RU2571942C2 - Method for obtaining recombinant analgesic peptide - Google Patents
Method for obtaining recombinant analgesic peptide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2571942C2 RU2571942C2 RU2013150712/10A RU2013150712A RU2571942C2 RU 2571942 C2 RU2571942 C2 RU 2571942C2 RU 2013150712/10 A RU2013150712/10 A RU 2013150712/10A RU 2013150712 A RU2013150712 A RU 2013150712A RU 2571942 C2 RU2571942 C2 RU 2571942C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dnab
- peptide
- chimeric protein
- gene
- chitin
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биохимии, конкретно к биологически активным полипептидам, которые обладают модулирующим действием на участвующие в генерации болевого сигнала клеточные рецепторы и могут найти применение в медицине и научных исследованиях.The invention relates to biochemistry, specifically to biologically active polypeptides that have a modulating effect on cellular receptors involved in the generation of a pain signal and can find application in medicine and scientific research.
Изобретение решает задачу получения рекомбинантного пептида РТ1, модулирующего активность пуринергических рецепторов Р2Х3 и проявляющего анальгетическую активность в животных моделях.The invention solves the problem of producing a recombinant PT1 peptide that modulates the activity of P2X3 purinergic receptors and exhibits analgesic activity in animal models.
РТ1 имеет следующую аминокислотную последовательность:PT1 has the following amino acid sequence:
Gly1-Tyr2-Cys3-Ala4-Glu5-Lys6-Gly7-Ile8-Arg9-Cys10-Asp11-Asp12-Ile13-His14-Cys15-Cys16-Thr17-Gly18-Leu19-Lys20-Cus21-Cys23-Asn24-Ala25-Ser26-Gly27-Tyr28-Asn29-Cus30-Val31-Cys32-Arg33-Lys34-Lys35 Gly 1 -Tyr 2 -Cys 3 -Ala 4 -Glu 5 -Lys 6 -Gly 7 -Ile 8 -Arg 9 -Cys 10 -Asp 11 -Asp 12 -Ile 13 -His 14 -Cys 15 -Cys 16 -Thr 17 -Gly 18 -Leu 19 -Lys 20 -Cus 21 -Cys 23 -Asn 24 -Ala 25 -Ser 26 -Gly 27 -Tyr 28 -Asn 29 -Cus 30 -Val 31 -Cys 32 -Arg 33 -Lys 34 -Lys 35
Пептид РТ1 состоит из 35 аминокислотных остатков, может быть выделен хроматографическими методами из яда паука Alopecosa marikovskyi (ранее вид обозначался как Geolycosa sp.) или получен с помощью пептидного синтеза, а также генно-инженерными методами [Grishin E.V. et al. Novel peptide from spider venom inhibits P2X3 receptors and inflammatory pain // Ann. Neurol., 2010, Vol. 67, рp. 680-683; патент РФ №2422459]. Пептид PT1 способен селективно ингибировать токи, опосредованные пуринергическими рецепторами Р2Х3 в сенсорных нейронах крыс, а также в условиях экспрессии генов Р2Х3 рецепторов человека в клетках НЕК 293. Показано, что при действии наномолярных концентраций пептида значительно уменьшается активирующий эффект природного агониста АТФ, что связано, по-видимому, со стабилизацией десенситизированного состояния рецепторов. Концентрация РТ1, вызывающая 50% ингибирование токов, опосредованных Р2Х3 рецепторами в сенсорных нейронах крыс, (IC50) составляет 12±2 нМ при коэффициенте Хилла (nH) 1,1±0,2. Исследования активности РТ1 в отношении ряда ионных каналов и ионотропных рецепторов подтверждают специфичность действия пептида на Р2Х3 рецепторы.The PT1 peptide consists of 35 amino acid residues, can be isolated by chromatographic methods from the spider venom Alopecosa marikovskyi (formerly referred to as Geolycosa sp.) Or obtained using peptide synthesis as well as genetic engineering methods [Grishin EV et al. Novel peptide from spider venom inhibits P2X3 receptors and inflammatory pain // Ann. Neurol., 2010, Vol. 67, pp. 680-683; RF patent No. 2422459]. The PT1 peptide is capable of selectively inhibiting currents mediated by P2X3 purinergic receptors in rat sensory neurons, as well as under the conditions of expression of human P2X3 receptors in HEK 293 cells. It has been shown that, upon the action of nanomolar concentrations of the peptide, the activating effect of the natural ATP agonist is significantly reduced, which is associated with - apparently, with the stabilization of the desensitized state of the receptors. The concentration of PT1 causing 50% inhibition of currents mediated by P2X3 receptors in rat sensory neurons (IC 50 ) is 12 ± 2 nM with a Hill coefficient (n H ) of 1.1 ± 0.2. Studies of the activity of PT1 in relation to a number of ion channels and ionotropic receptors confirm the specificity of the action of the peptide on P2X3 receptors.
