SK10862002A3 - Process for producing peptides by using in vitrotranscription/translation system - Google Patents

Process for producing peptides by using in vitrotranscription/translation system Download PDF

Info

Publication number
SK10862002A3
SK10862002A3 SK1086-2002A SK10862002A SK10862002A3 SK 10862002 A3 SK10862002 A3 SK 10862002A3 SK 10862002 A SK10862002 A SK 10862002A SK 10862002 A3 SK10862002 A3 SK 10862002A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
protein
peptide
factors
enzymes
translation
Prior art date
Application number
SK1086-2002A
Other languages
Slovak (sk)
Inventor
Akio Inoue
Yoshihiro Shimizu
Takuya Ueda
Original Assignee
Post Genome Institute Co., Ltd.
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 Post Genome Institute Co., Ltd. filed Critical Post Genome Institute Co., Ltd.
Priority claimed from PCT/JP2001/010682 external-priority patent/WO2002053582A2/en
Publication of SK10862002A3 publication Critical patent/SK10862002A3/en

Links

Abstract

Reakčný systém, z ktorého sa peptid pripravený syntézou in vitro môže účinne izolovať s vysokou čistotou, a súčasne je riešený problém spotreby energie. Spôsob prípravy peptidu alebo peptidového derivátu v reakčnom systéme transkripcie DNA na RNA a následnej translácie vytvorenej RNA alebo v reakčnom systéme in vitro translácie RNA, pri ktorom časť alebo všetky proteínové zložky reakčného systému sú značené jednou z dvojice látok navzájom adherujúcich a druhá látka z tejto dvojice sa používa ako adsorbent na zachytenie značených proteínových zložiek po translácii.The reaction system from which the peptide is prepared by synthesis in vitro can effectively isolate with high purity and simultaneously is the problem of energy consumption. Method for preparing a peptide or a peptide derivative in the transcription reaction system DNA on RNA and subsequent translation generated RNA, or in the in vitro RNA translation reaction system, wherein part or all of the protein components of the reaction system are labeled with one of a pair of substances adhering to each other and the second substance of the pair is used as an adsorbent to capture labeled protein components after translation.

Description

Oblasť technikyTechnical field

Tento vynález sa týka spôsobu prípravy peptidu alebo peptidového derivátu pomocou reakčného systému transkripcie DNA na RNA a následnej translácie takto vytvorenej RNA alebo reakčného systému translácie RNA in vitro (ďalej označovaného ako reakčný systém in vitro transkripcie/translácie) a ďalej súpravy (kitu) proteínových zložiek, ktorý obsahuje enzýmy a faktory na zostavenie takéhoto reakčného systému.The present invention relates to a method for preparing a peptide or peptide derivative using a DNA to RNA transcription reaction system and subsequent translation of the RNA thus generated or an in vitro RNA translation reaction system (hereinafter referred to as an in vitro transcription / translation reaction system) and a kit of protein components , which contains enzymes and factors for building such a reaction system.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Bezbunkové systémy na syntézu proteínov sú už známe, ide napr. o systémy odvodené od Escherichia coli, králičích retikulocytov alebo pšeničných zárodkov (Current Opinion in Biotechnology 9:534-548 (1998), J. Biotechnology 41:81-90 (1995)).Cell-free protein synthesis systems are already known, e.g. systems derived from Escherichia coli, rabbit reticulocytes or wheat germs (Current Opinion in Biotechnology 9: 534-548 (1998), J. Biotechnology 41: 81-90 (1995)).

V týchto bezbunkových systémoch sa môžu peptidy syntetizovať počas niekoľkých hodín. Proteíny sa môžu syntetizovať v krátkom čase, najmä v porovnaní s prípadom, keď sú cudzorodé gény vložené do hostiteľských buniek a potom v nich exprimované (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94:412-417 (1997), FEBS Letters 414:268-270 (1997)). Navyše sa uznáva alebo aspoň očakáva, že syntéza proteínov v bezbunkovom systéme má množstvo technických výhod, aspoň teoreticky, v porovnaní s prípadom, keď je vnesený cudzorodý gén do hostiteľských buniek a tam potom exprimovaný. Použitie týchto bezbunkových systémov na syntézu proteínov umožňuje pripravovať peptidy, ktoré by sa inak štiepili proteázami, ktoré pochádzajú z hostiteľských buniek, a tiež peptidy, ktoré sú toxické pre hostiteľské bunky. Pomocou týchto systémov sa môžu tiež pripravovať peptidové deriváty, ktoré sa nevyskytujú v pri2 rode a to pomocou inkorporácie neprirodných” aminokyselinových zvyškov v špecifických polohách použitím aminoacyl-tRNA, ktoré nesú neprírodné aminokyselinové zvyšky (Annu Rev. Biophys. Biomol. Struct. 24:435-462 (1995)), alebo komplexov (polyzómový displej) zložených z mRNA, ribozómov a peptidov. Tieto polyzómové displeje a ich využitie boli opísané v publikáciách He M. et al., J. Immunological Methods 231 (2000) pp. 105-117, Schaffitzel C., J. Immunological Methods 231 (2000) pp. 119-135, Roberts RW., Current Opinion in Chemical Biology 3 (1999) pp. 268-273 and ibid. 9 (1998) pp. 534-548 (konkrétne na str. 543 a ďalej), a okrem toho tiež napr.vo FEBS Lett. 450:105-110 (1999), Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:14130-14135 (1998) a Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94:4937-4942 (1997).In these cell-free systems, peptides can be synthesized within a few hours. Proteins can be synthesized in a short time, especially when foreign genes are introduced into and then expressed in host cells (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94: 412-417 (1997), FEBS Letters 414: 268-270 (1997)). In addition, it is recognized or at least expected that protein synthesis in a cell-free system has a number of technical advantages, at least in theory, compared to the case where a foreign gene is introduced into the host cells and then expressed there. The use of these cell-free systems for protein synthesis makes it possible to prepare peptides that would otherwise be cleaved by proteases that originate from host cells, as well as peptides that are toxic to the host cells. These systems can also be used to prepare non-naturally occurring peptide derivatives by incorporating unnatural amino acid residues at specific positions using aminoacyl-tRNAs that carry unnatural amino acid residues (Annu Rev. Biophys. Biomol. Struct. 24: 435). -462 (1995)), or complexes (polysome display) composed of mRNA, ribosomes and peptides. These polysome displays and their uses have been described in He M. et al., J. Immunological Methods 231 (2000) pp. 105-117, Schaffitzel C., J. Immunological Methods 231 (2000) pp. 119-135, Roberts RW., Current Opinion in Chemical Biology 3 (1999) pp. 268-273 and ibid. 9 (1998) s. 534-548 (in particular p. 543 et seq.), And in addition, e.g., FEBS Lett. 450: 105-110 (1999), Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 14130-14135 (1998) and Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94: 4937-4942 (1997).

Hoci sa v skorých štádiách použili samotné surové bunkové extrakty, mohla sa dosiahnuť iba nestála reakcia a tak boli peptidy syntetizované iba s nízkym výťažkom, konkrétne 0,1 až 0,01% vitálnych buniek. Následné štúdie objasnili, ktoré zložky obsiahnuté v extraktoch sú nevyhnutné na génovú expresiu a súčasne odhalili, že sú prítomné aj nepotrebné zložky a inhibítory (napríklad endogénne nukleázy degradujúce mRNA (RNA 6:1079-1090 (2000)). Uskutočnili sa teda pokusy na eliminovanie týchto nepotrebných zložiek. Avšak konvenčný spôsob, ktorý spočíva vo využití bezbunkového exktraktu ako základu a eliminuje z neho nepotrebné zložky, trpí problémom, že reakčná energia je spotrebovaná a teda dochádza k zastaveniu reakcie približne za 1 hodinu syntézy proteinu, keď sa používa dávkový systém. Zdôrazňuje sa, že medzi faktory, ktoré spôsobujú tieto problémy, patrí nedostatok nukleotidtrifosfátov (Biochim. Biophys. Acta. 1293:207-212 (1996), J. Biotechnol. 48:1-8 (1996)), akumulácia malých vedľajších produktov, ako sú napríklad hydrolyzované trifosfáty vytvorené endogénnymi enzýmami (Biochemistry 22:346-354 (1983), J. Biol. Chem. 260:15585-15591 (1985)) a spotreba energie faktormi, ktoré nie sú nevyhnutné pre reakciu transkripcie/trans3 lácie (J. Ferment. Bioeng. 84:7-13 (1997), J. Biotechnol. 61:199-508 (1998)).Although crude cell extracts were used alone in the early stages, only an unstable reaction could be achieved and thus peptides were synthesized only in low yield, namely 0.1 to 0.01% of vital cells. Subsequent studies have elucidated which components contained in the extracts are necessary for gene expression while revealing that unnecessary components and inhibitors (for example endogenous nuclease degrading mRNAs) are present (RNA 6: 1079-1090 (2000)). However, the conventional method of using a cell-free extract as the basis and eliminating unnecessary components from it suffers from the problem that the reaction energy is consumed and thus stops the reaction in about 1 hour of protein synthesis when using a batch system. It is emphasized that factors that cause these problems include the lack of nucleotide triphosphates (Biochim. Biophys. Acta. 1293: 207-212 (1996), J. Biotechnol. 48: 1-8 (1996)), the accumulation of small by-products, such as hydrolyzed triphosphates formed by endogenous enzymes (Biochemistry 22: 346-354 (1983), J. Bi ol. Chem. 260: 15585-15591 (1985)) and energy consumption by factors not necessary for the transcription / translation reaction (J. Ferment. Bioeng. 84: 7-13 (1997), J. Biotechnol. 61: 199-508 (1998)).

Problém terminácie reakcie v krátkom čase sa môže odstrániť kontinuálnym dodávaním substrátu do reakčného systému transkripcie/tr.anslácie na syntézu peptidov. Avšak aj v tomto prípade vzniká ďalší problém a to zlá reprodukovatelnosť. Tento problém bol vyriešený objasnením prítomnosti zárodočného (germ) ribozómového inaktivátora (tritín) a inhibítora iniciácie translácie v štúdii na systéme, kde sa použil pšeničný zárodok, z ktorého sa tieto substancie odstránili (Bio Industry Vol. 17, No. 5, 20-27 (2000)). Avšak zostáva ešte jeden problém a to, že takýto systém spotrebováva neúsporné značné energetické zdroje bez ohľadu na transláciu.The problem of terminating the reaction in a short time can be avoided by continuously supplying the substrate to the peptide / transcription / reaction synthesis system. However, in this case too, another problem arises, namely poor reproducibility. This problem has been solved by clarifying the presence of a germ ribosome inactivator (tritin) and a translation initiation inhibitor in a system using a wheat germ from which these substances have been removed (Bio Industry Vol. 17, No. 5, 20-27 (2000)). However, one more problem remains that such a system consumes considerable energy resources, irrespective of translation.

Predpokladalo sa, že tieto problémy, s ktorými sa stretávame pri bežných metódach, sú spôsobené prítomnosťou rôznych neznámych zložiek v bunkových extraktoch, ktoré nie sú nutné pre transkripčné alebo translačné reakcie, ale sa môžu iba ťažko úplne eliminovať. Z tohto hľadiska sa uskutočnili pokusy syntetizovať peptidy in vitro výlučne použitím enzýmov a faktorov nevyhnutných na transláciu (The Journal of Biological Chemistry Vol. 252, No. 19, 6889-6894 (1997)).' Na DNA-riadenú syntézu β-galaktozidázy sa okrem E. coli ribozómov, použilo ako faktory a enzýmy pre transkripciu a transláciu výlučne nasledujúcich 33 zložiek purifikovaných z extraktov E. coli: RNA polymeráza, N^formyltetrahydrof olát, Met-tRNAf transformyláza, 20 aminoacyl-tRNA syntetáz, IF-1, IF-2, IF-3, EF-Tu, EF-G, RF-1 a /alebo RF-2, CRP, L a La. V tejto štúdii by sa však mohol získať cieľový produkt jedine v stopovom množstve, pretože vtedy neboli k dispozícii dostatočné informácie o translačnom mechanizme a boli dostupné iba nedostatočné purifikačné techniky.It has been assumed that these problems encountered in conventional methods are due to the presence of various unknown components in cellular extracts that are not necessary for transcriptional or translational reactions but can hardly be eliminated completely. In this regard, attempts have been made to synthesize peptides in vitro exclusively using enzymes and factors necessary for translation (The Journal of Biological Chemistry Vol. 252, No. 19, 6889-6894 (1997)). For DNA-directed synthesis of β-galactosidase, in addition to E. coli ribosomes, only the following 33 components purified from E. coli extracts were used as factors and enzymes for transcription and translation: RNA polymerase, N-formyltetrahydrofolate, Met-tRNA f transformylase, 20 aminoacyl-tRNA synthetases, IF-1, IF-2, IF-3, EF-Tu, EF-G, RF-1 and / or RF-2, CRP, L and L a. In this study, however, the target product could only be obtained in trace amounts, because at that time insufficient information on the translation mechanism was available and only inadequate purification techniques were available.

Neskôr Gonza a jeho spolupracovníci skonštruovali in vitro systém syntézy peptidov zo súboru pre-charged aminoacyl-tRNA (t.j., ktoré majú naviazanú aktivovanú aminokyselinu) a purifikovaných translačných faktorov (Biochem. Biophys. Res. Commun. 126:792-798 (1985)). Na druhej strane Pavlov a spolupracovníci rekonštruovali in vitro translačný systém použitím zmesi čiastočne purifikovanej aminoacyl-tRNA syntetázy s purifikovanými translačnými faktormi (Árchives of Biochemistry and Biophysics Vol. 328, No. 1, 9-16 (1996)). Skonštruovali tiež úplne purifikovaný in vitro translačný systém použitím krátkych umelých mRNA (J. Mol. Biol. 273:389-401 (1997)). Avšak doteraz nebola nikdy opísaná, pokiaľ je pôvodcom známe, úspešná syntéza proteínu z prírodnej mRNA pomocou translačného systému obsahujúceho výlučne nevyhnutné enzýmy a faktory. V obvyklých bezbunkových systémoch a in vitro systémoch peptidovej syntézy, ktoré využívajú bunkové extrakty sú však nutné obtiažne postupy na izoláciu a purifikáciu cieľového peptidového produktu z proteínovej zložky reakčného systému, a preto je cieľový produkt získavaný iba s malým výťažkom.Later, Gonza and coworkers constructed an in vitro peptide synthesis system from the pre-charged aminoacyl-tRNA (i.e., having activated activated amino acid) and purified translation factors (Biochem. Biophys. Res. Commun. 126: 792-798 (1985)) . On the other hand, Pavlov and co-workers reconstructed the in vitro translation system using a mixture of partially purified aminoacyl-tRNA synthetase with purified translation factors (Árchives of Biochemistry and Biophysics Vol. 328, No. 1, 9-16 (1996)). They also constructed a fully purified in vitro translation system using short artificial mRNAs (J. Mol. Biol. 273: 389-401 (1997)). However, the successful synthesis of a protein from natural mRNA by means of a translation system containing exclusively the necessary enzymes and factors has never been described so far as it is known by the inventors. However, in conventional cell-free and in vitro peptide synthesis systems that utilize cell extracts, difficult procedures are required to isolate and purify the target peptide product from the protein component of the reaction system, and therefore the target product is obtained with little yield.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Cieľom predkladaného vynálezu je skonštruovať účinný systém syntézy proteínov,· v ktorom sa môže odstrániť problém spotreby energie v systéme pre in vitro syntézu peptidu, a tak sa poskytne- systém na in vitro syntézu peptidu, kde sa peptidový produkt môže účinne izolovať z reakčného systému vo vysokej čistote.It is an object of the present invention to construct an efficient protein synthesis system in which the energy consumption problem of an in vitro peptide synthesis system can be eliminated, thus providing an in vitro peptide synthesis system wherein the peptide product can be effectively isolated from the reaction system in the peptide. high purity.

Predkladaný vynález sa týka spôsobu prípravy peptidu alebo peptidového derivátu pomocou reakčného systému transkripcie DNA na RNA a následnej translácie vytvorenej RNA, alebo reakčného systému in vitro translácie RNA, ktorý je charakterizovaný tým, že časť alebo všetky proteínové zložky tvoriace reakčný systém transkripcie/translácie sú označené jednou z dvojice látok, ktoré vzájomne adherujú, a druhá látka je použitá ako adsorbent na zachytenie proteínovej zložky po translácii. Pri tomto spôso5 be sa môže použiť v reakčnom systéme transkripcie/translácie veľký počet kombinácií látky použitej na značenie časti alebo všetkých proteínových zložiek, ktoré tvoria reakčný systém s látkou, ktorá sa použila ako adsorbent na zachytenie označených proteínových zložiek.The present invention relates to a method of preparing a peptide or peptide derivative using a DNA to RNA transcription reaction system and subsequent translation of generated RNA, or an in vitro RNA translation reaction system, characterized in that part or all of the protein components constituting the transcription / translation reaction system are labeled one of a pair of substances that adhere to each other, and the other is used as an adsorbent to capture the protein component after translation. In this method, a large number of combinations of a substance used to label part or all of the protein components that make up the reaction system with a substance that has been used as an adsorbent to capture the labeled protein components can be used in the transcription / translation reaction system.

Proteínové zložky označené jednou z dvojice látok adherujúcich navzájom sú buď časť alebo všetky faktory a enzýmy na transkripčnú alebo translačnú reakciu. Ku konkrétnym príkladom týchto faktorov a enzýmov patria iniciačné faktory, elongačné faktory, terminačné faktory, aminoacyl-tRNA syntetáza, metionyl-tRNA transformyláza a RNA polymeráza.Protein components labeled with one of a pair of substances adhering to each other are either part or all of the factors and enzymes for a transcriptional or translational reaction. Specific examples of these factors and enzymes include initiation factors, elongation factors, termination factors, aminoacyl-tRNA synthetase, methionyl-tRNA transformylase, and RNA polymerase.

Proteínové zložky označené jednou z dvojice látok navzájom adherujúcich sú faktory a enzýmy potrebné na reakcie transkripcie/translácie a ďalšie enzýmy nevyhnutné na vytvorenie reakčného systému. Príklady enzýmov nevyhnutných na vytvorenie reakčného systému, odlišných od faktorov a enzýmov potrebných na transkripciu alebo transláciu, sú enzýmy potrebné na regeneráciu energie v reakčnom systéme a enzýmy na hydrolýzu anorganickej kyseliny difosforečnej (pyrofosforečnej) vytvorenej v priebehu transkripčnej alebo translačnej reakcie.Protein components labeled with one of a pair of substances adhering to each other are the factors and enzymes required for transcription / translation reactions, and other enzymes necessary to form a reaction system. Examples of enzymes necessary to form a reaction system, different from the factors and enzymes required for transcription or translation, are enzymes necessary for energy recovery in the reaction system and enzymes for hydrolysis of the inorganic pyrophosphoric acid (pyrophosphoric) formed during the transcription or translation reaction.

Podlá predkladaného vynálezu, neprírodné peptidy, ktoré nesú neprírodné aminokyselinové zvyšky zavedené do požadovaných pozícií a peptidové deriváty ako napríklad polyzómové displeje sa môžu pripraviť pomocou reakčného systému na transkripciu DNA na RNA a potom transláciu vytvorenej RNA alebo in vitro transláciu RNA, ktorá je bez terminačných faktorov.According to the present invention, non-natural peptides carrying non-natural amino acid residues introduced into the desired positions and peptide derivatives such as polysome displays can be prepared using a reaction system for transcribing DNA to RNA and then translation of generated RNA or in vitro translation of RNA that is free of termination factors. .

Podľa predkladaného vynálezu, kombinácia látok, ktoré vzájomne reagujú pri afinitnej chromatografii sa môže vybrať zo skupiny, ktorú tvorí kombinácia proteínu alebo peptidového fragmentu s kovovým iónom, kombinácia antigénu s protilátkou, kombinácia proteínu s proteínom alebo peptidovým fragmentom, kombinácia proteínu so špecifickou zlúčeninou s nízkou molekulovou hmotnosťou, vybratou zo skupiny, ktorú tvoria aminokyseliny, DNA, farbivá, vitamíny a lektíny, kombinácie proteínov so sacharidmi a kombinácia proteínu alebo peptidového fragmentu s ionomeničovou živicou. Okrem toho je výhodné použiť kombináciu histidínovej značky (histidin-tag) s chelátom kovu ako je napríklad komplex niklu alebo komplex kobaltu, kde sa využíva výhoda väzby medzi proteínom alebo peptidovým fragmentom a kovovým iónom.According to the present invention, the combination of substances that interact in affinity chromatography may be selected from the group consisting of a combination of a protein or peptide fragment with a metal ion, a combination of an antigen with an antibody, a combination of a protein with a protein or a peptide fragment. a molecular weight selected from the group consisting of amino acids, DNA, dyes, vitamins and lectins, combinations of proteins with carbohydrates, and combinations of protein or peptide fragment with an ion exchange resin. In addition, it is preferred to use a combination of a histidine tag (histidine-tag) with a metal chelate such as a nickel complex or a cobalt complex, where the advantage of binding between the protein or peptide fragment and the metal ion is utilized.

Látky, ktoré vzájomne adherujú a sú použitelné v predkladanom vynáleze nie sú obmedzené kombináciami látok, ktoré vzájomne reagujú pri afinitnej chromatografii. Môžu sa použiť napríklad látky, ktoré vzájomne adherujú pôsobením magnetickej sily.Substances that adhere to one another and are useful in the present invention are not limited to combinations of substances that interact with each other in affinity chromatography. For example, substances which adhere to each other under the action of magnetic force may be used.

Predkladaný vynález sa ďalej týka súpravy (kitu) proteínových zložiek pre reakčný systém na prípravu peptidu alebo peptidového derivátu pomocou transkripcie DNA na RNA a potom transiácie vytvorenej RNA alebo in vitro translácie RNA, pričom táto súprava je charakterizovaná tým, že obsahuje časť alebo všetky proteínové zložky, ktoré vytvárajú reakčný systém transkripcie/translácie, pričom proteínové zložky sú vybraté zo skupiny, ktorú tvoria enzýmy a faktory, ktoré sú označené jednou z dvojice látok vzájomne adherujúcich. Proteínové zložky v tejto súprave sú vybraté zo skupiny, ktorú tvoria faktory a enzýmy pre transkripčnú alebo translačnú reakciu a ďalšie enzýmy nevyhnutné pre vznik reakčného systému. Konkrétnymi príkladmi faktorov a enzýmov pre transkripciu alebo transláciu sú iniciačné faktory, elongačné faktory, terminačné faktory, aminoacyl-tRNA syntetáza, metionyl-tRNA transformyláza a RNA polymeráza. Konkrétne príklady enzýmov, ktoré sú nevyhnutné na vytvorenie reakčného systému, iné než sú faktory a enzýmy na transkripciu alebo transláciu, sú napríklad enzýmy na regeneráciu energie v reakčnom systéme a enzýmy na hydrolýzu anorganickej kyseliny difosforečnej, vytváranej v priebehu transkripčnej a translačnej reakcie. Kit proteínových zložiek podía predkladaného vynálezu môže obsahovať adsorbent na zachytenie proteínových zložiek označených jednou z dvojice látok vzájomne adherujúcich.The present invention further relates to a kit of protein components for a reaction system for preparing a peptide or peptide derivative by transcribing DNA to RNA and then translating the generated RNA or in vitro translation of RNA, which kit is characterized in that it contains part or all of the protein components which form a transcription / translation reaction system, wherein the protein components are selected from the group consisting of enzymes and factors that are labeled with one of a pair of substances adhering to one another. The protein components in this kit are selected from the group consisting of factors and enzymes for the transcriptional or translational reaction, and other enzymes necessary for the formation of the reaction system. Particular examples of factors and enzymes for transcription or translation are initiation factors, elongation factors, termination factors, aminoacyl-tRNA synthetase, methionyl-tRNA transformylase, and RNA polymerase. Specific examples of enzymes that are necessary to form a reaction system other than factors and enzymes for transcription or translation are, for example, enzymes for energy recovery in the reaction system and enzymes for hydrolysis of inorganic diphosphoric acid formed during the transcription and translation reaction. The protein component kit of the present invention may comprise an adsorbent for capturing protein components labeled with one of a pair of substances adhering to one another.

Súprava proteínových zložiek podľa predkladaného vynálezu môže obsahovať vzájomne odlišné kombinácie látky, ktorá sa používa na označenie časti alebo všetkých proteínových zložiek tvoriacich reakčný systém, s látkou, ktorá sa používa ako adsorbent na zachytenie označenej proteínovej zložky.The kit of protein components of the present invention may contain mutually different combinations of a substance that is used to label some or all of the protein components of the reaction system with a substance that is used as an adsorbent to capture the labeled protein component.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Obr. 1 ukazuje ribozomálnu frakciu E. coli v sacharózovom hustotnom gradiente.Fig. 1 shows the ribosomal fraction of E. coli in a sucrose density gradient.

Obr. 2 ukazuje 12% SDS-PAGE profily iniciačných faktorov, elongačných faktorov a terminačných faktorov označených histidínovou značkou (His-tagged) ,' farbené Coomassie brilliantovou modrou.Fig. 2 shows 12% SDS-PAGE profiles of His-tagged initiation, elongation and termination factors stained with Coomassie Brilliant Blue.

Obr. 3A ukazuje relatívnu DHER aktivitu iniciačných faktorov His-značených.Fig. 3A shows the relative DHER activity of His-labeled initiation factors.

Obr. 3B ukazuje optimálne koncentrácie His-značených iniciačných faktorov vyjadrené ako relatívne DHFR aktivity.Fig. 3B shows optimal concentrations of His-labeled initiation factors expressed as relative DHFR activities.

Obr. 4 ukazuje aktivity His-značených terminačných faktorov vyjadrené ako výťažky fMFL.Fig. 4 shows the activities of His-tagged termination factors expressed as fMFL yields.

Obr. 5A ukazuje diagram UV absorpcie pri 570 nm eluátu obsahujúceho His-značený SerRS.Fig. 5A shows a UV absorption diagram at 570 nm of an eluate containing His-labeled SerRS.

' 1'1

Obr. 5B ukazuje chromatogram His-značeného SerRS.Fig. 5B shows a His-tagged SerRS chromatogram.

Obr. 6 ukazuje 12% SDS-PAGE profily His-značených ARS a MTF.Fig. 6 shows 12% SDS-PAGE profiles of His-labeled ARS and MTF.

Obr. 7A ukazuje optimálnu koncentráciu His-značených terminačných faktorov v systéme na in vitro syntézu poly(Phe) podľa predkladaného vynálezu vyjadrenú množstvom inkorporovaného Phe.Fig. 7A shows the optimal concentration of His-tagged termination factors in the in vitro poly (Phe) synthesis system of the present invention expressed as the amount of Phe incorporated.

Obr. 7B ukazuje postup reakcie syntézy poly(Phe) (vyjadrené množstvom inkorporovaného Phe) v systéme na in vitro syntézu podľa predkladaného vynálezu a v extrakčnom systéme S100.Fig. 7B shows the progress of the poly (Phe) synthesis reaction (in terms of the amount of Phe incorporated) in the in vitro synthesis system of the present invention and in the S100 extraction system.

Obr. 8A ukazuje 12% SDS-PAGE profily DHFR produktov obsahujúcich [35S]Met, ktoré boli syntetizované v danom poradí pomocou systému na in vitro syntézu podlá predkladaného vynálezu a systému S30.Fig. 8A shows 12% SDS-PAGE profiles of DHFR products containing [ 35 S] Met, which were synthesized, respectively, using the in vitro synthesis system of the present invention and the S30 system.

Obr. 8B ukazuje aktivity DHFR týchto produktov.Fig. 8B shows the DHFR activities of these products.

Obr. 9 ukazuje časový priebeh syntézy DHFR v systéme in vitro syntézy podľa predkladaného vynálezu a v systéme S30.Fig. 9 shows the timing of DHFR synthesis in the in vitro synthesis system of the present invention and in the S30 system.

Obr. 10 ukazuje spotrebu energetických zdrojov v systéme na in vitro syntézu podľa predkladaného vynálezu (vpravo) a v systéme S30 (vľavo) s časovým priebehom.Fig. 10 shows power consumption in the in vitro synthesis system of the present invention (right) and the S30 (left) system over time.

Obr. 11 ukazuje vytvorenie DHFR, ktorá nesie valínový zvyšok inkorporovaný na pozíciu 37 ako model inkorporácie neprírodnej aminokyseliny v systéme in vitro syntézy podľa predkladaného vynálezu.Fig. 11 shows the generation of DHFR that carries a valine residue incorporated at position 37 as a model for incorporating a non-natural amino acid in the in vitro synthesis system of the present invention.

Obr. 12A ukazuje diagram UV absorpcie pri 570 nm eluátu obsahujúceho His-značenú T7RNA polymerázu.Fig. 12A shows a UV absorption diagram at 570 nm of an eluate containing His-tagged T7RNA polymerase.

Obr. 12B ukazuje chromatogram His-značenej T7RNA polymerázy.Fig. 12B shows a chromatogram of His-labeled T7RNA polymerase.

