RU2527171C1 - RECOMBINANT PLASMID DNA ENCODING HYBRID POLYPEPTIDES WITH PROPERTIES OF RED FLUORESCENT PROTEIN mCherry TO PRODUCE HYBRID FLUORESCENT PROTEINS IN Escherichia coli - Google Patents

RECOMBINANT PLASMID DNA ENCODING HYBRID POLYPEPTIDES WITH PROPERTIES OF RED FLUORESCENT PROTEIN mCherry TO PRODUCE HYBRID FLUORESCENT PROTEINS IN Escherichia coli Download PDF

Info

Publication number
RU2527171C1
RU2527171C1 RU2013109368/10A RU2013109368A RU2527171C1 RU 2527171 C1 RU2527171 C1 RU 2527171C1 RU 2013109368/10 A RU2013109368/10 A RU 2013109368/10A RU 2013109368 A RU2013109368 A RU 2013109368A RU 2527171 C1 RU2527171 C1 RU 2527171C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hybrid
properties
fluorescent protein
red fluorescent
gene
Prior art date
Application number
RU2013109368/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013109368A (en
Inventor
Лада Евгеньевна Петровская
Людмила Николаевна Шингарова
Султан Шахбанович Гапизов
Елена Александровна Крюкова
Елена Филипповна Болдырева
Сергей Александрович Якимов
Дмитрий Александрович Долгих
Михаил Петрович Кирпичников
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ 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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН)
Priority to RU2013109368/10A priority Critical patent/RU2527171C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2527171C1 publication Critical patent/RU2527171C1/en
Publication of RU2013109368A publication Critical patent/RU2013109368A/en

Links

Images

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention is recombinant plasmid DNA encoding hybrid polypeptides with the properties of red fluorescent protein mCherry. The recombinant plasmid DNA pChFN3 encodes the hybrid protein ChFN3 which has the properties of red fluorescent protein mCherry and 10 domain of human fibronectin of type III, and the recombinant plasmid DNA pChTNF encodes the hybrid protein ChTNF which has the properties of red fluorescent protein mCherry and TNF. The present invention provides efficient production of hybrid proteins pChFN3 and ChTNF with the properties of red fluorescent protein mCherry in the strain E.coli BL21 (DE3).
EFFECT: invention enables to obtain the target protein in high yield by adding a smaller amount of inducer.
2 cl, 3 dwg, 8 ex

Description

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к генетической инженерии. Может быть использовано для получения гибридных флуоресцентных белков в клетках Escherichia coli.The invention relates to biotechnology, in particular to genetic engineering. It can be used to produce hybrid fluorescent proteins in Escherichia coli cells.

Флуоресцентные белки являются эффективным инструментом изучения локализации белков и динамики внутриклеточных процессов [Chudakov D., Lukyanov S., Lukyanov К. Fluorescent proteins as a toolkit for in vivo imaging. Trends Biotechnol. 2005. V.23. P.605-613; Giepmans В., Adams S., Ellisman M., Tsien R. The fluorescent toolbox for assessing protein location and function. Science. 2006. V.312. P.217-224]. Гибридные флуоресцентные белки могут быть использованы для молекулярной визуализации целевых белков с целью диагностики in vivo [Desplancq D., Rinaldi A.S., Stoessel A., Sibler A.P., Busso D., Oulad-Abdelghani M., Van Regenmortel M.H., Weiss E. Single-chain Fv fragment antibodies selected from an intrabody library as effective mono- or bivalent reagents for in vitro protein detection. J. Immunol. Methods. 2011. V.369. P.42-50], для исследования факторов, оказывающих влияние на взаимодействие белков, методом FRET [Huang J., Koide S. Rational conversion of affinity reagents into label-free sensors for peptide motifs by designed allostery. ACS Chem. Biol. 2010. V.5. P.273-277], для иммуноанализа с однокомпонентной системой детекции [Sakamoto S., Taura F., Pongkitwitoon В., Putalun W., Tsuchihashi R., Kinjo J., Tanaka H., Morimoto S. Development of sensitivity-improved fluorescence-linked immunosorbent assay using a fluorescent single-domain antibody against the bioactive naphthoquinone, plumbagin. Anal, and Bioanal. Chemistry. 2010. V.356. P.2955-2963].Fluorescent proteins are an effective tool for studying the localization of proteins and the dynamics of intracellular processes [Chudakov D., Lukyanov S., Lukyanov K. Fluorescent proteins as a toolkit for in vivo imaging. Trends Biotechnol. 2005. V.23. P.605-613; Giepmans B., Adams S., Ellisman M., Tsien R. The fluorescent toolbox for assessing protein location and function. Science. 2006. V.312. P.217-224]. Hybrid fluorescent proteins can be used for molecular visualization of target proteins for in vivo diagnostics [Desplancq D., Rinaldi AS, Stoessel A., Sibler AP, Busso D., Oulad-Abdelghani M., Van Regenmortel MH, Weiss E. Single- chain Fv fragment antibodies selected from an intrabody library as effective mono- or bivalent reagents for in vitro protein detection. J. Immunol. Methods 2011. V.369. P.42-50], to study factors that influence protein interactions, using the FRET method [Huang J., Koide S. Rational conversion of affinity reagents into label-free sensors for peptide motifs by designed allostery. ACS Chem. Biol. 2010. V.5. P.273-277], for immunoassay with a single-component detection system [Sakamoto S., Taura F., Pongkitwitoon B., Putalun W., Tsuchihashi R., Kinjo J., Tanaka H., Morimoto S. Development of sensitivity-improved fluorescence-linked immunosorbent assay using a fluorescent single-domain antibody against the bioactive naphthoquinone, plumbagin. Anal, and Bioanal. Chemistry. 2010. V.356. P.2955-2963].

Известна рекомбинантная плазмидная ДНК, обеспечивающая продукцию гибридного флуоресцентного белка EGFP-scFv в клетках Е.coli [Casey J.L., Coley A.M., Tilley L.M., Foley M.Green fluorescent antibodies: novel in vitro tools. Protein Eng. 2000. V.13. P.445-452]. Ген зеленого флуоресцентного белка EGFP клонируют перед геном одноцепочечного антитела анти-HepBsAg в векторе pGC. Индукцию проводят в клетках штамма Sure путем добавления 1 мМ ИПТГ, затем культивирование продолжают в течение 4 ч при 25°C. Выход рекомбинантного белка, обеспечиваемый за счет использования данной конструкции, составляет 0,2 мг/л культуры. Недостатком данной конструкции является большое количество индуктора, необходимое для экспрессии, и низкий выход гибридного флуоресцентного белка.Recombinant plasmid DNA is known for producing EGFP-scFv fusion protein in E. coli cells [Casey J.L., Coley A.M., Tilley L.M., Foley M. Green fluorescent antibodies: novel in vitro tools. Protein Eng. 2000. V.13. P.445-452]. The EGFP green fluorescent protein gene is cloned in front of the single chain antibody gene of anti-HepBsAg in the pGC vector. Induction is carried out in Sure strain cells by adding 1 mM IPTG, then cultivation is continued for 4 hours at 25 ° C. The output of the recombinant protein, provided through the use of this design, is 0.2 mg / l of culture. The disadvantage of this design is the large amount of inducer required for expression, and the low yield of the hybrid fluorescent protein.