Препараты на основе РТ1 могут оказаться эффективными в терапии болей различной этиологии. В настоящее время известно большое разнообразие низкомолекулярных соединений, модифицирующих активность рецепторов Р2Х3 [Andreev Y.A. et al. Molecules to selectively target receptors for treatment of pain and neurogenic inflammation // Recent Pat. Inflamm. Allergy Drag Discov., 2012, Vol. 6, pp. 35-45]. PT1 является первым соединением полипептидной природы, способным оказывать селективное модулирующие действие на Р2Х3 рецепторы. Пептид характеризуется чрезвычайно стабильной структурой (содержит мотив так называемого «цистинового узла»). Это служит основанием для предположения высокого потенциала РТ1 с точки зрения создания лекарственных препаратов. Обнаруженный недавно пептид РТ2 обладает сходными с РТ1 свойствами [Kabanova N.V. et al. Modulation of P2X3 receptors by spider toxins // Biochim. Biophys. Acta, 2012, Vol. 1818, pp. 2868-2875], однако существенно большими размерами, что затрудняет его получение в необходимых для медицинских целей количествах.PT1-based drugs may be effective in the treatment of pain of various etiologies. Currently, there is a wide variety of low molecular weight compounds that modify the activity of P2X3 receptors [Andreev Y.A. et al. Molecules to selectively target receptors for treatment of pain and neurogenic inflammation // Recent Pat. Inflamm. Allergy Drag Discov., 2012, Vol. 6, pp. 35-45]. PT1 is the first compound of a polypeptide nature capable of exerting a selective modulating effect on P2X3 receptors. The peptide is characterized by an extremely stable structure (contains the motive of the so-called "cystine node"). This is the basis for the assumption of a high potential of PT1 in terms of drug development. The recently discovered peptide PT2 has properties similar to PT1 [Kabanova N.V. et al. Modulation of P2X3 receptors by spider toxins // Biochim. Biophys. Acta, 2012, Vol. 1818, pp. 2868-2875], however, significantly larger sizes, which makes it difficult to obtain in quantities necessary for medical purposes.
Большинство терапевтических полипептидов, присутствующих на рынке, являются рекомбинантными [Dimitrov D.S. Therapeutic proteins // Methods Mol. Biol., 2012, Vol. 899, pp. 1-26]. А порядка 30% из них получают в Escherichia coli [Huang C.J. et al. Industrial production of recombinant therapeutics in Escherichia coli and its recent advancements // J. Ind. Microbiol. BiotechnoL, 2012, Vol. 39, pp. 383-399]. Рекомбинантный PT1 также был получен в Е. coli с выходом 3 мг с 1 л бактериальной культуры [патент РФ №2422459]. Для этого ген, кодирующий РТ1, был клонирован в составе экспрессионного вектора рЕТ-32b (Novagen, США). Искомый пептид получали в виде химеры с белком-помощником (тиоредоксином). Отделение пептида РТ1 от тиоредоксина проводили с помощью гидролиза химеры каталитической субъединицей энтерокиназы человека. Такой способ-прототип заявляемого легко реализуем и востребован в масштабах исследовательской лаборатории, однако оказывается слишком дорогостоящим и неудобным для масштабирования.Most of the therapeutic polypeptides on the market are recombinant [Dimitrov D.S. Therapeutic proteins // Methods Mol. Biol., 2012, Vol. 899, pp. 1-26]. And about 30% of them are obtained in Escherichia coli [Huang C.J. et al. Industrial production of recombinant therapeutics in Escherichia coli and its recent advancements // J. Ind. Microbiol. BiotechnoL, 2012, Vol. 39, pp. 383-399]. Recombinant PT1 was also obtained in E. coli in 3 mg yield with 1 L of bacterial culture [RF patent No. 2422459]. For this, the gene encoding PT1 was cloned into the expression vector pET-32b (Novagen, USA). The desired peptide was obtained in the form of a chimera with a helper protein (thioredoxin). The separation of the PT1 peptide from thioredoxin was carried out by hydrolysis of a chimera with the catalytic subunit of human enterokinase. This prototype method of the claimed is easily implemented and in demand on a research laboratory scale, but it is too expensive and inconvenient to scale.
Поставленная задача получения пептида РТ1 решается за счет того, что ген анальгетического пептида РТ1 сливают с последовательностью, кодирующей хитин -связывающий домен из Bacillus circulans [Chong S. et al. Single-column purification of free recombinant proteins using a self-cleavable affinity tag derived from a protein splicing element // Gene, 1997, Vol. 192, pp. 271-281] и интеина DnaB из Synechocystis sp.[Yan S.S. et al. Production of native protein by using Synechocystis sp. PCC6803 DnaB mini-intein in Escherichia coli II Protein Expr. Purif., 2005, Vol. 40, pp. 340-345]. Это позволяет проводить очистку химерного белка с помощью аффинной хроматографии на хитине, а также отделять искомый рекомбинантный РТ1 от вспомогательных элементов с помощью автокаталитического расщепления химерного белка. Указанный способ позволяет получать анальгетический пептид РТ1 с высоким выходом для использования в медицинских целях и устраняет недостатки прототипа.The task of obtaining the peptide PT1 is solved due to the fact that the gene for the analgesic peptide PT1 is fused to a sequence encoding a chitin-binding domain from Bacillus circulans [Chong S. et al. Single-column purification of free recombinant proteins using a self-cleavable affinity tag derived from a protein splicing element // Gene, 1997, Vol. 192, pp. 271-281] and intein DnaB from Synechocystis sp. [Yan S.S. et al. Production of native protein by using Synechocystis sp. PCC6803 DnaB mini-intein in Escherichia coli II Protein Expr. Purif., 2005, Vol. 40, pp. 340-345]. This allows the purification of the chimeric protein using affinity chromatography on chitin, and also to separate the desired recombinant PT1 from auxiliary elements using autocatalytic cleavage of the chimeric protein. The specified method allows to obtain the PT1 analgesic peptide with a high yield for medical use and eliminates the disadvantages of the prototype.
