RU2316590C1 - RECOMBINANT PLASMID DNA pE-His8-TrxL-Ar2 ENCODING FUSION PROTEIN COMPRISING ANTIMICROBIAL SEA ANNELID WORM Arenicola marina PEPTIDE ARENICIN AND STRAIN Escherichia coli BL21(DE3)/pE-His8-TrxL-Ar2 AS PRODUCER OF ARENICIN-CONTAINING FUSION PROTEIN - Google Patents

RECOMBINANT PLASMID DNA pE-His8-TrxL-Ar2 ENCODING FUSION PROTEIN COMPRISING ANTIMICROBIAL SEA ANNELID WORM Arenicola marina PEPTIDE ARENICIN AND STRAIN Escherichia coli BL21(DE3)/pE-His8-TrxL-Ar2 AS PRODUCER OF ARENICIN-CONTAINING FUSION PROTEIN Download PDF

Info

Publication number
RU2316590C1
RU2316590C1 RU2006121112/13A RU2006121112A RU2316590C1 RU 2316590 C1 RU2316590 C1 RU 2316590C1 RU 2006121112/13 A RU2006121112/13 A RU 2006121112/13A RU 2006121112 A RU2006121112 A RU 2006121112A RU 2316590 C1 RU2316590 C1 RU 2316590C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
trxl
his8
arenicin
fusion protein
plasmid
Prior art date
Application number
RU2006121112/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Владимирович Баландин (RU)
Сергей Владимирович Баландин
ков Владимир Николаевич Кокр (RU)
Владимир Николаевич Кокряков
Тать на Владимировна Овчинникова (RU)
Татьяна Владимировна Овчинникова
Original Assignee
Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук filed Critical Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук
Priority to RU2006121112/13A priority Critical patent/RU2316590C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2316590C1 publication Critical patent/RU2316590C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology, genetic and protein engineering.
SUBSTANCE: method involves construction of recombinant plasmid DNA pE-His8-TrxL-Ar2 of size 4059 base pairs encoding fusion protein His8-TrxL-Ar2 comprising antimicrobial peptide arenicin consisting of Bgl II/Xho I DNA fragment comprising transcription promoter T7-RNA-polymerase, ribosome binding site and sequence of fusion polypeptide His8-TrxL-Ar2 comprising histidine octamer, modified thioredoxine A(M37L) and arenicin, and Bgl II/Xho I DNA-fragment of plasmid pET20b(+) comprising transcription terminator T7-RNA-polymerase, replication initiation site and β-lactamase gene determining resistance of Escherichia coli cells transformed with plasmid pE-His8-TrxL-Ar2 to ampicillin as a genetic marker. Also, method involves preparing the strain Escherichia coli BL21(DE3)/pE-His8-TrxL-Ar2 as a producer of fusion protein comprising antimicrobial peptide arenicin. Invention can be used in medicine and pharmaceutical industry.
EFFECT: valuable biological properties of DNA and strain.
3 cl, 2 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к области биотехнологии, генной и белковой инженерии и может быть использовано в медицине и в фармацевтической промышленности.The invention relates to the field of biotechnology, genetic and protein engineering and can be used in medicine and in the pharmaceutical industry.

Ареницин является эндогенным антибиотиком беспозвоночного Arenicola marina (пескожил морской), относящегося к классу Polychaeta (многощетинковые) типа Annelida (кольчатые черви) [пат. РФ № 2261866, С07К 14/435, А61Р 31/04, 2005]. Молекула ареницина представляет собой немодифицированную пептидную цепь, содержащую 21 аминокислотный остаток и стабилизированную одной дисульфидной связью, замыкающей цикл из 18 аминокислотных остатков. Ареницин вырабатывается целомоцитами (фагоцитирующими клетками целома червя) и обладает антибактериальной и противогрибковой активностью. Механизм действия ареницина предположительно состоит в избирательном нарушении барьерной функции клеточных мембран патогенных микроорганизмов, не затрагивающем мембраны клеток организма-хозяина. Ареницин является представителем принципиально нового семейства антимикробных пептидов и может найти применение в качестве антибиотика широкого спектра действия для купирования общих и местных инфекционных процессов различной этиологии, дезинфекции хирургических инструментов, зондов, протезов.Arenicin is an endogenous antibiotic of the invertebrate Arenicola marina (marine peskozhil), belonging to the class Polychaeta (polychaete) type Annelida (annelids) [US Pat. RF № 2261866, С07К 14/435, А61Р 31/04, 2005]. The arenicin molecule is an unmodified peptide chain containing 21 amino acid residues and stabilized by one disulfide bond, closing the cycle of 18 amino acid residues. Arenicin is produced by coelomocytes (phagocytic cells of the worm's coelom) and has antibacterial and antifungal activity. The mechanism of action of arenicin presumably consists in the selective violation of the barrier function of cell membranes of pathogenic microorganisms, which does not affect the cell membranes of the host organism. Arenicin is a representative of a fundamentally new family of antimicrobial peptides and can be used as a broad-spectrum antibiotic for stopping general and local infectious processes of various etiologies, disinfecting surgical instruments, probes, prostheses.

