RU2653750C1 - Method for obtaining heterotetrameric recombinant streptavidin from periplasm of escherichia coli - Google Patents

Method for obtaining heterotetrameric recombinant streptavidin from periplasm of escherichia coli Download PDF

Info

Publication number
RU2653750C1
RU2653750C1 RU2017117549A RU2017117549A RU2653750C1 RU 2653750 C1 RU2653750 C1 RU 2653750C1 RU 2017117549 A RU2017117549 A RU 2017117549A RU 2017117549 A RU2017117549 A RU 2017117549A RU 2653750 C1 RU2653750 C1 RU 2653750C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
streptavidin
plasmid
antibiotic
coli
vector
Prior art date
Application number
RU2017117549A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дарья Викторовна Зотова
Дмитрий Степанович Поляков
Original Assignee
Дарья Викторовна Зотова
Дмитрий Степанович Поляков
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 Дарья Викторовна Зотова, Дмитрий Степанович Поляков filed Critical Дарья Викторовна Зотова
Priority to RU2017117549A priority Critical patent/RU2653750C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2653750C1 publication Critical patent/RU2653750C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/195Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • C12N1/205Bacterial isolates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/70Vectors or expression systems specially adapted for E. coli
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P21/00Preparation of peptides or proteins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/185Escherichia
    • C12R2001/19Escherichia coli

Abstract

FIELD: biochemistry.
SUBSTANCE: invention relates to the field of biochemistry, gene engineering and biotechnology, in particular to a method for producing heterotetrameric recombinant streptavidin. Present method involves the creation of two plasmids, one of which encodes streptavidin of the mutant type and the other is wild-type streptavidin, transformation of the E. coli cells by said plasmids, induction of streptavidin synthesis, isolation of the periplasmic cell fraction and purification of heterotetrameric streptavidin on an affinity sorbent. Method is characterized in that in one embodiment, wild-type streptavidin is linked to an affinity tag, and mutant-type streptavidin is coupled to PelB leader peptide, in the second case, mutant-type streptavidin is linked to an affinity tag, and wild-type streptavidin is coupled to PelB-leader peptide.
EFFECT: present invention makes it possible to obtain heterotetrameric recombinant streptavidin with high efficacy.
10 cl, 12 dwg, 9 ex

Description

Изобретение относится к микробиологической промышленности и генной инженерии, и представляет собой способ получения гетеротетрамерного стрептавидина из периплазматического пространства клетки. Предлагаемый способ включает создание двух плазмид, полученных на базе векторов pET22b+ и рЕТ28а+ и кодирующих мономеры мутантного стрептавидина (не способного связывать биотин) и стрептавидина дикого типа соответственно, и создание штамм-продуцента Е. Coli, обеспечивающего экспрессию генов в клетке. Получение периплазматической фракции клеток бактериального штамма и очистку белка на никель-агарозе. Гетеротетрамерный стрептавидин находит применение в различных методах диагностики заболеваний, к примеру, в таких методах как иммуноферментный анализ и иммуногистохимия.The invention relates to the microbiological industry and genetic engineering, and is a method for producing heterotetrameric streptavidin from the periplasmic space of a cell. The proposed method includes the creation of two plasmids obtained on the basis of the vectors pET22b + and pET28a + and encoding the monomers of mutant streptavidin (unable to bind biotin) and wild-type streptavidin, respectively, and the creation of a producer strain E. Coli, providing gene expression in the cell. Obtaining the periplasmic fraction of the cells of the bacterial strain and protein purification on nickel agarose. Heterotetrameric streptavidin is used in various methods of diagnosing diseases, for example, in methods such as enzyme-linked immunosorbent assay and immunohistochemistry.

В настоящее время основным источником стрептавидина является продуцент S. avidinii АТСС 27419, обладающий высокой природной устойчивостью к антибиотикам и требующий длительного времени культивирования. Кроме того, при выделении стрептавидина из S. Avidinii, целевой белок часто загрязнен биотином [Proc. Natl. Acad. Sci. 1980. V. 77. P. 4666-4668; Biochem. Biophys. Methods. 1986. V. 13. P. 103-112; J. Immunol. Methods. 1988. V. 113. P. 83-91].Currently, the main source of streptavidin is the producer S. avidinii ATCC 27419, which has a high natural resistance to antibiotics and requires a long cultivation time. In addition, when streptavidin is isolated from S. avidinii, the target protein is often contaminated with biotin [Proc. Natl. Acad. Sci. 1980. V. 77. P. 4666-4668; Biochem. Biophys. Methods 1986. V. 13. P. 103-112; J. Immunol. Methods 1988. V. 113. P. 83-91].

В международной заявке PCT/US 2006/016480, опубликованной 13 августа 2009 г., предлагается способ экспрессии стрептавидина в питательную среду, что усложняет процесс выделения белка из-за больших объемов питательной среды, прогоняемых через никелевую колонку.PCT / US 2006/016480, published August 13, 2009, proposes a method for expressing streptavidin into a culture medium, which complicates the process of protein isolation due to the large volumes of culture medium driven through a nickel column.

Известен способ получения конструкции экспрессионной плазмиды для наработки стрептавидина в периплазматическом пространстве (pSAV27) [RU 2153535, опуб. 27.07.2000]. Получение плазмиды включает: выделение из S. avidinii M170791 нуклеотидной последовательности, кодирующей лидерный пептид стрептавидина и зрелый белок (прострептавидин) с введением сайтов рестрикции; конструирование высококопийной pSAV27 плазмиды с ампицилиновым маркером; трансформация штамма E.coli JM110 полученной конструкцией; выращивание штамма-продуцента на LB-среде; лизирование полученной биомассы для выделения периплазматической фракции; определение биологической активности стрептавидина путем разделения в ПААГ продуктов связывания стрептавидина с синтетическим биотинилированным олигонуклеотидом. По сравнению с вышеприведенным методом выделения белка из телец включения, данный метод обладает значительным преимуществом. Плазмида pSAV27, несущая последовательность лидерного пептида вместе с нуклеотидной последовательностью гомотетрамерного стрептавидина, селективно экспрессирует белок в периплазматическое пространство, где он локализируется в биологически активном состоянии. Недостаток метода получения стрептавидина, приведенного в патенте RU 2153535, заключается в том, что получаемый в данной работе гомотетрамерный стрептавидин способен связывать четыре молекулы биотина, что впоследствии приводит к конгломерации и потере физиологических свойств транспортируемой молекулы.A known method of obtaining the construction of an expression plasmid for the production of streptavidin in the periplasmic space (pSAV27) [RU 2153535, publ. 07.27.2000]. The preparation of a plasmid includes: isolation from S. avidinii M170791 of a nucleotide sequence encoding a streptavidin leader peptide and a mature protein (prostreptavidin) with the introduction of restriction sites; construction of a high copy pSAV27 plasmid with an ampicillin marker; transformation of E. coli strain JM110 with the resulting construct; growing producer strain on LB medium; lysing the resulting biomass to isolate the periplasmic fraction; determination of the biological activity of streptavidin by separation in the PAGE of the products of the binding of streptavidin with a synthetic biotinylated oligonucleotide. Compared with the above method of isolating protein from inclusion bodies, this method has a significant advantage. Plasmid pSAV27, carrying the leader peptide sequence together with the nucleotide sequence of the homotetrameric streptavidin, selectively expresses the protein in the periplasmic space, where it is localized in a biologically active state. The disadvantage of the method for producing streptavidin described in RU 2153535 is that the homotetrameric streptavidin obtained in this work is capable of binding four biotin molecules, which subsequently leads to conglomeration and loss of physiological properties of the transported molecule.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому способу является способ получения гетеротетрамерного стрептавидина, описанный в патенте США US 8586708 В2. Авторы предлагают получать моновалетный стрептавидин в несколько этапов: на первом этапе происходит создание двух плазмид, кодирующих мономеры мутантного стрептавидина и стрептавидина дикого типа, затем данными конструкциями трансформируются разные клетки E.coli и трансформаты раздельно культивируются в питательной среде при 37°С. Индукция синтеза белка происходит за счет добавления изопропил-β-D-1-тиогалактопиранозида. На втором этапе происходит раздельное выделение мутантного (не способного связывать биотин) и стрептавидина дикого типа (способного связывать биотин) из телец включения клеток Е. Coli. На третьем этапе производят денатурацию стрептавидинов в 6М Gu-HCl для получения мономеров стрептавидина обоих типов, смесь мутантного и стрептавидина дикого типа предлагают смешивать в соотношении 3:1 соответственно, и на заключительном этапе производят ренатурацию полученного белка в ФБР (фосфатный буферный раствор). Получившийся белок концентрируют осаждением с использованием сульфата аммония и затем подвергают двукратному диализу против ФБР для очистки стрептавидина дикого типа от биотина. Затем гетеротетрамерный стрептавидин выделяют на никель-агарозной колонке. Метод получения гетеротетрамерного белка, приведенный в патенте США US 8586708 В2, обладает рядом недостатков: данный процесс является трудоемким и ресурсозатратным, происходит снижение выхода целевого белка и необратимая потеря биологических свойств белка. Это приводит к повышению себестоимости стрептавидина. Причина данных недостатков заключается в наличии дополнительных стадий выделения, денатурации и ренатурации гомотетрамеров белка для получения гетеротетрамерного стрептавидина.The closest set of essential features to the proposed method is a method for heterotetrameric streptavidin, described in US patent US 8586708 B2. The authors propose obtaining monovalent streptavidin in several stages: at the first stage, two plasmids are created that encode the monomers of mutant streptavidin and wild-type streptavidin, then different E. coli cells are transformed with these constructs and the transformates are separately cultured in nutrient medium at 37 ° C. Protein synthesis is induced by the addition of isopropyl-β-D-1-thiogalactopyranoside. At the second stage, the mutant (incapable of binding biotin) and wild-type streptavidin (capable of binding biotin) are separated separately from the inclusion bodies of E. Coli cells. At the third stage, streptavidins are denatured in 6M Gu-HCl to obtain both types of streptavidin monomers, a mixture of wild type mutant and streptavidin is proposed to be mixed in a ratio of 3: 1, respectively, and at the final stage, the resulting protein is renatured in PBS (phosphate buffer solution). The resulting protein is concentrated by precipitation using ammonium sulfate and then subjected to double dialysis against the FBI to purify wild-type streptavidin from biotin. Then heterotetrameric streptavidin is isolated on a nickel-agarose column. The method for producing a heterotetrameric protein described in US patent US 8586708 B2 has several disadvantages: this process is time-consuming and resource-intensive, the yield of the target protein is reduced and the biological properties of the protein are irreversibly lost. This leads to an increase in the cost of streptavidin. The reason for these shortcomings is the presence of additional stages of isolation, denaturation and renaturation of protein homotetramers to obtain heterotetrameric streptavidin.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание такого способа получения гетеротетрамерного рекомбинантного стрептавидина из периплазмы E.coli, который бы позволил снизить себестоимость целевого белка без потери биологических свойств молекул.The technical problem solved by the invention is the creation of such a method for producing heterotetrameric recombinant streptavidin from the periplasm of E. coli, which would reduce the cost of the target protein without losing the biological properties of the molecules.