Известна рекомбинантная плазмидная ДНК, детерминирующая продукцию гибридного флуоресцентного белка REDantibody в клетках Е.coli [Markiv A., Anani В., Durvasula R., Kang A. Module based antibody engineering: A novel synthetic REDantibody. J. of Immunol. Meth. 2011. V.364. P.40-49]. Гены VH и VL-фрагментов антител объединяют в единой рамке считывания с геном красного флуоресцентного белка mRFP при помощи клонирования под контролем промотора Т71ас в составе векторной плазмиды pET26b. Наличие кодирующей последовательности сигнального пептида pelB обеспечивает секрецию продуктов экспрессии в периплазматическое пространство бактерий. Индукцию проводят в клетках штамма BL21(DE3) путем добавления 0.3 мМ ИПТГ, затем культивирование продолжают в течение 20 ч при 20°C. Выход рекомбинантных белков, обеспечиваемый за счет использования данной конструкции, составляет 1-9 мг/л культуры. Недостатком данной конструкции является невысокий выход гибридных флуоресцентных белков.Known recombinant plasmid DNA that determines the production of a hybrid fluorescent protein REDantibody in E. coli cells [Markiv A., Anani B., Durvasula R., Kang A. Module based antibody engineering: A novel synthetic REDantibody. J. of Immunol. Meth. 2011. V.364. P.40-49]. The genes of VH and VL fragments of antibodies are combined in a single reading frame with the gene of the red fluorescent protein mRFP using cloning under the control of the T71ac promoter in the vector plasmid pET26b. The presence of the coding sequence of the pelB signal peptide ensures the secretion of expression products into the periplasmic space of bacteria. Induction is carried out in the cells of strain BL21 (DE3) by adding 0.3 mm IPTG, then cultivation is continued for 20 hours at 20 ° C. The yield of recombinant proteins provided through the use of this design is 1-9 mg / l of culture. The disadvantage of this design is the low yield of hybrid fluorescent proteins.

Известна наиболее близкая к заявленным рекомбинантная плазмидная ДНК, обеспечивающая продукцию гибридного флуоресцентного белка zif268-mCherry в клетках Е. coli [Ree J., Kim S. Kit including target sequence-binding protein and method of detecting target nucleic acid by using the kit. US Patent 2012/0064510 A1]. Ген ДНК-связывающего белка с доменом типа «цинковый палец» (zif) клонируют перед геном красного флуоресцентного белка mCherry, разделяя их при помощи последовательности, кодирующей глицин-сериновый линкер. Экспрессия гибридного гена регулируется промотором Т71ас в составе векторной плазмиды pET21b. Индукцию проводят в клетках штамма BL21(DE3) путем добавления 0.5 мМ ИПТГ, после чего продолжают культивирование при 25°C в течение 16 ч. Недостатком описанной конструкции является расположение кодирующей последовательности mCherry на 3'-конце гена гибридного белка, что ставит эффективность экспрессии гибридного белка в зависимость от нуклеотидной последовательности 5'-концевого партнера.The closest to the claimed recombinant plasmid DNA is known, which ensures the production of the zif268-mCherry hybrid fluorescent protein in E. coli cells [Ree J., Kim S. Kit including target sequence-binding protein and method of detecting target nucleic acid by using the kit. US Patent 2012/0064510 A1]. The zinc finger domain (zif) DNA binding protein gene is cloned in front of the mCherry red fluorescent protein gene, separated by a glycine-serine linker coding sequence. The expression of the hybrid gene is regulated by the T71ac promoter in the vector plasmid pET21b. Induction is carried out in the cells of strain BL21 (DE3) by adding 0.5 mM IPTG, after which cultivation is continued at 25 ° C for 16 hours. The disadvantage of the described construction is the location of the mCherry coding sequence at the 3'-end of the hybrid protein gene, which puts the efficiency of hybrid expression protein depending on the nucleotide sequence of the 5'-terminal partner.

Технической задачей изобретения является получение рекомбинантных плазмидных ДНК, обеспечивающих эффективную продукцию гибридных флуоресцентных белков в клетках Е.coli. Поставленная задача решается за счет конструирования рекомбинантной плазмидной ДНК pChFN3, кодирующей гибридный полипептид ChFN3 со свойствами красного флуоресцентного белка mCherry и 10 домена фибронектина человека III типа (10FN3), с мол. массой 4,2 Md (6,373 т.п.о.), состоящей из NdeI/XhoI - фрагмента ДНК плазмиды рЕТ32а(+) длиной 5,366 т.п.о., включающего промотор Т71ас, терминатор транскрипции бактериофага Т7, ген bla β-лактамазы, определяющий устойчивость трансформированных плазмидой pChFN3 клеток к ампициллину, участок ori инициации репликации; и NdeI/XhoI - фрагмента ДНК размером 1,007 т.п.о., содержащего ген chfn3, кодирующий аминокислотную последовательность гибридного полипептида ChFN3 со свойствами красного флуоресцентного белка mCherry и 10FN3; содержащей уникальные сайты узнавания рестрикционными эндонуклеазами, имеющими следующие координаты: NdeI - 367, BamHI - 1068, XhoI - 1374, а также рекомбинантной плазмидной ДНК pChTNF, кодирующей гибридный полипептид ChTNF со свойствами красного флуоресцентного белка mCherry и фактора некроза опухолей человека (TNF), с мол. массой 4,24 Md (6,539 т.п.о.), состоящей из NdeI/XhoI - фрагмента ДНК плазмиды рЕТ28а длиной 5,289 т.п.о., включающего промотор бактериофага Т7, терминатор транскрипции бактериофага Т71ас, ген KanR, определяющий устойчивость трансформированных плазмидой pChTNF клеток к канамицину, участок ori инициации репликации; и NdeI/HinDIII - фрагмента ДНК размером 1,250 т.п.о., содержащего ген chtnf, кодирующий аминокислотную последовательность гибридного полипептида ChTNF со свойствами красного флуоресцентного белка mCherry и TNF, содержащей уникальные сайты узнавания рестрикционными эндонуклеазами, имеющими следующие координаты: NdeI - 238, BamHI - 939, HinDIII - 1442.An object of the invention is the production of recombinant plasmid DNA, which ensures the efficient production of hybrid fluorescent proteins in E. coli cells. The problem is solved by constructing a recombinant plasmid DNA pChFN3 encoding a hybrid ChFN3 polypeptide with the properties of the red fluorescent protein mCherry and 10 domain of type III human fibronectin ( 10 FN3), mol. weighing 4.2 Md (6.373 kbp), consisting of NdeI / XhoI - a DNA fragment of plasmid pET32a (+) with a length of 5.366 kbp, including the T71ac promoter, T7 bacteriophage transcription terminator, bla β- gene lactamase, which determines the resistance of ampicillin transformed by the pChFN3 plasmid to plasmid, replication initiation site ori; and NdeI / XhoI, a 1.007 kbp DNA fragment containing the chfn3 gene encoding the amino acid sequence of the ChFN3 fusion polypeptide with the properties of the red fluorescent protein mCherry and 10 FN3; containing unique recognition sites by restriction endonucleases having the following coordinates: NdeI - 367, BamHI - 1068, XhoI - 1374, as well as recombinant plasmid DNA pChTNF encoding the hybrid ChTNF polypeptide with the properties of red fluorescent protein mCherry and human tumor necrosis factor (TNF) pier mass of 4.24 Md (6.539 kbp), consisting of NdeI / XhoI - a 5.289 kbp DNA fragment of plasmid pET28a, including the T7 bacteriophage promoter, T71ac bacteriophage transcription terminator, KanR gene that determines the stability of transformed plasmid pChTNF cells to kanamycin, site of replication initiation ori; and NdeI / HinDIII - a 1,250 kbp DNA fragment containing the chtnf gene encoding the amino acid sequence of the ChTNF fusion polypeptide with the properties of the red fluorescent protein mCherry and TNF containing unique recognition sites by restriction endonucleases having the following coordinates: NdeI - 238, BamHI - 939, HinDIII - 1442.