Obr. 13 ukazuje SDS-PAGE profily rôznych proteinov syntetizovaných pomocou systému in vitro syntézy podľa predkladaného vynálezu.Fig. 13 shows the SDS-PAGE profiles of various proteins synthesized using the in vitro synthesis system of the present invention.

Obr. 14 ukazuje čistotu DHFR, ktorá je translačným produktom systému na in vitro syntézu podľa predkladaného vynálezu, po prechode cez ultrafiltračnú membránu s limitom prechodu 100 kDa a niklovú kolónu. Šípka na tomto obrázku ukazuje polohu DHFR.Fig. 14 shows the purity of DHFR, which is a translation product of the in vitro synthesis system of the present invention, after passing through an ultrafiltration membrane with a transition limit of 100 kDa and a nickel column. The arrow in this figure shows the DHFR position.

Detailný opis vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Systém na in vitro syntézu podľa predkladaného vynálezu je reakčný systém na syntézu peptidov pomocou transkripcie DNA na RNA a následnej translácie vytvorenej RNA alebo translácie RNA bez použitia samotných buniek.The in vitro synthesis system of the present invention is a reaction system for synthesizing peptides by transcribing DNA to RNA and subsequently translation of generated RNA or translation of RNA without the use of cells alone.

Termín peptid používaný v texte, znamená látku zloženú z 2 alebo viacerých prírodných alebo neprírodných aminokyselín navzájom spojených prostredníctvom peptidovej väzby a zahŕňa ako oligopeptidy tak aj polypeptidy. Navyše proteíny, ktoré majú špecifickú trojrozmernú štruktúru polypeptidov spadajú tiež do rozsahu tohto termínu.The term peptide as used herein means a substance composed of 2 or more natural or unnatural amino acids linked together via a peptide bond and includes both oligopeptides and polypeptides. Moreover, proteins having a specific three-dimensional structure of polypeptides are also within the scope of this term.

Termín RNA používaný v texte, zahŕňa tiež kategórie umelej RNA a mRNA, a tiež termín DNA používaný v texte, zahŕňa aj kategórie umelej DNA a cDNA.The term RNA, as used herein, also includes the categories of artificial RNA and mRNA, as well as the term DNA, as used herein, also includes the categories of artificial DNA and cDNA.

Systém na in vitro syntézu podía predkladaného vynálezu, kde DNA je transkribovaná na RNA a potom je vytvorená RNA translatovaná alebo je translatovaná RNA, je reakčný systém existujúci v prokaryotických bunkách alebo eukaryotických bunkách, ktorý je tvorený ribozómami, faktormi a enzýmami na transkripčné alebo translačné reakcie, a ďalšími enzýmami požadovanými na zostavenie reakčného systému, rôznymi substrátmi, puframi a soľami. Hoci výborné účinky predkladaného vynálezu sa môžu ustanoviť v reakčnom systéme, ktorý sa celý umelo rekonštituoval, predkladaný vynález je tiež aplikovateľný na reakčné systémy, kde sú niektoré z týchto zložiek pridané vo forme bunkového extraktu.The in vitro synthesis system of the present invention, wherein the DNA is transcribed to RNA and then the generated RNA is translated or RNA is translated, is a reaction system existing in prokaryotic cells or eukaryotic cells, consisting of ribosomes, factors and enzymes for transcriptional or translational reactions , and other enzymes required to assemble the reaction system, various substrates, buffers, and salts. Although the excellent effects of the present invention can be established in a reaction system that has been artificially reconstituted, the present invention is also applicable to reaction systems where some of these components are added in the form of a cell extract.

Faktory a enzýmy pre transkripčné alebo translačné reakcie nie sú obmedzené iba na tie, ktoré pochádzajú z prokaryotických buniek ako je napríklad E. coli, ale sa môžu použiť aj také, ktoré pochádzajú z eukaryotických buniek. V prípade (1) translácie RNA k týmto faktorom a enzýmom patria iniciačné faktory, elongačné faktory, terminačné faktory, 20 aminoacyl-tRNA syntetáz a tRNA s naviazanou prírodnou alebo neprírodnou aminokyselinou, a k in vitro reakčnému systému odvodenému od E. coli patri ešte metionyl-tRNA transformyláza. V prípade (2) transkripcieFactors and enzymes for transcriptional or translational reactions are not limited to those derived from prokaryotic cells such as E. coli, but can also be used that originate from eukaryotic cells. In the case of (1) RNA translation, these factors and enzymes include initiation factors, elongation factors, termination factors, 20 aminoacyl-tRNA synthetases and tRNAs bound with a natural or unnatural amino acid, and if the in vitro E. coli-derived reaction system still includes methionyl- tRNA transformylase. In the case of (2) transcription

DNA na RNA a potom translácie vytvorenej RNA, medzi tieto faktory a enzýmy patria, okrem tých, ktoré boli uvedené v prípade (1), ešte RNA polymeráza, ako je napríklad T7RNA polymeráza. Translačná reakcia sa môže regulovať pomocou eliminácie terminačných faktorov z reakčného systému opísaného v prípade (1) alebo v prípade (2), ako sa bude ešte diskutovať ďalej.DNA to RNA and then translation of generated RNA, these factors and enzymes include, in addition to those mentioned in (1), an RNA polymerase, such as T7RNA polymerase. The translational reaction can be regulated by eliminating termination factors from the reaction system described in case (1) or case (2), as discussed further below.

Medzi iné príklady enzýmov než sú faktory a enzýmy na transkripčné alebo translačné reakcie patria enzýmy na regeneráciu energie v reakčnom systéme ako je napríklad kreatínkináza, myokináza a nukleoziddifosfátkináza (NDK) a enzýmy, ktoré hydrolyzujú anorganickú kyselinu difosforečnú (pyrofosforečnú), ktorá vzniká počas transkripčnej alebo translačnej reakcie, ako je napríklad anorganická pyrofosfatáza.Examples of enzymes other than factors and enzymes for transcriptional or translational reactions include enzymes for energy recovery in the reaction system such as creatine kinase, myokinase and nucleoside diphosphate kinase (NDK) and enzymes that hydrolyze inorganic diphosphoric acid (pyrophosphoric or pyrophosphoric) translation reactions such as inorganic pyrophosphatase.

Príkladmi rôznych substrátov sú prírodné aminokyseliny, neprírodné aminokyseliny, nukleotidtrifosfáty ako zdroje energie, kreatínfosfát a kyselina formylfolová. Nukleotidtrifosfáty zahŕňajú ATP, GTP, CTP a UTP. ATP a GTP sú použité v horeopísanom prípade (1), zatial čo ATP, GTP, CTP a UTP sa používajú v horeopísanom prípade (2) .Examples of various substrates are natural amino acids, non-natural amino acids, nucleotide triphosphates as energy sources, creatine phosphate and formylfolic acid. Nucleotide triphosphates include ATP, GTP, CTP, and UTP. ATP and GTP are used in the above case (1), while ATP, GTP, CTP and UTP are used in the above case (2).

Ako pufor sa obvykle používa roztok fosforečnanu draselného (pH 7,3). Ako soľ sa obvykle používa napríklad glutamát draselný, chlorid amónny, octan horečnatý, chlorid vápenatý, putrescín, spermidín a ditiotreitol (DTT). Je zrejmé, že okrem uvedených zložiek môžu byť súčasťou reakčného systému ďalšie vhodné zložky.As a buffer, a potassium phosphate solution (pH 7.3) is usually used. As the salt, for example, potassium glutamate, ammonium chloride, magnesium acetate, calcium chloride, putrescine, spermidine and dithiothreitol (DTT) are commonly used. It will be appreciated that other suitable components may be included in the reaction system in addition to the above components.

Prvou vlastnosťou predkladaného vynálezu je to, že v systéme na syntézu peptidov pomocou transkripcie DNA na RNA a potom translácie vzniknutej RNA alebo in vitro translácie RNA, časť alebo všetky proteínové zložky tvoriace reakčný systém transkripcie/translácie sú označené jednou z dvojice látok navzájom adherujúcich a druhá látka je použitá ako adsorbent na zachytenie označených proteínových zložiek po translácii. Teda cieľový peptid sa môže lahko oddeliť od proteínovej zložky tvoriacej reakčný systém a získať v mimoriadne vysokej čistote.A first feature of the present invention is that in a peptide synthesis system by transcribing DNA to RNA and then translating the resulting RNA or in vitro translation of RNA, some or all of the protein components of the transcription / translation reaction system are labeled with one of two adhering substances and the substance is used as an adsorbent to capture the labeled protein components after translation. Thus, the target peptide can be readily separated from the protein component of the reaction system and obtained in an extremely high purity.

Značenie histidínom (histidine tagging) sa niekedy využíva pri príprave a purifikácii jednotlivých proteínových zložiek tvoriacich reakčný systém, konkrétne, faktorov a 'enzýmov na transkripčnú/translačnú reakciu. Tak napríklad je opísané použitie histidínovej značky pri príprave a purifikácii elongačných faktorov EF-Tu (Eur. J. Biochem, 210:177-183 (1992)), EE-G (Celí 92: 131-139 (1998)) a EE-TS (Archives of Biochemistry and Biophysics 348:157-162 (1997)), príprave a purifikácii terminačného faktora RF2 (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:8165-8169 (1998)) a príprave a purifikácii fenylalanyl-tRNA syntetázy (Proteín Expression and Purification 8: 347-357 (1996)). V týchto prípadoch sa však produkcia a purifikácia neuskutočnili s cieľom pripraviť in vitro systém na syntézu peptidov, ale iba na preskúmanie funkcie alebo vlastnosti jednotlivých proteínov.Histidine tagging is sometimes used to prepare and purify the individual protein components of the reaction system, namely, factors and enzymes for a transcription / translation reaction. For example, the use of a histidine tag in the preparation and purification of EF-Tu elongation factors is described (Eur. J. Biochem, 210: 177-183 (1992)), EE-G (Cell 92: 131-139 (1998)) and EE- TS (Archives of Biochemistry and Biophysics 348: 157-162 (1997)), the preparation and purification of the RF2 termination factor (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 8165-8169 (1998)) and the preparation and purification of phenylalanyl-tRNA synthetase (Protein Expression and Purification 8: 347-357 (1996)). In these cases, however, production and purification were not performed in order to prepare an in vitro peptide synthesis system, but only to investigate the function or properties of individual proteins.

Na separáciu proteínu alebo proteínového derivátu vytvoreného exprimovaním génu v transformovanom organizme (transformante) , ako je napríklad E. coli, sa často používa napr. afinitná chromatografia využitím kombinácie histidínového značenia a niklovej kolóny, kombinácia glutatión-S-transferázy a kolóny giutatión-sepharose živicou alebo kombinácia epitopovej značky a protilátky. V takýchto prípadoch sa obvykle do cieľového peptidu inkorporuje zvyšok schopný selektívnej väzby na adsorpčnú kolónu. V bezbunkových systémoch používajúcich komerčne dostupné bunkové extrakty sa využíva vektor na inkorporáciu histidínovej značky (histidine tag) do cieľového peptidu. V takomto prípade je potom produkt získaný vo forme fúzneho proteínu cieľového peptidu s histidínovou značkou, ktorá by po syntéze mala byť z peptidu enzymaticky odstránená.To separate a protein or protein derivative produced by expressing a gene in a transformant, such as E. coli, is often used e.g. affinity chromatography using a combination of a histidine tag and a nickel column, a combination of glutathione-S-transferase and a giutathion-sepharose resin column, or a combination of an epitope label and an antibody. In such cases, a residue capable of selectively binding to an adsorption column is usually incorporated into the target peptide. In cell-free systems using commercially available cell extracts, a vector is used to incorporate a histidine tag into a target peptide. In this case, the product is obtained in the form of a fusion protein of the target peptide with a histidine tag, which should be enzymatically removed from the peptide after synthesis.

Na rozdiel od bežných metód, pôvodcovia predkladaného vynálezu vniesli jednu z dvojice látok navzájom adherujúcich, nie do cieľového peptidu, ale do proteínových zložiek, ktoré tvoria in vitro systém na syntézu peptidov, a to na základe nového zistenia, že transkripčná alebo translačná reakcia môže prebiehať dokonca aj keď faktory a enzýmy na transkripciu alebo transláciu a ďalšie enzýmy sú označené jednou z dvojice látok vzájomne adehrujúcich.Unlike conventional methods, the present inventors have introduced one of a pair of substances adhering to one another, not into the target peptide, but into the protein components that make up the in vitro peptide synthesis system based on the new discovery that a transcriptional or translational reaction may occur. even if the factors and enzymes for transcription or translation and other enzymes are labeled with one of a pair of substances that adhere to each other.

Kombinácia dvojice látok vzájomne adherujúcich na použitie v predkladanom vynáleze sa môže zvoliť v podstate ľubovoľne, pokiaľ tým nie je narušená transkripčná alebo translačná reakcia. Hoci vzájomná adhézia týchto látok môže byť reverzibilné alebo ireverzibilná, je výhodné použiť takú dvojicu látok, ktoré vzájomne adherujú reverzibilne. A to preto, že proteínové zložky, ktoré tvoria reakčný systém sa môžu v takomto prípade použiť opakovane.The combination of a pair of substances adhering to each other for use in the present invention can be selected in virtually any choice as long as the transcription or translation reaction is not impaired. Although the adhesion of these two substances to one another may be reversible or irreversible, it is preferable to use a pair of substances which adhere to one another reversibly. This is because the protein components that make up the reaction system can be reused in such a case.

Ako príklad kombinácie vzájomne adherujúcich látok sa môže uviesť kombinácia adsorpčnej kolóny s látkou, ktorá je schopná sa selektívne viazať na adsorpčnej kolóne. Medzi typické príklady patria látky, ktoré vzájomne interagujú pri afinitnej chromatografii. Tak napríklad kovový komplex, ako je napríklad komplex niklu alebo kobaltu, slúži ako ligand adsorpčnej kolóny, zatiaľ čo histidínová značka (His-tag) slúži ako substancia schopná selektívnej väzby na adsorpčnú kolónu. Navyše sa môžu použiť kombinácie rôznych ligandov s látkami schopnými selektívnej väzby na tieto ligandy, ako sa ešte podrobnejšie uvádza ďalej, pokial tým nie je narušená reakcia. Čiže kombinácie látok vzájomne interagujúcich v afinitnej chromatografii, vhodné na použitie v predkladanom vynáleze, sa môžu vybrať zo skupiny, ktorú tvorí napríklad kombinácia proteínu alebo peptidového fragmentu s kovovým iónom, kombinácia antigénu s protilátkou, kombinácia proteínu s proteínom alebo peptidovým fragmentom, kombinácia proteínu so špecifickou zlúčeninou s nízkou molekulovou hmotnosťou vybratou zo skupiny obsahujúcej aminokyseliny, DNA, farbivá, vitamíny a lektíny, kombinácia proteínu so sacharidom a kombinácia proteínu alebo peptidového fragmentu s ionomeničovou živicou.An example of a combination of adhering substances may be a combination of an adsorption column with a substance capable of selectively binding to the adsorption column. Typical examples include substances that interact with each other in affinity chromatography. For example, a metal complex, such as a nickel or cobalt complex, serves as a ligand for an adsorption column while a histidine tag (His-tag) serves as a substance capable of selectively binding to an adsorption column. In addition, combinations of different ligands with agents capable of selectively binding to these ligands may be used, as further detailed below, as long as the reaction is not disrupted. Thus, combinations of agents interacting in affinity chromatography suitable for use in the present invention may be selected from the group consisting of, for example, a combination of a protein or peptide fragment with a metal ion, a combination of an antigen with an antibody, a combination of a protein with a protein or a peptide fragment. a specific low molecular weight compound selected from the group consisting of amino acids, DNA, dyes, vitamins and lectins, a combination of a protein with a carbohydrate, and a combination of a protein or peptide fragment with an ion exchange resin.

Vzájomne adherujúce látky vhodné na použitie v predkladanom vynáleze nie sú obmedzené na kombinácie látky vzájomne interagujúcej v afinitnej chromatografii, ale sa môžu ľubovoľne vybrať v závislosti od zvoleného účelu. Napríklad sa môžu použiť látky; ktoré vzájomne adherujú magneticky. Príkladom je kombinácia proteínu označeného magnetickými perličkami a magnetu. V takomto prípade proteínové zložky tvoriace systém na syntézu peptidov, ktoré sa individuálne označili perličkami, sa môžu adsorbovať pomocou magnetu a teda sa takto zachytiť.The cross-adhering substances suitable for use in the present invention are not limited to combinations of a substance interacting in affinity chromatography, but can be arbitrarily selected depending on the purpose chosen. For example, substances may be used; which adhere magnetically to each other. An example is a combination of a protein labeled with magnetic beads and a magnet. In this case, the protein components of the peptide synthesis system, which have been individually labeled with beads, can be adsorbed by a magnet and thus captured.

V predkladanom vynáleze je adsorbent použitý vo forme napríklad kolóny, matrice, filtra alebo perličiek. Alternatívne sa môže fixovať na nosič, ak sa to požaduje. Na fixáciu adsorbenta na nosič sa vhodný prostriedok môže vybrať spomedzi známych techník v závislosti od vlastností adsorbenta.In the present invention, the adsorbent is used in the form of, for example, a column, matrix, filter, or beads. Alternatively, it can be fixed to a carrier if desired. For fixing the adsorbent to the carrier, a suitable composition may be selected from known techniques depending on the properties of the adsorbent.

Existuje velký počet kombinácií látky na značenie časti alebo všetkých proteínových zložiek tvoriacich reakčný systém s látkou, ktorá sa použila ako adsorbent na zachytenie označenej proteínovej zložky. Môžu sa použiť rôzne kombinácie v jednotlivých reakčných systémoch. Za výhodný postup sa môže považovať najskôr výber najvhodnejších značiek pre zodpovedajúce proteínové zložky a potom výber adsorbentov vhodných na tieto značky.There are a large number of combinations of a substance to label part or all of the protein components of the reaction system with the substance that has been used as an adsorbent to capture the labeled protein component. Various combinations may be used in the individual reaction systems. A preferred procedure may be considered first to select the most suitable labels for the corresponding protein components and then to select adsorbents suitable for these labels.

Pretože podľa predkladaného vynálezu faktory a enzýmy pre reakčný systém transkripcie/translácie a ďalšie enzýmy sú označené jednou látkou z dvojice látok navzájom adeherujúcich, proteínové zložky tvoriace reakčný systém sa môžu získať jednotlivo, každá vo vysoko čistom stave, reakčný systém pritom nie je kontaminovaný žiadnou neznámou a zbytočnou alebo inhibujúcou zložkou. Teda reakčný systém sa môže zostaviť a účinnosť reakcie sa môže výrazne zvýšiť. Okrem toho sa tak môže rýchlo oddeliť cieľový peptid od reakčných zložiek po syntéze peptidu. V obvyklých bezbunkových systémoch sa vytvorené peptidy purifikujú pomocou extrakcie. Teda je potrebné pre každý prípad vybrať vhodný purifikačný postup v závislosti od fyzikálnych a chemických vlastností produktu reakcie. Oproti tomu v predkladanom vynáleze sú zložky tvoriace reakčný systém eliminované použitím adsorbenta a tým je produkt reakcie purifikovaný. Taktiež je aspoň teoreticky možné použiť rovnaký purifikačný postup pre akýkoľvek reakčný produkt, bez ohladu na jeho fyzikálne a chemické vlastnosti. Navyše sa takto získa cieľový peptid s vysokou čistotou.Since, according to the present invention, the factors and enzymes for the transcription / translation reaction system and other enzymes are labeled with one substance from a pair of substances adhering to each other, the protein components constituting the reaction system can be obtained individually, each in high purity. and an unnecessary or inhibitory component. Thus, the reaction system can be assembled and the efficiency of the reaction can be greatly increased. In addition, the target peptide can be rapidly separated from the reactants after peptide synthesis. In conventional cell-free systems, the peptides formed are purified by extraction. Thus, it is necessary to select a suitable purification procedure for each case, depending on the physical and chemical properties of the reaction product. In contrast, in the present invention, the constituents of the reaction system are eliminated by the use of an adsorbent and thus the reaction product is purified. It is also at least theoretically possible to use the same purification procedure for any reaction product, regardless of its physical and chemical properties. In addition, a high purity target peptide is obtained.

Podlá predkladaného vynálezu sa ďalej môžu zložky reakčného systému spoľahlivo kontrolovať, takže sa môže zostaviť reakčný systém bez terminačných faktorov. Vďaka tejto vlastnosti umožňuje predkladaný vynález konštrukciu polyzómových displejov rôznych typov, čím sa rozširujú aplikačné možnosti systému pre in vitro peptidovú syntézu. Konkrétne povedané, ternárne komplexy (polyzómové displeje) zostavené z peptidu, RNA a ribozómu, sa môžu získať pomocou expresie rôznych DNA alebo RNA v systéme na in vitro syntézu peptidov bez terminačných faktorov podľa predkladaného vynálezu. Separáciou týchto polyzómových displejov od ostatných komplexov využitím peptidu ako cieľa, sa cieľový peptid a RNA môžu získať súčasne. Pôsobením terminačných faktorov na produkt je možné získať zodpovedajúcu RNA. V takomto prípade peptid, ktorý bol odstrihnutý od ribozómu a zodpovedajúca RNA sa môžu ľahko izolovať pôsobením terminačných faktorov označených jednou z dvojice vzájomne adherujúcich látok. Napríklad, zodpovedajúca DNA sa môže získať z izolovaného polyzómového displeja pomocou techniky RT-PCR, ako je opísané v Current Opinion in Biotechnology 9:534-548 (1998). Rozložením tohto polyzómového displeja pôsobením EDTA sa môže získať opäť RNA. Najmä technicky je výhodné, keď RNA alebo DNA zodpovedajúca vybranému cieľovému peptidu, sa môže ľahko získať pri náhodnej expresii. Hoci semináhodná expresia DNA a RNA v bezbunkovcm systéme použitím súpravy obsahujúcej králičie retikulocyty je už známa, ide v tomto prípade o značne komplikované postupy (W091/05058).Further, according to the present invention, the components of the reaction system can be reliably controlled so that the reaction system can be built without termination factors. Due to this feature, the present invention allows the construction of polysome displays of various types, thereby expanding the application possibilities of the in vitro peptide synthesis system. Specifically, ternary complexes (polysome displays) assembled from a peptide, RNA and ribosome, can be obtained by expressing various DNA or RNA in an in vitro synthesis system of peptides without termination factors according to the present invention. By separating these polysome displays from other complexes using the peptide as the target, the target peptide and RNA can be obtained simultaneously. By applying product termination factors, the corresponding RNA can be obtained. In this case, the peptide that has been cut from the ribosome and the corresponding RNA can be readily isolated by the action of termination factors labeled with one of a pair of mutually adhering substances. For example, the corresponding DNA can be obtained from an isolated polysome display by RT-PCR as described in Current Opinion in Biotechnology 9: 534-548 (1998). By decomposing this polyzomal display with EDTA, RNA can be recovered. It is particularly technically preferred that RNA or DNA corresponding to the selected target peptide can be readily obtained by random expression. Although the seminal expression of DNA and RNA in a cell-free system using a kit containing rabbit reticulocytes is already known, these are very complicated procedures (WO91 / 05058).

Tým, že sa môžu spoľahlivo kontrolovať zložky tvoriace reakčný systém, je možné pomocou systému na in vitro syntézu peptidov syntetizovať peptid, ktorý obsahuje neprírodné aminokyselinové zvyšky. Obzvlášť peptid, ktorý má neprírodné aminokyselinové zvyšky sa môže syntetizovať spôsobom podľa predkladaného vynálezu, a to nasledovne. Supresorová tRNA s naviazaným neprírodným aminokyselinovým zvyškom a zodpovedajúca terminačnému kodónu odlišnému od C-koncového terminačného kodónu sa pridá k reakčnému systému. Potom DNA alebo RNA, ktorá bola modifikovaná vložením terminačného kodónu zodpovedajúceho supresorovej tRNA v polohe na inkorporáciu neprírodného aminokyselinového zvyšku, je transkribovaná alebo translatovaná, a tým poskytuje peptid, ktorý má inkorporovaný neprírodný aminokyselinový zvyšok. Podrobnejšie sa takáto syntéza môže uskutočňovať nasledujúcim spôsobom. Na inkorporáciu neprírodného aminokyselinového zvyšku je jeden z terminačných kodónov (UAA, UAG a. UGA), napríklad UGA alebo UAG vložený do požadovanej polohy vo vnútri otvoreného čítacieho rámca (ORF) a kodón UAA je použitý na termináciu translácie. Potom supresorová tRNA nesúca antikodón na UGA a/alebo UAG. je pripravená pomocou in vitro transkripcie a je na ňu naviazaná neprírodné aminokyselina. Potom sa uskutoční spôsob podlá predkladaného vynálezu použitím tejto RNA a supresorovej tRNA, ako bolo opísané, na transláciu RNA. Takže sa môže syntetizovať peptid, ktorý má neprírodný aminokyselinový zvyšok vložený bodovo špecificky. Alternatívne sa peptid môže syntetizovať pomocou oddelenej syntézy zodpovedajúcej DNA a potom následnou transkripciou a transláciou.Since the components of the reaction system can be reliably controlled, it is possible to synthesize a peptide that contains unnatural amino acid residues using an in vitro peptide synthesis system. In particular, a peptide having non-natural amino acid residues can be synthesized by the method of the present invention as follows. A suppressor tRNA with an unnatural amino acid residue attached and corresponding to a termination codon different from the C-terminal termination codon is added to the reaction system. Then, the DNA or RNA that has been modified by insertion of the termination codon of the corresponding suppressor tRNA at the position to incorporate the non-natural amino acid residue is transcribed or translated, thereby providing a peptide having the non-natural amino acid residue incorporated. More particularly, such synthesis can be carried out as follows. To incorporate a non-natural amino acid residue, one of the termination codons (UAA, UAG and. UGA), for example UGA or UAG, is inserted at a desired position within an open reading frame (ORF) and the UAA codon is used to terminate translation. Then, the suppressor tRNA carries the anticodon to UGA and / or UAG. it is prepared by in vitro transcription and is bound to it by a non-natural amino acid. Thereafter, the method of the present invention is performed using this RNA and suppressor tRNA as described for translation of RNA. Thus, a peptide having a non-natural amino acid residue inserted at a specific point can be synthesized. Alternatively, the peptide may be synthesized by separate synthesis of the corresponding DNA followed by transcription and translation.

Použitie reakčného systému získaného pomocou eliminácie terminačných faktorov z opísaného reakčného systému umožňuje získať polyzómový displej pozostávajúci z peptidu, mRNA a ribozómu, ktorý nesie jeden alebo viac neprírodných aminokyselinových zvyškov v požadovaných polohách. Pôsobením terminačných faktorov označených jednou z dvojice látok vzájomne adherujúcich na tento polyzómový displej je možné peptid, ktorý bol oddelený od ribozómu a zodpovedajúcej RNA, ľahko izolovať. Napríklad zodpovedajúca DNA sa môže získať z polyzómového displeja pomocou techniky RT-PCR, ako bolo opísané v Current Opinion in Biotechnology 9:534-548 (1998). Rozložením polyzómového displeja pôsobením EDTA sa tiež môže získať RNA.The use of a reaction system obtained by eliminating termination factors from the described reaction system makes it possible to obtain a polysome display consisting of a peptide, mRNA and a ribosome that carries one or more unnatural amino acid residues at the desired positions. By the action of termination factors labeled with one of a pair of substances adhering to each other on this polysome display, the peptide that has been separated from the ribosome and the corresponding RNA can be readily isolated. For example, the corresponding DNA can be obtained from the polysome display by RT-PCR as described in Current Opinion in Biotechnology 9: 534-548 (1998). RNA can also be obtained by dissociating the polyzomal display by EDTA.

Takže medzi peptidové deriváty pripravené spôsobom podľa predkladaného vynálezu patria polyzómové displeje a neprírodné peptidy, ktoré majú neprírodné aminokyselinové zvyšky v požadovaných polohách.Thus, peptide derivatives prepared by the method of the present invention include polyzomal displays and unnatural peptides having unnatural amino acid residues at the desired positions.

Spôsob prípravy peptidu alebo peptidového derivátu podľa predkladaného vynálezu sa môže realizovať použitím dávkovacieho systému obvyklým spôsobom. Alternatívne sa môže uskutočniť použitím rôznych už známych postupov, ako je napr. prietoková metóda, kde materiály vrátane substrátov sú kontinuálne dodávané do reakcie alebo je reakčný produkt príležitostne odoberaný, alebo dialyzačným spôsobom (pozri napr. Japonský patent 110236/1995, Tanpakushitsu, Kakusan, Koso (Proteins, Nucleic acids and Enzymes) Vol. 44, No.4, 598-605 (1999), Current Opinion in Biotechnology 9:534-548 (1998)).The process for preparing the peptide or peptide derivative of the present invention can be accomplished using a delivery system in a conventional manner. Alternatively, it can be carried out using a variety of known methods, such as e.g. flow method, wherein materials including substrates are continuously fed to the reaction or the reaction product is occasionally removed or by dialysis (see, e.g., Japanese Patent 110236/1995, Tanpakushitsu, Kakusan, Koso (Proteins, Nucleic Acids and Enzymes) Vol. 44, No 4, 598-605 (1999), Current Opinion in Biotechnology 9: 534-548 (1998)).

