RU2422512C1 - Escherichia coli BL21(DE3)/pAFP11D3 STRAIN - PRODUCER OF 404 TO 609 AMINO ACID FRAGMENT OF HUMAN ALPHA-FETOPROTEIN - Google Patents

Escherichia coli BL21(DE3)/pAFP11D3 STRAIN - PRODUCER OF 404 TO 609 AMINO ACID FRAGMENT OF HUMAN ALPHA-FETOPROTEIN Download PDF

Info

Publication number
RU2422512C1
RU2422512C1 RU2010105151/10A RU2010105151A RU2422512C1 RU 2422512 C1 RU2422512 C1 RU 2422512C1 RU 2010105151/10 A RU2010105151/10 A RU 2010105151/10A RU 2010105151 A RU2010105151 A RU 2010105151A RU 2422512 C1 RU2422512 C1 RU 2422512C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fetoprotein
strain
pafp11d3
fragment
escherichia coli
Prior art date
Application number
RU2010105151/10A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Сергеевич Северин (RU)
Евгений Сергеевич Северин
Даниела Кестуче Лауринавичюте (RU)
Даниела Кестуче Лауринавичюте
Наталья Владимировна Позднякова (RU)
Наталья Владимировна Позднякова
Алексей Николаевич Федоров (RU)
Алексей Николаевич Федоров
Ольга Андреевна Шарапова (RU)
Ольга Андреевна Шарапова
Мария Сергеевна Юркова (RU)
Мария Сергеевна Юркова
Сергей Евгеньевич Северин (RU)
Сергей Евгеньевич Северин
Original Assignee
Автономная некоммерческая организация "Институт молекулярной диагностики" (АНО "ИнМоДи")
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 Автономная некоммерческая организация "Институт молекулярной диагностики" (АНО "ИнМоДи") filed Critical Автономная некоммерческая организация "Институт молекулярной диагностики" (АНО "ИнМоДи")
Priority to RU2010105151/10A priority Critical patent/RU2422512C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2422512C1 publication Critical patent/RU2422512C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to biotechnology, particularly to recombinant production of human oncofetal proteins, and can be used for producing a 404 to 609 amino acid fragment of human alpha-fetoprotein. The Escherichia coli BL21(DE3)/pAFP11D3 strain - a producer of the 404 to 609 amino acid fragment of human alpha-fetoprotein is produced by Escherichia coli cell transformation of the BL21(DE3) strain of plasmid DNA pAFP11D3.
EFFECT: invention allows reducing potential human viral contamination when using a recombinant method to produce said alpha-fetoprotein fragment exhibiting affinity to an alpha-fetoprotein receptor and exposed to receptor-mediated endocytosis.
2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к рекомбинантной плазмидной ДНК, кодирующей фрагмент онкофетального белка человека, обладающего сродством к рецептору альфа-фетопротеина (АФП) и подвергающегося рецептор-опосредованному эндоцитозу.The invention relates to biotechnology, in particular to recombinant plasmid DNA encoding a fragment of a human oncofetal protein having an affinity for the alpha-fetoprotein receptor (AFP) and undergoing receptor-mediated endocytosis.

Известны очищенные и выделенные последовательности ДНК, имеющие активность по повышению продуцирования белка, характеризующиеся тем, что последовательности ДНК включает в себя, по меньшей мере, один элемент изогнутой ДНК и, по меньшей мере, один участок связывания ДНК-связывающего белка [RU 2375078, С2, A61K 39/395, 10.12.2009].Purified and isolated DNA sequences are known having activity to increase protein production, characterized in that the DNA sequence includes at least one element of curved DNA and at least one DNA binding protein binding site [RU 2375078, C2 , A61K 39/395, 12/10/2009].

Недостатком этого решения является относительно узкая область применения.The disadvantage of this solution is the relatively narrow scope.

Наиболее близким по своей сущности к предложенному является очищенная и выделенная последовательность ДНК, имеющая активность по повышению продуцирования белка, представляющая собой а) последовательность ДНК, характеризующуюся нуклеотидной последовательностью MAR, выбранной из группы, включающей SEQ ID NO: 24-27, комплементарной ей последовательностью, ее частью, содержащей, по меньшей мере, 70% нуклеотидов в длину; или b) последовательность ДНК, характеризующуюся тем, что она, по существу, соответствует элементу или фрагменту cLysMAR, включающему, по меньшей мере, одну область, выбранную из В-, K- и F-областей [RU 2375450, С2, C12N 15/11, 10.12.2009].The closest in essence to the proposed is a purified and isolated DNA sequence having activity to increase protein production, which is a) a DNA sequence characterized by a MAR nucleotide sequence selected from the group including SEQ ID NO: 24-27, complementary to it, its part containing at least 70% of the nucleotides in length; or b) a DNA sequence, characterized in that it essentially corresponds to an element or fragment of cLysMAR comprising at least one region selected from B-, K- and F-regions [RU 2375450, C2, C12N 15 / December 11, 2009].

