RU2712519C1 - Recombinant plasmid expressing a cloned vibrio cholerae neuraminidase gene, and an escherichia coli strain - a superproducer of vibrio cholerae neuraminidase - Google Patents

Recombinant plasmid expressing a cloned vibrio cholerae neuraminidase gene, and an escherichia coli strain - a superproducer of vibrio cholerae neuraminidase Download PDF

Info

Publication number
RU2712519C1
RU2712519C1 RU2018142918A RU2018142918A RU2712519C1 RU 2712519 C1 RU2712519 C1 RU 2712519C1 RU 2018142918 A RU2018142918 A RU 2018142918A RU 2018142918 A RU2018142918 A RU 2018142918A RU 2712519 C1 RU2712519 C1 RU 2712519C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
neuraminidase
nanh
vibrio cholerae
strain
recombinant plasmid
Prior art date
Application number
RU2018142918A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Владимировна Монахова
Галина Викторовна Демидова
Руслан Вячеславович Писанов
Ольга Викторовна Дуванова
Борис Николаевич Мишанькин
Original Assignee
Федеральное казенное учреждение здравоохранения "Ростовский-на-Дону ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский противочумный институт" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека
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 казенное учреждение здравоохранения "Ростовский-на-Дону ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский противочумный институт" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека filed Critical Федеральное казенное учреждение здравоохранения "Ростовский-на-Дону ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский противочумный институт" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека
Priority to RU2018142918A priority Critical patent/RU2712519C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2712519C1 publication Critical patent/RU2712519C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/24Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y302/00Hydrolases acting on glycosyl compounds, i.e. glycosylases (3.2)
    • C12Y302/01Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12Y302/01018Exo-alpha-sialidase (3.2.1.18), i.e. trans-sialidase

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of biotechnology. Disclosed is a recombinant plasmid pNanH expressing a cloned gene nanH (neuraminidase) Vibrio cholerae, built-in by BamHI-PstI sites in polylinker vector plasmid pQE30, under control of T5-promoter. What is also presented is an E.coli strain – a neuraminidase NanH Vibrio cholerae superconcentrate produced by transformation of the E.coli JM103 strain with the above recombinant plasmid. Invention can be used for preparing the V.cholerae neuraminidase preparations for the purpose of creating specific diagnosticums and pharmaceutical preparations, as well as for studying the properties, biochemical and biological activity of V.cholerae neuraminidase (NanH).
EFFECT: advantages of produced producer is high yield of desired protein and absence of ability to synthesis of any additional biologically active substances, which complicate its isolation and purification, possibility of cultivation without observing the mode of operation with agents of especially dangerous infections, accelerated preparation of neuraminidase.
2 cl, 3 dwg, 3 ex

Description

Изобретение относится к биотехнологии, генной инженерии, медицинской микробиологии и может быть использовано для получения препаратов нейраминидазы (NanH) Vibrio cholerae в целях создания специфических диагностикумов и фармацевтических препаратов, а также для изучения свойств, биохимической и биологической активности нейраминидазы (NanH)Vibrio cholerae.The invention relates to biotechnology, genetic engineering, medical microbiology, and can be used to obtain preparations of the neuraminidase (NanH) of Vibrio cholerae in order to create specific diagnosticums and pharmaceutical preparations, as well as to study the properties, biochemical and biological activity of the neuraminidase (NanH) of Vibrio cholerae.

Нейраминидаза (NanH) является одним из немаловажных факторов патогенности/персистенции холерных вибрионов. С одной стороны, она повышает чувствительность клеток кишечника к действию холерного токсина, с другой - участвуют в утилизации ганглиозидов высшего порядка в качестве источника питания. Известно, что продукция NanH может играть определенную роль в развитии легкой формы инфекции или кратковременного носительства [1-3]. Это обусловливает актуальность проведения дальнейших исследований свойств данного фактора, и требует наличия его препаратов.Neuraminidase (NanH) is one of the important factors of the pathogenicity / persistence of cholera vibrios. On the one hand, it increases the sensitivity of intestinal cells to the action of cholera toxin, on the other hand, they participate in the utilization of higher-order gangliosides as a source of nutrition. It is known that NanH products can play a role in the development of a mild form of infection or short-term carriage [1-3]. This determines the relevance of further research on the properties of this factor, and requires the availability of its preparations.

Препараты NanH также широко используются в биохимических и медицинских исследованиях, в фармацевтической промышленности [4]. Показана перспективность их применения для создания новых пероральных средств лечения аллергических заболеваний [5].NanH preparations are also widely used in biochemical and medical research, in the pharmaceutical industry [4]. The prospects of their use for the creation of new oral agents for the treatment of allergic diseases has been shown [5].