Ďalej bude predkladaný vynález ilustrovaný podrobnejšie s odkazom na nasledujúce príklady. Avšak je zrejmé, že vynález nie je na tieto príklady obmedzený.Hereinafter, the present invention will be illustrated in more detail with reference to the following examples. However, it is to be understood that the invention is not limited to these examples.

(1) Peptidy a peptidové deriváty, ktoré môžu byť pripravené na základe vynálezu(1) Peptides and peptide derivatives that can be prepared according to the invention

Spôsobom podľa predkladaného vynálezu sa môžu pripraviť prírodné peptidy a neprírodné peptidy akéhokoľvek typu. Môžeme povedať, že využitie spôsobu podľa vynálezu umožňuje pripraviť peptidy, ktoré by boli štiepené proteázami hostiteľských buniek, ako je napríklad dihydrofolátreduktáza (DHFR), lyzozým (pochádzajúci z fága λ), zelený fluorescenčný proteín (GFP), a tiež peptidy, ktoré sú pre hostiteľské bunky toxické.Natural peptides and non-natural peptides of any type can be prepared by the method of the present invention. It can be said that the use of the method of the invention makes it possible to prepare peptides that would be cleaved by host cell proteases such as dihydrofolate reductase (DHFR), lysozyme (phage λ derived), green fluorescent protein (GFP), as well as peptides that are host cells toxic.

Termín prírodné peptidy, ako sa používa v texte, znamená peptidy zložené z 20 prírodných (esenciálnych) aminokyselín, ktoré sú kódované genetickým kódom, zatiaľ čo peptidy obsahujúce iné aminokyseliny sú nazvané neprírodné peptidy.The term natural peptides, as used herein, means peptides composed of 20 natural (essential) amino acids that are encoded by the genetic code, while peptides containing other amino acids are called non-natural peptides.

Navyše ternárne komplexy (polyzómové displeje) zložené z peptidu, RNA a ribozómu sa môžu lahko získať použitím reakčného systému bez terminačného faktora pri spôsobe prípravy podľa predkladaného vynálezu.In addition, ternary complexes (polysome displays) composed of peptide, RNA and ribosome can be readily obtained using a reaction system without a termination factor in the preparation method of the present invention.

Medzi príklady neprírodných peptidov, ktoré sa môžu pripraviť spôsobom podľa predkladaného vynálezu, patria peptidy, ktoré majú modifikované prírodné aminokyseliny, modifikované aminokyseliny bez náboja, modifikované kyslé aminokyseliny, modifikované bázické aminokyseliny, non-a-aminokyseliny, aminokyseliny s nahradením φ, φ-uhla a aminokyseliny, ktoré majú funkčné skupiny vybrané zo skupiny, ktorú tvorí nitroskupina, amidínová skupina, hydroxylamínová skupina, chinónová skupina, alifatické zlúčeniny a cyklické a nesaturované uhľovodíkové skupiny. Spôsoby syntézy takýchto peptidov v bezbunkových systémoch na proteínovú syntézu používajúce bunkové extrakty sú známe (pozri napríklad, JP-W-Hei-4-504651/W090/05785) . Ako konkrétny príklad týchto neprírodných peptidov sa môže uviesť DHFR, ktorá má chránený cysteínový zvyšok vložený do vhodnej polohy, takýto peptid sa v prírode nevyskytuje. Ďalej sa môžu spomenúť peptidy, ktoré majú neprírodné aminokyselinové zvyšky, ako je napríklad p-fluórfenylalanín, p-nitrofenylalanín alebo homofenylalanŕn, vložené v požadovanej polohe. Taktiež je známe, že variant β-laktamázy, ktorá má tieto 3 neprírodné aminokyselinové zvyšky vložené ako substituenty fenylalanínu v polohe 66, vykazuje dostatočnú enzymatickú aktivitu (Bio Industry 8:749-759 (991)). Takéto neprírodné peptidy sa môžu tiež ľahko pripraviť spôsobom podľa predkladaného vynálezu.Examples of non-natural peptides that can be prepared by the method of the present invention include peptides having modified natural amino acids, modified uncharged amino acids, modified acidic amino acids, modified basic amino acids, non-α-amino acids, φ, φ-angle replacement amino acids and amino acids having functional groups selected from the group consisting of nitro, amidine, hydroxylamine, quinone, aliphatic compounds, and cyclic and unsaturated hydrocarbon groups. Methods of synthesizing such peptides in cell-free protein synthesis systems using cell extracts are known (see, for example, JP-W-Hei-4-504651 / WO90 / 05785). As a specific example of these unnatural peptides, DHFR having a protected cysteine residue inserted at a suitable position, such peptide does not occur in nature. Further, mention may be made of peptides having unnatural amino acid residues, such as p-fluorophenylalanine, p-nitrophenylalanine or homophenylalanine, inserted at the desired position. It is also known that the β-lactamase variant having these 3 non-natural amino acid residues inserted as phenylalanine substituents at position 66 exhibits sufficient enzymatic activity (Bio Industry 8: 749-759 (991)). Such non-natural peptides may also be readily prepared by the method of the present invention.

(2) Ribozómy(2) Ribosomes

Ribozóm je častica, kde sú syntetizované peptidy. Viaže sa na mRNA a koordinuje aminoacyl-tRNA na A-miesto a formylmetionyl-tRNA alebo peptidyl-tRNA na P-miesto, aby mohla vzniknúť peptidová väzba (Sience 289:920-930 (2000)). Pri realizácii predkladaného vynálezu sa môže použiť akýkoľvek ribozóm bez ohľadu na jeho pôvod, pokiaľ si zachová opísanú funkciu. Hoci sú obvykle používané ribozómy z E. coli môžu sa použiť tiež eukaryotické ribozómy. V predkladanom vynáleze sa výhodne používajú ribozómy z E. coli, napríklad ribozómy získané z kmeňa E. coli A19 alebo kmeňa MRE 600.A ribosome is a particle where peptides are synthesized. It binds to mRNA and coordinates aminoacyl-tRNA to the A-site and formylmethionyl-tRNA or peptidyl-tRNA to the β-site to form a peptide bond (Sience 289: 920-930 (2000)). Any ribosome, regardless of its origin, may be used in the practice of the present invention as long as it retains the function described. Although E. coli ribosomes are commonly used, eukaryotic ribosomes can also be used. Preferably, ribosomes from E. coli are used in the present invention, for example ribosomes obtained from an E. coli A19 strain or an MRE 600 strain.

(3) Faktory a enzýmy na transkripciu alebo transláciu na použitie v systéme pre in vitco syntézu peptidov podľa predkladaného vynálezu (3-1) Iniciačné faktory(3) Factors and enzymes for transcription or translation for use in the in vitro peptide synthesis system of the present invention (3-1) Initiation Factors

Iniciačné faktory sú faktory, ktoré sú nevyhnutné na vytvorenie komplexu v procese syntézy peptidov alebo ho významne podporujú. IF1, IF2 a IF3 sú známe ako iniciačné faktory pochádzajúce z E. coli (Biochemistry 29:5881-5889 (1990)). IF3 podporuje disociáciu ribozómu na podjednotky 30S a 50S (t. j. krok nevyhnutný na iniciáciu translácie) a bráni inzercii tRNA inej ako formylmetionyl-tRNA do P-miesta pri vytváraní iniciačného komplexu. IF2 sa viaže na formylmetionyl-tRNA a prenáša teda formylmetionyl-tRNA na P-miesto podjednotky 30S, čím sa vytvorí iniciačný komplex. IF1 zosilňuje funkcie IF2 a IF3. V predkladanom vynáleze sa môžu výhodne použiť iniciačné faktory, ktoré pochádzajú z E. coli, napríklad faktory získané z kmeňa E. coli K12. Avšak môžu sa použiť aj eukaryotické iniciačné faktory.Initiation factors are factors that are essential to or significantly support the formation of a complex in the peptide synthesis process. IF1, IF2 and IF3 are known as initiation factors derived from E. coli (Biochemistry 29: 5881-5889 (1990)). IF3 promotes the dissociation of the ribosome into the 30S and 50S subunits (i.e., a step necessary for translation initiation) and prevents insertion of a non-formylmethionyl-tRNA tRNA into the P-site to form an initiation complex. IF2 binds to formylmethionyl-tRNA and thus transfers formylmethionyl-tRNA to the β-site of the 30S subunit, thereby forming an initiation complex. IF1 enhances the functions of IF2 and IF3. Initial factors derived from E. coli, for example those derived from an E. coli K12 strain, may advantageously be used in the present invention. However, eukaryotic initiation factors may also be used.

(3-2) Elongačné faktory(3-2) Elongation factors

Elongačný faktor EF-Tu je klasifikovaný do dvoch typov, t.j. typu GTP a GDP. EF-Tu typu GTP sa viaže na aminoacyl-tRNA a prenáša sa na A-miesto ribozómu. Keď sa EF-Tu uvolní z ribozómu, GTP je hydrolyzovaný na GDP (EMBO J. 17:7490-7497 (1998)). Ďalší elongačný faktor EF-Ts sa viaže na EF-Tu GDP typu a stimuluje jeho konverziu na GTP typ (Archives of Biochemistry and Biophysics 348:157-162 (1997)). Ďalší elongačný faktor EF-G podporuje translokáciu, ktorá nasleduje po vytvorení peptidovej väzby v procese elongácie peptidového reťazca (Náture Structural Biology 6: 643-647 (1999), FEMS Microbiology Reviews 23: 317-333 (1999)). Podlá predkladaného vynálezu je výhodné použiť elongačné faktory pochádzajúce z E. coli, napríklad elongačné faktory pripravené z kmeňa E. coli K12. Avšak je tiež možné použiť eukaryotické elongačné faktory.The elongation factor EF-Tu is classified into two types, i. GTP and GDP. GTP-type EF-Tu binds to aminoacyl-tRNA and is transferred to the ribosome A-site. When EF-Tu is released from the ribosome, GTP is hydrolyzed to GDP (EMBO J. 17: 7490-7497 (1998)). Another elongation factor of EF-Ts binds to the EF-Tu GDP type and stimulates its conversion to the GTP type (Archives of Biochemistry and Biophysics 348: 157-162 (1997)). Another elongation factor EF-G promotes translocation following peptide bonding in the peptide chain elongation process (Nature Structural Biology 6: 643-647 (1999), FEMS Microbiology Reviews 23: 317-333 (1999)). According to the present invention, it is preferred to use E. coli-derived elongation factors, for example elongation factors prepared from an E. coli K12 strain. However, it is also possible to use eukaryotic elongation factors.

(3-3) Terminačné faktory(3-3) Termination factors

Terminačné faktory sú nevyhnutné v procese terminácie proteínovej syntézy, uvoľnenia translatovaného peptidového reťazca a recyklovania ribozómov na iniciáciu ďalšej translácie mRNA. Keď je proteín syntetizovaný v reakčnom systéme bez terminačného faktora, reakcia sa zastaví pred terminačným kodónom a tak sa teda ľahko vytvorí stabilný ternárrty komplex (polyzómový displej) pozostávajúci z ribozómu, peptidu a mRNA. Neprírodná aminokyselina sa vnesie do peptidového reťazca elimináciou buď RF1 alebo RF2 z reakčného systému. Teda neprírodná aminokyselina je ínkoroporovaná s vysokou účinnosťou na UAG kodón v prípade eliminácie RF1 alebo na UGA kodón v prípade eliminácie RF2. Keď je terminačný kodón (UAA, UAG alebo UGA) lokalizovaný v A-mieste ribozómu, terminačné faktory RF1 a RF2 vstupujú do A-miesta a stimulujú disociáciu peptidového reťazca od peptidyl-tRNA v P-mieste. RF1 rozpoznáva z terminačných kodónov UAA a UAG, zatial čo RF2 rozpoznáva UAA a UGA. Ďalší terminačný faktor RF3 podporuje disociáciu RF1 a RF2 z ribozómu po disociécii peptidového reťazca pomocou RF1 a RF2. Ribozómový recyklačný faktor (RRF) napomáha disociácii tRNA zostávajúcej v P-mieste po syntéze proteínu a recyklovaniu ribozómu na ďalšiu syntézu proteínu. Podlá predkladaného vynálezu je ako jeden z terminačných faktorov uvedený RRF. Funkcie terminačných faktorov RF1, RF2, RF3 a RRF boli opísané v EMBO J. 16:4126-4133 (1997) a EMBO J. 16:4143-4141 (1997). Podlá predkladaného vynálezu sa môžu výhodne použiť terminačné faktory, ktoré pochádzajú z E. coli, napríklad terminačné faktory pripravené z kmeňa' E. coli K12. Avšak je tiež možné použiť eukaryotické terminačné faktory.Termination factors are essential in the process of terminating protein synthesis, releasing the translated peptide chain, and recycling ribosomes to initiate further translation of mRNA. When a protein is synthesized in a reaction system without a termination factor, the reaction stops before the termination codon and thus easily forms a stable ternary complex (polysome display) consisting of ribosome, peptide and mRNA. The non-natural amino acid is introduced into the peptide chain by eliminating either RF1 or RF2 from the reaction system. Thus, the non-natural amino acid is intraporated with high efficiency at the UAG codon in the case of RF1 elimination or at the UGA codon in the case of RF2 elimination. When the termination codon (UAA, UAG or UGA) is located at the A-site of the ribosome, the termination factors RF1 and RF2 enter the A-site and stimulate dissociation of the peptide chain from the peptidyl-tRNA at the P-site. RF1 recognizes UAA and UAG from the termination codons, while RF2 recognizes UAA and UGA. Another termination factor RF3 promotes the dissociation of RF1 and RF2 from the ribosome after dissociation of the peptide chain by RF1 and RF2. The ribosome recycling factor (RRF) aids in the dissociation of the tRNA remaining at the P-site after protein synthesis and recycling of the ribosome for further protein synthesis. According to the present invention, one of the termination factors is RRF. The functions of termination factors RF1, RF2, RF3 and RRF have been described in EMBO J. 16: 4126-4133 (1997) and EMBO J. 16: 4143-4141 (1997). Terminating factors derived from E. coli can be advantageously used according to the present invention, for example termination factors prepared from an E. coli K12 strain. However, it is also possible to use eukaryotic termination factors.

(3-4) Aminoacyl-tRNA syntetáza(3-4) Aminoacyl-tRNA synthetase

Aminoacyl-tRNA syntetáza je enzým, pomocou ktorého je aminokyselina kovalentne naviazaná na tRNA v prítomnosti ATP, čím sa syntetizuje aminoacyl-tRNA (RNA 3:954-960 (1997), Tanpakushitsu, Kakusan, Koso (Proteins, Nucleic Acids and Enzymes) 39:1215-1225 (1994)). Podľa predkladaného vynálezu sa môže výhodne použiť aminoacyl-tRNA syntetáza pochádzajúca z E. coli, napríklad z kmeňa E. coli K12. Avšak môže sa tiež použiť eukaryotická aminoacyl-tRNA syntetáza.Aminoacyl-tRNA synthetase is an enzyme by which an amino acid is covalently linked to tRNA in the presence of ATP, thereby synthesizing aminoacyl-tRNA (RNA 3: 954-960 (1997), Tanpakushitsu, Kakusan, Koso (Proteins, Nucleic Acids and Enzymes) 39 1215-1225 (1994)). According to the present invention, an aminoacyl-tRNA synthetase derived from E. coli, for example from an E. coli K12 strain, may be advantageously used. However, eukaryotic aminoacyl-tRNA synthetase can also be used.

(3-5) Metionyl-tRNA transformyláza(3-5) Methionyl-tRNA transformylase

N-Formylmetionín (fMet), ktorý nesie formylovú skupinu pripojenú na aminoskupinu na konci metionínu slúži ako iniciačná aminokyselina v prokaryotickom systéme proteínovej syntézy. Táto formylová skupina je pripojená na metionín v metionyl-tRNA pomocou metionyl-tRNA transformylázy (MTF). Konkrétne metionyl-tRNA transformyláza prenáša formylovú skupinu z N10-formyltetrahydrofolátu na N-koniec metionyl-tRNA zodpovedajúcu iniciačnému kodónu a tým vzniká formylmetionyl-tRNA (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96:875-880 (1999)). Takto naviazaná formylová skupina je rozpo21 znávaná pomocou IF2 a teda pôsobí ako iniciačný signál pre proteínovú syntézu. Hoci sa MTF nevyskytuje v syntetickom systéme v cytoplazme eukaryotov, je prítomná v eukaryotoch v syntetickom systéme mitochondrií a chloroplastov. Podlá predkladaného vynálezu sa môže výhodne použiť metionyl-tRNA transformyláza pochádzajúca z £. coli, napríklad získaná z kmeňa E. coli K12.N-Formylmethionine (fMet), which carries a formyl group attached to the amino group at the end of methionine, serves as an initiating amino acid in the prokaryotic protein synthesis system. This formyl group is attached to methionine in methionyl-tRNA by methionyl-tRNA transformylase (MTF). In particular, methionyl-tRNA transformylase transfers the formyl group from N 10 -formyltetrahydrofolate to the N-terminus of the methionyl-tRNA corresponding to the initiation codon, thereby forming formylmethionyl-tRNA (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 875-880 (1999)). The formyl group so bonded is known by IF2 and thus acts as an initiation signal for protein synthesis. Although MTF does not occur in the synthetic system in the cytoplasm of eukaryotes, it is present in the eukaryotes in the synthetic system of mitochondria and chloroplasts. According to the present invention, β-derived methionyl-tRNA transformylase can be advantageously used. coli, for example obtained from an E. coli K12 strain.

(3-6) RNA polymeráza(3-6) RNA polymerase

Taktiež je známe, že RNA polymeráza, enzým, ktorý transkribuje DNA sekvencie na RNA sekvencie, sa vyskytuje v rôznych organizmoch. Ako príklady sa môžu uviesť T7RNA polymeráza pochádzajúca z fága T7, čo je enzým, ktorý sa viaže na špecifickú sekvenciu DNA, ktorá sa nazýva T7 promótor a potom transkribuje DNA sekvenciu, ktorá leží „downstream (v smere) na RNA. Pôvodcovia predkladaného vynálezu pripojili histióínovú značku na N-koniec T7RNA polymerázy a exprimovali tak fúzny proteín vo veľkom množstve v E. coli kmeň BL21. Potom sa produkt expresie purifikoval pomocou afinitnej chromatografie použitím niklovej kolóny. Takto pripravená His-značená T7RNA polymeráza je nová. Okrem T7RNA polymerázy sú aj rôzne ďalšie RNA polymerázy vhodné na použitie v predkladanom vynáleze. Napríklad sa môže použiť komerčne dostupná T3 RNA polymeráza a SP6 RNA polymeráza.It is also known that RNA polymerase, an enzyme that transcribes DNA sequences to RNA sequences, occurs in various organisms. By way of example, T7RNA polymerase derived from T7 phage, an enzyme that binds to a specific DNA sequence called the T7 promoter and then transcribes a DNA sequence that lies downstream of the RNA. The present inventors attached a histidine tag to the N-terminus of the T7RNA polymerase and thus expressed the fusion protein in large quantities in E. coli strain BL21. Then the expression product was purified by affinity chromatography using a nickel column. The His-tagged T7RNA polymerase thus prepared is novel. In addition to T7RNA polymerase, various other RNA polymerases are suitable for use in the present invention. For example, commercially available T3 RNA polymerase and SP6 RNA polymerase can be used.

(3-7) Aminoacyl-tRNA naviazaná na neprírodnú aminokyselinu(3-7) Aminoacyl-tRNA linked to a non-natural amino acid

Inkorporáciou aminokyselinových zvyškov, iných než je 20 esenciálnych aminokyselín, ktoré tvoria prírodné proteíny, do proteínov sa môžu zlepšiť vlastné funkcie proteínov alebo sa im môžu prideliť nové užitočné funkcie alebo charakteristické vlastnosti. Aminoacyl-tRNA s naviazanou neprírodnou aminokyselinou sa môže pripraviť syntézou 3-koncovej CA-deficientnej supresorovej tRNA prostredníctvom in vitro transkripcie a jej ligáciou použitím RNA ligázy na chemicky syntetizovanú aminoacyl-pCpA, ktorá má neprírodnú aminokyselinu (Baiosaiensu toBy incorporating amino acid residues other than the 20 essential amino acids that make up natural proteins into proteins, the intrinsic functions of the proteins can be improved or new useful functions or characteristics can be assigned to them. Aminoacyl-tRNA with bound non-natural amino acid can be prepared by synthesis of a 3-terminal CA-deficient suppressor tRNA via in vitro transcription and its ligation using RNA ligase to a chemically synthesized aminoacyl-pCpA having a non-natural amino acid (Baiosaiens

Indasutori (Bioscience and Industry) 47:16-24 (1989)).Indasutori (Bioscience and Industry) 47: 16-24 (1989)).

(4) Enzýmy nevyhnutné na zostavenie reakčného systému, okrem faktorov a enzýmov pre transkripciu alebo transláciu, na použitie v systéme pre in vitro syntézu peptidov podľa predkladaného vynálezu (4-1) Enzýmy na regeneráciu energie v reakčnom systéme(4) Enzymes necessary for the assembly of the reaction system, in addition to factors and enzymes for transcription or translation, for use in the in vitro peptide synthesis system of the present invention (4-1) Enzymes for energy recovery in the reaction system

Medzi príklady tohto typu patrí kreatínkináza, myokináza a nukleoziddifosfátkináza (NDK). Kreatínkináza, ktorá sa nazýva kreatínfosfokináza (CPK), katalyzuje prenos fosfátovej skupiny z ATP na kreatín.Examples of this type include creatine kinase, myokinase, and nucleoside diphosphate kinase (NDK). Creatine kinase, called creatine phosphokinase (CPK), catalyzes the transfer of a phosphate group from ATP to creatine.

Myokináza, ktorá sa tiež nazýva adenylátkináza, sa podieľa na vzniku ATP z ADP a na simultánnom vytváraní AMP. NDK katalyzuje prenos γ-fosfátovej skupiny medzi nukleoziddifosfátcm a nukleozidtrifosfátom. Podľa predkladaného vynálezu sa môžu výhodne použiť tieto enzýmy, ktoré pochádzajú z E. coli, napríklad z kmeňa E. coli K12. Avšak môžu sa tiež použiť eukaryotické enzýmy.Myokinase, also called adenylate kinase, is involved in the formation of ATP from ADP and in the simultaneous generation of AMP. NDK catalyzes the transfer of the γ-phosphate group between nucleoside diphosphate and nucleoside triphosphate. According to the present invention, these enzymes derived from E. coli can be advantageously used, for example from the E. coli K12 strain. However, eukaryotic enzymes may also be used.

(4-2) Enzýmy na hydrolýzu anorganickej kyseliny difosforečnej (pyrofosforečnej), ktoré vznikajú pri transkripčnej alebo translačnej reakcii(4-2) Enzymes for the hydrolysis of inorganic pyrophosphoric acid (pyrophosphoric acid) produced by a transcriptional or translational reaction

Ako príklad enzýmu tohto typu sa môže uviesť anorganická pyrofosfatáza. Podľa predkladaného vynálezu sa môže výhodne použiť enzým, ktorý pochádza z E. coli, napríklad z kmeňa E. coli K12. Avšak môže sa tiež použiť eukaryotický enzým.An example of an enzyme of this type is inorganic pyrophosphatase. According to the present invention, an enzyme derived from E. coli, for example from an E. coli K12 strain, may be advantageously used. However, a eukaryotic enzyme may also be used.

Zo zložiek reakčného systému, ako je opísané v bodoch (3) a (4), sú proteínové zložky exprimované vo veľkom množstve v E. coli (napríklad v komerčne dostupnom kmeni E. coli BL21) vo forme fúznych proteinov (napríklad proteíny značené hisoidínom) značených na N- alebo C-konci jednou z dvojice látok navzájom adherujúcich, ako sa ešte podrobnejšie opíše ďalej. Takto exprimované proteíny sú potom purifikované použitím niklovej kolóny naviazanej na adsorbent, ktorý obsahuje druhú látku, ako je napríklad pri rýchlej proteínovej kvapalinovej chromatografii (FPLC), a potom sú dodané do reakčného systému. Okrem E. coli sa môžu exprimovať tieto proteíny tiež v živočíšnych bunkách, kvasinkách, Bacillus subtilis a ďalších expresných systémoch. Alternatívne sa môžu pripravovať tieto proteíny použitím systému pre in vitro syntézu peptidov.Of the components of the reaction system as described in (3) and (4), the protein components are expressed in large quantities in E. coli (e.g., in a commercially available E. coli BL21 strain) in the form of fusion proteins (e.g., Hisoidin-labeled proteins) labeled at the N- or C-terminus with one of a pair of substances adhering to each other, as described in more detail below. The proteins thus expressed are then purified using a nickel column coupled to an adsorbent containing a second substance, such as by FPLC, and then fed to the reaction system. In addition to E. coli, these proteins can also be expressed in animal cells, yeast, Bacillus subtilis, and other expression systems. Alternatively, these proteins can be prepared using an in vitro peptide synthesis system.

(5) Značiaca zlúčenina (značka) a adsorbent, t. j. dvojica vzájomne adherujúcich látok(5) Labeling compound (label) and adsorbent, i. j. a pair of adhering substances

V predkladanom vynáleze všetky alebo časť proteínových zložiek, ktoré tvoria reakčný systém, ako bol opísaný v bodoch (3) a (4), je značená jednou z dvojice látok navzájom adherujúcich a tieto značené proteínové zložky sú zachytené pomocou druhej látky ako adsorbentu, čím je cieľový peptid ľahko izolovaný z reakčného systému. Ako typický príklad dvojice vzájomne adherujúcich látok sa môžu uviesť látky vzájomne ihteragujúce v afinitne j chromatografii. Avšak akékoľvek dvojice vzájomne adherujúcich látok sa môžu použiť v predkladanom vynáleze, t.j. nielen látky, ktoré vzájomne interagujú v afinitnej chromatogragii, pokial sa tieto látky môžu použiť na zachytenie proteínovej zložky.In the present invention, all or part of the protein components that make up the reaction system, as described in (3) and (4), are labeled by one of a pair of substances adhering to each other and these labeled protein components are captured by the other substance as adsorbent. a target peptide readily isolated from the reaction system. As a typical example of a pair of mutually adhering substances, there may be mentioned substances interacting with each other in affinity chromatography. However, any pairs of adhering materials may be used in the present invention, i. not only substances that interact with each other in affinity chromatography when these substances can be used to capture the protein component.

Proteíny prejavujú svoje fyziologické účinky prostredníctvom špecifických vzájomných interakcií s určitými látkami.· Adsorpčná chromatografia, ktorá sa uskutočňuje využitím tejto špecifickej interakcie (afinita) medzi proteínom a určitou látkou (ligandom) sa nazýva afinitná chromatografia. Príkladom kombinácie látky, ktorá adheruje špecificky na druhú látku je napr. proteín alebo peptidový fragment s kovovým iónom alebo chelátovou zlúčeninou, antigén s protilátkou, cytokín alebo hormón s príslušným receptorom a enzým so substrátom alebo inhibítorom. Okrem toho špeci24 fické aminokyseliny, DNA, farbivá, vitamíny, lektíny a pod. sa viažu na proteíny, ktoré majú na ne afinitu.Proteins exert their physiological effects through specific interactions with certain substances · Adsorption chromatography, which is performed using this specific interaction (affinity) between the protein and a particular substance (ligand), is called affinity chromatography. An example of a combination of a substance that adheres specifically to a second substance is e.g. a protein or peptide fragment with a metal ion or chelate compound, an antigen with an antibody, a cytokine or hormone with an appropriate receptor, and an enzyme with a substrate or inhibitor. In addition, specific amino acids, DNA, dyes, vitamins, lectins and the like. they bind to proteins having affinity for them.