Ввиду сравнительно низкого содержания ареницина в природном источнике масштабные структурно-функциональные исследования и клинические испытания этого вещества целесообразно проводить с использованием искусственных аналогов, получаемых методами химического синтеза или рекомбинантной экспрессии. Вследствие достаточно большой протяженности пептидной цепи химический синтез ареницина оказывается дорогостоящим и не может рассматриваться в качестве основы для масштабирования производства. Трудности генно-инженерного подхода, в свою очередь, обусловлены цитотоксичностью ареницина, которая требует обязательной нейтрализации для достижения удовлетворительного уровня экспрессии. В большинстве созданных ранее систем рекомбинантной экспрессии других антимикробных пептидов эта задача решалась, в первую очередь, путем конструирования менее токсичных гибридных белков. Однако задача создания подобной системы для рекомбинантной экспрессии ареницина ранее решена не была.Due to the relatively low content of arenicin in a natural source, it is advisable to conduct large-scale structural and functional studies and clinical trials of this substance using artificial analogues obtained by chemical synthesis or recombinant expression. Due to the sufficiently large length of the peptide chain, the chemical synthesis of arenicin is expensive and cannot be considered as the basis for scaling up production. The difficulties of the genetic engineering approach, in turn, are due to the cytotoxicity of arenicin, which requires mandatory neutralization to achieve a satisfactory level of expression. In most of the previously created recombinant expression systems of other antimicrobial peptides, this problem was solved, first of all, by constructing less toxic hybrid proteins. However, the task of creating such a system for recombinant expression of arenicin has not been previously solved.

Известна система для экспрессии антимикробного пептида цекропина А, включающая штамм E.coli MC1061, трансформированный плазмидой pCAMG, в которой в качестве партнера для экспрессии используется фрагмент L-рибулокиназы. Недостатком системы является неидентичность С-концевого аминокислотного остатка получаемого пептида соответствующему остатку природного цекропина А, вследствие чего существенно сужается спектр его антимикробной активности [Callaway J.E., Lai J., Haselbeck В., Baltaian M., Bonnesen S.P., Weickmann J., Wilcox G., Lei S.P. // Modification of the С terminus of cecropin is essential for broad-spectrum antimicrobial activity. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 1993, v.37(8), p.1614-1619].A known system for the expression of the antimicrobial peptide Cecropin A, including strain E. coli MC1061, transformed with the plasmid pCAMG, in which a fragment of L-ribulokinase is used as a partner for expression. The disadvantage of the system is the non-identity of the C-terminal amino acid residue of the resulting peptide to the corresponding residue of natural cecropin A, as a result of which the spectrum of its antimicrobial activity is narrowed [Callaway JE, Lai J., Haselbeck B., Baltaian M., Bonnesen SP, Weickmann J., Wilcox G ., Lei SP // Modification of the С terminus of cecropin is essential for broad-spectrum antimicrobial activity. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 1993, v. 37 (8), p.1614-1619].

Известна наиболее близкая к заявленной система для экспрессии антимикробного пептида аденорегулина, представляющая собой штамм E.coli BL21(DE3), трансформированный плазмидой pET32a-adr, полученной на основе плазмиды рЕТ32а [Zhou Y.X., Cao W., Luo Q.P., Ma Y.S., Wang J.Z., Wei D.Z. // Production and purification of a novel antibiotic peptide, adenoregulin, from a recombinant Escherichia coli. Biotechnology Letters, 2005, v.27(10), p.725-730]. Недостатком системы является наличие дополнительного остатка метионина в составе природной последовательности тиоредоксина А и четырех остатков метионина в линкере, соединяющем тиоредоксин А с последовательностью целевого полипептида. Вследствие этого при расщеплении бромцианом гибридного белка наряду с основным продуктом образуется пять дополнительных коротких полипептидных фрагментов, затрудняющих дальнейшую очистку целевого пептида.Known closest to the claimed system for the expression of the antimicrobial adenoregulin peptide, which is a strain of E. coli BL21 (DE3), transformed with plasmid pET32a-adr, obtained on the basis of plasmid pET32a [Zhou YX, Cao W., Luo QP, Ma YS, Wang JZ Wei DZ // Production and purification of a novel antibiotic peptide, adenoregulin, from a recombinant Escherichia coli. Biotechnology Letters, 2005, v. 27 (10), p. 725-730]. The disadvantage of the system is the presence of an additional methionine residue in the natural sequence of thioredoxin A and four methionine residues in the linker connecting the thioredoxin A to the sequence of the target polypeptide. As a result, when bromide is cleaved by a hybrid protein, five additional short polypeptide fragments are formed along with the main product, making it difficult to further purify the target peptide.

Изобретение решает задачу конструирования плазмиды, детерминирующей синтез рекомбинантного пептида в составе гибридного белка, и создания высокопродуктивного штамма-продуцента, позволяющего получать гибридный белок His8-TrxL-Ar2 с высоким выходом.The invention solves the problem of constructing a plasmid that determines the synthesis of the recombinant peptide in the composition of the hybrid protein, and create a highly productive producer strain that allows to obtain His8-TrxL-Ar2 hybrid protein in high yield.

Поставленная задача решается за счет конструирования рекомбинантной плазмидной ДНК pE-His8-TrxL-Ar2 размером 4059 п.о., кодирующей гибридный белок His8-TrxL-Ar2, содержащий антимикробный пептид ареницин, состоящей из BglII/XhoI-фрагмента ДНК (фиг.1), содержащего промотор транскрипции Т7-РНК-полимеразы, участок связывания рибосомы и последовательность гибридного полипептида His8-TrxL-Ar2, содержащего гистидиновый октамер, модифицированный тиоредоксин A (M37L) и ареницин, и BglII/XhoI-фрагмента ДНК плазмиды рЕТ20b(+), содержащего терминатор транскрипции Т7-РНК-полимеразы, сайт инициации репликации и ген β-лактамазы, детерминирующий устойчивость трансформированных плазмидой pE-His8-TrxL-Ar2 клеток Escherichia coli к ампициллину, в качестве генетического маркера, а также за счет создания штамма Escherichia coli BL21(DE3)/pE-His8-TrxL-Ar2 - продуцента гибридного белка, содержащего антимикробный пептид ареницин.The problem is solved by constructing a recombinant plasmid DNA pE-His8-TrxL-Ar2 with a size of 4059 bp encoding a fusion protein His8-TrxL-Ar2 containing the antimicrobial peptide arsenicin, consisting of a BglII / XhoI-DNA fragment (figure 1) containing a T7 RNA polymerase transcription promoter, a ribosome binding site and a sequence of His8-TrxL-Ar2 hybrid polypeptide containing a histidine octamer, a modified thioredoxin A (M37L) and arenicin, and a BglII / XhoI DNA fragment of plasmid pET20b (+) containing T7 RNA polymerase transcription terminator, CA t initiation of replication and the β-lactamase gene, which determines the resistance of ampicillin to Escicichia coli transformed with plasmid pE-His8-TrxL-Ar2, as a genetic marker, and also by creating Escherichia coli strain BL21 (DE3) / pE-His8-TrxL- Ar2 is a producer of a hybrid protein containing the antimicrobial peptide arenicin.