Коммерческие препараты нейраминидазы Vibrio cholerae, производимые зарубежными компаниями (Sigma-Aldrich, ChemNet), отличаются высокой стоимостью (около 17000 евро за 0,2 мкМ продукта). Для их производства используют токсигенные штаммы холерных вибрионов, что требует соблюдения режима работы с возбудителями особо опасных инфекций. Согласно данным Taylor et al. [6], выход продукта составляет около 1 мг/л культуральной жидкости. Болгарскими исследователями в качестве продуцента был предложен более эффективный продуцент - нетоксигенный штамм V.cholerae nonO1/nonO139V13 [4], перспективный для использования в промышленных масштабах, однако и этом случае выход очищенного белка составляет ~2 мг/л культуральной жидкости.Commercial preparations of Vibrio cholerae neuraminidase produced by foreign companies (Sigma-Aldrich, ChemNet) are notable for their high cost (about 17,000 euros per 0.2 μM product). To produce them, toxigenic strains of cholera vibrios are used, which requires compliance with the regime of work with pathogens of especially dangerous infections. According to Taylor et al. [6], the product yield is about 1 mg / l of culture fluid. Bulgarian researchers proposed a more efficient producer as a producer — the non-toxigenic strain V. cholerae nonO1 / nonO139V13 [4], promising for industrial use, however, even in this case, the yield of purified protein is ~ 2 mg / l of culture fluid.

Наиболее эффективным способом получения этого фактора в препаративных количествах представляется использование лабораторных штаммов E.coli, содержащих и экспрессирующих клонированный ген nanH.The most effective way to obtain this factor in preparative amounts is the use of laboratory E. coli strains containing and expressing the cloned nanH gene.

За прототип выбран сконструированный ранее Vimr E.K. et al. [7] штамм E.coli НВ101 pCVD364, содержащий в составе рекомбинантной плазмиды pCVD364 фрагмент ДНК длиной 4,8 т.п.н. с геном nanH, экспрессирующимся под контролем собственного промотора. Активность продукта в экстрактах клеток несущего эту плазмиду штамма Е.coli HB101 составила 858 ед/мл общего белка. Авторам удалось выделить из этих экстрактов очищенный препарат, однако сведения о количестве использованной биомассы и выходе продукта в публикации не приведены.For the prototype, the previously designed Vimr E.K. et al. [7] E. coli strain HB101 pCVD364 containing 4.8 kb DNA fragment in the recombinant plasmid pCVD364 with the nanH gene expressed under the control of its own promoter. The activity of the product in extracts of cells carrying this plasmid strain E. coli HB101 amounted to 858 units / ml of total protein. The authors managed to isolate the purified preparation from these extracts, however, information on the amount of biomass used and the product yield was not given in the publication.

Недостатком прототипа является неконтролируемая экспрессия гена NanH и невысокий выход искомого белка, для выделения которого в препаративных количествах потребуется наращивание продуцентов в больших объемах.The disadvantage of the prototype is the uncontrolled expression of the NanH gene and a low yield of the desired protein, for the isolation of which in preparative quantities, it will be necessary to build up producers in large volumes.

Техническая задача изобретения - клонирование гена nanH в составе плазмидного вектора pQE30, обеспечивающего экспрессию чужеродных генов под контролем мощного Т5-промотора, и создание штамма E.coli - суперпродуцента рекомбинантного белка NanH V.cholerae для выделения искомого продукта в препаративных количествах из минимальных объемов биомассы.The technical task of the invention is the cloning of the nanH gene in the plasmid vector pQE30, which provides the expression of foreign genes under the control of the powerful T5 promoter, and the creation of E. coli strain - super producer of recombinant V. cholerae protein NanH to isolate the desired product in preparative quantities from the minimum volumes of biomass.

Задача решается путем создания:The problem is solved by creating:

- новой рекомбинантной плазмиды pNanH, экспрессирующей клонированный ген nanH холерного вибриона в штаммах кишечной палочки.- a new recombinant plasmid pNanH expressing the cloned nanH gene of cholera vibrio in E. coli strains.

- штамма Escherichia coli JM103 pNanH - суперпродуцента нейраминидазы холерных вибрионов посредством трансформации штамма E.coli JM103 рекомбинантной плазмидой pNanH.a strain of Escherichia coli JM103 pNanH, a superproducer of cholera vibrios neuraminidase by transforming the E. coli strain JM103 with the recombinant plasmid pNanH.

Векторная плазмида pQE30 несет ген устойчивости к ампициллину (bla) и содержит промоторно-операторную область, включающую Т5-промотор и два расположенных тандемом lac-оператора, обеспечивающих максимальную репрессию синтеза NanH в присутствии глюкозы, а также синтетический сайт связывания рибосомальной РНК, старт-кодон, последовательность триплетов, кодирующих синтез гексагистидина (6-His), полилинкер (MCS) и два терминатора транскрипции (t0 фага лямбда и Т1 из rrnB-оперона Е. coli). Экспрессия клонированных генов - происходит при индукции изопропил-β-D-тиогалактозидом (ИПТГ) и начинается с плазмидного старт-кодона, при этом образуется гибридный белок, перед первой аминокислотой которого располагается гексагистидиновый блок.The pQE30 vector plasmid carries the ampicillin resistance gene (bla) and contains the promoter operator region, including the T5 promoter and two tandem lac operators, which maximize repression of NanH synthesis in the presence of glucose, as well as a synthetic ribosomal RNA binding site, start codon , a sequence of triplets encoding the synthesis of hexahistidine (6-His), polylinker (MCS) and two transcription terminators (t0 phage lambda and T1 from the rrnB operon of E. coli). Expression of cloned genes - occurs by induction with isopropyl-β-D-thiogalactoside (IPTG) and begins with a plasmid start codon, and a hybrid protein is formed with the hexahistidine block in front of the first amino acid.

