KR101018878B1 - Refolding and reconstitution of human recombinant Bax inhibitor-1 into liposomes from inclusion bodies expressed in Escherichia coli - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대장균에서 발현된 내포체 (inclusion body)로부터 재조합 Bax 억제제-1 (BI-1)의 동시 리폴딩 및 재구성에 관한 것이다. 기능적 분석은 결과적으로 수득되는 프로테오리포좀 (proteoliposome)이 산성 환경에 반응하고 리포좀으로부터 포접된 Ca2+의 방출을 유발한다는 것을 보여주었다. 원편광 이색성 분광분석 (Circular Dichoism)에 의해 결정된, 재구성된 BI-1의 이차 구조는 산성 환경에 노출시 α-헬릭스 함량의 증가 및 랜덤 구조의 감소를 입증했다. 이 구조적 변화가 BI-1의 양성자-유도 Ca2+ 방출을 초래하는 것일 수 있다. The present invention relates to the simultaneous refolding and reconstitution of recombinant Bax inhibitor-1 (BI-1) from inclusion bodies expressed in E. coli. Functional analysis showed that the resulting proteoliposome responds to an acidic environment and induces the release of inclusion Ca 2+ from liposomes. The secondary structure of the reconstituted BI-1, determined by circular dichroism spectroscopy, demonstrated an increase in α-helix content and a decrease in random structure upon exposure to an acidic environment. This structural change may be responsible for proton-induced Ca 2+ release of BI-1.

Bax 억제제-1, 리포좀, 리폴딩, 재구성. Bax inhibitor-1, liposomes, refolding, reconstitution.

Description

대장균에서 발현된 내포체로부터 사람 재조합 Bax억제제-1의 리폴딩 및 리포좀으로의 재구성{Refolding and reconstitution of human recombinant Bax inhibitor-1 into liposomes from inclusion bodies expressed in Escherichia coli}Refolding and reconstitution of human recombinant Bax inhibitor-1 into liposomes from inclusion bodies expressed in Escherichia coli}

본 발명은 사람 재조합 Bax 억제제-1의 리폴딩 및 상기 리폴딩된 사람 재조합 Bax 억제제-1을 포함하는 리포좀에 관한 것이다. The present invention relates to refolding of human recombinant Bax inhibitor-1 and to liposomes comprising said refolded human recombinant Bax inhibitor-1.

본 발명은 학술진흥재단의 기초연구과제지원사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[과제고유번호: KRF-2008-314-C00231, 과제명: 세포사멸과정에서 microsomal monooxygenase (MMO)의 생물학적 역할 및 미토콘드리아와 소포체와의 cross-talk 규명]The present invention is derived from research conducted as part of the Basic Research Projects Support Project of the Korea Research Foundation. [Task No .: KRF-2008-314-C00231, Title: Biological of microsomal monooxygenase (MMO) in apoptosis process Role and cross-talk between mitochondria and endoplasmic reticulum]

Bax 억제제-1 (BI-1; "TEGT (testis enhanced gene transcript)"로도 알려짐)은 Bax 활성화 및 미토콘드리아로의 전위를 억제할 수 있는 세포사멸 억제성 (anti-apoptotic) 단백질이다 (1). 비편재적으로 (ubiquitously) 발현되는 단백질은 237개의 아미노산으로 구성되며 분자량은 약 26 kDa이다. BI-1은 또한 여러 개의 막관통 도메인을 포함하고 소포체 (ER)에 존재한다. 종간의 서열 상동성은 특징 적인 소수성 및 ER막 국소화가 진화적으로 보존된다는 것으로 보여준다 (2). 생물학적 기능으로서, BI-1은 Ca2+-민감성, ER-표적 형광 단백질 및 Ca2+-민감성 염료에 의해 측정되는 바와 같이, ER로부터의 칼슘 누출에 영향을 미친다 (3). 최근에, 본 발명자들은 BI-1이 ER에서 Ca2+ 채널의 pH-의존적 조절자로 작용할 수 있다는 것을 제안했다 (4). 그러나, BI-1의 정확한 생물학적 역할은 여전히 규명되지 않았고 따라서, 인 비트로에서 단백질 기능을 명확하게 규명하기 위해 재조합 BI-1이 요구된다. Bax inhibitor-1 (BI-1; also known as "testis enhanced gene transcript") is an anti-apoptotic protein that can inhibit Bax activation and translocation to mitochondria (1). An ubiquitously expressed protein consists of 237 amino acids and has a molecular weight of about 26 kDa. BI-1 also contains several transmembrane domains and is present in the endoplasmic reticulum (ER). Sequence homology between species shows that characteristic hydrophobicity and ER membrane localization are evolutionarily conserved (2). A biological function, BI-1 is Ca 2+ - sensitive, ER- target fluorescent proteins and Ca 2+ - affects the leakage of calcium, from the ER as measured by sensitive dye (3). Recently, we have proposed that BI-1 can act as a pH-dependent regulator of Ca 2+ channels in ER (4). However, the exact biological role of BI-1 is still unknown and thus recombinant BI-1 is required to clarify protein function in vitro.

일 구체예는 BI-1 단백질을 포함하는 리포좀을 효율적으로 생산하는 방법을 제공한다.One embodiment provides a method for efficiently producing liposomes comprising the BI-1 protein.

다른 구체예는 상기 방법에 의하여 생산된 BI-1 단백질을 포함하는 리포좀을 제공한다. Another embodiment provides liposomes comprising the BI-1 protein produced by the above method.

일 구체예는 원핵 세포 배양물로부터 BI-1 단백질을 포함하는 내포체 (inclusion body)를 분리하는 단계; One embodiment includes separating an inclusion body comprising a BI-1 protein from a prokaryotic cell culture;

상기 분리된 내포체를 제1 농도의 카오트로픽제, 환원제 및 양쪽성 계면활성제를 포함하는 제1 버퍼 중에 용해시키는 단계; Dissolving the isolated inclusion body in a first buffer comprising a first concentration of chaotropic agent, a reducing agent and an amphoteric surfactant;

상기 제1 버퍼 용액과 인지질을 혼합하는 단계; Mixing the first buffer solution with phospholipids;

상기 혼합물 중의 제1 버퍼를 제2 버퍼로 교환하는 단계로서, 상기 제2 버퍼는 상기 제1 농도보다 낮은 제2 농도의 상기 카오트로픽제, 및 상기 환원제를 포함하고 상기 양쪽성 계면활성제는 포함하지 않은 것인 단계; Exchanging a first buffer in the mixture for a second buffer, the second buffer comprising a chaotropic agent at a second concentration lower than the first concentration, and the reducing agent and no amphoteric surfactant Not;

상기 제2 버퍼 용액을 제3 버퍼로 교환하는 단계로서, 상기 제3 버퍼는 상기 환원제를 포함하고 상기 카오트로픽제 및 양쪽성 계면활성제는 포함하지 않는 것인 단계; 및Exchanging the second buffer solution with a third buffer, wherein the third buffer comprises the reducing agent and does not include the chaotropic agent and the amphoteric surfactant; And

상기 제3 버퍼 용액으로부터 BI-1 단백질을 포함하는 리포좀을 분리하는 단계;를 포함하는, BI-1 단백질을 포함하는 리포좀을 생산하는 방법을 제공한다. It provides a method for producing a liposome comprising a BI-1 protein, comprising; separating the liposome comprising a BI-1 protein from the third buffer solution.

상기 방법은 원핵 세포 배양물로부터 BI-1 단백질을 포함하는 내포체 (inclusion body)를 분리하는 단계를 포함한다. 상기 원핵 세포는 대장균일 수 있다. 상기 배양물은 BI-1 단백질을 코딩하는 핵산을 포함하는 벡터로 형질전환된 원핵 세포를, 상기 핵산이 과발현된 되도록 한 조건에서 배양된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 벡터는 lac 오페론에 의하여 조절되는 것이고, 상기 조건은 발현 유도인자, 예를 들면 IPTG을 포함하는 조건일 수 있다. 상기 BI-1 단백질을 포함하는 내포체 (inclusion body)를 분리하는 것은 당업계에 알려진 방법에 의하여 이루어질 수 있다. 예를 들면, 세포 (lysis)를 파쇄하고, 세포 파쇄물을 원심분리하고 침전된 펠렛을 분리함으로써 상기 내포체를 분리할 수 있다. 상기 파쇄는 배양물을 버퍼 중 현탁하고 압착하여 파쇄하는 것일 수 있다. 압착된 파쇄물을 원심분리하여 펠렛을 회수하고, 회수된 펠렛을 버퍼 중에 첨가하고 초음파를 처리하여 현탁시킬 수 있다. 상기 BI-1 단백질은 인간 BI-1 단백질로서 Genbank accession 번호 P55061-1에 기재된 아미노산 서열 (서열번호 1)을 갖는 것일 수 있다. 상기 인간 BI-1 단백질을 코딩하는 핵산은 Genbank accession 번호 P55061-1에 기재된 아미노산 서열을 코딩하는 것으로서, 예를 들면 서열번호 2의 뉴클레오티드 서열을 갖는 것일 수 있다.The method includes separating an inclusion body comprising the BI-1 protein from prokaryotic cell culture. The prokaryotic cell may be Escherichia coli. The culture may be cultured prokaryotic cells transformed with a vector comprising a nucleic acid encoding a BI-1 protein under conditions such that the nucleic acid is overexpressed. For example, the vector may be controlled by a lac operon, and the condition may be a condition including an expression inducer, for example, IPTG. Separation of the inclusion body containing the BI-1 protein may be accomplished by methods known in the art. For example, the inclusion bodies can be isolated by disrupting the cells, centrifuging the cell debris and separating the precipitated pellets. The crushing may be to crush the culture by suspending and pressing in a buffer. The compacted crushed material can be centrifuged to recover the pellet, and the recovered pellet can be added to the buffer and suspended by sonication. The BI-1 protein may be a human BI-1 protein having an amino acid sequence as set forth in Genbank accession number P55061-1 (SEQ ID NO: 1). The nucleic acid encoding the human BI-1 protein encodes the amino acid sequence of Genbank accession number P55061-1, and may have, for example, a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2.

