RU2415940C1 - PLASMID VECTOR pE-Lc-LTP, Escherichia coli BACTERIUM STRAIN FOR EXPRESSION OF LIPID-TRANSPORTING LENTIL PROTEINS Lens culinaris AND METHOD FOR PRODUCING SAID PROTEINS - Google Patents

PLASMID VECTOR pE-Lc-LTP, Escherichia coli BACTERIUM STRAIN FOR EXPRESSION OF LIPID-TRANSPORTING LENTIL PROTEINS Lens culinaris AND METHOD FOR PRODUCING SAID PROTEINS Download PDF

Info

Publication number
RU2415940C1
RU2415940C1 RU2009129838/10A RU2009129838A RU2415940C1 RU 2415940 C1 RU2415940 C1 RU 2415940C1 RU 2009129838/10 A RU2009129838/10 A RU 2009129838/10A RU 2009129838 A RU2009129838 A RU 2009129838A RU 2415940 C1 RU2415940 C1 RU 2415940C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ltp
protein
plasmid vector
hybrid polypeptide
lipid
Prior art date
Application number
RU2009129838/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009129838A (en
Inventor
Татьяна Владимировна Овчинникова (RU)
Татьяна Владимировна Овчинникова
Екатерина Ивановна Финкина (RU)
Екатерина Ивановна Финкина
Сергей Владимирович Баландин (RU)
Сергей Владимирович Баландин
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН
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 Учреждение Российской академии наук Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН
Priority to RU2009129838/10A priority Critical patent/RU2415940C1/en
Publication of RU2009129838A publication Critical patent/RU2009129838A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2415940C1 publication Critical patent/RU2415940C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: described is a plasmid vector pE-Lc-LTP for protein Lc-LTP expression in Escherichia coli cells, containing a gene of the hybrid polypeptide Trx-Lc-LTP including the amino acid sequence Lc-LTP, a sequence of the protein thioredoxin and an affine mark. Presented is a producer strain of said hybrid polypeptide based on the E.coli bacteria strain. Offered is a method for producing the end protein Lc-LTP by expression of the hybrid polypeptide Trx-Lc-LTP containing it in the cells of said strain, cell destruction, affine purification of the hybrid polypeptide Trx-Lc-LTP on a metalchelate carrier, hybrid protein breakdown in a site located between the sequences Lc-LTP and thioredoxin, and purification of the end protein Lc-LTP by reverse phase HPLC. The invention can find application both in agriculture as factors improving plant resistance to infections, and in medical practice for food allergy diagnostics and treatment.
EFFECT: enhanced efficiency and simplification of the technology of lipid-transporting lentil proteins Lens culinaris.
9 cl, 4 dwg, 6 ex

Description

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к получению липид-транспортирующих белков чечевицы Lens culinaris, которые могут найти применение в области сельского хозяйства в качестве факторов, повышающих устойчивость растений к инфекциям, и в медицинской практике для диагностики и лечения пищевой аллергии.The invention relates to the field of biotechnology, in particular to the production of lipid-transporting proteins of lentils Lens culinaris, which can be used in agriculture as factors that increase the resistance of plants to infections, and in medical practice for the diagnosis and treatment of food allergies.

Растительные липид-транспортирующие белки (LTP) представляют собой семейство небольших катионных белков с молекулярной массой около 7 или 9 кДа. Данные белки характеризуются высокой стабильностью, они обладают устойчивостью к химической и тепловой денатурации, а также к действию протеаз. Для пространственной структуры LTP характерно наличие гидрофобной впадины, образованной тремя или четырьмя α-спиралями и длинным С-концевым фрагментом. Установлено, что LTP участвуют во многих биологических процессах в растениях, таких как синтез кутана, эмбриогенез, адаптация к стрессовым условиям окружающей среды, защита растений от фитопатогенов.Plant lipid-transporting proteins (LTPs) are a family of small cationic proteins with a molecular weight of about 7 or 9 kDa. These proteins are characterized by high stability, they are resistant to chemical and thermal denaturation, as well as to the action of proteases. The spatial structure of LTP is characterized by the presence of a hydrophobic depression formed by three or four α-helices and a long C-terminal fragment. It has been established that LTP is involved in many biological processes in plants, such as synthesis of cutane, embryogenesis, adaptation to stressful environmental conditions, and protection of plants from phytopathogens.

Характерным свойством растительных LTP является способность связывания и переноса липидов через биомембраны in vitro. Растительные LTP связывают жирные кислоты с цепью длиной С10-C18, ацильные производные кофермента А, фосфолипиды, липиды кожи, галактолипиды, простагландин B2 и амфотерицин В. Данные белки также осуществляют перенос фосфолипидов через мембраны. Эти свойства растительных LTP делают возможным их применение как лиганд-связывающих белков для создания систем направленной доставки лекарственных и косметических средств.A characteristic property of plant LTP is the ability to bind and transfer lipids through biomembranes in vitro. Plant LTPs bind C 10 -C 18 chain fatty acids, acyl coenzyme A derivatives, phospholipids, skin lipids, galactolipids, prostaglandin B 2 and amphotericin B. These proteins also carry phospholipids through membranes. These properties of plant-based LTPs make it possible to use them as ligand-binding proteins to create targeted drug and cosmetic delivery systems.

Растительные LTP обладают антимикробной активностью в отношении как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий, а также ингибируют рост широкого спектра фитопатогенных грибов. Данные свойства успешно используют для создания трансгенных растений, несущих гены растительных LTP и обладающих повышенной устойчивостью к заболеваниям.Plant LTPs have antimicrobial activity against both gram-positive and gram-negative bacteria, and also inhibit the growth of a wide range of phytopathogenic fungi. These properties have been successfully used to create transgenic plants that carry plant LTP genes and are highly resistant to disease.

Представители семейства LTP являются растительными аллергенами, участвующими в развитии аллергических реакций на пыльцу, растительные продукты и латекс. Пищевыми аллергенами являются LTP, выделенные из ряда фруктов (яблоко, персик, слива, вишня, апельсин, виноград и др.), овощей (салат-латук, спаржа, лук, морковь), орехов (фундук, грецкий орех, каштан) и злаков (кукуруза, ячмень). Пыльцевыми аллергенами являются LTP из маслин, сельдерея, арабидопсиса, чернобыльника, турнепсиса и др. В последнее время увеличивается актуальность получения рекомбинантных белковых аллергенов, которые биохимически и иммунологически хорошо охарактеризованы и могут быть использованы для диагностики и лечения аллергии.Representatives of the LTP family are plant allergens involved in the development of allergic reactions to pollen, plant products and latex. Food allergens are LTP isolated from a number of fruits (apple, peach, plum, cherry, orange, grapes, etc.), vegetables (lettuce, asparagus, onions, carrots), nuts (hazelnuts, walnuts, chestnuts) and cereals (corn, barley). Pollen allergens are LTP from olives, celery, arabidopsis, Chernobyl, turnipsis and others. Recently, the relevance of obtaining recombinant protein allergens, which are biochemically and immunologically well characterized and can be used to diagnose and treat allergies, has been increasing.

Липид-транспортирующие белки чечевицы Lens culinaris (Lc-LTP) (SEQ ID Nos. 1-8) составляют подсемейство липид-транспортирующих белков, выделенных из проращенных семян чечевицы обыкновенной Lens culinaris и подавляющих рост почвенной фитопатогенной бактерии Agrobacterium tumefaciens [Финкина Е.И. и др. (2007) Биохимия, 72(4): 533-43]. Данные белки состоят из 92-93 аминокислотных остатков и содержат восемь остатков цистеина, формирующих четыре дисульфидные связи. Белки-предшественники Lc-LTP 1-8 содержат типичный для растительных LTP сигнальный пептид, состоящий из 24-25 остатков.Lens culinaris lentil lipid-transporting proteins (Lc-LTP) (SEQ ID Nos. 1-8) comprise a subfamily of lipid-transporting proteins isolated from germinated lentil seeds of ordinary Lens culinaris and inhibiting the growth of the soil phytopathogenic bacterium Agrobacterium tumefaciens [Finkin E. I. et al. (2007) Biochemistry, 72 (4): 533-43]. These proteins are composed of 92-93 amino acid residues and contain eight cysteine residues forming four disulfide bonds. Lc-LTP 1-8 precursor proteins contain a typical plant LTP signal peptide of 24-25 residues.