Плазмида pNanH представляет собой генно-инженерный вариант, полученный путем встраивания в вектор pQE30 гена nanH V.cholerae O1 биовараЭль Тор (см. фиг. 1).Plasmid pNanH is a genetic engineering variant obtained by inserting the V.Holerae O1 nanH gene biovarEl Tor into the pQE30 vector (see Fig. 1).

Будучи трансформирована в штамм кишечной палочки JM103, рекомбинантная плазмида экспрессирует клонированный ген под контролем Т5-промотора. Экспрессия гена подавляется в присутствии глюкозы и индуцируется ИПТГ.Being transformed into a strain of E. coli JM103, a recombinant plasmid expresses the cloned gene under the control of the T5 promoter. Gene expression is suppressed in the presence of glucose and IPTG is induced.

Штамм Е.coli JM103 pNanH представляет собой генно-инженерный вариант, полученный путем трансформации рекомбинантной плазмиды pNanH в штамм Е.coli JM103, и является продуцентом NanH V.cholerae. Штамм депонирован в Государственной коллекции патогенных бактерий «Микроб» под номером КМ2047.The E. coli strain JM103 pNanH is a genetically engineered variant obtained by transformation of the recombinant plasmid pNanH into E. coli strain JM103 and is a producer of V. cholerae NanH. The strain is deposited in the State collection of pathogenic bacteria "Microbe" under the number KM2047.

Полученный штамм-продуцент характеризуется следующими признаками:The resulting producer strain is characterized by the following features:

Культурально-морфологические свойстваCultural and morphological properties

В жидких питательных средах (бульоне Хоттингера, мясо-пептонном бульоне) образует равномерную муть, на плотных - круглые, выпуклые, гладкие, белые полупрозрачные колонии с ровным краем, тестообразной консистенции.In liquid nutrient media (Hottinger broth, meat-peptone broth) forms a uniform turbidity, on dense - round, convex, smooth, white translucent colonies with a smooth edge, a doughy consistency.

Физиолого-биохимические свойстваPhysiological and biochemical properties

Штамм разлагает с образованием кислоты и газа глюкозу, арабинозуи маннит, не разлагает сахарозу, на среде Эндо образует лактозонегативные колонии. Ауксотроф.The strain decomposes glucose, arabinosui mannitol with the formation of acid and gas, does not decompose sucrose, and forms lactose-negative colonies on the Endo medium. Auxotroph.

Нейраминидазная активность: Свечение в УФ свете после инкубации в течение 20 мин 20 мкл культуры клеток штамма с равным объемом субстрата 4-метилумбеллиферил-N-ацетилнейраминовой кислоты (1 мг/мл)Neuraminidase activity: Glow in UV light after 20 minutes incubation for 20 μl of the cell culture of the strain with an equal volume of 4-methylumbelliferyl-N-acetylneuraminic acid substrate (1 mg / ml)

Устойчивость к антибиотикамAntibiotic resistance

Штамм устойчив к 50-100 мкг/мл ампициллина за счет экспрессии гена bla, находящегося в составе векторной плазмиды pQE30.The strain is resistant to 50-100 μg / ml ampicillin due to the expression of the bla gene, which is part of the vector plasmid pQE30.

Способ получения и использования рекомбинантной плазмиды и штамма-продуцента иллюстрируется следующими примерами.The method of obtaining and using a recombinant plasmid and producer strain is illustrated by the following examples.

Пример 1. Клонирование гена nanH и получение рекомбинантной плазмиды.Example 1. Cloning of the nanH gene and obtaining a recombinant plasmid.

Схема конструирования рекомбинантной плазмиды pNanH представлена на фиг. 1.The design scheme for the recombinant plasmid pNanH is shown in FIG. 1.

Для ПЦР-синтеза гена nanH используют праймеры, сконструированные заявителями на основе анализа нуклеотидной последовательности гена VC1784 в составе большой хромосомы V.cholerae N16961:For PCR synthesis of the nanH gene, primers are used designed by the applicants based on an analysis of the nucleotide sequence of the VC1784 gene as part of the V.cholerae N16961 large chromosome:

прямой -

Figure 00000001
straight -
Figure 00000001

обратный -

Figure 00000002
the reverse is
Figure 00000002

Поскольку амплификаты необходимо встроить в плазмидный вектор pQE30 в ориентации, обеспечивающей направление транскрипции под контролем Т5-промотора, на 5'-конце каждого праймера внесен сайт рестрикции для эндонуклеазы, образующей липкие концы: BamHI для прямого праймера и PstI - для обратного (в приведенных последовательностях выделены жирным шрифтом и подчеркнуты) в соответствии с порядком расположения сайтов рестрикции в полилинкере векторной плазмиды.Since amplitudes need to be inserted into the pQE30 plasmid vector in an orientation that ensures the direction of transcription under the control of the T5 promoter, a restriction site for the endonuclease forming sticky ends is inserted at the 5'-end of each primer: BamHI for the forward primer and PstI for the opposite (in the above sequences) shown in bold and underlined) in accordance with the order of the restriction sites in the polylinker of the vector plasmid.