상기 방법은 또한, 상기 분리된 내포체를 제1 농도의 카오트로픽제, 환원제 및 양쪽성 계면활성제를 포함하는 제1 버퍼 중에 용해시키는 단계를 포함한다. The method also includes dissolving the isolated inclusion body in a first buffer comprising a first concentration of chaotropic agent, a reducing agent, and an amphoteric surfactant.

상기 용해는 적절한 온도에서 진탕 또는 진탕 없이 배양함으로써 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 온도는 2℃ 내지 40℃일 수 있다. 배양 시간은 당업자가 적절하게 정할 수 있다. 예를 들면, 상기 배양 시간은 1시간 이상일 수 있다. The dissolution may be accomplished by incubation with or without shaking at a suitable temperature. For example, the temperature may be 2 ℃ to 40 ℃. Incubation time can be appropriately determined by those skilled in the art. For example, the incubation time may be 1 hour or more.

상기 카오트로픽제는 우레아 또는 구아니디늄클로라이드인 것일 수 있다. 상기 제1 농도의 카오트로픽제는 6M 내지 8M의 우레아 또는 6M 이상의 구아니디늄클로라이드인 것일 수 있다.The chaotropic agent may be urea or guanidinium chloride. The chaotropic agent of the first concentration may be 6M to 8M urea or 6M or more guanidinium chloride.

상기 환원제는 DTT (디티오트레이톨), 시스테인, 2-머캅토에탄올, 및 TCEP (트리스 (2-카르복시에틸)포스핀)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 상기 환원제의 농도는 티올기를 환원상태로 유지시킬 수 있는 농도이며, 당업자가 선택되는 환원제에 따라 적절하게 정할 수 있다. 예를 들면, DTT인 경우, 0.5mM 내지 2mM 일 수 있다. 상기 양쪽성 계면활성제는 CHAPS (3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonate), CHAPSO(3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-2-hydroxy-1-propanesulfonate), 콜레이트, 및 데옥시콜레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 상기 양쪽성 계면활성제의 농도는 당업자가 선택되는 양쪽성 계면활성제에 따라 적절하게 정할 수 있다. 예를 들면, 상기 양쪽성 계면활성제의 농도는 0.5% (w/v) 내지 3.0% (w/v) 일 수 있다.The reducing agent may be one selected from the group consisting of DTT (dithiothritol), cysteine, 2-mercaptoethanol, and TCEP (tris (2-carboxyethyl) phosphine). The concentration of the reducing agent is a concentration capable of maintaining the thiol group in a reduced state, and can be appropriately determined according to the reducing agent selected by those skilled in the art. For example, in the case of DTT, it may be 0.5mM to 2mM. The amphoteric surfactants include CHAPS (3-[(3-cholamidopropyl) dimethylammonio] -1-propanesulfonate), CHAPSO (3-[(3-cholamidopropyl) dimethylammonio] -2-hydroxy-1-propanesulfonate), cholate, and It may be selected from the group consisting of oxycholate. The concentration of the amphoteric surfactant can be appropriately determined according to the amphoteric surfactant selected by those skilled in the art. For example, the concentration of the amphoteric surfactant may be 0.5% (w / v) to 3.0% (w / v).

상기 제1 버퍼는 8M 우레아, 0.1mM DTT 및 1.5% (w/v) CHAPS를 포함하는 버퍼인 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 버퍼는 물 중 8M 우레아, 0.1mM DTT 및 1.5% (w/v) CHAPS로 구성되는 버퍼일 수 있다. 상기 제1 버퍼의 더욱 구체적인 예 는, 물 중 20mM HEPES 버퍼 (pH 7.4), 8M 우레아, 0.1mM DTT, 1mM CaCl2 및 1.5% (w/v) CHAPS를 포함하는 버퍼일 수 있다.The first buffer may be a buffer containing 8M urea, 0.1 mM DTT and 1.5% (w / v) CHAPS. For example, the first buffer may be a buffer consisting of 8M urea in water, 0.1 mM DTT and 1.5% (w / v) CHAPS. More specific examples of the first buffer may be a buffer comprising 20 mM HEPES buffer (pH 7.4), 8M urea, 0.1 mM DTT, 1 mM CaCl 2 and 1.5% (w / v) CHAPS in water.

상기 카오트로픽제, 환원제, 및 양쪽성 계면활성제가 포함되는 상기 제1 버퍼는 HEPES 버퍼, Tris-HCl 버퍼 또는 포스페이트 버퍼인 것일 수 있다.The first buffer including the chaotropic agent, the reducing agent, and the amphoteric surfactant may be HEPES buffer, Tris-HCl buffer or phosphate buffer.

상기 제1 버퍼는 CaCl2를 더 포함하는 것일 수 있다. CaCl2를 포함하는 버퍼 중에서 리포좀을 재구성함으로써, 최종 리포좀 내부에 Ca2+를 내포시킬 수 있다. The first buffer may further include CaCl 2 . By reconstituting the liposomes in a buffer containing CaCl 2 , Ca 2+ can be contained within the final liposome.

상기 방법은 또한, 상기 제1 버퍼 용액과 인지질을 혼합하는 단계를 포함한다. 상기 혼합에 의하여 상기 인지질은 수화된다. 상기 인지질은 생체막을 구성할 수 있는 것이면 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 인지질은 포스파티딜콜린, 포스파티딜에탄올아민, 및 포스파티딜세린으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 포스파티딜콜린, 포스파티딜에탄올아민, 및 포스파티딜세린의 비율은 5:3:2의 몰 비일 수 있다. 상기 인지질은 동건 건조된 것일 수 있다. 상기 인지질의 농도는 0M 보다 크고 5mM 이하일 수 있다. The method also includes mixing the first buffer solution with phospholipids. The phospholipid is hydrated by the mixing. The phospholipid is not limited as long as it can constitute a biofilm. For example, the phospholipid may be selected from the group consisting of phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, and phosphatidylserine. The ratio of phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, and phosphatidylserine may be in a molar ratio of 5: 3: 2. The phospholipid may be one of dry air. The concentration of the phospholipid may be greater than 0M and less than or equal to 5 mM.

상기 방법은 또한, 상기 혼합물 중의 제1 버퍼를 제2 버퍼로 교환하는 단계로서, 상기 제2 버퍼는 상기 제1 농도보다 낮은 제2 농도의 상기 카오트로픽제, 및 상기 환원제를 포함하고 상기 양쪽성 계면활성제는 포함하지 않은 것인 단계를 포함한다.The method also includes exchanging a first buffer in the mixture with a second buffer, the second buffer comprising a second concentration of the chaotropic agent and a reducing agent that is less than the first concentration and wherein the amphoteric The surfactant includes a step that is not included.

상기 교환은 투석 또는 초투석 (ultradialysis)에 의하여 수행되는 것일 수 있다. 상기 제2 농도의 상기 카오트로픽제는 1.5M 내지 5M의 우레아 또는 1M 내지 4M의 구아니디늄글로라이드인 것일 수 있다. 상기 제2 버퍼는 낮은 농도의 상기 카오트로픽제를 포함하고 및 양쪽성 계면활성제는 포함하지 않는 것을 제외하고는 제1 버퍼와 동일한 것일 수 있다. 상기 제2 버퍼는 20mM HEPES 버퍼 (pH 7.4), 2M 우레아, 0.1mM DTT 및 1mM CaCl2를 포함하는 버퍼인 것일 수 있다.The exchange may be performed by dialysis or ultradialysis. The chaotropic agent of the second concentration may be 1.5M to 5M urea or 1M to 4M guanidinium glolide. The second buffer may be the same as the first buffer except for the low concentration of the chaotropic agent and no amphoteric surfactant. The second buffer may be a buffer including 20mM HEPES buffer (pH 7.4), 2M urea, 0.1mM DTT and 1mM CaCl 2 .