Техническим результатом является повышение эффективности процесса получения гетеротетрамерного стрептавидина, состоящего одновременно из мономеров мутантного стрептавидина и стрептавидина дикого типа, за счет исключения дополнительных стадий выделения и денатурации-ренатурации белка.The technical result is to increase the efficiency of the process of obtaining heterotetrameric streptavidin, consisting simultaneously of monomers of mutant streptavidin and wild-type streptavidin, by eliminating additional stages of protein isolation and denaturation-renaturation.

Предлагается создавать две генетические конструкции, одна из которых кодирует мономер мутантного стрептавидина, а другая мономер стрептавидина дикого типа. Данными конструкциями трансформируют одни и те же клетки E. coli, что позволяет получить целевой гетеротетрамер непосредственно в клетке, минуя дополнительные стадии выделения и денатурации-ренатурации белка in vitro.It is proposed to create two genetic constructs, one of which encodes a mutant streptavidin monomer, and the other a wild-type streptavidin monomer. These constructs transform the same E. coli cells, which makes it possible to obtain the target heterotetramer directly in the cell, bypassing additional stages of protein isolation and denaturation-renaturation in vitro.

Таким образом, технический результат достигается за счет того, что в способе получения гетеротетрамерного рекомбинантного стрептавидина из периплазмы E. coli, включающем создание двух плазмид, обеспечивающих экспрессию стрептавидинов, трансформацию полученными плазмидами клеток E. coli, культивирование клеток в культуральной среде, индукцию синтеза стрептавидинов изопропил-β-D-тиогалактопиранозидом, выделение стрептавидина из периплазматического пространства и очистку гетеротетрамерного стрептавидина на аффинном сорбенте,Thus, the technical result is achieved due to the fact that in the method for producing heterotetrameric recombinant streptavidin from E. coli periplasm, including the creation of two plasmids for the expression of streptavidins, transformation of the obtained E. coli cell plasmids, culturing cells in a culture medium, inducing isopropyl synthesis of streptavidins β-D-thiogalactopyranoside, isolation of streptavidin from the periplasmic space and purification of heterotetrameric streptavidin on an affinity sorbent,

предлагаетсяoffered

- в качестве первой плазмиды на базе исходного вектора создавать плазмиду, обеспечивающую экспрессию стрептавидина дикого типа, сцепленного с аффинной меткой и имеющую ген устойчивости к антибиотику группы аминогликозидов,- as the first plasmid, based on the initial vector, create a plasmid that expresses wild-type streptavidin linked to an affinity tag and has an antibiotic resistance gene of the aminoglycoside group,

- в качестве второй плазмиды на базе исходного вектора создавать плазмиду, обеспечивающую экспрессию мутантного стрептавидина, сцепленного с pelB-лидерным- as a second plasmid, based on the initial vector, create a plasmid that expresses mutant streptavidin linked to the pelB leader

пептидом и не способного к связыванию биотина, имеющую ген устойчивости к антибиотику пенициллинового ряда,a peptide and incapable of binding biotin having a penicillin antibiotic resistance gene,

- проводить трансформацию одних и тех же клеток E. coli двумя указанными плазмидами, с последующим культивированием этих трансформированных клеток в культуральной среде, содержащей одновременно антибиотик пенициллинового ряда и антибиотик группы аминогликозидов,- carry out the transformation of the same E. coli cells with the two indicated plasmids, followed by culturing these transformed cells in a culture medium containing both an antibiotic of the penicillin series and an antibiotic of the aminoglycoside group,

или предлагаетсяor proposed

- в качестве первой плазмиды на базе исходного вектора создавать плазмиду, обеспечивающую экспрессию мутантного стрептавидина, сцепленного с аффинной меткой и не способного к связыванию биотина, имеющую ген устойчивости к антибиотику группы аминогликозидов,- as the first plasmid based on the original vector to create a plasmid that provides the expression of mutant streptavidin linked to an affinity tag and is not capable of binding biotin, having an antibiotic resistance gene of the aminoglycoside group,

- в качестве второй плазмиды на базе исходного вектора создавать плазмиду, обеспечивающую экспрессию стрептавидина дикого типа, сцепленного с pelB-лидерным пептидом, имеющую ген устойчивости к антибиотику пенициллинового ряда,- as a second plasmid, based on the initial vector, create a plasmid that expresses wild-type streptavidin linked to a pelB leader peptide having the penicillin antibiotic resistance gene,

- проводить трансформацию одних и тех же клеток E. coli двумя указанными плазмидами, с последующим культивированием этих трансформированных клеток в культуральной среде, содержащей одновременно антибиотик пенициллинового ряда и антибиотик группы аминогликозидов.- carry out the transformation of the same E. coli cells with the two indicated plasmids, followed by the cultivation of these transformed cells in a culture medium containing both an antibiotic of the penicillin series and an antibiotic of the aminoglycoside group.

Дополнительными отличиями предлагаемого способа являются:Additional differences of the proposed method are:

- в качестве аффинного сорбента предпочтительно использовать никель-агарозу;- Nickel agarose is preferably used as an affinity sorbent;

- в качестве антибиотика группы аминогликозидов предпочтительно использовать ампициллин;- it is preferable to use ampicillin as an antibiotic of the aminoglycoside group;

- в качестве антибиотика пенициллинового ряда предпочтительно использовать канамицин;- as an antibiotic of the penicillin series, it is preferable to use kanamycin;

- в качестве вектора для первой плазмиды может быть использован вектор рЕТ28а+;- the vector pET28a + can be used as a vector for the first plasmid;

- в качестве вектора для второй плазмиды может быть использован вектор pET22b+;- the vector pET22b + can be used as a vector for the second plasmid;

- в качестве штамма для трансформации клеток E. coli может быть использован штамм E. coli BL21(DE3);- as a strain for transformation of E. coli cells, E. coli strain BL21 (DE3) can be used;

- мутантный стрептавидин, не способный к связыванию биотина, или стрептавидин дикого типа сцеплен с пептидом слияния;- mutant streptavidin not capable of binding biotin, or wild-type streptavidin linked to a fusion peptide;

- в качестве пептида слияния используют ТАТ-пептид;- the TAT peptide is used as a fusion peptide;

- в качестве аффинной метки предпочтительно использовать олигогистидиновую последовательность.- as an affinity tag, it is preferable to use the oligohistidine sequence.

Сущность изобретения поясняется следующими фигурами.The invention is illustrated by the following figures.

На фиг. 1 приведено схематичное изображение процесса синтеза моновалентного стрептавидина с ТАТ-пептидом в штамме Е. coli. На фиг. 2 приведено схематичное изображение процесса синтеза бивалентного стрептавидина с ТАТ-пептидом в штамме Е. coli. На фиг. 3 приведено схематичное изображение процесса синтеза тетравалентного стрептавидина с ТАТ-пептидом в штамме Е. coli. На фиг. 4 приведено схематичное изображение процесса синтеза гомотетрамера стрептавидина дикого типа с ТАТ-пептидом в штамме Е. coli. На фиг. 5 приведено схематичное изображение процесса синтеза гомотетрамеров мутантного стрептавидина в штамме Е. coli. На фиг. 6 схематично показано как эндонуклеазы рестрикции NcoI и XhoI режут вектор pET22b(+) с образованием двух «липких концов». На фиг. 7 схематично показан процесс получения продуктов SAD с использованием олигонуклеотидов f-SA-NCO и r-SA-stop-XHO. Черным цветом на схеме обозначена нуклеотидная последовательность SAD. Справа на схеме обозначен конечный продукт амплификации - SAD. На фиг. 8 схематично показан процесс лигирования конструкции pEP22b(+)/NcoI/XhoI и амплификатов SAD. Черным цветом обозначена нуклеотидная последовательность SAD. На фиг. 9 схематично показан процесс разрезания вектора pET28a(+)эндонуклеазами рестрикции.In FIG. 1 is a schematic representation of the synthesis of monovalent streptavidin with a TAT peptide in an E. coli strain. In FIG. Figure 2 shows a schematic representation of the synthesis of bivalent streptavidin with a TAT peptide in E. coli strain. In FIG. Figure 3 shows a schematic representation of the synthesis of tetravalent streptavidin with a TAT peptide in E. coli strain. In FIG. Figure 4 shows a schematic representation of the synthesis of the wild-type streptavidin homotetramer with a TAT peptide in E. coli strain. In FIG. Figure 5 shows a schematic representation of the synthesis of homotetramers of mutant streptavidin in the E. coli strain. In FIG. Figure 6 schematically shows how restriction endonucleases NcoI and XhoI cut the pET22b (+) vector to form two “sticky ends”. In FIG. 7 schematically shows a process for producing SAD products using f-SA-NCO and r-SA-stop-XHO oligonucleotides. The nucleotide sequence of SAD is indicated in black on the scheme. On the right in the diagram is indicated the final amplification product - SAD. In FIG. Figure 8 schematically shows the ligation process of the pEP22b (+) / NcoI / XhoI construct and SAD amplifications. The nucleotide sequence of SAD is indicated in black. In FIG. 9 schematically shows the process of cutting the vector pET28 a (+) restriction endonucleases.

На фиг. 10 схематично представлен процесс получения ПЦР-продукта SAA с использованием олигонуклеотидов f-SA-XBA и f-SA-ХНО. Черным цветом на схеме обозначена нуклеотидная последовательность SAA. Справа на схеме обозначен конечный продукт амплификации - SAA.In FIG. 10 schematically illustrates a process for preparing an SAA PCR product using f-SA-XBA and f-SA-XNO oligonucleotides. The nucleotide sequence of SAA is indicated in black on the scheme. On the right in the diagram is the final amplification product - SAA.

На фиг. 11 схематично представлен процесс лигирования конструкции pEP22a(+)/XbaI/XhoI и амплификатов SAA. Черным цветом обозначена нуклеотидная последовательность SAA.In FIG. 11 schematically illustrates the ligation process of the pEP22a (+) / XbaI / XhoI construct and SAA amplifications. The nucleotide sequence of SAA is indicated in black.

На фиг. 12 схематично представлен процесс лигирования конструкции pEP28a(+)-SAA/XbaI и амплификатов нуклеотидной последовательности, кодирующих ТАТ-белок. Черным цветом обозначена нуклеотидная последовательность SAA. Серым цветом обозначена нуклеотидная последовательность ТАТ-пептида.In FIG. 12 schematically illustrates the ligation process of the pEP28a (+) - SAA / XbaI construct and nucleic acid sequence amplifiers encoding the TAT protein. The nucleotide sequence of SAA is indicated in black. The nucleotide sequence of the TAT peptide is indicated in gray.

Краткое описание рисунков.A brief description of the drawings.