Из штамма V.cholerae Эль ТорР-5879 Инаба (Музей живых культур Ростовского-на-Дону противочумного института), нуклеотидная последовательность гена nanH которого (КU215667) полностью идентична таковой референс-штамма V.cholerae N16961, фенольным методом выделяют хромосомную ДНК, которая служит матрицей для синтеза искомого гена.From the V. cholerae strain El TorR-5879 Inaba (Museum of Living Cultures of the Rostov-on-Don Antiplague Institute), the nucleotide sequence of which nanH gene (KU215667) is completely identical to that of the reference strain V. cholerae N16961, chromosomal DNA is isolated by the phenolic method, which serves matrix for the synthesis of the desired gene.

300 мкл реакционной смеси для полимеразной цепной реакции содержат 0,5 нг ДНК-матрицы и следующие компоненты в указанных концентрациях: по 2,5 мкл каждого праймера, по 2,5 мМ всех четырех дезоксинуклеотидтрифосфатов, 3 ед. Taq-полимеразы и 0,1 объема прилагаемого к ней 10-кратного буфера. Смесь разливают по 30 мкл в 0,5-мл пластиковые пробирки и осуществляют реакцию по следующей схеме: 94°С - денатурация (40 сек), 60°С - отжиг (40 сек), 72°С - синтез (40 сек). Всего проводят 30 циклов амплификации, в последнем цикле время синтеза увеличивают до 3 минут. По окончании реакции содержимое пробирок объединяют, очищают смесью фенол: хлороформ: изоамиловый спирт в соотношении 25:24:1 и осаждают этиловым спиртом.300 μl of the reaction mixture for the polymerase chain reaction contain 0.5 ng of the DNA template and the following components in the indicated concentrations: 2.5 μl of each primer, 2.5 mm of all four deoxynucleotide triphosphates, 3 units Taq polymerase and 0.1 volume of 10-fold buffer attached to it. The mixture is poured into 30 μl into 0.5-ml plastic tubes and the reaction is carried out according to the following scheme: 94 ° С - denaturation (40 sec), 60 ° С - annealing (40 sec), 72 ° С - synthesis (40 sec). A total of 30 cycles of amplification are carried out, in the last cycle the synthesis time is increased to 3 minutes. At the end of the reaction, the contents of the tubes are combined, purified with a mixture of phenol: chloroform: isoamyl alcohol in a ratio of 25: 24: 1 and precipitated with ethyl alcohol.

Полученный таким образом ПЦР-амплификат длиной 2484 п.н. и ДНК векторной плазмиды pQE30 гидролизуют эндонуклеазами рестрикции BamHI и PstI согласно рекомендациям фирмы - изготовителя ферментов, очищают смесью фенол : хлороформ : изоамиловый спирт (25:24:1) и осаждают этиловым спиртом. Осадок растворяют в минимальном объеме деионизованной воды илигируют с использованием ДНК-лигазы фага Т4 и прилагаемого к ней буфера согласно рекомендациям изготовителя.The 2484 bp PCR amplification obtained in this way and the DNA of the vector plasmid pQE30 is hydrolyzed with restriction endonucleases BamHI and PstI according to the recommendations of the manufacturer of the enzymes, purified with a mixture of phenol: chloroform: isoamyl alcohol (25: 24: 1) and precipitated with ethyl alcohol. The precipitate is dissolved in a minimal volume of deionized water or is ligated using T4 phage DNA ligase and the buffer attached to it according to the manufacturer's recommendations.

Лигазными смесями трансформируют компетентные клетки Е.coli Jm103, приготовленные накануне обработкой хлористым кальцием. После стандартной процедуры трансформации (0°С - 40 мин, 42°С - 2 мин, 0°С - 5 мин) клетки разводят в 10 раз средой LB с 0,5% глюкозы, подращивают в течение 1 ч и высевают на агар LB, содержащий 50 мкг/мл ампициллина и 0,5% глюкозы. Посевы инкубируют при 37°С. На следующие сутки рекомбинантные клоны отбирают по результатам ПЦР с праймерами для детекции искомого клона nanH:Ligase mixtures transform competent E. coli Jm103 cells prepared the day before by treatment with calcium chloride. After the standard transformation procedure (0 ° C - 40 min, 42 ° C - 2 min, 0 ° C - 5 min), the cells are diluted 10 times with LB medium with 0.5% glucose, grown for 1 h and plated on LB agar containing 50 μg / ml ampicillin and 0.5% glucose. Crops are incubated at 37 ° C. On the next day, recombinant clones were selected by PCR with primers to detect the desired nanH clone:

прямой -

Figure 00000003
straight -
Figure 00000003

обратный -

Figure 00000004
the reverse is
Figure 00000004

Положительным контролем служит ДНК штамма-донора Р-5879, отрицательным - штамма E.coli Jm103pQE30, содержащего векторную плазмиду без вставки. Результаты учитывают после электрофореза реакционных смесей в 1,8% агарозном геле по наличию/отсутствию амплификата длиной 585 п.н.The DNA of the donor strain P-5879 serves as a positive control, and the E. coli strain Jm103pQE30 containing a vector plasmid without insertion as a negative control. The results are taken into account after electrophoresis of the reaction mixtures in a 1.8% agarose gel by the presence / absence of an amplification of 585 bp in length.