Способ осуществляют следующим образом:The method is as follows:
1) последовательность, кодирующую анальгетический пептид РТ1, клонируют в составе вектора pTWIN1 (New England Biolabs, США), в результате чего получают векторную конструкцию pER-PT1,1) the sequence encoding the PT1 analgesic peptide is cloned into the pTWIN1 vector (New England Biolabs, USA), whereby the vector construct pER-PT1 is obtained,
2) векторную конструкцию pER-PT1 используют для трансформации штамма Е. coli ER2566, в результате чего получают штамм-продуцент Е. coli ER2566/pER-PT1,2) the vector construct pER-PT1 is used to transform E. coli strain ER2566, resulting in a producing strain of E. coli ER2566 / pER-PT1,
3) проводят контролируемую экспрессию химерного гена,3) carry out the controlled expression of the chimeric gene,
4) выделяют химерный белок DnaB-PT1, состоящий из хитин-связывающего домена, интеина DnaB и пептида РТ1, с помощью аффинной хроматографии на хитиновом сорбенте,4) isolate the chimeric protein DnaB-PT1, consisting of a chitin-binding domain, intein DnaB and peptide PT1, using affinity chromatography on a chitin sorbent,
5) проводят автокаталитическое расщепление слитного белка DnaB-PT1,5) conduct autocatalytic cleavage of the fusion protein DnaB-PT1,
6) очищают рекомбинантный РТ1 с помощью обращенно-фазовой хроматографии.6) purify recombinant PT1 using reverse phase chromatography.
Технический результат изобретения состоит в:The technical result of the invention consists in:
1) получении химерного белка DnaB-PT1, содержащего хитин-связывающий домен, интеин DnaB и пептид РТ1, вследствие экспрессии химерного гена в составе векторной конструкции pER-PT1, использованной для создания штамма-продуцента Е. coli ER2566/pER-PT1;1) obtaining a chimeric protein DnaB-PT1 containing a chitin-binding domain, intein DnaB and peptide PT1, due to the expression of the chimeric gene in the vector construct pER-PT1 used to create the producer strain E. coli ER2566 / pER-PT1;
2) получении рекомбинантного РТ1 вследствие автокаталитического расщепления слитного белка DnaB-PT1.2) obtaining recombinant PT1 due to autocatalytic cleavage of the fused protein DnaB-PT1.
Изобретение иллюстрируют графические материалы:The invention is illustrated by graphic materials:
Рисунок 1. А) Нуклеотидная последовательность, кодирующая пептид РТ1. Б) Праймеры, используемые при амплификации. Подчеркнуты сайты рестрикции KpnI, BamHI и SapI.Figure 1. A) The nucleotide sequence encoding the PT1 peptide. B) Primers used in amplification. The restriction sites KpnI, BamHI and SapI are underlined.
Рисунок 2. Карта экспрессионного вектора pER-PT1. DnaB- ген DnaB мини-интеина из Synechocystis sp.РТ1 - ген РТ1.Figure 2. Map of the expression vector pER-PT1. DnaB- DnaB gene of mini-intein from Synechocystis sp. PT1 - PT1 gene.
Рисунок 3. Аминокислотная последовательность гибридного белка DnaB-PT1.Figure 3. Amino acid sequence of the DnaB-PT1 fusion protein.
Рисунок 4. Анализ продуктивности штамма-продуцента РТ1. Электрофорез в 15% ПААГ в денатурирующих условиях. 1 - тотальный клеточный лизат Е. coli ER2566/pER-РТ1; 2 - стандарты молекулярных масс.Figure 4. Analysis of the productivity of the producer strain PT1. Electrophoresis in 15% SDS page under denaturing conditions. 1 - total cell lysate of E. coli ER2566 / pER-PT1; 2 - molecular weight standards.
Рисунок 5. Подбор условий культивирования продуцента Е. coli ER2566/pER-PTl. Электрофорез в 15% ПААГ в денатурирующих условиях. 1, 4, 7- культивирование при 20°C в течение 2, 3 и 4 ч с момента добавления индуктора; 2, 5, 8 - культивирование при 30°C в течение 2, 3 и 4 ч с момента добавления индуктора; 3, 6, 9 - культивирование при 37° в течение 2, 3 и 4 ч с момента добавления индуктора; 10 - стандарты молекулярных масс.Figure 5. Selection of culture conditions for producer E. coli ER2566 / pER-PTl. Electrophoresis in 15% SDS page under denaturing conditions. 1, 4, 7 - cultivation at 20 ° C for 2, 3 and 4 hours after the addition of the inductor; 2, 5, 8 - cultivation at 30 ° C for 2, 3 and 4 hours after the addition of the inductor; 3, 6, 9 - cultivation at 37 ° for 2, 3 and 4 hours after the addition of the inductor; 10 - molecular weight standards.