상기 방법은 또한, 상기 제2 버퍼 용액을 제3 버퍼로 교환하는 단계로서, 상기 제3 버퍼는 상기 환원제를 포함하고 상기 카오트로픽제 및 양쪽성 계면활성제는 포함하지 않는 것인 단계를 포함한다. 상기 교환은 투석 또는 초투석 (ultradialysis)에 의하여 수행되는 것일 수 있다. 상기 제3 버퍼는 상기 환원제를 포함하고 상기 카오트로픽제 및 양쪽성 계면활성제는 포함하지 않는 것을 제외하고는 제2 버퍼와 동일한 것일 수 있다. 상기 제3 버퍼는 20mM HEPES 버퍼 (pH 7.4), 0.1mM DTT 및 1mM CaCl2를 포함하는 버퍼인 것일 수 있다.The method also includes exchanging the second buffer solution with a third buffer, wherein the third buffer includes the reducing agent and does not include the chaotropic agent and the amphoteric surfactant. The exchange may be performed by dialysis or ultradialysis. The third buffer may be the same as the second buffer except for including the reducing agent and the chaotropic agent and the amphoteric surfactant. The third buffer may be a buffer including 20mM HEPES buffer (pH 7.4), 0.1mM DTT and 1mM CaCl 2 .

상기 방법은 또한, 상기 분리된 리포좀을 세척하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 세척은 분리된 리포좀을 적절한 세척 버퍼 중에 담금으로써 이루어질 수 있다. 상기 세척 버퍼의 예에는, HEPES 버퍼, Tris-HCl 버퍼 및 포스페이트 버퍼가 포함된다. 상기 세척 버퍼는 20mM HEPES 버퍼 (pH 7.4), 100mM NaCl, 0.1mM DTT, 0.5mM EGTA 및 1M KCl로 구성되는 버퍼일 수 있다.The method may also further comprise washing the separated liposomes. The washing can be done by soaking the separated liposomes in an appropriate washing buffer. Examples of such wash buffers include HEPES buffers, Tris-HCl buffers and phosphate buffers. The wash buffer may be a buffer consisting of 20mM HEPES buffer (pH 7.4), 100mM NaCl, 0.1mM DTT, 0.5mM EGTA and 1M KCl.

상기 방법은 또한, 상기 분리된 리포좀을 세척하는 단계 후, 상기 세척 버퍼 중 일부 성분이 제거된 것을 제외하고는 동일한 성분을 가진 버퍼를 사용하여, 상기 리포좀 중의 상기 세척 버퍼를 교환하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 교환은 투석 또는 초 투석일 수 있다. 상기 교환에 사용되는 버퍼는 상기 세척 버퍼에서 0.5mM EGTA 및 1M KCl를 제거한 버퍼일 수 있다. The method further includes, after washing the separated liposomes, exchanging the wash buffer in the liposomes using a buffer having the same components except that some components of the wash buffer have been removed. can do. The exchange can be dialysis or ultradialysis. The buffer used for the exchange may be a buffer from which 0.5 mM EGTA and 1M KCl have been removed from the wash buffer.

상기 방법은 또한, 상기 분리된 리포좀에 대하여 양이온 교환 크로마토그래피를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 양이온 교환 크로마토그래피는 선택되는 양이온에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들면, Chelex 100 (Bio-Rad, Hercules, CA)가 유리 Ca2+을 제거하기 위하여 사용될 수 있다.The method may further comprise performing cation exchange chromatography on the separated liposomes. The cation exchange chromatography may be appropriately selected depending on the cation selected. For example, Chelex 100 (Bio-Rad, Hercules, CA) can be used to remove free Ca 2+ .

다른 구체예는, 상기한 방법에 의하여 제조된 BI-1 단백질을 포함하는 리포좀을 포함하는 조성물을 제공한다. 상기한 방법에 대하여는 상기한 바와 같다. BI-1 단백질은 Genbank accession no P55061-1를 갖는 아미노산 서열 (서열번호 1)을 갖는 것일 수 있다. Another embodiment provides a composition comprising a liposome comprising a BI-1 protein prepared by the above method. The above method is as described above. The BI-1 protein may be one having an amino acid sequence having the Genbank accession no P55061-1 (SEQ ID NO: 1).

본 발명은 내포체로부터 재조합 BI-1을 리폴딩시키고 리포좀으로 재구성하는 방법을 제공한다. 본 발명의 방법에 의해 수득되는 프로테오리포좀 (proteoliposome)은 산성에 반응하고 Ca2+ 유출을 유도한다. 구조적 연구에 근거할 때, 산-매개 Ca2+ 방출은 BI-1 단백질의 구조적 변화를 동반한다. 본 발명의 방법은 BI-1의 인 비트로 기능 분석법을 위해 이용될 수 있다. The present invention provides a method of refolding recombinant BI-1 from an inclusion body and reconstituting it into liposomes. The proteoliposomes obtained by the process of the invention react to acidity and induce Ca 2+ efflux. Based on structural studies, acid-mediated Ca 2+ release is accompanied by structural changes in the BI-1 protein. The method of the present invention can be used for in vitro functional analysis of BI-1.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are for illustrative purposes only and the scope of the present invention is not limited to these examples.

재료 및 방법Materials and methods

재료material

모든 인지질은 Avanti Polar Lipids (Alabaster, AL)로부터 구입했다. 형광 Ca2+ 지시약, indo-1, 및 pET12a 벡터는 Invitrogen (Carlsbad, CA)으로부터 구입했다. 제한효소는 Takara-Bio (Shiga, Japan)로부터 구입했다. All phospholipids were purchased from Avanti Polar Lipids (Alabaster, AL). Fluorescent Ca 2+ indicator, indo-1, and pET12a vectors were purchased from Invitrogen (Carlsbad, CA). Restriction enzymes were purchased from Takara-Bio (Shiga, Japan).

방법Way

Bax 억제제-1 발현 플라스미드의 제작Construction of Bax Inhibitor-1 Expression Plasmids

중합효소 연쇄반응을 이용하여 사람 BI-1 cDNA를 pET12a 발현 벡터로 서브클 로닝하여 pET12a/BI-1을 생성했다. PET12a / BI-1 was generated by subcloning human BI-1 cDNA into a pET12a expression vector using polymerase chain reaction.

PCR 반응은 각각 정방향 및 역방향 프라이머 올리고뉴클레오티드가 BamH1 및 HindIII 제한효소 인식 부위를 포함하도록 설계했다 (정방향: 5'-GACGGATCCATGAACATATTTGATCGAAAG-3' (서열번호 3), 역방향: 5'-GACAAGCTTTTATTTCTTCTCTTTCTTCTT-3' (서열번호 4)). PCR은 pfu 폴리머라아제 (Stratagene, LaJolla, CA)로 수행하였다. 상기 폴리머라아제를 첨가하기 전에, 반응 혼합물을 94℃에서 5분 동안 예비 인큐베이션시키고, 뒤이어 94℃에서의 90초, 60℃에서의 90초, 및 72℃에서의 3분으로 구성된 증폭 사이클을 30회 수행하였다. 결과적으로 수득된 PCR 산물을 정제하고 BamH1 및 HindIII로 처리하고, 동일한 제한효소로 처리된 pET-12a 벡터에 라이게이션시켰다. BI-1 유전자를 포함하는 전체 영역의 뉴클레오티드 서열을 디데옥시 서열결정법 (dideoxy sequencing)에 의해 분석하였다. PCR reactions were designed such that the forward and reverse primer oligonucleotides included BamH1 and HindIII restriction enzyme recognition sites, respectively (forward: 5'-GACGGATCCATGAACATATTTGATCGAAAG-3 '(SEQ ID NO: 3), reverse: 5'-GACAAGCTTTTATTTCTTCTCTTTCTTCTT-3' (SEQ ID NO: 3) Number 4)). PCR was performed with pfu polymerase (Stratagene, LaJolla, CA). Prior to the addition of the polymerase, the reaction mixture was preincubated at 94 ° C. for 5 minutes, followed by an amplification cycle of 30 seconds at 90 ° C., 90 seconds at 60 ° C., and 3 minutes at 72 ° C. Was performed twice. The resulting PCR product was purified and treated with BamH1 and HindIII and ligated to pET-12a vector treated with the same restriction enzyme. Nucleotide sequences of the entire region containing the BI-1 gene were analyzed by dideoxy sequencing.