Фиг. 1 Схематичное изображение процесса синтеза моновалентного стрептавидина с ТАТ-пептидом в штамме Е. coli. В начале происходит экспрессия генов сконструированных ДНК плазмид, обеспечивающих синтез мономеров мутантного стрептавидина (Позиции 1,2,3), сцепленных с PelB-лидерым пептидом (белок-транспортер в периплазму) и мономеров стрептавидина дикого типа (позиция 4), сцепленных с ТАТ-пептидом (белок вируса иммунодифециты человека) и олигогистидиновой последовтаельностью. Затем происходит тетрамеризация мономеров белка в цитоплазме клетке (позиция 5) и транспортировка данного тетерамера в периплазму клетки, где PelB-лидерный пептид отщепляется протеиназами клетки (позиция 6).FIG. 1 Schematic representation of the synthesis of monovalent streptavidin with a TAT peptide in E. coli strain. At the beginning, the expression of the genes of the constructed plasmid DNA occurs, which provides the synthesis of mutant streptavidin monomers (Positions 1,2,3) linked to the PelB leader peptide (transporter protein in periplasm) and wild-type streptavidin monomers (position 4) linked to TAT- a peptide (a protein of the virus, human immunodiphosphitis) and an oligohistidine sequence. Then, tetramerisation of the protein monomers in the cytoplasm of the cell occurs (position 5) and transportation of this tetramer to the periplasm of the cell, where the PelB leader peptide is cleaved by cell proteases (position 6).

Фиг. 2 Схематичное изображение процесса синтеза бивалентного стрептавидина с ТАТ-пептидом в штамме Е. coli. Вначале происходит экспрессия генов сконструированных ДНК плазмид, обеспечивающих синтез мономеров мутантного стрептавидина (Позиции 1, 2), сцепленных с PelB-лидерным пептидом (белок-транспортер в периплазму) и мономеров стрептавидина дикого типа (позиция 3, 4), сцепленных с ТАТ-пептидом(белок вируса иммунодифецита человека) и олигогистидиновой последовательностью. Затем происходит тетрамеризация мономеров белка в цитоплазме клетке (позиция 5) и транспортировка данного тетрамера в периплазму клетки, где PelB-лидерный пептид отщепляется протеиназами клетки (позиция 6).FIG. 2 Schematic representation of the synthesis of bivalent streptavidin with a TAT peptide in E. coli strain. Initially, the expression of the genes of the constructed plasmid DNA occurs, which provides the synthesis of mutant streptavidin monomers (Positions 1, 2) linked to the PelB leader peptide (transporter protein in periplasm) and wild-type streptavidin monomers (position 3, 4) linked to the TAT peptide (protein of the human immunodiphicitis virus) and oligohistidine sequence. Then, tetramerisation of the protein monomers in the cytoplasm of the cell occurs (position 5) and this tetramer is transported to the periplasm of the cell, where the PelB leader peptide is cleaved by the cell proteases (position 6).

Фиг. 3 Схематичное изображение процесса синтеза тетравалентного стрептавидина с ТАТ-пептидом в штамме Е. coli. Вначале происходит экспрессия генов сконструированных ДНК плазмид, обеспечивающих синтез мономеров мутантного стрептавидина (Позиции 2), сцепленных с PelB-лидерным пептидом (белок-транспортер в периплазму) и мономеров стрептавидина дикого типа (позиция 1, 3, 4), сцепленных с ТАТ-пептидом(белок вируса иммунодифецита человека) и олигогистидиновой последовательностью. Затем происходит тетрамеризация мономеров белка в цитоплазме клетке (позиция 5) и транспортировка данного тетерамера в периплазму клетки, где PelB-лидерный пептид отщепляется протеиназами клетки (позиция 6).FIG. 3 Schematic representation of the synthesis of tetravalent streptavidin with a TAT peptide in E. coli strain. Initially, the expression of the genes of the constructed plasmid DNA occurs, which provides the synthesis of mutant streptavidin monomers (Position 2) linked to the PelB leader peptide (transporter protein in periplasm) and wild-type streptavidin monomers (position 1, 3, 4) linked to the TAT peptide (protein of the human immunodiphicitis virus) and oligohistidine sequence. Then, tetramerisation of the protein monomers in the cytoplasm of the cell occurs (position 5) and transportation of this tetramer to the periplasm of the cell, where the PelB leader peptide is cleaved by cell proteases (position 6).

Фиг. 4 Схематичное изображение процесса синтеза гомотетрамера стрептавидина дикого типа с ТАТ-пептидом в штамме Е. coli. Вначале происходит экспрессия генов сконструированных ДНК плазмид, обеспечивающих синтез мономеров мутантного стрептавидина(на фиг. не показаны), сцепленных с PelB-лидерным пептидом (белок-транспортер в периплазму) и мономеров стрептавидина дикого типа(позиция 1, 2, 3, 4), сцепленных с ТАТ-пептидом(белок вируса иммунодифецита человека) и олигогистидиновой последовательностью. Затем происходит тетрамеризация мономеров стрептавидина дикого типа в цитоплазме клетке (позиция 5). Данный тетерамер не имеет в своем составе мутантный стрептавидин, несущий на себе PelB-лидерный пептид, в связи с чем транспорт тетрамеров данной конструкции в периплазму осуществляться не будет. Таким образом удается in vivo очистить гетеротетрамеры белка от нецелевого гомотетрамера стрептавидина.FIG. 4 Schematic representation of the synthesis of wild-type streptavidin homotetramer with a TAT peptide in E. coli strain. First, the expression of the genes of the constructed plasmid DNA occurs, which provides the synthesis of mutant streptavidin monomers (not shown in Fig.) Linked to the PelB leader peptide (transporter protein in periplasm) and wild-type streptavidin monomers (position 1, 2, 3, 4), linked to the TAT peptide (protein of the human immunodiphicitis virus) and oligohistidine sequence. Then, tetramerization of wild-type streptavidin monomers takes place in the cytoplasm of the cell (position 5). This tetramer does not include a mutant streptavidin that carries a PelB leader peptide, and therefore tetramers of this design will not be transported to the periplasm. Thus, it is possible in vivo to purify protein heterotetramers from the non-target streptavidin homotetramer.

Фиг. 5 Схематичное изображение процесса синтеза гомотетрамеров мутантного стрептавидина в штамме Е. coli. Вначале происходит экспрессия генов сконструированных ДНК плазмид, обеспечивающих синтез мономеров мутантного стрептавидина (Позиция 1, 2, 3, 4), сцепленных с PelB-лидерным пептидом (белок-транспортер в периплазму) и мономеров стрептавидина дикого типа(на фиг. не показаны), сцепленных с ТАТ-пептидом(белок вируса иммунодефицита человека) и олигогистидиновой последовательностью. Затем происходит тетрамеризация мономеров мутантного стрептавидина в цитоплазме клетке (позиция 5) и транспортировка данного тетрамера в периплазму клетки, где PelB-лидерный пептид отщепляется протеиназами клетки (позиция 6). Данный тетрамер не имеет в своем составе стрептавидина дикого типа, несущего на себе олигогистидиновую последовательность, в связи с чем тетрамеры данной конструкции не возможно будет выделить из периплазматической фракции на никель-агарозном сорбенте. Таким образом, удается очистить гетеротетрамеры белка от нецелевого гомомтетрамера стрептавидина.FIG. 5 Schematic representation of the synthesis of homotetramers of mutant streptavidin in E. coli strain. First, the expression of the genes of the constructed plasmid DNA occurs, which provides the synthesis of mutant streptavidin monomers (Position 1, 2, 3, 4) linked to the PelB leader peptide (transporter protein in periplasm) and wild type streptavidin monomers (not shown in Fig.), linked to a TAT peptide (human immunodeficiency virus protein) and oligohistidine sequence. Then, tetramerisation of the mutant streptavidin monomers takes place in the cytoplasm of the cell (position 5) and this tetramer is transported to the periplasm of the cell, where the PelB leader peptide is cleaved by the cell proteases (position 6). This tetramer does not contain wild-type streptavidin bearing an oligohistidine sequence, and therefore tetramers of this design cannot be isolated from the periplasmic fraction on a nickel-agarose sorbent. Thus, it is possible to clean the heterotetramers of the protein from the non-target homotetramer of streptavidin.

Предлагаемый способ получения гетеротетрамерного стрептавидина включает в себя несколько стадий:The proposed method for the preparation of heterotetrameric streptavidin includes several stages:

- создание плазмиды pET22b+-SAD, обеспечивающей экспрессию мутантного стрептавидина, сцепленного с pelB лидером, осуществляющим транспорт гетеротетрамерного белка в периплазму;- the creation of the plasmid pET22b + -SAD, providing the expression of mutant streptavidin linked to the pelB leader, transporting the heterotetrameric protein into the periplasm;

- создание плазмиды pET22a+-SAA-TAT, обеспечивающей экспрессию стрептавидина дикого типа, сцепленного с олигогистидиновой последовательностью и ТАТ-белком вируса иммунодефицита человека;- the creation of the plasmid pET22a + -SAA-TAT, which provides the expression of wild-type streptavidin linked to the oligohistidine sequence and the TAT protein of human immunodeficiency virus;

- трансформация штамма E.coli BL21(DE3) конструкциями pET22b+-SAD и pET22b+-SAA-TAT, с последующим культивированием данного штамма в LB-среде;- transformation of E. coli strain BL21 (DE3) with constructs pET22b + -SAD and pET22b + -SAA-TAT, followed by cultivation of this strain in LB medium;

- выделение гетеротетрамерного стрептавидина из периплазматического пространства на никель-агарозном сорбенте;- isolation of heterotetrameric streptavidin from the periplasmic space on a nickel-agarose sorbent;

- подтверждение наличия белка в пробах с помощью электрофоретического разделения белка в денатурирующих условиях; проверка способности стрептавидина связывать биотин с помощью метода иммуноблоттинга.- confirmation of the presence of protein in samples using electrophoretic separation of the protein under denaturing conditions; testing the ability of streptavidin to bind biotin using the method of immunoblotting.

