RU2688729C1 - RECOMBINANT PLASMID DNA OF pFUSE-MARX-29-PRAD-F2A/BChE-14 CONTAINING A MODIFIED HUMAN BUTYRYLCHOLINESTERASE GENE FOR EXPRESSION OF BUTYRYLCHOLINESTERASE GENE IN MAMMALIAN CELLS FOR THERAPY OF ORGANOPHOSPHORUS TOXIN POISONING - Google Patents

RECOMBINANT PLASMID DNA OF pFUSE-MARX-29-PRAD-F2A/BChE-14 CONTAINING A MODIFIED HUMAN BUTYRYLCHOLINESTERASE GENE FOR EXPRESSION OF BUTYRYLCHOLINESTERASE GENE IN MAMMALIAN CELLS FOR THERAPY OF ORGANOPHOSPHORUS TOXIN POISONING Download PDF

Info

Publication number
RU2688729C1
RU2688729C1 RU2016152259A RU2016152259A RU2688729C1 RU 2688729 C1 RU2688729 C1 RU 2688729C1 RU 2016152259 A RU2016152259 A RU 2016152259A RU 2016152259 A RU2016152259 A RU 2016152259A RU 2688729 C1 RU2688729 C1 RU 2688729C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
butyrylcholinesterase
gene
sequence
prad
therapy
Prior art date
Application number
RU2016152259A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Габибович Габибов
Иван Витальевич Смирнов
Анастасия Валерьевна Степанова
Станислав Сергеевич Терехов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН)
Priority to RU2016152259A priority Critical patent/RU2688729C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2688729C1 publication Critical patent/RU2688729C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6806Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.SUBSTANCE: invention relates to production of recombinant human butyrylcholinesterase (BuChE). Task is solved by creating a genetic construct - recombinant plasmid DNA pFUSE-MARX-29-PRAD-F2A/BChE-14 containing a nucleotide sequence of a synthetic gene of modified human butyrylcholinesterase coding a version of butyrylcholinesterase with replacement of sequence 284-TPLSV-288 with sequence 284-HTIHG-288, providing production of modified enzyme rhBChE-14, capable of reactivation after covalent inhibition by paraoxone and not subject to aging, a nucleotide binding sequence with a nuclear matrix (MAR X-29), which enables to increase production of the target protein due to both increase in the level of transcription of the gene located in close proximity, and due to higher stability of the ribosome-transcript complex.EFFECT: invention can be used in medicine in therapy of organophosphorus toxins, for therapy of narcotic substance poisonings of cocaine type, for therapy of consequences of anesthesia in people with endogenous Buchester deficiency.1 cl, 3 dwg, 1 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к биотехнологии, а именно: к соданю генетических конструкций для получения рекомбинантной бутирилхолинэстеразы человека (БуХЭ) и может быть использовано в медицине в терапии отравлений фосфорорганическими токсинами.The invention relates to biotechnology, namely: to sodan genetic constructs for the production of recombinant human butyrylcholinesterase (Buhe) and can be used in medicine in the treatment of organophosphorus toxins poisoning.

Объектом исследования является фермент бутирилхолинэстераза, которая является естественным аналогом фермента ацетилхолинэстеразы по механизму действия. Фермент ацетилхолинэстераза является мишенью для большого спектра нервнопаралитических токсинов, наркотических средств. Введение обезьянам (М. mulatta) больших дозировок фермента бутирилхолинэстеразы (30 мг/кг) значимых отклонений от нормы в поведенческой активности и физико-химических показателях крови выявлено не было в течение 4-х недель наблюдения [Lockridge О., Masson P. Neurotoxicology. 2000]. Аналогичные результаты получены и для морских свинок [Saxena A. et al. Biochem Pharmacol. 2011].The object of the study is the enzyme butyrylcholinesterase, which is a natural analogue of the enzyme acetylcholinesterase by the mechanism of action. The enzyme acetylcholinesterase is a target for a large range of neuro-paralytic toxins, narcotic drugs. The administration of monkeys (M. mulatta) of large doses of the enzyme butyrylcholinesterase (30 mg / kg) showed no significant deviations from the norm in behavioral activity and physicochemical blood parameters during 4 weeks of observation [Lockridge O., Masson P. Neurotoxicology. 2000]. Similar results were obtained for guinea pigs [Saxena A. et al. Biochem Pharmacol. 2011].