Рекомбинантные плазмидные ДНК pChFN3 и pChTNF кодируют индуцибельный синтез гибридных полипептидов ChFN3/ChTNF со свойствами красного флуоресцентного белка mCherry и 10FN3/TNF соответственно. Красный флуоресцентный белок mCherry, полученный на основе белка DsRed из Discosoma, характеризуется высокой скоростью созревания и фотостабильностью, сохраняет свои свойства в составе N- и С-концевых гибридов [ShanerN.C, Campbell R.E., Steinbach Р.А., Giepmans B.N., Palmer A.E., Tsien R.Y. Improved monomeric red, orange and yellow fluorescent proteins derived from Discosoma sp.red fluorescent protein. Nat. Biotechnol. 2004. V.22. P.1567-72]. В отличие от зеленого флуоресцентного белка GFP, склонного к образованию агрегатов в процессе бактериальной экспрессии [Chang Н., Kaiser С., Hartl F., Barral J. De novo folding of GFP fusion proteins: high efficiency in eukaryotes but not in bacteria. J. Mol. Biol. 2005. V.353. P.397-409], mCherry представляет собой мономерный белок, не образующий агрегатов.Recombinant plasmid DNAs pChFN3 and pChTNF encode the inducible synthesis of hybrid ChFN3 / ChTNF polypeptides with the properties of the red fluorescent protein mCherry and 10 FN3 / TNF, respectively. The red fluorescent protein mCherry, obtained on the basis of Discosoma DsRed protein, is characterized by high maturation rate and photostability, retains its properties in the N- and C-terminal hybrids [ShanerN.C, Campbell RE, Steinbach P.A., Giepmans BN, Palmer AE, Tsien RY Improved monomeric red, orange and yellow fluorescent proteins derived from Discosoma sp.red fluorescent protein. Nat. Biotechnol. 2004. V.22. P.1567-72]. In contrast to the green fluorescent protein GFP, prone to aggregation during bacterial expression [Chang N., Kaiser C., Hartl F., Barral J. De novo folding of GFP fusion proteins: high efficiency in eukaryotes but not in bacteria. J. Mol. Biol. 2005. V.353. P.397-409], mCherry is a monomeric protein that does not form aggregates.

Известно, что эффективность экспрессии генов в бактериальных клетках во многом определяется эффективностью инициации трансляции, которая в свою очередь зависит от первичной и соответствующей вторичной структуры 5'-концевой области мРНК, содержащей последовательность Шайна-Дальгарно и инициирующий кодон [de Smiy М., van Duin J. Control of prokaryotic translational initiation by mRNA secondary structure. Prog. Nucl. Acid Res. Mol. Biol. 1990. V.38. P.1-35]. Особенностью предложенных плазмидных конструкций является расположение гена красного флуоресцентного белка mCherry на 5'-конце гибридного гена, а также модификация его 5'-концевой последовательности, способствующая более эффективной инициации трансляции мРНК. Предложенная модификация не оказывает влияния на флуоресцентные свойства белка, при этом способствует высокому уровню экспрессии гена mCherry и гена гибридного белка в целом, независимо от того, какая последовательность клонирована в 3'-концевом положении.It is known that the efficiency of gene expression in bacterial cells is largely determined by the efficiency of translation initiation, which in turn depends on the primary and corresponding secondary structure of the 5'-terminal region of the mRNA containing the Shine-Dalgarno sequence and the initiating codon [de Smiy M., van Duin J. Control of prokaryotic translational initiation by mRNA secondary structure. Prog. Nucl. Acid Res. Mol. Biol. 1990. V.38. P.1-35]. A feature of the proposed plasmid constructs is the location of the mCherry red fluorescent protein gene at the 5'-end of the hybrid gene, as well as the modification of its 5'-terminal sequence, which contributes to a more efficient initiation of mRNA translation. The proposed modification does not affect the fluorescent properties of the protein, while contributing to a high level of expression of the mCherry gene and the hybrid protein gene as a whole, regardless of which sequence is cloned at the 3'-terminal position.

Для получения штаммов-продуцентов гибридных полипептидов ChFN3 и ChTNF компетентные клетки Е.coli штамма BL21(DE3) трансформируют рекомбинантной плазмидой pChFN3 и pChTNF соответственно. В результате трансформации штамма Е. coli BL21(DE3) полученными плазмидными ДНК и индукции ИТПГ достигается уровень экспрессии этих полипептидов не ниже 15% суммарного клеточного белка. Высокий индуцибельный уровень синтеза обеспечивается тем, что плазмиды pChFN3 и pChTNF содержат промотор Т71ас и усилитель трансляции гена 10 бактериофага Т7, а также модификацией 5'-концевой последовательности гена красного флуоресцентного белка mCherry.To obtain producer strains of the hybrid polypeptides ChFN3 and ChTNF, competent E. coli cells of strain BL21 (DE3) are transformed with the recombinant plasmid pChFN3 and pChTNF, respectively. As a result of the transformation of E. coli strain BL21 (DE3) by the obtained plasmid DNA and the induction of ITPG, the expression level of these polypeptides is not less than 15% of the total cellular protein. A high inducible level of synthesis is ensured by the fact that the plasmids pChFN3 and pChTNF contain the T71ac promoter and the translation amplification gene 10 of the bacteriophage T7, as well as a modification of the 5'-terminal sequence of the gene for the red fluorescent protein mCherry.

Использование модифицированной кодирующей последовательности гибридных полипептидов ChFN3 и ChTNF (SEQ ID NO 1, SEQ ID NO 7), под контролем сильного регулируемого промотора Т71ас, в сочетании с наличием в плазмиде гена репрессора LacI и гена РНК-полимеразы бактериофага Т7 в хромосоме хозяйского штамма обеспечивает индуцибельный синтез целевых белков (SEQ ID NO 2, SEQ ID NO 8) с надежной регуляцией и высоким выходом, достигаемым при малых концентрациях индуктора. На 3'-конце гена chfn3 и на 5'-конце гена chtnf расположена последовательность, кодирующая шесть остатков гистидина, для облегчения очистки гибридных белков при помощи металлоаффинной хроматографии.The use of the modified coding sequence of the hybrid polypeptides ChFN3 and ChTNF (SEQ ID NO 1, SEQ ID NO 7), under the control of a strong regulated T71ac promoter, in combination with the presence of the LacI repressor gene and the bacteriophage T7 RNA polymerase gene in the chromosome of the host strain, provides an inducible synthesis of target proteins (SEQ ID NO 2, SEQ ID NO 8) with reliable regulation and high yield achieved at low concentrations of inducer. At the 3'-end of the chfn3 gene and at the 5'-end of the chtnf gene, a sequence encoding six histidine residues is located to facilitate purification of the fusion proteins by metal affinity chromatography.

Предлагаемые конструкции могут быть использованы для получения рекомбинантных плазмидных ДНК, содержащих кодирующие последовательности других гибридных белков. Путем обработки плазмидных ДНК pChFN3 или pChTNF рестриктазами BamHI и XhoI или BamHI и HinDIII соответственно получают векторы для клонирования, которые объединяют в реакции лигирования с целевыми кодирующими последовательностями, полученными в результате ПЦР и/или обработки теми же рестриктазами содержащих их плазмидных или геномных ДНК. Выбор одного из предложенных векторов определяется предпочтительным расположением гексагистидиновой последовательности на N- или С-конце гибридного белка (в случае плазмидных ДНК pChTNF и pChFN3 соответственно).The proposed design can be used to obtain recombinant plasmid DNA containing the coding sequence of other hybrid proteins. By treating plasmid DNAs with pChFN3 or pChTNF with restriction enzymes BamHI and XhoI or BamHI and HinDIII, respectively, cloning vectors are obtained that are combined in a ligation reaction with target coding sequences resulting from PCR and / or treatment with the same restriction enzymes of the plasmid or genomic DNAs containing them. The choice of one of the proposed vectors is determined by the preferred arrangement of the hexahistidine sequence at the N- or C-terminus of the fusion protein (in the case of plasmid DNAs pChTNF and pChFN3, respectively).

Технический результат заявленного изобретения заключается в том, что полученные плазмидные конструкции pChTNF и pChFN3 обеспечивают эффективную продукцию гибридных полипептидов ChFN3 и ChTNF со свойствами красного флуоресцентного белка mCherry в штамме Е.coli BL21(DE3) в количестве не менее 15% от суммарного клеточного белка при концентрации индуктора 0,2 мМ. В отличие от прототипа использование данных конструкций обеспечивает высокий выход целевого белка (не менее 100 мг/л) при добавлении в 2,5 раз меньшего количества индуктора (ИПТГ). Совокупность перечисленных свойств обусловливает высокую технологичность процесса получения гибридных флуоресцентных белков.The technical result of the claimed invention lies in the fact that the obtained plasmid constructs pChTNF and pChFN3 provide efficient production of hybrid ChFN3 and ChTNF polypeptides with the properties of the red fluorescent protein mCherry in strain E. coli BL21 (DE3) in an amount of at least 15% of the total cellular protein at a concentration inductor 0.2 mm. In contrast to the prototype, the use of these structures provides a high yield of the target protein (at least 100 mg / l) when 2.5 times less amount of inducer (IPTG) is added. The combination of these properties determines the high adaptability of the process of obtaining hybrid fluorescent proteins.