Пример 2. Изучение экспрессии клонированного гена nanH в Е.coliExample 2. The study of the expression of the cloned nanH gene in E. coli

Для проверки способности рекомбинантов к экспрессии ген nan отобранные по примеру 1 клоны культивируют в бульоне LB, содержащем 50 мг/мл ампициллина (без глюкозы) при 37°С в течение 3-4 ч с последующей индукцией ИПТГ в конечной концентрации 1 мМ в течение 1 ч. Затем по 20 мкл каждой культуры смешивают на стекле с равным объемом раствора субстрата 4-метилумбеллиферил-N-ацетилнейраминовой кислоты (1 мг/мл), спустя 20 мин просматривают в УФ свете и наблюдают флюоресценцию в пробах рекомбинантов, способных к синтезу NanH. У контрольного штамма E.coli Jm103pQE30E она отсутствует (фиг. 2). Позитивный клон с наилучшим свечением отбирают для дальнейших исследований.To test the ability of recombinants to express the gene nan, the clones selected in Example 1 were cultured in LB broth containing 50 mg / ml ampicillin (without glucose) at 37 ° C for 3-4 h followed by the induction of IPTG at a final concentration of 1 mM for 1 h. Then, 20 μl of each culture is mixed on glass with an equal volume of a solution of 4-methylumbelliferyl-N-acetylneuraminic acid substrate (1 mg / ml), after 20 minutes they are viewed under UV light and fluorescence is observed in samples of recombinants capable of NanH synthesis. In the control E. coli strain Jm103pQE30E it is absent (Fig. 2). The positive clone with the best glow is selected for further research.

На фиг. 2. отображена продукция NanH рекомбинантными клонами E.coli Jm103pNanH: свечение в УФ свете после инкубации с субстратом. 1 - контрольный штамм E.coli Jm103, содержащий векторную плазмиду pQE30 без вставки, 6 - NanH-негативный клон, 2-5, 7 - NanH-позитивные клоны, 8 - культура V.cholerae P-5879.In FIG. 2. The production of NanH by recombinant E. coli Jm103pNanH clones is shown: luminescence in UV light after incubation with the substrate. 1 - control strain of E. coli Jm103 containing pQE30 vector plasmid without insertion, 6 - NanH-negative clone, 2-5, 7 - NanH-positive clones, 8 - V. cholerae P-5879 culture.

Пример 3. Изучение продуктивности штамма Е.coli Jm103pNanH и локализации рекомбинантного белка в его клетках.Example 3. The study of the productivity of the strain E. coli Jm103pNanH and localization of the recombinant protein in its cells.

Рекомбинантный штамм E.coli JM103pNanH (КM 2047), а также контрольный штамм, содержащий векторную плазмиду pQE30 без вставки, выращивают в жидкой среде LB, содержащей 50 мкг/мл ампициллина (без глюкозы), в течение 3-4 ч при 37°С с шуттелированием при 150 об/мин и затем индуцируют 1 мМ ИПТГ в течение 1-2 ч, клетки осаждают центрифугированием, лизируют в буфере, содержащем 65 мМ трис-HClPH 6,8, 1% SDS и 10 мМ 2-меркаптоэтанола, при температуре 99°С в течение 10 мин. Лизат подвергают электрофорезу в 10% полиакриламидном геле (ПААГ) с SDS и окрашивают гель Coomassi Blue R250. В лизате клеток Е.coli JM103pNanH выявляются мажорные белковые полосы в области с ММ~83 кДа и ~89,5 кДа, (что соответствует молекулярной массе двух форм NanH) в отличие от лизата контрольного штамма, содержащего векторную плазмиду без вставки (фиг. 3А - лизаты целых клеток). По данным программы Quantity One, их общий удельный вес составляет приблизительно 9-10% суммарных клеточных белков.The recombinant E. coli strain JM103pNanH (KM 2047), as well as the control strain containing the vector plasmid pQE30 without insert, are grown in LB liquid medium containing 50 μg / ml ampicillin (without glucose) for 3-4 hours at 37 ° C shunting at 150 rpm and then inducing 1 mM IPTG for 1-2 hours, cells are pelleted by centrifugation, lysed in buffer containing 65 mM Tris-HClPH 6.8, 1% SDS and 10 mM 2-mercaptoethanol, at a temperature 99 ° C for 10 minutes The lysate was subjected to electrophoresis on a 10% polyacrylamide gel (SDS page) with SDS and Coomassi Blue R250 gel was stained. Major protein bands were detected in the E. coli JM103pNanH cell lysate in the region with MM of ~ 83 kDa and ~ 89.5 kDa (which corresponds to the molecular weight of the two forms of NanH), in contrast to the lysate of the control strain containing a vector plasmid without insertion (Fig. 3A - lysates of whole cells). According to the Quantity One program, their total specific gravity is approximately 9-10% of the total cellular proteins.