Фермент бутирилхолинэстераза является стехиометрическим антидотом, что означает, что один эквивалент фермента необратимо взаимодействует с одним эквивалентом отравляющего вещества. Ранее, рациональным дизайном был создан мутантный вариант бутирилхолинэстеразы - G117H, для которого показана способность гидролизовать субстрат экотиофат [Millard СВ, Lockridge О, Broomfield СА. Biochemistry. 1995]; параоксон [Lockridge О, Blong RM, Masson Р, Froment МТ, Millard СВ, Broomfield СА, Biochemistry. 1997]; метил параоксон и диизопропилфосфат [Schopfer LM et al., J Med Chem Def. 2004]; зарин, зоман, Vx [Millard CB, Lockridge O, Broomfield CA. Biochemistry. 1998].The enzyme butyrylcholinesterase is a stoichiometric antidote, which means that one equivalent of the enzyme irreversibly interacts with one equivalent of a poisonous substance. Previously, a rational design was created mutant version of butyrylcholinesterase - G117H, for which the ability to hydrolyze the ecotyiophate substrate [Millard CB, Lockridge O, Broomfield CA. Biochemistry. 1995]; paraoxon [Lockridge O, Blong RM, Masson P, Froment MT, Millard CB, Broomfield CA, Biochemistry. 1997]; methyl paraoxon and diisopropyl phosphate [Schopfer LM et al., J Med Chem Def. 2004]; Sarin, Soman, Vx [Millard CB, Lockridge O, Broomfield CA. Biochemistry. 1998].

Известны мутантные формы фермента бутирилхолинэстеразы также способные гидролизовать экотиофат, а именно L286H, L286GHG, L286HG, L286GH, G117E, G117D, W231A, G117H/E197Q, E197Q, G117H/E197D, G117H/E197G, G117H/W82F, G117H/A328G [Schopfer LM et al., J Med Chem Def 2004].Known to the region in the form of a bourgeois and the region of the region and the region; et al., J Med Chem Def 2004].

Недостатками всех перечисленных мутантов является резкое падение уровня гидролиза аналогов природных эфирных субстратов ацетилтиохолина и бутирилтиохолина [Wang Y. et al. Toxicol Appl Pharmacol. 2004]. А также все перечисленные мутанты обладают способностью к необратимой инактивации после взаимодействия с фосфатами, называемой «старением» [Millard СВ, Lockridge О, Broomfield С A. Biochemistry. 1998]. Таким образом, наиболее эффективным признан мутант эффективным считается G117H/E197D, обладающий наименьшим эффектом старения.The disadvantages of all the listed mutants is a sharp drop in the level of hydrolysis of analogues of natural essential substrates acetylthiocholine and butyrylthiocholine [Wang Y. et al. Toxicol Appl Pharmacol. 2004]. As well as all the listed mutants have the ability to irreversibly inactivate after interaction with phosphates, called "aging" [Millard CB, Lockridge O, Broomfield C A. Biochemistry. 1998]. Thus, the mutant G117H / E197D with the lowest aging effect is considered to be considered the most effective.

Известен способ получения бутирилхолинэстеразы человека очисткой плазмы крови. Современный протокол, опубликованный в 2005 г., рассчитан на обработку 100 литров плазмы крови человека за один цикл очистки. Протокол промышленной очистки БуХЭ из плазмы крови защищен патентом US 20060194301 A1. Широкомасштабная очистка БуХЭ из плазмы крови человека по данному протоколу занимает от 14 дней, требует специально подготовленных реактивов и посуды и имеет не более, чем 50%-ный выход, однако позволяет получать чБуХЭ 80%-ной чистоты, а также препарат особой чистоты (>95%), используя дополнительные циклы очитки с помощью ВЭЖХ [Jbilo О. et al. Eur J Biochem. 1994].A method of obtaining human butyrylcholinesterase by purifying blood plasma. The modern protocol, published in 2005, is designed to process 100 liters of human blood plasma in one cleaning cycle. The protocol of industrial purification of BuHE from blood plasma is protected by patent US 20060194301 A1. Large-scale purification of BuHE from human blood plasma according to this protocol takes from 14 days, requires specially prepared reagents and utensils and has no more than 50% yield, however, it allows to obtain hBuHE 80% purity, as well as a product of high purity (> 95%) using additional cleansing cycles using HPLC [O. Jbilo et al. Eur J Biochem. 1994].

Недостатками этого метода являются высокая цена исходного материала. Повышенные требования к качеству сырья вследствие высокой опасности заражения образца опасными вирусами.The disadvantages of this method are the high price of the source material. Increased demands on the quality of raw materials due to the high risk of sample contamination with dangerous viruses.