Пример 1. Создание плазмиды pET22b+-SADExample 1. The creation of plasmids pET22b + -SAD

Для создания плазмиды, кодирующий нуклеотидную последовательность мутантного стрептавидина, был использован исходный вектор pET22b(+) [Novagen, рЕТ System Manual, 11th Edition], содержащий ген устойчивости к ампициллину и нуклеотидную последовательность pe1B-лидерного пептида [Novagen, рЕТ System Manual, 11th Edition], необходимого для направленного транспорта белка в периплазму. Для наработки исходного вектора pET22b(+) был использован штамм E.coli DH5(α). К 100 мкл компетентных клеток E.coli DH5(α) добавили от 100 до 300 нг плазмидной ДНК pET22b(+). Затем инкубировали во льду 15 минут. Для осуществления теплового шока суспензию клеток инкубировали в течение 5 минут при 42°С на водяной бане, с последующей инкубацией во льду 2 минуты. К суспензии добавили 900 мкл среды LB и инкубировали 1 час при 37°С. Клетки высевали на чашки, содержащие агаризованную LB-среду с ампициллином (100 мкг/мл). Чашки инкубировали в течение ночи при 37°. Клетки E.coli DH5(α), трансформированные pET22b(+), выращивались при 37°С в условиях аэрации, осаждались центрифугированием и использовали для выделения плазмидной ДНК фенол-хлороформным методом. Супернатант сливали, остаток клеток ресуспендировали в 4 мл среды и осаждали центрифугированием, затем супернатант снова сливали. Добавляли по 200 мкл раствора I в каждую пробирку. Раствор I имеет следующий состав: 50 мМ глюкозы, 25 мМ TrisHCl рН 8.0, 10 мМ EDTA рН 8.0. Смесь ресуспендировали на вортексе и добавляли по 400 мкл раствора II, следующего состава: 0.2Н NaOH, 1% SDS. Получившуюся суспензию перемешивали быстрым переворачиванием в течение 5 минут и добавляли по 300 мкл раствора III (5М CH3COOK, 11.5% СН3СООН), несколько раз переворачивали и инкубировали во льду в течение 5 минут. Клетки осаждали центрифугированием и отбирали по 600 мкл суспензии и переносили в чистые эппендорфы и затем добавляли по 600 мкл изопропилового спирта (-20°С). Затем суспензию инкубировали при - 20°С в течение 10 минут и осаждали центрифугированием. Спирт сливали и осадок высушивали. Растворяли осадок в 200 мкл воды. Добавляли 250 мкл смеси фенол:хлороформ (1:1) и перемешивали. Суспензию осаждали центрифугированием, супернатант отбирали и добавляли 250 мкл смеси хлороформ: изоамиловый спирт (24:1) и перемешивали. Суспензию осаждали центрифугированием. Получившийся супернатант отбирали, добавляли 2.5 объема 96% этилового спирта и инкубировали при -20°С в течение 30 минут. Затем осаждали центрифугированием, спирт сливали и добавляли 1 мл 70% этилового спирта. Затем смесь осаждали центрифугированием, спирт сливали. Высушивали осадок до исчезновения запаха спирта. Осадок растворяли в 200 мкл воды. Полученную плазмидную ДНК разделяли в 0.8% агарозном геле. Состав геля: 0.8% агароза, 0.5х ТВЕ буфер, 1 мкг/мл этидиум бромид. Состав буфер для образцов: 30%-ный глицерин (v/v), 0.025%-ный ксиленцианол (w/v), 0.025%-ный бромфеноловый синий (w/v). Электродный буфер: 0.5х буфер ТВЕ Состав 10х буфера ТВЕ: 890 мМ Tris, 890 мМ борная кислота (рН 8.0), 20М EDTA. Для приготовления геля смесь компонентов прогревали до полного растворения агарозы, после чего охлаждали до 50°С, добавляли бромид этидия до концентрации 0.5 мг/мл и заливали на горизонтальную платформу размером 80×110 мм. Толщина геля составляла 5 мм. Напряженность электрического поля составляла 5 В/см В качестве маркеров использовали коммерческие маркеры 250-10000 п.н. («Медиген»). Очистка плазмиды из агарозного геля проводилась с использованием специального набора фирмы Promega (WizardSV Gel and PCR Clean-Up System, США). - удалить всеThe original vector pET22b (+) [Novagen, pET System Manual, 11th Edition] containing the ampicillin resistance gene and the nucleotide sequence of the pe1B leader peptide [Novagen, pET System Manual, 11th Edition) was used to create a plasmid encoding the nucleotide sequence of mutant streptavidin ], necessary for the directed transport of protein into the periplasm. To generate the original vector pET22b (+), E. coli strain DH5 (α) was used. To 100 μl of competent E. coli DH5 (α) cells, 100 to 300 ng of pET22b (+) plasmid DNA was added. Then incubated in ice for 15 minutes. To effect heat shock, the cell suspension was incubated for 5 minutes at 42 ° C in a water bath, followed by incubation in ice for 2 minutes. 900 μl of LB medium was added to the suspension and incubated for 1 hour at 37 ° C. Cells were plated on plates containing agarized LB medium with ampicillin (100 μg / ml). The plates were incubated overnight at 37 °. E. coli DH5 (α) cells transformed with pET22b (+) were grown at 37 ° C under aeration, precipitated by centrifugation, and used to isolate plasmid DNA using the phenol-chloroform method. The supernatant was discarded, the cell residue was resuspended in 4 ml of medium and precipitated by centrifugation, then the supernatant was again discarded. 200 μl of solution I was added to each tube. Solution I has the following composition: 50 mM glucose, 25 mM TrisHCl pH 8.0, 10 mM EDTA pH 8.0. The mixture was resuspended on a vortex and 400 μl of solution II was added, with the following composition: 0.2N NaOH, 1% SDS. The resulting suspension was stirred by rapid inversion for 5 minutes and 300 μl of solution III was added (5M CH 3 COOK, 11.5% CH 3 COOH), inverted several times and incubated in ice for 5 minutes. Cells were pelleted by centrifugation and 600 μl of suspension were taken and transferred to pure eppendorfs and then 600 μl of isopropyl alcohol (-20 ° C) was added. Then the suspension was incubated at -20 ° C for 10 minutes and precipitated by centrifugation. The alcohol was drained and the precipitate was dried. Dissolve the precipitate in 200 μl of water. 250 μl of a phenol: chloroform mixture (1: 1) was added and mixed. The suspension was precipitated by centrifugation, the supernatant was collected and 250 μl of a mixture of chloroform: isoamyl alcohol (24: 1) was added and stirred. The suspension was precipitated by centrifugation. The resulting supernatant was collected, 2.5 volumes of 96% ethanol were added and incubated at -20 ° C for 30 minutes. Then it was precipitated by centrifugation, the alcohol was drained and 1 ml of 70% ethyl alcohol was added. Then the mixture was precipitated by centrifugation, the alcohol was drained. The precipitate was dried until the smell of alcohol disappeared. The precipitate was dissolved in 200 μl of water. The resulting plasmid DNA was separated on a 0.8% agarose gel. The composition of the gel: 0.8% agarose, 0.5x TBE buffer, 1 μg / ml ethidium bromide. Composition sample buffer: 30% glycerol (v / v), 0.025% xylencyanol (w / v), 0.025% bromophenol blue (w / v). Electrode buffer: 0.5x TBE buffer Composition of 10x TBE buffer: 890 mM Tris, 890 mM boric acid (pH 8.0), 20M EDTA. To prepare the gel, the mixture of components was heated until the agarose was completely dissolved, then it was cooled to 50 ° С, ethidium bromide was added to a concentration of 0.5 mg / ml and it was poured onto a horizontal platform measuring 80 × 110 mm. The gel thickness was 5 mm. The electric field strength was 5 V / cm. Commercial markers 250-10000 bp were used as markers. ("Medigen"). The plasmid was purified from agarose gel using a special Promega kit (WizardSV Gel and PCR Clean-Up System, USA). - delete everything

Для вставки нуклеотидной последовательности мутантного стрептавидина (SAD) в исходную плазмиду использовались «липкие концы», получаемые за счет обработки вектора эндонуклеазми рестрикции NcoI и XhoI (фиг. 6). Под мутантным стрептавидином подразумевается стрептавидин, не способный связывать биотин.To insert the nucleotide sequence of mutant streptavidin (SAD) into the original plasmid, “sticky ends” obtained by processing the restriction endonuclease vector NcoI and XhoI were used (Fig. 6). By mutant streptavidin is meant streptavidin, unable to bind biotin.

Реакционная смесь рестрикции имела следующий состав (V=60 мкл,

Figure 00000001
, 1 час):The restriction reaction mixture had the following composition (V = 60 μl,
Figure 00000001
, 1 hour):

pET22b(+): 22 мклpET22b (+): 22 μl

NcoI 2,5 мкл, XhoI 2,5 мкл,NcoI 2.5 μl, XhoI 2.5 μl,

10Хбуфер 6 мкл,10 X buffer 6 μl,

Н2О 27 мклH 2 About 27 μl

После процедуры гидролиза, получившийся линейный вектор подвергался электрофоретическом разделению в 0.8% агарозном геле с использование протокола, указанного выше в тексте. Очистка плазмиды из агарозного геля проводилась с использованием специального набора фирмы Promega (WizardSV Gel and PCR Clean-Up System, США).After the hydrolysis procedure, the resulting linear vector was subjected to electrophoretic separation in 0.8% agarose gel using the protocol indicated above. The plasmid was purified from agarose gel using a special Promega kit (WizardSV Gel and PCR Clean-Up System, USA).

Для наработки необходимого количества нуклеотидной последовательности SAD проводилась ПЦР с использованием специально подобранных олигонуклеотидов.To generate the required amount of the SAD nucleotide sequence, PCR was performed using specially selected oligonucleotides.

В качестве матрицы для наработки нуклеотидной последовательности использовалась плазмида, содержащая нуклеотидную последовательность мутантного стрептавидина [Biochem Biophys Res Commun. 2015 Aug 7; 463(4): 1059-1063]. Для получения нуклеотидной последовательности нами были подобраны специальные олигонуклеотиды:A plasmid containing the nucleotide sequence of a mutant streptavidin [Biochem Biophys Res Commun. 2015 Aug 7; 463 (4): 1059-1063]. To obtain the nucleotide sequence, we selected special oligonucleotides:

f-SA-NCO: 5'-ctgccatggctgaagctggtatcacc - олигонуклеотид с сайтом рестрикции для NcoI и последовательностью, комплементарной последовательности гена стрептавидинаf-SA-NCO: 5'- ctg ccatgg ctgaagctggtatcacc is an oligonucleotide with a restriction site for NcoI and a sequence complementary to the streptavidin gene

r-SA-stop-XHO: 5'-ctgctcgagtcattoggaagcagcggacggtt - с сайтом рестрикции XhoI, стоп кодоном перед олигогистидиновой последовательностью и последовательностью комплементарной последовательности гена стрептавидина.r-SA-stop-XHO: 5'- ctg ctcgag tcattoggaagcagcggacggtt - with the XhoI restriction site, the stop codon in front of the oligo-histidine sequence and the sequence of the complementary sequence of the streptavidin gene.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) проводилась в реакционной смеси конечным объемом 30 мкл. Состав реакционной смеси: Олигонуклеотиды (прямой и обратный) по 10 пМоль, Буфер для Taq-полимеразы x1, (dATP, dTTP, dGTP, dCTP) 6 нМоль, MgCl2 50 нМоль, Taq-полимераза 1 единица. ПЦР проводилась в микроцентрифужных пробирках объемом 0.5 мл на аппарате «Терцик» (Россия) с набором программ, определяющих температурный режим ПЦР. Была проведена амплификация нуклеотидных последовательностей методом ПЦР. Температурный профиль ПЦР: 5 минут 95°С, 1 минута 95°С (денатурация), 1 минута

Figure 00000002
30 циклов, 1 минута 72°С (достройка), 5 минут 72°С.The polymerase chain reaction (PCR) was carried out in the reaction mixture with a final volume of 30 μl. Composition of the reaction mixture: Oligonucleotides (direct and reverse) of 10 pMol, Taq polymerase buffer x1, (dATP, dTTP, dGTP, dCTP) 6 nMol, MgCl 2 50 nMol, Taq polymerase 1 unit. PCR was performed in 0.5 ml microcentrifuge tubes on a Tertsik apparatus (Russia) with a set of programs determining the temperature regime of PCR. Amplification of nucleotide sequences was carried out by PCR. PCR temperature profile: 5 minutes 95 ° C, 1 minute 95 ° C (denaturation), 1 minute
Figure 00000002
30 cycles, 1 minute 72 ° C (completion), 5 minutes 72 ° C.