재조합 BI-1 단백질의 발현Expression of Recombinant BI-1 Protein

pET12a/BI-1을 포함하는 BL21 (DE3)을 500 ml의 LB/암피실린 (50㎍/ml)에서 37℃에서 0.5의 흡광도 (600 nm)에 도달할 때까지 배양했다. 그 후, 이소프로필-β-D-티오갈락토피라노시드 (0.5 mM)를 첨가하고 4시간 동안 인큐베이션하여 재조합 단백질의 발현을 유도하였다. 발현된 BI-1의 내포체를 수득하기 위해, 수득된 세균 펠릿 (약 4 g의 세포 습중량)을 20 ml의 용해 완충액 (25 mM Tris-HCl, pH 8.0, 100 mM NaCl, 1 mM 페닐메틸술포닐 플루오리드, 및 5 ㎍/ml의 벤자미드, 류펩틴, 및 펩스타틴)에 재현탁시켰다. Amicon French pressure cell (Millipore, Billerica, MA)을 통과시켜 세포를 용해시키고, 용해물을 원심분리하여 (12,000 x g, 10분, 4℃) 펠릿을 회수하였다. 상기 펠릿을 프로브 초음파처리 (probe sonicaiton)를 이용하여 5 ml의 용해 완충액에 재현탁시키고 원심분리하였다 (12,000 x g, 10분, 4℃). 동일한 단계 (초음파처리에 의한 재현탁화 및 원심분리)를 5회 반복하였다. 최종적으로 수득된 내포체-함유 펠릿을 20 mM HEPES (pH 7.4), 8M 우레아, 0.1 mM 디티오트레이톨 (DTT), 1 mM CaCl2, 및 1.5% (w/v) CHAPS로 구성된 완충액 A에 넣고, 약하게 진탕하면서 25℃에서 인큐베이션하는 것에 의해 용해시켰다. BL21 (DE3) containing pET12a / BI-1 was incubated in 500 ml of LB / ampicillin (50 μg / ml) at 37 ° C. until an absorbance of 0.5 (600 nm) was reached. Thereafter, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (0.5 mM) was added and incubated for 4 hours to induce the expression of the recombinant protein. To obtain the inclusion of expressed BI-1, the obtained bacterial pellet (ca. 4 g of cell wet weight) was added to 20 ml of lysis buffer (25 mM Tris-HCl, pH 8.0, 100 mM NaCl, 1 mM phenylmethyl). Sulfonyl fluoride, and 5 μg / ml benzamide, leupetin, and pepstatin). The cells were lysed through Amicon French pressure cell (Millipore, Billerica, Mass.) And the lysates were centrifuged (12,000 × g, 10 min, 4 ° C.) to recover the pellets. The pellet was resuspended in 5 ml of lysis buffer using probe sonicaiton and centrifuged (12,000 × g, 10 min, 4 ° C.). The same step (resuspension by sonication and centrifugation) was repeated five times. The inclusion bodies-containing pellets finally obtained were placed in Buffer A consisting of 20 mM HEPES (pH 7.4), 8M urea, 0.1 mM dithiothreitol (DTT), 1 mM CaCl 2 , and 1.5% (w / v) CHAPS. The solution was dissolved by incubating at 25 ° C with gentle shaking.

내포체로부터 BI-1의 리폴딩 및 프로테오리포좀으로의 재구성Refolding and Reconstitution of BI-1 from Protoplasts

지질의 클로로포름 용액을 아르곤 가스 하에 -20℃에서 밀봉된 앰플에 보관하였다. 클로로포름에 용해된 포스파티딜콜린, 포스파티딜에탄올아민, 및 포스파티딜세린 (모두 소의 뇌로부터 유래됨)을 각각 5:3:2의 몰비로 혼합하였다. 인지질 농도는 인 분석법 (phosphorus assay)에 의해 결정하였다 (5). BI-1 단백질을 재구성하기 위해 인지질 농도는 5 mM까지 증가시켰다. 아르곤 가스의 흐름 하에 용매를 증발시키고 잔류 클로로포름은 원심분리에 의한 동결건조 (centrifugal lyophilization)에 의해 제거하였다. 건조된 지질을 약 200 ㎍의 BI-1을 포함하는 1 ml의 완충액 A로 수화시켰다. 상기 혼합물을 2M 우레아를 함유한 완충액 B (CHAPS를 제외시킨 완충액 A)의 과량에 대해 12시간 동안 투석시켰다. 투석 단계를 과량의 완충액 C (우레아를 제외시킨 완충액 B)에 대해 12시간 동안 반복하였다. 결과적으로 수득된 프로테오리포좀을 4℃에서 12,000 x g로 40분 동안 원심분리하는 것에의해 침전시키고 완충액 D (20 mM HEPES, pH 7.4, 100 mM NaCl, 0.1 mM DTT, 0.5 mM EGTA, 및 1 M KCl)로 세척하고, 완충액 E (1M KCl 및 0.5 mM EGTA를 제외시킨 완충액 D)에 대해 4℃에서 12시간 동안 투석시켰다. 결과물인 프로테오리포좀을 Chelex 100 (Bio-Rad, Hercules, CA)를 통해 통과시켜 유리 Ca2+를 제거했다. 전술된 바와 같은 투석 동안 450 nm에서 흡광도를 측정하는 것에 의해 프로테오리포좀의 형성을 분광분석법에 의해 모니터링하였다 (6). 재구성된 BI-1 단백질의 양은 NanoOrange® 단백질 정량 키트 (Invitrogen)을 이용하여 결정하였다. The chloroform solution of lipids was stored in sealed ampoules at -20 ° C under argon gas. Phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, and phosphatidylserine (all derived from bovine brain) dissolved in chloroform were each mixed in a molar ratio of 5: 3: 2. Phospholipid concentrations were determined by phosphorus assay (5). Phospholipid concentrations were increased to 5 mM to reconstitute the BI-1 protein. The solvent was evaporated under the flow of argon gas and residual chloroform was removed by centrifugal lyophilization by centrifugation. The dried lipids were hydrated with 1 ml of Buffer A containing about 200 μg of BI-1. The mixture was dialyzed for 12 h against excess of Buffer B (Buffer A without CHAPS) containing 2M urea. The dialysis step was repeated for an excess of buffer C (buffer B without urea) for 12 hours. The resulting proteoliposomes were precipitated by centrifugation at 12,000 × g for 40 minutes at 4 ° C. and buffer D (20 mM HEPES, pH 7.4, 100 mM NaCl, 0.1 mM DTT, 0.5 mM EGTA, and 1 M KCl). ) And dialyzed for 12 hours at 4 ° C. against Buffer E (Buffer D excluding 1M KCl and 0.5 mM EGTA). The resulting proteoliposomes were passed through Chelex 100 (Bio-Rad, Hercules, CA) to remove free Ca 2+ . The formation of proteoliposomes was monitored by spectroscopy (6) by measuring the absorbance at 450 nm during dialysis as described above (6). The amount of reconstituted BI-1 protein was determined using the NanoOrange® Protein Quantitation Kit (Invitrogen).

인도-1 형광 및 Indo-1 Fluorescence and 4545 CaCa 2+2+ 를 이용한, 프로테오리포좀으로부터 수소 이온-매개 CaIon-mediated Ca from proteoliposomes, using 2+2+ 방출 Release

프로테오리포좀으로부터의 Ca2+ 방출을 측정하는 모든 실험은 전술된 바와 같이 수행하였다 (4). 요약하면, 프로테오리포좀을 산성 용액 (50 mM 소디움 포스페이트, pH 6.5, 또는 50 mM 소디움 시트레이트, pH 6.0 및 5.5)와 1:2 (v/v)의 비로 신속하게 희석한 후 외부 인도 (indo)-1 (5 μM)의 형광 변화를 측정하는 것에 의해 Ca2+ 유출을 관찰했다. 형광 강도를 각각 393 nm 및 355 nm의 방출 (emission) 파장과 여기 (excitation) 파장에서 측정하였다. 프로테오리포좀으로부터 양성자-매개 Ca2+ 방출을 정량하기 위해, 인도-1의 산성-유도 형광 강도를 트리톤 (Triton) X-100의 첨가 (최종 농도 1% (v/v)) 후 형광 강도와 비교하였다. 또한, 전술된 바와 동일한 조건 하에서 ~20,000 cpm의 45Ca2+를 내포시키기 위해 45Ca2+의 존재 하에 프로테오리포좀을 제조하였다. Ca2+의 유출을 유도하기 위해 산성 용액에 의한 프로테오리포좀의 희석 후에, 시료를 원심분리시켰다 (12,000 x g, 40분, 30℃). 신틸레이션 카운팅 (scintillation counting)을 이용하여 펠릿과 상층액의 방사능에 의해 양성자-매개 Ca2+ 방출량을 결정하였다.All experiments measuring Ca 2+ release from proteoliposomes were performed as described above (4). In summary, proteoliposomes are rapidly diluted with an acidic solution (50 mM sodium phosphate, pH 6.5, or 50 mM sodium citrate, pH 6.0 and 5.5) and a ratio of 1: 2 (v / v) followed by external delivery (indo Ca 2+ effluent was observed by measuring the fluorescence change of) -1 (5 μM). Fluorescence intensities were measured at emission and excitation wavelengths of 393 nm and 355 nm, respectively. To quantify proton-mediated Ca 2+ release from proteoliposomes, the acid-induced fluorescence intensity of Indo-1 was determined by fluorescence intensity after addition of Triton X-100 (final concentration 1% (v / v)). Compared. In addition, the proteosome liposomes were prepared in the presence of 45 Ca 2+ to Ca 2+ in the nest 45 under the same conditions described above ~ 20,000 cpm. After dilution of the proteoliposomes with acidic solution to induce the outflow of Ca 2+ , the samples were centrifuged (12,000 × g, 40 min, 30 ° C.). Scintillation counting was used to determine proton-mediated Ca 2+ release by radioactivity of the pellet and supernatant.