Недостатком этого решения является относительно узкая область применения, поскольку известная ДНК не обладает свойствами рекомбинантной плазмидной ДНК, кодирующей фрагмент альфа-фетопротеина человека, обладающего сродством к рецептору АФП и подвергающегося рецептор-опосредованному эндоцитозу.The disadvantage of this solution is the relatively narrow scope, since the known DNA does not have the properties of a recombinant plasmid DNA encoding a fragment of human alpha-fetoprotein, which has affinity for the AFP receptor and undergoes receptor-mediated endocytosis.

Кроме того, продукт, получаемый при реализации известного технического решения, обладает потенциальной возможностью загрязнения вирусами человека.In addition, the product obtained by the implementation of the known technical solution has the potential for contamination with human viruses.

Требуемый результат заключается в уменьшении возможности загрязнения конечного продукта вирусами человека и расширении области применения за счет создания бактериального штамма-продуцента рекомбинантного фрагмента альфа-фетопротеина человека, что позволяет, в свою очередь, получать свободный от загрязнений вирусами человека целевой белок с высоким уровнем выхода.The required result is to reduce the possibility of contamination of the final product with human viruses and expand the scope by creating a bacterial strain producing a recombinant fragment of human alpha-fetoprotein, which, in turn, allows one to obtain a target protein with high yield free of contamination with human viruses.

Требуемый результат достигается тем, что бактериальный штамм-продуцент отличается тем, что клетки штамма несут плазмиду с геном, кодирующим целевой фрагмент альфа-фетопотеина человека.The desired result is achieved in that the bacterial producer strain is characterized in that the cells of the strain carry a plasmid with a gene encoding the target fragment of human alpha-fetopotaine.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве клеток штамма, несущих плазмиду с геном, кодирующим целевой фрагмент альфа-фетопротеина человека, используют клетки штамма BL21 (DE3).In addition, the required technical result is achieved by the fact that cells of the strain BL21 (DE3) are used as the cells of the strain carrying the plasmid with the gene encoding the target fragment of human alpha-fetoprotein.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве плазмиды с геном, кодирующим целевой фрагмент альфа-фетопротеина человека, используют плазмиду рЕТ 11 с клонированным в нее геном, кодирующим целевой фрагмент альфа-фетопротеина человека.In addition, the required technical result is achieved by the fact that as a plasmid with the gene encoding the target fragment of human alpha-fetoprotein, use the plasmid pET 11 with a cloned gene encoding the target fragment of human alpha-fetoprotein.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что ген, кодирующий целевой фрагмент альфа-фетопротеина человека с 404 аминокислоты по 609 аминокислоту, содержит тандем из двух редких кодонов AGG AGG, кодирующих остатки аргининов.In addition, the desired technical result is achieved in that the gene encoding the target fragment of human alpha-fetoprotein from 404 amino acids to 609 amino acids contains a tandem of two rare AGG AGG codons encoding arginine residues.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве тандема из двух редких кодонов, кодирующего остатки аргининов, используются изоакцепторные кодоны, кодирующие остатки аргинина.In addition, the required technical result is achieved by the fact that as a tandem of two rare codons encoding arginine residues, iso-acceptor codons encoding arginine residues are used.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве тандема изоакцепторных кодонов, кодирующих остатки аргининов, используется тандем CGT CGC.In addition, the required technical result is achieved by the fact that the tandem of CGT CGC is used as a tandem of iso-acceptor codons encoding residues of arginines.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что уровень продукции целевого белка бактериальным штаммом-продуцентом рекомбинантного фрагмента альфа-фетопротеина составляет не менее 100 мг на литр культуры клеток или 100 мг на 1 грамм биомассы клеток.In addition, the required technical result is achieved in that the level of production of the target protein by the bacterial strain producing the recombinant fragment of alpha-fetoprotein is at least 100 mg per liter of cell culture or 100 mg per 1 gram of cell biomass.

На чертежах представлены:The drawings show:

на фиг.1 - нуклеотидная последовательность АФП;figure 1 - nucleotide sequence of the AFP;

на фиг.2 - амплификация фрагментов гена;figure 2 - amplification of gene fragments;

на фиг.3 - карта плазмиды;figure 3 is a map of the plasmid;

на фиг.4 - нуклеотидная последовательность конструктора;figure 4 - nucleotide sequence of the designer;

на фиг.5 - аминокислотная последовательность полученного продукта;figure 5 is the amino acid sequence of the obtained product;

на фиг.6 - анализ наличия целевого белка;figure 6 - analysis of the presence of the target protein;

на фиг.7 - электрофоретический анализ клеточного белка.Fig.7 - electrophoretic analysis of cell protein.

Получение бактериального штамма-продуцента рекомбинантного фрагмента альфа-фетопротеина человека (АФП) производилось следующим образом.Obtaining a bacterial strain producer of a recombinant fragment of human alpha-fetoprotein (AFP) was carried out as follows.