Изобретение иллюстрируют графические материалы.The invention is illustrated by graphic materials.

Фиг.1. Физическая карта рекомбинантной плазмиды pChFN3. Указаны уникальные сайты эндонуклеаз рестрикции. Т7 promotor - промотор Т71ас, Т7 terminator - терминатор транскрипции бактериофага Т7, lad - ген lac-репрессора, Ap - ген устойчивости к ампициллину, ori - участок инициации репликации плазмиды, chfn3 - рекомбинантный ген, кодирующий аминокислотную последовательность гибридного полипептида ChFN3.Figure 1. Physical map of the recombinant plasmid pChFN3. Unique restriction endonuclease sites are indicated. T7 promotor is the T71ac promoter, T7 terminator is the T7 bacteriophage transcription terminator, lad is the lac repressor gene, Ap is the ampicillin resistance gene, ori is the plasmid replication initiation site, chfn3 is the recombinant gene encoding the amino acid sequence of the ChFN3 hybrid polypeptide.

Фиг.2. Электрофореграмма лизатов клеток штаммов-продуцентов Е.coli BL21(DE3)/pChFN3 (дорожка 1 - до индукции, дорожка 2 - после индукции) и BL21(DE3)/pChTNF (дорожка 3) после индукции в 13%-ном полиакриламидном геле (M - белковые маркеры молекулярной массы); стрелками указаны гибридные полипептиды ChFN3 и ChTNF.Figure 2. Electrophoregram of cell lysates of E. coli producing strains BL21 (DE3) / pChFN3 (lane 1 - before induction, lane 2 - after induction) and BL21 (DE3) / pChTNF (lane 3) after induction in 13% polyacrylamide gel (M - protein markers of molecular weight); arrows indicate hybrid ChFN3 and ChTNF polypeptides.

Фиг.3. Физическая карта рекомбинантной плазмиды pChTNF. Указаны уникальные сайты эндонуклеаз рестрикции. Т7 promotor - промотор Т71ас, Т7 terminator - терминатор транскрипции бактериофага Т7, lad - ген lac-репрессора, KanR - ген устойчивости к канамицину, ori - участок инициации репликации плазмиды, chtnf-рекомбинантный ген, кодирующий аминокислотную последовательность гибридного полипептида ChTNF.Figure 3. Physical map of the recombinant plasmid pChTNF. Unique restriction endonuclease sites are indicated. T7 promotor - T71ac promoter, T7 terminator - T7 bacteriophage transcription terminator, lad - lac repressor gene, KanR - kanamycin resistance gene, ori - plasmid replication initiation site, chtnf recombinant gene encoding the amino acid sequence of the ChTNF hybrid polypeptide.

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

Пример 1.Example 1

Конструирование рекомбинантной плазмидной ДНК pChFN3.Construction of recombinant plasmid DNA pChFN3.

Для амплификации гена mCherry проводят полимеразную цепную реакцию (ПЦР) с использованием плазмидной ДНК pmCherry-Cl (Clontech, США) в качестве матрицы. Реакционная смесь для ПЦР объемом 50 мкл содержит 50 pmol праймера NdeCh (SEQ ID NO 3), 50 pmol праймера CheBam (SEQ ID NO 4), 2 мМ каждого из четырех dNTP, 2 нг ДНК-матрицы, 5 мкл 10х буфера для Pfu ДНК-полимеразы (Fermentas, Литва) и 2.5 е.а. Pfu ДНК-полимеразы (Fermentas). ПЦР проводят в следующем режиме: денатурация - 1 мин, 94°C; отжиг - 40 с, 52°C; достройка - 40 с, 72°C; количество циклов - 25. 2 мкг ПЦР-продукта обрабатывают рестриктазами NdeI и BamHI (Fermentas) в условиях, рекомендованных производителем ферментов, фрагмент длиной 0,701 т.п.о. выделяют из 1% агарозного геля с помощью набора MinElute Gel Extraction Kit (Qiagen, Германия).To amplify the mCherry gene, a polymerase chain reaction (PCR) was performed using pmCherry-Cl plasmid DNA (Clontech, USA) as a template. A 50 μl PCR reaction mixture contains 50 pmol of NdeCh primer (SEQ ID NO 3), 50 pmol of CheBam primer (SEQ ID NO 4), 2 mM of each of the four dNTPs, 2 ng of the DNA template, 5 μl of 10x Pfu DNA buffer polymerases (Fermentas, Lithuania) and 2.5 ea Pfu DNA polymerase (Fermentas). PCR is carried out in the following mode: denaturation - 1 min, 94 ° C; annealing - 40 s, 52 ° C; completion - 40 s, 72 ° C; the number of cycles is 25. 2 μg of the PCR product is treated with restriction enzymes NdeI and BamHI (Fermentas) under the conditions recommended by the manufacturer of the enzymes, a fragment of 0.701 kb in length. isolated from 1% agarose gel using the MinElute Gel Extraction Kit (Qiagen, Germany).

Для амплификации гена 10FN3 проводят ПЦР в аналогичных условиях с использованием праймеров BamFN (SEQ ID NO 5) и FN_Xho (SEQ ID NO 6) и плазмидной ДНК pETFN3 [Л.Е.Петровская, Л.Н.Шингарова, Е.А.Крюкова, Е.Ф.Болдырева, С.А.Якимов, С.В.Гурьянова, В.Н.Новоселецкий, Д.А.Долгих, М.П.Кирпичников. Конструирование TNF-связывающих белков на основе домена фибронектина методом пересадки гипервариабельных участков антитела F10. Биохимия. 2012. Т.77. С.79-89] в качестве матрицы. 2 мкг ПЦР-продукта обрабатывают рестриктазами BamHI и XhoI (Fermentas) в условиях, рекомендованных производителем ферментов, фрагмент длиной 0,306 т.п.о. выделяют из 1,5% агарозного геля с помощью набора MinElute Gel Extraction Kit (Qiagen).For amplification of the 10 FN3 gene, PCR is performed under similar conditions using BamFN primers (SEQ ID NO 5) and FN_Xho (SEQ ID NO 6) and plasmid DNA pETFN3 [L.E. Petrovskaya, L.N. Shingarova, E.A. Kryukova , E.F. Boldyreva, S.A. Yakimov, S.V. Guryanova, V.N. Novoseletsky, D.A. Dolgikh, M.P. Kirpichnikov. Construction of TNF-binding proteins based on the fibronectin domain by transplantation of hypervariable regions of the F10 antibody. Biochemistry. 2012.V.77. S.79-89] as a matrix. 2 μg of the PCR product is treated with restriction enzymes BamHI and XhoI (Fermentas) under the conditions recommended by the manufacturer of the enzymes, a fragment of 0.306 kbp. isolated from 1.5% agarose gel using the MinElute Gel Extraction Kit (Qiagen).

По 1 мкг полученных фрагментов и 0.2 мкг плазмидного вектора рЕТ32а(+), линеаризированного обработкой рестриктазами NdeI и XhoI, длиной 5366 п.о. лигируют в течение 3 ч при 13°C в 10 мкл раствора, содержащего 40 мМ трис-HCl (pH 7,8), 10 мМ MgCl2, 10 мМ дитиотреитола, 0,5 мМ аденозинтрифосфата и 5 е.а. Т4 ДНК-лигазы (Fermentas). 5 мкл лигазной смеси используют для трансформации компетентных клеток Е.coli XL-1 Blue (Stratagene, США). Трансформанты высевают на LB-arap, содержащий 100 мкг/мл ампициллина.1 μg of the obtained fragments and 0.2 μg of the plasmid vector pET32a (+) linearized by treatment with restriction enzymes NdeI and XhoI, 5366 bp in length ligated for 3 hours at 13 ° C in 10 μl of a solution containing 40 mM Tris-HCl (pH 7.8), 10 mM MgCl 2 , 10 mM dithiothreitol, 0.5 mM adenosine triphosphate and 5 ea. T4 DNA ligases (Fermentas). 5 μl of the ligase mixture is used to transform competent E. coli XL-1 Blue cells (Stratagene, USA). Transformants are plated on LB-arap containing 100 μg / ml ampicillin.