CD (Circular Dichroism) 분광분석법Circular Dichroism Spectroscopy

Jasco J-715 분광편광계 (spectropolarimeter) (Japan Spectroscopic, Tokyo, Japan)로 30℃에서 원자외선 (far-ultraviolet) 범위에서 CD 스펙트럼을 모니터링하였다. 광도 길이 (optical path length)는 0.1 cm이고 측정은 완충액 E 또는 프로테오티포좀을 포함하는 산성 용액에서 수행하였다. 블랭크 (지질 포함 또는 불포함 완충액)를 정기적으로 기록하고 원래의 스펙트럼으로부터 차감하였다. 평균적으로, 20개의 스캔으로부터의 데이터를 축적시켰다. 결과는 단백질 농도의 결정 후 BI-1 분자 당 아미노산의 수에 기초한 평균 잔기 타원율 (mean residue ellipticity)로 표현했다. CD spectra were monitored in the far-ultraviolet range at 30 ° C. with a Jasco J-715 spectropolarimeter (Japan Spectroscopic, Tokyo, Japan). The optical path length is 0.1 cm and the measurements are performed in acidic solutions containing either buffer E or proteothiosomes. Blanks (lipid with or without buffer) were recorded regularly and subtracted from the original spectra. On average, data from 20 scans were accumulated. Results were expressed as mean residue ellipticity based on the number of amino acids per BI-1 molecule after determination of protein concentration.

BI-1에 대한 항체 제Antibody Agents Against BI-1 article

추가적인 Cys 잔기를 포함하는 BI-1의 C-말단에 해당하는 에피토프 (CAMNEKDKKKEKK :서열번호 5)를 PepTron (Daejon, Korea)에 의해 합성하고, 키홀 림펫 헤모시아닌-펩티드 복합체 방법 (Keyhold limpet hemocyanin-peptide complex method)를 이용하여 토끼에서 항체를 생성하기 위한 항원으로 이용하였다 (7). Lasergene™6 프로그램 (DNASTAR, Madison, WI)에 의한 예측에 근거하여, 이 펩티드를 유일한 에피토프 영역으로 선택하였다.An epitope corresponding to the C-terminus of BI-1 containing additional Cys residues (CAMNEKDKKKEKK: SEQ ID NO: 5) was synthesized by PepTron (Daejon, Korea), and the keyhold limpet hemocyanin- Peptide complex method) was used as an antigen for producing antibodies in rabbits (7). Based on the prediction by the Lasergene ™ 6 program (DNASTAR, Madison, Wis.), This peptide was chosen as the only epitope region.

실시예 1: BI-1의 발현, 리폴딩, 및 재구성Example 1: Expression, Refolding, and Reconstitution of BI-1

이전에, 본 발명자들은 대장균에서 발현되는 가용성 분획을 이용한 기능 연구에서 사람 재조합 BI-1의 제조 및 리포좀으로의 재구성을 보고했다 (4). 그러나, 25-50 ㎍/L 배양액만이 가용성 단백질로 수득될 수 있었고, 침전의 형성에 의해 판단했을 때, 상당량의 BI-1이 불용성 상태에 있었다. 본 연구에서, 본 발명자들은 대장균에서 발현되는 내포체를 이용한 재조합 BI-1을 리폴딩과 동시에 재구성시키는 방법을 보고한다. 수득된 내포체를 8 M 우레아 및 1.5 % (w/v) CHAPS, 중성 계면활성제를 포함하는 용액에 용해시켰다. 용해된 단백질 시료의 순도 및 확인은 SDS-PAGE 및 BI-1의 C-말단 영역에 대한 항체를 이용한 면역블롯팅에 의해 수행하였다 (도 1a). 본 발명자들은 단백질 농도 및 순도의 결정에 의해 추정할 때, 재조합 BI-1의 내포체 약 20-30 mg/L 배양액을 수득할 수 있었다. 추가적인 정제 단계 없이, 순도는 약 90% 이상에 도달했고, BI-1의 리폴딩 및 재구성은 기재된 바와 같이 수행하였다. 프로테오리포좀 제제화를 위한 투석 동안, 효과적인 재구성을 위해 단계식으로 우레아를 제거하는 것이 중요하다 (8 M 우레아에 용해된 BI-1을 2 M 우레아를 함유한 완충액에 대해 투석시켰다). 투석 단계를 2 M 우레아를 포함하지 않는 완충액에서 수행하는 경우, 상당량의 BI-1이 다시 침전되었다. 우레아 대신, 본 발명자들은 내포체를 용해시키기 위해 6M 구아니딘 히드로클로라이드 (GdnHCl)를 이용한 경우 (결과는 도시 되지 않음), 유사한 결과를 수득할 수 있었다 (재구성된 BI-1의 유사한 양 및 Ca2+ 채널로서의 기능 분석을 위한 유사한 효과: 도 2 참조). BI-1의 기능성 재구성을 위해서는 점진적 (stepwise) 투석이 중요하다. 점진적 투석에서, 용해된 단백질을 내포체의 재형성을 방지하기 위해, 1.5 M GdnHCl을 함유한 완충액에 대해 투석시켰다. 또한, BI-1을 리포좀으로 재구성시키기 위해 CHAPS가 요구되며, 재구성된 BI-1의 양은 계면활성제를 포함하지 않는 완충액 A를 이용하여 상당히 감소되었다. 프로테오리포좀의 제조 후에, 공지된 바와 같이 분석했을 때 (8), 리포좀의 평균 직경은 약 360 nm로 결정되었다 (결과는 표시되지 않음). 프로테오리포좀을 제제화하기 위한 투석 및 초원심분리 과정 동안, 불용성 물질이 있는 경우, 이들은 프로테오리포좀과 함께 침전될 수 있다. 그러나, 결과적으로 수득된 프로테오리포좀을 전술된 바와 같은 동적인 광 산란 방법 (dynamic light scattering method)에 의해 분석했을 때, 산란값 (scattering value)은 오류 범위 내에서 변동했다. 따라서, 투석 및 원심분리 단계 후에 프로테오리포좀이 주요한 산물이라고 결론내릴 수 있었다. Previously, we reported the preparation of human recombinant BI-1 and reconstitution into liposomes in a functional study using soluble fractions expressed in E. coli (4). However, only 25-50 μg / L culture could be obtained as soluble protein, and judging by the formation of precipitate, a significant amount of BI-1 was in an insoluble state. In this study, we report a method of simultaneously refolding recombinant BI-1 using inclusion bodies expressed in E. coli. The inclusions obtained were dissolved in a solution containing 8 M urea and 1.5% (w / v) CHAPS, neutral surfactant. Purity and identification of the lysed protein samples were performed by immunoblotting with antibodies to the C-terminal regions of SDS-PAGE and BI-1 (FIG. 1A). The inventors were able to obtain about 20-30 mg / L culture of inclusion bodies of recombinant BI-1, as estimated by determination of protein concentration and purity. Without additional purification steps, purity reached at least about 90% and refolding and reconstitution of BI-1 was performed as described. During dialysis for proteoliposome formulation, it is important to remove urea step by step for effective reconstitution (BI-1 dissolved in 8 M urea was dialyzed against a buffer containing 2 M urea). When the dialysis step was carried out in a buffer containing no 2 M urea, a significant amount of BI-1 was precipitated again. Instead of urea, we were able to obtain similar results when using 6M guanidine hydrochloride (GdnHCl) to dissolve the inclusion bodies (results not shown) (similar amounts of reconstituted BI-1 and Ca 2+ Similar effect for functional analysis as a channel: see FIG. 2). Stepwise dialysis is important for functional reconstitution of BI-1. In gradual dialysis, the lysed protein was dialyzed against a buffer containing 1.5 M GdnHCl to prevent remodeling of the inclusion bodies. In addition, CHAPS is required to reconstitute BI-1 into liposomes, and the amount of reconstituted BI-1 was significantly reduced using Buffer A, which does not contain surfactant. After preparation of the proteoliposomes, when analyzed as known (8), the average diameter of liposomes was determined to be about 360 nm (results not shown). During the dialysis and ultracentrifugation process to formulate proteoliposomes, if insoluble materials are present, they may precipitate with the proteoliposomes. However, when the resulting proteoliposomes were analyzed by the dynamic light scattering method as described above, the scattering values varied within the error range. Therefore, it could be concluded that proteoliposomes are the major products after dialysis and centrifugation steps.