Известен способ получения Lc-LTP, заключающийся в гомогенизации проращенных семян чечевицы, экстракции, высаливании белков и нескольких последовательных стадий очистки, включающих гель-фильтрацию, ионообменную и обращенно-фазовую хроматографии [Финкина Е.И. и др. (2007) Биохимия, 72(4): 533-43]. Недостатками данного способа является сложная схема очистки и трудность очистки целевого белка от примеси родственных изоформ.A known method of producing Lc-LTP, which consists in the homogenization of germinated lentil seeds, extraction, salting out of proteins and several successive purification steps, including gel filtration, ion exchange and reverse phase chromatography [Finkina E.I. et al. (2007) Biochemistry, 72 (4): 533-43]. The disadvantages of this method is the complex purification scheme and the difficulty of purification of the target protein from impurities of related isoforms.

Изобретение решает задачу расширения ассортимента биологически активных растительных белков и получения липид-транспортирующих белков чечевицы Lens culinaris (Lc-LTP).The invention solves the problem of expanding the range of biologically active vegetable proteins and obtaining lipid-transporting proteins of lentils Lens culinaris (Lc-LTP).

Поставленная задача решается за счет конструирования плазмидного вектора pE-Lc-LTP для экспрессии в клетках Escherichia coli белков Lc-LTP, содержащего ген гибридного полипептида Trx-Lc-LTP, включающего аминокислотную последовательность Lc-LTP, последовательность белка тиоредоксина и аффинную метку, создания штамма-продуцента данного гибридного полипептида на основе штамма E.coli путем трансформации его указанным вектором и способа получения целевого белка Lc-LTP путем экспрессии содержащего его гибридного полипептида Trx-Lc-LTP в клетках указанного штамма, разрушения клеток, аффинной очистки гибридного полипептида Trx-Lc-LTP на металлохелатном носителе, расщепления гибридного белка по сайту, расположенному между последовательностями Lc-LTP и тиоредоксина, и очистки целевого белка Lc-LTP с помощью обращенно-фазовой ВЭЖХ.The problem is solved by constructing the plasmid vector pE-Lc-LTP for expression of Lc-LTP proteins in Escherichia coli cells containing the Trx-Lc-LTP hybrid polypeptide gene, including the amino acid sequence Lc-LTP, the thioredoxin protein sequence and affinity tag, creating a strain producer of this hybrid polypeptide based on the E. coli strain by transforming it with the indicated vector and a method for producing the target Lc-LTP protein by expressing the Trx-Lc-LTP hybrid polypeptide containing it in cells of the specified strain, sheniya cells, affinity purification of the fusion polypeptide Trx-Lc-LTP on the metal chelate carrier, the fusion protein cleavage site located between the sequences of Lc-LTP and thioredoxin and purification Lc-LTP target protein by reverse-phase HPLC.

Особенностью предлагаемого вектора pE-Lc-LTP является присутствие в его составе гена, кодирующего один из белков подсемейства липид-транспортирующих белков чечевицы (Lc-LTP). Высокого уровня экспрессии и растворимости Lc-LTP в клетках Е.coli достигают за счет того, что указанный ген кодирует гибридный белок Trx-Lc-LTP, содержащий, наряду с аминокислотной последовательностью белка Lc-LTP, белок тиоредоксин в качестве белка-носителя. С целью дальнейшего высвобождения целевого белка Lc-LTP из молекулы гибридного белка Trx-Lc-LTP между последовательностями Lc-LTP и тиоредоксина вводят, как минимум, один сайт, позволяющий проводить избирательное расщепление гибридного полипептида химическим или ферментативным способом. Сайт для расщепления химическим способом может представлять собой остаток Met (расщепление бромцианом), дипептид Asp-Pro (расщепление кислотным гидролизом при нагревании), дипептид Asn-Gly (расщепление гидроксиламином). Сайт для расщепления ферментативным способом может представлять собой сайт расщепления тромбином, энтерокиназой, фактором Ха, протеазой PreScission, протеазой TEV или протеазой HRV 3С [Amau J. et al. (2006) Protein Expr Purif. 48(1): 1-13].A feature of the proposed vector pE-Lc-LTP is the presence in its composition of a gene encoding one of the proteins of the subfamily of lipid-transporting proteins of lentils (Lc-LTP). The high level of expression and solubility of Lc-LTP in E. coli cells is achieved due to the fact that this gene encodes a Trx-Lc-LTP fusion protein containing, along with the amino acid sequence of the Lc-LTP protein, a thioredoxin protein as a carrier protein. In order to further release the target Lc-LTP protein from the Trx-Lc-LTP fusion protein molecule, at least one site is introduced between the Lc-LTP and thioredoxin sequences, allowing the chemical polypeptide to be selectively cleaved by a chemical or enzymatic method. The chemical cleavage site may be a Met residue (cyanogen bromide cleavage), Asp-Pro dipeptide (acid hydrolysis digestion when heated), Asn-Gly dipeptide (hydroxylamine cleavage). The enzymatic cleavage site may be a thrombin, enterokinase, factor Xa, PreScission protease, TEV protease or HRV 3C protease cleavage site [Amau J. et al. (2006) Protein Expr Purif. 48 (1): 1-13].

При расщеплении гибридного белка Trx-Lc-LTP бромцианом целесообразным является использование в качестве партнера для гетерологичной экспрессии модифицированного тиоредоксина А Е.coli, содержащего замену внутреннего остатка метионина на остаток другой аминокислоты, например, на лейцин (M37L). Известно, что подобное незначительное изменение первичной структуры не оказывает влияния на пространственную структуру и свойства тиоредоксина [Rudresh et al. (2002) Protein Eng. 15(8): 627-33]. Отсутствие внутренних остатков метионина в последовательности белка-носителя уменьшает число индивидуальных полипептидных фрагментов, образующихся в результате реакции с бромцианом. В предпочтительном случае расщепление гибридного белка дает всего один побочный продукт, значительно отличающийся по физико-химическим свойствам от целевого белка, что облегчает процесс очистки последнего.When splitting the Trx-Lc-LTP fusion protein with cyanogen bromide, it is advisable to use E. coli modified thioredoxin A as a partner for heterologous expression, containing the substitution of the internal methionine residue for a residue of another amino acid, for example, leucine (M37L). It is known that such a slight change in the primary structure does not affect the spatial structure and properties of thioredoxin [Rudresh et al. (2002) Protein Eng. 15 (8): 627-33]. The absence of internal methionine residues in the carrier protein sequence reduces the number of individual polypeptide fragments resulting from a reaction with cyanogen bromide. In a preferred case, the cleavage of the hybrid protein gives only one by-product, significantly different in physicochemical properties from the target protein, which facilitates the process of purification of the latter.

Очистку целевого белка Lc-LTP упрощают за счет включения в состав гибридного полипептида Trx-Lc-LTP аффинной метки - аминокислотной последовательности, позволяющей проводить аффинную очистку гибридного полипептида на сорбентах с иммобилизованными (хелатированными) ионами металлов, т.е. металлохелатную очистку. В качестве такой последовательности обычно используют последовательность из 4-10 остатков гистидина, чаще всего - последовательность из шести остатков гистидина, которая вводится в N-концевую или С-концевую область гибридного белка, либо в область, разделяющую белок-носитель и целевой белок [Terpe K. (2003) Appl Microbiol Biotechnol. 60(5): 523-33]. В качестве аффинной метки для металлохелатной очистки также используют фрагменты HAT и 6×HN [U.S. Pat. No. 7,176,298].Purification of the target Lc-LTP protein is simplified by the inclusion of an affinity tag, an amino acid sequence that allows affinity purification of the hybrid polypeptide on sorbents with immobilized (chelated) metal ions, to the Trx-Lc-LTP hybrid polypeptide. metal chelate cleaning. As such a sequence, a sequence of 4-10 histidine residues is usually used, most often a sequence of six histidine residues, which is introduced into the N-terminal or C-terminal region of the fusion protein, or into the region separating the carrier protein and the target protein [Terpe K. (2003) Appl Microbiol Biotechnol. 60 (5): 523-33]. HAT and 6 × HN fragments are also used as an affinity tag for metal chelate purification [U.S. Pat. No. 7,176,298].