Преимущество предлагаемого изобретения заключается, во-первых, в использовании при химико-ферментативном синтезе гена ареницина набора кодонов, являющихся оптимальными для продукции белка в Escherichia coli. На фиг.1 приведена аминокислотная последовательность гибридного белка His8-TrxL-Ar2, содержащего ареницин, и соответствующая ей нуклеотидная последовательность гена. Введение остатка метионина непосредственно перед N-концевым остатком рекомбинантного ареницина обеспечивает возможность избирательного химического расщепления полипептидной цепи бромцианом с высвобождением целевого пептида, не содержащего каких-либо дополнительных аминокислотных остатков по сравнению с природным ареницином. Использование тиоредоксина А в качестве партнера для рекомбинантной экспрессии позволяет нейтрализовать токсичность антимикробного пептида для штамма-продуцента и благодаря этому достичь высоких выходов гибридного белка. Преимущество замены лейцином остатка метионина в положении 37 природного тиоредоксина А, а также использования плазмиды рЕТ20b(+) в качестве основы для создания pE-His8-TrxL-Ar2 состоит в уменьшении числа индивидуальных фрагментов, получаемых в результате расщепления гибридного белка бромцианом в кислой среде, что, в свою очередь, облегчает дальнейшую очистку целевого пептида. Расщепление гибридного белка His8-TrxL-Ar2 бромцианом дает всего один побочный продукт, значительно отличающийся по молекулярной массе и физико-химическим свойствам от целевого пептида, что облегчает решение задачи по его выделению. Наличие гистидинового октамера на N-конце экспрессируемой последовательности обеспечивает возможность аффинной очистки гибридного белка His8-TrxL-Ar2 методом металло-хелатной хроматографии. Для биосинтеза рекомбинантного белка применяются оптимальные регуляторные элементы, контролирующие его экспрессию: Т7-1ас промотор для предотвращения базальной экспрессии гена до момента начала индукции и высокого уровня транскрипции соответствующей мРНК при индукции, высокоэффективный терминатор транскрипции фага Т7, и блок стоп-кодонов, исключающих биосинтез удлиненных вариантов рекомбинантного ареницина. Преимущества предлагаемого штамма E.coli BL21(DE3) заключаются в использовании бактерий с фенотипом Lon OmpT, что исключает возможность протеолитического расщепления синтезируемого de novo рекомбинантного белка и загрязнения препарата наиболее активными протеазами Е.coli. В хромосомную ДНК BL21(DE3) интегрирован ген Т7-РНК полимеразы, что совместно с использованием Т7-lac промотора и Т7 терминатора в плазмиде pE-His8-TrxL-Ar2 обеспечивает быструю и эффективную продукцию белка клетками E.coli при индукции изопропилтио-β-D-галактозидом или лактозой.An advantage of the present invention consists, firstly, in the use of a set of codons that are optimal for protein production in Escherichia coli in the chemical-enzymatic synthesis of the arenicin gene. Figure 1 shows the amino acid sequence of the His8-TrxL-Ar2 fusion protein containing arsenicin and the corresponding nucleotide sequence of the gene. The introduction of the methionine residue immediately before the N-terminal residue of the recombinant arenicin allows selective chemical cleavage of the polypeptide chain with bromine cyan to release the target peptide that does not contain any additional amino acid residues compared to natural arenicin. The use of thioredoxin A as a partner for recombinant expression can neutralize the toxicity of the antimicrobial peptide for the producer strain and thereby achieve high yields of the hybrid protein. The advantage of replacing leucine with the methionine residue at position 37 of natural thioredoxin A, as well as using the plasmid pET20b (+) as the basis for the creation of pE-His8-TrxL-Ar2, is to reduce the number of individual fragments resulting from the cleavage of the hybrid protein with bromine cyan in an acidic medium, which, in turn, facilitates further purification of the target peptide. The cleavage of the His8-TrxL-Ar2 fusion protein with cyanogen bromide gives only one by-product, which differs significantly in molecular weight and physicochemical properties from the target peptide, which facilitates the solution of the problem of its isolation. The presence of a histidine octamer at the N-terminus of the expressed sequence allows affinity purification of the His8-TrxL-Ar2 fusion protein by metal chelate chromatography. For the biosynthesis of a recombinant protein, optimal regulatory elements that control its expression are used: the T7-1ac promoter to prevent basal gene expression until the beginning of induction and a high level of transcription of the corresponding mRNA during induction, a highly efficient terminator of T7 phage transcription, and a block of stop codons excluding elongated biosynthesis variants of recombinant arenicin. The advantages of the proposed E. coli BL21 (DE3) strain are the use of bacteria with the Lon OmpT phenotype, which eliminates the possibility of proteolytic cleavage of the synthesized de novo recombinant protein and contamination of the drug with the most active E. coli proteases. The T7 RNA polymerase gene is integrated into BL21 (DE3) chromosomal DNA, which, together with the use of the T7-lac promoter and T7 terminator in the pE-His8-TrxL-Ar2 plasmid, provides fast and efficient protein production by E. coli cells upon isopropylthio-β- induction D-galactoside or lactose.