BI-1의 인지질 농도-의존적 재구성을 조사하기 위해, 완충액 A에 용해된 200 ㎍/ml의 BI-1의 존재 하에 지질 농도를 5 mM까지 증가시켰다. 재구성된 BI-1은 인지질 농도의 증가와 함께 증가되었고 2.5 mM 근처에서 평탄역 (plateau)에 도달했다 (도 1b). 또한, 우레아 용액에 용해된 BI-1의 약 64%가 리포좀으로 재구성된 것으로 계산되었다. To investigate the phospholipid concentration-dependent reconstitution of BI-1, the lipid concentration was increased to 5 mM in the presence of 200 μg / ml of BI-1 dissolved in Buffer A. Reconstituted BI-1 increased with increasing phospholipid concentration and reached a plateau near 2.5 mM (FIG. 1B). It was also calculated that about 64% of BI-1 dissolved in urea solution was reconstituted into liposomes.

실시예 2: 프로테오리포좀으로부터 수소 이온-매개 CaExample 2: Hydrogen Ion-mediated Ca from Proteoliposomes 2+2+ 방출 Release

본 발명의 방법의 유효성을 확인하기 위해 리포좀으로부터 양성자-매개 Ca2+ 유출을 모니터링하기 위해 프로테오리포좀을 이용하여 기능 분석을 수행하였다. BI-1 재구성된 소포 (vesicle)의 산성 용액에서의 신속한 희석은 포접된 Ca2+의 방출을 유도하여 (도 2), 앞서 제안된 바와 같이 (4), Ca2+ 채널로서의 BI-1 활성을 확인했다. 방출된 Ca2+의 양은 형광 염료 및 45Ca2+에 의해 분석되었을 때 유사했다. 이 결과들은 산성의 증가가 프로테오리포좀에 의한 Ca2+의 방출 증가와 연관된다는 것을 시사한다. 본 발명의 결과는 또한 BI-1의 내포체를 이용한 리폴딩 및 재구성 방법이 상기 단백질의 기능적 분석을 위해 이용될 수 있다는 것을 시사한다. Functional assays were performed using proteoliposomes to monitor proton-mediated Ca 2+ efflux from liposomes to confirm the effectiveness of the methods of the present invention. Rapid dilution in the acidic solution of the BI-1 reconstituted vesicles leads to the release of the entrapped Ca 2+ (FIG. 2), as suggested previously (4), BI-1 activity as Ca 2+ channel Confirmed. The amount of Ca 2+ released was similar when analyzed by fluorescent dyes and 45 Ca 2+ . These results suggest that increased acidity is associated with increased release of Ca 2+ by proteoliposomes. The results of the present invention also suggest that refolding and reconstitution methods using the inclusion bodies of BI-1 can be used for functional analysis of these proteins.

실시예 3: 재구성된 BI-1의 산성-유도 구조적 변화Example 3: Acid-Induced Structural Changes of Reconstituted BI-1

BI-1은 막관통 도메인을 가지며 잠재적으로 막 단백질로 기능할 수 있다 (2, 9). 막에 내포된 BI-1(membrane-embedded) BI-1의 구조적 특성을 연구하고 BI-1의 잠재적인 구조적 변화와 산성-유도 Ca2+ 유출을 상관시키기 위해, 본 발명자들은 CD를 이용하여 이차 구조를 측정하였다. 도 3은 프로테오리포좀으로 재구성된 BI-1의 CD 스펙트럼을 보여준다. 프로테오리포좀을 pH 7.4 용액에 현탁시킨 경우, 커브-피트 (curve fit) 방법을 이용하여 (10), α-헬릭스, β-쉬트 및 랜덤 구조의 함량이 각각 42%, 38% 및 20%로 추정되었다. 흥미롭게도, 산성 용액 중의 재구성된 BI-1의 현탁액은 α-헬릭스 함량의 상당한 증가 및 랜덤 구조의 감소를 유도했고, β-쉬트의 변화는 거의 관찰되지 않았다. BI-1 has a transmembrane domain and can potentially function as a membrane protein (2, 9). To study the structural properties of membrane-embedded (BI-1) BI-1 embedded in the membrane and to correlate potential structural changes of BI-1 with acid-induced Ca 2+ efflux, we used a secondary CD to The structure was measured. 3 shows the CD spectrum of BI-1 reconstituted with proteoliposomes. When the proteoliposomes were suspended in a pH 7.4 solution, using the curve-fit method (10), the content of α-helix, β-sheet and random structures were 42%, 38% and 20%, respectively. It was estimated. Interestingly, the suspension of reconstituted BI-1 in acidic solution resulted in a significant increase in α-helix content and a decrease in random structure, with little change in β-sheet observed.

표 1. 리포좀으로 재구성된 BI-1의 이차 구조 추정Table 1. Secondary structure estimation of BI-1 reconstituted with liposomes

pHpH α-헬릭스 %α-helix% β-쉬트 %β-sheet% 랜덤 코일 %Random coil% 7.47.4 4242 3838 2020 6.56.5 5252 3636 1212 5.55.5 5858 3737 55

상기 표 1의 데이터는 이전에 개시된 (10) 기준 스펙트럼으로의 커브 피팅 (curve fitting)에 의해 수득하였다. The data in Table 1 above was obtained by curve fitting to the previously disclosed (10) reference spectrum.

분자내 디술피드 결합의 형성은 다수의 단백질의 중요한 구조적 특징이고 재조합 단백질의 폴딩 과정에 유의성 있게 영향을 미친다. BI-1은 아미노산 서열 내에 5개의 시스테인 잔기를 가지며 따라서 아직 디술피드 결합의 존재가 알려지지 않았지만, 디술피드 결합이 존재할 수 있다. 예비 연구로서, 본 발명자들은 대각선 전기 영동 (11) 및 뒤이은 면역블롯팅을 이용하여, 정제된 재조합 BI-1 및 pcDNA3- BI-1에 의해 형질감염된 HT1080 세포 (4)로 BI-1 내의 디술피드 다리 (disulfide bridge)를 확인하고자 시도하였다. 그러나, 디술피드 결합은 검출되지 않았다 (결과는 도시되지 않음). 따라서, BI-1의 구조적 특징을 규명하기 위해서는 추가적인 연구가 수행되어야 하나, 본 발명자들은 상기 단백질 내에서 디술피드 결합의 형성에 의해 유발될 수 있는 리폴딩 문제를 피할 수 있었다. Formation of intramolecular disulfide bonds is an important structural feature of many proteins and significantly affects the folding process of recombinant proteins. BI-1 has five cysteine residues in the amino acid sequence and thus disulfide bonds may be present, although the presence of disulfide bonds is not yet known. As a preliminary study, the inventors used dissection in BI-1 with HT1080 cells (4) transfected with purified recombinant BI-1 and pcDNA3-BI-1 using diagonal electrophoresis (11) and subsequent immunoblotting. Attempts were made to identify the disulfide bridge. However, disulfide bonds were not detected (results not shown). Therefore, further studies have to be conducted to characterize the structural features of BI-1, but the present inventors were able to avoid refolding problems that could be caused by the formation of disulfide bonds in the protein.

참조문헌References

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도 1. BI-1의 제조 및 재구성. (a) 우레아 및 CHAPS에 용해된 내포체 (래인 1, SDS-PAGE 및 웨스턴 블롯팅을 위해 각각 약 7 ㎍ 및 0.05 ㎍의 단백질을 이용함) 및 재구성된 시료 (래인 2, SDS-PAGE 및 웨스턴 블롯팅을 위해 각각 약 2 ㎍ 및 0.05 ㎍의 단백질을 이용함)로 BI-1의 SDS-PAGE 및 웨스턴 블롯팅을 수행하였다. BI-1의 C-말단 영역에 대한 항체를 이용했다. WB는 웨스턴 블롯팅 (Western Blotting)을 의미한다. (b) BI-1의 인지질 농도-의존적 재구성. 프로테오리포좀의 제조 후에, 리포좀 내의 BI-1의 양을 결정했다.Figure 1. Preparation and Reconstitution of BI-1. (a) Inclusions dissolved in urea and CHAPS (lanes 1, using about 7 μg and 0.05 μg protein for SDS-PAGE and Western blotting, respectively) and reconstituted samples (lane 2, SDS-PAGE and Western blots) SDS-PAGE and Western blotting of BI-1 were performed with about 2 μg and 0.05 μg protein, respectively, for the loting. Antibodies against the C-terminal region of BI-1 were used. WB stands for Western Blotting. (b) Phospholipid concentration-dependent reconstitution of BI-1. After preparation of the proteoliposomes, the amount of BI-1 in the liposomes was determined.