Известен способ получения рекомбинантной низкогликозилированной БуХЭ в нелимфоидных клетках линии СНО [Nachon F. et al. Eur J Biochem. 2002]. При наращивании клеток в роллере в течение длительного времени удалось получить 3-5 мг белка на литр ростовой среды.A known method for producing recombinant low glycosylated buhe in non-lymphoid cells of the CHO line [Nachon F. et al. Eur J Biochem. 2002]. When building cells in a roller for a long time, it was possible to obtain 3-5 mg of protein per liter of growth medium.

Недостатком этого способа является крайне низкий уровень продукции, так как для обеспечения рентабельности производства требуется увеличить уровень продукции до 50-100 мг на литр ростовой среды.The disadvantage of this method is the extremely low level of production, since to ensure the profitability of production, it is required to increase the level of production to 50-100 mg per liter of growth medium.

Известен способ получения рекомбинантной БуХЭ в трансгенных животных. Ген БуХЭ был помещен под контроль β-казеинового промотора козы. Полученная генетическая конструкция была введена методом микроинъекции в пронуклеосы выращенных in vitro зигот коз. Проведенные исследования показали, что в литре молока трансгенных коз обнаруживается от 1 до 5 грамм активной БуХЭ. Проект оказался перспективным [Yang X., Carter M.G. Proc Natl Acad Sci USA. 2007]. Компания PharmAthene, Inc. анонсировала выпуск препарата Protexia®; в 2009 году трансгенный препарат прошел первую стадию предклинических испытаний (NCT00333528 and NCT00744146), однако позже проект был закрыт в связи с нерентабельностью производства.A method of producing recombinant BCS in transgenic animals is known. The BuHE gene was placed under the control of the goat β-casein promoter. The resulting genetic construct was introduced by microinjection into pronucleos of in vitro goat zygotes. Studies have shown that from 1 to 5 grams of active buhe is found in a liter of milk of transgenic goats. The project turned out to be promising [Yang X., Carter M.G. Proc Natl Acad Sci USA. 2007]. PharmAthene, Inc. announced the release of the drug Protexia®; In 2009, the transgenic drug passed the first stage of preclinical testing (NCT00333528 and NCT00744146), but the project was later closed due to unprofitable production.

Недостатком этого способа является получение фермента с недостаточным гликозилирование, что снижает его фармакологические показатели.The disadvantage of this method is to obtain an enzyme with insufficient glycosylation, which reduces its pharmacological indicators.

Известен способ получения активной БуХЭ из трансгенных растений табака Бентхама (N. benthamiana) [Geyer B.C. et al. Proc Natl Acad Sci USA. 2010]. Так как представительность кодирующих кодонов в геномах человека и растений различаются, исследователи модифицировали последовательность ДНК БуХЭ человека, заменив часть непредпочтительных кодонов и изменив участки гена, влияющие на эффективность транскрипции и стабильность иРНК. Также было уменьшено количество сайтов моделирования [Geyer B.C. et al. Plant Biotechnol. J. 2010]. В результате исследователям удалось получить трансгенные растения с уровнем экспрессии БуХЭ до 1,3% от общей фракции растворимых белков (около 100 мг на килограмм сырой биомассы).A method of obtaining active buhe from transgenic plants of tobacco Bentham (N. benthamiana) [Geyer B.C. et al. Proc Natl Acad Sci USA. 2010]. Since the representativeness of the coding codons in the human and plant genomes is different, the researchers modified the human BuChE DNA sequence, replacing part of the non-preferred codons and changing the parts of the gene that affect the efficiency of transcription and mRNA stability. The number of modeling sites has also been reduced [Geyer B.C. et al. Plant Biotechnol. J. 2010]. As a result, researchers were able to obtain transgenic plants with the expression level of BuHE up to 1.3% of the total fraction of soluble proteins (about 100 mg per kilogram of raw biomass).

Недостатками данного способа является измененный профиль гликозилирования, что снижает его фармакологические свойства.The disadvantages of this method is an altered glycosylation profile, which reduces its pharmacological properties.

Экспрессии рекомбинантной БуХЭ в клетках Escherichia coli приводила к получению неактивного фермента вследствие отсутствия необходимых посттрансляционньгх модификаций рекомбинантных полипептидных цепей и образования нерастворимых телец включения [Myers Т.М. et al. Neurotoxicol Teratol. 2012].Expression of recombinant Buhe in Escherichia coli cells resulted in an inactive enzyme due to the lack of necessary post-translational modifications of recombinant polypeptide chains and the formation of insoluble inclusion bodies [Myers TM et al. Neurotoxicol Teratol. 2012].