Конструирование нового гена, кодирующего гибридный белок His8-TrxL-Ar2, осуществляют на основе плазмиды рЕТ20b(+). Искусственный ген, кодирующий гистидиновый октамер, модифицированный тиоредоксин A (M37L) и ареницин, фланкированный сайтами рестриктаз BglII и XhoI, получают химическим синтезом набора олигонуклеотидных фрагментов с последующей их сборкой и амплификацией при помощи полимеразной цепной реакции (ПЦР). Перед легированием для получения липких концов амплификат и векторную плазмиду обрабатывают рестриктазами BglII и XhoI. Лигазную смесь используют для трансформации компетентных клеток E.coli DH10B. Отбор положительных клонов проводят при помощи ПЦР с использованием специфических праймеров и последующим рестриктным анализом выделенной плазмидной ДНК. Структуру гена, кодирующего гибридный белок, содержащий ареницин, определяют секвенированием по методу Сэнгера.The construction of a new gene encoding the His8-TrxL-Ar2 fusion protein is carried out on the basis of plasmid pET20b (+). An artificial gene encoding a histidine octamer, modified thioredoxin A (M37L), and arenicin flanked by restriction enzyme sites BglII and XhoI are obtained by chemical synthesis of a set of oligonucleotide fragments, followed by their assembly and amplification by polymerase chain reaction (PCR). Before doping to obtain sticky ends, the amplification and vector plasmid is treated with restriction enzymes BglII and XhoI. The ligase mixture is used to transform competent E. coli DH10B cells. The selection of positive clones is carried out using PCR using specific primers and subsequent restriction analysis of the isolated plasmid DNA. The structure of the gene encoding a hybrid protein containing arsenicin is determined by Sanger sequencing.

Рекомбинантная плазмидная ДНК pE-His8-TrxL-Ar2, кодирующая гибридный белок His8-TrxL-Ar2, содержащий антимикробный пептид ареницин, характеризуется следующими признаками:Recombinant plasmid DNA pE-His8-TrxL-Ar2 encoding the His8-TrxL-Ar2 fusion protein containing the antimicrobial peptide arsenicin is characterized by the following features:

- имеет размер молекулы 4059 п.о.;- has a molecular size of 4059 bp .;

- кодирует гибридный белок His8-TrxL-Ar2, содержащий гистидиновый октамер, модифицированный тиоредоксин А (M37L) E.coli и ареницин;- encodes a His8-TrxL-Ar2 fusion protein containing a histidine octamer, modified thioredoxin A (M37L) E. coli, and arenicin;

- состоит из: BglII/XhoI-фрагмента ДНК, содержащего промотор транскрипции Т7-РНК-полимеразы, участок связывания рибосомы и последовательность гибридного полипептида His8-TrxL-Ar2, содержащего гистидиновый октамер, модифицированный тиоредоксин А (M37L) и ареницин, и BglII/XhoI-фрагмента ДНК плазмиды рЕТ20b(+), содержащего терминатор транскрипции Т7-РНК-полимеразы, сайт инициации репликации и ген β-лактамазы;- consists of: a BglII / XhoI DNA fragment containing a T7 RNA polymerase transcription promoter, a ribosome binding site and a sequence of His8-TrxL-Ar2 hybrid polypeptide containing a histidine octamer, modified thioredoxin A (M37L) and arenicin, and BglII / XhoI a DNA fragment of plasmid pET20b (+) containing the T7 RNA polymerase transcription terminator, a replication initiation site and a β-lactamase gene;

- имеет уникальную совокупность признаков: промотор и терминатор транскрипции РНК-полимеразы бактериофага Т7; сайт связывания рибосомы; искусственный ген, кодирующий гибридный белок His8-TrxL-Ar2, содержащий гистидиновый октамер, модифицированный тиоредоксин A (M37L) и ареницин; ген β-лактамазы, детерминирующей устойчивость трансформированных плазмидой pE-His8-TrxL-Ar2.- has a unique combination of features: promoter and terminator of transcription of RNA polymerase of bacteriophage T7; ribosome binding site; an artificial gene encoding a His8-TrxL-Ar2 fusion protein containing a histidine octamer, a modified thioredoxin A (M37L), and arenicin; β-lactamase gene that determines the stability of plasmid-transformed pE-His8-TrxL-Ar2.

Для получения штамма-продуцента гибридного белка His8-TrxL-Ar2 препаратом плазмидной ДНК pE-His8-TrxL-Ar2 трансформируют компетентные клетки Escherichia coli BL21(DE3) и проводят отбор клонов, обладающих способностью экспрессировать рекомбинантный белок. Уровень экспрессии рекомбинантных белков контролируют с помощью денатурирующего ПААГ-электрофореза.To obtain a producer strain of the His8-TrxL-Ar2 fusion protein, pE-His8-TrxL-Ar2 plasmid DNA is used to transform competent Escherichia coli BL21 (DE3) cells and select clones possessing the ability to express the recombinant protein. The level of expression of recombinant proteins is controlled by denaturing PAGE electrophoresis.

Полученный штамм-продуцент Escherichia coli BL21(DE3)/pE-His8-TrxL-Ar2 характеризуется следующими признаками.The resulting producer strain Escherichia coli BL21 (DE3) / pE-His8-TrxL-Ar2 is characterized by the following features.

Морфологические признаки: клетки палочковидной формы, грамотрицательные, неспороносные.Morphological signs: rod-shaped cells, gram-negative, non-spore.

Культуральные признаки: при росте на агаризованной среде LB колонии круглые, гладкие, мутные, блестящие, серые, край ровный. При росте на жидких средах (на минимальной среде с глюкозой или YT-бульоне) образуют интенсивную ровную муть.Cultural traits: when growing on LB agar medium, the colonies are round, smooth, cloudy, shiny, gray, the edge is even. When growing on liquid media (on a minimal medium with glucose or YT-broth) they form an intense smooth haze.