Схема получения продукта SAD представлена на фиг. 7.The SAD product preparation scheme is shown in FIG. 7.

Встраивание нуклеотидной последовательности SAD в плазмиду pET22b(+) производилось следующим способом. Полученные продукты амплификации нуклеотидной последовательности SAD обрабатывались эндонуклеазами рестрикции XhoI и NcoI. Состав реакционной смеси для NcoI и XhoI (V=60 мкл,

Figure 00000001
, 1 час):The insertion of the nucleotide sequence of SAD in the plasmid pET22b (+) was performed as follows. The obtained amplification products of the nucleotide sequence of SAD were processed with restriction endonucleases XhoI and NcoI. The composition of the reaction mixture for NcoI and XhoI (V = 60 μl,
Figure 00000001
, 1 hour):

нуклеотидная последовательность SAD: 35 мклSAD nucleotide sequence: 35 μl

NcoI 2,5 мкл, XhoI 2,5 мкл,NcoI 2.5 μl, XhoI 2.5 μl,

10Хбуфер 6 мкл,10 X buffer 6 μl,

Н2О 16 мклH 2 O 16 μl

Таким образом, нами была подготовлена плазмида pET22b(+)/NcoI/XhoI и продукты амплификации нуклеотидной последовательности SAD, имеющие идентичные липкие концы. Продукты рестрикции нуклеотидной последовательности SAD смешивались с подготовленным вектором и затем литеровались. Молярное соотношение плазмиды и ПЦР-продукта брали 1/20. Для лигирования использовали лигазу фирмы «Fermentas» (Литва). Состав реакционной смеси (объем пробы составлял 10 мкл.): нуклеотидная последовательность SAD 65 нг (4 мкл), Лигаза 1 мкл, Лигазный буфер 1 мкл, Плазмида 40 нг (4 мкл). Литерование проводили в течение 16 часов при температуре +4°С. В результате была получена генетическая конструкция названная нами pEP22b(+)-SAD, кодирующая белок SAD с PelB-лидерным пептидом. Схема создания данных конструкций представлена на фиг. 8.Thus, we prepared the plasmid pET22b (+) / NcoI / XhoI and the amplification products of the SAD nucleotide sequence with identical sticky ends. The products of restriction of the nucleotide sequence of SAD were mixed with the prepared vector and then were marked. The molar ratio of plasmid and PCR product was taken 1/20. For ligation used a ligase company "Fermentas" (Lithuania). The composition of the reaction mixture (sample volume was 10 μl.): SAD nucleotide sequence 65 ng (4 μl), Ligase 1 μl, Ligase buffer 1 μl, Plasmid 40 ng (4 μl). The lettering was carried out for 16 hours at a temperature of + 4 ° C. As a result, we obtained a genetic construct called pEP22b (+) - SAD, which encodes an SAD protein with a PelB leader peptide. The circuit for creating these structures is shown in FIG. 8.

Отбор колоний, содержащих плазмиды со вставкой нуклеотидной последовательности SAD, производился следующим образом. Полученной лигазной смесью были трансформированы компетентные клетки штамма DH5(α) E.coli. К 100 мкл компетентных клеток E.coli DH5(α) добавили от 100 до 300 нг плазмидной ДНК pET22b(+)-SAD и далее проводили трансформацию с помощью аналогичного метода, изложенного выше. Трансформанты были высеяны на чашку Петри с агаризованной LB средой, в состав которой входил антибиотик ампициллин. Таким образом, на селективной среде выросли клетки, резистентные к ампициллину, содержащие плазмиды - продукты лигирования.The selection of colonies containing plasmids with the insertion of the nucleotide sequence of SAD was performed as follows. The resulting ligase mixture was transformed competent cells of strain DH5 (α) E. coli. From 100 to 300 ng of pET22b (+) - SAD plasmid DNA was added to 100 μl of competent E. coli DH5 (α) cells and further transformation was carried out using the same method described above. Transformants were plated on a Petri dish with agarized LB medium, which included the antibiotic ampicillin. Thus, ampicillin-resistant cells containing plasmids, ligation products, grew on a selective medium.

Клетки E.coli DH5(α), трансформированные pET22b(+)-SAD, выращивались при 37°С в условиях аэрации, осаждались центрифугированием при 4000 об/мин на центрифуге К23 при 4°С в течение 30 минут и использовали для выделения плазмидной ДНК методом подробно изложенным выше в тексте.E. coli DH5 (α) cells transformed with pET22b (+) - SAD were grown at 37 ° C under aeration, pelleted by centrifugation at 4000 rpm in a K23 centrifuge at 4 ° C for 30 minutes, and used to isolate plasmid DNA the method described in detail above in the text.

Для проверки вставки с помощью ПЦР было выбрано несколько колоний. Нуклеотидная последовательность целевой генетической конструкции дополнительно проверялась с помощью секвенирования по Сэнгеру [J.Mol.Biol. 1975. V. 94. Р. 441-446].Several colonies were selected to verify insertion by PCR. The nucleotide sequence of the target genetic construct was further verified by Sanger sequencing [J. Mol. Biol. 1975. V. 94. P. 441-446].

Пример 2. Создание плазмиды pET28a+-SAA-TATExample 2. The creation of the plasmid pET28a + -SAA-TAT

Для создания плазмиды, кодирующий нуклеотидную последовательность стрептавидина дикого типа, был использован исходный вектор рЕТ28а(+) [Novagen, рЕТ System Manual, 11th Edition], содержащий ген устойчивости к канамицину и олигогистидиновой последовательностью, необходимую для последующей очистки целевого белка на никель-агарозном сорбенте. Для наработки исходного вектора рЕТ28а(+) был использован штамм E.coli DH5(α). К 100 мкл компетентных клеток E.coli DH5(α) добавили от 100 до 300 нг плазмидной ДНК рЕТ28а(+) и далее проводили трансформацию с помощью аналогичного метода, изложенного выше. Клетки E.coli DH5(α), трансформированные рЕТ28а(+), выращивались при 37°С в условиях аэрации, осаждались центрифугированием и использовали для выделения плазмидной ДНК методом подробно изложенным выше в тексте. Полученную плазмидную ДНК разделяли в 0.8% агарозном геле с использование протокола, указанного выше в тексте. Очистка плазмиды из агарозного геля проводилась с использованием набора фирмы Promega (WizardSV Gel and PCR Clean-Up System, США).To create a plasmid encoding the nucleotide sequence of wild-type streptavidin, we used the original vector pET28a (+) [Novagen, pET System Manual, 11th Edition] containing the kanamycin and oligohistidine resistance gene necessary for subsequent purification of the target protein on a nickel-agarose sorbent . To produce the initial vector pET28a (+), E. coli strain DH5 (α) was used. From 100 to 300 ng of pET28a (+) plasmid DNA was added to 100 μl of competent E. coli DH5 (α) cells, and then transformation was carried out using the same method described above. E. coli DH5 (α) cells transformed with pET28a (+) were grown at 37 ° C under aeration, precipitated by centrifugation, and used to isolate plasmid DNA using the method described in detail above. The resulting plasmid DNA was separated on a 0.8% agarose gel using the protocol indicated above. The agarose gel plasmid was purified using a Promega kit (WizardSV Gel and PCR Clean-Up System, USA).

Для вставки фрагментов нуклеотидной последовательности стрептавидина дикого типа (SAA) в исходную плазмиду, использовались «липкие концы», получаемые за счет обработки вектора эндонуклеазмами рестрикции XbaI и XhoI (Фиг. 9).To insert fragments of the nucleotide sequence of wild-type streptavidin (SAA) into the original plasmid, “sticky ends” obtained by treating the vector with XbaI and XhoI restriction endonucleases were used (Fig. 9).

Реакционная смесь рестрикции имела следующий состав: состав реакционной смеси для XbaI и XhoI (V=60 мкл, t0=370С, 1 час):The restriction reaction mixture had the following composition: the composition of the reaction mixture for XbaI and XhoI (V = 60 μl, t0 = 370C, 1 hour):

рЕТ28а(+): 22 мклpET28a (+): 22 μl

XbaI 2,5 мкл,XbaI 2.5 μl,

XhoI 2,5 мкл,XhoI 2.5 μl,

10Хбуфер 6 мкл,10 X buffer 6 μl,

Н2О 27 мклH 2 About 27 μl

После процедуры гидролиза, получившийся линейный вектор подвергался электрофоретическом разделению в 0.8% агарозном геле с использованием протокола, указанного выше в тексте. Очистка плазмиды из агарозного геля проводилась с использованием набора фирмы Promega (WizardSV Gel and PCR Clean-Up System, США).After the hydrolysis procedure, the resulting linear vector was subjected to electrophoretic separation in 0.8% agarose gel using the protocol indicated above in the text. The agarose gel plasmid was purified using a Promega kit (WizardSV Gel and PCR Clean-Up System, USA).

Для наработки необходимого количества нуклеотидной последовательности SAA проводилась ПЦР с использованием специально подобранных олигонуклеотидов.To generate the required amount of the SAA nucleotide sequence, PCR was performed using specially selected oligonucleotides.

В качестве матрицы для наработки нуклеотидной последовательности использовалась плазмида, содержащая нуклеотидную последовательность стрептавидина дикого типа [J Chromatogr А. 1994 Aug 5; 676(2): 337-45]. Для получения нуклеотидной последовательности SAA нами были подобраны специальные олигонуклеотиды:A plasmid containing the nucleotide sequence of wild-type streptavidin was used as a matrix for generating the nucleotide sequence [J Chromatogr A. 1994 Aug 5; 676 (2): 337-45]. To obtain the nucleotide sequence of SAA, we selected special oligonucleotides:

f-SA-XBA: 5'-ctgtctagactgaagctggtatcacc - олигонуклеотид с сайтом рестрикции для XbaI и последовательностью, комплементарной последовательности гена стрептавидинаf-SA-XBA: 5'-ctgtctagactgaagctggtatcacc is an oligonucleotide with a restriction site for XbaI and a sequence complementary to the streptavidin gene

r-SA-XHO: 5'-ctgctcgagggaagcagcggacggtt - олигонуклеотид с сайтом рестрикции для XhoI, последовательностью, комплементарной последовательности гена стрептавидинаr-SA-XHO: 5'- ctg ctcgag ggaagcagcggacggtt is an oligonucleotide with a restriction site for XhoI, a sequence complementary to the streptavidin gene

Схема получения продукта SAA представлена на фиг. 10.The SAA product preparation scheme is shown in FIG. 10.