В состав предлагаемого вектора pE-Lc-LTP включают регуляторные элементы, контролирующие экспрессию гибридного белка: промотор для РНК-полимеразы, сайт связывания бактериальной рибосомы, стартовый и стоп-кодоны. В качестве промотора используют природный (lac, Т5, Т7) или искусственный (tac) сайт инициации транскрипции. Для подавления базальной экспрессии гена гибридного белка в его регуляторную область может быть внедрен, как минимум, один сайт связывания lac-репрессора (lac оператор), а в состав вектора - дополнительный ген lac-репрессора (lacI).The composition of the proposed vector pE-Lc-LTP includes regulatory elements that control the expression of a hybrid protein: a promoter for RNA polymerase, a bacterial ribosome binding site, start and stop codons. As a promoter, a natural (lac, T5, T7) or artificial (tac) transcription initiation site is used. To suppress the basal expression of the hybrid protein gene, at least one lac repressor binding site (lac operator) can be introduced into its regulatory region, and an additional lac repressor gene (lacI) can be introduced into the vector.

В состав предлагаемого вектора pE-Lc-LTP также входят регуляторные элементы, необходимые для его репликации в клетках Е.coli, например, ori (ориджин репликации) плазмиды pBR322, pUC19 или pSC101.The composition of the proposed vector pE-Lc-LTP also includes regulatory elements necessary for its replication in E. coli cells, for example, ori (origin of replication) of the plasmid pBR322, pUC19 or pSC101.

Предлагаемый вектор содержит, как минимум, один маркерный ген, позволяющий проводить отбор клеток, содержащих векторную ДНК, путем выращивания на соответствующей селективной питательной среде. Маркерным геном может быть ген, определяющий устойчивость к антибиотику или семейству антибиотиков, например, к ампициллину (bla), тетрациклину (tet), канамицину (kan), стрептомицину (str) или хлорамфениколу (cat).The proposed vector contains at least one marker gene, allowing selection of cells containing vector DNA by growing on an appropriate selective nutrient medium. The marker gene can be a gene that determines resistance to an antibiotic or family of antibiotics, for example, ampicillin (bla), tetracycline (tet), kanamycin (kan), streptomycin (str) or chloramphenicol (cat).

Конструирование новой векторной ДНК pE-Lc-LTP, экспрессирующей гибридный белок Trx-Lc-LTP, содержащий последовательность целевого белка Lc-LTP, может быть осуществлено путем лигирования фрагмента плазмиды, содержащего область инициации репликации и маркерный ген, со вставкой, кодирующей ген гибридного белка. Искусственный ген, который кодирует гибридный белок, может быть получен химическим синтезом набора олигонуклеотидных фрагментов с последующей сборкой и амплификацией промежуточных и конечного продуктов при помощи полимеразной цепной реакции (ПЦР). Выбор структуры олигонуклеотидных праймеров для синтеза каждого из структурных элементов (промотора, терминатора, оператора, сайта связывания рибосомы, тиоредоксина, аффинной последовательности, Lc-LTP) основывают на данных по их нуклеотидным последовательностям, доступных из открытых источников (GenBank, EMBL-Bank, DDBJ). Матрицей для амплификации последовательности тиоредоксина служит бактериальный геном, либо плазмида рЕТ-32а(+). Замену метионинового кодона в составе тиоредоксина (M37L) при необходимости осуществляют на стадии сборки методом направленного мутагенеза при помощи ПЦР. Перед лигированием для получения липких концов очищенный ампликон и плазмидный вектор обрабатывают рестриктазами. Продуктами лигазной реакции трансформируют компетентные клетки Е.coli штамма с выключенной системой рекомбинации и рестрикции ДНК, например, DH5α, DH10B или XL1-Blue. Отбор клонов, содержащих плазмидный вектор со вставкой, проводят при помощи ПЦР, а также рестрикционным анализом выделенной векторной ДНК. Правильность сборки конструкции определяют секвенированием векторной ДНК.The construction of a new vector pE-Lc-LTP vector expressing the Trx-Lc-LTP fusion protein containing the sequence of the target Lc-LTP protein can be performed by ligation of a plasmid fragment containing the replication initiation region and marker gene with an insert encoding the fusion protein gene . An artificial gene that encodes a hybrid protein can be obtained by chemical synthesis of a set of oligonucleotide fragments, followed by assembly and amplification of the intermediate and final products using polymerase chain reaction (PCR). The choice of the structure of oligonucleotide primers for the synthesis of each of the structural elements (promoter, terminator, operator, ribosome binding site, thioredoxin, affinity sequence, Lc-LTP) is based on data on their nucleotide sequences available from open sources (GenBank, EMBL-Bank, DDBJ ) The template for amplification of the thioredoxin sequence is the bacterial genome, or plasmid pET-32a (+). The replacement of the methionine codon in the composition of thioredoxin (M37L), if necessary, is carried out at the stage of assembly by the method of directed mutagenesis using PCR. Before ligation, the purified amplicon and plasmid vector are treated with restrictase enzymes to obtain sticky ends. The ligase reaction products transform competent cells of the E. coli strain with the DNA recombination and restriction system turned off, for example, DH5α, DH10B or XL1-Blue. The selection of clones containing the plasmid vector with the insert is carried out using PCR, as well as restriction analysis of the isolated vector DNA. The correct assembly of the construct is determined by vector DNA sequencing.

Штамм-продуцент гибридного белка Trx-Lc-LTP, содержащего последовательность целевого белка Lc-LTP, получают путем трансформации препаратом векторной ДНК рЕ-Lc-LTP компетентных клеток Е.coli и отбора клонов, обладающих способностью экспрессировать рекомбинантный белок. Наличие и уровень экспрессии рекомбинантного белка контролируют с помощью денатурирующего ПААГ-электрофореза. В качестве родительского штамма для создания штамма-продуцента используют штамм Е.coli, способный осуществлять контролируемую (индуцируемую) транкрипцию и трансляцию гена гибридного белка в составе pE-Lc-LTP. Так, например, штамм-продуцент для экспрессии гибридного белка под контролем промоторов для РНК-полимеразы Е.coli (lac, tac, T5) в комбинации с lac-оператором можно получить на основе штамма, обеспечивающего высокий уровень экспрессии lac-penpeccopa (M15(pREP4), XL I-Blue, JM109). При использовании промотора бактериофага Т7 необходимо использовать штамм, содержащий ген Т7 РНК-полимеразы под контролем lacUV5 промотора, например, BL21(DE3) или BL21(DE3)Origami, либо производить инфекцию штамма фагом-помощником СЕ6, содержащим ген Т7 РНК-полимеразы.The Trx-Lc-LTP fusion protein producing strain containing the sequence of the target Lc-LTP protein is obtained by transforming competent E. coli cells with pE-Lc-LTP vector DNA and selecting clones capable of expressing the recombinant protein. The presence and level of expression of the recombinant protein is controlled using denaturing PAAG electrophoresis. As a parent strain to create a producer strain, an E. coli strain is used that is capable of carrying out controlled (inducible) transcription and translation of the hybrid protein gene in pE-Lc-LTP. For example, a producer strain for expression of a hybrid protein under the control of promoters for E. coli RNA polymerase (lac, tac, T5) in combination with a lac operator can be obtained on the basis of a strain that provides a high level of expression of lac-penpeccopa (M15 ( pREP4), XL I-Blue, JM109). When using the T7 bacteriophage promoter, it is necessary to use a strain containing the T7 RNA polymerase gene under the control of the lacUV5 promoter, for example, BL21 (DE3) or BL21 (DE3) Origami, or to infect the strain with CE6 helper phage containing the T7 RNA polymerase gene.