Физико-биологические признаки: клетки растут при температуре от 4°С до 40°С при оптимуме рН от 6,8 до 7,5. В качестве источника азота используют как минеральные соли в аммонийной форме, так и органические соединения в виде пептона, триптона, дрожжевого экстракта, аминокислот и т.д. В качестве источника углерода используют аминокислоты, глицерин, углеводы.Physico-biological characteristics: cells grow at a temperature of from 4 ° C to 40 ° C with an optimum pH of 6.8 to 7.5. As a source of nitrogen, both mineral salts in the ammonium form and organic compounds in the form of peptone, tryptone, yeast extract, amino acids, etc. are used. Amino acids, glycerin, carbohydrates are used as a carbon source.

Устойчивость к антибиотикам: клетки проявляют устойчивость к ампициллину (до 500 мкг/мл), обусловленную наличием в плазмиде гена β-лактамазы (bla).Antibiotic resistance: cells show resistance to ampicillin (up to 500 μg / ml) due to the presence of the β-lactamase (bla) gene in the plasmid.

Преимущества предлагаемого штамма-продуцента заключаются в использовании бактерий с фенотипом Lon OmpT, что исключает возможность протеолитического расщепления синтезируемого de novo рекомбинантного белка и загрязнения препарата наиболее активными протеазами Е.coli. В хромосомную ДНК BL21(DE3) интегрирован ген Т7-РНК полимеразы, что совместно с использованием Т7-lac промотора и Т7 терминатора в плазмиде pE-His8-TrxL-Ar2 обеспечивает быструю и эффективную продукцию белка клетками E.coli при индукции изопропилтио-β-D-галактозидом или лактозой.The advantages of the proposed producer strain are the use of bacteria with the Lon OmpT phenotype, which excludes the possibility of proteolytic cleavage of the synthesized de novo recombinant protein and contamination of the drug with the most active E. coli proteases. The T7 RNA polymerase gene is integrated into BL21 (DE3) chromosomal DNA, which, together with the use of the T7-lac promoter and T7 terminator in the pE-His8-TrxL-Ar2 plasmid, provides fast and efficient protein production by E. coli cells upon isopropylthio-β- induction D-galactoside or lactose.

Клетки E.coli BL21(DE3)/pE-His8-TrxL-Ar2 являются суперпродуцентом. При индукции изопропилтио-β-D-галактозидом происходит эффективный биосинтез гибридного белка His8-TrxL-Ar2, содержащего ареницин, который накапливается в клетках в количестве 20-25% от суммарного белка бактерии.E. coli BL21 (DE3) / pE-His8-TrxL-Ar2 cells are superproducers. Upon induction with isopropylthio-β-D-galactoside, an efficient biosynthesis of the His8-TrxL-Ar2 fusion protein, containing arsenicin, which accumulates in the cells in an amount of 20-25% of the total bacterial protein, occurs.

На фиг.1 представлена нуклеотидная последовательность BglII/XhoI-фрагмента ДНК, содержащего промотор транскрипции Т7-РНК-полимеразы, участок связывания рибосомы и последовательность гибридного полипептида His8-TrxL-Ar2; приведена соответствующая аминокислотная последовательность His8-TrxL-Ar2; показаны природные нуклеотидные и аминокислотные последовательности тиоредоксина A E.coli и ареницина-2 A.marina. На фиг.2 представлена физическая карта плазмиды pE-His8-TrxL-Ar2.Figure 1 shows the nucleotide sequence of a BglII / XhoI DNA fragment containing a T7 RNA polymerase transcription promoter, a ribosome binding site, and a His8-TrxL-Ar2 hybrid polypeptide sequence; the corresponding amino acid sequence of His8-TrxL-Ar2; shows the natural nucleotide and amino acid sequences of thioredoxin A of E. coli and arenicin-2 A.marina. Figure 2 presents the physical map of the plasmid pE-His8-TrxL-Ar2.

Изобретение иллюстрируют следующие примеры.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1.Example 1

Конструирование рекомбинантной плазмидной ДНК pE-His8-TrxL-Ar2.Construction of recombinant plasmid DNA pE-His8-TrxL-Ar2.