Встраивание нуклеотидной последовательности SAA в плазмиду рЕТ28а(+) проводилось следующим способом. Полученные продукты амплификации SAA предварительно обрабатывались эндонуклеазмами рестрикции XhoI и XbaI. Состав реакционной смеси для XbaI и XhoI (V=60 мкл,

Figure 00000003
, 1 час):Insertion of the nucleotide sequence of SAA into plasmid pET28a (+) was carried out as follows. The resulting SAA amplification products were pretreated with XhoI and XbaI restriction endonucleases. The composition of the reaction mixture for XbaI and XhoI (V = 60 μl,
Figure 00000003
, 1 hour):

нуклеотидная последовательность SAA: 35 мклSAA nucleotide sequence: 35 μl

XbaI 2,5 мкл, XhoI 2,5 мкл,XbaI 2.5 μl, XhoI 2.5 μl,

10Хбуфер 6 мкл,10 X buffer 6 μl,

Н2О 16 мклH 2 O 16 μl

Таким образом, нами были подготовлены плазмида pET28a(+)/XbaI/XhoI и продукты амплификации нуклеотидной последовательности SAA, имеющие идентичные липкие концы. Продукты рестрикции нуклеотидной последовательности SAA смешивались с подготовленным вектором и затем лигировались. Молярное соотношение плазмиды и ПЦР-продукта брали 1/20. Для лигирования использовали лигазу фирмы «Fermentas» (Литва). Состав реакционной смеси (объем пробы составлял 10 мкл.): нуклеотидная последовательность SAA 65 нг (4 мкл), Лигаза 1 мкл, Лигазный буфер 1 мкл, Плазмида 40 нг (4 мкл). Лигирование проводили в течение 16 часов при температуре +4°С. В результате была получена генетическая конструкция условно названная нами pEP28a(+)-SAA, экспрессирующая ген SAA, сцепленный с олигогистидиновой последовательностью. Схема создания данных конструкций представлена на фиг. 11.Thus, we prepared the plasmid pET28a (+) / XbaI / XhoI and amplification products of the nucleotide sequence of SAA with identical sticky ends. The restriction products of the nucleotide sequence of SAA were mixed with the prepared vector and then ligated. The molar ratio of plasmid and PCR product was taken 1/20. For ligation used a ligase company "Fermentas" (Lithuania). The composition of the reaction mixture (sample volume was 10 μl): nucleotide sequence SAA 65 ng (4 μl), Ligase 1 μl, Ligase buffer 1 μl, Plasmid 40 ng (4 μl). Ligation was carried out for 16 hours at a temperature of + 4 ° C. As a result, we obtained a genetic construct, which we conventionally called pEP28a (+) - SAA, expressing the SAA gene linked to the oligohistidine sequence. The circuit for creating these structures is shown in FIG. eleven.

Отбор колоний, содержащих плазмиды со вставкой нуклеотидной последовательности SAA, производился следующим способом. Полученной лигазной смесью были трансформированы компетентные клетки штамма DH5(α) E.coli. К 100 мкл компетентных клеток E.coli DH5(α) добавили от 100 до 300 нг плазмидной ДНК pET22b(+)-SAA и далее проводили трансформацию с помощью аналогичного метода, изложенного выше. Трансформанты были высеяны на чашку Петри с агаризованной LB средой, в состав которой входил антибиотик канамицин. Таким образом, на селективной среде выросли клетки, резистентные к канамицину, содержащие плазмиды - продукты лигирования.The selection of colonies containing plasmids with the insertion of the nucleotide sequence of SAA was carried out in the following way. The resulting ligase mixture was transformed competent cells of strain DH5 (α) E. coli. From 100 to 300 ng of pET22b (+) - SAA plasmid DNA was added to 100 μl of competent E. coli DH5 (α) cells and further transformation was performed using the same method described above. Transformants were plated on a Petri dish with agarized LB medium, which included the antibiotic kanamycin. Thus, on a selective medium, kanamycin-resistant cells containing plasmids — ligation products — grew.

Клетки E.coli DH5(α), трансформированные pET28a(+)-SAA, выращивались при 37°С в условиях аэрации, осаждались центрифугированием при 4000 об/мин на центрифуге К23 при 4°С в течение 30 минут и использовали для выделения плазмидной ДНК методом подробно изложенным выше в тексте.E. coli DH5 (α) cells transformed with pET28a (+) - SAA were grown at 37 ° C under aeration, pelleted by centrifugation at 4000 rpm in a K23 centrifuge at 4 ° C for 30 minutes, and used to isolate plasmid DNA the method described in detail above in the text.

Для проверки вставки с помощью ПЦР было выбрано несколько колоний. Нуклеотидная последовательность целевой генетической конструкции дополнительно проверялась с помощью секвенирования по Сэнгеру [J.Mol.Biol. 1975. V. 94. Р. 441-446].Several colonies were selected to verify insertion by PCR. The nucleotide sequence of the target genetic construct was further verified by Sanger sequencing [J. Mol. Biol. 1975. V. 94. P. 441-446].

Встраивание нуклеотидной последовательности, кодирующей ТАТ-пептид в плазмиду pEP28a(+)-SAA производилось следующим способом. Полученный ранее вектор подготавливали к вставке нуклеотидной последовательности ТАТ-пептида. Для этого вектор подвергался рестрикции по сайту XbaI. Состав реакционной смеси для XbaI (V=60 мкл,The insertion of the nucleotide sequence encoding the TAT peptide into the plasmid pEP28a (+) - SAA was performed as follows. The previously obtained vector was prepared for insertion of the nucleotide sequence of the TAT peptide. For this, the vector was subjected to restriction at the XbaI site. The composition of the reaction mixture for XbaI (V = 60 μl,

t0=370C, 1 час):t0 = 370C, 1 hour):

pET28a(+)-SAA: 22 мклpET28a (+) - SAA: 22 μl

XbaI 4 мкл,XbaI 4 μl,

10Хбуфер 6 мкл,10 X buffer 6 μl,

H2O 28 мклH 2 O 28 μl

После процедуры гидролиза, получившийся линейный вектор подвергался электрофоретическом разделению в 0.8% агарозном геле с использование протокола, указанного выше в тексте. Очистка плазмиды из агарозного геля проводилась с использованием набора фирмы Promega (WizardSV Gel and PCR Clean-Up System, США)..After the hydrolysis procedure, the resulting linear vector was subjected to electrophoretic separation in 0.8% agarose gel using the protocol indicated above. The agarose gel plasmid was purified using a Promega kit (WizardSV Gel and PCR Clean-Up System, USA) ..

Необходимое для вставки в плазмиду количество нуклеотидной последовательности ТАТ-пептида, было получено с помощью метода, подробно изложенного в статье [J Drug Target. 2012 Sep; 20(8): 678-690]. Продукты амплификации нуклеотидной последовательности ТАТ-пептида предварительно обрабатывались эндонуклеазой рестрикции Xbal.The number of nucleotide sequences of the TAT peptide required for insertion into the plasmid was obtained using the method described in detail in the article [J Drug Target. 2012 Sep; 20 (8): 678-690]. Amplification products of the nucleotide sequence of the TAT peptide were pretreated with Xbal restriction endonuclease.

Реакционная смесь для XbaI_(V=60 мкл, t0=370C, 1 час): нуклеотидная последовательность ТАТ: 35 мклThe reaction mixture for XbaI_ (V = 60 μl, t0 = 370C, 1 hour): nucleotide sequence of TAT: 35 μl

XbaI 4 мкл,XbaI 4 μl,

10Хбуфер 6 мкл,10 X buffer 6 μl,

Н2О 15 мклH 2 About 15 μl

Продукты рестрикции нуклеотидной последовательности ТАТ-пептида смешивались с подготовленным вектором и затем лигировались. Молярное соотношение плазмиды и ПЦР-продукта брали 1/100. Для лигирования использовали лигазу фирмы «Fermentas» (Литва). Состав реакционной смеси (объем пробы составлял 10 мкл.): нуклеотидная последовательность ТАТ-пептида 65 нг (4 мкл), Лигаза 1 мкл, Лигазный буфер 1 мкл, Плазмида 40 нг (4 мкл). Лигирование проводили в течение 16 часов при температуре +4°С. В результате была получена генетическая конструкция условно названная нами pEP28a(+)-SAA-TAT, экспрессирующая нуклеотидную последовательность SAA, сцепленную с нуклеотидной последовательностью ТАТ-пептида. Схема создания данных конструкций представлена на фиг. 12.The restriction products of the nucleotide sequence of the TAT peptide were mixed with the prepared vector and then ligated. The molar ratio of plasmid and PCR product was taken 1/100. For ligation used a ligase company "Fermentas" (Lithuania). The composition of the reaction mixture (sample volume was 10 μl): nucleotide sequence of the TAT peptide 65 ng (4 μl), Ligase 1 μl, Ligase buffer 1 μl, Plasmid 40 ng (4 μl). Ligation was carried out for 16 hours at a temperature of + 4 ° C. As a result, a genetic construct was obtained that we conventionally called pEP28a (+) - SAA-TAT, expressing the nucleotide sequence of SAA linked to the nucleotide sequence of the TAT peptide. The circuit for creating these structures is shown in FIG. 12.

Полученной лигазной смесью были трансформированы компетентные клетки штамма DH5(α) E.coli. К 100 мкл компетентных клеток E.coli DH5(α) добавили от 100 до 300 нг плазмидной ДНК pET22b(+)-SAA-TAT и далее проводили трансформацию с помощью аналогичного метода, изложенного выше. Трансформанты были высеяны на чашку Петри с агаризованной LB средой, в состав которой входил антибиотик канамицин. Таким образом, на селективной среде выросли клетки, резистентные к канамицину, содержащие плазмиды - продукты лигирования.The resulting ligase mixture was transformed competent cells of strain DH5 (α) E. coli. From 100 to 300 ng of pET22b (+) - SAA-TAT plasmid DNA was added to 100 μl of competent E. coli DH5 (α) cells and further transformation was performed using the same method described above. Transformants were plated on a Petri dish with agarized LB medium, which included the antibiotic kanamycin. Thus, on a selective medium, kanamycin-resistant cells containing plasmids — ligation products — grew.

Клетки E.coli DH5(α), трансформированные pET28a(+)-SAA-TAT, выращивались при 37°С в условиях аэрации, осаждались центрифугированием и использовались для выделения плазмидной ДНК, изложенным выше в тексте.E. coli DH5 (α) cells transformed with pET28a (+) - SAA-TAT were grown at 37 ° C under aeration, pelleted by centrifugation, and used to isolate the plasmid DNA described above.

Для проверки вставки с помощью ПЦР было выбрано несколько колоний. Нуклеотидная последовательность целевой генетической конструкции проверялась с помощью секвенирования по Сэнгеру [J.Mol.Biol. 1975. V. 94. Р. 441-446].Several colonies were selected to verify insertion by PCR. The nucleotide sequence of the target genetic construct was verified by Sanger sequencing [J. Mol Biol. 1975. V. 94. P. 441-446].