Jedna z látok takejto kombinácie je fixovaná ako ligand na nosič alebo podložku a vznikne tak adsorbent. Potom materiály označené druhou látkou (t.j. v prípade predkladaného vynálezu proteínové zložky, ktoré tvoria reakčný systém) prechádzajú (sú filtrované) cez tento nosič. Teda značka sa špecificky viaže na ligand. Afinitná chromatografia na základe takejto špecifickej väzby sa už všeobecne používala ako metóda purifikácie proteínov. Množstvo výrobcov predáva rôzne druhy nosičov, takže sú vo veľmi širokej ponuke k dispozícii. Pri purifikácii proteínov založenej napríklad na reakcii antigén-protilátka, sa používa kombinácia antigénneho determinantu (epitopu), ktorý má známu štruktúru s protilátkou, ktorá je špecifická na daný epitop. Na trhu sú k dispozícii rôzne kombinácie vektorov a adsorbentov na uskutočňovanie tohto spôsobu. Vo výhodnom uskutočnení predkladaného vynálezu sa používa kombinácia látok, ktoré sa k sebe navzájom adsorbujú a sú použité v afinitne j chromatografii. Pri príprave značených proteínových zložiek na použitie v predkladanom vynáleze, je značka užitočná na purifikáciu. Taktiež je možné značiť proteínové zložky väčším počtom značiek súčasne. V takomto prípade je možné, že značka použiteľná na purifikáciu je v procese prípravy odstránená, zatiaľ čo ďalšie značky sú využité na separáciu cieľového produktu pripraveného v systéme na in vitro syntézu peptidov.One of the materials of such a combination is fixed as a ligand on a carrier or support to form an adsorbent. Then, the materials labeled with the second substance (i.e., in the case of the present invention, the protein components that make up the reaction system) pass (filtered) through the carrier. Thus, the label specifically binds to a ligand. Affinity chromatography based on such specific binding has already been widely used as a method of protein purification. Many manufacturers sell different types of carriers, so they are available in a very wide range. For purification of proteins based, for example, on an antigen-antibody reaction, a combination of an antigenic determinant (epitope) having a known structure with an antibody that is specific for that epitope is used. Various combinations of vectors and adsorbents are available on the market for carrying out this method. In a preferred embodiment of the present invention, a combination of substances that adsorb to each other and used in affinity chromatography is used. In preparing labeled protein components for use in the present invention, the label is useful for purification. It is also possible to label the protein components with a plurality of labels simultaneously. In such a case, it is possible that the label usable for purification is removed in the preparation process, while other labels are used to separate the target product prepared in the in vitro peptide synthesis system.

Uskutočnenia predkladaného vynálezu budú ďalej ilustrované uvedením niektorých príkladov kombinácie vzájomne adherujúcich látok. Avšak je zrejmé, že predkladaný vynález nie je obmedzený na tieto uvedené príklady.Embodiments of the present invention will be further illustrated by providing some examples of combinations of adhering materials. However, it is to be understood that the present invention is not limited to these examples.

(5-1) Spôsob používajúci väzbu proteínu alebo peptidového fragmentu s kovovým iónom alebo chelátovou zlúčeninou.(5-1) A method using the binding of a protein or peptide fragment to a metal ion or chelate compound.

A. Histidínová značka (His-tag) s kovovým komplexom, napríklad s niklovým alebo kobaltovým komplexomA. His-tag with a metal complex, such as a nickel or cobalt complex

V praxi sa na purifikáciu proteínov bežne používa väzba His-značky na kovový komplex, ako je napríklad niklový alebo kobaltový komplex. Konkrétne sa His-značka naviaže na DNA, z ktorej sa má exprimovať fúzny proteín, ktorý má His-značku. Potom je tento fúzny proteín vychytaný a purifikovaný použitím kolóny, ktorá obsahuje napríklad niklový, kobaltový, medený alebo zinkový komplex. Proteín sa potom môže eluovať z kolóny použitím eluenta, ktorý obsahuje imidazol (pozri napríklad Tanpakushitsu Jikken Noto (Proteín Experiment Note) (I), p.139, Cháp. 5: 1. His-Tag Tanpakushitu no Hatugen to Seisei (Expression and Purification of His-Tag Proteín), Yasumitsu and Wakui, publ. Yodosha, J.A. Bornhorst and J. J. Falke, Purification of Proteins Osing Polyhistidine Affinity Tags. Methods in Enzymology 326:245-254, (2000), Proteins 41:144-53 (2000), FEMS Microbiol. Lett. 188:147-51 (2000), and J. Bacteriol. 182:4304-9 (2000)). Tieto kombinácie sú vhodné na použitie v predkladanom vynáleze. Na expresiu génov, ktoré kódujú proteínové zložky označené His-značkou sa použili, ako je známe, napr. bunky E. coli (M.W.Van. Dýke M. Sirito, and M. Sawadogo, Gene 111:95, 1992), kvasinky Saccharomyces cerevisiae (D. C. Kaslow and J. Shiloach, Bio/Technology 12:494, 1994), cicavčie bunky (R. Jankencht and A. Nordheim, Gene 121:321, 1992) a tiež bunky hmyzu infikované bakulovírusmi' (A. Kuusinem, M. Arvola, C. Oker-Blom, and K. Keinanen, Eur. J. Biochem. 233:720, 1995). Všetky tieto bunky sa môžu voliteľne použiť v predkladanom vynáleze.In practice, the binding of His-tag to a metal complex, such as a nickel or cobalt complex, is commonly used to purify proteins. Specifically, the His-tag is ligated to the DNA from which the fusion protein having the His-tag is to be expressed. Then, the fusion protein is captured and purified using a column containing, for example, a nickel, cobalt, copper or zinc complex. The protein can then be eluted from the column using an eluent containing imidazole (see, for example, Tanpakushitsu Jikken Noto (Protein Experiment Note) (I), p.139, Ch. 5: 1). His-Tag Tanpakushit no Hatugen to Seisei of His-Tag Protein), Yasumitsu and Wakui, Yodosha, JA Bornhorst and JJ Falke, Purification of Proteins Osing Polyhistidine Affinity Tags, Methods in Enzymology 326: 245-254, (2000), Proteins 41: 144-53 (2000) , FEMS Microbiol. Lett. 188: 147-51 (2000), and J. Bacteriol. 182: 4304-9 (2000)). These combinations are suitable for use in the present invention. For the expression of genes that encode His-tagged protein components, as known, e.g. E. coli cells (MWVan. Dyke M. Sirito and M. Sawadogo, Gene 111: 95, 1992), yeast Saccharomyces cerevisiae (DC Kaslow and J. Shiloach, Bio / Technology 12: 494, 1994), mammalian cells ( R. Jankencht and A. Nordheim, Gene 121: 321, 1992) as well as baculovirus-infected insect cells (A. Kuusin, M. Arvola, C. Oker-Blom, and K. Keinanen, Eur. J. Biochem. 233: 720, 1995). All of these cells can optionally be used in the present invention.

Nasledujúci protokol zhruba ukazuje príklad spôsobu purifikácie histidínom značenej proteínovej zložky použitím His-znäčky a niklovej kolóny. Je známy rad variácii tohto spôsobu, a teda sa z nich môže lahko vybrať vhodná variácia.The following protocol roughly shows an example of a method for purifying a histidine-labeled protein component using a His-tag and a nickel column. A number of variations of this method are known, and thus a suitable variation can be readily selected from them.

1. Naviaže sa His-značka, ktorá je tvorená 6 His zvyškami, na N-konci cieľového proteínu a to metódami génového inžinierstva (rekombinantnej DNA), čím sa získa fúzny proteín.1. A His-tag consisting of 6 His residues is ligated at the N-terminus of the target protein by genetic engineering (recombinant DNA) methods to obtain a fusion protein.

2. Pomocou sonifikácie na ľade sa rozbijú bunky, ktoré exprimujú značený proteín a rozbité bunky sa resuspendujú v nanášacom pufri (300 mM NaCl, 50 mM NaH2PO4, pH 8,0).2. By sonication on ice, cells that express the labeled protein are broken and the broken cells are resuspended in loading buffer (300 mM NaCl, 50 mM NaH 2 PO 4 , pH 8.0).

3. Bunkový lyzát sa centrifuguje (30 000 g, 4°C, 30 minút).3. Centrifuge the cell lysate (30,000 g, 4 ° C, 30 minutes).

4. K supernatantu sa pridá 50% náplň (slurry) Ni2+-NTA (Qiagen) vopred ekvilibrovaná v ľadovo chladnom nanášacom pufri. Mieša sa pri 4°C počas 1 hodiny.4. Add 50% Ni 2+ -NTA (Qiagen) slurry pre-equilibrated in ice-cold loading buffer to the supernatant. Stir at 4 ° C for 1 hour.

5. Živica sa nanesie na kolónu. Kolóna sa premyje 20 objemami nanášacieho pufru pri 4°C.5. Load the resin onto the column. The column is washed with 20 volumes of loading buffer at 4 ° C.

6. Kolóna sa premyje 20 objemami nanášacieho pufru (obsahujúceho 10 mM imidazol, pH 8,0) pri 4°C.6. Wash the column with 20 volumes of loading buffer (containing 10 mM imidazole, pH 8.0) at 4 ° C.

7. Cieľový proteín sa eluuje 20 objemami nanášacieho pufru s koncentračným gradientom 10 až 250 mM imidazolu v nanášacom pufri. Odoberajú sa 1 ml frakcie a cieľový proteín sa identifikuje pomocou SDS-PAGE.7. The target protein is eluted with 20 volumes of loading buffer with a concentration gradient of 10 to 250 mM imidazole in loading buffer. A 1 ml fraction is collected and the target protein is identified by SDS-PAGE.

B. Tioredoxín s fenylarzínoxidom (PAO)B. Thioredoxin with phenylarzine oxide (PAO)

Pri tomto spôsobe je fúzny proteín zložený z cieľového proteínu a tioredoxínu pripravený a adsorbovaný na PAO-fixovaný agarózový gél (TioBond™ živica, Invitrogen), výhodne využijúc väzbu tioredoxínu na PAO, a potom nasleduje elúcia β-merkaptoetanolom (β-ΜΕ) (A. Alejo, R. J. Yanez, J. M. Rodriguez, E. Vinuela, and M. L. Salaš, Afričan Swine Fever Vírus trans-Prenyltransferáza, The Journal of Biological Chemistry 272: 9417-9423, 1997). Tento spôsob je tiež vhodný na použitie v predkladanom vynáleze.In this method, a fusion protein composed of a target protein and thioredoxin is prepared and adsorbed onto a PAO-fixed agarose gel (TioBond ™ resin, Invitrogen), preferably utilizing the binding of thioredoxin to PAO, followed by elution with β-mercaptoethanol (β-ΜΕ) (A-ΜΕ). Alejo, RJ Yanez, JM Rodriguez, E. Vinuela, and ML Salas, African Swine Fever Trans-Prenyltransferase Virus, The Journal of Biological Chemistry 272: 9417-9423, 1997). This method is also suitable for use in the present invention.

Nasledujúci protokol zhruba ukazuje príklad purifikácie proteínu použitím uvedeného spôsobu.The following protocol roughly shows an example of protein purification using the above method.

1. Kultúra transformovaných buniek (£. coli, vektor pTrxľus, Invitrogen) pestovaná cez noc sa nariedila 20 krát v RM médiu (0,6 NaH2PO4, 0,3% KH2PO4, 0,05% NaCl, 0,1% NH4CI, 2% casaminokyseliny, 0,0095% MgCl2) obsahujúcom 100 pg/ml (výsledná.koncentrácia) ampicilínu a inkubovala pri 30°C.1. A culture of transformed cells (E. coli, pTrxus vector, Invitrogen) grown overnight was diluted 20-fold in RM medium (0.6 NaH 2 PO 4 , 0.3% KH 2 PO 4, 0.05% NaCl, 0.1% NH 4 Cl, 2% casamino acid, 0.0095% MgCl 2) containing 100 µg / ml (final concentration) ampicillin and incubated at 30 ° C.

2. Po inkubácii a dosiahnutí Α550=0 , 5 , sa pridalo 100 pg/ml (výsledná koncentrácia) tryptofánu na indukciu expresie fúzneho proteínu. Potom pokračovala inkubácia pri 34°C ďalšie 2 hodiny.2. After incubation and reaching Α 50 50 = 0.5, 100 µg / ml (final concentration) of tryptophan was added to induce expression of the fusion protein. The incubation was then continued at 34 ° C for a further 2 hours.

3. Bunky sa zozbierali (harvestovali) pomocou centrifugácie. Bunkový pelet sa resuspendoval v 5 ml analytického pufru (100 mM Tris-HCl (pH 7), 150 mM NaCl, 1 mM EDTA, 1 mM β-merkaptoetanol) . Potom sa bunky rozbili pomocou sonifikácie.3. Cells were harvested by centrifugation. The cell pellet was resuspended in 5 ml assay buffer (100 mM Tris-HCl (pH 7), 150 mM NaCl, 1 mM EDTA, 1 mM β-mercaptoethanol). Then the cells were broken by sonication.

4. Bunková suspenzia sa centrifugovala (10 000 g, 15 min) a potom sa odobral supematant.4. The cell suspension was centrifuged (10,000 g, 15 min) and then the supernatant was collected.

5. Supematant sa inkuboval s 2 ml živice ThioBond™ pri 4°C počas 60 minút, aby sa fúzny proteín obsiahnutý v supematante naviazal na živicu.5. The supernatant was incubated with 2 ml of ThioBond ™ resin at 4 ° C for 60 minutes to bind the fusion protein contained in the supernatant to the resin.

6. Kolóna sa naplnila a premyla 30 objemami analytického pufru (100 mM Tris-HCl (pH 7), ,150 mM NaCl, 1 mM EDTA, 20 mM β-merkaptoetanol). i6. The column was packed and washed with 30 volumes of assay buffer (100 mM Tris-HCl (pH 7), 150 mM NaCl, 1 mM EDTA, 20 mM β-mercaptoethanol). and

7. Cieľový proteín sa eluoval analytickým pufrom v gradiente β-merkaptoetanolu.7. The target protein was eluted with assay buffer in a β-mercaptoethanol gradient.

(5-2) Spôsob používajúci väzbu antigénu alebo antigénneho fragmentu (epitopová značka, „epitope-tag) na protilátku(5-2) A method using the binding of an antigen or antigenic fragment (epitope-tag) to an antibody

A. T7-tag a monoklonálna protilátka špecifická na T7-tagA. T7-tag and monoclonal antibody specific for T7-tag

Značka T7-tag je sekvencia, ktorú tvorí 11 aminokyselín z génu 10, ktorý pochádza z fága T7. Kombinácia T7-tag s protilátkou proti tejto sekvencií je použitá ako prostriedok na purifikáciu proteínu. Konkrétne tento proces purifikácie zahŕňa naviazanie DNA sekvencie, ktorá kóduje T7-tag na gén, potom expresiu cieľového proteínu a zachytenie a purifikáciu fúzneho proteínu so značkou T7-tag pomocou' monoklonálnej protilátky, ktorá je špecifická na T7-tag ako adsorbent. Ako príklad adsorbenta sa môže uviesť komerčne dostupná agaróza s T7-tag protilátkou (T7-Tag Antibody Agarose, od firmy Novagen). Ako eluent sa používa kyselina citrónová. Táto kombinácia je tiež vhodná na použitie v predkladanom vynáleze (pozri R. Deora, T. Tseng, and T. K. Misra, Alternatíve Transcription Factor aSB of Staphylococcus aureus: Characterization and Role in Transcription of the Global Regulátory Locus sar. Journal of Bacteriology 179:6355-6359, 1997).The T7-tag is a sequence of 11 amino acids from gene 10 that originates from T7 phage. The combination of the T7-tag with an antibody against this sequence is used as a means for protein purification. Specifically, this purification process involves binding a DNA sequence that encodes a T7-tag to a gene, then expressing the target protein and capturing and purifying the T7-tag fusion protein using a monoclonal antibody that is specific for the T7-tag as an adsorbent. An example of an adsorbent is commercially available agarose with a T7-tag antibody (T7-Tag Antibody Agarose, from Novagen). Citric acid is used as eluent. This combination is also suitable for use in the present invention (see R. Deora, T. Tseng, and TK Misra, Alternative Transcription Factor, and SB of Staphylococcus aureus: Characterization and Role in Transcription of the Global Locus Controllers sar. Journal of Bacteriology 179: 6355-6359, 1997).

Nasledujúci protokol stručne ukazuje príklad procesu purifikácie T7-značenej proteínovej zložky. Existuje celý rad variácií tohto procesu, z ktorých je ľahké niektorú vhodnú vybrať.The following protocol briefly shows an example of a process for purifying the T7-labeled protein component. There are a number of variations of this process, some of which are easy to select.

1. Transformované bunky E. coli/vektor pET (Novagen) v médiu 2xYT (1,6% Bacto Trypton, 1% kvasinkový extrakt, 0,5% NaCI, 0,4% glukóza) obsahujúcom 20 gg/ml chloramfenikolu a 30 μς/πιΐ kanamycínu.1. Transformed E. coli cells / pET vector (Novagen) in 2xYT medium (1.6% Bacto Trypton, 1% yeast extract, 0.5% NaCl, 0.4% glucose) containing 20 gg / ml chloramphenicol and 30 μς / πιΐ kanamycin.

2. Po inkubácii a dosiahnutí A6oo=O/6 sa pridá IPTG na indukciu expresie cieľového proteínu. Potom inkubácia pokračuje ďalšie 2 hodiny.2. After incubation and reaching A 6 O = 0/6, IPTG is added to induce target protein expression. The incubation is then continued for a further 2 hours.

3. Bunky sa odoberú centrifugáciou. Bunkový pelet sa resuspenduje v 10 ml ľadovo chladného väzbového/premývacieho T7-tag pufru (4,29 mM NaH2PO4, 1,47 mM KH2PO4, 2,7 mM KC1, 137 mM NaCI, 1% Tween-20, 0,02% azid sodný (pH 7,3)).3. Cells are harvested by centrifugation. The cell pellet is resuspended in 10 ml ice cold binding / washing T7-tag buffer (4.29 mM NaH 2 PO 4 , 1.47 mM KH 2 PO 4 , 2.7 mM KCl, 137 mM NaCl, 1% Tween-20 , 0.02% sodium azide (pH 7.3)).

4. Bunky sa rozbijú pomocou sonifikácie na lade pokiaľ suspenzia neprestane vykazovať viskozitu.4. Cells are broken by sonication on ice until the suspension no longer exhibits viscosity.

5. Bunkový debris sa odstráni centrifugáciou (39 000 g, 20 minút). Supernatant sa filtruje cez 0,45 μιη membránový filter.5. Cell debris is removed by centrifugation (39,000 g, 20 minutes). The supernatant is filtered through a 0.45 µm membrane filter.

6. Bunkový extrakt sa nanesie na kolónu s agarózou s T7-tag protilátkou (Novagen) preekvilibrovanou T7-tag väzbovým/premývacím pufrom. Kolóna sa potom premyje rovnakým pufrom, aby sa eliminovali nešpecifický naviazané proteíny.6. Load cell extract on a T7-tag antibody agarose (Novagen) column pre-equilibrated with T7-tag binding / wash buffer. The column is then washed with the same buffer to eliminate non-specific bound proteins.

7. Cieľový protein sa eluuje použitím elučného pufru (0,1 M kyselina citrónová (pH 2,2)).7. The target protein is eluted using an elution buffer (0.1 M citric acid (pH 2.2)).

B. Spôsob využívajúci väzbu peptidovej značky FLAG („FLAG peptide tag™ (Sigma)) na protilátku anti-FLAG™ (Sigma)B. Method using FLAG peptide tag (Sigma) binding of an FLAG peptide tag to an anti-FLAG ™ antibody (Sigma)

Peptidová značka FLAG™ (od firmy Sigma) je peptid pozostávajúci z 8 aminokyselín, ktorý sa používa na purifikáciu proteínov ako tzv. epitopová značka („epitope tag) spoločne s protilátkou proti tomuto epitopu. Konkrétne sa pripraví protein, ktorý má značiaci FLAG peptid na N-konci, ktorý sa potom vychytáva na kolóne s anti-FLAG protilátkou. FLAG peptid sa použije v elúcii. Pozri P. J. Woodring and J. C. Garnison, Expression, Purification and Regulation of Two Isoforms of the Inositol 1,4,5-Trisphosphate 3-Kinase. The Journal of Biological Chemistry 272: 30447-30454, 1997.The FLAG ™ peptide tag (from Sigma) is an 8 amino acid peptide that is used to purify proteins as " an epitope tag together with an antibody against the epitope. Specifically, a protein is provided having an N-terminal FLAG labeling peptide which is then captured on an anti-FLAG antibody column. The FLAG peptide is used in elution. See P.J. Woodring and J.C. Garnison, Expression, Purification and Regulation of Two Isoforms of Inositol 1,4,5-Trisphosphate 3-Kinase. The Journal of Biological Chemistry 272: 30447-30454,1997.

Nasledujúci protokol stručne ukazuje príklad tohoto procesu, ktorý sa môže vhodne modifikovať.The following protocol briefly illustrates an example of this process, which may be appropriately modified.

1. Odoberú sa bunky (hostiteľ: B31 bunky (Rat-1 fibroblastová bunková línia), vektor: pDouble-Trouble (pDT) cicavčí expresný vektor), ktoré prejavujú expresiu cieľového proteínu, pomocou centrifugácie a homogenizácie v 8 ml hypotonického lyzačného pufru, ktorý obsahuje inhibítory proteáz (10 pg/ml kalpaínové inhibítory I a II, 100 μg/ml Pefabloc, 2,5 pg/ml leupeptín, 2 pg/ml aprotinín, 2 pg/ml bacitracín a 20 pg/ml benzamidín).1. Cells (host: B31 cells (Rat-1 fibroblast cell line), vector: pDouble-Trouble (pDT) mammalian expression vector), which express expression of the target protein, are harvested by centrifugation and homogenization in 8 ml hypotonic lysis buffer which it contains protease inhibitors (10 µg / ml calpain inhibitors I and II, 100 µg / ml Pefabloc, 2.5 µg / ml leupeptin, 2 µg / ml aprotinin, 2 µg / ml bacitracin and 20 µg / ml benzamidine).

2. Uskutoční sa centrifugácia (2,000 g) na odstránenie bunkového debrisu a nukleových kyselín a odoberie sa supernatant.2. Centrifuge (2,000 g) to remove cell debris and nucleic acids and collect supernatant.

3. Po ďalšej . centrifugácii sa takto získaný bunkový extrakt aplikuje na 1 ml kolónu s FLAG protilátkou. Kolóna sa premyje 35 ml TBSC (50 mM Tris-HCl (pH 7,4), 150 mM NaCI, 0,1% (obj./obj.) CHAPS).3. After the next. by centrifugation, the cell extract thus obtained is applied to a 1 ml FLAG antibody column. The column is washed with 35 ml TBSC (50 mM Tris-HCl (pH 7.4), 150 mM NaCl, 0.1% (v / v) CHAPS).

4. Cieľový proteín sa eluuje 5 ml TBSC, ktorý obsahuje 200 pg/ml peptidu FLAG.4. The target protein is eluted with 5 ml TBSC containing 200 µg / ml FLAG peptide.

C. Proteín A a IgGC. Protein A and IgG

Pri tomto spôsobe sa využíva väzba stafylokokového proteínu A (SPA) na príslušnú IgG protilátku. Fúzny proteín zložený z cieľového proteínu a SPA sa vychytáva na kolóne so Sepharose s IgG. Na elúciu sa používa pufor s nízkym pH (pozri B. Nilsson and L. Abrahmsen, Fusion to Staphylococcal Proteín A. Methods in Enzymology 185:144-161, 1990).This method utilizes the binding of staphylococcal protein A (SPA) to the respective IgG antibody. The fusion protein composed of the target protein and SPA is taken up on a Sepharose IgG column. A low pH buffer is used for elution (see B. Nilsson and L. Abrahmsen, Fusion to Staphylococcal Protein A. Methods in Enzymology 185: 144-161, 1990).

Nasledujúci protokol zbežne ukazuje príklad uvedeného procesu, ktorý sa však môže primerane modifikovať.The following protocol briefly shows an example of this process, but it can be modified accordingly.

1. Kultúra transformovaných buniek (hostiteľ: E. coli alebo1. Culture of transformed cells (host: E. coli or

5. aureus, vektor: séria pRIT20 alebo pRIT30) kultivovaná cez noc sa pridá k 25 ml média LB (LB médium + 0,1% (hmôt./obj.) glukóza, 250 mg/1 ampicilín) a inkubuje sa pri 37 °C počas 4 hodín.5. aureus, vector: pRIT20 or pRIT30 series cultured overnight is added to 25 ml of LB medium (LB medium + 0.1% (w / v) glucose, 250 mg / l ampicillin) and incubated at 37 ° C for 4 hours.

2. Bunky sa odoberú centrifugáciou (10 000 g, 5°C, 20 minút) a supernatant sa prefiltruje cez 0,45 pm membránový filter.2. Cells are collected by centrifugation (10,000 g, 5 ° C, 20 minutes) and the supernatant is filtered through a 0.45 µm membrane filter.

3. Filtrát sa nanesie na 5 ml kolónu s IgG Sepharose preekvilibrovanou s TST (50 mM Tris-HCl (pH 7,4), 150 mM NaCI, 0,05% (obj./obj.) Tween 20).3. Load the filtrate onto a 5 ml IgG Sepharose column pre-equilibrated with TST (50 mM Tris-HCl (pH 7.4), 150 mM NaCl, 0.05% (v / v) Tween 20).

4. Kolóna sa postupne premýva dvakrát 15 ml alikvótmi TST a 5 ml mM acetátu amónneho.4. Wash the column successively twice with 15 ml aliquots of TST and 5 ml mM ammonium acetate.

5. Proteín sa eluuje 1 ml 0,5 M acetátu amónneho (pH 3,3)5. Protein is eluted with 1 ml 0.5 M ammonium acetate (pH 3.3)

D. Proteín a monoklonálna protilátkaD. Protein and monoclonal antibody

Taktiež je známa metóda purifikácie cyklického nukleotidom uzatvárateľného kanála (CNG), čo je proteín, ktorý sa vyskytuje v hovädzej retine, použitím monoklonálnej protilátky PMc 6E7 (N-koncová doména α podjednotky: 63 kDa polypeptid) (pozri R. S. Molday and L. L. Molday, Purification, Characterization, and Reconstitution of Cyclic Nucleotide-Gated Channels. Methods in Enzymology 294:246-260, 1999). Ako adsorbent sa v tomto prípade použila Sepharose 2B (Pharmacia), ktorá nesie na nej fixovanú monoklonálnu protilátku. Na elúciu cieľového proteínu sa použije kompetitívny peptid 6E7, čo je peptid, ktorý sa kompetitívne viaže na monoklonálnu protilátku, a ktorý má aminokyselinovú sekvenciu: Ser-Asn-Lys-Glu-Gln-Glu-Pro-Lys-Glu-Lys-Lys-Lys-Lys-Lys. Táto kombinácia je tiež vhodná na použitie v predkladanom vynáleze.There is also a known method for purifying the cyclic nucleotide closure channel (CNG), a protein that occurs in bovine retina, using the monoclonal antibody PMc 6E7 (N-terminal domain of α subunit: 63 kDa polypeptide) (see RS Molday and LL Molday, Purification) , Characterization, and Reconstitution of Cyclic Nucleotide-Gated Channels. Methods in Enzymology 294: 246-260, 1999). Sepharose 2B (Pharmacia), which carries a monoclonal antibody fixed thereon, was used as the adsorbent. Competitive peptide 6E7, a peptide that competitively binds to a monoclonal antibody and has the amino acid sequence: Ser-Asn-Lys-Glu-Gln-Glu-Pro-Lys-Glu-Lys-Lys-, is used to elute the target protein. Lys-Lys-Lys. This combination is also suitable for use in the present invention.

Nasledujúci protokol ukazuje príklad spôsobu purifikácie proteínu pochádzajúceho z bovinnej retiny pomocou monoklonálnej protilátky.The following protocol shows an example of a method for purifying a protein derived from bovine retina using a monoclonal antibody.

1. Odobrala sa frakcia vonkajšieho segmentu tyčiniek (ROS) z homogenátu hovädzej retiny pomocou centrifugácie v 30 až 50% sacharózovom hustotnom gradiente (20 mM Tris-acetát (pH 7,4), 10 mM glukóza, 1 mM MgCl2, 82500 g pri 4°C počas 45 minút).1. The outer rod segment (ROS) fraction was collected from bovine retina homogenate by centrifugation in a 30 to 50% sucrose density gradient (20 mM Tris-acetate (pH 7.4), 10 mM glucose, 1 mM MgCl 2, 82500 g at 4 ° C for 45 minutes).

2. ROS frakcia sa nariedila v 5 objemoch homogenizačného pufru (20% (hmôt./obj.) sacharóza, 20 mM Tris-acetát (pH 7,4), 10 mM glukóza, 1 mM MgCl2) a centrifugovala sa (20000 g pri 4°C, 20 minút).2. The ROS fraction was diluted in 5 volumes of homogenization buffer (20% (w / v) sucrose, 20 mM Tris-acetate (pH 7.4), 10 mM glucose, 1 mM MgCl 2 ) and centrifuged (20000 g). at 4 ° C, 20 min).

3. Pelet ROS sa resuspendoval v 8 ml homogenizačného pufru, čím sa pripravil surový ROS extrakt.3. The ROS pellet was resuspended in 8 ml homogenization buffer to prepare crude ROS extract.

4. ROS sa resuspendoval v 10 objemoch hypotonického lyzačného pufru (10 mM HEPES-KOH (pH 7,4), 1 mM EDTA, 1 mM DTT) a centrifugoval sa (2000 g, 10 minút). j4. ROS was resuspended in 10 volumes of hypotonic lysis buffer (10 mM HEPES-KOH (pH 7.4), 1 mM EDTA, 1 mM DTT) and centrifuged (2000 g, 10 minutes). j

5. Pelet membrán sa resuspendoval v rovnakom pufri a dvakrát sa opakovalo premytie.5. The membrane pellet was resuspended in the same buffer and the wash was repeated twice.