Рисунок 6. Анализ автокаталитического расщепления гибридного белка DnaB-PT1. Электрофорез в 15% ПААГ в денатурирующих условиях. 1 - стандарты молекулярных масс; 2 - тотальный клеточный лизат после 4 ч культивирования продуцента с момента добавления индуктора; 3 - фракция, не сорбировавшаяся на аффинном сорбенте; 4 - сорбированный на хитине гибридный белок; 5 - гибридный белок после 4 ч инкубации; 6 - растворимая фракция гибридного белка после 12 ч инкубации; 7 - сорбированный на хитине гибридный белок после 12 ч инкубации; А - DnaB-PT1; Б - DnaB, В - РТ1.Figure 6. Analysis of autocatalytic cleavage of the DnaB-PT1 fusion protein. Electrophoresis in 15% SDS page under denaturing conditions. 1 - molecular weight standards; 2 - total cell lysate after 4 hours of cultivation of the producer from the moment of addition of the inducer; 3 - fraction not adsorbed on an affinity sorbent; 4 - a hybrid protein adsorbed on chitin; 5 - hybrid protein after 4 hours of incubation; 6 - soluble fraction of the hybrid protein after 12 hours of incubation; 7 - hybrid protein adsorbed on chitin after 12 hours of incubation; A - DnaB-PT1; B - DnaB, C - PT1.
Рисунок 7. Хромато-масс-спектрометрический анализ объединенной фракции, полученной после аффинной хроматографии и содержащей РТ1. Использован прибор 6224 ESI-TOF (Agilent, США) с колонкой YMC-Pack С8 (150×2,1 мм; YMC Europe, Германия). I - хроматограмма; II - масс-спектр пика А.Figure 7. Chromatography-mass spectrometric analysis of the pooled fraction obtained after affinity chromatography and containing PT1. An 6224 ESI-TOF device (Agilent, USA) with a YMC-Pack C 8 column (150 × 2.1 mm; YMC Europe, Germany) was used. I is the chromatogram; II - mass spectrum of peak A.
Рисунок 8. Очистка РТ1 с помощью обращенно-фазовой хроматографии на колонке Диасорб 130 С16Т. Серым выделены отобранные фракции, содержащие РТ1.Figure 8. Purification of PT1 using reverse phase chromatography on a Diasorb 130 C16T column. Selected fractions containing PT1 are highlighted in gray.
Изобретение иллюстрируют примеры.The invention is illustrated by examples.
Пример 1. Создание методами генетической инженерии экспрессионного вектора, содержащего гибридный ген со встроенной последовательностью, кодирующей РТ1Example 1. The creation by genetic engineering of an expression vector containing a hybrid gene with an integrated sequence encoding PT1
Ген пептида РТ1 (рисунок 1А), модулирующего активность пуринергических рецепторов Р2Х3, амплифицируют посредством ПЦР (по программе: 92°C - 1 мин, затем 30 циклов: 92°C - 30 с, 60°C - 30 с, 72°C - 30 с) с плазмидной ДНК рЕТ-32b-РТ1 [патент РФ №2422459] в качестве матрицы и олигонуклеотидами PTIN-1 и PTEV-2 (рисунок 1Б) в качестве праймеров.The PT1 peptide gene (Figure 1A), modulating the activity of P2X3 purinergic receptors, is amplified by PCR (according to the program: 92 ° C - 1 min, then 30 cycles: 92 ° C - 30 s, 60 ° C - 30 s, 72 ° C - 30 c) with plasmid DNA pET-32b-PT1 [RF patent No. 2422459] as a template and PTIN-1 and PTEV-2 oligonucleotides (Figure 1B) as primers.
Амплификаты обрабатывают эндонуклеазами рестрикции SapI, BamHI и лигируют с вектором pTWIN1, также предварительно обработанным вышеупомянутыми эндонуклеазами. Лигазной смесью трансформируют компетентные клетки Е. coli ER2566, которые затем выращивают на агаризованной среде YT, содержащей ампициллин в концентрации 100 мкг/мл, в течение ночи (16 ч) при 37°C. Отбор трансформантов осуществляют посредством анализа с помощью электрофореза в 15% полиакриламидном геле (ПААГ) в денатурирующих условиях. В результате получают рекомбинантный вектор pER-PT1 (рисунок 2), несущий последовательность гена гибридного белка DnaB-PT1, представленную на рисунке 3. При экспрессии гибридного гена, кодирующего вспомогательный мини-интеин DnaB, должен образовываться слитный белок, способный при определенных условиях к автокаталитическому расщеплению и высвобождению целевого пептида РТ1.The amplifications are treated with restriction endonucleases SapI, BamHI and ligated with the vector pTWIN1, also pretreated with the aforementioned endonucleases. The competent E. coli ER2566 cells are transformed with the ligase mixture, which are then grown on YT agar medium containing ampicillin at a concentration of 100 μg / ml overnight (16 hours) at 37 ° C. The selection of transformants is carried out by analysis using electrophoresis in 15% polyacrylamide gel (PAAG) under denaturing conditions. The result is a recombinant vector pER-PT1 (Figure 2), carrying the DnaB-PT1 fusion protein gene sequence shown in Figure 3. When expressing a hybrid gene encoding an auxiliary DnaB mini-intein, a fusion protein capable of autocatalytic under certain conditions should be formed cleavage and release of the target peptide PT1.
Полученным рекомбинантным вектором трансформируют клетки Е. coli ER2566, получают штамм-продуцент Е. coli ER2566/pER-PT1.E. coli ER2566 cells are transformed with the obtained recombinant vector, and E. coli producer strain ER2566 / pER-PT1 is obtained.