도 2. 지질 소포 (lipid vesicle)로 재구성된 BI-1으로부터 산성 pH-유도성 Ca2+ 방출. (a) 프로테오리포좀의 pH 5.5의 산성 용액으로의 빠른 희석 후, 인도 (indo)-1의 형광 강도의 변화를 반응속도적으로 (kinetically) 기록하였다. (a.u.는 임의적 단위 (arbitrary unit)를 의미함). (b) 산성 pH에 의해 방출된 Ca2+의 양을 45Ca2+의 형광 및 방사능을 이용하여 최대 방출가능한 Ca2+ 대비 퍼센트로 표현하고, 1% 트리톤 X-100 (대조군)의 첨가에 의해 유발된 것 (100%로 설정함)과 비교하였다. 도시된 데이터는 5개의 독립적 실험의 평균 ± 표준 오차 (S.E.)이다.Figure 2. Acidic pH-induced Ca 2+ release from BI-1 reconstituted into lipid vesicles. (a) After rapid dilution of the proteoliposome with an acidic solution of pH 5.5, the change in fluorescence intensity of indo-1 was recorded kinnetically. (au means arbitrary unit). (b) the amount of Ca 2+ released by the acidic pH is expressed as a percentage of the maximum releaseable Ca 2+ using fluorescence and radioactivity of 45 Ca 2+ , and added to the addition of 1% Triton X-100 (control) Compared to that caused by (set to 100%). Data shown are mean ± standard error (SE) of 5 independent experiments.

도 3. 지질 소포로 재구성된 BI-1의 CD 스펙트럼. 리포좀 내의 BI-1 (0.8 μM)을 각각의 표시된 pH를 갖는 완충 용액에 현탁시키고 CD 스펙트럼을 기록하였다. 평균 잔기 타원율 (mean residue ellipticity), [θ]R은 BI-1의 분자당 아미노산의 수를 기준으로 표시하였다. Figure 3. CD spectrum of BI-1 reconstituted with lipid vesicles. BI-1 (0.8 μM) in liposomes was suspended in buffer solutions with each indicated pH and CD spectra were recorded. Mean residue ellipticity, [θ] R, is expressed based on the number of amino acids per molecule of BI-1.

<110> Chonnam Industry universtiy Cooperaton Foundation <120> Refolding and reconstitution of human recombinant Bax inhibitor-1 into liposomes from inclusion bodies expressed in Escherichia coli <130> PN082935 <160> 5 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 237 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 1 Met Asn Ile Phe Asp Arg Lys Ile Asn Phe Asp Ala Leu Leu Lys Phe 1 5 10 15 Ser His Ile Thr Pro Ser Thr Gln Gln His Leu Lys Lys Val Tyr Ala 20 25 30 Ser Phe Ala Leu Cys Met Phe Val Ala Ala Ala Gly Ala Tyr Val His 35 40 45 Met Val Thr His Phe Ile Gln Ala Gly Leu Leu Ser Ala Leu Gly Ser 50 55 60 Leu Ile Leu Met Ile Trp Leu Met Ala Thr Pro His Ser His Glu Thr 65 70 75 80 Glu Gln Lys Arg Leu Gly Leu Leu Ala Gly Phe Ala Phe Leu Thr Gly 85 90 95 Val Gly Leu Gly Pro Ala Leu Glu Phe Cys Ile Ala Val Asn Pro Ser 100 105 110 Ile Leu Pro Thr Ala Phe Met Gly Thr Ala Met Ile Phe Thr Cys Phe 115 120 125 Thr Leu Ser Ala Leu Tyr Ala Arg Arg Arg Ser Tyr Leu Phe Leu Gly 130 135 140 Gly Ile Leu Met Ser Ala Leu Ser Leu Leu Leu Leu Ser Ser Leu Gly 145 150 155 160 Asn Val Phe Phe Gly Ser Ile Trp Leu Phe Gln Ala Asn Leu Tyr Val 165 170 175 Gly Leu Val Val Met Cys Gly Phe Val Leu Phe Asp Thr Gln Leu Ile 180 185 190 Ile Glu Lys Ala Glu His Gly Asp Gln Asp Tyr Ile Trp His Cys Ile 195 200 205 Asp Leu Phe Leu Asp Phe Ile Thr Val Phe Arg Lys Leu Met Met Ile 210 215 220 Leu Ala Met Asn Glu Lys Asp Lys Lys Lys Glu Lys Lys 225 230 235 <210> 2 <211> 711 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 2 atgaacatat ttgatcgaaa gatcaacttt gatgcgcttt taaaattttc tcatataacc 60 ccgtcaacgc agcagcacct gaagaaggtc tatgcaagtt ttgccctttg tatgtttgtg 120 gcggctgcag gggcctatgt ccatatggtc actcatttca ttcaggctgg cctgctgtct 180 gccttgggct ccctgatatt gatgatttgg ctgatggcaa cacctcatag ccatgaaact 240 gaacagaaaa gactgggact tcttgctgga tttgcattcc ttacaggagt tggcctgggc 300 cctgccctgg agttttgtat tgctgtcaac cccagcatcc ttcccactgc tttcatgggc 360 acggcaatga tctttacctg cttcaccctc agtgcactct atgccaggcg ccgtagctac 420 ctctttctgg gaggtatctt gatgtcagcc ctgagcttgt tgcttttgtc ttccctgggg 480 aatgttttct ttggatccat ttggcttttc caggcaaacc tgtatgtggg actggtggtc 540 atgtgtggct tcgtcctttt tgatactcaa ctcattattg aaaaggccga acatggagat 600 caagattata tctggcactg cattgatctc ttcttagatt tcattactgt cttcagaaaa 660 ctcatgatga tcctggccat gaatgaaaag gataagaaga aagagaagaa a 711 <210> 3 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 3 gacggatcca tgaacatatt tgatcgaaag 30 <210> 4 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 4 gacaagcttt tatttcttct ctttcttctt 30 <210> 5 <211> 13 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 5 Cys Ala Met Asn Glu Lys Asp Lys Lys Lys Glu Lys Lys 1 5 10 <110> Chonnam Industry universtiy Cooperaton Foundation <120> Refolding and reconstitution of human recombinant Bax inhibitor-1          into liposomes from inclusion bodies expressed in Escherichia          coli <130> PN082935 <160> 5 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 237 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 1 Met Asn Ile Phe Asp Arg Lys Ile Asn Phe Asp Ala Leu Leu Lys Phe   1 5 10 15 Ser His Ile Thr Pro Ser Thr Gln Gln His Leu Lys Lys Val Tyr Ala              20 25 30 Ser Phe Ala Leu Cys Met Phe Val Ala Ala Ala Gly Ala Tyr Val His          35 40 45 Met Val Thr His Phe Ile Gln Ala Gly Leu Leu Ser Ala Leu Gly Ser      50 55 60 Leu Ile Leu Met Ile Trp Leu Met Ala Thr Pro His Ser His Glu Thr  65 70 75 80 Glu Gln Lys Arg Leu Gly Leu Leu Ala Gly Phe Ala Phe Leu Thr Gly                  85 90 95 Val Gly Leu Gly Pro Ala Leu Glu Phe Cys Ile Ala Val Asn Pro Ser             100 105 110 Ile Leu Pro Thr Ala Phe Met Gly Thr Ala Met Ile Phe Thr Cys Phe         115 120 125 Thr Leu Ser Ala Leu Tyr Ala Arg Arg Arg Ser Tyr Leu Phe Leu Gly     130 135 140 Gly Ile Leu Met Ser Ala Leu Ser Leu Leu Leu Leu Ser Ser Leu Gly 145 150 155 160 Asn Val Phe Phe Gly Ser Ile Trp Leu Phe Gln Ala Asn Leu Tyr Val                 165 170 175 Gly Leu Val Val Met Cys Gly Phe Val Leu Phe Asp Thr Gln Leu Ile             180 185 190 Ile Glu Lys Ala Glu His Gly Asp Gln Asp Tyr Ile Trp His Cys Ile         195 200 205 Asp Leu Phe Leu Asp Phe Ile Thr Val Phe Arg Lys Leu Met Met Ile     210 215 220 Leu Ala Met Asn Glu Lys Asp Lys Lys Lys Glu Lys Lys 225 230 235 <210> 2 <211> 711 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 2 atgaacatat ttgatcgaaa gatcaacttt gatgcgcttt taaaattttc tcatataacc 60 ccgtcaacgc agcagcacct gaagaaggtc tatgcaagtt ttgccctttg tatgtttgtg 120 gcggctgcag gggcctatgt ccatatggtc actcatttca ttcaggctgg cctgctgtct 180 gccttgggct ccctgatatt gatgatttgg ctgatggcaa cacctcatag ccatgaaact 240 gaacagaaaa gactgggact tcttgctgga tttgcattcc ttacaggagt tggcctgggc 300 cctgccctgg agttttgtat tgctgtcaac cccagcatcc ttcccactgc tttcatgggc 360 acggcaatga tctttacctg cttcaccctc agtgcactct atgccaggcg ccgtagctac 420 ctctttctgg gaggtatctt gatgtcagcc ctgagcttgt tgcttttgtc ttccctgggg 480 aatgttttct ttggatccat ttggcttttc caggcaaacc tgtatgtggg actggtggtc 540 atgtgtggct tcgtcctttt tgatactcaa ctcattattg aaaaggccga acatggagat 600 caagattata tctggcactg cattgatctc ttcttagatt tcattactgt cttcagaaaa 660 ctcatgatga tcctggccat gaatgaaaag gataagaaga aagagaagaa a 711 <210> 3 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 3 gacggatcca tgaacatatt tgatcgaaag 30 <210> 4 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 4 gacaagcttt tatttcttct ctttcttctt 30 <210> 5 <211> 13 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 5 Cys Ala Met Asn Glu Lys Asp Lys Lys Lys Glu Lys Lys   1 5 10  