Известно, что в первую очередь на уровень экспрессии в бактериальных клетках влияет наличие редких кодонов, расположенных друг за другом. В нуклеотидной последовательности АФП присутствует тандем из двух редких кодонов AGG, кодирующих остатки аргининов - Arg508 и Arg509 (фиг.1).It is known that, first of all, the presence of rare codons located one after another affects the level of expression in bacterial cells. In the AFP nucleotide sequence there is a tandem of two rare AGG codons encoding arginine residues - Arg508 and Arg509 (Fig. 1).

Было выявлено, что замена таких тандемов аргинина обеспечивает значительное увеличение уровня экспрессии. Был получен фрагмент гена АФП, соответствующего целевому фрагменту (404-609 аминокислотные остатки), при этом была произведена замена указанного тандема AGG AGG на кодоны аргинина CGT CGC, оптимальные для E.coli. Замену проводили амплификацией фрагментов гена, как указано на фиг.2.It was found that the replacement of such arginine tandems provides a significant increase in expression level. A fragment of the AFP gene corresponding to the target fragment (404-609 amino acid residues) was obtained, while the indicated tandem of AGG AGG was replaced with codons of arginine CGT CGC, optimal for E. coli. The replacement was carried out by amplification of gene fragments, as indicated in figure 2.

Для пцр-амплификации использовали следующие праймеры:The following primers were used for PCR amplification:

1-5′ CCGTAGCTAGCATGTACATCCAGGAGAGCCAAGC 3′1-5 ′ CCGTAGCTAGCATGTACATCCAGGAGAGCCAAGC 3 ′

2-5′ CGCCAACCGTCGCCCATGCTTCAGCAGCTTGG 3′2-5 ′ CGCCAACCGTCGCCCATGCTTCAGCAGCTTGG 3 ′

3-5′ GGCGACGGTTGGCGTATGAAGAAGTGCAGCACTGG 3′3-5 ′ GGCGACGGTTGGCGTATGAAGAAGTGCAGCACTGG 3 ′

4- ′AAGAATGTCGACTTAGTGATGGTGATGGTGATGGTGCTCT TCAGCAAAGCAGACTT 3′4- ′ AAGAATGTCGACTTAGTGATGGTGATGGTGATGGTGCTCT TCAGCAAAGCAGACTT 3 ′

Пцр-амплификацию проводили в стандартных условиях с термостабильной Tag полимеразой. Для реакции проводили 30 циклов. Использовалась температура 72°С для проведения амплификации, 51°С для отжига праймеров и 95°С для разделения цепей ДНК.PCR amplification was performed under standard conditions with thermostable Tag polymerase. For the reaction, 30 cycles were performed. We used a temperature of 72 ° C for amplification, 51 ° C for annealing the primers, and 95 ° C for the separation of DNA chains.

При модификации гена был также уничтожен сайт рестрикции NdeI для удобства последующей работы. Указанные модификации гена не приводили к заменам в аминокислотной последовательности белка. Кроме этого к 3′-концу гена была добавлена последовательность, кодирующая 7 гистидиновых остатков для последующей аффинной очистки белка, и введены сайты рестрикции NheI и SalI для клонирования гена.When the gene was modified, the NdeI restriction site was also destroyed for the convenience of subsequent work. These modifications of the gene did not lead to substitutions in the amino acid sequence of the protein. In addition, a sequence encoding 7 histidine residues for subsequent affinity purification of the protein was added to the 3 ′ end of the gene, and NheI and SalI restriction sites were introduced to clone the gene.

Модифицированный ген АФП клонировали в плазмиду рЕТ11с по сайтам рестрикции NheI и SalI для дальнейшей аналитической экспрессии в E.coli.The modified AFP gene was cloned into the pET11c plasmid at the NheI and SalI restriction sites for further analytical expression in E. coli.

Процедура клонирования состояла из следующих этапов:The cloning procedure consisted of the following steps:

1. Амплифицированный фрагмент гена АФП и плазмиду рЕТ11с (по отдельности) последовательно обрабатывали рестриктазами NheI и SalI.1. The amplified AFP gene fragment and pET11c plasmid (separately) were sequentially treated with restriction enzymes NheI and SalI.

2. Полученные фрагмент гена АФП и плазмиду рЕТ11с подвергали электрофоретическому разделению в агарозном геле и далее вырезали кусочки геля, содержащие указанные фрагменты ДНК. В этом случае для визуализации полос ДНК использовалось ультрафиолетовое освещение трансиллюминатора с длиной волны 365 нм, т.к. она не вызывает повреждений ДНК.2. The obtained AFP gene fragment and plasmid pET11c were subjected to electrophoretic separation on an agarose gel and then pieces of the gel containing the indicated DNA fragments were cut out. In this case, ultraviolet illumination of a transilluminator with a wavelength of 365 nm was used to visualize DNA bands, because it does not cause DNA damage.