Из выросших клонов выделяют плазмидную ДНК и обрабатывают рестриктазами NdeI и XhoI с последующим электрофоретическим анализом длин рестрикционных фрагментов в 1% агарозном геле. Структуру клонированного гена в отобранных клонах подтверждают определением нуклеотидной последовательности. В результате получают целевую плазмидную ДНК pChFN3 (Фиг.1).Plasmid DNA was isolated from the grown clones and treated with restriction enzymes NdeI and XhoI followed by electrophoretic analysis of the lengths of restriction fragments on a 1% agarose gel. The structure of the cloned gene in the selected clones is confirmed by nucleotide sequence determination. The result is the target plasmid DNA pChFN3 (Figure 1).

Пример 2.Example 2

Получение штамма-продуцента гибридного полипептида ChFN3.Obtaining a producer strain of the hybrid ChFN3 polypeptide.

Рекомбинантной плазмидной ДНК pChFN3 трансформируют компетентные клетки Е.coli BL21(DE3) (Novagen) и после выращивания рекомбинантньгх клонов на LB-arape с ампициллином (100 мкг/мл) при 37°C получают штамм-продуцент гибридного полипептида ChFN3.Recombinant plasmid DNA pChFN3 was transformed with competent E. coli BL21 cells (DE3) (Novagen) and, after growing recombinant clones on LB-arape with ampicillin (100 μg / ml) at 37 ° C, a producer strain of the hybrid ChFN3 polypeptide was obtained.

Пример 3.Example 3

Определение продуктивности штамма-продуцента гибридного полипептида ChFN3.Determination of the productivity of the producer strain of the hybrid ChFN3 polypeptide.

Для определения продуктивности клетки E.coli BL21 (DE3)/pChFN3 выращивают при 37°C в 5 мл жидкой среды LB, содержащей 100 мкг/мл ампициллина, в течение 16 ч на качалке при 250 об/мин. Полученную ночную культуру в объеме 100 мкл переносят в 5 мл жидкой среды LB (разбавление до оптической плотности 0.15-0.20 при длине волны 560 нм), содержащей 100 мкг/мл ампициллина, и выращивают до оптической плотности 0,8 (длина волны 560 нм) при 37°С и перемешивании 250 об/мин. Добавляют ИПТГ до конечной концентрации 0,2 мМ, после чего клетки выращивают в течение 4 ч при 27°С и перемешивании 250 об/мин. Отбирают пробу культуры в количестве 1 оптическая единица (длина волны 560 нм) и центрифугируют 5 мин при скорости 7000 об/мин. Осажденные клетки суспендируют в 100 мкл буфера, содержащего 125 мМ трис-HCl, pH 6,8, 20% глицерин, 3% додецилсульфат натрия, 3% меркаптоэтанол, 0,005% бромфеноловый синий, инкубируют 10 мин в кипящей водяной бане, образцы объемом 10 мкл анализируют электрофорезом в 13% полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия. По окончании электрофореза гель прокрашивают при помощи кумасси R-250. После отмывки красителя гель сканируют и проводят математическую обработку результатов с помощью программы Scion Image (Scion Corp., США). По данным сканирования содержание гибридного полипептида ChFN3 составляет 15% от общего клеточного белка. На фиг.2 представлена электрофореграмма лизатов клеток штамма-продуцента Е.coli BL21(DE3)/pChFN3 в 13%-ном полиакриламидном геле до (дорожка 1) и после индукции ИПТГ (дорожки 2) (M - белковые маркеры молекулярной массы; стрелкой указан полипептид ChFN3).To determine productivity, E. coli BL21 (DE3) / pChFN3 cells were grown at 37 ° C in 5 ml of LB liquid medium containing 100 μg / ml ampicillin for 16 hours on a shaker at 250 rpm. The resulting night culture in a volume of 100 μl was transferred to 5 ml of LB liquid medium (dilution to an optical density of 0.15-0.20 at a wavelength of 560 nm) containing 100 μg / ml ampicillin and grown to an optical density of 0.8 (wavelength 560 nm) at 37 ° C and stirring 250 rpm IPTG was added to a final concentration of 0.2 mM, after which the cells were grown for 4 hours at 27 ° C with stirring at 250 rpm. A culture sample was taken in an amount of 1 optical unit (wavelength 560 nm) and centrifuged for 5 minutes at a speed of 7000 rpm. The precipitated cells are suspended in 100 μl of a buffer containing 125 mM Tris-HCl, pH 6.8, 20% glycerol, 3% sodium dodecyl sulfate, 3% mercaptoethanol, 0.005% bromophenol blue, incubated for 10 min in a boiling water bath, samples with a volume of 10 μl analyzed by electrophoresis in 13% polyacrylamide gel with sodium dodecyl sulfate. At the end of electrophoresis, the gel is stained with Coomassie R-250. After washing the dye, the gel is scanned and the results are mathematically processed using the Scion Image program (Scion Corp., USA). According to the scan, the content of the hybrid ChFN3 polypeptide is 15% of the total cellular protein. Figure 2 presents the electrophoregram of cell lysates of the producer strain E. coli BL21 (DE3) / pChFN3 in a 13% polyacrylamide gel before (lane 1) and after induction of IPTG (lane 2) (M - protein molecular weight markers; arrow indicated ChFN3 polypeptide).

Пример 4.Example 4

Выделение и очистка гибридного полипептида ChFN3.Isolation and purification of the hybrid ChFN3 polypeptide.

Проводят индукцию биосинтеза гибридного полипептида ChFN3 в клетках штамма-продуцента Е.coli BL21(DE3)/pChFN3 ИПТГ (конечная концентрация 0,2 мМ) в течение 4 ч. Клетки центрифугируют 15 мин при 7000 об/мин.The biosynthesis of the hybrid ChFN3 polypeptide is induced in the cells of the E. coli producer strain BL21 (DE3) / pChFN3 IPTG (final concentration 0.2 mM) for 4 hours. Cells are centrifuged for 15 minutes at 7000 rpm.

1 г влажной биомассы индуцированных клеток ресуспендируют в 10 мл буфера (50 мМ Трис-HCl pH 8,0; 200 мМ NaCl; 1 мМ PMSF) после чего разрушают клетки обработкой в ультразвуковом дезинтеграторе Branson Sonifier 450, не допуская нагрева выше 10°C. Полученную суспензию центрифугируют 15 мин при 17000 об/мин. Выделение и очистку искомого полипепептида из супернатанта проводят с помощью Ni-аффинной хроматографии на колонке Ni-Sepharose FastFlow (GE Healthcare) объемом 2 мл в градиенте концентрации имидазола (0,1-0,5 М) в буфере (20 мМ Трис-HCl pH 8,0; 200 мМ NaCl). Объединенные фракции, содержащие очищенный белок и имеющие по данным белкового электрофореза чистоту более 90%, диализуют против буфера (20 мМ Трис-HCl pH 8,0; 50 мМ NaCl) и стерилизуют при помощи фильтрования. Средний выход очищенного таким образом гибридного полипептида ChFN3 составляет 120 мг из 1 л культуры.1 g of wet biomass-induced cells are resuspended in 10 ml of buffer (50 mM Tris-HCl pH 8.0; 200 mM NaCl; 1 mM PMSF) and then the cells are destroyed by treatment in a Branson Sonifier 450 ultrasonic disintegrator, preventing heating above 10 ° C. The resulting suspension is centrifuged for 15 minutes at 17,000 rpm. Isolation and purification of the desired polypeptide from the supernatant is carried out using Ni-affinity chromatography on a Ni-Sepharose FastFlow column (GE Healthcare) with a volume of 2 ml in a concentration gradient of imidazole (0.1-0.5 M) in a buffer (20 mM Tris-HCl pH 8.0; 200 mM NaCl). The combined fractions containing purified protein and having a purity greater than 90% according to protein electrophoresis are dialyzed against a buffer (20 mM Tris-HCl pH 8.0; 50 mM NaCl) and sterilized by filtration. The average yield of the thus purified ChFN3 hybrid polypeptide is 120 mg per 1 liter of culture.