Для определения локализации рекомбинантного белка клетки штамма JM103pNanH, выращенного с индукцией, разрушают ультразвуком на дезинтергаторе QSonica Q700 в течение 10 мин (40 импульсов по 5 сек, 357 Дж с перерывами в 10 сек; амплитуда 50) и подвергают электрофорезу растворимую (ос) и нерастворимую (н/о) фракции клеток, разделенных центрифугированием (фиг. 3Б).To determine the localization of the recombinant protein, cells of the JM103pNanH strain grown by induction are destroyed by ultrasound on a QSonica Q700 disintegrator for 10 min (40 pulses of 5 sec, 357 J with interruptions of 10 sec; amplitude of 50) and subjected to electrophoresis of soluble (os) and insoluble (n / a) fraction of cells separated by centrifugation (Fig. 3B).

На фиг. 3Б отображены:_нерастворимая (ос) и растворимая (н/о) фракции ультрозвуковых дезинтеграторов Jm103 р NanH.In FIG. 3B displays: _ insoluble (os) and soluble (n / a) fractions of ultrasonic disintegrators Jm103 p NanH.

Форма с молекулярной массой ~89,5 кДа представляет собой непроцессированный белок с гексатидиновым блоком (6His-tag) на N-конце и находится в нерастворимой фракции клеток в виде телец включения. Ее удельный вес составляет 5,6-6.6% суммарных клеточных белков. Вторая обнаруживается в основном в растворимой фракции, т.е. в периплазматическом пространстве клеток. Ее молекулярная масса ~83 кДа соответствует зрелой форме NanH, образующейся вследствие удаления сигнальной последовательности вместе с 6His-tag, общей длиной 58аа. Удельный вес зрелой формы составляет 3,4-3,8% суммарных белков.The form with a molecular weight of ~ 89.5 kDa is an unprocessed protein with a hexatidine block (6His-tag) at the N-terminus and is located in the insoluble fraction of cells in the form of inclusion bodies. Its specific gravity is 5.6-6.6% of total cellular proteins. The second is found mainly in the soluble fraction, i.e. in the periplasmic space of cells. Its molecular weight of ~ 83 kDa corresponds to the mature form of NanH, which is formed due to the removal of the signal sequence together with 6His tag, with a total length of 58a. The specific gravity of the mature form is 3.4-3.8% of the total proteins.

Таким образом, сконструирован штамм E.coli M103pNanH-суперпродуцент нейраминидазы V.cholerae Эль Тор, который может быть использован для выделения целевого продукта в препаративных количествах. В зависимости от задач дальнейших исследований, можно получать исходный продукт (6His-NanH) из телец включения с помощью специфического сорбента типа Ni-NTA (никель-нитрилацетилированной сефарозы), либо зрелый белок NanH из осветленных ультразвуковых дезинтегратов клеток с использованием других методов очистки. Преимуществами полученного продуцента по сравнению с холерными вибрионами является высокий выход искомого белка, возможность культивирования без соблюдения режима работы с возбудителями особо опасных инфекций, отсутствие способности к синтезу каких-либо дополнительных биологически активных субстанций, которые могли бы затруднить его выделение и очистку, а по сравнению с известными рекомбинантными штаммами-продуцентами - непродолжительный период наращивания биомассы (4-6 часов включая индукцию), обеспечит ускоренное получение препарата.Thus, the E. coli strain M103pNanH-superproducer of V. cholerae El Tor neuraminidase was constructed, which can be used to isolate the target product in preparative amounts. Depending on the tasks of further research, it is possible to obtain the starting product (6His-NanH) from inclusion bodies using a specific sorbent of the Ni-NTA type (nickel-nitrile acetylated sepharose), or a mature NanH protein from clarified ultrasonic disintegrates of cells using other purification methods. The advantages of the obtained producer in comparison with cholera vibrios are a high yield of the desired protein, the possibility of cultivation without observing the regime of work with causative agents of especially dangerous infections, the lack of the ability to synthesize any additional biologically active substances that could complicate its isolation and purification, and compared with known recombinant producer strains - a short period of biomass growth (4-6 hours including induction), will provide accelerated preparation ata.

Источники информацииSources of information

1. Galen J.E., Ketley J.M., Fasano A., Richardson S.N., Wasserman S.S., Kaper J.B. Role of Vibrio cholerae neuraminidase in the function of cholerae toxin. Infect. Immun. 1992; 60(2):406-415.1. Galen J.E., Ketley J.M., Fasano A., Richardson S.N., Wasserman S.S., Kaper J.B. Role of Vibrio cholerae neuraminidase in the function of cholerae toxin. Infect. Immun. 1992; 60 (2): 406-415.