3. Ген и плазмиду выделяли из геля и подвергали реакции лигирования. Для этого их смешивали в буфере для лигирования в весовом соотношении 1:1, добавляли Т4 ДНК лигазу и инкубировали при комнатной температуре в течение 2±0,5 часов.3. The gene and plasmid were isolated from the gel and subjected to a ligation reaction. To do this, they were mixed in a ligation buffer in a weight ratio of 1: 1, T4 DNA ligase was added and incubated at room temperature for 2 ± 0.5 hours.

4. Проводили трансформацию клеток E.coli штамма МС1061 аликвотой лигированной смеси. Для этого к 20±5 мкл лигированной смеси добавляли 200±30 мкл свежеприготовленных компетентных клеток. После инкубации клетки высевали на агаризованную среду LB с ампициллином в концентрации 100 мкг/мл в чашках Петри и инкубировали 15±2 часов при температуре 37°С.4. Transformation of E. coli cells of strain MC1061 with an aliquot of the ligation mixture was carried out. For this, 200 ± 30 μl of freshly prepared competent cells was added to 20 ± 5 μl of the ligation mixture. After incubation, the cells were plated on LB agar medium with ampicillin at a concentration of 100 μg / ml in Petri dishes and incubated for 15 ± 2 hours at a temperature of 37 ° C.

5. Выросшие колонии клеток проверяли на наличие гена АФП амплификацией со специфическими праймерами к указанному гену.5. The grown cell colonies were checked for the presence of the AFP gene by amplification with specific primers for the indicated gene.

6. Колонии E.coli, несущие ген целевого белка, выращивали на жидкой питательной среде LB с ампициллином в пробирках в течение 15±2 часов при температуре 37°С при постоянном покачивании в качалке. Полученную биомассу собирали центрифугированием в микропробирках 1.5 мл.6. E. coli colonies carrying the target protein gene were grown on liquid LB medium with ampicillin in test tubes for 15 ± 2 hours at a temperature of 37 ° C with constant shaking in a rocking chair. The resulting biomass was collected by centrifugation in 1.5 ml microtubes.

7. Выделяли плазмиду из полученной биомассы методом щелочного лизиса.7. The plasmid was isolated from the obtained biomass by alkaline lysis.

8. Подтверждение наличия гена АФП в плазмиде проводили с помощью рестрикционного анализа по сайтам клонирования NheI и SalI. Карта плазмиды представлена на фиг.3.8. Confirmation of the presence of the AFP gene in the plasmid was performed using restriction analysis at the cloning sites of NheI and SalI. A map of the plasmid is presented in figure 3.

Для проверки полученного конструкта pAFP11D3 было проведено определение его нуклеотидной последовательности (фиг.4). Было подтверждено наличие внесенных нуклеотидных замен в ген АФП для оптимизации его кодонов, что, как указано выше, не приводит к замене в аминокислотной последовательности. Аминокислотная последовательность полученного продукта представлена на фиг 5.To verify the resulting construct pAFP11D3 was determined by its nucleotide sequence (figure 4). The presence of introduced nucleotide substitutions in the AFP gene was confirmed to optimize its codons, which, as indicated above, does not lead to a substitution in the amino acid sequence. The amino acid sequence of the obtained product is shown in FIG. 5.

Экспрессия рекомбинантного белка с химическим индуктором.Expression of a recombinant protein with a chemical inducer.

Полученную плазмиду, содержащую фрагмент гена АФП, трансформировали в клетки E.coli штамма BL21DE3 (E.coli В F- dcm ompT hsdS(rB- mB-) gal λ(DE3)). Для этого к 200 мкл свежеприготовленных компетентных клеток добавляли 0,5 мкл плазмиды в концентрации 0,2 мкг/ мкл. После инкубации клетки высевали на агаризованную среду LB с ампициллином в концентрации 100 мкг/мл в чашках Петри и инкубировали 15 часов при температуре 37°С.The resulting plasmid containing the AFP gene fragment was transformed into E. coli cells of strain BL21DE3 (E. coli B F - dcm ompT hsdS (r B - m B -) gal λ (DE3)). For this, 0.5 μl of the plasmid at a concentration of 0.2 μg / μl was added to 200 μl of freshly prepared competent cells. After incubation, the cells were plated on LB agar medium with ampicillin at a concentration of 100 μg / ml in Petri dishes and incubated for 15 hours at 37 ° C.

Выросшие колонии клеток проверяли на наличие фрагмента гена АФП амплификацией со специфическими праймерами к указанному гену.The grown cell colonies were checked for the presence of an AFP gene fragment by amplification with specific primers for the indicated gene.