Пример 2. Оценка уровня экспрессии гибридного гена, кодирующего РТ1, в полученном штамме-продуцентеExample 2. Evaluation of the expression level of the hybrid gene encoding PT1 in the obtained producer strain
Среду YT, содержащую 100 мкг/мл ампициллина, засевают ночной культурой (1%) штамма Е. coli ER2566/pER-PT1. Культивацию осуществляют в колбах при 37°C до оптического поглощения культуральной среды OD600=0,6. Добавляют индуктор изопропил-β-D-1-тиогалактопиранозид (ИПТГ; Sigma, США) до конечной концентрации 0,4 мМ, культуру инкубируют 4 ч при 37°C. С 1 л культуры получают 5 г влажных клеток. Продуктивность оценивают посредством анализа с помощью электрофореза в 15% ПААГ в денатурирующих условиях (рисунок 4). Для штамма Е. coli ER2566/pER-PT1 наблюдается значительное автокаталитическое расщепление гибридного белка in vivo.YT medium containing 100 μg / ml ampicillin is seeded with overnight culture (1%) of E. coli strain ER2566 / pER-PT1. The cultivation is carried out in flasks at 37 ° C until the optical absorption of the culture medium OD 600 = 0.6. Isopropyl-β-D-1-thiogalactopyranoside inducer (IPTG; Sigma, USA) was added to a final concentration of 0.4 mM, the culture was incubated for 4 hours at 37 ° C. With 1 l of culture, 5 g of wet cells are obtained. Productivity is assessed by analysis by electrophoresis in 15% SDS page under denaturing conditions (Figure 4). Significant autocatalytic cleavage of the fusion protein in vivo is observed for E. coli strain ER2566 / pER-PT1.
Пример 3. Условия экспрессии химерного гена и выделения целевого продуктаExample 3. Conditions for the expression of a chimeric gene and isolation of the target product
Важным этапом является проверка способности полученного гибридного белка, содержащего интеин, к автокаталитическому расщеплению и высвобождению целевого продукта.An important step is to test the ability of the obtained fusion protein containing intein to autocatalytic cleavage and release of the target product.
На стадии оценки эффективности полученного штамма-продуцента было отмечено, что при стандартных условиях культивирования гибридный белок претерпевает автокаталитическое расщепление in vivo примерно на 50% (рисунок 4). Поэтому вначале проводят оптимизацию условий роста культуры, варьируют температуру и время культивирования (рисунок 5). Оптимальными условиями оказываются: добавление индуктора при OD600=2 и дальнейшее культивирование при 30°C в течение 2,5 часов. При этом гибридный белок претерпевает автокаталитическое расщепление in vivo на 15-20%.At the stage of evaluating the effectiveness of the obtained producer strain, it was noted that under standard cultivation conditions, the hybrid protein undergoes autocatalytic cleavage in vivo by approximately 50% (Figure 4). Therefore, at first, optimization of the growth conditions of the culture is carried out, the temperature and time of cultivation are varied (Figure 5). The optimal conditions are: the addition of an inductor at OD 600 = 2 and further cultivation at 30 ° C for 2.5 hours. In this case, the hybrid protein undergoes autocatalytic cleavage in vivo by 15-20%.
Среду YT, содержащую 100 мкг/мл ампициллина, засевают ночной культурой (1%) штамма Е. coli ER2566/pER-PT1. Культивацию осуществляют в колбах при 37°C до оптического поглощения культуральной среды OD600=2. Добавляют индуктор ИПТГ до конечной концентрации 0,4 мМ, культуру инкубируют 2,5 ч при 30°C. С 1 л культуры получают 5 г влажных клеток.YT medium containing 100 μg / ml ampicillin is seeded with overnight culture (1%) of E. coli strain ER2566 / pER-PT1. The cultivation is carried out in flasks at 37 ° C until the optical absorption of the culture medium OD 600 = 2. An IPTG inducer was added to a final concentration of 0.4 mM, the culture was incubated for 2.5 hours at 30 ° C. With 1 l of culture, 5 g of wet cells are obtained.
Клетки (100 мг) ресуспендируют в 2 мл буфера А (50 мМ Трис-HCl, pH 8,5, 50 мМ ЭДТА, 1 мМ PMSF) и затем лизируют с помощью ультразвукового дезинтегратора. Клеточный лизат центрифугируют, супернатант отделяют от осажденных компонентов, разводят в 2 раза буфером Б (50 мМ Трис-HCl, pH 8,5, 1 мМ ЭДТА, 1 мМ PMSF). 4 мл полученного раствора целевого гибридного белка наносят на хроматографическую колонку, содержащую 1 мл хитинового сорбента и предварительно уравновешенную буфером Б. Промывку колонки осуществляют 10 мл буфера Б, после чего подают 3 мл буфера В (50 мМ Трис-HCl, pH 6,5, 1 мМ ЭДТА, 1 мМ PMSF). Колонку инкубируют 16 ч при 30°C. Получают, что степень расщепления гибридного белка достигает ~100% (рисунок 6).Cells (100 mg) are resuspended in 2 ml of buffer A (50 mm Tris-HCl, pH 8.5, 50 mm EDTA, 1 mm PMSF) and then lysed using an ultrasonic disintegrator. The cell lysate is centrifuged, the supernatant is separated from the precipitated components, diluted 2 times with buffer B (50 mm Tris-HCl, pH 8.5, 1 mm EDTA, 1 mm PMSF). 4 ml of the obtained solution of the target hybrid protein is applied to a chromatographic column containing 1 ml of chitin sorbent and previously equilibrated with buffer B. Column washing is carried out with 10 ml of buffer B, after which 3 ml of buffer B (50 mM Tris-HCl, pH 6.5, 1 mM EDTA, 1 mM PMSF). The column was incubated for 16 hours at 30 ° C. It turns out that the degree of cleavage of the hybrid protein reaches ~ 100% (Figure 6).