6. Pelet sa resuspendoval v 10 mM HEPES-KOH (pH 7,4).6. The pellet was resuspended in 10 mM HEPES-KOH (pH 7.4).

7. ROS membrány sa pridali k CHAPS (3-(3(cholamidopropyl) dimetylamino)-1-propánsulfonát) solubilizačnému pufru (10 mM HEPES-KOH (pH 7,4), 10 mM CaCl2, 0,15 M KC1, 18 mM CHAPS, 2 mg/ml azolektín (sójový fosfatidylcholín typu IV-S, Sigma) inhibítor proteázy (0,1 mM diizopropylfluorofosfát, 5 μς/ιηΐ aproteinín, μς/ιηΐ leupeptín, 2 μρ/πιΐ pepstatín alebo 20 μΜ Pefabloc SC) ) a pomaly sa miešali.7. ROS membranes were added to CHAPS (3- (3 (cholamidopropyl) dimethylamino) -1-propanesulfonate) solubilization buffer (10 mM HEPES-KOH (pH 7.4), 10 mM CaCl 2 , 0.15 M KCl, 18 mM CHAPS, 2 mg / ml azolectin (soybean phosphatidylcholine type IV-S, Sigma) protease inhibitor (0.1 mM diisopropylfluorophosphate, 5 μς / ΐ aproteinin, μς / ΐη leupeptin, 2 μρ / π pepstatin or 20 μΜ Pefabloc SC) and stirred slowly.

8. Na elimináciu bunkového debrisu sa uskutočnila centrifugácia (27000 g, 4°C, 30 minút).8. Centrifuge (27000 g, 4 ° C, 30 minutes) was performed to eliminate cell debris.

9. 20 ml solubilizovaných ROS membrán sa nanieslo na kolónu, ktorá obsahovala Sepharose 2B s fixovanou PMc 6E7 (protilátka) . Kolóna sa premyla 10 objemami CHAPS kolonového pufru (10 mM HEPES-KOH (pH 7,4), 1 mM CaCl2, 0,15 M KC1, 12 mM CHAPS, 2 mg/ml azolektín).9. 20 ml of solubilized ROS membranes were loaded onto a column containing Sepharose 2B with fixed PMc 6E7 (antibody). The column was washed with 10 volumes of CHAPS column buffer (10 mM HEPES-KOH (pH 7.4), 1 mM CaCl 2 , 0.15 M KCl, 12 mM CHAPS, 2 mg / ml azolectin).

10. Cieľový proteín sa eluoval CHAPS kolónovým pufrom, ktorý obsahoval 0,1 mg/ml 6E7 kompetitívneho peptidu.10. The target protein was eluted with CHAPS column buffer containing 0.1 mg / ml 6E7 competitive peptide.

(5-3) Spôsob používajúci väzbu proteínu na proteín alebo peptidový fragment(5-3) A method using protein binding to a protein or peptide fragment

A. Strep-Tag a streptavidínA. Strep-Tag and streptavidin

Je známa metóda na afinitnú purifikáciu proteinov označených značkou Strep-tag, čo je oligopeptid, ktorý vykazuje afinitu pre streptavidín (pozri napríklad, A. Skerra and T. G. Schmidt, The Use of the Strep-Tag and Streptavidín for Detection and Purification of Recombinant Proteins. Methods in Enzymology 326: 271-311 (2000), BioTechniques 28: 338-344 (2000)). Táto kombinácia je tiež vhodná na použitie v predkladanom vynáleze.A method for affinity purification of Strep-tag-labeled proteins, an oligopeptide that exhibits affinity for streptavidin, is known (see, for example, A. Skerra and TG Schmidt, The Use of the Strep-Tag and Streptavidin for Detection and Purification of Recombinant Proteins. Methods in Enzymology 326: 271-311 (2000), BioTechniques 28: 338-344 (2000)). This combination is also suitable for use in the present invention.

Pri tomto spôsobe sa využíva väzba Strep-tag na streptavidín, používa sa značka Strep-tag napríklad pozostávajúca z Ala-Trp-Arg-His-Pro-Gln-Phe-Gly-Gly alebo Asn-Trp-Ser-His-Pro-Gln-Phe-Glu-Lys (Strep-tag II). Protein označený značkou Strep-tag ako je napríklad DHFR (dihydrofolátreduktáza) je syntetizovaný v bezbunkovom systéme a potom je purifikovaný pomocou adsorbcie na fixovaný streptavidín alebo Strep Tactin. Ako eluent sa používa destiobiotín.This method utilizes the Strep-tag binding to streptavidin, using a Strep-tag, e.g. consisting of Ala-Trp-Arg-His-Pro-Gln-Phe-Gly-Gly or Asn-Trp-Ser-His-Pro-Gln -Phe-Glu-Lys (Strep-tag II). A Strep-tagged protein such as DHFR (dihydrofolate reductase) is synthesized in a cell-free system and then purified by adsorption to fixed streptavidin or Strep Tactin. Destiobiotin is used as eluent.

Nasledujúci protokol ukazuje príklad spôsobu produkcie Strep-tag značkou zaopatrenej proteínovej zložky pri použití Strep-tag a streptavidínu. Existuje rad variácií tohto spôsobu a tak je možné ľahko vybrať vhodnú variáciu.The following protocol shows an example of a method of producing a Strep-tag with a labeled protein component using Strep-tag and streptavidin. There are a number of variations of this method, and so a suitable variation can be easily selected.

1. Kultúra transformovaných buniek E. coli (použitím vektora pASK-IBA) pestovaná cez noc sa pridala k 2 1 čerstvého LB média (obsahujúceho ampicilín vo. výslednej koncentrácii 100 pg/ml) a inkubovala sa až do dosiahnutia OD55o=0,5 za trepania (200 rpm) pri 22°C.1. A culture of transformed E. coli cells (using the pASK-IBA vector) grown overnight was added to 2 L of fresh LB medium (containing ampicillin at a final concentration of 100 µg / ml) and incubated until OD 50 = 0, 5 with shaking (200 rpm) at 22 ° C.

2. Na indukciu génovej expresie sa pridalo 200 μΐ 2 mg/ml roztoku anhydrotetracyklín-dimetylformamidu (DMF). Potom pokračovala inkubácia ďalšie 3 hodiny.2. 200 μΐ of a 2 mg / ml solution of anhydrotetracycline dimethylformamide (DMF) was added to induce gene expression. The incubation was then continued for a further 3 hours.

3. Bunky sa odobrali pomocou centrifugácie (4200 g, 4°C, 12 minút) . Potom sa bunky resuspendovali v 20 ml pufru P (100 mM Tris-Cl (pH 8,0), 500 mM sacharóza, 1 mM Na2EDTA) a inkubovali sa na ľade počas 30 minút.3. Cells were harvested by centrifugation (4200 g, 4 ° C, 12 minutes). Then, the cells were resuspended in 20 ml of buffer P (100 mM Tris-Cl (pH 8.0), 500 mM sucrose, 1 mM Na 2 EDTA) and incubated on ice for 30 minutes.

4. Sféroplasty sa odstredili pomocou centrifugácie (27000 g, 4°C, 15 minút).4. Spheroplasts were centrifuged by centrifugation (27000 g, 4 ° C, 15 minutes).

5. Takto získaná periplazmatická frakcia sa dialyzovala cez noc oproti 2 litrom pufru (100 mM Tris-Cl (pH 8,0), 1 mM Na2EDTA) cez noc.5. The periplasmic fraction thus obtained was dialyzed overnight against 2 L of buffer (100 mM Tris-Cl (pH 8.0), 1 mM Na 2 EDTA) overnight.

6. StrepTactin-Sepharose kolóna sa ekvilibrovala pufrom W. Proteínový roztok sa aplikoval na kolónu pomocou systému s peristaltickou pumpou, UV detektorom (A280) a zberačom frakcií.6. StrepTactin-Sepharose column was equilibrated with buffer W. The protein solution was applied to the column using a peristaltic pump, UV detector (A280) and fraction collector system.

7. Kolóna sa premývala pufrom W pokial A280 nedosahovala základnú líniu.7. Wash column with W buffer until A280 reached baseline.

8. Cieľový proteín sa eluoval pufrom W obsahujúcim 2,5 mM destiobiotín.8. The target protein was eluted with buffer W containing 2.5 mM destiobiotin.

B. S-peptid a S-proteínB. S-peptide and S-protein

Je známe, že proteínový fragment ribonukleázy S (S-proteín) sa silno, avšak reverzibilne viaže na svoj S-peptidový fragment (S-peptid). Proteín sa môže purifikovať tiež využitím tejto väzby. Konkrétne teda S-značkou zaopatrený proteín (t.j. proteín, ktorý má na sebe naviazaný S-peptid) sa môže zachytiť na agaróze, ktorá má naviazaný S-proteín. Elúcia sa .potom uskutočňuje rozštiepením väzby medzi S-značkou (S-peptidom) a S-proteínom, napríklad použitím roztoku 3M guanidíniumtiokyanátu, -0,2 M pufru citrátu draselného, pH 2, 3 M MgCl2 (pozri R. T. Raines, M. McCormick, T. R. V. Oosbree, R. C. Mierendorf, The S-Tag Fusion System for Protein Purification. Methods in Enzymology 326: 362-376, 2000).It is known that the protein fragment of ribonuclease S (S-protein) binds strongly, but reversibly, to its S-peptide fragment (S-peptide). The protein can also be purified using this linkage. In particular, an S-labeled protein (i.e. a protein having an S-peptide bound thereto) can be captured on agarose having an S-protein bound. Elution is then effected by cleaving the binding between the S-tag (S-peptide) and the S-protein, for example using a solution of 3M guanidinium thiocyanate, -0.2 M potassium citrate buffer, pH 2.3 M MgCl 2 (see RT Raines, M. McCormick , TRV Oosbree, RC Mierendorf, The S-Tag Fusion System for Protein Purification, Methods in Enzymology 326: 362-376, 2000).

Nasledujúci protokol stručne ukazuje príklad takéhoto postupu, ktorý sa môže voliteľne modifikovať.The following protocol briefly shows an example of such a procedure, which may optionally be modified.

1. 2 ml náplne (slurry) agarózy s S-proteínom (Novagen) sa pri35 dajú k extraktu buniek, ktoré exprimujú cieľový proteín (hostiteľ: baktérie, hmyzie alebo cicavčie bunky, vektor: pET, pBAC (Novagen)) a dôkladne sa premiešava pri teplote miestnosti počas 20 minút.1. Add 2 ml S-protein agarose slurry (Novagen) to extract the cells expressing the target protein (host: bacteria, insect or mammalian cells, vector: pET, pBAC (Novagen)) and mix thoroughly. at room temperature for 20 minutes.

2. Centrifuguje sa (500 g, 10 minút) a odstráni sa supernatant.2. Centrifuge (500 g, 10 minutes) and discard the supernatant.

3. Agaróza s S-proteínom, ktorá má naviazaný cieľový protein sa resuspenduje vo väzbovom/premývacom pufri (20 mM Tris-HCl (pH 7,5), 0,15 M NaCl, 0,1% (objem.) Triton X-100) .3. S-protein agarose having bound target protein is resuspended in binding / wash buffer (20 mM Tris-HCl (pH 7.5), 0.15 M NaCl, 0.1% (v / v) Triton X- 100).

4. Po centrifugácii (500 g, 10 minút) sa odstráni supernatant, čím sa eliminujú nešpecifický naviazané proteíny.4. After centrifugation (500 g, 10 minutes), supernatant is discarded, eliminating non-specific bound proteins.

5. Náplň tvorená agarózou s S-proteínom sa resuspenduje v 1,5 objeme elučného pufru (väzobný/premývací pufor + 3 M guanidíniumtiokyanát, 0,2 M citrát draselný (pH 2) alebo 3 M MgCl2) .5. Resuspend the S-protein agarose cartridge in 1.5 volume of elution buffer (binding / wash buffer + 3 M guanidinium thiocyanate, 0.2 M potassium citrate (pH 2) or 3 M MgCl 2 ).

6. Inkubuje sa pri teplote miestnosti počas 10 minút za občasného miešania, aby sa udržoval suspendovaný stav.6. Incubate at room temperature for 10 minutes with occasional stirring to maintain a suspended state.

7. Po centrifugácii sa elúciou izoluje cieľový proteín.7. After centrifugation, the target protein is eluted.

C. Proteín viažuci kalmodulín (Kalmodulin-binding protein, CBP) a kalmodulín (CaM)C. Calmodulin-binding protein (CBP) and calmodulin (CaM)

Pri tomto postupe je proteín purifikovaný pomocou interakcie medzi proteínom viažucim kalmodulín (CBP) a kalmodulínom (pozri P. Vaillancourt, Chao-Feng Zheng, D. Q. Hoang, and L. Breister, Affinity Purification of Recombinant Proteins Eused to Calmodulin or to Calmodulin-Binding Peptides. Methods in Enzymology 326: 340-362 (2000)). Táto kombinácia je tiež vhodná na použitie v predkladanom vynáleze.In this procedure, the protein is purified by interaction between calmodulin binding protein (CBP) and calmodulin (see P. Vaillancourt, Chao-Feng Zheng, DQ Hoang, and L. Breister, Affinity Purification of Recombinant Proteins Eused to Calmodulin or to Calmodulin-Binding Peptides Methods in Enzymology 326: 340-362 (2000)). This combination is also suitable for use in the present invention.

Najskôr sa pripraví CBP-fúzny proteín, ktorý pozostáva z proteínovej zložky a na ňu naviazaného CBP. Potom je purifikovaný pomocou adsorpcie pomocou CaM afinitnej živice, ktorej základom je Sepharose 4B, alebo iných komerčne dostupných CaM živíc. Elúcia sa uskutočňuje EGTA, ktorá je schopná vytvárať chelát s Ca2+.First, a CBP-fusion protein is prepared which consists of a protein component and CBP bound thereto. It is then purified by adsorption using a CaM affinity resin based on Sepharose 4B or other commercially available CaM resins. The elution is carried out with EGTA, which is capable of chelating with Ca 2+ .

Nasledujúci protokol ukazuje príklad spôsobu prípravy CBP-fúzneho proteinu použitím CBP a CaM. Je známy rad. variácií tohto spôsobu, z ktorých sa môže vhodná variácia vybrať.The following protocol shows an example of a method of preparing a CBP-fusion protein using CBP and CaM. A series is known. variations of this method from which a suitable variation can be selected.

1. 20 ml kultúry transformovaných buniek (séria pCA skonštruovaná na základe pET-11 ako vektora) pestovaných cez noc sa pridalo k 1 litru LB média, ktoré obsahuje 50 pg/ml ampicilínu alebo karbenicilínu. Médium sa inkubovalo až do dosiahnutia ODsoo=0,6-10. Po pridaní IPTG na výslednú koncentráciu 1 mM, inkubácia pokračuje ďalších 3 až 5 hodín za trepania.1. 20 ml of transformed cell culture (pCA series constructed on pET-11 as a vector) grown overnight was added to 1 liter of LB medium containing 50 µg / ml ampicillin or carbenicillin. The medium was incubated until OD 50 = 0.6-10. After adding IPTG to a final concentration of 1 mM, incubation is continued for an additional 3-5 hours with shaking.

2. Bunky sa odobrali pomocou centrifugácie. Bunkový pelet sa resuspendoval v pufri A (50 mM Tris-HCl (pH 8,0), 150 mM NaCl, 10 mM 2-merkaptoetanol, 1 mM magnézium acetát, 1 mM imidazol, 2 mM CaCl2) , ktorý obsahoval 0,2 mg/ml lyzozýmu. Bunky sa rozbili pomocou sonifikácie.2. Cells were harvested by centrifugation. The cell pellet was resuspended in buffer A (50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 150 mM NaCl, 10 mM 2-mercaptoethanol, 1 mM magnesium acetate, 1 mM imidazole, 2 mM CaCl 2 ) containing 0.2. mg / ml lysozyme. Cells were disrupted by sonication.

3. Bunkový lyzát sa centrifugoval (25000 g, 15 minút) a odobral sa supernatant.3. The cell lysate was centrifuged (25000 g, 15 minutes) and the supernatant was collected.

4. 10 ml živice CaM-Sepharose sa ekvilibrovalo s pufrom A.4. 10 ml CaM-Sepharose resin was equilibrated with buffer A.

5. CaM-Sepharose živica sa zmiešala s bunkovým lyzátom a jemne sa miešala počas 1 hodiny. Potom sa centrifugovala pri nízkej5. The CaM-Sepharose resin was mixed with the cell lysate and gently mixed for 1 hour. It was then centrifuged at low

I rýchlosti, čím sa odstránila náplň a tým sa eliminoval nešpecifický naviazaný materiál.Also speeds, thereby removing the fill and thereby eliminating non-specific bound material.

6. Premyla sa 40 ml pufru A. Resuspendovala sa v 20 až 30 ml pufru A a potom sa naplnila do kolóny. Postupne sa premývala 5 objemami jadra kolóny (column bed) pufru A a pufru B (50 mM Tris-HCl (pH 8,0), 150 mM NaCl, lOmM 2-merkaptoetanol, 1 mM magnézium acetát, 1 mM imidazol, 0,1 mM CaCl2) až dovtedy, keď A2Sq UV detektora dosiahla základnú líniu.6. Wash with 40 ml of Buffer A. Resuspend in 20 to 30 ml of Buffer A and then load onto the column. Wash sequentially with 5 column bed volumes of buffer A and buffer B (50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 150 mM NaCl, 10 mM 2-mercaptoethanol, 1 mM magnesium acetate, 1 mM imidazole, 0.1 mM CaCl 2 ) until the A 2 S q UV detector reached the baseline.

7. Cieľový proteín sa eluoval pufrom B, ktorý obsahoval 2mM EGTA.7. The target protein was eluted with buffer B containing 2 mM EGTA.

D. HSA a ABPD. HSA and ABP

Spôsob purifikácie proteínu bol opísaný použitím väzby ľudského sérového albumínu (HAS) na afinitný peptid viažuci sérový albumín (ABP) (pozri T. Graslund, J. Nilsson, A. M. Lindberg, M. Uhlen, and Per-Ake Nygren, Production of a Thermostable DNA Polymerase by Site-Specific Cleavage of a Heat-Eluted Affinity Fusion Proteín. Protein Expression and Purification 9: 125-132, 1997). Tento spôsob zahŕňa expresiu cieľového proteínu ako fúzneho proteínu s afinitným peptidom, ktorý viaže sérový albumín (ABP), zachytenie na kolóne s HSA-Sepharose a potom elúciu pufrom s nízkym pH. Táto kombinácia je tiež vhodná pre predkladaný vynález. Nasledujúci protokol stručne ukazuje tento spôsob purifikácie proteínu.A method for protein purification has been described using the binding of human serum albumin (HAS) to a serum albumin binding affinity peptide (ABP) (see T. Graslund, J. Nilsson, AM Lindberg, M. Uhlen, and Per-Ake Nygren, Production of Thermostable DNA). Polymerase by Site-Specific Cleavage of Heat-Eluted Affinity Fusion Protein. Protein Expression and Purification 9: 125-132, 1997). The method involves expressing the target protein as a serum albumin-binding affinity peptide (ABP) fusion protein, capturing on an HSA-Sepharose column and then eluting with a low pH buffer. This combination is also suitable for the present invention. The following protocol briefly illustrates this method of protein purification.

1. 5 ml kultúry transformovaných buniek (hostiteľ: E. coli, vektor: pET-21a (Novagen) pestovanej cez noc sa pridalo k 500 ml média TSB +YE (30 g/1 tryptický sojový bujón, 5 g/1 kvasinkový extrakt, 100 mg/1 ampicilín, 34 mg/1 chloramfenikol), potom nasledovala inkubácia za trepania až do dosiahnutia ODgoo=0,8 až 1,5.1. 5 ml of transformed cell culture (host: E. coli, vector: pET-21a (Novagen) grown overnight) was added to 500 ml TSB + YE medium (30 g / l tryptic soy broth, 5 g / l yeast extract, 100 mg / l ampicillin, 34 mg / l chloramphenicol), followed by incubation with shaking until OD 90 = 0.8 to 1.5.

2. Na indukciu expresie fúzneho proteínu sa pridal 1 mM (výsledná koncentrácia) izopropyl-p-D-tiogalaktozid a inkubácia pokračovala ďalších 3 až 5 hodín.2. 1 mM (final concentration) isopropyl-β-D-thiogalactoside was added to induce expression of the fusion protein and incubation continued for an additional 3-5 hours.

3. Bunky sa odobrali pomocou centrifugácie. Bunkový pelet sa resuspendoval v TST (50 mM Tris-HCl (pH 8,0), 0,2 M NaCl, 0,05% Tween 20, 1 mM EDTA) a bunky sa rozbili pomocou sonifikácie.3. Cells were harvested by centrifugation. The cell pellet was resuspended in TST (50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 0.2 M NaCl, 0.05% Tween 20, 1 mM EDTA) and cells were disrupted by sonication.

4. Suspenzia rozbitých buniek sa centrifugovala (20000 g, 30 minút). Takto získaný supernatant sa filtroval cez 1,2 μπι hydro38 filný filter.4. The cell suspension was centrifuged (20,000 g, 30 minutes). The supernatant thus obtained was filtered through a 1.2 µd hydro38 filter.

5. Bunkový extrakt sa naniesol na HSA-Sepharose kolónu.5. The cell extract was applied to an HSA-Sepharose column.

6. Cieľový proteín sa eluoval roztokom 0,5 M Hac (pH 2,8).6. The target protein was eluted with 0.5 M Hac (pH 2.8).

(5-4) Postupy založené na využití väzby proteínu na špecifickú zlúčeninu s nízkou molekulovou hmotnosťou, ako je napríklad aminokyselina, DNA, farbivo, vitamín alebo lektín(5-4) Procedures based on the use of protein binding to a specific low molecular weight compound, such as an amino acid, DNA, dye, vitamin or lectin

A. Glutatión-S-transferáza (GST) a glutatiónA. Glutathione-S-transferase (GST) and glutathione

Všeobecne sa uskutočňuje spôsob purifikácie proteínov, ktorý využíva interakciu medzi GST a glutatiónom, ktorý je známy ako „GST pull down spôsob (pozri napríklad Tanpakushitsu Jikken Noto (Proteín Experiment Note) (I), on and after p.162, Cháp.5:In general, a protein purification method that utilizes an interaction between GST and glutathione is known, known as the "GST pull down method" (see, e.g., Tanpakushitsu Jikken Noto (Protein Experiment Note) (I), on and after p.162, Ch. 5:

1. GST-Yugo Tanpakusthitu no Hatugen to Seisei (Expression and Purification of GST-fusion Proteín), Suetake, D. B. Smith, Generating Fusion to Glutathion S-transferase for Proteín Studies. Methods in Enzymology 326:254-270, (2000).). Táto kombinácia je tiež vhodná na použitie v predkladanom vynáleze.1. GST-Yugo Tanpakusthitu no Hatugen to Seisei (Expression and Purification of GST-fusion Protein), Suetake, D. B. Smith, Generating Fusion to Glutathione S-transferase for Protein Studies. Methods in Enzymology 326: 254-270, (2000). This combination is also suitable for use in the present invention.

Tento spôsob zahŕňa prípravu fúzneho proteínu, ktorý je zložený z cieľového proteínu s GST a adsorbciu na glutatión-agarózu, ktorá je použitá ako adsorbent. Ako eluent sa používa redukovaný glutatión. V prípade, že GST-fúzny proteín je pripravený technikami génového inžinierstva, použitie hostiteľského organizmu ako je napríklad, E. coli, Sacharomyces cerevisíae alebo Sacharomyces pombe je známe.The method involves preparing a fusion protein that is composed of a target protein with GST and adsorption to glutathione-agarose, which is used as the adsorbent. Reduced glutathione is used as eluent. Where the GST-fusion protein is prepared by genetic engineering techniques, the use of a host organism such as E. coli, Saccharomyces cerevisiae or Saccharomyces pombe is known.

Nasledujúci protokol ukazuje príklad spôsobu prípravy GSTfúzneho proteínu použitím GST a glutatiónu. Mnohé variácie tohto spôsobu, z ktorých sa môže vybrať vhodná verzia, sú-známe.The following protocol shows an example of a method for preparing a GST fusion protein using GST and glutathione. Many variations of this method, from which a suitable version can be selected, are known.

1. Nariedi sa 100 ml kultúry transformovaných buniek pestovaných cez noc do 1 litra média, ktoré obsahuje 100 gg/ml ampicilínu a potom nasleduje inkubácia.1. Dilute 100 ml of a culture of transformed cells grown overnight to 1 liter of medium containing 100 gg / ml ampicillin followed by incubation.

2. Bunky sa odoberú centrifugáciou (5000 g). Bunkový pelet sa resuspenduje v 20 ml ľadovo chladného PBS, ktorý obsahuje redukčné činidlo, ako je napríklad 1 až 5 mM ditiotreitol (DTT) alebo 0,1% 2-merkaptoetanol.2. Cells are harvested by centrifugation (5000 g). The cell pellet is resuspended in 20 ml of ice-cold PBS containing a reducing agent such as 1-5 mM dithiothreitol (DTT) or 0.1% 2-mercaptoethanol.

3. Suspendované bunky sa jemne sonifikujú na ľade, aby sa udržali. Sonifikácia sa nastaví na taký stupeň, keď sa roztok v priebehu približne 5 minút zafarbí do matnej sivej farby.3. Suspended cells are gently sonicated on ice to maintain. The sonication is set to a degree where the solution becomes matt gray in approximately 5 minutes.

4. Pridá sa Triton X-100 do výslednej 1% koncentrácie a centrifuguje sa (10000 g, 4°C, 5 minút). Supernatant sa prenesie do 50 ml skúmavky. Pridá sa 1 ml vopred napučaných 50% glutatiónagarózových perličiek a za občasného prevracania sa inkubuje pri 4°C počas 30 minút.4. Add Triton X-100 to a final 1% concentration and centrifuge (10000 g, 4 ° C, 5 minutes). The supernatant is transferred to a 50 ml tube. Add 1 ml of pre-swollen 50% glutathioneagarose beads and incubate at 4 ° C for 30 minutes with occasional inversion.

5. Perličky sa odoberú pomocou centrifugácie (500 g, 30 minút) a premyjú trikrát 50 ml alikvótom ľadovo chladného PBS.5. The beads are collected by centrifugation (500 g, 30 minutes) and washed three times with a 50 ml aliquot of ice cold PBS.

6. Fúzny proteín sa eluuje pomocou jemného miešania perličiek s rovnakým objemom čerstvo pripraveného 50 mM Tris-HCl (pH 8) pri teplote miestnosti počas 5 minút.6. Elute the fusion protein by gently mixing beads of equal volume with freshly prepared 50 mM Tris-HCl (pH 8) at room temperature for 5 minutes.

7. Supernatant sa odstráni pomocou centrifugácie (500 g, 30 sekúnd) , pridá sa glycerol do výslednej koncentrácie 10% a alikvóty sa uschovajú pri -80°C.7. Remove supernatant by centrifugation (500 g, 30 seconds), add glycerol to a final concentration of 10% and store aliquots at -80 ° C.

B. Proteín a farbivo ako ligand ' ;B. Protein and dye as ligand;

Je opísané, že natívny proteín, ktorý pochádza zo Zymononas mobilis vykazuje afinitu na špecifické farbivá ako je napríkladIt is described that native protein originating from Zymononas mobilis shows affinity for specific dyes such as

C. I. 17908, reaktívna červeň 8 („Reactive Red 8”) a C.I. reaktívna modrá 187 (C. I. Reactive Blue 187) a že tento proteín sa môže purifikovať využitím týchto vlastností (R. K. Scopes and K. Griffiths-Smith, The (Jse of Differential and Dye-Ligand Chromatography with Affinity Elution for Enzýme Purification: 6-Phosphogluconate Dehydratase from Zymononas mobilis. Analytical Bio40 chemistry 136: 530-534, 1984). Konkrétne cieľový proteín sa môže purifikovať pomocou značenia cieľového proteínu pomocou celého tohto proteínu alebo jeho časti, adsorbcie na afinitnú kolónu so Sepharose a použitím uvedeného farbiva ako ligandu a nakoniec nasleduje elúcia. Nasledujúci protokol ukazuje spôsob purifikáI cie proteínu pochádzajúceho zo Z. mobilis.C.I. 17908, Reactive Red 8 and C.I. Reactive Blue 187 (CI Reactive Blue 187) and that this protein can be purified by utilizing the following properties (RK Scopes and K. Griffiths-Smith, The (Differential and Dye-Ligand Chromatography with Affinity Elution for Enzyme Purification: 6-Phosphogluconate Dehydratase) from Zymononas mobilis. Analytical Bio40 chemistry 136: 530-534, 1984) A particular target protein can be purified by labeling the target protein with all or part of the protein, adsorption to an Sepharose affinity column and using said dye as ligand and finally eluting. The following protocol shows a method of purifying a Z. mobilis protein.