Нуклеотидную последовательность, соответствующую гену His8-TrxL-Ar2, получают химико-ферментативным синтезом. Химический синтез олигонуклеотидов, используемых для сборки нуклеотидной последовательности, выполняют твердофазным фосфоамидитным методом с наращиванием олигонуклеотидной цепи в направлении от 3′-конца к 5′-концу с помощью защищенных фосфамидитов - 5′-диметокситритил-N-ацил-2′-дезоксинуклеозид-3′-O-(β-цианэтилдиизопропиламино)-фосфитов, активированных тетразолом. Фрагмент, кодирующий модифицированный тиоредоксин A (M37L) получают методом ПЦР-амплификации и направленного мутагенеза с помощью ген-специфических праймеров, используя в качестве исходной матрицы ген тиоредоксина A E.coli. Остальные участки последовательности получают путем последовательного отжига и элонгации взаимно перекрывающихся олигонуклеотидов. На завершающей стадии синтеза последовательность амплифицируют с помощью праймеров, несущих на 5′-концах сайты узнавания рестриктаз BglII и XhoI. Продукт амплификации гидролизуют указанными рестриктазами, очищают электрофорезом в 1,5% агарозном геле, полосу ДНК величиной около 570 п.о. выделяют из геля методом электроэлюции в 15% раствор ПЭГ-6000 и используют в лигазной реакции с фрагментом ДНК размером около 3,5 тыс.п.о., полученным в результате обработки плазмиды рЕТ20b(+) рестриктазами BglII и XhoI. В результате лигазной реакции образуется кольцевая ковалентно замкнутая ДНК размером 4059 п.о. Лигазную смесь используют для трансформации компетентных клеток E.coli DH-10B, приготовленных по стандартному протоколу с помощью 0,1 М хлорида кальция. После трансформации суспензию бактерий смешивают с питательной средой LB, растят 1 ч при 37°С и высевают на чашки Петри с LB-агаром, содержащим 50 мкг/мл ампициллина.The nucleotide sequence corresponding to the His8-TrxL-Ar2 gene is obtained by enzymatic-chemical synthesis. The chemical synthesis of oligonucleotides used to assemble the nucleotide sequence is performed by the solid-phase phosphoamidite method with the oligonucleotide chain being extended from the 3′-end to the 5′-end using protected phosphamidites - 5′-dimethoxytrityl-N-acyl-2′-deoxynucleoside-3 '-O- (β-cyanoethyl diisopropylamino) -phosphites activated by tetrazole. The fragment encoding the modified thioredoxin A (M37L) is obtained by PCR amplification and directed mutagenesis using gene-specific primers using the E. coli thioredoxin A gene as the starting matrix. The remaining sections of the sequence are obtained by sequential annealing and elongation of mutually overlapping oligonucleotides. At the final stage of the synthesis, the sequence is amplified using primers carrying restriction enzyme recognition sites BglII and XhoI at the 5 ′ ends. The amplification product is hydrolyzed with the indicated restriction enzymes, purified by electrophoresis in a 1.5% agarose gel, a DNA strip of about 570 bp. PEG-6000 solution was isolated from the gel by electroelution in a 15% solution and used in the ligase reaction with a DNA fragment of about 3.5 thousand bp obtained by treating plasmid pET20b (+) with BglII and XhoI restriction enzymes. As a result of the ligase reaction, a ring covalently closed DNA of 4059 bp is formed. The ligase mixture is used to transform competent E. coli DH-10B cells prepared according to the standard protocol using 0.1 M calcium chloride. After transformation, the bacterial suspension is mixed with LB medium, grown for 1 h at 37 ° C and plated on Petri dishes with LB agar containing 50 μg / ml ampicillin.

Первичный отбор клонов, содержащих нужную плазмиду, осуществляют методом "ПЦР с клонов". Отобранные клоны используют для подращивания в жидкой среде и выделения плазмидной ДНК, которую анализируют на наличие вставки с помощью рестриктного анализа. Окончательное строение плазмид, содержащих требуемый фрагмент, подтверждают определением нуклеотидной последовательности секвенированием по Сэнгеру. По данным секвенирования отбирают ту плазмиду, у которой нуклеотидная последовательность легированной вставки полностью идентична первоначально запланированной (фиг.1).The primary selection of clones containing the desired plasmid is carried out by the method of "PCR from clones." Selected clones are used for growing in a liquid medium and isolation of plasmid DNA, which is analyzed for the presence of the insert using restriction analysis. The final structure of plasmids containing the desired fragment is confirmed by determining the nucleotide sequence by Sanger sequencing. According to sequencing data, the plasmid is selected in which the nucleotide sequence of the doped insert is completely identical to the originally planned one (Fig. 1).

Пример 2.Example 2

Получение штамма-продуцента E.coli BL21(DE3)/pE-His8-TrxL-Ar2, вырабатывающего рекомбинантный белок His8-TrxL-Ar2, и определение его продуктивности.Obtaining a producer strain of E. coli BL21 (DE3) / pE-His8-TrxL-Ar2 producing the recombinant protein His8-TrxL-Ar2, and determining its productivity.

Проводят трансформацию клеток E.coli BL21(DE3) плазмидой pE-His8-TrxL-Ar2, как описано в примере 1. Петлей переносят несколько колоний в 10 мл жидкой среды LB, содержащей 150 мкг/мл ампициллина, подращивают до оптической плотности OD600 0,7 на термостатируемой качалке со скоростью вращения 200 мин-1 при температуре 37°С, отбирают аликвоту культуры для последующего анализа, добавляют индуктор - изопропилтио-β-D-галактозид до концентрации 0,2 мМ и продолжают инкубацию при температуре 27°С в течение 5 ч, отбирая каждый час пробы по 0,3 мл для определения оптической плотности OD600 и последующего электрофоретического анализа. Равные аликвоты суспензии клеток, отобранных до внесения индуктора и после завершения роста, центрифугируют, отделяют супернатант и анализируют осадок клеток ПААГ-электрофорезом в денатурирующих условиях. Для этого образцы лизируют буфером, содержащим 1% SDS, 1% β-меркаптоэтанола, 8М мочевину на водяной бане в течение 5 мин. Электрофорез проводят в 15% SDS-ПААГ. Гель прокрашивают 0,025% кумасси G-250 по стандартной методике. Появление отчетливой полосы в районе 16 кДа в образцах, отобранных после индукции, свидетельствует о способности штамма синтезировать рекомбинантный His8-TrxL-Ar2. Относительное содержание рекомбинантного белка определяют путем сканирования и денситометрического анализа окрашенных гелей.E. coli BL21 (DE3) cells are transformed with the plasmid pE-His8-TrxL-Ar2, as described in Example 1. Several colonies are transferred in a loop in 10 ml of LB liquid medium containing 150 μg / ml ampicillin, grown to an optical density of OD 600 0 , 7 on a thermostatically controlled shaker with a rotation speed of 200 min -1 at a temperature of 37 ° C, an aliquot of the culture is selected for subsequent analysis, an inducer of isopropylthio-β-D-galactoside is added to a concentration of 0.2 mM and incubation is continued at a temperature of 27 ° C in for 5 hours, taking 0.3 ml samples every hour to determine the optical density ti OD 600 and subsequent electrophoretic analysis. Equal aliquots of the cell suspension, taken before introducing the inducer and after completion of growth, are centrifuged, the supernatant is separated and the cell pellet is analyzed by PAGE by electrophoresis under denaturing conditions. For this, samples are lysed with a buffer containing 1% SDS, 1% β-mercaptoethanol, 8M urea in a water bath for 5 min. Electrophoresis is carried out in 15% SDS-PAGE. The gel is stained with 0.025% Coomassie G-250 according to standard procedures. The appearance of a distinct band at 16 kDa in the samples taken after induction indicates the ability of the strain to synthesize recombinant His8-TrxL-Ar2. The relative content of the recombinant protein is determined by scanning and densitometric analysis of stained gels.

