかけて吸着させ、
次いで4Mイミダゾールで溶出して、GroEL-(His)6を含
む画分を得た。SDS-PAGEにより、この画分が予想される
分子量(60kd)の単一バンドを示すことを確認した(図
1、レーン4)。
Cells were collected from the resulting culture by centrifugation, and then sonicated to obtain an extract. 40
A chelate cellofine column (manufactured by Chisso Corporation) was charged with Ni + ions using 0 mM NiSO 4 . Binding extract
Buffer solution (40 mM imidazole, 4 M NaCl, 100 mM Tris-HCl
(pH 7.8)).
Then, elution was performed with 4 M imidazole to obtain a fraction containing GroEL- (His) 6 . SDS-PAGE confirmed that this fraction showed a single band with the expected molecular weight (60 kd) (FIG. 1, lane 4).

【0029】(実施例3)実施例2で得られたGroEL-(H
is)6が、変性タンパク質を再生させる能力を検討した。
4Mグアニジン塩酸中で変性させたエノラーゼまたはDN
aseを、再生緩衝液(10mM MgCl2,20mM KClおよび2mMジ
チオスレイトールを含む50mM Tris-HCl pH7.8)中最終
濃度0.17μMになるように添加し、GroEL-(His)6または
コントロールとしてのGroELを等モル濃度で添加するか
または添加しないで、各種温度で30分間反応させた。反
応終了後、それぞれの酵素活性を測定した。
Example 3 GroEL- (H) obtained in Example 2
is) 6 examined the ability to regenerate denatured proteins.
Enolase or DN denatured in 4M guanidine hydrochloride
The ase was added to a final concentration of 0.17 μM in a regeneration buffer (50 mM Tris-HCl pH 7.8 containing 10 mM MgCl 2 , 20 mM KCl and 2 mM dithiothreitol) to give GroEL- (His) 6 or a control. Reactions were performed at various temperatures for 30 minutes with or without the addition of GroEL at equimolar concentrations. After completion of the reaction, each enzyme activity was measured.

【0030】DNase Iの活性は、10μlの酵素溶液を40μ
lのアッセイ緩衝液(10mM Tris-HClpH7.5,10mM NaCl, 3
mM MgCl2)および50μlの牛胸腺DNA溶液(2.5mg/mlアッ
セイ緩衝液)を混合し、37℃、10分インキュベートし
た。25μlの冷1M過塩素酸を加えて反応を止め、12,000r
pm、10分遠心し、水で20倍に希釈後、260nmでの吸光度
を測定した。
The activity of DNase I was determined by adding 10 μl of the enzyme solution to 40 μl.
l of assay buffer (10 mM Tris-HCl pH 7.5, 10 mM NaCl, 3
mM MgCl 2 ) and 50 μl of bovine thymus DNA solution (2.5 mg / ml assay buffer) were mixed and incubated at 37 ° C. for 10 minutes. Stop the reaction by adding 25 μl of cold 1 M perchloric acid, 12,000 r
After centrifugation at pm for 10 minutes and dilution with water by 20 times, the absorbance at 260 nm was measured.

【0031】エノラーゼの酵素活性は、40μlの酵素溶
液を0.96mlの基質溶液(50mM Tris-HCl,pH7.8, 1mM MgC
l2, 1mM 2-PGA(phosphoglyceric acid)と混合し、240nm
での吸光度の増加を時間の関数として測定した。
The enzyme activity of the enolase was determined by adding 40 μl of the enzyme solution to 0.96 ml of the substrate solution (50 mM Tris-HCl, pH 7.8, 1 mM MgC
l 2 , 1mM 2-PGA (phosphoglyceric acid)
The increase in absorbance at was measured as a function of time.

【0032】エノラーゼについての結果を図2に、DNas
eについての結果を図3に示す。図中、縦軸はそれぞれ
の酵素の未変性の活性を100%としたときの相対活性を
示し、横軸は反応を示す。また、図中、(●)はシャペ
ロニン非存在下での再生を、(△)はGroEL存在下での
再生を、そして(□)は GroEL-(His)6存在下での再生
を示す。この結果から明らかなように、いずれの変性タ
ンパク質も、GroELおよびGroEL-(His)6を用いて同等に
大幅に活性が上昇し、再生されたことが示された。この
ことは、His6タグが、GroELの再生活性に影響しないこ
とを示す。
The results for enolase are shown in FIG.
The result for e is shown in FIG. In the figure, the ordinate indicates the relative activity when the native activity of each enzyme is defined as 100%, and the abscissa indicates the reaction. In the figure, (●) indicates regeneration in the absence of chaperonin, (△) indicates regeneration in the presence of GroEL, and (□) indicates regeneration in the presence of GroEL- (His) 6 . As is clear from these results, it was shown that all of the denatured proteins were equally remarkably increased in activity using GroEL and GroEL- (His) 6 and were regenerated. This indicates that the His 6 tag does not affect the GroEL regeneration activity.

【0033】[0033]

【発明の効果】アフィニティー精製可能な改変分子シャ
ペロンを用いるタンパク質の再生系は、分子シャペロン
の回収が簡便でありかつ何度もリサイクルして用いるこ
とができる。
According to the protein regeneration system using the modified molecular chaperone that can be affinity-purified, the molecular chaperone can be easily recovered and reused many times.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】GroEL-(His)6のE. coliにおける発現および発
現産物のアフィニティー精製を示す電気泳動写真であ
る。
FIG. 1 is an electrophoretic photograph showing expression of GroEL- (His) 6 in E. coli and affinity purification of the expression product.

【図2】種々の温度におけるエノラーゼの、GroEL
(△)またはGroEL-(His)6(□)の存在下あるいは非存
在下(●)での再生を示すグラフである。
FIG. 2. GroEL of enolase at various temperatures.
It is a graph which shows reproduction | regeneration in the presence or absence (●) of (△) or GroEL- (His) 6 (□).

【図3】種々の温度におけるDNaseの、GroEL(△)また
はGroEL-(His)6(□)の存在下あるいは非存在下(●)
での再生を示すグラフである。
[FIG. 3] DNase at various temperatures in the presence or absence of GroEL (G) or GroEL- (His) 6 (□) (●)
6 is a graph showing the reproduction in.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 タンパク質を再生する方法であって、改
変分子シャペロンと再生されるべきタンパク質とを反応
させる工程を包含する、方法。
1. A method for regenerating a protein, comprising reacting a modified molecular chaperone with a protein to be regenerated.
【請求項2】 前記改変分子シャペロンが再使用され
る、請求項1に記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein said modified molecular chaperone is reused.
【請求項3】 前記改変分子シャペロンが(His)6タグを
付加された分子シャペロンである、請求項1または2に
記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the modified molecular chaperone is a (His) 6 -tagged molecular chaperone.
【請求項4】 前記(His)6タグが分子シャペロンのC末
端に付加される、請求項3に記載の方法。
4. The method of claim 3, wherein said (His) 6 tag is added to the C-terminus of a molecular chaperone.
【請求項5】 前記改変分子シャペロンがNi+キレート
樹脂に結合された状態で反応が行われる、請求項3また
は4に記載の方法。
5. The method according to claim 3, wherein the reaction is performed in a state where the modified molecular chaperone is bound to a Ni + chelate resin.
【請求項6】 前記分子シャペロンがGroELである、請
求項1〜5のいずれかの項に記載の方法。
6. The method according to claim 1, wherein the molecular chaperone is GroEL.
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