Отщепленный от гибридного белка пептид РТ1 элюируют 1 мл буфера В и анализируют посредством обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ОФ-ВЭЖХ) (рисунок 7). В ходе анализа устанавливают, что, наряду с целевым продуктом (А на рисунке 7), элюат содержит продукты неполного окисления и побочный продукт с молекулярной массой, идентичной РТ1 (Б на рисунке 7). Продукт А очищают посредством ОФ-ВЭЖХ на колонке Macrosphere RP 300 Cig (250×4,6 мм; Alltech, США). Масс-спектрометрический анализ подтверждает, что продукт А соответствует РТ1.The PT1 peptide cleaved from the fusion protein is eluted with 1 ml of buffer B and analyzed by reverse phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC) (Figure 7). The analysis established that, along with the target product (A in Figure 7), the eluate contains products of incomplete oxidation and a by-product with a molecular weight identical to PT1 (B in Figure 7). Product A was purified by RP-HPLC on a Macrosphere RP 300 Cig column (250 x 4.6 mm; Alltech, USA). Mass spectrometric analysis confirms that product A corresponds to PT1.
Фракции, получаемые после аффинной хроматографии и содержащие целевой пептид, объединяют, наносят на колонку Macrosphere RP 300 C18, предварительно уравновешенную раствором Г (5% ацетонитрил, 0,1% трифторуксусная кислота). Хроматографическое разделение осуществляют в линейном градиенте концентрации ацетонитрила (5-40%) в течение 25 мин со скоростью 0,7 мл/мин. Фракции, содержащие целевой пептид РТ1 с чистотой не менее 98%, объединяют и лиофильно высушивают. Выход РТ1 составляет 12 мг с 1 л бактериальной культуры.The fractions obtained after affinity chromatography and containing the target peptide are combined, applied to a Macrosphere RP 300 C 18 column, previously equilibrated with solution G (5% acetonitrile, 0.1% trifluoroacetic acid). Chromatographic separation is carried out in a linear gradient of acetonitrile concentration (5-40%) for 25 minutes at a rate of 0.7 ml / min. Fractions containing the desired PT1 peptide with a purity of not less than 98% are combined and freeze-dried. The output of PT1 is 12 mg with 1 l of bacterial culture.
Основной недостаток в протоколе - автокаталитическое расщепление гибридного белка DnaB-PT1 in vivo, однако оптимизация условий культивирования позволяет значительно снизить степень расщепления (до 10-15%). Таким образом, протокол выделения с использованием штамма-продуцента Е. coli ER2566/pER-PT1 оказывается эффективным.The main drawback in the protocol is the autocatalytic cleavage of the DnaB-PT1 fusion protein in vivo, however, the optimization of cultivation conditions can significantly reduce the degree of cleavage (up to 10-15%). Thus, the isolation protocol using the E. coli producer strain ER2566 / pER-PT1 is effective.
Пример 4. Оптимизированный протокол получения рекомбинантного пептидного анальгетика РТ1 с использованием штамма-продуцента Е. coli ER2566/pER-PT1Example 4. The optimized Protocol for the preparation of recombinant peptide analgesic PT1 using producer strain E. coli ER2566 / pER-PT1
20 г клеток продуцента ресуспендируют в 150 мл буфера А и затем лизируют с помощью ультразвукового дезинтегратора (20 с импульс / 20 с охлаждение, 20 циклов). Клеточный лизат центрифугируют при 12000 g в течение 30 мин. Супернатант отделяют от осажденных компонентов, разводят в 2 раза буфером Б. 300 мл полученного раствора гибридного белка наносят на хроматографическую колонку, содержащую 50 мл хитинового сорбента и предварительно уравновешенную буфером Б. Промывку колонки осуществляют 200 мл буфера Б, после чего подают 100 мл буфера В. Колонку инкубируют 16 ч при 30°C. Степень расщепления гибридного белка составляет ~100%. Отщепленный от гибридного белка пептид РТ1 элюируют 80 мл буфера В. Фракции, содержащие РТ1, объединяют.20 g of producer cells are resuspended in 150 ml of buffer A and then lysed using an ultrasonic disintegrator (20 s pulse / 20 s cooling, 20 cycles). The cell lysate is centrifuged at 12,000 g for 30 minutes. The supernatant is separated from the precipitated components, diluted 2 times with buffer B. 300 ml of the obtained hybrid protein solution is applied to a chromatographic column containing 50 ml of chitin sorbent and previously balanced with buffer B. The column is washed with 200 ml of buffer B, after which 100 ml of buffer B is fed. The column is incubated for 16 hours at 30 ° C. The degree of cleavage of the hybrid protein is ~ 100%. The PT1 peptide cleaved from the fusion protein is eluted with 80 ml of buffer B. The fractions containing PT1 are combined.