Ближайшим аналогом заявленного изобретения являются патенты US 20070111279 A1 (дата публикации 17.05.2007) и ЕР 2661492 А2 (дата публикации 13.11.2013), из которых известны рекомбинантные вектора, кодирующий бутирилхолинэстеразу и предназначенный для ее экспрессии в клетках СНО. Однако, заявленное изобретение отличается от ближайшего аналога тем, что плазмидная ДНК pFUSE-MARX-29-PRAD-F2A/BChE-14 состоит из плазмиды pFUSE, содержащей синтетический промотор hEF/HTLV, нуклеотидную последовательность гена BleoR, нуклеотидную последовательность гена пролинбогатого пептида тетрамеризации PRAD, нуклеотидную последовательность самопроцессирующегося пептида F2A, находящийся в единой рамке считывания с геном модифицированной бутирилхолинэстеразы и нуклеотидной последовательности синтетического гена модифицированной бутирилхолинэстеразы человека, а также нуклеотидную последовательность связывания с ядерным матриксом (MARX-29).The closest analogue of the claimed invention are the patents US 20070111279 A1 (published on May 17, 2007) and EP 2661492 A2 (published on November 13, 2013), of which are known recombinant vectors encoding butyrylcholinesterase and intended for its expression in CHO cells. However, the claimed invention differs from the closest analogue in that the plasmid DNA pFUSE-MARX-29-PRAD-F2A / BChE-14 consists of the plasmid pFUSE containing the synthetic hEF / HTLV promoter, the nucleotide sequence of the BleoR gene, the nucleotide sequence of the proline rich tetramerization gene PRAD , nucleotide sequence of the self-processing peptide F2A, located in a single reading frame with the modified butyrylcholinesterase gene and the nucleotide sequence of the synthetic butyrylcholinesterase modified gene human, and the nucleotide sequence binding to the nuclear matrix (MARX-29).

Изобретение решает задачу получения рекомбинантной бутирилхолинэстеразы человека в клетках дрожжей.The invention solves the problem of obtaining recombinant human butyrylcholinesterase in yeast cells.

Поставленная задача решается за счет создания генетической конструкции -рекомбинантная плазмидная ДНК pFUSE-MARX-29-PRAD-F2A/BChE-14, кодирующая ген модифицированной бутирилхолинэстеразы человека, состоящая из плазмиды pFUSE, содержащая:The problem is solved by creating a genetic construct - recombinant plasmid DNA pFUSE-MARX-29-PRAD-F2A / BChE-14, encoding a gene of modified human butyrylcholinesterase, consisting of the plasmid pFUSE, containing:

высокоэффективный синтетический промотор hEF/HTLV,high-performance synthetic promoter hEF / HTLV,

нуклеотидную последовательность гена пролинбогатого пептида тетрамеризации PRAD, участвующего в естественном процессе тетрамеризации 4рчБуХЭ и гена БуХЭ,The nucleotide sequence of the proline-rich peptide gene is tetramerization of PRAD, which is involved in the natural tetramerization process 4rChOOHE and the BChE gene,

последовательность гена BleoR, продукт которого обеспечивает устойчивость трансформантов к антибиотику зеоцину,the sequence of the BleoR gene, the product of which ensures the stability of the transformants to the antibiotic zeocin,

нуклеотидную последовательность пролинбогатого пептида PRAD, обеспечивающего получения тетрамерной формы фермента модифицированной бутирилхолинэстеразы,The nucleotide sequence of the proline-rich PRAD peptide, which provides the tetrameric form of the modified butyrylcholinesterase enzyme,

нуклеотидную последовательность самопроцессирующегося пептида F2A, находящийся в единой рамке считывания с геном модифицированной бутирилхолинэстеразы и нуклеотидной последовательности пролинбогатого пептида PRAD, обеспечивающую одновременную экспрессию генов фермента бутирилхолинэстеразы и пролинбогатого пептида PRAD,The nucleotide sequence of the self-processing peptide F2A, which is in a single reading frame with the modified butyrylcholinesterase gene and the nucleotide sequence of the proline-rich PRAD peptide, provides simultaneous expression of the butyrylcholinesterase and proline-rich peptide PRAD genes,

нуклеотидную последовательность синтетического гена модифицированной бутирилхолинэстеразы человека, кодирующую вариант фермента бутирилхолинэстеразы с заменой последовательности 284-TPLSV-288 на последовательность 284-HTIHG-288, обеспечивающую продукцию модифицированного фермента rhBChE-14, способного к реактивации после ковалентного ингибирования параоксоном и не подверженного старениюthe nucleotide sequence of a synthetic gene for human butyrylcholinesterase modified encoding the variant enzyme butyrylcholinesterase the replacement sequence 284-TPLSV-288 in the sequence 284-HTIHG-288, which provides the modified enzyme products rhBChE-14, capable of inhibiting reactivation after covalent paraoxon and not susceptible to aging