Пример 5.Example 5

Конструирование рекомбинантной плазмидной ДНК pChTNF.Construction of recombinant plasmid DNA pChTNF.

Для амплификации гена TNF проводят полимеразную цепную реакцию (ПЦР) с использованием плазмидной ДНК pTNF331 [Л.Н.Шингарова, Л.Н.Сагайдак, Р.Л.Турецкая, С.А.Недоспасов, Д.С.Есипов, В.Г.Коробко. Мутанты фактора некроза опухолей альфа человека: получение и некоторые свойства. Биоорган, химия. 1996. Т.22. С.243-251] в качестве матрицы. Реакционная смесь для ПЦР объемом 50 мкл содержит 50 pmol праймера Bam_TNF (SEQ ID NO 9), 50 pmol праймера TNFHIND (SEQ ID NO 10), 2 мМ каждого из четырех dNTP, 2 нг ДНК-матрицы, 5 мкл 10х буфера для Pfu ДНК-полимеразы (Fermentas, Литва) и 2.5 е.a. Pfu ДНК-полимеразы (Fermentas). ПЦР проводят в следующем режиме: денатурация - 1 мин, 94C; отжиг - 40 с, 54°C; достройка - 45 с, 72°C; количество циклов - 25. 2 мкг ПЦР-продукта обрабатывают рестриктазами BamHI и HindIII (Fermentas) в условиях, рекомендованных производителем ферментов, фрагмент длиной 0,503 т.п.о. выделяют из 1% агарозного геля с помощью набора MinElute Gel Extraction Kit (Qiagen, Германия).To amplify the TNF gene, a polymerase chain reaction (PCR) is performed using plasmid DNA pTNF331 [L.N. Shingarova, L.N. Sagaidak, R.L. Turetskaya, S.A. Nedospasov, D.S. Esipov, V.G. .Korobko. Mutants of tumor necrosis factor alpha human: obtaining and some properties. Bioorgan, chemistry. 1996.V.22. S.243-251] as a matrix. A 50 μl PCR reaction mixture contains 50 pmol of Bam_TNF primer (SEQ ID NO 9), 50 pmol of TNFHIND primer (SEQ ID NO 10), 2 mM of each of the four dNTPs, 2 ng of the DNA template, 5 μl of 10x Pfu DNA buffer polymerases (Fermentas, Lithuania) and 2.5 e.a. Pfu DNA polymerase (Fermentas). PCR is carried out in the following mode: denaturation - 1 min, 94C; annealing - 40 s, 54 ° C; completion - 45 s, 72 ° C; the number of cycles is 25. 2 μg of the PCR product is treated with restriction enzymes BamHI and HindIII (Fermentas) under the conditions recommended by the manufacturer of the enzymes, a fragment of 0.503 kb in length. isolated from 1% agarose gel using the MinElute Gel Extraction Kit (Qiagen, Germany).

Фрагмент ДНК, содержащий ген mCherry, получают обработкой плазмидной ДНК pChFN3 рестриктазами NdeI и BamHI (Fermentas), фрагмент длиной 0,701 т.п.о. выделяют из 1% агарозного геля с помощью набора MinElute Gel Extraction Kit (Qiagen, Германия).A DNA fragment containing the mCherry gene is obtained by treating plasmid DNA with pChFN3 restriction enzymes NdeI and BamHI (Fermentas), a fragment of 0.701 kb in length. isolated from 1% agarose gel using the MinElute Gel Extraction Kit (Qiagen, Germany).

По 1 мкг полученных фрагментов и 0.2 мкг плазмидного вектора рЕТ28а(+), линеаризированного обработкой рестриктазами NdeI и HinDIII, длиной 5289 п.о. лигируют в течение 3 ч при 13°C в 10 мкл раствора, содержащего 40 мМ трис-HCl (pH 7,8), 10 мМ MgCl2, 10 мМ дитиотреитола, 0,5 мМ аденозинтрифосфата и 5 е.а. Т4 ДНК-лигазы (Fermentas). 5 мкл лигазной смеси используют для трансформации компетентных клеток Е.coli XL-1 Blue (Stratagene, США). Трансформанты высевают на LB-arap, содержащий 25 мкг/мл канамицина.1 μg of the obtained fragments and 0.2 μg of the plasmid vector pET28a (+) linearized by treatment with restriction enzymes NdeI and HinDIII, 5289 bp in length. ligated for 3 hours at 13 ° C in 10 μl of a solution containing 40 mM Tris-HCl (pH 7.8), 10 mM MgCl 2 , 10 mM dithiothreitol, 0.5 mM adenosine triphosphate and 5 ea. T4 DNA ligases (Fermentas). 5 μl of the ligase mixture is used to transform competent E. coli XL-1 Blue cells (Stratagene, USA). Transformants are plated on LB-arap containing 25 μg / ml kanamycin.

Из выросших клонов выделяют плазмидную ДНК и обрабатывают рестриктазами NdeI и HinDIII с последующим электрофоретическим анализом длин рестрикционных фрагментов в 1% агарозном геле. Структуру клонированного гена в отобранных клонах подтверждают определением нуклеотидной последовательности. В результате получают целевую плазмидную ДНК pChTNF (Фиг.3).Plasmid DNA was isolated from the grown clones and treated with restriction enzymes NdeI and HinDIII followed by electrophoretic analysis of the lengths of restriction fragments on a 1% agarose gel. The structure of the cloned gene in the selected clones is confirmed by nucleotide sequence determination. The result is the target plasmid DNA pChTNF (Figure 3).

Пример 6.Example 6

Получение штамма-продуцента гибридного полипептида ChTNF.Obtaining a producer strain of the hybrid ChTNF polypeptide.

Рекомбинантной плазмидной ДНК pChTNF трансформируют компетентные клетки Е.coli BL21(DE3) (Novagen) и после выращивания рекомбинантных клонов на LB-arape с канамицином (25 мкг/мл) при 37°C получают штамм-продуцент гибридного полипептида ChTNF.The recombinant plasmid DNA pChTNF was transformed with competent E. coli BL21 (DE3) cells (Novagen) and, after growing the recombinant clones on an LB-arape with kanamycin (25 μg / ml) at 37 ° C, a producer strain of the ChTNF hybrid polypeptide was obtained.

Пример 7.Example 7

Определение продуктивности штамма-продуцента гибридного полипептида ChTNF.Determination of the productivity of the producer strain of the hybrid ChTNF polypeptide.