1. Východiskovým materiálom je tekutá kultúra Z. mobilis, z ktorej sa pripraví bunkový extrakt pomocou extrakčného pufru (20 mM K-Mes (pH 6,5), 30 mM NaCl, 5 mM MgCl2, 0,5 mM síran železnatoamónny, 10 mM β-merkaptoetanol).1. The starting material is a liquid culture of Z. mobilis from which the cell extract is prepared using extraction buffer (20 mM K-Mes (pH 6.5), 30 mM NaCl, 5 mM MgCl 2 , 0.5 mM ferrous ammonium sulfate, 10 mM K-Mes). mM β-mercaptoethanol).

2. Bunkový extrakt sa postupne nanesie ná kolónu CL-4B (Pharmacia), ktorá obsahuje farbivo naviazané na Sepharose: Scarlet MXG (C. I. 17908, Reactive Red 8)-Sepharose a Blue HE-G (C.I. Reactive Blue 187)-Sepharose.2. The cell extract was sequentially loaded onto a CL-4B column (Pharmacia) containing a dye bound to Sepharose: Scarlet MXG (C.I. 17908, Reactive Red 8) -Sepharose and Blue HE-G (C.I. Reactive Blue 187) -Sepharose.

3. Kolóny sa premyjú 100 ml extrakčného pufru.3. Wash the columns with 100 ml extraction buffer.

4. Výlučne kolóna Blue-HE-G, nie kolóna Scarlet MX-G, sa premyje extrakčným pufrom obsahujúcim 20 mM Na2SO4.4. Only the Blue-HE-G column, not the Scarlet MX-G column, is washed with an extraction buffer containing 20 mM Na 2 SO 4 .

5. Cieľový proteín, ktorý pochádza zo Z. mobilis sa eluuje 20 mM DL-a-glycerofosfátom.5. The target protein originating from Z. mobilis is eluted with 20 mM DL-α-glycerophosphate.

C. Postup založený na väzbe biotínu na avidínC. Biotin-Avidin Binding Procedure

Spôsob purifikácie proteínu použitím špecifickej väzby biotínu na avidín je už dlho známy (pozri napríklad J. D. Alche, and H. Dickinson, Affinity Chromatographic Purification of Antibodies to a Biotinylated Eusion Proteín Expression in Escherichia coli. Proteín Expression and Purification 12:138-143, 1998) . Tento spôsob zahŕňa prípravu fúzneho proteínu zloženého z biotínu a cieľového proteínu pomocou sekvencie (122 aminokyselín), ktorá je biotinylovaná v hostiteľovi (napríklad E. coli), zachytenie tohto fúzneho proteínu na kolóne s naviazaným avidínom (napríklad avidínová živica „SoftLink soft release avidin (Promega)), a potom kompetitívnu elúciu biotínom. Táto kombinácia je tiež vhodná na použitie v predkladanom vynáleze.A method of protein purification using specific binding of biotin to avidin has long been known (see, for example, JD Alche and H. Dickinson, Affinity Chromatographic Purification of Antibodies to and Biotinylated Eusion Protein Expression in Escherichia coli. Protein Expression and Purification 12: 138-143, 1998 ). The method comprises preparing a fusion protein composed of biotin and a target protein using a sequence (122 amino acids) that is biotinylated in a host (e.g. E. coli), capturing the fusion protein on an avidin-coupled column (e.g. avLin soft release avidin resin ( Promega), and then competitive elution with biotin. This combination is also suitable for use in the present invention.

1. Ku kultúre transformovaných buniek (hostitel: E. coli, vektor: PinPoint Xa-2 (Promega)) pestovaných cez noc sa na indukciu génovej expresie pridá 1 mM IPTG (t.j. výsledná koncentrácia) a inkubuje sa ďalších 5 hodín. V prípade, že exprimovaný proteín je prítomný vo vnútri buniek, postupuje sa nasledovne:1. To a culture of transformed cells (host: E. coli, vector: PinPoint Xa-2 (Promega)) grown overnight, 1 mM IPTG (i.e. final concentration) is added to induce gene expression and incubated for an additional 5 hours. If the expressed protein is present inside the cells, proceed as follows:

2. Bunky sa lyžujú pridaním 10 ml pufru (50 mM Tris-HCl (pH 8,0), 1 mM EDTA, 50 mM NaCl, 0,1 mM PMSE, 1 mg/ml lyzozým) na každý gram bunkového peletu.2. Cells are lysed by adding 10 ml of buffer (50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 1 mM EDTA, 50 mM NaCl, 0.1 mM PMSE, 1 mg / ml lysozyme) for each gram of cell pellet.

3. Centrifugáciou (18000 g, 15 minút) sa odoberie precipitát, ktorý obsahuje cieľový proteín a resuspenduje sa v pufri (50 mM Tris-HCl (pH 8), 10 mM EDTA, 50 mM NaCl, 0,5% Triton X-100, 0,1 mM PMSE), potom nasleduje dvakrát premytie.3. Centrifuge (18000 g, 15 minutes) to collect the precipitate containing the target protein and resuspend in buffer (50 mM Tris-HCl (pH 8), 10 mM EDTA, 50 mM NaCl, 0.5% Triton X-100 , 0.1 mM PMSE), followed by two washes.

4. Po centrifugácii (18000 g, 15 minút) sa takto získaný pelet resuspenduje v solubilizačnom pufri (50 mM Tris-HCl (pH 8), 10 mM EDTA, 50 mM NaCl, 0,5% Triton X-100, 0,1 mM PMSF, 6 M guanidín-HCl).4. After centrifugation (18000 g, 15 minutes), the pellet thus obtained is resuspended in solubilization buffer (50 mM Tris-HCl (pH 8), 10 mM EDTA, 50 mM NaCl, 0.5% Triton X-100, 0.1 mM PMSF, 6 M guanidine-HCl).

5. Bunkový extrakt sa nanesie na 3 ml kolónu s avidínovou živicou SoftLink (SoftLink soft release avidin resin, Promega) vopred ekvilibrovanou 30 ml splubilizačného pufru. Premyje , sa 60 ml solúbilizačného pufru.5. Load cell extract onto a 3 ml SoftLink Soft Release Avidin Resin (Promega) column pre-equilibrated with 30 ml of blubble buffer. Wash with 60 ml of solubilization buffer.

6. Biotinylovaný cieľový proteín sa eiuuje solubilizačným eluentom, ktorý obsahuje 5 mM biotín.6. The biotinylated target protein is purified by a solubilizing eluent containing 5 mM biotin.

(5-5) Postup, ktorý používa väzbu proteínu na sacharid(5-5) A procedure that uses protein binding to a carbohydrate

Pri použití tohto spôsobu je proteín purifikovaný využitím interakcie medzi proteínom, ktorý viaže sacharid so sacharidom. Napríklad je známe použitie proteínu, ktorý viaže maltózu (MBP) s amylózou (D. Sachdev and J. M. Chirgwin, Fusions to MaltoseBinding Proteín: Control of Folding and Solubility in Proteín Purification. Methods in Enzymology 326:312-321 (2000)). Navyše sa očakáva, že sa môžu využiť interakcie medzi proteínmi, ktoré viažu β-galaktózu, ako je napríklad galakteín s β-galaktózou. Tieto kombinácie sú tiež vhodné na použitie v predkladanom vynáleze.Using this method, a protein is purified using an interaction between a carbohydrate-binding carbohydrate protein. For example, it is known to use a protein that binds maltose (MBP) with amylose (D. Sachdev and J.M. Chirgwin, Fusions to MaltoseBinding Protein: Control of Folding and Solubility in Protein Purification. Methods in Enzymology 326: 312-321 (2000)). In addition, it is expected that interactions between β-galactose binding proteins, such as galactine with β-galactose, can be utilized. These combinations are also suitable for use in the present invention.

A. Proteín viažuci maltózu a amylózuA. Maltose and amylose binding protein

V spôsobe, kde je fúzny proteín s proteínom viažucim maltózu adsorbovaný pomocou živice, ktorá má fixovanú amylózu a ako eluent sa používa maltóza. Nasledujúci protokol ukazuje príklad spôsobu prípravy fúzneho proteínu s proteínom, ktorý viaže maltózu. Je známy rad variácií tohto spôsobu, z ktorých sa môže vybrať vhodný spôsob.In a method wherein the fusion protein with the maltose binding protein is adsorbed using a resin having fixed amylose and using maltose as eluent. The following protocol shows an example of a method for preparing a fusion protein with a protein that binds maltose. A number of variations of this method are known from which a suitable method can be selected.

1. 2 ml kultúry transformovaných buniek (F. coli/vektor pMAL-c2 (New England Biolabs) ) pestovaných cez noc sa pridali k 225 ml LBD média (LB médium obsahujúce 0,2% glukózu) obsahujúceho 100 pg/ml ampicilínu a inkubovalo sa pri 37°C za trepania až do dosiahnutia OD60o=0,5.1. 2 ml culture of transformed cells (F. coli / pMAL-c2 vector (New England Biolabs)) grown overnight were added to 225 ml LBD medium (LB medium containing 0.2% glucose) containing 100 µg / ml ampicillin and incubated at 37 ° C with shaking until an OD of 60 o = 0.5.

2. Na indukciu génovej expresie sa pridalo 0,3 mM izopropyl-β-tiogalaktopyranozidu (IPTG) a inkubácia pokračovala ďalšie 2 až 3 hodiny pri 30°C.2. 0.3 mM isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to induce gene expression and incubation was continued for another 2-3 hours at 30 ° C.

3. Bunky sa zozbierali pomocou centrifugácie (6800 g, 5 minút). Bunkový pelet sa resuspendoval v 10 ml kolónového pufru (20 mM Tris (pH 7,4), 200 mM NaCl, 1 mM EDTA, 0,02% Tween 80) a zmrazil pri -20°C cez noc.3. Cells were harvested by centrifugation (6800 g, 5 minutes). The cell pellet was resuspended in 10 ml column buffer (20 mM Tris (pH 7.4), 200 mM NaCl, 1 mM EDTA, 0.02% Tween 80) and frozen at -20 ° C overnight.

4. Zmrazené bunky sa ponechali roztopiť v zmesi lad-voda a nariedili sa do 10 ml kolónového pufru. Potom sa bunky rozbili pomocou sonifikácie (intenzita: 75% maximálneho stupňa).4. The frozen cells were thawed in ice-water and diluted into 10 ml column buffer. Then, the cells were broken by sonication (intensity: 75% of maximum degree).

5. Po centrifugácii (20000 g, 4°C, 15 minút) sa supernatant nariedil 10 ml kolónového pufru (surový extrakt).5. After centrifugation (20000 g, 4 ° C, 15 min), the supernatant was diluted with 10 ml column buffer (crude extract).

6. Surový extrakt sa naniesol na 10 ml kolónu s amylózovou živicou.6. The crude extract was applied to a 10 ml amylose resin column.

7. Kolóna sa niekoľkokrát premyla 20 až 30 ml alikvótmi kolónového pufru. Potom sa eluoval cieľový proteín kolónovým pufrom, ktorý obsahoval 10 mM maltózu.7. Wash the column several times with 20 to 30 ml aliquots of column buffer. The target protein was then eluted with a column buffer containing 10 mM maltose.

B. Chitín a doména viažuca chitín (CBD)B. Chitin and chitin binding domain (CBD)

Pri tomto spôsobe sa na purifikáciu proteínu využíva väzba chitínu na doménu viažucu chitín (CBD, chitín-binding domain) . Konkrétne sa fúzny proteín zložený z proteínu viažuceho chitín (CBD), ktorý je naviazaný na cieľový proteín prostredníctvom inteínu (t.j. umelého spojovacieho prvku, ktorý indukuje samoštiepiacu aktivitu, „inducible self-cleavage activity engineered protein splicing elements) exprimuje a potom adsorbuje pomocou chitínovej afinitnej kolóny (New England Biolabs). Pri elúcii sa väzba medzi internom a cieľovým proteínom štiepi pomocou redukčného činidla, ako je napríklad DTT, β-merkaptoetanol alebo cysteín (pozri napríklad Chung-Mo Park, Jae-Yoon Shim, Song-Sook Yang, Jeong-GuKang, Jeong-Il Kim, Z. Luka, and Pill-Soon Song, Chromophore-Apoprotein Interactions in Synechocystits sp. PCC6803 Phytochrome Cphl. Biochemistry 39: 6349-6356, 2000). V prípade použitia tohto spôsobu na proteínové zložky podľa predkladaného vynálezu, proteínové zložky sú značené adherujúcou látkou inou ako je CBD-inteín a táto adhézna značka sa použije na separáciu proteínových zložiek od cieľového proteínu vytvoreného v systéme pre in vitro syntézu.This method utilizes chitin binding to a chitin-binding domain (CBD) for protein purification. In particular, a fusion protein composed of a chitin binding protein (CBD) that is bound to a target protein via an intein (ie, an artificial binder that induces self-cleavage activity engineered protein splicing elements) is then expressed and then adsorbed using chitin affinity. columns (New England Biolabs). On elution, the binding between the internal and target protein is cleaved by a reducing agent such as DTT, β-mercaptoethanol or cysteine (see, for example, Chung-Mo Park, Jae-Yoon Shim, Song-Sook Yang, Jeong-GuKang, Jeong-Il Kim) , Z. Luka, and Pill-Soon Song, Chromophore-Apoprotein Interactions in Synechocystits, PCC6803 Phytochrome Cphl. Biochemistry 39: 6349-6356, 2000). When applying this method to the protein components of the present invention, the protein components are labeled with an adhering agent other than CBD-intein, and the adhesive tag is used to separate the protein components from the target protein generated in the in vitro synthesis system.

Nasledujúci protokol stručne ukazuje príklad takého spôsobu purifikácie proteínu. Je známy rad variácií tohto spôsobu, z ktorých sa môže vybrať vhodný spôsob.The following protocol briefly shows an example of such a method for protein purification. A number of variations of this method are known from which a suitable method can be selected.

1. 3 ml kultúry transformovaných buniek (hostiteľ: E. coli, vektor: pTYB2 (New England Biolabs)) pestovaných cez noc sa pridalo k 250 ml RB média (0,5% kvasinkový extrakt, 1% trypton, 0,5% NaCl, 0,2% glukóza (pH 7,5)) a inkubovalo sa pri 30°C do dosiahnutia OD6oo=0,6.1. 3 ml culture of transformed cells (host: E. coli, vector: pTYB2 (New England Biolabs)) grown overnight were added to 250 ml of RB medium (0.5% yeast extract, 1% trypton, 0.5% NaCl). 0.2% glucose (pH 7.5)) and incubated at 30 ° C until an OD of 6 ° C = 0.6.

2. Pridal sa 1 mM IPTG (výsledná koncentrácia) na indukciu expresie fúzneho proteínu a inkubácia pokračovala ďalších 14 až 16 hodín pri 20°C.2. 1 mM IPTG (final concentration) was added to induce expression of the fusion protein and incubation continued for a further 14-16 hours at 20 ° C.

3. Bunky sa odobrali pomocou centrifugácie (5000 g, 5 minút).3. Cells were harvested by centrifugation (5000 g, 5 minutes).

Bunkový pelet sa resuspendoval v lyzačnom pufri (Tris-HCl (pH 8,0), 500 mM NaCl, 0,1% Triton X-100, 1 mM EDTA) za súčasného ochladzovania na ľade. Rozbitie buniek sa uskutočnilo pomocou sonifikácie.The cell pellet was resuspended in lysis buffer (Tris-HCl (pH 8.0), 500 mM NaCl, 0.1% Triton X-100, 1 mM EDTA) while cooling on ice. Cell disruption was performed by sonication.

4. Supernatant sa odobral pomocou centrifugácie (100000 g, 30 minút) a filtroval sa cez 0,2 mm membránový filter.4. The supernatant was collected by centrifugation (100000 g, 30 minutes) and filtered through a 0.2 mm membrane filter.

5. K 1,5 ml bunkového extraktu sa pridalo 20 μΐ 2 mM DMSO. Potom sa extrakt ďalej inkuboval na ľade počas 1 hodiny a perom sa naniesol na chitínovú afinitnú kolónu.5. To 20 ml of cell extract was added 20 μΐ of 2 mM DMSO. Then, the extract was further incubated on ice for 1 hour and plated on a chitin affinity column.

6. Kolóna sa premyla pufrom (20 mM Tris-HCl (pH 8,0), 150 mM6. Wash the column with buffer (20 mM Tris-HCl (pH 8.0), 150 mM)

NaCl, 1 mM EDTA, 0,1% Triton X-100). Inkubovala sa s pufrom, ktorý obsahoval 1 mM DTT (výsledná koncentrácia) pri 4'C cez noc, aby sa indukovalo samoštiepenie inteínu. Potom sa' takto uvoľnený cieľový proteín izoloval.NaCl, 1 mM EDTA, 0.1% Triton X-100). It was incubated with a buffer containing 1 mM DTT (final concentration) at 4 ° C overnight to induce intrinsic self-cleavage. Thereafter, the target protein thus released was isolated.

(5-6) Spôsob, ktorý používa väzbu proteínu alebo petidového fragmentu na ionomeničovú živicu(5-6) A method that uses binding of a protein or a petid fragment to an ion exchange resin

A. Poly-Arg a ionomeničová živicaA. Poly-Arg and ion exchange resin

Pri tomto spôsobe sa proteín purifikuje využitím javu, že cieľový proteín označený Poly-Arg, ktorý je pozitívne nabitý, je adsorbovaný na katiónovú výmennú živicu (napríklad HPLC kolóna SP-TSK). Elúcia sa uskutočňuje riadením iónovej sily roztoku (J.In this method, the protein is purified using the phenomenon that the target protein designated Poly-Arg, which is positively charged, is adsorbed onto a cation exchange resin (e.g. an SP-TSK HPLC column). Elution is accomplished by controlling the ionic strength of the solution (J.

C. Smith, R. B. Derbyshire, E. Cook, L. Dunthorne, J. Viney, S. J. Brewer, H. M. Sassenfeld, and L. D. Bell, Chemical Synthesis and Cloning of a Poly (Arginine)-Coding Gene Fragment Designed to Aid Polypeptide Purification. Gene 32: 321-327, 1984).C. Smith, R. B. Derbyshire, E. Cook, L. Dunthorne, J. Viney, S. J. Brewer, H. M. Sassenfeld, and L. D. Bell, Chemical Synthesis and Cloning of a Poly (Arginine) -Coding Gene Fragment Designed to Aid Polypeptide Purification. Gene 32: 321-327 (1984).

Nasledujúci protokol ukazuje príklad opísaného spôsobu. Je známy rad variácií tohto spôsobu, z ktorých sa môže vybrať vhodný spôsob.The following protocol shows an example of the method described. A number of variations of this method are known from which a suitable method can be selected.

1. 6 ml kultúry transformovaných buniek (hostite!: E. coli, vektor: pWT221) pestovaných cez noc sa pridalo k 300 ml média M9 obsahujúceho 100 pg/ml ampicilínu a inkubovalo sa za trepania pri 37 °C až do dosiahnutia OD50o=0,41. 6 ml of transformed cell culture (host !: E. coli, vector: pWT221) grown overnight was added to 300 ml of M9 medium containing 100 µg / ml ampicillin and incubated with shaking at 37 ° C until OD 50 o 0.4

2. Pridal sa roztok IAA (20 mg/ml v etanole) do výslednej koncentrácie 20 pg/ml.2. A solution of IAA (20 mg / ml in ethanol) was added to a final concentration of 20 µg / ml.

3. Pridal sa 0,1% Polymin P (výsledná koncentrácia) a bunky sa zozbierali pomocou centrifugácie.3. 0.1% Polymin P (final concentration) was added and cells were harvested by centrifugation.

4. Bunkový pelet sa lyžoval v pufri (40 mM Tris-acetát (pH 5,5), 5 M močovina) a dialyzoval sa oproti rovnakému pufru.4. The cell pellet was lysed in buffer (40 mM Tris-acetate (pH 5.5), 5 M urea) and dialyzed against the same buffer.

5. 0,1 ml bunkového extraktu sa nanieslo na HPLC kolónu SP-TSK a kolóna sa premyla rovnakým pufrom.5. 0.1 ml of cell extract was loaded onto an SP-TSK HPLC column and the column was washed with the same buffer.

í · 1 1 í · 1 1

6. Cielový proteín sa eluoval pufrom (40 mM PIPES (pH 6,0), 5 M močovina) s koncentračným gradientom NaCI (100 mM až 350 mM).6. The target protein was eluted with buffer (40 mM PIPES (pH 6.0), 5 M urea) with a NaCl concentration gradient (100 mM to 350 mM).

(5-7) Spôsob využívajúci perličky(5-7) A method using beads

Komerčne sú dostupné magnetické perličky (DynabeadsTr!, DYNAL, Nórsko), ktoré majú uniformnú veľkosť častíc, ktoré pozostávajú z polymérového jadra obsahujúceho uniformné dispergované magnetizovatelné látky (napríklad yFe2O3 a Fe3O4) a obal z hydro46 filného polyméru. Naviazaním rôznych protilátok na povrch týchto perličiek sa môžu perličky viazať na bunky a proteíny. Keď sa potom priblíži silný magnet (MPC), magnetické perličky sú magnetizované a magneticky priťahované. Keď je magnet odstránený, perličky sú demagrietizované a opäť dispergované. Vďaka týmto vlastnostiam sa magnetické perličky použili napríklad aj na purifikáciu buniek a proteínov. Napríklad bola opísaná izolácia B lymfocytov z periférnej krvi pomocou magnetických polystyrénových perličiek (DYNAL) potiahnutých protilátkou CD19 (Kanegasaki, S. et al., J. Biochem. 117: 758-765 (1995)). V predkladanom vynáleze sa tiež môžu použiť magnetické perličky na značenie proteínových zložiek, ktoré tvoria reakčný systém a tie potom magneticky z reakčného systému odstrániť. Takže táto kombinácia magnetických perličiek a magnetu tiež spadá do kategórie látok vzájomne interagujúcich v zmysle predkladaného vynálezu.Commercially available magnetic beads (Dynabeads Tr?, Dynal, Norway) having a uniform particle size which consist of a polymer core comprising a uniform dispersed magnetizable material (e.g. YFE Fe3O 2 O 3 and 4) and a shell of hydro46 philic polymer. By binding various antibodies to the surface of these beads, the beads can bind to cells and proteins. When a strong magnet (MPC) is then approached, the magnetic beads are magnetized and magnetically attracted. When the magnet is removed, the beads are demagrietized and dispersed again. Due to these properties, magnetic beads have also been used, for example, to purify cells and proteins. For example, isolation of B cells from peripheral blood using magnetic polystyrene beads (DYNAL) coated with CD19 antibody has been described (Kanegasaki, S. et al., J. Biochem. 117: 758-765 (1995)). Magnetic beads can also be used in the present invention to label the protein components that make up the reaction system and then remove them magnetically from the reaction system. Thus, this combination of magnetic beads and magnet also falls within the category of substances interacting with each other within the meaning of the present invention.

Predkladaný vynález je ďalej podrobnejšie ilustrovaný pomocou nasledujúcich príkladov. Avšak vynález je potrebné chápať tak, že nie je obmedzený iba na tieto príklady.The present invention is further illustrated by the following examples. However, it is to be understood that the invention is not limited to these examples.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Príklad 1Example 1

Príprava ribozómov E. coli a extrakcia S100Preparation of E. coli ribosomes and extraction of S100

300 g buniek E. coli A19 (zozbieraných v strede logaritmickej fázy) sa rozdrvilo s aluminou (oxidom hlinitým). Rozdrvené bunky sa resuspendovaii v pufri A (10 mM Hepes-KOH (pH 7,6), 10 mM MgCl2, 50 mM KC1, lmM DTT) a alumina a bunkový debris sa odstránili centrifugáciou pri 30 000 g 1 hodinu pri 4°C. K supernatantu sa pridala DNáza (deoxyríbonukleáza)' do výslednej koncentrácie 1 pg/ml a potom nasledovala centrifugácia pri 100 000 g počas 4 hodín pri 4°C. Takto získaná frakcia supernatantu sa nazvala S100. Pelet sa resuspendoval v pufri A a vzni47 knutá suspenzia sa označila ako surový extrakt ribozómov. z tohto surového extraktu ribozómov sa získala v sacharózovom hustotnom gradiente 6 až 36% frakcia tesne spriahnutých ribozómov. Táto frakcia tesne spriahnutých ribozómov sa centrifugovala pri 100 000 g a pelet sa resuspendoval v ribozómovom pufri (20 mM Hepes-KOH (pH 7,6), 6 mM MgOAc, 30 mM NH4C1, 7 mM β-merkaptoetanol) , čím sa pripravili tesne spriahnuté ribozómy. Obr. 1 ukazuje ribozómové frakcie v sacharózovom hustotnom gradiente.300 g of E. coli A19 cells (harvested in the middle of the log phase) were ground with alumina (alumina). Crushed cells were resuspended in buffer A (10 mM Hepes-KOH (pH 7.6), 10 mM MgCl 2, 50 mM KCl, 1 mM DTT) and alumina and cell debris were removed by centrifugation at 30,000 g for 1 hour at 4 ° C. DNase (deoxybononuclease) was added to the supernatant to a final concentration of 1 µg / ml, followed by centrifugation at 100,000 g for 4 hours at 4 ° C. The supernatant fraction thus obtained was called S100. The pellet was resuspended in buffer A and the resulting suspension was designated as crude ribosome extract. from this crude ribosome extract, a tightly coupled ribosome fraction of 6 to 36% was obtained in a sucrose density gradient. This fraction of tightly coupled ribosomes was centrifuged at 100,000 g and the pellets were resuspended in ribosome buffer (20 mM Hepes-KOH (pH 7.6), 6 mM MgOAc, 30 mM NH 4 Cl, 7 mM β-mercaptoethanol) to prepare tightly coupled ribosomes. Fig. 1 shows the ribosome fractions in a sucrose density gradient.

Príklad 2Example 2

Konštrukcia plazmidu na expresiu iniciačných, elongačných a terminačných faktorovConstruction of a plasmid for expression of initiation, elongation and termination factors

Použitím genómu E. coli A19 ako templátu sa génová sekvencia kódujúca EF-Tu gén amplifikovala pomocou PCR s cieľom získať DNA fragment, ktorý má EcoRI rozpoznávaciu sekvenciu na 5'-konci a BglII rozpoznávaciu sekvenciu na 3'-konci. Takto získané DNA fragmenty sa vložili do plazmidu pQE60 (QIAGEN), ktorý sa predtým štiepil s BcoRI a BglII. Tým sa skonštruoval vektor na nadmernú expresiu (overexpression) EF-Tu fúzovaného so značkou His na C-konci. Ďalej sa E. coli BL21/pREP4 transformovali týmito vektorom. Vektory na expresiu ďalších elongačných faktorov, iniciačných faktorov a terminačných faktorov sa skonštruovali rovnakým spôsobom. Tabulka 1 podáva prehľad použitých vektorov a reštrikčných enzýmov a miesta značky His.Using the E. coli A19 genome as a template, the gene sequence encoding the EF-Tu gene was amplified by PCR to obtain a DNA fragment having an EcoRI recognition sequence at the 5'-end and a BglII recognition sequence at the 3'-end. The DNA fragments thus obtained were inserted into plasmid pQE60 (QIAGEN), which had previously been digested with BcoRI and BglII. This constructed an overexpression vector of EF-Tu fused to His tag at the C-terminus. Further, E. coli BL21 / pREP4 was transformed with this vector. Vectors to express other elongation factors, initiation factors, and termination factors were constructed in the same manner. Table 1 gives an overview of the vectors and restriction enzymes used and His tag sites.

Príklad 3Example 3

Konštrukcia plazmidov na expresiu aminoacyl-tRNA syntetázy (ARS) a metionín-tRNA formylázy (MTF).Construction of plasmids for the expression of aminoacyl-tRNA synthetase (ARS) and methionine-tRNA formylase (MTF).

Použitím genómu E. coli A19 ako templátu sa génová sekvencia kódujúca alanyl-tRNA syntetázu amplifikovala pomocou PCR za vzniku DNA fragmentu, ktorý má rozpoznávaciu sekvenciu Sphl na 5'-konci a rozpoznávaciu sekvenciu HindlII na 3'-konci. Takto získané DNA fragmenty sa vložili do plazmidu pQE30 (QIAGEN), ktorý sa predtým štiepil s Sphl a HindlII. Tým sa skonštruoval vektor na nadmernú expresiu (overexpression) alanyl-tRNA syntetázy fúzovanej so značkou His na N-konci. Ďalej sa E. coli BL21/pREP4 transformovali týmto vektorom. Vektory na expresiu ďalších ARS a MTF sa skonštruovali rovnakým spôsobom. Tabulka 1 podáva prehľad použitých vektorov a reštrikčných enzýmov a miesta značky His. Získané plazmidy sa transformovali do buniek kmeňa E. coli BL21/pREP4 (séria pQE) alebo BL21/DE3 (séria pET).Using the E. coli A19 genome as a template, the gene sequence encoding alanyl-tRNA synthetase was amplified by PCR to produce a DNA fragment having the SphI recognition sequence at the 5'-end and a HindIII recognition sequence at the 3'-end. The DNA fragments thus obtained were inserted into plasmid pQE30 (QIAGEN), which had previously been digested with SphI and HindIII. This constructed an overexpression vector of alanyl-tRNA synthetase fused to the His tag at the N-terminus. Further, E. coli BL21 / pREP4 was transformed with this vector. Vectors to express additional ARS and MTF were constructed in the same manner. Table 1 gives an overview of the vectors and restriction enzymes used and His tag sites. The plasmids obtained were transformed into E. coli strain BL21 / pREP4 (pQE series) or BL21 / DE3 (pET series).