Колонии E.coli, несущие ген целевого белка, выращивали на жидкой питательной среде LB с ампициллином в пробирках в течение 15±2 часов при температуре 37°С при постоянном покачивании в качалке. Полученную биомассу собирали центрифугированием в микропробирках 1,5 мл.E. coli colonies carrying the target protein gene were grown on liquid LB medium with ampicillin in test tubes for 15 ± 2 hours at a temperature of 37 ° C with constant shaking in a rocking chair. The resulting biomass was collected by centrifugation in 1.5 ml microtubes.

Выделяли плазмиду из полученной биомассы методом щелочного лизиса.The plasmid was isolated from the obtained biomass by alkaline lysis.

Подтверждение наличия гена АФП в плазмиде проводили с помощью рестрикционного анализа по сайтам клонирования NheI и SalI.Confirmation of the presence of the AFP gene in the plasmid was performed using restriction analysis at the cloning sites of NheI and SalI.

Проводили аналитическую экспрессию целевого белка с использованием химического индуктора. Для этого колонии E.coli, несущие ген целевого белка, выращивали на жидкой питательной среде LB с ампициллином в пробирках в течение 15±2 часов при температуре 37°С при постоянном покачивании в качалке. Добавляли 0,5 мл в колбы объемом 250 мл, содержащие 50 мл жидкой среды LB с ампициллином. Растили при температуре 37°С при постоянном покачивании до оптической плотности 0.5±0.1 (OD600) (время инкубации составляло от 1.5 до 2.5 часов). Затем добавляли химический индуктор - 0.4 мМ ИПТГ (изопропил-β-D-тиогалактопиранозид) и наращивали далее в течение 3 часов. Биомассу собирали центрифугированием в пластиковых пробирках на 50 мл (центрифуга ОПН-8, 4.000 об/мин 8 минут).Analytical expression of the target protein was carried out using a chemical inducer. For this, E. coli colonies carrying the target protein gene were grown on liquid LB medium with ampicillin in test tubes for 15 ± 2 hours at a temperature of 37 ° C with constant shaking in a rocking chair. 0.5 ml was added to 250 ml flasks containing 50 ml of LB ampicillin liquid medium. They were grown at a temperature of 37 ° С with constant shaking to an optical density of 0.5 ± 0.1 (OD600) (incubation time ranged from 1.5 to 2.5 hours). Then a chemical inducer was added - 0.4 mM IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside) and increased further for 3 hours. Biomass was collected by centrifugation in 50 ml plastic tubes (OPN-8 centrifuge, 4.000 rpm for 8 minutes).

Проводили электрофоретический анализ клеточного белка в полиакриламидном геле в денатурирующих условиях. Для этого к аликвоте клеток 10 мг добавляли 40 мкл воды, перемешивали на встряхивателе и добавляли 40 мкл 2х буфера для образцов для белкового денатурирующего электрофореза. Образец прогревали при 95°С в течение 4 минут и наносили на денатурирующий гель с концентрацией акриламида 12%. После проведения электрофоретического разделения гель промывали дистиллированной водой, после чего окрашивали краской, содержащей краситель Кумасси. Избыток краски отмывали раствором, содержащим этанол и уксусную кислоту.Conducted electrophoretic analysis of cell protein in a polyacrylamide gel under denaturing conditions. For this, 40 μl of water was added to an aliquot of 10 mg cells, mixed on a shaker and 40 μl of 2x sample buffer for protein denaturing electrophoresis was added. The sample was heated at 95 ° C for 4 minutes and applied to a denaturing gel with an acrylamide concentration of 12%. After electrophoretic separation, the gel was washed with distilled water, and then stained with a paint containing Coomassie dye. Excess paint was washed with a solution containing ethanol and acetic acid.

Анализ наличия целевого белка проводили визуально, сравнивая набор клеточных белков в неиндуцированных клетках и клетках, индуцированных ИПТГ (фиг.6). Для определения молекулярной массы полученного целевого белка использовали набор белков с известными молекулярными весами.The analysis of the presence of the target protein was carried out visually, comparing the set of cellular proteins in uninduced cells and cells induced by IPTG (Fig.6). To determine the molecular weight of the obtained target protein, a set of proteins with known molecular weights was used.

Проводили анализ количества целевого белка по отношению к общему клеточному белку. Для этого гель сканировали на сканере Epson 1660 Photo. Полученное изображение обрабатывали с помощью программы Onedscan.The amount of the target protein was analyzed in relation to the total cellular protein. For this, the gel was scanned on an Epson 1660 Photo scanner. The resulting image was processed using the Onedscan program.