2. Jermyn W.S., Boyd E.F. Characterization of a novel Vibrio pathogenicity island (VP1-2) encoding neuraminidase (nanH) among toxigenic Vibrio cholerae isolates. Microbiology. 2002; 148:3681-3693.2. Jermyn W.S., Boyd E.F. Characterization of a novel Vibrio pathogenicity island (VP1-2) encoding neuraminidase (nanH) among toxigenic Vibrio cholerae isolates. Microbiology. 2002; 148: 3681-3693.

3. Figueiredo S.C., Neves-Borges A.C., Coelho A. The neuraminidase gene is present in the non-toxigenic Vibrio cholerae Amazonia strain: a different allele in comparison to the pandemic strains. Mem. Inst. Oswaldo Cruz. 2005; 100(6): 563-569.3. Figueiredo S.C., Neves-Borges A.C., Coelho A. The neuraminidase gene is present in the non-toxigenic Vibrio cholerae Amazonia strain: a different allele in comparison to the pandemic strains. Mem. Inst. Oswaldo Cruz. 2005; 100 (6): 563-569.

4. Eneva R.T., Engibarov S.A., Petrova P., Abrashev R., Strateva Т., Kolyovska V., Abrashev J. High production of neuraminidase by a Vibrio cholerae non-01 strain - the first possible alternative to toxigenic producers. Appl. Biochem. Biotechnol. 2015; 176 (2): 412-427.4. Eneva R.T., Engibarov S.A., Petrova P., Abrashev R., Strateva T., Kolyovska V., Abrashev J. High production of neuraminidase by a Vibrio cholerae non-01 strain - the first possible alternative to toxigenic producers. Appl. Biochem. Biotechnol. 2015; 176 (2): 412-427.

5. Diesner S.C., Bergmayr C., Wang X.Y., Heiden D., Exenberger S., Roth-Walter F., Starkl P., Ret D., Palischoll J., Gabor F., Untersmayr E. Characterisation of Vibrio cholerae neuraminidase as an immunomodulator for novel formulation of oral allergy immunotherapy. Clin. Immunol. 2018; 192:30-39.5. Diesner SC, Bergmayr C., Wang XY, Heiden D., Exenberger S., Roth-Walter F., Starkl P., Ret D., Palischoll J., Gabor F., Untersmayr E. Characterization of Vibrio cholerae neuraminidase as an immunomodulator for novel formulation of oral allergy immunotherapy. Clin. Immunol. 2018; 192: 30-39.

6. Taylor G., Vimr E., Garman E., Laver G. Purification, crystallization and preliminary crystalografic study of neuraminidase from Vibrio cholerae and Salmonella typhimurium LT2. J. Mol. Biol. 1992; 226(4): 1287-1290.6. Taylor G., Vimr E., Garman E., Laver G. Purification, crystallization and preliminary crystalografic study of neuraminidase from Vibrio cholerae and Salmonella typhimurium LT2. J. Mol. Biol. 1992; 226 (4): 1287-1290.

7. Vimr E.R., Lawrisuk L., Galen J., Kaper J.B. Cloning and expression of the Vibrio cholerae-neuraminidase gene nanH in Escherichia coli. J. Bacteriol. 1988; 170: 1495-1504.7. Vimr E.R., Lawrisuk L., Galen J., Kaper J.B. Cloning and expression of the Vibrio cholerae-neuraminidase gene nanH in Escherichia coli. J. Bacteriol. 1988; 170: 1495-1504.

Claims (2)

1. Рекомбинантная плазмида pNanH, экспрессирующая клонированный ген nanH (нейраминидазы) Vibrio cholerae, встроенный по сайтам BamHI-PstI в полилинкер векторной плазмиды pQE30, под контролем Т5-промотора.1. Recombinant plasmid pNanH expressing the cloned nanH (neuraminidase) Vibrio cholerae gene inserted at the BamHI-PstI sites in the polylinker of the vector plasmid pQE30 under the control of the T5 promoter. 2. Штамм Escherichia coli КМ 2047 Государственной коллекции патогенных бактерий «Микроб», несущий рекомбинантную плазмиду pNanH по п. 1 - суперпродуцент нейраминидазы NanH Vibrio cholerae.2. The strain Escherichia coli KM 2047 State collection of pathogenic bacteria "Microbe", carrying the recombinant plasmid pNanH according to claim 1 - superproducer of neuraminidase NanH Vibrio cholerae.
RU2018142918A 2018-12-04 2018-12-04 Recombinant plasmid expressing a cloned vibrio cholerae neuraminidase gene, and an escherichia coli strain - a superproducer of vibrio cholerae neuraminidase RU2712519C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018142918A RU2712519C1 (en) 2018-12-04 2018-12-04 Recombinant plasmid expressing a cloned vibrio cholerae neuraminidase gene, and an escherichia coli strain - a superproducer of vibrio cholerae neuraminidase

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018142918A RU2712519C1 (en) 2018-12-04 2018-12-04 Recombinant plasmid expressing a cloned vibrio cholerae neuraminidase gene, and an escherichia coli strain - a superproducer of vibrio cholerae neuraminidase

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2712519C1 true RU2712519C1 (en) 2020-01-29