Enzým alebo Enzyme or vektor vector N-koncový N-terminal C-koncový C-terminal umie Umiel faktor factor R.E. R.E. R.E. R.E. His- his- AlaRS Alarsas PQE30 pQE30 Sphl SphI HindlII Hind III N N ArgRS ArgRS pET16b pET16b Ndel Nde BamHl BamHI N N AsnRS AsnRS PQE30 pQE30 BamHl BamHI HindlII Hind III N N AspRS AspRS pET21a pET21a Ndel Nde Xhol XhoI C C CysRS CysRS pET21a pET21a Ndel Nde Xhol XhoI C C GlnRS GlnRS pET21a pET21a Ndel Nde Xhol XhoI C C GluRS GluR pET21a pET21a Ndel Nde Xhol XhoI C C GlyRS GlyRS pET21a pET21a Ndel Nde Xhol XhoI C C HisRS HisRS pET21a pET21a Ndel Nde Xhol XhoI C C IleRS IleRS pET21a pET21a Ndel Nde HindlII Hind III c C LeuRS leurs pET21a pET21a Xbal XbaI Xhol XhoI c C LysRS LysRS pET21a pET21a Ndel Nde Xhol XhoI c C MetRS metrs pET21a pET21a Xbal XbaI Xhol XhoI c C PheRS PheRS pQE30 pQE30 Sphl SphI HindlII Hind III N N ProRS prorsa pET21a pET21a Ndel Nde Xhol XhoI Č No. SerRS SERRS pET21a pET21a Xbal XbaI Xhol XhoI c C ThrRS ThrRS pQE30 pQE30 BamHl BamHI HindlII Hind III N N TrpRS TrpRS pET21a pET21a Ndel Nde Xhol XhoI C C TyrRS TyrRS pET21a pET21a Ndel Nde Xhol XhoI C C ValRS ValRS pET21a pET21a Xbal XbaI Nôti Noti . C . C MTF MTF pET21a pET21a Ndel Nde Xhol XhoI C C IF1 IF1 pQE30 pQE30 BamHl BamHI HindlII Hind III N N IF2 IF2 PQE30 pQE30 BamHl BamHI HindlII Hind III N N IF3 IF3 pQE30 pQE30 BamHl BamHI HindlII Hind III N N

EF-G EF-G pQE60 pQE60 MunI Mun BglII BglII C C EF-Tu EF-Tu pQE60 pQE60 EcoRl EcoRI BglII BglII c C EF-Ts EF-Ts pQE60 pQE60 Ncol ncol BamHI BamHI c C RF1 RF1 pQE60 pQE60 BamHI BamHI HindlII Hind III c C

Ροζη.: RE znamená reštrikčný enzým.Znamenáοζη .: RE stands for restriction enzyme.

Príklad 4Example 4

Konštrukcia plazmidu na expresiu T7 RNA polymerázyConstruction of a plasmid for expression of T7 RNA polymerase

Použitím genómu fága T7 ako templátu sa génová sekvencia, ktorá kóduje T7 RNA polymerázu amplifikovala pomocou PCR za vzniku DNA fragmentu, ktorý má rozpoznávaciu sekvenciu BamHI na 5'-konci a rozpoznávaciu sekvenciu Pstl na 3'-konci. Takto získané DNA fragmenty sa vložili do plazmidu pQE30 (QIAGEN), ktorý sa predtým poštiepil BamHI a Pstl. Tým sa skonštruoval vektor na nadmernú expresiu (overexpression) T7 RNA polymerázy fúzovanej so značkou His na N-konci. Ďalej sa E. coli BL21/pREP4 transformovali týmto vektorom.Using the T7 phage genome as a template, a gene sequence that encodes a T7 RNA polymerase was amplified by PCR to produce a DNA fragment having a BamHI recognition sequence at the 5'-end and a PstI recognition sequence at the 3'-end. The DNA fragments thus obtained were inserted into plasmid pQE30 (QIAGEN), which had previously been digested with BamHI and PstI. This constructed an overexpression vector of the T7 RNA polymerase fused to the His tag at the N-terminus. Further, E. coli BL21 / pREP4 was transformed with this vector.

Príklad 5Example 5

Konštrukcia plazmidov na expresiu nukleoziddifosfátkinázy (NDK) a ďalších enzýmovConstruction of plasmids for expression of nucleoside diphosphate kinase (NDK) and other enzymes

Použitím genómu E. coli A19 ako templátu sa génová sekvencia, ktorá kóduje NDK amplifikovala pomocou PCR za vzniku DNA fragmentu, ktorý má rozpoznávaciu sekvenciu BamHI na 5'-konci a rozpoznávaciu sekvenciu HindlII na 3'-konci. Takto získané DNA fragmenty sa vložili do plazmidu pQE30 (QIAGEN), ktorý sa predtým poštiepil BamHI a HindlII. Tým sa skonštruoval vektor na nadmernú expresiu (overexpression) NDK, ktorá je fúzovaná so značkou His na N-konci. Ďalej sa E. coli BL21/pREP4 transformovali týmto vektorom. Vektory na expresiu ďalších enzýmov uvedených v častiach (4-1) a (4-2) sa skonštruovali rovnakým spôso50 bom.Using the E. coli A19 genome as a template, the gene sequence encoding NDK was amplified by PCR to produce a DNA fragment having a BamHI recognition sequence at the 5'-end and a HindIII recognition sequence at the 3'-end. The DNA fragments thus obtained were inserted into plasmid pQE30 (QIAGEN), which had previously been digested with BamHI and HindIII. This constructed a vector for overexpression of NDK, which is fused to the His tag at the N-terminus. Further, E. coli BL21 / pREP4 was transformed with this vector. Vectors to express the other enzymes listed in sections (4-1) and (4-2) were constructed in the same manner.

Príklad 6Example 6

Nadexpresia a purifikácia iniciačných faktorov, elongačných faktorov a terminačných faktorov^Overexpression and purification of initiation factors, elongation factors, and termination factors

Na expresiu („overexpression) EF-Tu značeného His (EF-TU*) sa transformovali bunky BL21/pREP4 získané v príklade 2 pestované v 6 1 LB média do dosiahnutia optickej denzity (OD6oo) 0,7. Ku kultúre sa pridal IPTG (izopropyl-l-tio-p-D-galaktozid) do výslednej koncentrácie ,0,1 mM a inkubácia pokračovala ďalšie 4 hodiny pri 37°C. Bunky sa zozbierali pomocou centrifugácie, resuspendovali v resuspendačnom pufri (50 mM Hepes-KOH (pH 7,6), 1 M NH4C1, 10 mM MgCl2, 0,3 mg/ml lyzozým, 0,1% Triton X-100, 0,2 mM PMSF (fenylmetánsulfonylfluorid) , 6 mM β-merkaptoetanol) a rozbili sonifikáciou. Bunkový debris sa odstránil pomocou centrifugácie pri 100 000 g počas 1 hodiny pri 4°C. Získaný supernatant sa naniesol na 10 ml predplnenú chelatačnú kolónu s Ni2+ Hi-Trap (Pharmacia) a kolóna sa potom premyla 100 ml HT pufru (50 mM Hepes-KOH (pH 7,6), IM NH4C1, 10 mM MgCl2) , ktorý obsahoval 10 mM imidazol. Potom sa EF-Tu* eluoval z kolóny v lineárnom gradiente koncentrácie imidazolu (10 až 400 mM) v HT pufri. Frakcie EF-Tu* takto purifikované sa zbierali a dialyzovali oproti zásobnému roztoku pufru (50 mM Hepes-KOH (pH 7,6), 100 mM KC1, 10 mM MgCl2, 30% glycerol). Koncentrácia purifikovaného EF-Tu* sa stanovila na základe štandardnej krivky) ktorá sa pripravila pomocou súpravy na testovanie proteinov (BioRad) použitím BSA (hovädzieho sérového albumínu) ako štandardu. Získaný EF-Tu* sa rýchlo zamrazil v 1 ml alikvótoch v tekutom dusíku a potom uložil na -80°C. Ďalšie His-značené elongačné faktory, iniciačné faktory a terminačné faktory sa purifikovali rovnakým spôsobom. Obr. 2 ukazuje 12% SDS-PAGE profily His-značených faktorov (po zafarbení Cooomassie briliantovou modrou).For expression (overexpression) of His-tagged EF-Tu (EF-TU *), the BL21 / pREP4 cells obtained in Example 2 grown in 6 L of LB medium were transformed to an optical density (OD 6 µm) of 0.7. IPTG (isopropyl-1-thio-β-D-galactoside) was added to the culture to a final concentration of 0.1 mM and incubation was continued for another 4 hours at 37 ° C. Cells were harvested by centrifugation, resuspended in resuspension buffer (50 mM Hepes-KOH (pH 7.6), 1 M NH 4 Cl, 10 mM MgCl 2 , 0.3 mg / ml lysozyme, 0.1% Triton X-100 , 0.2 mM PMSF (phenylmethanesulfonyl fluoride), 6 mM β-mercaptoethanol) and broken by sonication. Cell debris was removed by centrifugation at 100,000 g for 1 hour at 4 ° C. The supernatant obtained was loaded onto a 10 ml pre-packed Ni 2+ Hi-Trap chelation column (Pharmacia) and the column was then washed with 100 ml HT buffer (50 mM Hepes-KOH (pH 7.6), 1M NH 4 Cl, 10 mM MgCl 2 ) containing 10 mM imidazole. Then, EF-Tu * was eluted from the column in a linear gradient of imidazole concentration (10-400 mM) in HT buffer. The EF-Tu * fractions thus purified were collected and dialyzed against buffer stock (50 mM Hepes-KOH (pH 7.6), 100 mM KCl, 10 mM MgCl 2 , 30% glycerol). The concentration of purified EF-Tu * was determined based on a standard curve), which was prepared using a protein assay kit (BioRad) using BSA (bovine serum albumin) as a standard. The obtained EF-Tu * was rapidly frozen in 1 ml aliquots in liquid nitrogen and then stored at -80 ° C. Other His-labeled elongation factors, initiation factors and termination factors were purified in the same manner. Fig. 2 shows 12% SDS-PAGE profiles of His-labeled factors (after Cooomassie staining with brilliant blue).

Aktivity a optimálne koncentrácie His-značených iniciačných faktorov (IFl, IF2 a IF3: znamená značený pomocou His-značky, „His-tagged) sa namerali použitím DHFR mRNA in vitro translačného systému (pozri ďalej Príklad 17). Použitím systému, ktorý obsahuje všetky IFl*, IF2* a IF3*, ako pozitívnej kontroly, sa uskutočnila inkubácia 30 minút v systémoch s chýbajúcimi príslušnými iniciačnými faktormi a potom sa porovnali relatívne aktivity DHFR (obr. 3A). Konkrétne aktivita His-značených iniciačných faktorov sa stanovila tým, že aktivita pozitívnej kontroly sa určila ako 100. Ako výsledok sa potvrdilo, že výťažok DHFR v každom systéme bez IF* zodpovedá 4 alebo menej výťažku pozitívnej kontroly, čo ukazuje, že všetky IFl*, IF2* a IF3* majú aktivitu. Optimálna koncentrácia His-značených iniciačných faktorov sa merala pomocou translácie v in vitro systéme za konštantných podmienok, keď sa menila koncentrácia každého iniciačného faktora a merala sa relatívna aktivita takto vytvorenej DHFR (obr. 3B) . Na obr. 3B, ·, A a , v danom poradí, predstavujú údaje pre IFl*, IF2* a IF3*.Activities and optimal concentrations of His-tagged initiation factors (IF1, IF2, and IF3: means His-tagged) were measured using DHFR mRNA in vitro translation system (see below, Example 17). Using a system containing all IF1 *, IF2 *, and IF3 * as a positive control, incubation was performed for 30 minutes in systems lacking the appropriate initiation factors, and then relative DHFR activities were compared (Fig. 3A). In particular, the activity of His-labeled initiation factors was determined by determining the activity of the positive control as 100. As a result, it was confirmed that the DHFR yield in each non-IF * system corresponds to 4 or less positive control yield, indicating that all IF1 *, IF2 * and IF3 * have activity. The optimal concentration of His-labeled initiation factors was measured by translation in an in vitro system under constant conditions when the concentration of each initiation factor was varied and the relative activity of the DHFR so formed was measured (Fig. 3B). In FIG. 3B, ·, A and, respectively, represent data for IF1 *, IF2 * and IF3 *.

Príklad 7Example 7

Nadexpresia a purifikácia His-značených ARS a MTFOverexpression and purification of His-tagged ARS and MTF

Transformované bunky BL21/DE3 na expresiu His-značenej Ser-tRNA syntetázy („* znamená „His-značený) sa pestovali v 2 1 LB média do dosiahnutia optickej denzity (Οϋβοο) 0,7. Ku kultúre sa pridal IPTG (izopropyl-l-tio-p-D-galaktozid) do výslednej koncentrácie 0,1 mM a inkubácia pokračovala ďalšie 4 hodiny pri 37°C. Bunky sa zozbierali centrifugáciou, resuspendovali sa v resuspendačnom pufri (50 mM Hepes-KOH (pH 7,6), IM NH4C1, 10 mM MgCl2, 0,3 mg/ml lyzozým, 0,1% Triton X-100, 0,2 mM PMSF (fenylmetánsulfonylfluorid), 6 mM β-merkaptoetanol) a rozbili sonifikáciou. Bunkový debris sa odstránil pomocou centrifugácie pri 100 000 g počas 1 hodiny pri 4°C. Získaný supernatant sa nanie52 sol na 10 ml predplnenú chelatačnú kolónu s Ni2+ Hi-Trap (Pharmacia) a kolóna sa potom premyla 100 ml HT pufru (50 mM Hepes-KOH (pH 7,6), IM NH4C1, 10 mM MgCl2) , ktorý obsahoval 10 mM imidazol. Potom sa Ser-tRNA syntetáza* eluovala z kolóny v lineárnom gradiente koncentrácie imidazolu (10 až 400 mM) v HT pufri. Frakcie Ser-tRNA syntetázy* takto purifikované sa zbierali a dialyzovali oproti zásobnému roztoku pufru (50 mM Hepes-KOH (pH 7,6), 100 mM KC1, 10 mM MgCl2, 30% glycerol). Koncentrácia purifikovanej Ser-tRNA syntetázy* sa stanovila na základe štandardnej krivky, ktorá sa pripravila pomocou súpravy na testovanie proteínov (BioRad) použitím BSA (hovädzieho sérového albumínu) ako štandardu. Získaná Ser-tRNA syntetáza* sa rýchlo zamrazila v 1 ml alikvótoch v tekutom dusíku a potom sa uložila na -80°C. Obr. 5 ukazuje chromatogram takto pripravenej Ser-tRNA syntetázy*. Ďalšie ARS* a MTF sa exprimovali a purifikovali rovnakým spôsobom. Obr. 6 ukazuje 12% SDS-PAGE profily His-značených faktorov a enzýmov (po zafarbení Cooomassie briliantovou modrou). Dva pásy Gly-RS* a Phe-RS* pozorované na obr. 6 sa môžu vysvetliť skutočnosťou, že tieto enzýmy mali typy a2 a β2. Obr. 6 ukazuje, ktoré His-značené faktory a enzýmy sa získali a v akej čistote.Transformed BL21 / DE3 cells for expression of His-tagged Ser-tRNA synthetase ("* means" His-tagged) were grown in 2 L of LB medium to an optical density (Οϋβοο) of 0.7. IPTG (isopropyl-1-thio-β-D-galactoside) was added to the culture to a final concentration of 0.1 mM and incubation continued for another 4 hours at 37 ° C. Cells were harvested by centrifugation, resuspended in resuspension buffer (50 mM Hepes-KOH (pH 7.6), 1 M NH 4 Cl, 10 mM MgCl 2 , 0.3 mg / ml lysozyme, 0.1% Triton X-100, 0.2 mM PMSF (phenylmethanesulfonyl fluoride), 6 mM β-mercaptoethanol) and broken by sonication. Cell debris was removed by centrifugation at 100,000 g for 1 hour at 4 ° C. The obtained supernatant was loaded with 52 salts of 10 ml pre-packed Ni 2+ Hi-Trap chelation column (Pharmacia) and the column was then washed with 100 ml HT buffer (50 mM Hepes-KOH (pH 7.6), 1M NH 4 Cl, 10 mM MgCl 2 ) containing 10 mM imidazole. Then, Ser-tRNA synthetase * was eluted from the column in a linear gradient of imidazole concentration (10-400 mM) in HT buffer. The Ser-tRNA synthetase * fractions thus purified were collected and dialyzed against buffer stock (50 mM Hepes-KOH (pH 7.6), 100 mM KCl, 10 mM MgCl 2 , 30% glycerol). The concentration of purified Ser-tRNA synthetase * was determined based on a standard curve prepared using a protein assay kit (BioRad) using BSA (bovine serum albumin) as a standard. The obtained Ser-tRNA synthetase * was rapidly frozen in 1 ml aliquots in liquid nitrogen and then stored at -80 ° C. Fig. 5 shows a chromatogram of the Ser-tRNA synthetase * thus prepared. Additional ARS * and MTF were expressed and purified in the same manner. Fig. 6 shows 12% SDS-PAGE profiles of His-labeled factors and enzymes (Cooomassie brilliant blue stained). The two Gly-RS * and Phe-RS * bands observed in FIG. 6 can be explained by the fact that these enzymes were of types a2 and β2. Fig. 6 shows which His-labeled factors and enzymes were obtained and in what purity.

Príklad 8Example 8

Nadexpresia a purifikácia His-značenej T7 RNA polymerázyOverexpression and purification of His-tagged T7 RNA polymerase

Transformované bunky BL21/pREP4 na expresiu His-značenej T7 RNA polymerázy {„* znamená „His-značený) sa pestovali v 6 1 LB média do dosiahnutia optickej denzity (OD6oo) 0,7. Ku kultúre sa pridal IPTG (izopropyl-l-tio-p-D-galaktozid) do výslednej koncentrácie 0,1 mM a inkubácia pokračovala ďalšie 4 hodiny pri 37°C. Bunky sa zozbierali centrifugáciou, resuspendovali sa v resuspendačnom pufri (50 mM Hepes-KOH (pH 7,6), IM NH4C1, 10 mM MgCl2, 0,3 mg/ml lyzozým, 0,1% Triton X-100, 0,2 mM PMSF (fenylmetánsulfonylfluorid) , 6 mM β-merkaptoetanol) a rozbili sonifikáciou.Transformed BL21 / pREP4 cells for expression of His-tagged T7 RNA polymerase ("* means" His-tagged) were grown in 6 L of LB medium to an optical density (OD of 6 µm) of 0.7. IPTG (isopropyl-1-thio-β-D-galactoside) was added to the culture to a final concentration of 0.1 mM and incubation continued for another 4 hours at 37 ° C. Cells were harvested by centrifugation, resuspended in resuspension buffer (50 mM Hepes-KOH (pH 7.6), 1 M NH 4 Cl, 10 mM MgCl 2 , 0.3 mg / ml lysozyme, 0.1% Triton X-100, 0.2 mM PMSF (phenylmethanesulfonyl fluoride), 6 mM β-mercaptoethanol) and broken by sonication.

Bunkový debris sa odstránil pomocou centrifugácie pri 100 000 g počas 1 hodiny pri 4°C. Získaný supernatant sa naniesol na 10 ml predplnenú chelatačnú kolónu s Ni2+ Hi-Trap (Pharmacia) a kolóna sa potom premyla 100 ml HT pufru (50 mM Hepes-KOH (pH 7,6), IM NH4C1, 10 mM MgCl2) , ktorý obsahoval 10 mM imidazol. Potom sa T7 RNA polymeráza* eluovala z kolóny v lineárnom gradiente koncentrácie imidazolu (10 až 400 mM) v HT pufri. Frakcie T7 RNA polymerázy* takto purifikované sa zbierali a dialyzovali oproti zásobnému roztoku pufru (50 mM Hepes-KOH (pH 7,6), 100 mM KOI, mM MgCl2, 30% glycerol). Koncentrácia purifikovanej T7 RNA polymerázy* sa stanovila na základe štandardnej krivky, ktorá sa pripravila pomocou súpravy na testovanie proteínov (BioRad) použitím BSA (hovädzieho sérového albumínu) ako štandardu. Získaná T7 RNA polymeráza* sa rýchlo zamrazila v 1 ml alikvótoch v tekutom dusíku a potom sa uložila na -80°C. Obr. 12A a 12B ukazujú chromatogramy takto pripravenej T7 RNA polymerázy*.Cell debris was removed by centrifugation at 100,000 g for 1 hour at 4 ° C. The supernatant obtained was loaded onto a 10 ml pre-packed Ni 2+ Hi-Trap chelation column (Pharmacia) and the column was then washed with 100 ml HT buffer (50 mM Hepes-KOH (pH 7.6), 1M NH 4 Cl, 10 mM MgCl 2 ) containing 10 mM imidazole. Then, T7 RNA polymerase * was eluted from the column in a linear gradient of imidazole concentration (10-400 mM) in HT buffer. The T7 RNA polymerase * fractions thus purified were collected and dialyzed against buffer stock (50 mM Hepes-KOH (pH 7.6), 100 mM KOI, mM MgCl 2 , 30% glycerol). The concentration of purified T7 RNA polymerase * was determined based on a standard curve prepared using a protein assay kit (BioRad) using BSA (bovine serum albumin) as a standard. The obtained T7 RNA polymerase * was rapidly frozen in 1 ml aliquots in liquid nitrogen and then stored at -80 ° C. Fig. 12A and 12B show chromatograms of the T7 RNA polymerase * thus prepared.

Príklad 9Example 9

Nadexpresia a purifikácia His-značenej NDK a ďalších enzýmovOverexpression and purification of His-tagged NDK and other enzymes

Transformované bunky BL21/pREP4 na expresiu His-značenej NDK („* znamená „His-značený) sa pestovali v 2 1 LB média do dosiahnutia optickej denzity (OD60o) 0,7. Ku kultúre sa pridalTransformed BL21 / pREP4 cells for expression of His-tagged NDK ("* means" His-tagged) were grown in 2 L of LB medium to an optical density (OD 60 °) of 0.7. He joined the culture

IPTG (izopropyl-l-tio-p-D-galaktozid) do výslednej koncentrácie 0,1 mM a inkubácia pokračovala ďalšie 4 hodiny pri 37°C. Bunky sa zozbierali centrifugáciou, resuspendováli sa v resuspendačnom pufri (50 mM Hepes-KOH (pH 7,6), IM NH4C1, 10 mM MgCl2, 0,3 mg/ml lyzozým, 0,1% Triton X-100, 0,2 mM PMSF (fenylmetánsulfonylfluorid) , 6 mM β-merkaptoetanol) a rozbili sonifikáciou. Bunkový debris sa odstránil pomocou centrifugácie pri 100000 g počas 1 hodiny pri 4°C. Získaný supernatant sa naniesol na 10 ml predplnenú chelatačnú kolónu s Ni2+ Hi-Trap (Pharmacia) a kolóna sa potom premyla 100 ml HT pufru (50 mM Hepes-KOH (pH 7,6), IMIPTG (isopropyl-1-thio-β-D-galactoside) to a final concentration of 0.1 mM and incubation continued for another 4 hours at 37 ° C. Cells were harvested by centrifugation, resuspended in resuspension buffer (50 mM Hepes-KOH (pH 7.6), 1 M NH 4 Cl, 10 mM MgCl 2 , 0.3 mg / ml lysozyme, 0.1% Triton X-100, 0.2 mM PMSF (phenylmethanesulfonyl fluoride), 6 mM β-mercaptoethanol) and broken by sonication. Cell debris was removed by centrifugation at 100,000g for 1 hour at 4 ° C. The obtained supernatant was loaded onto a 10 ml pre-packed Ni 2+ Hi-Trap chelation column (Pharmacia) and the column was then washed with 100 ml HT buffer (50 mM Hepes-KOH (pH 7.6), IM).

II

NH4CI, 10 mM MgCl2) , ktorý obsahoval 10 mM imidazol. Potom saNH 4 Cl, 10 mM MgCl 2 ) containing 10 mM imidazole. Then

NDK* eluovala z kolóny v lineárnom gradiente koncentrácie imidazolu (10 až 400 mM) v HT pufri. Frakcie NDK* takto purifikované sa zbierali a dialyzovaii oproti zásobnému roztoku pufru (50 mM Hepes-KOH (pH 7,6), 100 mM KCl, 10 mM MgCl2, 30% glycerol) . Koncentrácia purifikovanéj NDK* sa stanovila na základe štandardnej krivky, ktorá sa pripravila pomocou súpravy na testovanie proteínov (BioRad) použitím BSA (hovädzieho sérového albumínu) ako štandardu. Získaná NDK* sa rýchlo zamrazila v 1 ml alikvótoch v tekutom dusíku a potom sa odložila na -80°C. Ostatné enzýmy a faktory opísané v častiach (4-1) a (4-2) sa získali rovnakým spôsobom.NDK * eluted from the column in a linear gradient of imidazole concentration (10-400 mM) in HT buffer. NDK * fractions thus purified were collected and dialyzed against buffer stock (50 mM Hepes-KOH (pH 7.6), 100 mM KCl, 10 mM MgCl 2 , 30% glycerol). The concentration of purified NDK * was determined based on a standard curve prepared using a protein assay kit (BioRad) using BSA (bovine serum albumin) as a standard. The obtained NDK * was rapidly frozen in 1 ml aliquots in liquid nitrogen and then set aside at -80 ° C. The other enzymes and factors described in sections (4-1) and (4-2) were obtained in the same manner.

Príklad 10Example 10

Konštrukcia génu DHFR a príprava mRNADHFR gene construction and mRNA preparation

Pridaním sekvencie HindlII a sekvencie BamHI, na 5'-koniec a 3'-koniec, tak ako je uvedené, génu pre DHFR (dihydrofolátreduktázu), ktorý pochádza z E. coli, sa tento gén amplifikoval pomocou PCR. Gén obsahuje „upstream (v protismere) od väzbového miesta pre ribozóm T7 promótor s „epsilon sekvenciou pochádzajúcou z génu 10 bakteriofága T7, po ktorej nasleduje Shine-Dalgarnova (SD) sekvencia. Tento DNA fragment sa klonoval do plazmidového vektora pUC18 (Takara Shuzo) . Po štiepení so Smal sa tento plazmid použil ako templát na „run-off transkripciu alebo in vitro transkripciu spriahnutú s transláciou využitím T7 RNA polymerázy. Reakcia in vitro transkripcie sa uskutočňovala 3 hodiny pri 42°C. Reakčná zmes (1 ml) obsahujúca 40 mM Hepes-KOH (pH 7,8), 20 mM MgCl2, 1 mM spermidín, 5 mM DTT, 2 mM každého z ATP, UTP, CTP a GTP, 20 pg Smal-štiepeného templátového plazmidu, 50 pg BSA, 1,78 jednotiek Ppi-ázy (pyrofosfatázy) a 10 pg purifikovanej His-značenej T7 RNA polymerázy. Na zastavenie sa pridala EDTA (kyselina etyléndinitrotetraoctová) do výslednej koncentrácie 50 mM. Takto získaná mRNA sa extrahovala zmesou fenol/chloroform a potom sa precipitovala etanolom. Ďalej sa purifikovala pomocou súpravy na RNA purifikáciu (QIAGEN) postupom podľa návodu výrobcu.By adding the HindIII sequence and the BamHI sequence, at the 5'-end and 3'-end as indicated, of the DHFR (dihydrofolate reductase) gene originating from E. coli, this gene was amplified by PCR. The gene contains upstream of the ribosome T7 promoter binding site with an epsilon sequence derived from T7 bacteriophage gene 10 followed by a Shine-Dalgarno (SD) sequence. This DNA fragment was cloned into the plasmid vector pUC18 (Takara Shuzo). After digestion with SmaI, this plasmid was used as a template for run-off transcription or in vitro translation coupled using T7 RNA polymerase. The in vitro transcription reaction was performed at 42 ° C for 3 hours. Reaction mixture (1 mL) containing 40 mM Hepes-KOH (pH 7.8), 20 mM MgCl 2 , 1 mM spermidine, 5 mM DTT, 2 mM each of ATP, UTP, CTP and GTP, 20 µg Smal-cleaved template plasmid, 50 µg BSA, 1.78 units Ppiase (pyrophosphatase) and 10 µg purified His-tagged T7 RNA polymerase. To stop, EDTA (ethylenedinitrotetraacetic acid) was added to a final concentration of 50 mM. The mRNA thus obtained was extracted with phenol / chloroform and then precipitated with ethanol. It was further purified using the RNA Purification Kit (QIAGEN) according to the manufacturer's instructions.