нуклеотидную последовательность связывания с ядерным матриксом (MAR Х-29), позволяющие повысить продукцию целевого белка за счет как увеличения уровня транскрипции расположенного в непосредственной близости гена, так и за счет большей стабильности комплекса рибосома-транскрипт.The nucleotide sequence of binding to the nuclear matrix (MAR X-29), allowing to increase the production of the target protein due to both an increase in the transcription level of the gene located in close proximity, and due to the greater stability of the ribosome-transcript complex.

Изобретение иллюстрируют следующими графическими материалами:The invention is illustrated by the following graphic materials:

Фиг. 1. Схема генетической конструкции - рекомбинантной плазмидной ДНК pFUSE-MARX-29-PRAD-F2 A/BChE-14.FIG. 1. Scheme of the genetic construct - recombinant plasmid DNA pFUSE-MARX-29-PRAD-F2 A / BChE-14.

Фиг. 2. Аналитическая экспрессия клонов, полученных после трансфекции клеток линии СНО К-1. Представлена активность фермента в культуральной жидкости лучших клонов из серии трансформации.FIG. 2. Analytical expression of clones obtained after transfection of cells of the CHO K-1 cell line. The enzyme activity in the culture fluid of the best clones from the transformation series is presented.

Фиг. 3. Анализ олигомерного состава продукции лучших клонов модифицированной бутирилхолинэстеразы rhBChE-14.FIG. 3. Analysis of the oligomeric composition of the products of the best clones of the modified butyrylcholinesterase rhBChE-14.

Таблица 1. Кинетический анализ фермента модифицированной бутирилхолинэстеразы rhBChE-14.Table 1. Kinetic analysis of the enzyme modified butyrylcholinesterase rhBChE-14.

Изобретение иллюстрируют следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

ПРИМЕР 1EXAMPLE 1

Создание генетической конструкции pPicZαA/BChE.Creation of the genetic construct pPicZαA / BChE.

Последовательность гена модифицированной бутирилхолинэстеразы получают из генетической конструкции pBudCE/EF/BCHE Ilyushin D.G. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013 с использованием ПЦР с перекрывающихся праймеров и набора олигонуклеотидов atctcgaggatagcaaagtcacaatcatatgcat, gtcccctatgggcacaccatccacggt, cacaccatccacggtaactttggtccgac, aagcggccgctcagagacccacacaactttctttct и последующим клонированием в вектор pFUSE MAR PRAD-F2A-BChE [Terekhov et al., Biochimie 2015] с использованием эндонуклеаз рестрикции NotI и XhoI, с получением генетической конструкции pFUSE-MARX-29-PRAD-F2A/BChE-14 (Фиг. 1).The modified butyrylcholinesterase gene sequence is obtained from the pBudCE / EF / BCHE genetic construct Ilyushin D.G. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013 using PCR with overlapping primers and kit atctcgaggatagcaaagtcacaatcatatgcat oligonucleotides, gtcccctatgggcacaccatccacggt, cacaccatccacggtaactttggtccgac, aagcggccgctcagagacccacacaactttctttct and subsequent cloning in vector pFUSE MAR PRAD-F2A-BChE [Terekhov et al., Biochimie 2015] using restriction endonucleases NotI and XhoI, to obtain a genetic construct pFUSE-MARX-29-PRAD-F2A / BChE-14 (Fig. 1).

ПРИМЕР 2EXAMPLE 2

Трансфекция и аналитическая экспрессия генетической конструкции pPicZαA/BChE-14.Transfection and analytical expression of the genetic construct pPicZαA / BChE-14.

Полученную конструкцию pFUSE-MARX-29-PRAD-F2A/BChE-14 линеаризуют и используют для серии трансфекций клеток линии СНО К-1. Селекцию проводят с использованием антибиотика зеоцина в концентрации 1.5 мг/мл. Для отбора клонов штамма-продуцента клетки выращивают в среде Advanced DMEM, содержащей 10% фетальной бычьей сыворотки. При достижении конфдюентности более 90%, проводят замену среды на безбелковую среду ProCHO-4, ProCHO-5 или аналогичные. Через 72 часа среду центрифугируют и анализируют методом Эллмана (Фиг. 2).The resulting construct pFUSE-MARX-29-PRAD-F2A / BChE-14 is linearized and used for a series of transfections of CHO K-1 cells. Selection is carried out using the antibiotic zeocin at a concentration of 1.5 mg / ml. For the selection of producer strain clones, cells are grown in Advanced DMEM medium containing 10% fetal bovine serum. When confidentiality is reached more than 90%, the medium is replaced with a protein-free medium ProCHO-4, ProCHO-5 or similar. After 72 hours, the medium is centrifuged and analyzed by the method of Ellman (Fig. 2).