Проводили анализ распределения целевого белка между фракцией растворимых белков и тельцами включения (агрегированной формой белка). Для этого к аликвоте клеток (40 мг) добавляли 200 мкл буфера PBS с 300 mМ NaCl, ингибитором протеаз AEBSF и лизоцимом до конечной концентрации 2.5 мг/ мл. После 10 минут инкубации во льду в суспензию добавляли по 0.2 мкл ДНКазы и РНКазы в концентрации 10 мг/мл и 1 единица/мл, соответственно, и дополнительно инкубировали 30 минут во льду. После этого добавляли 10% Тритон X100 до конечной концентрации 1%. Лизат клеток подвергали центрифугированию в микропробирках 1.5 мл при скорости 13000 об/мин 10 минут при температуре 4°С. Супернатант и осадок разделяли и анализировали белковый состав с помощью акриламидного геля в денатурирующих условиях. Целевой белок практически полностью обнаруживается в осадке, т.е. во фракции нерастворимых белков, также называемых тельцами включения.The distribution of the target protein between the soluble protein fraction and inclusion bodies (aggregated form of the protein) was analyzed. For this, 200 μl of PBS buffer with 300 mM NaCl, an AEBSF protease inhibitor, and lysozyme were added to an aliquot of cells (40 mg) to a final concentration of 2.5 mg / ml. After 10 minutes of incubation in ice, 0.2 μl of DNase and RNase were added to the suspension at a concentration of 10 mg / ml and 1 unit / ml, respectively, and further incubated for 30 minutes in ice. After that, 10% Triton X100 was added to a final concentration of 1%. The cell lysate was centrifuged in 1.5 ml microtubes at a speed of 13,000 rpm for 10 minutes at a temperature of 4 ° C. The supernatant and sediment were separated and the protein composition was analyzed using an acrylamide gel under denaturing conditions. The target protein is almost completely found in the sediment, i.e. in the fraction of insoluble proteins, also called inclusion bodies.

Результаты экспрессии (фиг.6) показывают высокий уровень синтеза целевого белка, целевой белок составляет не менее 25% от общего клеточного белка (в среднем составляет 30-35%).The expression results (Fig.6) show a high level of synthesis of the target protein, the target protein is at least 25% of the total cellular protein (on average 30-35%).

Экспрессия целевого фрагмента АФП в E.coli методом автоиндукции.Expression of the target AFP fragment in E. coli by auto-induction.

Суть подхода состоит в использовании сред роста, позволяющих достичь достаточно высоких плотностей культуры клеток при наращивании. Кроме этого среды роста подбираются таким образом, что при начальном наращивании до высоких плотностей lac-промотор, индуцирующий синтез Т7 полимеразы (а значит и синтез целевого белка), находится в репрессированном состоянии. На поздних же стадиях роста lac-промотор индуцируется под воздействием лактозы, входящей в состав сред.The essence of the approach is the use of growth media, allowing to achieve sufficiently high cell culture densities during growth. In addition to this, growth media are selected in such a way that, upon initial growth to high densities, the lac promoter inducing the synthesis of T7 polymerase (and hence the synthesis of the target protein) is in a repressed state. In the late stages of growth, the lac promoter is induced under the influence of lactose, which is part of the media.

Плазмиду, содержащую фрагмент гена АФП, трансформировали в клетки E.coli штамма BL21DE3, как описано выше. Выросшие колонии клеток проверяли на наличие фрагмента гена амплификацией со специфическими праймерами.A plasmid containing the AFP gene fragment was transformed into E. coli cells of strain BL21DE3, as described above. The grown cell colonies were checked for the presence of a gene fragment by amplification with specific primers.

100-200 колоний E.coli, несущих ген целевого белка, добавляли к 200 мл жидкой питательной среды ТВ с 200 мкг/мл ампициллина и растили в колбах на 1 л в течение 18-24 часов при температуре 37°С при постоянном покачивании в качалке. Указанные условия являются оптимальными для исследуемого штамма по среде роста, температуре и времени инкубации. Оптическая плотность культуры к моменту завершения инкубации составляла не менее 10 о.е. OD600 и, как правило, была около 12 о.е.100-200 E. coli colonies carrying the target protein gene were added to 200 ml of liquid TB nutrient medium with 200 μg / ml ampicillin and grown in 1 L flasks for 18-24 hours at 37 ° C with constant shaking in a rocking chair . These conditions are optimal for the studied strain in terms of growth medium, temperature and incubation time. The optical density of the culture at the time of completion of the incubation was at least 10 p.u. OD600 and was usually about 12 pu

Полученную биомассу собирали центрифугированием в центрифужных пробирках на роторе JA14 центрифуга J2-21 Beckman при 7000 об/мин в течение 10 минут.The resulting biomass was collected by centrifugation in centrifuge tubes on a JA14 rotor J2-21 Beckman centrifuge at 7000 rpm for 10 minutes.

Проводили электрофоретический анализ клеточного белка в полиакриламидном геле в денатурирующих условиях (фиг.7).Conducted electrophoretic analysis of cell protein in a polyacrylamide gel under denaturing conditions (Fig.7).

Анализ наличия целевого белка проводили визуально, сравнивая набор клеточных белков в неиндуцированных клетках и клетках после автоиндукции. Для определения молекулярной массы полученного целевого белка использовали набор белков с известными молекулярными весами.The analysis of the presence of the target protein was carried out visually, comparing the set of cellular proteins in uninduced cells and cells after auto-induction. To determine the molecular weight of the obtained target protein, a set of proteins with known molecular weights was used.