Клетки штамма-продуцента сохраняют культурально-морфологические и физиолого-биохимические признаки родительского штамма Е.coli. Клетки мелкие палочковидной формы, грамотрицательные, 1×3,5 мкм, подвижные, хорошо растут на обычных питательных средах (МПА, МПБ, LB-бульон, LB-агар, минимальная среда с глюкозой). Рост в жидких средах характеризуется ровным помутнением, осадок легко седиментирует. Клетки растут при температуре от 4°С до 42°С при оптимуме рН от 6,8 до 7,5; в качестве источника азота используют как минеральные соли аммония, так и органические соединения аминокислоты, пептон, триптон, дрожжевого экстракта. В качестве источника углерода при росте на минимальной среде используют аминокислоты, глицерин, углеводы.The cells of the producer strain retain the cultural-morphological and physiological-biochemical characteristics of the parent E. coli strain. Small rod-shaped cells, gram-negative, 1 × 3.5 μm, motile, grow well on ordinary nutrient media (MPA, MPB, LB-broth, LB-agar, minimal medium with glucose). Growth in liquid media is characterized by even turbidity; sediment easily sedimentes. Cells grow at temperatures from 4 ° C to 42 ° C with optimum pH from 6.8 to 7.5; as a source of nitrogen, both mineral ammonium salts and organic compounds of the amino acid, peptone, tryptone, yeast extract are used. When growing on a minimal medium, amino acids, glycerin, and carbohydrates are used as a carbon source.

Штамм-продуцент хранят на чашках и косяках при температуре 4°С, пересевая на свежие среды один раз в месяц, а также при температуре минус 70°С в среде LB с добавлением 10-30% глицерина.The producer strain is stored on dishes and jambs at a temperature of 4 ° C, transferring to fresh media once a month, as well as at a temperature of minus 70 ° C in LB medium with the addition of 10-30% glycerol.

Биосинтез продукта (экспрессию) проводят следующим образом: клетки штамма-продуцента выращивают в питательной среде (например, LB, MBL или М9) с добавлением необходимых селективных агентов (например, 100 мкг/мл ампициллина) при температуре 20-37°С до достижения культурой средней или поздней логарифмической фазы роста, ступенчато увеличивая объем культуральной жидкости путем последовательных пересевов материала, после чего индуцируют синтез белка и инкубируют дополнительно в течение 2-24 часов при температуре 20-37°С. Увеличения выхода рекомбинантного белка достигают с помощью принудительной аэрации культуральной жидкости и культивирования штамма-продуцента на обогащенных питательных средах (например, с добавлением глюкозы, глицерина, дикарбоновых кислот, аминокислот, неорганических солей, в т.ч. содержащих микроэлементы).The biosynthesis of the product (expression) is carried out as follows: the cells of the producer strain are grown in a nutrient medium (for example, LB, MBL or M9) with the addition of the necessary selective agents (for example, 100 μg / ml ampicillin) at a temperature of 20-37 ° C until the culture middle or late logarithmic growth phase, stepwise increasing the volume of the culture fluid by successive transfers of material, after which protein synthesis is induced and incubated for an additional 2-24 hours at a temperature of 20-37 ° C. An increase in the yield of the recombinant protein is achieved by forced aeration of the culture fluid and cultivation of the producer strain on enriched nutrient media (for example, with the addition of glucose, glycerol, dicarboxylic acids, amino acids, inorganic salts, including those containing trace elements).

Очистка липид-транспортирующего белка Lc-LTP включает следующие обязательные стадии: разрушение клеток, металлохелатную очистку гибридного белка Trx-Lc-LTP, обработку гибридного белка реагентом, расщепляющим его по сайту, введенному между последовательностями тиоредоксина и целевого белка, разделение продуктов реакции и очистку целевого белка Lc-LTP методом обращенно-фазовой ВЭЖХ.Purification of the lipid-transporting protein Lc-LTP includes the following mandatory steps: cell disruption, metal chelate purification of the Trx-Lc-LTP fusion protein, treatment of the fusion protein with a reagent that cleaves it at a site inserted between the thioredoxin and target protein sequences, separation of reaction products and purification of the target Lc-LTP protein by reverse phase HPLC.

Для очистки клеточного материала от примесей, содержащихся в культуральной жидкости, особенно при выделении белка из клеточной культуры с низкой плотностью, желательным является предварительное концентрирование клеток с помощью центрифугирования или фильтрации. Разрушение (лизис) клеток осуществляют физическим или химическим способом или комбинацией способов, например, с помощью ультразвукового дезинтегратора. Френч-пресса, дезинтегратора Гаулина, с помощью осмотического шока, детергентов, хаотропных агентов, гидролитических ферментов. С целью снижения нагрузки на аффинный сорбент нерастворимые примеси из клеточного лизата могут быть удалены центрифугированием или фильтрацией. Для металлохелатной очистки может быть использован сорбент, содержащий такие хелатирующие группы как иминодиацетат (IDA), нитрилотриацетат (NTA) или карбоксиметиласпартат (СМА, TALON) в комплексе с катионами Ni2+, Со2+ или Cu2+ [Chaga G S. (2001) J Biochem Biophys Methods. 49(1-3): 313-34]. Элюирование гибридного белка проводят, используя градиент рН или концентрации имидазола, либо добавляя в буфер ЭДТА. При необходимости проводят очистку продуктов реакции расщепления гибридного белка с помощью повторной металлохелатной хроматографии. На завершающей стадии может быть проведена повторная очистка целевого белка методом обращенно-фазовой ВЭЖХ.To purify cell material from impurities contained in the culture fluid, especially when isolating protein from a cell culture with a low density, it is desirable to pre-concentrate the cells by centrifugation or filtration. The destruction (lysis) of cells is carried out physically or chemically or by a combination of methods, for example, using an ultrasonic disintegrator. French press, Gaulin disintegrator, using osmotic shock, detergents, chaotropic agents, hydrolytic enzymes. In order to reduce the load on the affinity sorbent, insoluble impurities from the cell lysate can be removed by centrifugation or filtration. For metal chelate cleaning, a sorbent containing chelating groups such as iminodiacetate (IDA), nitrilotriacetate (NTA) or carboxymethylaspartate (CMA, TALON) in combination with Ni 2+ , Co 2+ or Cu 2+ cations [Chaga G S. ( 2001) J Biochem Biophys Methods. 49 (1-3): 313-34]. Elution of the hybrid protein is carried out using a pH gradient or imidazole concentration, or by adding to the EDTA buffer. If necessary, purification of the products of the fusion protein cleavage reaction is carried out using repeated metal chelate chromatography. At the final stage, repeated purification of the target protein by reverse-phase HPLC can be carried out.

Идентичность полученного Lc-LTP природному белку устанавливают методами денатурирующего электрофореза в ПААГ, MALDI-времяпролетной масс-спектрометрии, секвенированием N-концевой аминокислотной последовательности по методу Эдмана, тестированием антимикробной активности методом серийных разведении в жидкой питательной среде. Степень очистки определяют методами денатурирующего ПААГ-электрофореза и MALDI-времяпролетной масс-спектрометрии, а также с помощью повторной обращенно-фазовой ВЭЖХ.The identity of the obtained Lc-LTP to a natural protein is established by methods of denaturing electrophoresis in SDS page, MALDI time-of-flight mass spectrometry, sequencing of the N-terminal amino acid sequence by the Edman method, testing of antimicrobial activity by serial dilution in a liquid nutrient medium. The degree of purification is determined by the methods of denaturing PAGE-electrophoresis and MALDI time-of-flight mass spectrometry, as well as by means of repeated reverse-phase HPLC.

На фиг.1 представлена физическая карта рекомбинантного вектора для экспрессии Lc-LTP. На фиг.2 показаны результаты электрофоретического анализа гибридного белка и Lc-LTP на разных стадиях очистки. На фиг.3 представлена хроматограмма очистки Lc-LTP методом обращенно-фазовой ВЭЖХ. На фиг.4 приведен масс-спектр очищенного Lc-LTP2.Figure 1 presents a physical map of a recombinant vector for the expression of Lc-LTP. Figure 2 shows the results of electrophoretic analysis of the hybrid protein and Lc-LTP at different stages of purification. Figure 3 presents the chromatogram of the purification of Lc-LTP by reverse phase HPLC. Figure 4 shows the mass spectrum of purified Lc-LTP2.