Затем раствор РТ1 наносят на хроматографическую колонку Диасорб 130 С16Т (250×16 мм; Элсико, Россия), предварительно уравновешенную раствором Г, со скоростью 1,5 мл/мин. Разделение осуществляют в линейном градиенте концентрации ацетонитрила (5-40%) в течение 80 мин со скоростью 3 мл/мин (рисунок 8). Фракции, содержащие пептид РТ1 чистотой не менее 98%, объединяют и лиофильно высушивают. Выход составляет 57 мг с 20 г влажных клеток (14,3 мг с 1 л культуры).Then the PT1 solution was applied to a Diasorb 130 C16T chromatographic column (250 × 16 mm; Elsiko, Russia), previously equilibrated with solution G, at a rate of 1.5 ml / min. Separation is carried out in a linear gradient of acetonitrile concentration (5-40%) for 80 min at a rate of 3 ml / min (Figure 8). Fractions containing peptide PT1 with a purity of not less than 98% are combined and freeze-dried. The yield is 57 mg per 20 g of wet cells (14.3 mg per 1 liter of culture).
Пример 5. Наработка и анализ опытных образцов РТ1 на содержание примесейExample 5. The production and analysis of prototypes PT1 on the content of impurities
Наработку РТ1 проводят в соответствии с разработанным оптимизированным протоколом с использованием созданного штамма-продуцента Е. coli ER2566/pER-PT1.The production of PT1 is carried out in accordance with the developed optimized protocol using the created E. coli producer strain ER2566 / pER-PT1.
Анализ опытных образцов, проведенный в контрольно-аналитической лаборатории ИБХ РАН, показывает, что полученный препарат по показателям «Бактериальные эндотоксины», «Остаточные ДНК штамма-продуцента» и «Уровень содержания бактериальных эндотоксинов» является безопасным и соответствует фармакопейным требованиям.Analysis of the prototypes carried out in the control and analytical laboratory of the Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences, shows that the preparation obtained is safe and meets pharmacopoeial requirements in terms of “Bacterial endotoxins”, “Residual DNA of producer strain” and “Level of bacterial endotoxins”.
Аминокислотную последовательность рекомбинантного РТ1 устанавливают с помощью автоматического секвенирования по Эдману. Она соответствует природной: GYCAEKGIRCDDIHCCTGLKCKCNASGYNCVCRKK. Молекулярную массу рекомбинантного РТ1 измеряют с помощью масс-спектрометрии на приборе Ultraflex II (Bruker, Германия). Она составляет 3833,6 Да и равна расчетному значению.The amino acid sequence of recombinant PT1 is determined using automatic sequencing according to Edman. It corresponds to the natural: GYCAEKGIRCDDIHCCTGLKCKCNASGYNCVCRKK. The molecular weight of recombinant PT1 is measured using mass spectrometry on an Ultraflex II instrument (Bruker, Germany). It is 3833.6 Yes and is equal to the calculated value.
Пример 6. Определение биологической активности рекомбинантного РТ1Example 6. Determination of the biological activity of recombinant PT1
Полученный препарат РТ1 тестируют на рекомбинантных Р2Х3 рецепторах человека. Для этого ген Р2Х3 человека, клонированный в вектор pIRES2-EGFP (Clonteth), используют для трансфекции клеток НЕК 293. Трансфекцию проводят по стандартной методике с использованием липофектамина (Invitrogen, США). Электрофизиологическое тестирование проводят с использованием классического метода локальной фиксации потенциала ("patch clamp") в конфигурации отведения напряжения от целой клетки ("whole cell") с применением подхода быстрого приложения агониста. Токи регистрируют при комнатной температуре с помощью усилителя модели 2400 (А-М Systems, США) при поддерживаемом потенциале -60 мВ. В качестве агонистов, которые вызывают Р2Х3-опосредованые токи, используют аденозинтрифосфат (АТФ) и цитидинтрифосфат (ЦТФ). Приложение РТ1 к рецепторам в нечувствительном (десенситизированном) состоянии приводит к значительному уменьшению амплитуды тока при последующей активации. Экспериментальные данные анализируют по модели Хилла. Концентрация РТ1, при которой наблюдается уменьшение амплитуды тока в два раза по сравнению с контрольным значением, (IC50) составляет 20 нМ.The resulting PT1 preparation is tested on recombinant human P2X3 receptors. For this, the human P2X3 gene, cloned into the pIRES2-EGFP vector (Clonteth), is used to transfect HEK 293 cells. Transfection is carried out according to the standard method using lipofectamine (Invitrogen, USA). Electrophysiological testing is carried out using the classical method of local fixation of potential ("patch clamp") in the configuration of voltage removal from the whole cell ("whole cell") using the approach of rapid application of the agonist. Currents are recorded at room temperature using a Model 2400 amplifier (AM Systems, USA) with a supported potential of -60 mV. As agonists that cause P2X3-mediated currents, adenosine triphosphate (ATP) and cytidine triphosphate (CTF) are used. The application of PT1 to receptors in an insensitive (desensitized) state leads to a significant decrease in the amplitude of the current upon subsequent activation. The experimental data are analyzed according to the Hill model. The concentration of PT1, at which a two-fold decrease in the amplitude of the current is observed compared with the control value, (IC 50 ) is 20 nM.