Было установлено, что уровень экспрессии фермента модифицированной бутирилхолинэстеразы составил от 21 до 42 мкг/мл.The expression level of the modified butyrylcholinesterase enzyme was found to be from 21 to 42 μg / ml.

ПРИМЕР 3EXAMPLE 3

Анализ олигомерного состава модифицированной бутирилхолинэстеразы человека rhBChE-14.Analysis of the oligomeric composition of the modified human rhBChE-14 butyrylcholinesterase.

Электрофоретическое разделение белков в ПААГ в не денатурирующих условиях проводили по стандартной методике. Пробы, контрольный образец и образец модифицированной бутирилхолинэстеразы человека rhBChE-14, наносили в буфере: 10%-ный глицерин, 0.2 М Трис-HCl, рН 7.5. Электрофорез в концентрирующем геле проводили при силе тока 8-10 мА на 1 пластину геля, а в разделяющем геле при 15-20 мА. По окончании электрофоретического разделения белков в не денатурирующем ПААГ пластина с гелем переносилась в раствор, содержащий 125 мМ NaOH, 125 мМ малеиновой кислоты, 11.6 мМ цитрата натрия, 10мМ CuSO4, 550 мкМ гексацианоферрата(III) калия и 2⋅мМ бутирилтиохолин йодида. Гель инкубировали в растворе в течение 3-8 ч при комнатной температуре на орбитальном шейкере. Оценку олигомерного состава проводили методом денситометрии полиакриламидного геля использование программного обеспечения TotalLab ТЫ 20. Анализ результатов свидетельствует о том, что синтезированный целевой продукт модифицированной бутирилхолинэстеразы человека rhBChE-14 активен, и для клонов A11, В3 и F3 показано содержание исключительно тетрамерной формы (Фиг. 3)Electrophoretic separation of proteins in PAAG under non-denaturing conditions was carried out according to standard methods. Samples, the control sample and the sample of the modified human butyrylcholinesterase rhBChE-14 were applied in a buffer: 10% glycerol, 0.2 M Tris-HCl, pH 7.5. Electrophoresis in a concentrating gel was carried out at a current of 8-10 mA per 1 gel plate, and in separating gel at 15-20 mA. At the end of electrophoretic separation of proteins in a non-denaturing PAG, the gel plate was transferred to a solution containing 125 mM NaOH, 125 mM maleic acid, 11.6 mM sodium citrate, 10 mM CuSO4, 550 μM potassium hexacyanoferrate (III) and 2 mmm butyrylthiocholine iodide. The gel was incubated in solution for 3-8 hours at room temperature on an orbital shaker. The evaluation of the oligomeric composition was performed by densitometry of a polyacrylamide gel using TotalLab software TY 20. Analysis of the results suggests that the synthesized target product of the modified human butyrylcholinesterase rhBChE-14 is active, and for clones A11, B3 and F3, the content is exclusively of tetrameric form (Fig. 3). )

ПРИМЕР 4EXAMPLE 4

Анализ кинетических параметров.Analysis of kinetic parameters.