Проводили анализ количества целевого белка по отношению к общему клеточному белку. Выход целевого белка от общего клеточного белка по результатам денситометрии электрофоретического разделения суммарного препарата белков в среднем составляет 30-35%.The amount of the target protein was analyzed in relation to the total cellular protein. The yield of the target protein from the total cellular protein according to the results of densitometry of electrophoretic separation of the total protein preparation is on average 30-35%.

Проводили анализ распределения целевого белка между фракцией растворимых белков и тельцами включения (агрегированной формой белка). Целевой белок практически полностью обнаруживается в осадке, т.е. во фракции нерастворимых белков, также называемых тельцами включения.The distribution of the target protein between the soluble protein fraction and inclusion bodies (aggregated form of the protein) was analyzed. The target protein is almost completely found in the sediment, i.e. in the fraction of insoluble proteins, also called inclusion bodies.

Система с автоиндукцией позволяет достигать существенно большей оптической плотности клеток, чем экспрессия в среде LB с индуктором. При этом экспрессия начинается достаточно поздно, на поздней логарифмической стадии роста клеток, по-видимому, экспрессия целевого белка начинается при достижении оптической плотности культуры примерно 7.A system with auto-induction allows one to achieve a significantly higher optical density of cells than expression in LB medium with an inductor. In this case, the expression begins rather late, at the late logarithmic stage of cell growth, apparently, the expression of the target protein begins when the optical density of the culture reaches about 7.

Характеристика полученного штамма-продуцента.Characterization of the obtained producer strain.

Конечный продукт представляет собой штамм-продуцент целевого белка, фрагмента АФП, в клетках E.coli, который характеризуется тем, что:The final product is a producer strain of the target protein, AFP fragment, in E. coli cells, which is characterized in that:

Представлен грамотрицательными палочками, дающими на агаризованной питательной среде с ампициллином слабовыпуклые колонии диаметром (2±0.5)мм серого цвета, гладкие, с ровным краем.It is represented by gram-negative rods, giving on an agarized nutrient medium with ampicillin weakly convex colonies with a diameter (2 ± 0.5) mm of gray color, smooth, with a smooth edge.

Имеет тельца включения, представляющие собой гибридный белок, имеющий последовательность, соответствующую району предполагаемого целевого фрагмента АФП человека. В оптимальных условиях экспрессии по данным SDS-электрофореза на долю гибридного белка приходится не менее 25% от общего клеточного белка. Продукция целевого белка составляет не менее 170-200 мг с 1 литра культуры или 20-25 мг/1 гр биомассы.It has inclusion bodies, which are a hybrid protein having a sequence corresponding to the region of the intended target AFP fragment of a person. Under optimal expression conditions according to SDS-electrophoresis, the hybrid protein accounts for at least 25% of the total cellular protein. The production of the target protein is at least 170-200 mg per 1 liter of culture or 20-25 mg / 1 g of biomass.

Клетки содержат плазмиду, характеризующуюся соответствующей рестриктной картой, где между сайтами рестрикции NheI и SalI встроена нуклеотидная последовательность, кодирующая целевой гибридный белок. Экспрессия белка регулируется Т7-промотором и может быть индуцирована как с помощью химического индуктора ИПТГ, так и с помощью эффекта автоиндукции.Cells contain a plasmid characterized by an appropriate restriction map where a nucleotide sequence encoding a target fusion protein is inserted between the NheI and SalI restriction sites. Protein expression is regulated by the T7 promoter and can be induced either by the IPTG chemical inducer or by the auto-induction effect.

Таким образом, благодаря проведенному усовершенствованию достигнут требуемый технический результат, поскольку получен бактериальный штамм-продуцент рекомбинантного фрагмента альфа-фетопротеина человека, который практически свободен от загрязнений вирусами человека.Thus, due to the improvement, the required technical result was achieved, since a bacterial strain producing the recombinant fragment of human alpha-fetoprotein was obtained, which is practically free from contamination with human viruses.

Claims (2)