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

Пример 1Example 1

Конструирование рекомбинантной плазмидной ДНК pE-Lc-LTP для экспрессии Lc-LTPConstruction of recombinant plasmid DNA pE-Lc-LTP for the expression of Lc-LTP

Нуклеотидную последовательность (SEQ ID No. 9, нуклеотиды 10-807), содержащую промотор транскрипции Т7 РНК-полимеразы, lac-оператор, участок связывания рибосомы и участок, кодирующий гибридный полипептид, содержащий последовательно связанные гистидиновый октамер, тиоредоксин с заменой M37L, сайт расщепления кислотным гидролизом, сайт расщепления бромцианом и Lc-LTP, получают химико-ферментативным синтезом с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). Олигонуклеотиды, используемые в ПЦР, синтезируют 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 белок-носитель тиоредоксин (M37L), получают методом ПЦР-амплификации и направленного мутагенеза с помощью ген-специфических праймеров, используя в качестве исходной матрицы плазмиду рЕТ32а(+), содержащую ген тиоредоксина.The nucleotide sequence (SEQ ID No. 9, nucleotides 10-807) containing the T7 RNA polymerase transcription promoter, a lac operator, a ribosome binding site, and a hybrid polypeptide coding region containing a sequentially linked histidine octamer, thioredoxin with M37L substitution, cleavage site by acid hydrolysis, a bromine cyan cleavage site and Lc-LTP, are obtained by enzyme-chemical synthesis using polymerase chain reaction (PCR). The oligonucleotides used in PCR are synthesized by the solid-state phosphoamidite method with the growth of the oligonucleotide chain in the direction from the 3'-end to the 5'-end using protected phosphamidites - 5'-dimethoxytrityl-N-acyl-2'-deoxynucleoside-3'-O- (β-cyanoethyl diisopropylamino) phosphites activated with tetrazole. The fragment encoding the carrier protein thioredoxin (M37L) was obtained by PCR amplification and directed mutagenesis using gene-specific primers using the pET32a (+) plasmid containing the thioredoxin gene as the initial template.

Фрагмент, кодирующий зрелый Lc-LTP, получают методом ПЦР, используя в качестве матрицы плазмиду pGEM-T (Promega) с клонированным фрагментом кДНК предшественника изоформы Lc-LTP2. Для получения данной плазмиды из проращенных семян чечевицы Lens culinaris выделяют суммарную РНК, проводят реакцию обратной транскрипции с олиго-dT праймером, после чего проводят быструю амплификацию 3'-концов кДНК Lc-LTP, используя вырожденные ген-специфичные праймеры на консервативный участок, соответствующий сигнальному пептиду Lc-LTP, затем клонируют полученный ампликон в pGEM-T векторе, проводят скрининг клонов и с помощью секвенирования по Сэнгеру находят клон, содержащий искомую плазмиду.The fragment encoding mature Lc-LTP was obtained by PCR using the plasmid pGEM-T (Promega) with the cloned cDNA fragment of the precursor of the Lc-LTP2 isoform as a template. To obtain this plasmid, total RNA is isolated from germinated lentil seeds of Lens culinaris, a reverse transcription reaction is performed with an oligo-dT primer, and then the 3'-ends of Lc-LTP cDNA are rapidly amplified using degenerate gene-specific primers to a conserved region corresponding to the signal the Lc-LTP peptide, then the resulting amplicon is cloned into the pGEM-T vector, the clones are screened and a clone containing the desired plasmid is found using Sanger sequencing.

Остальные участки последовательности pE-Lc-LTP получают путем последовательного отжига и элонгации взаимно перекрывающихся олигонуклеотидов, а также отжига, элонгации и амплификации промежуточных продуктов синтеза. 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 790 п.о. выделяют из геля методом электроэлюции в 15% раствор ПЭГ-6000 и лигируют с фрагментом ДНК размером 5,3 тыс. п.о., полученным в результате обработки плазмиды pET31b(+) рестриктазами BglII и XhoI. В результате лигазной реакции образуется кольцевая ковалентно замкнутая ДНК размером 6041 п.о. Продуктами лигазной реакции трансформируют компетентные клетки E.coli DH10B, приготовленные 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 remaining sections of the pE-Lc-LTP sequence are obtained by sequential annealing and elongation of mutually overlapping oligonucleotides, as well as annealing, elongation and amplification of intermediate synthesis products. 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 by the indicated restriction enzymes, purified by electrophoresis in a 1.5% agarose gel, a 790 bp DNA band. PEG-6000 is isolated from the gel by electroelution in a 15% solution and ligated with a 5.3 thousand bp DNA fragment obtained by processing the plasmid pET31b (+) with BglII and XhoI restriction enzymes. As a result of the ligase reaction, circular covalently closed DNA of 6041 bp is formed. The ligase reaction products transform competent E. coli DH10B cells prepared with 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» с использованием праймеров на плазмидный остов и вставку. Отобранные клоны подращивают в жидкой питательной среде и выделяют плазмидной ДНК, которую анализируют на наличие вставки с помощью рестрикционного анализа. Окончательное строение плазмид, содержащих требуемый фрагмент, подтверждают определением нуклеотидной последовательности секвенированием по Сэнгеру. По данным секвенирования отбирают ту плазмиду, у которой нуклеотидная последовательность лигированной вставки полностью идентична запланированной (фиг.2, SEQ ID No. 9).The primary selection of clones containing the desired plasmid is carried out by the method of "PCR from clones" using primers for the plasmid backbone and insert. Selected clones are grown in a liquid nutrient medium and plasmid DNA is isolated, which is analyzed for the presence of 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 ligated insert is completely identical to the planned one (FIG. 2, SEQ ID No. 9).

Пример 2Example 2

Конструирование рекомбинантной плазмидной ДНК pE-Lc-LTP для экспрессии Lc-LTPConstruction of recombinant plasmid DNA pE-Lc-LTP for the expression of Lc-LTP

Фрагмент ДНК (SEQ ID No. 10, нукюотиды 10-784), содержащий промотор транскрипции Т7 РНК-полимеразы, участок связывания рибосомы и участок, кодирующий гибридный полипептид, содержащий последовательно связанные гистадиновый октамер, тиоредоксин (M37L), сайт расщепления кислотным гидролизом, сайт расщепления бромцианом и Lc-LTP, получают химико-ферментативным синтезом, как описано в примере 1, используя в качестве матрицы для амплификации фрагмента, кодирующего Lc-LTP, плазмиду pGEM-T с клонированным фрагментом кДНК изоформы Lc-LTP4. Продукт амплификации гидролизуют рестриктазами BglII и XhoI, очищают электрофорезом в 1,5% агарозном геле, полосу ДНК величиной 765 п.о. выделяют из геля методом электроэлюции в 15% раствор ПЭГ-6000 и лигируют с фрагментом ДНК размером 3,5 тыс. п о., полученным в результате обработки плазмиды pET20b(+) рестриктазами BglII и XhoI. В результате лигазной реакции образуется кольцевая ковалентно замкнутая ДНК размером 4270 п.о. Дальнейшие операции совершают, как описано в примере 1. Методом секвенирования по Сэнгеру подтверждают соответствие нуклеотидной последовательности полученной конструкции SEQ ID No. 10.DNA fragment (SEQ ID No. 10, nuquotides 10-784) containing the T7 RNA polymerase transcription promoter, a ribosome binding site and a hybrid polypeptide coding region containing the sequentially linked histadine octamer, thioredoxin (M37L), acid digestion site, site cleavage with cyanogen bromide and Lc-LTP is obtained by enzyme-chemical synthesis as described in Example 1, using the plasmid pGEM-T with the cloned cDNA fragment of the Lc-LTP4 isoform as an amplification matrix for the fragment encoding Lc-LTP. The amplification product is hydrolyzed with restriction enzymes BglII and XhoI, purified by electrophoresis in a 1.5% agarose gel, a 765 bp DNA band. PEG-6000 is isolated from the gel by electroelution in a 15% solution and ligated with a 3.5 kb DNA fragment obtained by treatment of plasmid pET20b (+) with restriction enzymes BglII and XhoI. As a result of the ligase reaction, a ring covalently closed DNA of 4270 bp is formed. Further operations are performed as described in Example 1. Using the Sanger sequencing method, the nucleotide sequence of the obtained construct is confirmed to be consistent with SEQ ID No. 10.