Для определения продуктивности клетки E.coli BL21(DE3)/pChTNF выращивают при 37°C в 5 мл жидкой среды LB, содержащей 25 мкг/мл канамицина, в течение 16 ч на качалке при 250 об/мин. Полученную ночную культуру в объеме 100 мкл переносят в 5 мл жидкой среды LB (разбавление до оптической плотности 0.15-0.20 при длине волны 560 нм), содержащей 25 мкг/мл канамицина, и выращивают до оптической плотности 0,8 (длина волны 560 нм) при 37°C и перемешивании 250 об/мин. Добавляют ИПТГ до конечной концентрации 0,2 мМ, после чего клетки выращивают в течение 4 ч при 27°C и перемешивании 250 об/мин. Отбирают пробу культуры в количестве 1 оптическая единица (длина волны 560 нм) и центрифугируют 5 мин при скорости 7000 об/мин. Осажденные клетки суспендируют в 100 мкл буфера, содержащего 125 мМ трис-HCl, рН 6,8, 20% глицерин, 3% додецилсульфат натрия, 3% меркаптоэтанол, 0,005% бромфеноловый синий, инкубируют 10 мин в кипящей водяной бане, образцы объемом 10 мкл анализируют электрофорезом в 13% полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия. По окончании электрофореза гель прокрашивают при помощи кумасси R-250. После отмывки красителя гель сканируют и проводят математическую обработку результатов с помощью программы Scion Image (Scion Corp., США). По данным сканирования? содержание гибридного полипептида ChTNF составляет 20% от общего клеточного белка. На Фиг.2 представлена электрофореграмма лизатов клеток штамма-продуцента Е. coli BL21(DE3)/pChTNF в 13%-ном полиакриламидном геле после индукции ИПТГ (дорожка 3) (M - белковые маркеры молекулярной массы; стрелкой указан полипептид ChTNF).To determine productivity, E. coli BL21 (DE3) / pChTNF cells were grown at 37 ° C in 5 ml of LB liquid medium containing 25 μg / ml kanamycin for 16 hours on a shaker at 250 rpm. The resulting night culture in a volume of 100 μl was transferred to 5 ml of LB liquid medium (dilution to an optical density of 0.15-0.20 at a wavelength of 560 nm) containing 25 μg / ml kanamycin, and grown to an optical density of 0.8 (wavelength 560 nm) at 37 ° C and stirring 250 rpm IPTG was added to a final concentration of 0.2 mM, after which the cells were grown for 4 hours at 27 ° C with stirring at 250 rpm. A culture sample was taken in an amount of 1 optical unit (wavelength 560 nm) and centrifuged for 5 minutes at a speed of 7000 rpm. The precipitated cells are suspended in 100 μl of a buffer containing 125 mM Tris-HCl, pH 6.8, 20% glycerol, 3% sodium dodecyl sulfate, 3% mercaptoethanol, 0.005% bromophenol blue, incubated for 10 min in a boiling water bath, samples with a volume of 10 μl analyzed by electrophoresis in 13% polyacrylamide gel with sodium dodecyl sulfate. At the end of electrophoresis, the gel is stained with Coomassie R-250. After washing the dye, the gel is scanned and the results are mathematically processed using the Scion Image program (Scion Corp., USA). According to the scan? the content of the hybrid ChTNF polypeptide is 20% of the total cellular protein. Figure 2 presents the electrophoregram of cell lysates of the producer strain E. coli BL21 (DE3) / pChTNF in 13% polyacrylamide gel after induction of IPTG (lane 3) (M - protein molecular weight markers; arrow indicates the ChTNF polypeptide).

Пример 8.Example 8

Выделение и очистка гибридного полипептида ChTNF.Isolation and purification of the hybrid ChTNF polypeptide.

Проводят индукцию биосинтеза гибридного полипептида ChTNF в клетках штамма-продуцента Е.coli BL21(DE3)/pChTNF ИПТГ (конечная концентрация 0,2 мМ) в течение 4 ч. Клетки центрифугируют 15 мин при 7000 об/мин.The biosynthesis of the hybrid ChTNF polypeptide is induced in the cells of the E. coli producer strain BL21 (DE3) / pChTNF IPTG (final concentration 0.2 mM) for 4 hours. The cells are centrifuged for 15 minutes at 7000 rpm.

1 г влажной биомассы индуцированных клеток ресуспендируют в 10 мл буфера (50 мМ Трис-HCl pH 8,0; 200 мМ NaCl; 1 мМ PMSF) после чего разрушают клетки обработкой в ультразвуковом дезинтеграторе Branson Sonifier 450, не допуская нагрева выше 10°C. Полученную суспензию центрифугируют 15 мин при 17000 об/мин. Выделение и очистку рекомбинантного полипепептида из супернатанта проводят с помощью Ni-аффинной хроматографии на колонке Ni-Sepharose FastFlow (GE Healthcare) объемом 2 мл в градиенте концентрации имидазола (0,1-0,5 M) в буфере (20 мМ Трис-НСl pH 8,0; 200 мМ NaCl). Объединенные фракции, содержащие очищенный белок и имеющие по данным белкового электрофореза чистоту более 90%, диализуют против буфера (20 мМ Трис-HCl pH 8,0; 50 мМ NaCl) и стерилизуют при помощи фильтрования. Средний выход очищенного таким образом гибридного полипептида ChTNF составляет 150 мг из 1 л культуры.1 g of wet biomass-induced cells are resuspended in 10 ml of buffer (50 mM Tris-HCl pH 8.0; 200 mM NaCl; 1 mM PMSF) and then the cells are destroyed by treatment in a Branson Sonifier 450 ultrasonic disintegrator, preventing heating above 10 ° C. The resulting suspension is centrifuged for 15 minutes at 17,000 rpm. Isolation and purification of the recombinant polypeptide from the supernatant is carried out using Ni-affinity chromatography on a Ni-Sepharose FastFlow column (GE Healthcare) with a volume of 2 ml in an imidazole concentration gradient (0.1-0.5 M) in a buffer (20 mM Tris-Hcl pH 8.0; 200 mM NaCl). The combined fractions containing purified protein and having a purity greater than 90% according to protein electrophoresis are dialyzed against a buffer (20 mM Tris-HCl pH 8.0; 50 mM NaCl) and sterilized by filtration. The average yield of the thus purified ChTNF hybrid polypeptide is 150 mg per 1 liter of culture.

Перечень последовательностей, представленных в описании изобретенияThe list of sequences presented in the description of the invention

SEQ ID NO 1.SEQ ID NO 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Нуклеотидная последовательность гена гибридного полипептида ChFN3 в плазмиде pChFN3. Жирным шрифтом выделен инициирующий кодон.The nucleotide sequence of the gene of the hybrid ChFN3 polypeptide in plasmid pChFN3. The initiating codon is in bold.

SEQ ID NO 2.SEQ ID NO 2.

Figure 00000003
Figure 00000003

Аминокислотная последовательность гибридного полипептида ChFN3, кодируемого рекомбинантной плазмидой pChFN3.Amino acid sequence of the hybrid ChFN3 polypeptide encoded by the recombinant plasmid pChFN3.

Figure 00000004
Figure 00000004

Нуклеотидная последовательность праймера, использованного для амплификации гена mCherry.The nucleotide sequence of the primer used to amplify the mCherry gene.

Figure 00000005
Figure 00000005

Нуклеотидная последовательность праймера, использованного для амплификации гена mCherry.The nucleotide sequence of the primer used to amplify the mCherry gene.

Figure 00000006
Figure 00000006

Нуклеотидная последовательность праймера, использованного для амплификации гена 10FN3.The nucleotide sequence of the primer used to amplify the 10 FN3 gene.

Figure 00000007
Figure 00000007

Нуклеотидная последовательность праймера, использованного для амплификации гена I0FN3.The nucleotide sequence of the primer used to amplify the I0 FN3 gene.

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Нуклеотидная последовательность гена гибридного полипептида ChTNF в плазмиде pChTNF. Жирным шрифтом выделен инициирующий кодон.The nucleotide sequence of the gene of the hybrid ChTNF polypeptide in the plasmid pChTNF. The initiating codon is in bold.

Figure 00000010
Figure 00000010

Аминокислотная последовательность гибридного полипептида ChTNF, кодируемого рекомбинантной плазмидой pChTNF.Amino acid sequence of the hybrid ChTNF polypeptide encoded by the recombinant plasmid pChTNF.

Figure 00000011
Figure 00000011

Нуклеотидная последовательность праймера, использованного для амплификации гена TNF.The nucleotide sequence of the primer used to amplify the TNF gene.

Figure 00000012
Figure 00000012

Нуклеотидная последовательность праймера, использованного для амплификации гена TNF.The nucleotide sequence of the primer used to amplify the TNF gene.