1. Штамм Escherichia coli BL21(DE3)/pAFP11D3 - продуцент фрагмента с 404 по 609 аминокислоту альфа-фетопротеина человека, полученный путем трансформации клеток Escherichia coli штамма BL21(DE3) плазмидной ДНК pAFP11D3, которая имеет физическую карту, изображенную на фиг.3, и характеризуется нуклеотидной последовательностью, показанной на фиг.4.1. The strain Escherichia coli BL21 (DE3) / pAFP11D3 is the producer of the fragment from 404 to 609 amino acids of human alpha-fetoprotein obtained by transformation of Escherichia coli cells of strain BL21 (DE3) plasmid DNA pAFP11D3, which has the physical map shown in figure 3, and is characterized by the nucleotide sequence shown in figure 4. 2. Штамм Escherichia coli BL21(DE3)/pAFP11D3 - продуцент фрагмента с 404 по 609 аминокислоту альфа-фетопротеина человека по п.1, в котором уровень продукции целевого белка составляет не менее 100 мг на литр культуры клеток или 100 мг на 1 грамм биомассы клеток. 2. The strain Escherichia coli BL21 (DE3) / pAFP11D3 is the producer of the fragment from 404 to 609 amino acids of human alpha-fetoprotein according to claim 1, in which the level of production of the target protein is at least 100 mg per liter of cell culture or 100 mg per 1 gram of biomass cells.
RU2010105151/10A 2010-02-16 2010-02-16 Escherichia coli BL21(DE3)/pAFP11D3 STRAIN - PRODUCER OF 404 TO 609 AMINO ACID FRAGMENT OF HUMAN ALPHA-FETOPROTEIN RU2422512C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010105151/10A RU2422512C1 (en) 2010-02-16 2010-02-16 Escherichia coli BL21(DE3)/pAFP11D3 STRAIN - PRODUCER OF 404 TO 609 AMINO ACID FRAGMENT OF HUMAN ALPHA-FETOPROTEIN

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010105151/10A RU2422512C1 (en) 2010-02-16 2010-02-16 Escherichia coli BL21(DE3)/pAFP11D3 STRAIN - PRODUCER OF 404 TO 609 AMINO ACID FRAGMENT OF HUMAN ALPHA-FETOPROTEIN

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2422512C1 true RU2422512C1 (en) 2011-06-27

Family

ID=44739172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010105151/10A RU2422512C1 (en) 2010-02-16 2010-02-16 Escherichia coli BL21(DE3)/pAFP11D3 STRAIN - PRODUCER OF 404 TO 609 AMINO ACID FRAGMENT OF HUMAN ALPHA-FETOPROTEIN

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2422512C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2006068019A (en) EXPRESSION PLASMIDS REGULATED BY osmB PROMOTER
JP2008073044A (en) Signal peptide, dna sequence encoding the same, expression construct containing the sequence, and fermentative production method for plasmid, microbial cell and recombinant protein
US20210108213A1 (en) A method for optimizing antibody expression
EP3138917B1 (en) Method for the expression of polypeptides using modified nucleic acids
US20080233614A1 (en) Production of recombinant collagenases colg and colh in escherichia coli
JP4239412B2 (en) Method for producing transglutaminase
EP2268818B1 (en) Expression system for proteins
Dhakal et al. Cloning, expression and purification of the low-complexity region of RanBP9 protein
CN110204605B (en) Application of transcription factor C/EBP alpha as transcription factor of ACOX1 promoter region
CN111448320B (en) Cell membrane penetrating peptide
RU2422512C1 (en) Escherichia coli BL21(DE3)/pAFP11D3 STRAIN - PRODUCER OF 404 TO 609 AMINO ACID FRAGMENT OF HUMAN ALPHA-FETOPROTEIN
JP2007520200A (en) Protein expression system
JP2515488B2 (en) Method for producing polypeptide
RU2606014C1 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA pEFN877, DETERMINING EXPRESSION OF THE HYBRID POLYPEPTIDE WITH PROPERTIES OF 10-TH FIBRONECTIN DOMAIN ON THE SURFACE OF ESCHERICHIA COLI CELLS, AND STRAIN OF BACTERIA ESCHERICHIA coli BL21(DE3)pLysS/pEFN877 - PRODUCER OF HYBRID POLYPEPTIDE WITH PROPERTIES OF 10-TH FIBRONECTIN DOMAIN ON THE CELLS SURFACE
JPH06311884A (en) Plasmid and escherichia coli transformed with the same
KR100890184B1 (en) PREPARATION METHOD OF RECOMBINANT PROTEIN BY USE OF SlyD AS A FUSION EXPRESSION PARTNER
JP4980483B2 (en) Yeast and its breeding method
Liang et al. Autogenous regulation of the regA gene of bacteriophage T4: derepression of translation.
AU2020103472A4 (en) A PCR Method for Obtaining the Product with High Fidelity and 3'-end Addition of "A"
KR100890183B1 (en) Preparation method of recombinant protein by use of malate dehydrogenase as a fusion expression partner
KR100890187B1 (en) PREPARATION METHOD OF RECOMBINANT PROTEIN BY USE OF Tsf AS A FUSION EXPRESSION PARTNER
Vijayababu et al. Overexpression and Denaturation of Biofilm Forming
KR20210148288A (en) Cloning and Expression of Refolded Antibody Fragments In Vivo
JP4555920B2 (en) Protein mass expression system by mRNA stability control
KR100890185B1 (en) PREPARATION METHOD OF RECOMBINANT PROTEIN BY USE OF Crr AS A FUSION EXPRESSION PARTNER

Legal Events

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

Effective date: 20200217