Для оценки реакционной способности полученных препаратов по отношению к параоксону проводили кинетические измерения по следующей схеме: образец модифицированной бутирилхолинэстеразы человека rhBChE-14 в концентрации 2 нМ прединкубировали с параоксоном в концентрации 6 мкМ в течение 5 мин в 0,1 М фосфатном буфере (рН = 7.4) при 25°С. После инкубации проводили исследования остаточной активности по стандартной методике Элмана с 1 мМ бутирилтиохолин йодида (ВТС) и 0,5 мМ DTNB в качестве субстрата в 0.1 М калий-фосфатном буфере рН 7.2. Для измерений использовали плашечный спектрофотометрофлуориметр Varioscan (Thermo Scientific, США, ЦКП «Технопарк ИБХ»). Измерения вели при длине волны 405 нм в течении 60 мин Полученные данные анализировали в программе SigmaPlot (ver. 11.0, SYSTAT Software). Количество активных центров БуХЭ определяли титроваванием с диизопропилфторфосфатом (ДФФ) по стандартной методике Элмана. Наблюдаемые константы ингибирования рассчитывали, как угол наклона линейного участка кривой на графике Ln(E/E0) от времени (Таблица 1)To assess the reactivity of the preparations obtained with respect to paraoxon, kinetic measurements were performed according to the following scheme: a sample of modified human butyrylcholinesterase rhBChE-14 at a concentration of 2 nM was preincubated with paraoxon at a concentration of 6 μM for 5 min in 0.1 M phosphate buffer (pH = 7.4 ) at 25 ° C. After incubation, residual activity was measured by the standard Eman method with 1 mM butyrylthiocholine iodide (BTC) and 0.5 mM DTNB as a substrate in 0.1 M potassium phosphate buffer, pH 7.2. For the measurements, a Varioscan spot spectrophotometer was used (Thermo Scientific, USA, Technological Park IBC). The measurements were carried out at a wavelength of 405 nm for 60 min. The obtained data were analyzed using the SigmaPlot software (ver. 11.0, SYSTAT Software). The number of active BChE centers was determined by titration with diisopropylfluorophosphate (DFP) according to the standard Ellman method. The observed inhibition constants were calculated as the angle of inclination of the linear portion of the curve on the graph Ln (E / E0) versus time (Table 1)

Figure 00000001
Figure 00000001

Приложение 1.Annex 1.

Нуклеотдная последовательность рекомбинантной плазмидной ДНК pFUSE-MARX-29-PRAD-F2 A/BChE-14The nucleotide sequence of the recombinant plasmid DNA pFUSE-MARX-29-PRAD-F2 A / BChE-14

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Claims (1)

Рекомбинантная плазмидная ДНК pFUSE-MARX-29-PRAD-F2A/BChE-14, кодирующая фермент модифицированной бутирилхолинэстеразы человека, где модификация представляет собой замену последовательности 284-TPLSV-288 на последовательность 284-HTIHG-288, обеспечивающую продукцию модифицированного фермента rhBChE-14 БуХЭ человека, состоящая из плазмиды pFUSE, содержащей синтетический промотор hEF/HTLV, нуклеотидную последовательность гена BleoR, нуклеотидную последовательность гена пролин-богатого пептида тетрамеризации PRAD, нуклеотидную последовательность самопроцессирующегося пептида F2A, находящуюся в единой рамке считывания с геном модифицированной бутирилхолинэстеразы, и нуклеотидную последовательность синтетического гена модифицированной бутирилхолинэстеразы человека, а также нуклеотидную последовательность связывания с ядерным матриксом (MAR Х-29).Recombinant plasmid DNA pFUSE-MARX-29-PRAD-F2A / BChE-14, which encodes the enzyme modified human butyrylcholinesterase, where the modification is a replacement of the sequence 284-TPLSV-288 by the sequence 284-HTIHG-288, which provides the production of the modified rhBChE-ch8EE-148-chit-288 enzyme, providing the production of the modified rhBChE-ch8 -E288-h8hE-288 sequence. human, consisting of the plasmid pFUSE, containing the synthetic hEF / HTLV promoter, the nucleotide sequence of the BleoR gene, the nucleotide sequence of the proline-rich peptide gene of PRAD tetramerization, the nucleotide sequence of the self-processing p the F2A peptide, located in a single reading frame with the modified butyrylcholinesterase gene, and the nucleotide sequence of the synthetic gene of modified human butyrylcholinesterase, as well as the nucleotide sequence of the binding to the nuclear matrix (MAR X-29).
RU2016152259A 2016-12-29 2016-12-29 RECOMBINANT PLASMID DNA OF pFUSE-MARX-29-PRAD-F2A/BChE-14 CONTAINING A MODIFIED HUMAN BUTYRYLCHOLINESTERASE GENE FOR EXPRESSION OF BUTYRYLCHOLINESTERASE GENE IN MAMMALIAN CELLS FOR THERAPY OF ORGANOPHOSPHORUS TOXIN POISONING RU2688729C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152259A RU2688729C1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 RECOMBINANT PLASMID DNA OF pFUSE-MARX-29-PRAD-F2A/BChE-14 CONTAINING A MODIFIED HUMAN BUTYRYLCHOLINESTERASE GENE FOR EXPRESSION OF BUTYRYLCHOLINESTERASE GENE IN MAMMALIAN CELLS FOR THERAPY OF ORGANOPHOSPHORUS TOXIN POISONING