Claims (2)

1. Рекомбинантная плазмидная ДНК pE-His8-TrxL-Ar2 размером 4059 п.о., кодирующая гибридный белок His8-TrxL-Ar2, содержащий антимикробный пептид ареницин, состоящая из1. Recombinant plasmid DNA pE-His8-TrxL-Ar2 with a size of 4059 bp encoding a fusion protein His8-TrxL-Ar2 containing the antimicrobial peptide arsenicin, consisting of BglII/XhoI-фрагмента ДНК, приведенного на фиг.1, содержащего промотор транскрипции Т7-РНК-полимеразы, участок связывания рибосомы и последовательность гибридного полипептида His8-TrxL-Ar2, содержащего гистидиновый октамер, модифицированный тиоредоксин A (M37L) и ареницин,The BglII / XhoI DNA fragment of FIG. 1, containing a T7 RNA polymerase transcription promoter, a ribosome binding site, and a His8-TrxL-Ar2 hybrid polypeptide sequence containing a histidine octamer, a modified thioredoxin A (M37L), and arenicin, BglII/XhoI-фрагмента ДНК плазмиды рЕТ20b(+), содержащего терминатор транскрипции Т7-РНК-полимеразы, сайт инициации репликации и ген β-лактамазы, детерминирующий устойчивость трансформированных плазмидой pE-His8-TrxL-Ar2 клеток Escherichia coli к ампициллину, в качестве генетического маркера.The BglII / XhoI DNA fragment of plasmid pET20b (+), containing the T7 RNA polymerase transcription terminator, the replication initiation site and β-lactamase gene, which determines the resistance of ampicillin to Escicichia coli cells transformed with the pE-His8-TrxL-Ar2 plasmid, as a genetic marker. 2. Штамм Escherichia coli BL21(DE3)/pE-His8-TrxL-Ar2 - продуцент гибридного белка, содержащего антимикробный пептид ареницин.2. The strain Escherichia coli BL21 (DE3) / pE-His8-TrxL-Ar2 is a producer of a hybrid protein containing the antimicrobial peptide arenicin.
RU2006121112/13A 2006-06-16 2006-06-16 RECOMBINANT PLASMID DNA pE-His8-TrxL-Ar2 ENCODING FUSION PROTEIN COMPRISING ANTIMICROBIAL SEA ANNELID WORM Arenicola marina PEPTIDE ARENICIN AND STRAIN Escherichia coli BL21(DE3)/pE-His8-TrxL-Ar2 AS PRODUCER OF ARENICIN-CONTAINING FUSION PROTEIN RU2316590C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006121112/13A RU2316590C1 (en) 2006-06-16 2006-06-16 RECOMBINANT PLASMID DNA pE-His8-TrxL-Ar2 ENCODING FUSION PROTEIN COMPRISING ANTIMICROBIAL SEA ANNELID WORM Arenicola marina PEPTIDE ARENICIN AND STRAIN Escherichia coli BL21(DE3)/pE-His8-TrxL-Ar2 AS PRODUCER OF ARENICIN-CONTAINING FUSION PROTEIN

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006121112/13A RU2316590C1 (en) 2006-06-16 2006-06-16 RECOMBINANT PLASMID DNA pE-His8-TrxL-Ar2 ENCODING FUSION PROTEIN COMPRISING ANTIMICROBIAL SEA ANNELID WORM Arenicola marina PEPTIDE ARENICIN AND STRAIN Escherichia coli BL21(DE3)/pE-His8-TrxL-Ar2 AS PRODUCER OF ARENICIN-CONTAINING FUSION PROTEIN

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2316590C1 true RU2316590C1 (en) 2008-02-10

Family

ID=39266252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006121112/13A RU2316590C1 (en) 2006-06-16 2006-06-16 RECOMBINANT PLASMID DNA pE-His8-TrxL-Ar2 ENCODING FUSION PROTEIN COMPRISING ANTIMICROBIAL SEA ANNELID WORM Arenicola marina PEPTIDE ARENICIN AND STRAIN Escherichia coli BL21(DE3)/pE-His8-TrxL-Ar2 AS PRODUCER OF ARENICIN-CONTAINING FUSION PROTEIN

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2316590C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7745576B2 (en) * 2005-08-26 2010-06-29 Novozymes Adenium Biotech A/S Polypeptides having antimicrobial activity and polynucleotides encoding same
RU2456345C1 (en) * 2010-12-30 2012-07-20 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биоорганической Химии Им. Академиков М.М. Шемякина И Ю.А. Овчинникова Российской Академии Наук RECOMBINANT PLASMID DNA pЕ-Trx-Lc-def, Escherichia coli STRAIN FOR EXPRESSION OF ANTIMICROBIAL PEPTIDE OF LENTIL DEFENSIN Lens culinaris AND METHOD FOR PRODUCING SAID PEPTIDE
RU2571060C2 (en) * 2010-02-03 2015-12-20 Майкробайл Кемистри Рисерч Фаундейшн Reading inductor and therapeutic agent for genetic diseases, caused by mutations of nonsense-mutation type