Claims (2)

1. Рекомбинантная плазмидная ДНК pChFN3, кодирующая гибридный полипептид ChFN3, имеющий аминокислотную последовательность SEQ ID NO:2, со свойствами красного флуоресцентного белка mCherry и 10 домена фибронектина человека III типа, с мол. массой 4,2 Md (6,373 т.п.о.), состоящая из NdeI/XhoI - фрагмента ДНК плазмиды pET32a длиной 5,366 т.п.о., включающего промотор бактериофага T7, терминатор транскрипции бактериофага Т71ас, ген bla β-лактамазы, определяющий устойчивость трансформированных плазмидой pChFN3 клеток к ампициллину, участок ori инициации репликации; и NdeI/XhoI - фрагмента ДНК размером 1,007 т.п.о., содержащего ген chfn3, кодирующий аминокислотную последовательность гибридного полипептида ChFN3 (SEQ ID NO:2) со свойствами красного флуоресцентного белка mCherry и 10 домена фибронектина человека III типа.1. Recombinant plasmid DNA pChFN3 encoding a hybrid ChFN3 polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, with the properties of the red fluorescent protein mCherry and 10 domain of type III human fibronectin, mol. mass of 4.2 Md (6.373 kbp), consisting of NdeI / XhoI - a DNA fragment of plasmid pET32a with a length of 5.366 kbp, including the T7 bacteriophage promoter, T71ac bacteriophage transcription terminator, β-lactamase bla gene, determining the resistance of ampicillin transformed by pChFN3 plasmid cells, replication initiation site ori; and NdeI / XhoI, a 1.007 kbp DNA fragment containing the chfn3 gene encoding the amino acid sequence of the ChFN3 fusion polypeptide (SEQ ID NO: 2) with the properties of the red fluorescent protein mCherry and type 10 human fibronectin domain III. 2. Рекомбинантная плазмидная ДНК pChTNF, кодирующая гибридный полипептид ChTNF, имеющий аминокислотную последовательность SEQ ID NO:8, со свойствами красного флуоресцентного белка mCherry и TNF, с мол. массой 4,24 Md (6,539 т.п.о.), состоящая из NdeI/HinDIII - фрагмента ДНК плазмиды pET28a длиной 5,289 т.п.о., включающего промотор бактериофага T7, терминатор транскрипции бактериофага T7lac, ген KanR, определяющий устойчивость трансформированных плазмидой pChTNF клеток к канамицину, участок ori инициации репликации; и NdeI/HinDIII - фрагмента ДНК размером 1,250 т.п.о., содержащего ген chtnf, кодирующий аминокислотную последовательность гибридного полипептида ChTNF (SEQ ID NO:8) со свойствами красного флуоресцентного белка mCherry и TNF. 2. Recombinant plasmid DNA pChTNF encoding a hybrid ChTNF polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8, with the properties of the red fluorescent protein mCherry and TNF, mol. mass of 4.24 Md (6.539 kbp), consisting of NdeI / HinDIII - a DNA fragment of plasmid pET28a with a length of 5.289 kbp, including the T7 bacteriophage promoter, the T7lac bacteriophage transcription terminator, the KanR gene that determines the stability of transformed plasmid pChTNF cells to kanamycin, site of replication initiation ori; and NdeI / HinDIII, a 1,250 kbp DNA fragment containing the chtnf gene encoding the amino acid sequence of the ChTNF fusion polypeptide (SEQ ID NO: 8) with the properties of the red fluorescent protein mCherry and TNF.
RU2013109368/10A 2013-03-04 2013-03-04 RECOMBINANT PLASMID DNA ENCODING HYBRID POLYPEPTIDES WITH PROPERTIES OF RED FLUORESCENT PROTEIN mCherry TO PRODUCE HYBRID FLUORESCENT PROTEINS IN Escherichia coli RU2527171C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013109368/10A RU2527171C1 (en) 2013-03-04 2013-03-04 RECOMBINANT PLASMID DNA ENCODING HYBRID POLYPEPTIDES WITH PROPERTIES OF RED FLUORESCENT PROTEIN mCherry TO PRODUCE HYBRID FLUORESCENT PROTEINS IN Escherichia coli

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013109368/10A RU2527171C1 (en) 2013-03-04 2013-03-04 RECOMBINANT PLASMID DNA ENCODING HYBRID POLYPEPTIDES WITH PROPERTIES OF RED FLUORESCENT PROTEIN mCherry TO PRODUCE HYBRID FLUORESCENT PROTEINS IN Escherichia coli

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2527171C1 true RU2527171C1 (en) 2014-08-27
RU2013109368A RU2013109368A (en) 2014-09-10

Family

ID=51456392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013109368/10A RU2527171C1 (en) 2013-03-04 2013-03-04 RECOMBINANT PLASMID DNA ENCODING HYBRID POLYPEPTIDES WITH PROPERTIES OF RED FLUORESCENT PROTEIN mCherry TO PRODUCE HYBRID FLUORESCENT PROTEINS IN Escherichia coli

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2527171C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1438241C (en) * 1987-04-22 1996-03-20 Институт биоорганической химии им.М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова РАН Recombinant plasmid dna ptnf 33
US20120064510A1 (en) * 2010-09-10 2012-03-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Kit including target sequence-binding protein and method of detecting target nucleic acid by using the kit
WO2012125652A2 (en) * 2011-03-14 2012-09-20 University Of Southern California Antibody and antibody mimetic for visualization and ablation of endogenous proteins

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1438241C (en) * 1987-04-22 1996-03-20 Институт биоорганической химии им.М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова РАН Recombinant plasmid dna ptnf 33
US20120064510A1 (en) * 2010-09-10 2012-03-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Kit including target sequence-binding protein and method of detecting target nucleic acid by using the kit
WO2012125652A2 (en) * 2011-03-14 2012-09-20 University Of Southern California Antibody and antibody mimetic for visualization and ablation of endogenous proteins

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SATOSHI FUJITA, et al., Development of super-dense transfected cell microarrays generated by piezoelectric inkjet printing, Lab on a Chip, 31.10.2012, pp.77-80. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013109368A (en) 2014-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7061078B2 (en) Thermostable reverse transcriptase mutant
Anderson et al. UME6, a negative regulator of meiosis in Saccharomyces cerevisiae, contains a C‐terminal Zn2Cys6 binuclear cluster that binds the URS1 DNA sequence in a zinc‐dependent manner
KR101915740B1 (en) Novel Peptide for Enhancing Expression Efficiency and Fusion Protein Including the Same
WO2017090685A1 (en) Dna polymerase variant
RU2428477C2 (en) RECOMBINANT PROTEIN CONSTRUCT DSD-sp-β-GAL EXHIBITING ENZYMATIC ACTIVITY OF THERMOSTABLE β-GALACTOSIDASE (LACTASE) AND AFFINE CONNECTABLE WITH DEXTRANE, PLASMID DNA pGD-10 DETERMINING DSD-sp-β-GAL BIOSYNTHESIS, AND Escherichia coli DH5α/PGD-10 PRODUCER STRAIN
KR102014826B1 (en) Novel peptide for enhancing expression efficiency and fusion protein including the same
Yang et al. Overexpression, purification, and structural analysis of the hydrophobic E5 protein from human papillomavirus type 16
RU2527171C1 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA ENCODING HYBRID POLYPEPTIDES WITH PROPERTIES OF RED FLUORESCENT PROTEIN mCherry TO PRODUCE HYBRID FLUORESCENT PROTEINS IN Escherichia coli
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
KR100963302B1 (en) Recombinant Vector Containing ptsL Promoter and Method for Producing Exogeneous Proteins Using the Same
KR101101986B1 (en) Fast maturating red fluorescent protein, FmRed, as a novel reporter and molecular probe
CN110078832B (en) ZZ domain-based secondary antibody and preparation method and application thereof
CN110564744B (en) DNA polymerase, preparation method thereof, expression gene, expression vector, host cell and kit
US7122350B2 (en) Methods for enhancing expression of recombinant proteins
JP5665262B2 (en) Reagent for measuring BCR-ABL tyrosine kinase activity
JP2009189306A (en) Protein expression vector with methionine tag
CN110724202A (en) ADAMTS13 substrate with histidine tag as well as preparation method and application thereof
RU2513686C2 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA pG1-Rm7, FACILITATING SYNTHESIS OF HYBRID PROTEIN G1-Rm7, AND HYBRID PROTEIN BINDING TUMOUR NECROSIS FACTOR AND HAVING BIOLUMINESCENCE
Farnia et al. Cloning and expression of soluble vascular endothelial growth factors receptor-1 (sFlt-1) fragments in CHO-K1
KR20140115626A (en) Red Fluorescence Protein Variants
JP5669080B2 (en) Calcium sensor protein using a green fluorescent protein or its homologue substituted with an amino acid at a specific site
Lebedeva et al. A new T7 RNA polymerase-driven expression system induced via thermoamplification of a recombinant plasmid carrying a T7 promoter-Escherichia coli lac operator
Appelbaum et al. Prokaryotic in vivo expression systems
US10442842B2 (en) Cleavage resistant photoluminescent proteins and applications thereof
PL216037B1 (en) Expression cassette, vector, host cell, the manner of obtaining polypeptide and application

Legal Events

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

Effective date: 20180305