Пример 3Example 3

Конструирование рекомбинантной плазмидной ДНК pE-Lc-LTP для экспрессии Lc-LTPConstruction of recombinant plasmid DNA pE-Lc-LTP for the expression of Lc-LTP

Фрагмент ДНК (SEQ ID No. 11, нуклеотиды 119-743), кодирующий гибридный полипептид, содержащий последовательно связанные тиоредоксин A E.coli, сайт расщепления кислотным гидролизом, сайт расщепления бромцианом и Lc-LTP, получают химико-ферментативным синтезом, как описано в примере 1, используя в качестве матрицы для амплификации фрагмента, кодирующего Lc-LTP, плазмиду pGEM-T с клонированным фрагментом кДНК изоформы Lc-LTP8. Продукт амплификации гидролизуют рестриктазами BamHI и BglII, очищают электрофорезом в 1,5% агарозном геле, полосу ДНК величиной 615 п.о. выделяют из геля методом электроэлюции в 15% раствор ПЭГ-6000 и лигируют с линеаризованной плазмидной ДНК pQE-70 (Qiagen) размером 3,4 тыс. п.о., полученной в результат обработки рестриктазами BamHI и BglII. В результате лигазной реакции образуется кольцевая ковалентно замкнутая ДНК размером 4035 п.о. Дальнейшие операции выполняют, как описано в примере 1. Методом секвенирования по Сэнгеру подтверждают соответствие нуклеотидной последовательности полученной конструкции SEQ ID No. 11.A DNA fragment (SEQ ID No. 11, nucleotides 119-743) encoding a hybrid polypeptide containing sequentially linked E. coli thioredoxin A, an acid hydrolysis cleavage site, a bromine cyan cleavage site and Lc-LTP, is obtained by enzymatic-chemical synthesis as described in Example 1, using the plasmid pGEM-T with the cloned cDNA fragment of the Lc-LTP8 isoform as the matrix for amplification of the fragment encoding Lc-LTP. The amplification product is hydrolyzed with restriction enzymes BamHI and BglII, purified by electrophoresis in a 1.5% agarose gel, a 615 bp DNA band. isolated from the gel by electroelution in a 15% solution of PEG-6000 and ligated with linearized plasmid DNA pQE-70 (Qiagen) of 3.4 thousand bp obtained by treatment with restriction enzymes BamHI and BglII. As a result of the ligase reaction, a ring covalently closed DNA of 4035 bp is formed. Further operations are performed as described in Example 1. Using the Sanger sequencing method, the nucleotide sequence of the obtained construct is confirmed to be consistent with SEQ ID No. eleven.

Пример 4Example 4

Получение штамма-продуцента E.coli, вырабатывающего гибридный белок, содержащий Lc-LTP, и определение его продуктивностиObtaining a producer strain of E. coli producing a hybrid protein containing Lc-LTP, and determining its productivity

Проводят трансформацию клеток Е.coli BL21(DE3) плазмидой pE-Lc-LTP, описанной в примере 1. Бактериологической петлей переносят выросшие колонии 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 0,3 мл культуры для последующего электрофоретического анализа, добавляют индуктор - изопропилтио-β-галактозид до концентрации 0,2 мМ и продолжают инкубацию при температуре 37°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 2% SDS, на водяной бане в течение 5 мин. Электрофорез проводят в 15% SDS-ПААГ. Гель прокрашивают 0,1% кумасси G-250 в присутствии 25% изопропилового спирта по стандартной методике. Появление отчетливой полосы в районе 23 кДа в образцах, отобранных после индукции, свидетельствует о способности штамма синтезировать гибридный полипептид, содержащий Lc-LTP. Относительное содержание рекомбинантного белка, составляющее около 20%, определяют путем сканирования и денситометрического анализа окрашенных гелей.The E. coli BL21 (DE3) cells are transformed with the plasmid pE-Lc-LTP described in Example 1. The grown colonies are transferred with a bacteriological 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 thermostatic shaker with a rotation speed of 200 min -1 at a temperature of 37 ° C, 0.3 ml of culture is taken for subsequent electrophoretic analysis, an inducer of isopropylthio-β-galactoside is added to a concentration of 0.2 mM and incubation is continued at a temperature of 37 ° C in for 5 hours, taking 0.3 ml samples every hour determination of optical density OD 600 and subsequent electrophoretic analysis. Equal aliquots of the cell suspension, taken before the inducer was introduced and after growth was complete, were centrifuged, the supernatant was separated, and the cell pellet was analyzed by SDS-PAGE under denaturing conditions. For this, the samples are lysed with a buffer containing 2% SDS in a water bath for 5 minutes. Electrophoresis is carried out in 15% SDS-PAGE. The gel is stained with 0.1% Coomassie G-250 in the presence of 25% isopropyl alcohol according to standard methods. The appearance of a distinct band at 23 kDa in the samples taken after induction indicates the ability of the strain to synthesize a hybrid polypeptide containing Lc-LTP. A relative recombinant protein content of about 20% is determined by scanning and densitometric analysis of the stained gels.

Пример 5Example 5

Получение рекомбинантного липид-транспортирующего белка Lc-LTPObtaining recombinant lipid-transporting protein Lc-LTP

Культивирование клеток штамма-продуцента Eschenchia coli, полученного согласно примеру 4, проводят следующим образом:The cultivation of cells of the producer strain of Eschenchia coli obtained according to example 4, is carried out as follows:

Клетки штамма-продуцента выращивают в жидкой среде LB с добавлением 100 мкг/мл ампициллина и 1% глюкозы до достижения культурой оптической плотности OD600 0,7 при температуре 37°С. Индукцию синтеза белка проводят с помощью изопропил-β-D-галактозида в концентрации 1,0 мМ, после чего инкубируют 4 часа при температуре 37°С. Уровень экспрессии гибридного белка, а также содержание гибридного белка и Lc-LTP2 в препарате на разных стадиях очистки определяют с помощью ПААГ-электрофореза в денатурирующих условиях (фиг.2).The producer strain cells are grown in LB liquid medium with the addition of 100 μg / ml ampicillin and 1% glucose until the culture reaches an optical density of OD 600 0.7 at 37 ° C. Protein synthesis is induced using isopropyl-β-D-galactoside at a concentration of 1.0 mM, after which it is incubated for 4 hours at a temperature of 37 ° C. The level of expression of the hybrid protein, as well as the content of the hybrid protein and Lc-LTP2 in the preparation at different stages of purification, is determined using PAGE electrophoresis under denaturing conditions (Fig. 2).

По окончании ферментации клетки продуцента гибридного белка (биомассу) отделяют центрифугированием при 4000 g в течение 10 мин, ресуспендируют в буфере А (50 мМ трис-HCl, 0,5 М NaCl, 20 мМ имидазола, рН 7,8, 1 мМ PMSF) и разрушают с помощью ультразвукового гомогенизатора. Полученный лизат центрифугируют при 25000 g в течение 20 мин. Все работы по получению осветленного лизата проводят при температуре 4°С. Очистку гибридного белка, содержащего аффинную октагистидиновую последовательность, осуществляют с помощью металлохелатной хроматографии на препаративной колонке с Ni-NTA агарозой, уравновешенной тем же буфером А. Для этого осветленный лизат наносят на колонку и элюируют связавшийся с носителем гибридный белок буфером В (50 мМ трис-HCl, 0,5 М NaCl, 0,5 М имидазола, рН 7,8). Детектирование ведут при длине волны 280 нм Элюат, содержащий гибридный белок, диализируют относительно воды в течение ночи и лиофильно высушивают.After fermentation, the cells of the hybrid protein producer (biomass) are separated by centrifugation at 4000 g for 10 min, resuspended in buffer A (50 mM Tris-HCl, 0.5 M NaCl, 20 mM imidazole, pH 7.8, 1 mM PMSF) and destroyed using an ultrasonic homogenizer. The resulting lysate is centrifuged at 25,000 g for 20 minutes. All work on obtaining clarified lysate is carried out at a temperature of 4 ° C. Purification of the fusion protein containing the affinity octahystidine sequence is carried out using metal chelate chromatography on a preparative column with Ni-NTA agarose equilibrated with the same buffer A. For this, the clarified lysate is applied to the column and the fusion protein bound to the carrier is eluted with buffer B (50 mM Tris- HCl, 0.5 M NaCl, 0.5 M imidazole, pH 7.8). Detection is carried out at a wavelength of 280 nm. The eluate containing the hybrid protein is dialyzed relative to water overnight and freeze-dried.