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152259A RU2688729C1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 RECOMBINANT PLASMID DNA OF pFUSE-MARX-29-PRAD-F2A/BChE-14 CONTAINING A MODIFIED HUMAN BUTYRYLCHOLINESTERASE GENE FOR EXPRESSION OF BUTYRYLCHOLINESTERASE GENE IN MAMMALIAN CELLS FOR THERAPY OF ORGANOPHOSPHORUS TOXIN POISONING

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2688729C1 true RU2688729C1 (en) 2019-05-22

Family

ID=66637025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016152259A RU2688729C1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 RECOMBINANT PLASMID DNA OF pFUSE-MARX-29-PRAD-F2A/BChE-14 CONTAINING A MODIFIED HUMAN BUTYRYLCHOLINESTERASE GENE FOR EXPRESSION OF BUTYRYLCHOLINESTERASE GENE IN MAMMALIAN CELLS FOR THERAPY OF ORGANOPHOSPHORUS TOXIN POISONING

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2688729C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2732795C1 (en) * 2019-12-26 2020-09-22 Сергей Петрович Максимяк Recombinant fused protein

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SAXENA A., Bioscavenger for protection from toxicity of organosphosphorus compounds, Journal of Molecular Neuroscience, том 30, февраль 2006, стр. 145-147. *
ТЕРЕХОВ С.С., Химическое полисиалирование и in vivo тетрамеризация улучшают фармакокинетические характеристики биологических антидотов на основе рекомбинантной бутирилхолинэстеразы человека, ACTA NATURAE, том 7, номер 4, 2015, стр. 149-154. *
ТЕРЕХОВ С.С., Химическое полисиалирование и in vivo тетрамеризация улучшают фармакокинетические характеристики биологических антидотов на основе рекомбинантной бутирилхолинэстеразы человека, ACTA NATURAE, том 7, номер 4, 2015, стр. 149-154. SAXENA A., Bioscavenger for protection from toxicity of organosphosphorus compounds, Journal of Molecular Neuroscience, том 30, февраль 2006, стр. 145-147. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2732795C1 (en) * 2019-12-26 2020-09-22 Сергей Петрович Максимяк Recombinant fused protein

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11873479B2 (en) Coupling endonucleases with end-processing enzymes drives high efficiency gene disruption
US20210403861A1 (en) Nucleotide-specific recognition sequences for designer tal effectors
CA2913869C (en) New compact scaffold of cas9 in the type ii crispr system
CN104704110B (en) For treating the method and composition of heredity symptom
EP2534163B1 (en) Targeted genomic modification with partially single-stranded donor molecules
KR20180029953A (en) The Cas 9 retrovirus integrase system and the Cas 9 recombinant enzyme system for targeting incorporation of DNA sequences into the genome of cells or organisms
US20150044772A1 (en) Crispr/cas system-based novel fusion protein and its applications in genome editing
KR20060039019A (en) Methods and compositions for targeted cleavage and recombination
WO2008072540A1 (en) Tol1 FACTOR TRANSPOSASE AND DNA INTRODUCTION SYSTEM USING THE SAME
KR20080033455A (en) Targeted integration and expression of exogenous nucleic acid sequences
CN107406831A (en) Host cell proteins matter is modified
Macharoen et al. Simplified bioreactor processes for recombinant butyrylcholinesterase production in transgenic rice cell suspension cultures
RU2688729C1 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA OF pFUSE-MARX-29-PRAD-F2A/BChE-14 CONTAINING A MODIFIED HUMAN BUTYRYLCHOLINESTERASE GENE FOR EXPRESSION OF BUTYRYLCHOLINESTERASE GENE IN MAMMALIAN CELLS FOR THERAPY OF ORGANOPHOSPHORUS TOXIN POISONING
WO2021216674A1 (en) Improved cas 12a/nls mediated therapeutic gene editing platforms
JP2013526840A (en) Recombinant butyrylcholinesterase and its truncated form
RU2711939C2 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA pPicZαA/BChE-14 CONTAINING HUMAN MODIFIED BUTYRYLCHOLINESTERASE GENE FOR EXPRESSION OF BUTYRYLCHOLINESTERASE GENE IN METHYLOTROPHIC YEAST PICHIA PASTORIS FOR THERAPY OF ORGANOPHOSPHOROUS TOXINS POISONING
WO2019213527A1 (en) Engineered cells with modified host cell protein profiles
Nakanishi et al. Highly multiplex guide RNA expression units of CRISPR/Cas9 were completely stable using cosmid amplification in a novel polygonal structure
KR101634244B1 (en) Method for preparing grk5 knockout mouse using talen
US20040259122A1 (en) Autocatalysis/yeast two-hybrid assay
Wang et al. Basics of Molecular Biology, Genetic Engineering, and Metabolic Engineering