Family

ID=69625277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018142918A RU2712519C1 (en) 2018-12-04 2018-12-04 Recombinant plasmid expressing a cloned vibrio cholerae neuraminidase gene, and an escherichia coli strain - a superproducer of vibrio cholerae neuraminidase

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2712519C1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1655987A1 (en) * 1989-03-27 1991-06-15 Ростовский-На-Дону Государственный Научно-Исследовательский Противочумный Институт Method for preparation of purified neuraminidase of choleric vibrio

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1655987A1 (en) * 1989-03-27 1991-06-15 Ростовский-На-Дону Государственный Научно-Исследовательский Противочумный Институт Method for preparation of purified neuraminidase of choleric vibrio

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
VIMR E.R. et al., Cloning and expression of the Vibrio cholerae neuraminidase gene nanH in Escherichia coli, JOURNAL OF BACTERIOLOGY, 1988, Vol. 170, No. 4, pp.1495-1504. *
VIMR E.R. et al., Cloning and expression of the Vibrio cholerae neuraminidase gene nanH in Escherichia coli, JOURNAL OF BACTERIOLOGY, 1988, Vol. 170, No. 4, pp.1495-1504. МОНАХОВА Е.В. и др., Штамм Escherichia coli - суперпродуцент гемолизина Vibrio cholerae, Проблемы особо опасных инфекций, 2018, вып.1, стр.90-93. *
МОНАХОВА Е.В. и др., Штамм Escherichia coli - суперпродуцент гемолизина Vibrio cholerae, Проблемы особо опасных инфекций, 2018, вып.1, стр.90-93. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1871351B (en) Novel fungal proteins and nucleic acids encoding same
CN110066820B (en) Fluorescent strain E.coli C600, and construction method and application thereof
CN106967659A (en) A kind of structure and fermentation process of the antibiotic-free resistance recombined bacillus subtilis for expressing glutamate decarboxylase
CN114015676B (en) Construction method of cellulase adapting to traditional Chinese medicine feed additive
Li et al. The distribution and function characterization of the i type lysozyme from Apostichopus japonicus
Al-Daraghi et al. Detection of Exotoxin A gene in Pseudomonas aeruginosa from Clinical and Environmental samples
RU2712519C1 (en) Recombinant plasmid expressing a cloned vibrio cholerae neuraminidase gene, and an escherichia coli strain - a superproducer of vibrio cholerae neuraminidase
Tangestani et al. Isolation and characterization of bacteria from the lesion of juvenile sea cucumber Holothuria scabra (Jaeger, 1938) with symptom of skin ulceration disease
JPS6287086A (en) Cultivation of genetic recombinant cell
CN117384267A (en) Exopalaemon carinicauda antibacterial peptide, encoding gene EcCrustin, recombinant strain and application thereof
HU194316B (en) Process for preparing alpha-l human leukocyte interferone
CN111053890B (en) Application of galectin-8 from mandarin fish in preparing bacteriostatic agent
CN1177060C (en) Kit for detecting apoptosis
RU2671099C1 (en) Recombinant plasmid expressing cloned gene of vibrio cholerae hemolysin and escherichia coli - vibrio cholerae pro-hemolysin superproducent
RU2707525C1 (en) Recombinant plasmid expressing cloned chaperone hfq vibrio cholerae gene, and escherichia coli strain - chaperone superfood hfq vibrio cholerae
RU2313576C1 (en) RECOMBINANT PLASMID EXPRESSING VIBRIO CHOLERAE CLONED Ace GENE AND ESCHERICHIA COLI STRAIN - PRODUCER OF VIBRIO CHOLERAE ACCESSORY CHOLERA ENTEROTOXIN
HUSSIAN Molecular detection of Entamoeba gingivalis using polymerase chain reaction
RU2306337C2 (en) RECOMBINANT PLASMID EXPRESSING CLONED GENE OF Vibrio cholerae HEMAGGLUTININ/PROTEASE AND Escherichia coli STRAIN AS PRODUCER OF Vibrio cholerae HEMAGGLUTININ/PROTEASE
CN101177684A (en) Sheep brucella M5 strain ribosome protein L7/L12 gene, encoding protein and uses thereof
RU2313577C2 (en) Recombinant plasmid expressing vibrio cholerae cloned cef gene (variants) and escherichia coli strain-producer of vibrio cholerae cef (variants)
RU2564120C2 (en) STRAIN OF Escherichia coli BACTERIA - PRODUCENT OF HEAT SHOCK PROTEIN 70 AND METHOD FOR OBTAINING PREPARATION OF HUMAN HEAT SHOCK PROTEIN
RU2541454C1 (en) Nutrient culture medium for swine erysipelas strain erysipelothrix rhuisipathie
RU2557305C2 (en) STRAIN Escherichia coli BL21(DE3)Gold/pETmin-CypA PRODUCING HUMAN RECOMBINANT CYCLOPHILIN A
CN108148122A (en) A kind of method that fish anti-microbial pathogen protein vaccine is expressed by the use of micro- duckweed as bioreactor
CN111424023B (en) Blue algae engineering bacteria for producing amidase lysozyme and application thereof