Очищенный гибридный белок растворяют в 80% трифторуксусной кислоте в концентрации 10 мг/мл, добавляют равную массу бромциана (1 г бромциана на 1 г белка) и выдерживают при температуре 25°С в защищенном от света месте в течение 16 ч. Реакцию останавливают добавлением пятикратного объема деионизированной воды, после чего образец лиофильно высушивают. Процедуру добавления воды и упаривания повторяют трижды.The purified hybrid protein is dissolved in 80 mg trifluoroacetic acid at a concentration of 10 mg / ml, an equal mass of bromine cyan (1 g bromine cyan per 1 g protein) is added and kept at 25 ° C in a dark place for 16 hours. The reaction is stopped by adding five times volume of deionized water, after which the sample is freeze-dried. The procedure for adding water and evaporation is repeated three times.

Продукты реакции растворяют в 80% трифторуксусной кислоте. Нерастворимый осадок отделяют центрифугированием и отбрасывают. Очистку Lc-LTP2 проводят с помощью обращенно-фазовой ВЭЖХ на препаративных колонках в линейном градиенте концентрации ацетонитрила 5-80% в течение 60 мин в присутствии 0,1% ТФУ (фиг.3). Детектирование ведут при длине волны 214 нм. Фракцию, содержащую Lc-LTP2, собирают и лиофильно высушивают.The reaction products are dissolved in 80% trifluoroacetic acid. Insoluble precipitate was separated by centrifugation and discarded. Purification of Lc-LTP2 is carried out using reverse phase HPLC on preparative columns in a linear gradient of the concentration of acetonitrile 5-80% for 60 min in the presence of 0.1% TFU (figure 3). Detection is carried out at a wavelength of 214 nm. The fraction containing Lc-LTP2 is collected and freeze-dried.

Для определения N-концевой аминокислогной последовательности Lc-LTP2 применяют автоматическое микросеквенирование на приборе Precise 491 cLC Protein Sequencing System (PE Applied Biosystems). Идентификацию фенилтиогидантоин-производных аминокислот проводят на анализаторе 120А РТН Analyzer (Applied Biosystems). В основе методики автомачического определения аминокислотной последовательности пептидов и белков лежит метод химической деградации полипептидной цепи по методу Эдмана, позволяющий последовательно отщеплять N-концевые аминокислотные остатки в виде фенилтиогидантоинов и идентифицировать отщепленные производные аминокислот методом обращенно-фазовой ВЭЖХ. В результате автоматического микросеквенирования установлена идентичность аминокислотных последовательностей генно-инженерного и природного Lc-LTP2.To determine the N-terminal amino acid sequence of Lc-LTP2, automatic microsequencing is used on a Precise 491 cLC Protein Sequencing System (PE Applied Biosystems). The identification of phenylthiohydantoin derivatives of amino acids is carried out on a 120A PTH Analyzer (Applied Biosystems). The methodology for the automatic determination of the amino acid sequence of peptides and proteins is based on the method of chemical degradation of the polypeptide chain according to the Edman method, which allows sequentially cleaving N-terminal amino acid residues in the form of phenylthiohydantoins and identifying cleaved amino acid derivatives by reverse phase HPLC. As a result of automatic microsequencing, the amino acid sequences of the genetic engineering and natural Lc-LTP2 were identified.

Для определения молекулярной массы очищенного белка используют MALDI-времяпролетный масс-спектрометрический анализ на приборе Reflex III (Bruker Daltonics), оснащенном УФ-лазером с длиной волны 336 нм. В качестве матрицы используют 2,5-дигидроксибензойную кислоту в смеси, содержащей 20% ацетонитрил и 0,1% трифторуксусную кислоту. Полученный пик с т/г 9283,416 (фиг.4) соответствует молекулярному иону природного Lc-LTP2 (расчечная молекулярная масса составляет 9282,73 Да).To determine the molecular weight of the purified protein, MALDI time-of-flight mass spectrometric analysis was used on a Reflex III instrument (Bruker Daltonics) equipped with a 336 nm UV laser. As a matrix, 2,5-dihydroxybenzoic acid is used in a mixture containing 20% acetonitrile and 0.1% trifluoroacetic acid. The resulting peak with t / g 9283,416 (Fig. 4) corresponds to the molecular ion of natural Lc-LTP2 (the molecular weight of the tracer is 9282.73 Da).

Пример 6Example 6

Тестирование антимикробной активности Lc-LTPAntimicrobial Activity Testing Lc-LTP

Антибактериальную активность природного и рекомбинантного Lc-LTP2 в отношении Agrobacterium tumefaciens штамма А281 определяют методом серийных разведении в жидкой питательной среде, используя 96-луночные планшеты. Бактериальные клетки культивируют в течение ночи при 30°С на стерильной чашке Петри с LB агаром. Свежую биомассу тест-культуры вносят в 3 мл двукратно разбавленной среды LB (ЅLB), и инкубируют при 30°С на роторной качалке до достижения клетками 1÷1,5 единиц оптической плотности, что соответствует 2·108 клеток/мл. К аликвотам (110 мкл) десятикратно разбавленной экспоненциальной культуры в среде ЅLB добавляют по 10 мкл стерильных растворов белка различной концентрации в 0,1% ТФУ и инкубируют в термостатируемом шейкере при 30°С. Бактериальный рост оценивают микроспектрофотометрически, измеряя оптическую плотность культуры в лунках при 620 нм при помощи планшетного фотометра Multiscan EX (Thermo). В качестве отрицательного контроля используют 0,1% ТФУ. Полученный рекомбинантный Lc-LTP2 ингибирует рост грамотрицательной фитопатогенной бактерии Agrobacterium tumefaciens с той же эффективностью, что и природный белок. В присутствии генно-инженерного или природного Lc-LTP2 в концентрациях 40,5 мкМ по истечении 24 ч наблюдается 50% ингибирование роста бактериальных клеток.The antibacterial activity of natural and recombinant Lc-LTP2 against Agrobacterium tumefaciens strain A281 is determined by serial dilution in a liquid nutrient medium using 96-well plates. Bacterial cells were cultured overnight at 30 ° C in a sterile Petri dish with LB agar. Fresh biomass of the test culture is introduced into 3 ml of doubly diluted LB medium (ЅLB), and incubated at 30 ° C on a rotary shaker until the cells reach 1 ÷ 1.5 optical density units, which corresponds to 2 · 10 8 cells / ml. Aliquots (110 μl) of a tenfold diluted exponential culture in LB medium are supplemented with 10 μl of sterile protein solutions of various concentrations in 0.1% TFA and incubated in a thermostatic shaker at 30 ° C. Bacterial growth was evaluated microspectrophotometrically by measuring the absorbance of the culture in the wells at 620 nm using a Multiscan EX plate photometer (Thermo). As a negative control using 0.1% TFU. The resulting recombinant Lc-LTP2 inhibits the growth of gram-negative phytopathogenic bacteria Agrobacterium tumefaciens with the same efficiency as the natural protein. In the presence of genetically engineered or natural Lc-LTP2 at concentrations of 40.5 μM, after 24 hours, 50% inhibition of bacterial cell growth is observed.