Пример 3. Трансформация штамма E.coli BL21(DE3) конструкциями pET22b+-SAD и pET22b+-SAA-TATExample 3. Transformation of E. coli strain BL21 (DE3) constructs pET22b + -SAD and pET22b + -SAA-TAT

Полученные конструкции pET22b(+) -SAA-TAT и pET22b+-SAD были использованы для трансформации клеткок E.coli BL21(DE3). К 100 мкл компетентных клеток E.coli BL21(DE3) добавили от 100 нг плазмидной ДНК pET22b(+) -SAA-TAT и pET22b(+)-SAD. Затем инкубировали во льду 15 минут. Для осуществления теплового шока суспензию клеток инкубировали в течение 5 минут при 42°С на водяной бане, с последующей инкубацией во льду 2 минуты. Добавляли 900 мкл среды LB и инкубировали 1 час при 37°С. Клетки высевали на чашки, содержащие агаризованную LB-среду с ампицилином (100 мкг/мл) и канамицином (50 мкг/мл). Чашки инкубировали в течение ночи при 37°.The resulting constructs pET22b (+) -SAA-TAT and pET22b + -SAD were used to transform E. coli BL21 (DE3) cells. From 100 ng of pET22b (+) -SAA-TAT and pET22b (+) SAD plasmid DNA was added to 100 μl of competent E. coli BL21 cells (DE3). Then incubated in ice for 15 minutes. To effect heat shock, the cell suspension was incubated for 5 minutes at 42 ° C in a water bath, followed by incubation in ice for 2 minutes. 900 μl of LB medium was added and incubated for 1 hour at 37 ° C. Cells were plated on plates containing agarized LB medium with ampicillin (100 μg / ml) and kanamycin (50 μg / ml). The plates were incubated overnight at 37 °.

Пример 4. Культивирование штамма E.coli BL21(DE3)/pET28a(+) -SAA-ТАТ/ pET22b+-SAD.Example 4. Cultivation of E. coli strain BL21 (DE3) / pET28a (+) -SAA-TAT / pET22b + -SAD.

Полученные трансформаты E.coli BL27(DE3)/рЕТ28а(+) -SAA-ТАТ/ pET22b+-SAD засевали в 10 мл LB-среды с добавлением ампициллина (100 мкг/мл) и канамицина (50 мкг/мл) растили в течение ночи при 37°С при постоянном покачивании. Утром инокулят переливали в 500 мл LB-среды. Для селекции трансформированных обеими плазмидами клеток производилось добавление антибиотика ампицилина и канамицина (в расчете 100 мкг и 50 мкг соответственно на 1 мл среды). Клетки выращивали при 37°С в условиях аэрации до плотности А600=0.6-1. Синтез белка индуцировали добавлением IPTG (0,5 ммоль/л), культивирование продолжали в течение ночи при 26°С.The resulting E. coli BL27 (DE3) / pET28a (+) -SAA-TAT / pET22b + -SAD transformants were seeded in 10 ml of LB medium supplemented with ampicillin (100 μg / ml) and kanamycin (50 μg / ml) grown overnight at 37 ° C with constant swaying. In the morning, the inoculum was poured into 500 ml of LB medium. To select cells transformed with both plasmids, the antibiotic ampicillin and kanamycin was added (calculated as 100 μg and 50 μg, respectively, per 1 ml of medium). Cells were grown at 37 ° C under aeration to a density of A600 = 0.6-1. Protein synthesis was induced by the addition of IPTG (0.5 mmol / L), cultivation was continued overnight at 26 ° C.

Пример 5. Выделение белка из периплазматической фракции E.coli BL21(DE3).Example 5. Isolation of protein from the periplasmic fraction of E. coli BL21 (DE3).

После отделения бактериальных клеток путем центрифугирования в течение 15 минут при 10000 g, периплазматическую фракцию получали методом «осмотического шока» [Current Protocols in Molecular Biology. 1989. John Wiley & Sons, New York]. Гетеротетрамеры стрептавидина были аффинно очищены на металл-хелатном никель-агарозном сорбенте (Sigma). Для этого к полученному содержимому периплазмы бактерий добавляли фенилметилсульфонилфторид и имидазол (конечная концентрация 1 mM и 10 тМ соответственно). Раствор фильтровали через металл-хелатный сорбент. Балластные белки отмывали 0,5 м раствором NaCl на 0,1 М К-фосфатном буфере, рН=8,0, содержащем 20 мМ имидазола. Далее белок элюировали 0,15 М NaCl, рН=7,4, содержащем 200 мМ имидазола.After separating the bacterial cells by centrifugation for 15 minutes at 10,000 g, the periplasmic fraction was obtained by the osmotic shock method [Current Protocols in Molecular Biology. 1989. John Wiley & Sons, New York]. The streptavidin heterotetramers were affinity purified on a metal-chelated nickel-agarose sorbent (Sigma). For this, phenylmethylsulfonyl fluoride and imidazole were added to the obtained bacterial periplasm content (final concentration of 1 mM and 10 tM, respectively). The solution was filtered through a metal-chelate sorbent. Ballast proteins were washed with a 0.5 m NaCl solution in 0.1 M K-phosphate buffer, pH = 8.0, containing 20 mM imidazole. Next, the protein was eluted with 0.15 M NaCl, pH = 7.4, containing 200 mM imidazole.

Пример 6. Электрофоретическое разделение белка в SDS-электрофорезе.Example 6. Electrophoretic separation of protein in SDS-electrophoresis.

Содержащие белок фракции анализировали при помощи электрофоретического разделения. Электрофоретическое разделение белков осуществляли в 12% полиакриламидном геле 9*9 см при градиенте напряжения 20 В/см в разделяющем геле следующего состава: 12% акриламид/метиленбисакриламид 29:1, 37 мМ Tris-HCl, рН=9,2, 0,01% персульфат аммония, 0,001% тетраметилэтилендиамин с использованием электродного буфера, содержащего 0,125 М Tris-HCl, рН=6,8.Protein-containing fractions were analyzed by electrophoretic separation. Electrophoretic separation of proteins was carried out in 12% polyacrylamide gel 9 * 9 cm with a voltage gradient of 20 V / cm in a separation gel of the following composition: 12% acrylamide / methylene bisacrylamide 29: 1, 37 mm Tris-HCl, pH = 9.2, 0.01 % ammonium persulfate, 0.001% tetramethylethylenediamine using an electrode buffer containing 0.125 M Tris-HCl, pH = 6.8.

Образцы смешивались в соотношении 4:1 с буфером, состоящим из 0.3 М TrisHCl, рН 6.8, 30% глицерина и 0.025%) бромфенолового синего. Для проведения электрофоретического анализа белков в ПААГ в денатурирующих условиях в состав гелей, электродного буфера и буфера для образцов добавлялся ДСД до конечной концентрации 0.1%. В буфер для образцов добавляли 5% меркаптоэтанол и прогревали смесь с белками в течение 10 минут при 100°С.Samples were mixed in a 4: 1 ratio with a buffer consisting of 0.3 M TrisHCl, pH 6.8, 30% glycerol, and 0.025%) bromophenol blue. To conduct electrophoretic analysis of proteins in PAGE under denaturing conditions, DSD was added to the composition of gels, electrode buffer and sample buffer to a final concentration of 0.1%. 5% mercaptoethanol was added to the sample buffer, and the protein mixture was heated for 10 minutes at 100 ° C.

Для проведения электрофоретического разделения белков использовалась Электрофоретическая установка с блоком питания фирмы Эльф-4.For electrophoretic separation of proteins, an electrophoretic installation with an Elf-4 power supply was used.

Наличие белка в пробах подтверждалось с помощью следующего эксперимента. В соседние лунки на геле наносили пробы с предварительным кипячением при 100°С и с добавлением меркаптоэтанола и пробы без предварительного кипячения. Тетрамер белка стрептавинида имеет молярную массу примерно 60 кДа и дает бенд на геле в соответствующем для этой молекулярной массе месте. При кипячении тетрамерная структура данного белка разрушается, и он распадается на мономеры, дающие бенды на геле в области молекулярных масс равных 15 кДа. Наличие бендов в указанных областях молекулярных масс одновременно, а именно в области 60 кДа в случае нанесения проб без кипячения и в области 15 кДа в случае нанесения проб с кипячением, говорит о присутствии белка стрептавидина в пробе. Таким образом, с помощью данного эксперимента удалось подтвердить наличие белка стрептавидина в пробах, выделенных из периплазматической фракции.The presence of protein in the samples was confirmed using the following experiment. Samples with preliminary boiling at 100 ° С and with the addition of mercaptoethanol and a sample without preliminary boiling were applied to neighboring wells on the gel. The streptavinide protein tetramer has a molar mass of about 60 kDa and gives a bend on the gel in the appropriate place for this molecular weight. Upon boiling, the tetramer structure of this protein is destroyed, and it decomposes into monomers giving bends on a gel in the region of molecular masses equal to 15 kDa. The presence of bends in the indicated areas of molecular masses simultaneously, namely, in the region of 60 kDa in the case of applying samples without boiling and in the region of 15 kDa in the case of applying samples with boiling, indicates the presence of streptavidin protein in the sample. Thus, using this experiment, it was possible to confirm the presence of streptavidin protein in samples isolated from the periplasmic fraction.

Пример 9. Проверка активности белка методом иммуноблоттинга.Example 9. Verification of protein activity by immunoblotting.

Для проверки полученного гетеротетрамерного стрептавидина на способность связывать биотин был использован метод иммуноблоттинга. На нитроцеллюлозный фильтр 1×1 см или 2×2,5 см наносили по 1 мкл гетеротетромеров стрептавидина. «Окраску» нитроцеллюлозного фильтра осуществляли с использованием следующих растворов:To test the obtained heterotetrameric streptavidin for the ability to bind biotin, the method of immunoblotting was used. On a nitrocellulose filter 1 × 1 cm or 2 × 2.5 cm, 1 μl of streptavidin heterotetromeres was applied. "Coloring" nitrocellulose filter was carried out using the following solutions:

Раствор I: 3% обезжиренное молоко («Sigma», США) наSolution I: 3% skim milk (Sigma, USA) per

ФБР (профильтрованное).FBI (filtered).

Раствор II: Разведенный в 3 раза раствор I.Solution II: Diluted 3 times solution I.

Раствор III: 6 мг 4-хлор-1-нафтола, 2 мл 96% этанола, до 12 мл ФБР, 6 мкл 3033% перекиси водорода.Solution III: 6 mg of 4-chloro-1-naphthol, 2 ml of 96% ethanol, up to 12 ml of PBS, 6 μl of 3033% hydrogen peroxide.

Инкубировали нитроцеллюлозный фильтр в растворе I в течение 30 минут при постоянном покачивании при комнатной температуре. Затем инкубировали с биотинилированной пероксидазой в растворе I в течение 1 часа при покачивании при комнатной температуре и отмывали 3 раза по 5 минут раствором II.The nitrocellulose filter was incubated in solution I for 30 minutes with constant shaking at room temperature. Then they were incubated with biotinylated peroxidase in solution I for 1 hour while shaking at room temperature and washed 3 times for 5 minutes with solution II.