Таким образом, заявляемый способ позволяет получить рекомбинантный пептидный анальгетик РТ1, полностью соответствующий нативному пептиду по структуре и биологической активности.Thus, the claimed method allows to obtain a recombinant peptide analgesic PT1, fully consistent with the native peptide in structure and biological activity.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013150712/10A RU2571942C2 (en) | 2013-11-14 | 2013-11-14 | Method for obtaining recombinant analgesic peptide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013150712/10A RU2571942C2 (en) | 2013-11-14 | 2013-11-14 | Method for obtaining recombinant analgesic peptide |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013150712A RU2013150712A (en) | 2015-05-20 |
RU2571942C2 true RU2571942C2 (en) | 2015-12-27 |
Family
ID=53283865
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013150712/10A RU2571942C2 (en) | 2013-11-14 | 2013-11-14 | Method for obtaining recombinant analgesic peptide |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2571942C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2650780C1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-04-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Анальгетики будущего" | Peptide modulator of purinergic receptors |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2422459C1 (en) * | 2010-06-01 | 2011-06-27 | Учреждение Российской академии наук Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН | Peptide purinoceptor modulator |
-
2013
- 2013-11-14 RU RU2013150712/10A patent/RU2571942C2/en active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2422459C1 (en) * | 2010-06-01 | 2011-06-27 | Учреждение Российской академии наук Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН | Peptide purinoceptor modulator |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
EUGENE V. GRISHIN et al., Novel Peptide from Spider Venom Inhibits P2X3 Receptors and Inflammatory Pain, ANNALS of Neurology, 2010 May, Volume 67, No. 5, p.p.680-683. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2650780C1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-04-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Анальгетики будущего" | Peptide modulator of purinergic receptors |
WO2018106142A1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Анальгетики будущего" | Peptide modulator of purinoceptors |
CN110062763A (en) * | 2016-12-06 | 2019-07-26 | 未来镇痛药有限公司 | The peptide modulators of purinergic receptor |
EA037272B1 (en) * | 2016-12-06 | 2021-03-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Анальгетики будущего" | Peptide modulator of purinergic receptors |
US10981958B2 (en) | 2016-12-06 | 2021-04-20 | “Future Analgesics” Limited | Peptide modulator of purinergic receptors |
CN110062763B (en) * | 2016-12-06 | 2022-11-15 | 未来镇痛药有限公司 | Peptide modulators of purinergic receptors |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013150712A (en) | 2015-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6591511B2 (en) | Split inteins, complexes and their use | |
CN108026148B (en) | Method and product for synthesis of fusion protein | |
Pellegrini et al. | MTERF2 is a nucleoid component in mammalian mitochondria | |
Bae et al. | High yield production and refolding of the double-knot toxin, an activator of TRPV1 channels | |
Malins et al. | Synthesis of β-thiol phenylalanine for applications in one-pot ligation–desulfurization chemistry | |
Jeong et al. | Interaction of a GATA factor with cis-acting elements involved in light regulation of nuclear genes encoding chloroplast glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase in Arabidopsis | |
Cherki et al. | Two tarantula venom peptides as potent and differential NaV channels blockers | |
JP2022550743A (en) | Recombinant interleukin-15 analog | |
de Araujo et al. | Strategies for over-expression and purification of recombinant full length STAT5B in Escherichia coli | |
RU2571942C2 (en) | Method for obtaining recombinant analgesic peptide | |
Xu et al. | Intermolecular disulfide bonds between unpaired cysteines retard the C-terminal trans-cleavage of Npu DnaE | |
Liu et al. | N-terminal cysteinyl proteins can be prepared using thrombin cleavage | |
Hauser et al. | Expressed protein ligation using an N-terminal cysteine containing fragment generated in vivo from a pelB fusion protein | |
Girke et al. | High yield expression and purification of equilibrative nucleoside transporter 7 (ENT7) from Arabidopsis thaliana | |
Hernandez-Cuebas et al. | Expression of a biologically-active conotoxin PrIIIE in Escherichia coli | |
Feng et al. | A novel self-cleavage system for production of soluble recombinant protein in Escherichia coli | |
CN110062763B (en) | Peptide modulators of purinergic receptors | |
Liu et al. | Cloning and characterization of a novel neurotoxin from the sea anemone Anthopleura sp. | |
RU2422459C1 (en) | Peptide purinoceptor modulator | |
Chen et al. | Expression and characterization of jingzhaotoxin-34, a novel neurotoxin from the venom of the tarantula Chilobrachys jingzhao | |
Grigoroudis et al. | Efficient soluble expression of active recombinant human cyclin A2 mediated by E. coli molecular chaperones | |
Srinivasa Babu et al. | Single step intein-mediated purification of hGMCSF expressed in salt-inducible E. coli | |
Wawiórka et al. | In vivo formation of Plasmodium falciparum ribosomal stalk—a unique mode of assembly without stable heterodimeric intermediates | |
Baumann et al. | Identification of a potential modification site in human stromal cell‐derived factor‐1 | |
ES2537701T3 (en) | A method of peptide hydrolysis, use of a composition as a bacteriostatic and bactericidal agent and the uses of the active form of LytM of S. aureus |