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7745576B2 (en) * 2005-08-26 2010-06-29 Novozymes Adenium Biotech A/S Polypeptides having antimicrobial activity and polynucleotides encoding same
RU2571060C2 (en) * 2010-02-03 2015-12-20 Майкробайл Кемистри Рисерч Фаундейшн Reading inductor and therapeutic agent for genetic diseases, caused by mutations of nonsense-mutation type
RU2456345C1 (en) * 2010-12-30 2012-07-20 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биоорганической Химии Им. Академиков М.М. Шемякина И Ю.А. Овчинникова Российской Академии Наук RECOMBINANT PLASMID DNA pЕ-Trx-Lc-def, Escherichia coli STRAIN FOR EXPRESSION OF ANTIMICROBIAL PEPTIDE OF LENTIL DEFENSIN Lens culinaris AND METHOD FOR PRODUCING SAID PEPTIDE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR960011919B1 (en) Process for enzymatical cleavage of recombinant proteins by means of iga proteases
EP0602144B1 (en) Dna sequences encoding gelonin polypeptide
KR100263583B1 (en) Mass production of antimicrobial peptides and plasmid beta useful therein
JP3523202B2 (en) Mass production method of antimicrobial peptide, and DNA construct and expression system therefor
US10000544B2 (en) Process for production of insulin and insulin analogues
RU2316590C1 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA pE-His8-TrxL-Ar2 ENCODING FUSION PROTEIN COMPRISING ANTIMICROBIAL SEA ANNELID WORM Arenicola marina PEPTIDE ARENICIN AND STRAIN Escherichia coli BL21(DE3)/pE-His8-TrxL-Ar2 AS PRODUCER OF ARENICIN-CONTAINING FUSION PROTEIN
RU2354702C2 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA pHINS11 CODING HYBRID PROTEIN-HUMAN INSULIN PRECURSOR, Escherichia coli CELL, TRANSFORMED WITH RECOMBINANT PLASMID DNA pHINS11, Escherichia coli BACTERIA STRAIN JM109/pHINS11 - PRODUCER OF HYBRID PROTEIN-HUMAN INSULIN PRECURSOR, AND METHOD OF OBTAINING HUMAN INSULIN
CA2159079C (en) Methods and dna expression systems for over-expression of proteins in host cells
RU2144957C1 (en) Recombinant plasmid dna ppins07 encoding fused polypeptide containing human proinsulin and strain of bacterium escherichia coli - producer of fused polypeptide containing human proinsulin
US8003348B2 (en) Method for the mass expression of an antimicrobial peptide by co-expression of a basic antimicrobial peptide and an acidic peptide using a translational coupling system
JP4314332B1 (en) Fusion protein containing highly expressed secreted insulin precursor, DNA encoding the same, and method for producing insulin
RU2580031C2 (en) PLASMID VECTOR pET-His8-TrxL-Acip1 STRAIN OF BACTERIA Escherichia coli BL21(DE3)/pET-His8-TrxL-Acip1 FOR EXPRESSION OF ANTIMICROBIAL PEPTIDE ACIPENSINA-1 AND METHOD OF PRODUCING SAID PEPTIDE
KR20130141001A (en) A novel vector system for isolation and purification of target proteins
KR100368073B1 (en) Preparation of Peptides by Use of Human Glucagon Sequence as a Fusion Expression Partner
EP0342658B1 (en) Biosynthetic process for the preparation of chemical compounds
RU2618850C2 (en) pET-mChBac75Na PLASMID VECTOR, ESCHRICHIA COLI BL21(DE3/ pET-mChBac75Na BACTERIA STRAINS FOR CHBAC7NA MINIBACTENECIN ANTIMICROBIAL PEPTIDE EXPRESSION AND METHODS FOR PRODUCTION OF THESE PEPTIDES
RU2153535C1 (en) Recombinant plasmid dna psa v27 encoding synthesis of soluble streptavidine from streptomyces avidinii and bacterial strain escherichia coli as producer of soluble streptavidine from streptomyces avidinii
RU2347811C1 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA pET-KSI-Buf2, CODING HYBRID PROTEIN, CONTAINING ANTIMICROBIAL PEPTIDE BUFORIN-2, STRAIN OF Escherichia coli BL21(DE3)/pET-KSI-Buf2-PRODUCER OF INDICATED PROTEIN AND METHOD OF OBTAINING ANTIMICROBIAL PEPTIDE BUFORIN-2
JPWO2019216248A1 (en) Macrocyclic enzymes of peptides
RU2143492C1 (en) Recombinant plasmid encoding fused protein as precursor of human insulin (variants), strain of bacterium escherichia coli - producer of fused protein as precursor of human insulin (variants), method of human insulin preparing
RU2412999C1 (en) PLASMID VECTOR pE-Trx-Aur, STRAIN ESCHERICHIA COLI FOR EXPRESSION OF ANTIMICROBIAL PEPTIDE AURELIN AND METHOD OF SAID PEPTIDE OBTAINING
US20090035815A1 (en) Synthetic Gene for Enhanced Expression in E. Coli
RU2260049C2 (en) Recombinant plasmid dna pes3-7 encoding peptide with sequence of human granulocyte colony-stimulating factor (g-csf) and strain escherichia coli bl21(de3)/pes3-7 as producer of human recombinant g-csf
RU2144082C1 (en) Recombinant plasmid encoding fused protein-precursor of human insulin (variants), strain of bacterium escherichia coli - producer of fused protein-precursor of human insulin (variants), method of human insulin preparing
RU2415940C1 (en) PLASMID VECTOR pE-Lc-LTP, Escherichia coli BACTERIUM STRAIN FOR EXPRESSION OF LIPID-TRANSPORTING LENTIL PROTEINS Lens culinaris AND METHOD FOR PRODUCING SAID PROTEINS

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200617