Claims (9)

1. Плазмидный вектор рЕ-Lc-LTP для экспрессии в клетках Escherichia coli липид-транспортирующих белков чечевицы Lens culinaris, содержащий ген гибридного полипептида Trx-Lc-LTP, включающего аминокислотную последовательность белка тиоредоксина, аффинную метку, сайт расщепления и последовательность липид-транспортирующего белка Lc-LTP, выбранную из группы последовательностей SEQ ID Nos.1-8, где
аффинная метка - аминокислотная последовательность, позволяющая проводить аффинную очистку гибридного полипептида на сорбентах с иммобилизованными ионами металлов,
сайт расщепления - участок аминокислотной последовательности, расположенный между последовательностями липид-транспортирующего белка Lc-LTP и тиоредоксина, позволяющий проводить частичное расщепление гибридного полипептида химическим или ферментативным способом.
1. Plasmid vector pE-Lc-LTP for expression of Lens culinaris lentil lipid transporting proteins in Escherichia coli cells, containing the Trx-Lc-LTP hybrid polypeptide gene comprising the thioredoxin protein amino acid sequence, affinity tag, cleavage site, and lipid transporting protein sequence Lc-LTP selected from the sequence group SEQ ID Nos. 1-8, where
affinity tag - an amino acid sequence that allows affinity purification of a hybrid polypeptide on sorbents with immobilized metal ions,
cleavage site - a portion of the amino acid sequence located between the sequences of the lipid-transporting protein Lc-LTP and thioredoxin, allowing partial cleavage of the hybrid polypeptide by chemical or enzymatic methods.
2. Плазмидный вектор по п.1, содержащий в составе гена гибридного полипептида промотор Т5.2. The plasmid vector according to claim 1, containing the T5 promoter in the composition of the hybrid polypeptide gene. 3. Плазмидный вектор по п.1, содержащий в составе гена гибридного полипептида промотор Т7.3. The plasmid vector according to claim 1, containing the T7 promoter in the composition of the hybrid polypeptide gene. 4. Плазмидный вектор по п.1, где последовательность белка тиоредоксина представляет собой последовательность тиоредоксина A Escherichia coli с заменой внутреннего остатка Met на Leu, а сайт расщепления представляет собой остаток Met.4. The plasmid vector according to claim 1, wherein the thioredoxin protein sequence is an Escherichia coli thioredoxin A sequence with replacement of the internal Met residue by Leu, and the cleavage site is the Met residue. 5. Плазмидный вектор по п.1 с нуклеотидной последовательностью, выбранной из группы последовательностей SEQ ID Nos.9-11.5. The plasmid vector according to claim 1 with a nucleotide sequence selected from the group of sequences SEQ ID Nos.9-11. 6. Штамм бактерии Escherichia coli - продуцент гибридного полипептида Trx-Lc-LTP, полученный путем трансформации клеток родительского штамма BL21(DE3) или XLl-Blue плазмидным вектором pE-Lc-LTP.6. The bacterial strain Escherichia coli is a producer of the Trx-Lc-LTP hybrid polypeptide obtained by transforming cells of the parent strain BL21 (DE3) or XLl-Blue with the plasmid vector pE-Lc-LTP. 7. Способ получения липид-транспортирующих белков чечевицы Lens culinaris, включающий экспрессию целевого белка в составе гибридного полипептида Trx-Lc-LTP в штамме-продуценте, полученном путем трансформации клеток родительского штамма бактерии Escherichia coli BL21(DE3) плазмидным вектором pE-Lc-LTP, лизис клеток, аффинную очистку гибридного белка на металлохелатном носителе, расщепление гибридного белка по сайту, расположенному между последовательностями Lc-LTP и тиоредоксина, и очистку целевого липид-транспортирующего белка методом обращенно-фазовой ВЭЖХ.7. A method for producing Lens culinaris lentil lipid-transporting proteins, comprising expressing the target protein in the Trx-Lc-LTP fusion polypeptide in a producer strain obtained by transforming cells of the parent strain of the bacterium Escherichia coli BL21 (DE3) with the plasmid vector pE-Lc-LTP cell lysis, affinity purification of the fusion protein on a metal chelate carrier, cleavage of the fusion protein at a site located between the Lc-LTP and thioredoxin sequences, and purification of the target lipid-transporting protein by reverse-phase HPLC. 8. Способ по п.7, где гибридный белок расщепляют бромцианом в кислой среде по остатку Met.8. The method according to claim 7, where the fusion protein is cleaved with cyanogen bromide in an acidic medium at the remainder of Met. 9. Способ по п.7, где гибридный белок расщепляют кислотным гидролизом по связи Asp-Pro. 9. The method according to claim 7, where the fusion protein is cleaved by acid hydrolysis via Asp-Pro bond.
RU2009129838/10A 2009-08-04 2009-08-04 PLASMID VECTOR pE-Lc-LTP, Escherichia coli BACTERIUM STRAIN FOR EXPRESSION OF LIPID-TRANSPORTING LENTIL PROTEINS Lens culinaris AND METHOD FOR PRODUCING SAID PROTEINS RU2415940C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009129838/10A RU2415940C1 (en) 2009-08-04 2009-08-04 PLASMID VECTOR pE-Lc-LTP, Escherichia coli BACTERIUM STRAIN FOR EXPRESSION OF LIPID-TRANSPORTING LENTIL PROTEINS Lens culinaris AND METHOD FOR PRODUCING SAID PROTEINS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009129838/10A RU2415940C1 (en) 2009-08-04 2009-08-04 PLASMID VECTOR pE-Lc-LTP, Escherichia coli BACTERIUM STRAIN FOR EXPRESSION OF LIPID-TRANSPORTING LENTIL PROTEINS Lens culinaris AND METHOD FOR PRODUCING SAID PROTEINS

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009129838A RU2009129838A (en) 2011-02-10
RU2415940C1 true RU2415940C1 (en) 2011-04-10

Family

ID=44052145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009129838/10A RU2415940C1 (en) 2009-08-04 2009-08-04 PLASMID VECTOR pE-Lc-LTP, Escherichia coli BACTERIUM STRAIN FOR EXPRESSION OF LIPID-TRANSPORTING LENTIL PROTEINS Lens culinaris AND METHOD FOR PRODUCING SAID PROTEINS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2415940C1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114045294B (en) * 2021-11-22 2023-03-24 昆明理工大学 Lipid transport protein gene and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009129838A (en) 2011-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106687594A (en) Compositions and methods for producing plants resistant to glyphosate herbicide
IL180694A (en) Detoxifizyme having activity of transforming aflatoxin and the gene encodes thereof
CN109554414B (en) Application of flammulina velutipes genes Fvegt1, Fvegt2 and Fvegt3 in synthesis of ergothioneine
CN110922457B (en) Plant immune induced resistance protein FgPII1 secreted by fusarium graminearum and application thereof
Campos et al. Two different late embryogenesis abundant proteins from Arabidopsis thaliana contain specific domains that inhibit Escherichia coli growth
Montfort-Gardeazabal et al. Expression and purification of the antimicrobial peptide Bin1b in Escherichia coli tagged with the fusion proteins CusF3H+ and SmbP
KR101774354B1 (en) Z domain-calsequestrin fusion protein for antibody isolation and purification and method of isolating and purifying antibody using the same
CN114746553A (en) Modified cyanobacterium, method for producing modified cyanobacterium, and method for producing protein
Kuddus et al. Enhanced expression of cysteine‐rich antimicrobial peptide snakin‐1 in Escherichia coli using an aggregation‐prone protein coexpression system
CN109721646B (en) Magnaporthe grisea secretory protein for inducing and enhancing resistance of magnaporthe grisea and application thereof
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
Phadtare et al. Cold-shock proteins
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
KR20080108921A (en) Protease having algicidal activity, gene encoding the same and algicidal formulation comprising the same
RU2316595C1 (en) Method for preparing antimicrobial peptide arenicin
US7232673B2 (en) Antimicrobial protein from Lyophyllum shimeji
CN113355334B (en) Corn salt-tolerant gene and application thereof
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
JP2011103864A (en) Gene encoding protein having deoxynivalenol and nivalenol decomposing activity
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
CN107779464A (en) A kind of preparation method of human source copper-zinc superoxide dismutase
KR20220110048A (en) Z domain-calsequestrin fusion protein with improved reactivity, stability and antibody recovery and method of isolating and purifying antibody using the same
RU2456345C1 (en) 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
CN111549007A (en) Transaminase TSTA, preparation method and application
RU2412999C1 (en) PLASMID VECTOR pE-Trx-Aur, STRAIN ESCHERICHIA COLI FOR EXPRESSION OF ANTIMICROBIAL PEPTIDE AURELIN AND METHOD OF SAID PEPTIDE OBTAINING