Далее инкубировали в течение 1 часа при покачивании при комнатной температуре со вторыми антителами, стрептавидином конъюгированным с пероксидазой хрена («ICN», США). Необходимое количество вторых антител рассчитывали исходя из протокола фирмы-производителя. Нитроцеллюлозный фильтр отмывали трижды по 5 минут ФБР и окрашивали раствором III.Then they were incubated for 1 hour with shaking at room temperature with a second antibody streptavidin conjugated to horseradish peroxidase (ICN, USA). The required number of second antibodies was calculated based on the protocol of the manufacturer. The nitrocellulose filter was washed three times for 5 minutes with the FBI and stained with solution III.

С помощью данного эксперимента удалось подтвердить наличие активного стрептавидина в пробах.Using this experiment, it was possible to confirm the presence of active streptavidin in the samples.

Claims (18)

1. Способ получения гетеротетрамерного рекомбинантного стрептавидина из периплазмы E. coli, включающий создание двух плазмид, обеспечивающих экспрессию стрептавидинов, трансформацию полученными плазмидами клеток E.coli, культивирование клеток в культуральной среде, индукцию синтеза стрептавидинов изопропил-β-D-тиогалактопиранозидом, выделение стрептавидина из периплазматического пространства и очистку гетеротетрамерного стрептавидина на аффинном сорбенте,1. A method of producing a heterotetrameric recombinant streptavidin from E. coli periplasm, comprising the creation of two plasmids for the expression of streptavidins, transformation of the obtained E. coli cell plasmids, culturing cells in a culture medium, inducing the synthesis of streptavidins with isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside, isolation periplasmic space and purification of heterotetrameric streptavidin on an affinity sorbent, отличающийся тем, чтоcharacterized in that в качестве первой плазмиды на базе исходного вектора создают плазмиду, обеспечивающую экспрессию стрептавидина дикого типа, сцепленного с аффинной меткой, и имеющую ген устойчивости к антибиотику группы аминогликозидов,as the first plasmid, a plasmid is created on the basis of the initial vector, which expresses wild-type streptavidin linked to an affinity tag and has an antibiotic resistance gene of the aminoglycoside group, в качестве второй плазмиды на базе исходного вектора создают плазмиду, обеспечивающую экспрессию мутантного стрептавидина, сцепленного с pelB-лидерным пептидом и не способного к связыванию биотина, имеющую ген устойчивости к антибиотику пенициллинового ряда,as a second plasmid, a plasmid is created on the basis of the initial vector, which provides expression of mutant streptavidin linked to the pelB leader peptide and incapable of binding biotin, which has the penicillin antibiotic resistance gene, проводят трансформацию одних и тех же клеток E. coli двумя указанными плазмидами с последующим культивированием этих трансформированных клеток в культуральной среде, содержащей одновременно антибиотик пенициллинового ряда и антибиотик группы аминогликозидов,carry out the transformation of the same E. coli cells with the two indicated plasmids, followed by culturing these transformed cells in a culture medium containing both an antibiotic of the penicillin series and an antibiotic of the aminoglycoside group, или отличающийся тем, чтоor characterized in that в качестве первой плазмиды на базе исходного вектора создают плазмиду, обеспечивающую экспрессию мутантного стрептавидина, сцепленного с аффинной меткой и не способного к связыванию биотина, имеющую ген устойчивости к антибиотику группы аминогликозидов,as the first plasmid, a plasmid is created on the basis of the initial vector, which provides expression of mutant streptavidin linked to an affinity tag and is not capable of binding biotin, which has an antibiotic resistance gene of the aminoglycoside group, в качестве второй плазмиды на базе исходного вектора создают плазмиду, обеспечивающую экспрессию стрептавидина дикого типа, сцепленного с pelB-лидерным пептидом, имеющую ген устойчивости к антибиотику пенициллинового ряда,as a second plasmid, a plasmid is created on the basis of the initial vector, which expresses wild-type streptavidin linked to a pelB leader peptide having the penicillin antibiotic resistance gene, проводят трансформацию одних и тех же клеток E. coli двумя указанными плазмидами с последующим культивированием этих трансформированных клеток в культуральной среде, содержащей одновременно антибиотик пенициллинового ряда и антибиотик группы аминогликозидов.carry out the transformation of the same E. coli cells with the two indicated plasmids, followed by culturing these transformed cells in a culture medium containing both an antibiotic of the penicillin series and an antibiotic of the aminoglycoside group. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве аффинного сорбента используют никельагарозу.2. The method according to p. 1, characterized in that nickelagarose is used as the affinity sorbent. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве антибиотика группы аминогликозидов используют ампициллин.3. The method according to p. 1, characterized in that ampicillin is used as an antibiotic of the aminoglycoside group. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве антибиотика пенициллинового ряда используют канамицин.4. The method according to p. 1, characterized in that kanamycin is used as an antibiotic of the penicillin series. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве вектора для первой плазмиды может быть использован вектор рЕТ28а+.5. The method according to p. 1, characterized in that the vector pET28a + can be used as a vector for the first plasmid. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве вектора для второй плазмиды может быть использован вектор pET22b+.6. The method according to p. 1, characterized in that the vector pET22b + can be used as a vector for the second plasmid. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве штамма для трансформации клеток E.coli используют штамм E. coli BL21(DE3).7. The method according to p. 1, characterized in that the strain E. coli BL21 (DE3) is used as a strain for transforming E. coli cells. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мутантный стрептавидин, не способный к связыванию биотина, или стрептавидин дикого типа сцеплен с пептидом слияния.8. The method according to p. 1, characterized in that the mutant streptavidin, not capable of binding biotin, or wild-type streptavidin is linked to a fusion peptide. 9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что в качестве пептида слияния используют ТАТ-пептид.9. The method according to p. 8, characterized in that the TAT peptide is used as the fusion peptide. 10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве аффинной метки используют олигогистидиновую последовательность.10. The method according to p. 1, characterized in that as an affinity tag using the oligohistidine sequence.
RU2017117549A 2017-05-19 2017-05-19 Method for obtaining heterotetrameric recombinant streptavidin from periplasm of escherichia coli RU2653750C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017117549A RU2653750C1 (en) 2017-05-19 2017-05-19 Method for obtaining heterotetrameric recombinant streptavidin from periplasm of escherichia coli

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017117549A RU2653750C1 (en) 2017-05-19 2017-05-19 Method for obtaining heterotetrameric recombinant streptavidin from periplasm of escherichia coli

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2653750C1 true RU2653750C1 (en) 2018-05-14

Family

ID=62152980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017117549A RU2653750C1 (en) 2017-05-19 2017-05-19 Method for obtaining heterotetrameric recombinant streptavidin from periplasm of escherichia coli

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2653750C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2728652C1 (en) * 2019-08-05 2020-07-30 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ СО РАН, КНЦ СО РАН) Recombinant plasmid dna pet19b-sav, providing synthesis of full-length streptavidin streptomyces avidinii protein, bacterial strain escherichia coli - producer of soluble full-length protein of streptavidin streptomyces avidinii

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2153535C1 (en) * 1999-05-14 2000-07-27 Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Recombinant plasmid dna psa v27 encoding synthesis of soluble streptavidine from streptomyces avidinii and bacterial strain escherichia coli as producer of soluble streptavidine from streptomyces avidinii
US20070099248A1 (en) * 2005-10-28 2007-05-03 Massachusetts Institute Of Technology Monovalent streptavidin compositions

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2153535C1 (en) * 1999-05-14 2000-07-27 Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Recombinant plasmid dna psa v27 encoding synthesis of soluble streptavidine from streptomyces avidinii and bacterial strain escherichia coli as producer of soluble streptavidine from streptomyces avidinii
US20070099248A1 (en) * 2005-10-28 2007-05-03 Massachusetts Institute Of Technology Monovalent streptavidin compositions

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SANO T. et al. Molecular engineering of streptavidin. Annals of the New York Academy of Sciences, 1996. YUMURA K. et al. Mutations for decreasing the immunogenicity and maintaining the function of core streptavidin. Protein Science, 2013. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2728652C1 (en) * 2019-08-05 2020-07-30 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ СО РАН, КНЦ СО РАН) Recombinant plasmid dna pet19b-sav, providing synthesis of full-length streptavidin streptomyces avidinii protein, bacterial strain escherichia coli - producer of soluble full-length protein of streptavidin streptomyces avidinii

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mierendorf et al. Expression and purification of recombinant proteins using the pET system
KR100270195B1 (en) DNA sequence encoding the gelonin polypeptide
Baty et al. Extracellular release of colicin A is non‐specific.
JPH06500006A (en) Ubiquitin-specific protease
HU193504B (en) Process for preparing and applying recombinated plasmids containing basic phosphatase gens
US5089406A (en) Method of producing a gene cassette coding for polypeptides with repeating amino acid sequences
CN113136374B (en) Preparation and application of recombinant mutant Tn5 transposase
JP2023517162A (en) Generation of human basic fibroblast growth factor using Bacillus subtilis and an endonuclease
US8008016B2 (en) Vectors and methods for high throughput co-expressions
RU2653750C1 (en) Method for obtaining heterotetrameric recombinant streptavidin from periplasm of escherichia coli
WO2000018881A9 (en) Intein mediated peptide ligation
JPH03501801A (en) Cloned protein G variant genes and protein G variants expressed therefrom
KR910000461B1 (en) Dna sequence for l-phenylalanine amnonialyases
KR910001810B1 (en) Plasmid for expression of l-phenylalanine amonia lyase
EP1981978B1 (en) Affinity polypeptide for purification of recombinant proteins
WO1988005082A1 (en) Microbial production of peptide oligomers
KR102152142B1 (en) The preparation method of cyclic oligoadenylate using Cas10/Csm4
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
EP0109428B1 (en) Cloning vector with indicator genes which have been inactivated by frameshift
RU2593172C2 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA pER-TA1 GyrA-AcSer CODING SERINE ACETYLTRANSFERASE CAPABLE OF in vivo ACETYLATION OF N-TERMINAL SERINE DEACETYL-THYMOSIN α1 AND HYBRID PROTEIN CAPABLE OF AUTOCATALYTIC BREAKDOWN TO FORM HUMAN THYMOSIN α1, STRAIN OF Eschrichia coli C3030/pER-TA1GyrA-AcSer PRODUCER OF SAID PROTEINS AND METHOD OF PRODUCING GENETICALLY ENGINEERED HUMAN THYMOSIN
KR910001811B1 (en) Method for control of foreign gene expression by glucose
CN115873811B (en) PBCV-1 ligase mutant, expression and purification method and application
JPH0928380A (en) Control factor related to expression of nitrilase gane and the gane
RU2650871C1 (en) Recombinant plasmid providing synthesis of barnase in cells of escherichia coli, escherichia coli strain - producer of barnase and method for producing barnase
US11560582B2 (en) Fusion moieties and microbial hosts for protein production

Legal Events

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

Effective date: 20190520