Claims (20)

원핵 세포 배양물로부터 BI-1 단백질을 포함하는 내포체 (inclusion body)를 분리하는 단계; Isolating an inclusion body comprising the BI-1 protein from the prokaryotic cell culture; 상기 분리된 내포체를 제1 농도의 카오트로픽제, 환원제 및 양쪽성 계면활성제를 포함하는 제1 버퍼 중에 용해시키는 단계; Dissolving the isolated inclusion body in a first buffer comprising a first concentration of chaotropic agent, a reducing agent and an amphoteric surfactant; 상기 제1 버퍼 용액과 인지질을 혼합하는 단계; Mixing the first buffer solution with phospholipids; 상기 혼합물 중의 제1 버퍼를 제2 버퍼로 교환하는 단계로서, 상기 제2 버퍼는 상기 제1 농도보다 낮은 제2 농도의 상기 카오트로픽제, 및 상기 환원제를 포함하고 상기 양쪽성 계면활성제는 포함하지 않은 것인 단계; Exchanging a first buffer in the mixture for a second buffer, the second buffer comprising a chaotropic agent at a second concentration lower than the first concentration, and the reducing agent and no amphoteric surfactant Not; 상기 제2 버퍼 용액을 제3 버퍼로 교환하는 단계로서, 상기 제3 버퍼는 상기 환원제를 포함하고 상기 카오트로픽제 및 양쪽성 계면활성제는 포함하지 않는 것인 단계; 및Exchanging the second buffer solution with a third buffer, wherein the third buffer comprises the reducing agent and does not include the chaotropic agent and the amphoteric surfactant; And 상기 제3 버퍼 용액으로부터 BI-1 단백질을 포함하는 리포좀을 분리하는 단계;를 포함하는, BI-1 단백질을 포함하는 리포좀을 생산하는 방법.Separating the liposomes comprising the BI-1 protein from the third buffer solution; the method of producing a liposome comprising the BI-1 protein. 제1항에 있어서, 상기 카오트로픽제는 우레아 또는 구아니디늄클로라이드인 것인 방법.The method of claim 1, wherein the chaotropic agent is urea or guanidinium chloride. 제1항에 있어서, 상기 환원제는 DTT (디티오트레이톨), 시스테인, 2-머캅토 에탄올, 및 TCEP (트리스 (2-카르복시에틸)포스핀)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법. The method of claim 1, wherein the reducing agent is selected from the group consisting of DTT (dithiothritol), cysteine, 2-mercapto ethanol, and TCEP (tris (2-carboxyethyl) phosphine). 제1항에 있어서, 상기 양쪽성 계면활성제는 CHAPS, CHAPSO, 콜레이트, 및 데옥시콜레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법. The method of claim 1, wherein the amphoteric surfactant is selected from the group consisting of CHAPS, CHAPSO, cholate, and deoxycholate. 제1항에 있어서, 상기 제1 농도의 카오트로픽제는 6M 내지 8M의 우레아 또는 6M 이상의 구아니디늄클로라이드인 것인 방법. The method of claim 1, wherein the first concentration of chaotropic agent is 6M to 8M urea or at least 6M guanidinium chloride. 제1항에 있어서, 상기 제1 버퍼는 8M 우레아, 0.1mM DTT 및 1.5% (w/v) CHAPS를 포함하는 버퍼인 것인 방법.The method of claim 1, wherein the first buffer is a buffer comprising 8M urea, 0.1 mM DTT and 1.5% (w / v) CHAPS. 제1항에 있어서, 상기 제1 버퍼는 HEPES 버퍼, Tris-HCl 버퍼 또는 포스페이트 버퍼인 것인 방법.The method of claim 1, wherein the first buffer is a HEPES buffer, Tris-HCl buffer or phosphate buffer. 제1항에 있어서, 상기 제1 버퍼는 CaCl2를 더 포함하는 것인 방법. The method of claim 1, wherein the first buffer further comprises CaCl 2 . 제1항에 있어서, 상기 인지질은 포스파티딜콜린, 포스파티딜에탄올아민, 및 포스파티딜세린으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the phospholipid is selected from the group consisting of phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, and phosphatidylserine. 제1항에 있어서, 상기 제2 농도의 상기 카오트로픽제는 1.5M 내지 5M의 우레이 또는 1M 내지 4M의 구아니디늄글로라이드인 것인 방법.The method of claim 1, wherein the second concentration of chaotropic agent is 1.5M to 5M urea or 1M to 4M guanidinium glolide. 제1항에 있어서, 상기 제1 버퍼는 20mM HEPES 버퍼 (pH 7.4), 8M 우레아, 0.1mM DTT, 1mM CaCl2 및 1.5% (w/v) CHAPS를 포함하는 버퍼인 것인 방법.The method of claim 1, wherein the first buffer is a buffer comprising 20 mM HEPES buffer (pH 7.4), 8M urea, 0.1 mM DTT, 1 mM CaCl 2 and 1.5% (w / v) CHAPS. 제1항에 있어서, 상기 제2 버퍼는 20mM HEPES 버퍼 (pH 7.4), 2M 우레아, 0.1mM DTT 및 1mM CaCl2를 포함하는 버퍼인 것인 방법.The method of claim 1, wherein the second buffer is a buffer comprising 20mM HEPES buffer (pH 7.4), 2M urea, 0.1mM DTT and 1mM CaCl 2 . 제1항에 있어서, 상기 제3 버퍼는 20mM HEPES 버퍼 (pH 7.4), 0.1mM DTT 및 1mM CaCl2를 포함하는 버퍼인 것인 방법.The method of claim 1, wherein the third buffer is a buffer comprising 20mM HEPES buffer (pH 7.4), 0.1mM DTT and 1mM CaCl 2 . 제1항에 있어서, 상기 교환은 투석 또는 초투석 (ultradialysis)에 의하여 수행되는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the exchange is performed by dialysis or ultradialysis. 제1항에 있어서, 상기 분리된 리포좀을 세척하는 단계를 더 포함하는 것인 방법. The method of claim 1, further comprising washing the separated liposomes. 제1항에 있어서, 20mM HEPES 버퍼 (pH 7.4), 100mM NaCl, 0.1mM DTT, 0.5mM EGTA 및 1M KCl를 포함하는 제4 버퍼로 세척하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.The method of claim 1, further comprising washing with a fourth buffer comprising 20 mM HEPES buffer, pH 7.4, 100 mM NaCl, 0.1 mM DTT, 0.5 mM EGTA, and 1 M KCl. 제16항에 있어서, 상기 제4 버퍼 용액을 상기 제4 버퍼에서 0.5mM EGTA 및 1M KCl를 제거한 제5 버퍼로 교환하는 단계를 더 포함하는 것인 방법. The method of claim 16, further comprising exchanging said fourth buffer solution with a fifth buffer from which 0.5 mM EGTA and 1M KCl have been removed from said fourth buffer. 제17항에 있어서, 상기 교환은 투석 또는 초 투석에 의하여 수행되는 것인 방법.18. The method of claim 17, wherein the exchange is performed by dialysis or ultradialysis. 제1항에 있어서, 상기 분리된 리포좀에 대하여 양이온 교환 크로마토그래피를 수행하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.The method of claim 1, further comprising performing cation exchange chromatography on the isolated liposomes. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 제조된 BI-1 단백질을 포함하는 리포좀.A liposome comprising a BI-1 protein prepared by the method according to any one of claims 1 to 19.
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