Príklad 11Example 11

Konštrukcia MFL mRNAConstruction of MFL mRNA

Na získanie templátu pre MFL mRNA AUGUUCUUGUAA sa skonštruovala DNA sekvencia (translatovaná do sekvencie fMet-Phe—Leu-Stop; t.j. formylmetionín-fenylalanín-leucín-stop kodón, ďalej označovaná skrátene MFL) nasledujúcim spôsobom:To obtain a template for the AUGUUCUUGUAA MFL mRNA, a DNA sequence (translated into the fMet-Phe-Leu-Stop sequence; i.e., formylmethionine-phenylalanine-leucine-stop codon, hereinafter abbreviated to MFL) was constructed as follows:

Oligonukleotid A: 5'-TAtgttcttgtaac bol komplementárne spojený s druhým oligonukleotidom B: 5'-TCGAgttacaagaaca, čím vznikla dvojreťazcová DNA obsahujúca Ndel a Xhol sekvencie. Potom sa táto DNA klonovala do Ndel a Xhol miest plazmidového vektora pET29a (Novagen). Výsledný plazmid sa transkriboval rovnakým postupom, aký je opísaný v prípade génu DHFR.Oligonucleotide A: 5'-TAtgttcttgtaac was complementary linked to the second oligonucleotide B: 5'-TCGAgttacaagaaca to form double stranded DNA containing NdeI and XhoI sequences. Then this DNA was cloned into the NdeI and XhoI sites of the plasmid vector pET29a (Novagen). The resulting plasmid was transcribed in the same manner as described for the DHFR gene.

Príklad 12Example 12

Aktivity His-značenej aminoacyl-tRNA syntetázyActivities of His-labeled aminoacyl-tRNA synthetase

Aktivity His-značených ARS (aminoacyl-tRNA syntetáz) sa merali nasledujúcim spôsobom. Každá reakčná zmes (50 μΐ) obsahovala „polymix pufor (pozri tiež translačné experimenty), ktorý obsahoval 1 mM ATP, 2,8 A26o jednotiek tRNAmix (Boehringer) > 50 μΜ každej zo značených aminokyselín a každú z purifikovaných His-značených ARS. Reakcie sa uskutočňovali pri 37°C a rádioaktívne aminoacyl-tRNA sa precipitovali na filtroch 3MM v rôznych časoch inkubácie a premyli sa chladnou 5% kyselinou trichlóroctovou a potom sa zmerala rádioaktivita. Jedna jednotka aktivity sa definovala ako množstvo enzýmu schopné syntetizovať 1 pmol aminoacyl-tRNA za jednu minútu.The activities of His-labeled ARS (aminoacyl-tRNA synthetases) were measured as follows. Each reaction mixture (50 μΐ) contained a "polymix buffer (see also translational experiments) that contained 1 mM ATP, 2.8 A 2 6 units tRNAmix (Boehringer)> 50 μΜ of each of the labeled amino acids and each of the purified His-labeled ARS . Reactions were performed at 37 ° C and radioactive aminoacyl-tRNA was precipitated on 3MM filters at different times of incubation and washed with cold 5% trichloroacetic acid, and then radioactivity was measured. One unit of activity was defined as the amount of enzyme capable of synthesizing 1 pmol aminoacyl-tRNA per minute.

Tabuľka 2 ukazuje výsledkyTable 2 shows the results

Tabulka 2 Table 2 Enzým enzyme Koncentrácia (μς/μΐ) concentration (Μς / μΐ) Špecifická aktivita (U/pg) Specific activity (U / pg) Jednotky potrebné na reakciu Units required for reaction -'(50 μΐ reakcia) - '(50 μΐ reaction) AlaRS Alarsas 13 13 27 27 94 94 ArgRS ArgRS 10 10 1300 1300 130 130 AsnRS AsnRS 30 30 ND ND ND ND AspRS AspRS 22 22 310 310 130 130 CysRS CysRS 25 25 500 500 31 31 GlnRS GlnRS 36 36 330 330 63 63 GluRS GluR 26 26 150 150 94 94 GlyRS GlyRS 30 30 520 520 250 250 HisRS HisRS 30 30 1600 1600 31 31 IleRS IleRS 20 20 63 63 130 130 LeuRS leurs 22 22 940 940 190 190 LysRS LysRS 35 35 580 580 190 190 MetRS metrs 27 27 3000 3000 310 310 PheRS PheRS 23 23 15 15 63 63 ProRS prorsa 16 16 120 120 63 63 SerRS SERRS 17 17 1000 1000 94 94 ThrRS ThrRS 19 19 200 200 63 63 TrpRS TrpRS 11 11 600 600 31 31 TyrRS TyrRS 22 22 1800 1800 31 31 ValRS ValRS 20 20 1700 1700 156 156 MTF MTF 12 12 230 230 230 230 ND = nestanovilo ND = not specified sa the

Príklad 13Example 13

Aktivity His-značenej metionyl-tRNA transformylázyActivities of His-labeled methionyl-tRNA transformylase

Aktivity His-značených MTF (metionyl-tRNA transformyláza) sa merali nasledujúcim spôsobom („*'' označuje His-značený enzým). Každá reakčná zmes (50 μΐ) obsahovala „polymix pufor (pozri tiež translačné experimenty) obsahujúci 1 mM ATP, 2,8 A260 jednotiek tRNAmix (Boehringer), 50 μΜ [3H]-značeného metionínu, 0,5 μg 10-formyl-5,6,7,8-terahydrofolovej kyseliny, 3000 jednotiek MetR a MTF*. Reakcie sa uskutočňovali pri 37°C a neformylované metionyl-tRNA sa deacylovali v pufri, ktorý obsahoval 0,175 M CuSCfi a 0,5 M Tris-HCl (pH 7,5) počas 8 minút pri 30°C. Rádioaktívne formyl-metionyl-tRNA sa precipitovali na filtroch 3MM v rôznych časoch inkubácie a premyli sa chladnou 5% trichlóroctovou kyselinou a potom sa zmerala rádioaktivita. Jedna jednotka aktivity sa definovala ako množstvo enzýmu schopné syntetizovať 1 pmol formylmetionyl-tRNA za jednu minútu. Výsledky sú tiež uvedené v tabuľke 2 (posledný stĺpec).The activities of His-tagged MTF (methionyl-tRNA transformylase) were measured as follows ("*" refers to His-tagged enzyme). Each reaction mixture (50 μΐ) contained a 'polymix buffer (see also translation experiments) containing 1 mM ATP, 2.8 A 260 tRNAmix units (Boehringer), 50 μΜ [ 3 H] -labeled methionine, 0.5 μg 10-formyl -5,6,7,8-terahydrofolic acid, 3000 MetR and MTF units *. Reactions were carried out at 37 ° C and unformylated methionyl-tRNA was deacylated in a buffer containing 0.175 M CuSCl 2 and 0.5 M Tris-HCl (pH 7.5) for 8 minutes at 30 ° C. Radioactive formyl-methionyl-tRNA was precipitated on 3MM filters at various times of incubation and washed with cold 5% trichloroacetic acid, and then radioactivity was measured. One unit of activity was defined as the amount of enzyme capable of synthesizing 1 pmol of formylmethionyl-tRNA per minute. The results are also shown in Table 2 (last column).

Príklad 14Example 14

Translačné experimenty (všeobecný postup)Translation Experiments (General)

Translačné zmesi (50 pl) sa pripravili malou modifikáciou „polymix pufru použitého v publikáciách Jelene et al. (1979) a Wagner et al. (1982). „Polymix” pufor obsahoval 5 mM acetát horečnatý, 5 mM fosforečnan draselný (pH 7,3), 95 mM glutamát draselný, 5 mM chlorid amónny, 0,5 mM chlorid vápenatý, 1 mM spermidín, 8 mM putrescín a 1 mM DTT. Reakčná zmes obsahovala 1 mM ATP, 1 mM GTP, 10 mM kreatínfosfát, 2,8 A28o-jednotiek tRNAmix, 0,5 pg 10-formyl-5,6,7,8-tetrahydrofolovej kyseliny, 1 mM každej z aminokyselín a zmes faktorov, ako bude opísané ďalej. V prípade spriahnutej transkripčnej a translačnej reakcie, 1 mM každého z NTP a 4 mM acetátu horečnatého sa ďalej pridali k uvedenej reakčnej zmesi. Zmes faktorov a enzýmov obsahovala 12 pmol ribozómov, 1 μg IF1*, 2 pg IF2*, 0,75 μg IF3*, 1 μg EF-G*, 2 pg EF-Tu*, 1 pg EF-Ts*, 0,5 pg RF1*, 0,5 pg RF3*, 0,5 μg RRF*, 30 až 300 jednotiek každej z ARS* alebo MTF, 0,2 pg kreatínkinázy (CK) , 0,15 pg myokinázy (MK) a 0,054 pg nukleoziddifosfátkinázy (NDK). V prípade transkripcie spriahnutej s transláciou sa ďalej pridalo 1,78 jednotky Ppi-ázy a 0,5 μς T7 RNA polymerázy*. V uvedených faktoroch a enzýmoch znamená značenie pomocouTranslation mixtures (50 µl) were prepared by small modification of the "polymix buffer used in Jelene et al. (1979) and Wagner et al. (1982). The "Polymix" buffer contained 5 mM magnesium acetate, 5 mM potassium phosphate (pH 7.3), 95 mM potassium glutamate, 5 mM ammonium chloride, 0.5 mM calcium chloride, 1 mM spermidine, 8 mM putrescine and 1 mM DTT. The reaction mixture contained 1 mM ATP, 1 mM GTP, 10 mM creatine phosphate, 2.8 Å 28 tRNAmix units, 0.5 µg 10-formyl-5,6,7,8-tetrahydrofolic acid, 1 mM each of the amino acids, and a mixture of factors as described below. In the case of a coupled transcription and translation reaction, 1 mM each of the NTP and 4 mM magnesium acetate were further added to said reaction mixture. The factor-enzyme mixture contained 12 pmol ribosomes, 1 µg IF1 *, 2 µg IF2 *, 0.75 µg IF3 *, 1 µg EF-G *, 2 µg EF-Tu *, 1 µg EF-Ts *, 0.5 pg RF1 *, 0.5 µg RF3 *, 0.5 µg RRF *, 30 to 300 units of each ARS * or MTF, 0.2 µg creatine kinase (CK), 0.15 µg myokinase (MK) and 0.054 µg nucleoside diphosphate kinase (NDK). In addition, for translation-related transcription, 1.78 units of Ppiase and 0.5 µL of T7 RNA polymerase * were added. In these factors and enzymes, labeling is by

His-značky. Reakčné zmesi sa inkubovali pri 37°C po 5 minút a potom sa pridala templátová DNA alebo RNA a reakcia sa zahájila. Translácia sa uskutočnila pri 37°C. Po skončení reakcie sa najskôr odstránili ribozómy, ktoré majú vysokú molekulovú hmotnosť prechodom cez ultrafiltračnú membránu s limitom veľkosti 100 kDa. Potom sa frakcia prefiltrovala cez ultrafiltračnú membránu nanesenú na Ni kolónu a tak sa odstránili His-značené fúzne proteíny. Zložka, ktorá prešla cez kolónu, predstavuje translačný produkt, ktorý má vysoký stupeň čistoty, ako to dokazuje jediný pás na SDS-PAGE. Systém S30 použitý v nasledujúcich experimentoch sa zakúpil od firmy Promega a translácia sa uskutočňovala podľa protokolu doporučeného výrobcom.His-tag. The reaction mixtures were incubated at 37 ° C for 5 minutes, and then template DNA or RNA was added and the reaction started. The translation was performed at 37 ° C. After completion of the reaction, ribosomes having a high molecular weight were first removed by passing through an ultrafiltration membrane with a size limit of 100 kDa. Then the fraction was filtered through an ultrafiltration membrane applied to a Ni column to remove His-tagged fusion proteins. The component passed through the column is a translation product having a high degree of purity, as evidenced by a single band on SDS-PAGE. The S30 system used in the following experiments was purchased from Promega and translation was performed according to the manufacturer's recommended protocol.

Príklad 15Example 15

Expresia rôznych proteínovExpression of various proteins

Potom čo sa potvrdila aktivita His-značených zložiek tvoriacich reakčný systém, zostavil sa reakčný systém na in vitro syntézu proteínov, ktorý sa použil tiež v príklade 14, používajúci His-značenú T7 RNA polymerázu. Pomocou tohto systému sa stanovila syntéza polypeptidov s úplnou dĺžkou E. coli DHFR, λ-lyzozýmu, zeleného fluorescenčného proteínu (GFP), glutatióntransferázy (GST) a proteínu génu 10 fága T7 a zmerali sa výťažky každého produktu. Výsledky sú ukázané na obr. 13. Ukázalo sa, že systém podľa vynálezu obsahuje všetky zložky nevyhnutné na transláciu.After confirming the activity of His-tagged components of the reaction system, an in vitro protein synthesis reaction system was also constructed, which was also used in Example 14, using His-tagged T7 RNA polymerase. Using this system, the synthesis of full-length E. coli DHFR polypeptides, λ-lysozyme, green fluorescent protein (GFP), glutathione transferase (GST), and the T7 gene phage 10 protein was determined and yields of each product were measured. The results are shown in FIG. The system according to the invention has been shown to contain all the components necessary for translation.

Príklad 16Example 16

Syntéza poly(U)-poly(Phe)Synthesis of poly (U) -poly (Phe)

Poly(U)-poly(Phe) sa syntetizoval v in vitro reakčnom sytéme nasledujúcim spôsobom. Každá reakčná zmes obsahovala „polymix pufor, ktorý obsahuje 1 mM ATP, 1 mM GTP, 10 mM kreatínfosfát,Poly (U) -poly (Phe) was synthesized in the in vitro reaction system as follows. Each reaction mixture contained a polymix buffer containing 1 mM ATP, 1 mM GTP, 10 mM creatine phosphate,

2,8 Α280-j ednot ky tRNAmix, 1 mM [14C]-značeného fenylalanínu a zmes faktorov. Zmes faktorov obsahovala 12 pmol ribozómov, 1 μς IF1*, 2 μς IF2*, 0,75 μς IF3*, 1 μς EF-G*, 2 μς EF-Tu*, 1 pg EF-Ts*, 0,5 pg RF1*, 0,5 pg RF3*, 0,5 pg RRF*, 60 jednotiek PheRS*, 0,2 pg kreatínkinázy (CK), 0,15 pg myokinázy (MK) a 0,054 pg nukleoziddifosfátkinázy* (NDK*). Z faktorov a enzýmov tie, ktoré sú označené „*, sú označené His-značkou. Reakčné zmesi sa inkubovali pri 37°C po 5 minút a potom sa pridalo 5 pg poly(U) a reakcia sa zahájila. Poly (Phe) sa odoberal v časových intervaloch v 8 μΐ alikvótoch a precipitoval na filtroch 3MM pôsobením 10% trichlóroctovej kyseliny. Aminoacyl-tRNA sa deacylovali pri 85°C a premyli 10% trichlóroctovou kyselinou a potom nasledovalo meranie rádioaktivity. Tým sa potvrdilo vytvorenie cieľového produktu.2.8 Α280 - tRNAmix units, 1 mM [ 14 C] -labeled phenylalanine and a mixture of factors. The factor mixture contained 12 pmol ribosomes, 1 µ IF1 *, 2 µ IF2 *, 0.75 µ IF3 *, 1 µ EF-G *, 2 µ EF-Tu *, 1 µg EF-Ts *, 0.5 µg RF1 *, 0.5 µg RF3 *, 0.5 µg RRF *, 60 PheRS * units, 0.2 µg creatine kinase (CK), 0.15 µg myokinase (MK), and 0.054 µg nucleoside diphosphate kinase * (NDK *). Among the factors and enzymes, those marked with a * are indicated with a His-tag. The reaction mixtures were incubated at 37 ° C for 5 minutes and then 5 µg of poly (U) was added and the reaction was started. Poly (Phe) was collected at time intervals in 8 μΐ aliquots and precipitated on 3MM filters with 10% trichloroacetic acid. Aminoacyl-tRNA was deacylated at 85 ° C and washed with 10% trichloroacetic acid followed by measurement of radioactivity. This confirmed the formation of the target product.

V opísanej translačnej reakcii sa optimálne koncentrácie EF-G*, EF-Tu* a EF-Ts* určili tak, že sa stanovil výťažok poly(Phe) v in vitro reakčnom systéme za konštantných podmienok, avšak s meniacou sa koncentráciou každého z elongačných faktorov. Na obr. 7 (A) sú symbolmi ·, A a ukázané výsledky pre EF-G*, EF-Tu* a EF-Ts, v uvedenom poradí.In the translation reaction described, optimal concentrations of EF-G *, EF-Tu * and EF-Ts * were determined by determining poly (Phe) yield in the in vitro reaction system under constant conditions but with varying concentrations of each of the elongation factors . In FIG. 7 (A) are the symbols ·, A and the results shown for EF-G *, EF-Tu * and EF-Ts, respectively.

Ďalej údaje o syntéze poly(Phe) v opísanom reakčnom systéme podlá predkladaného vynálezu sa porovnali s údajmi pre translačný systém, ktorý používa S100 extrakt. Obr. 7 (B) ukazuje výsledok. Hoci v druhom použitom systéme (o) sa reakcia zastavila už po 20 minútach, v systéme podľa predkladaného vynálezu (·) reakcia pokračovala ešte po 40 minútach.Further, data on the synthesis of poly (Phe) in the described reaction system of the present invention were compared with data for a translation system using the S100 extract. Fig. 7 (B) shows the result. Although in the second system (o) used, the reaction stopped as early as 20 minutes, in the system of the present invention (·) the reaction continued after 40 minutes.

Príklad 17Example 17

Aktivity terminačných faktorov a faktorov na recykláciu ribozómovActivities of termination and ribosome recycling factors

Aktivity terminačných faktorov (RF1*, RF3* a RRF*, zna60 mená „His-značený) sa merali podľa publikácie Pavrov et al. (8) s malou modifikáciou. Reakčná zmes (50 μΐ) sa pripravila z „polymix pufru použitého v translačných experimentoch. Každá reakčná zmes obsahovala 1 mM ATP, 1 mM GTP, 2,8 A26o jednotky tRNAmix, 1 mM [ 140]-značeného fenylalanínu a leucínu, 50 pmol formylmetionyl-tRNA pripravené použitím [35S]-značeného metionínu a zmes faktorov a enzýmov značených His (ako sú opísané). Zmes faktorov obsahovala 12 pmol ribozómov, 1 μς IFl*, 2 μς IF2*, 0,75 μς IF3*, 1 μς EF-G*, 2 μς EF-Tu*, 1 μς EF-Ts*, 0,5 pg RF1*, 0,5 μς RF3*, 0,5 μς RRF*, 50 jednotiek PheRS* 300 jednotiek LeuRS*. RF1*, RF3* a RRF* sa jednotlivo odstránili z reakčnej zmesi v závislosti od účelu tej ktorej reakčnej zmesi. Reakčné zmesi sa inkubovali pri 37°C po 5 minúta potom sa pridal 1 μς MFL mRNA, čím sa zahájila translácia. Z reakčnej zmesi sa potom odoberali vzorky v 5 μΐ alikvótoch a každá vzorka 1 sa pridala k rovnakému objemu 1 N HC1, aby sa zastavila reakcia. Potom sa pridalo 200 μΐ etylacetátu pre elúciu tripeptidu (fMFL) a na kvapalinovom, scintilačnom počítači sa zmerala rádioaktivita.Termination factor activities (RF1 *, RF3 *, and RRF *, denoted by the name "His-tagged") were measured according to Pavrov et al. (8) with little modification. The reaction mixture (50 μΐ) was prepared from the 'polymix buffer used in translational experiments. Each reaction mixture comprised 1 mM of ATP, 1 mM GTP, 2.8 and 2 6o unit tRNAmix, 1 mM of [14 0] -labeled phenylalanine and leucine, 50 pmol of formyl-methionyl-tRNA prepared by using [35 S] -labelled methionine, and mixture of factors and His-labeled enzymes (as described). The factor mix contained 12 pmol ribosomes, 1 µ IF1 *, 2 µ IF2 *, 0.75 µ IF3 *, 1 µ EF-G *, 2 µ EF-Tu *, 1 µ EF-Ts *, 0.5 µg RF1 *, 0.5 µF RF3 *, 0.5 µF RRF *, 50 PheRS * 300 LeuRS *. RF1 *, RF3 *, and RRF * were individually removed from the reaction mixture depending on the purpose of that reaction mixture. The reaction mixtures were incubated at 37 ° C for 5 minutes then 1 µL of MFL mRNA was added to initiate translation. Samples were then taken from the reaction mixture in 5 μΐ aliquots and each sample 1 was added to an equal volume of 1 N HCl to stop the reaction. Then 200 μΐ of ethyl acetate was added to elute the tripeptide (fMFL) and the radioactivity was measured on a liquid scintillation counter.

Aktivity terminačných faktorov RF1*, RF3* a RRF* sa merali pomocou in vitro translačného systému pre syntetickú mRNA kódujúcu fMet-Phe-Leu-Stop (fMFL). Konkrétne fMFL mRNA sa translatovala v systéme obsahujúcom ako terminačné faktory RF1*, RF3* a RRF* (·), systéme obsahujúcom RF1* a RRF* (·), systéme obsahujúcom RF1* a RF3* (A), systéme obsahujúcom RF1 samotný () , sytéme obsahujúcom RF3* a RRF* (o) a systéme neobsahujúcom žiadny terminačný faktor (♦) a zmerali sa výťažky. Výsledky ukazuje obr. 4.The activities of termination factors RF1 *, RF3 *, and RRF * were measured using an in vitro synthetic mRNA translation system encoding fMet-Phe-Leu-Stop (fMFL). Specifically, the fMFL mRNA was translated in a system containing RF1 *, RF3 * and RRF * (·), a system containing RF1 * and RRF * (·), a system containing RF1 * and RF3 * (A), a system containing RF1 alone ( ), a system containing RF3 * and RRF * (o) and a system containing no termination factor (♦), and yields were measured. The results are shown in FIG. 4th

Na obr. 4 peptid syntetizovaný v prvom cykle zodpovedá približne 1000 cpm na osi y. Systém obsahujúci RF1*, RF3* a RRF* (·) vykazuje lineárne zvyšovanie výťažku fMFL v priebehu času, čo ukazuje, že RF1*, RF3* a RRF* majú aktivity porovnateľné s inými systémami. V systéme bez RF1* (o) nedošlo k žiadnej syntéze peptidu. V systémoch bez RRF* (A ♦) nedošlo k recyklácii ribozómov.In FIG. The 4 peptide synthesized in the first cycle corresponds to approximately 1000 cpm on the y-axis. A system containing RF1 *, RF3 *, and RRF * (·) shows a linear increase in fMFL yield over time, indicating that RF1 *, RF3 *, and RRF * have activities comparable to other systems. In a system without RF1 * (o), no peptide synthesis occurred. Ribosome recycling has not occurred in systems without RRF * (A ♦).

Príklad 18Example 18

Syntéza DHwFRSynthesis of DHwFR

DHFR obsahujúca [3dS] metionín sa syntetizovala použitím in vitro translačného systému podľa predkladaného vynálezu a ďalej použitím translačného systému založeného na S30 (Promega). Každý produkt sa separoval na 12% SDS-PAGE (elektroforéza na polyakrylamidovom géli s dodecylsulfátom sodným) a detegoval pomocou systému BAS-1000 (Fuji Film), po ktorom nasledovalo meranie rádioaktivity. Obr. 8 (A) ukazuje výsledky separácie na SDS-PAGE.DHFR containing [ 3d S] methionine was synthesized using the in vitro translation system of the present invention and further using the S30-based translation system (Promega). Each product was separated on 12% SDS-PAGE (sodium dodecylsulfate polyacrylamide gel electrophoresis) and detected using a BAS-1000 system (Fuji Film) followed by radioactivity measurement. Fig. 8 (A) shows the results of separation on SDS-PAGE.

Ďalej sa merala aktivita DHFR nasledujúcim spôsobom. V reakčnej zmesi obsahujúcej pufor 50 mM fosfátu draselného (pH 7,0), 50 μΜ DHF (dihydrofolová kyselina) a 60 μΜ NADPH (redukovaný nikotínamidadeníndinukleotidfosfát) sa syntetizovala DHFR pri 30°C a znižovanie A340 sa meralo každú minútu. Výsledky sú ukázané na obr. 8(b)Further, DHFR activity was measured as follows. In a reaction mixture containing 50 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0), 50 μΜ DHF (dihydropholic acid) and 60 μΜ NADPH (reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate) DHFR was synthesized at 30 ° C and A3 40 reduction was measured every minute. The results are shown in FIG. 8 (b)

Obr. 9 ukazuje priebeh reakcie v in vitro translačnom systéme podlá predkladaného vynálezu a v systéme S30. V in vitro translačnom systéme podlá predkladaného vynálezu () reakcia prebiehala dokonca ešte po 120 minútach, zatiaľ čo výťažok DHFR v systéme S30 (·) dosiahol vrchol po 20 minútach.Fig. 9 shows the reaction progress in the in vitro translation system of the present invention and in the S30 system. In the in vitro translation system of the present invention (), the reaction continued even after 120 minutes while the DHFR yield in the S30 system (·) peaked after 20 minutes.

Na skúmanie spotreby energie sa hydrolyzoval nuleozidtrifosfát v in vitro systéme podlá predkladaného vynálezu v systéme S30. Hydrolýza v každom systéme sa monitorovala nasledujúcim spôsobom a údaje sa porovnali. Použitím DHFR templátov sa uškutočňovala translácia v reakčnej zmesi obsahujúcej [a- P]ATP alebo GTP pri 37°C. Z každej reakčnej zmesi sa v časových intervaloch odoberali vzorky v 2 μΐ alikvótoch, každá vzorka sa pridala k 150 μΐ 10% kyseliny mravčej . Potom sa zmes naniesla ako škvrna na doštičky na tenkovrstvovú chromatografiu (TLC) s polyetylénimínom a reakčné produkty sa vyvolali pomocou pufru 0,75 M fosforečnanu draselného (pH 3,75). Po vysušení na vzduchu sa TLC doštičky zabalili do plastovej fólie a podrobili autorádiografii. Na obr. 10 sú ukázané výsledky: výsledok zo systému S30 je uvedený vľavo, výsledok zo systému podľa vynálezu je uvedený vpravo. V systéme S30 ATP klesal v priebehu času, zatiaľ čo v systéme podľa predkladaného vynálezu sa množstvo ATP udržovalo takmer na konštantnej hladine. Na purifikáciu syntetizovanej DHFR sa najskôr odstránili ribozómy, ktoré majú vysokú molekulovú hmotnosť prechodom cez ultrafiltračnú membránu s limitom velkosti 100 kDa. Potom sa odstránili všetky His-značené zložky, ktoré vytvárajú reakčný systém prechodom reakčnej zmesi Ni kolónou. Reakčná zmes pred prechodom Ni kolónou a výsledný produkt sa analyzovali na SDS-PAGE a zafarbili Coomassie modrou. Obr. 14 ukazuje výsledky: dráha 1 sú markery, dráha 2 predstavuje reakčnú zmes a dráha 3 je produkt (DHFR), čo dokazuje, že produkt sa získal ako jednoduchý pás.To investigate the energy consumption, nuleoside triphosphate was hydrolyzed in the in vitro system of the present invention in the S30 system. Hydrolysis in each system was monitored as follows and data were compared. Using DHFR templates, translation was performed in a reaction mixture containing [α-P] ATP or GTP at 37 ° C. Samples were taken from each reaction mixture in 2 µΐ aliquots at intervals, each sample being added to 150 µΐ 10% formic acid. Thereafter, the mixture was applied as a spot to thin-layer chromatography (TLC) plates with polyethyleneimine and the reaction products were developed using 0.75 M potassium phosphate buffer (pH 3.75). After air drying, the TLC plates were wrapped in plastic film and subjected to autoradiography. In FIG. 10 shows the results: the result from the system S30 is shown on the left, the result from the system according to the invention is shown on the right. In the S30 system, ATP decreased over time, while in the system of the present invention, the amount of ATP was kept almost constant. To purify the synthesized DHFR, ribosomes having a high molecular weight were first removed by passing through an ultrafiltration membrane with a size limit of 100 kDa. Then, all His-labeled components that form the reaction system were removed by passing the reaction mixture through a Ni column. The reaction mixture prior to passing through the Ni column and the resulting product were analyzed by SDS-PAGE and stained with Coomassie Blue. Fig. 14 shows the results: lane 1 are markers, lane 2 represents the reaction mixture and lane 3 is a product (DHFR), demonstrating that the product was obtained as a single band.

Príklad 19Example 19

Inkorporácia valínového zvyšku pomocou valyi-supresorovej tRNA (model inkorporácie neprírodnej aminokyseliny)Incorporation of valine residue using valyi-suppressor tRNA (non-natural amino acid incorporation model)

V in vitro translačnom systéme podľa predkladaného vynálezu obsahujúcom RF2* („* znamená „His-značený) ako náhradu za RF1* ako terminačný faktor, DHFR templát, v ktorom Asn v polohe 37 (ATA kodón sa zamenil za UAG kodón), sa translatoval pomocou chemicky syntetizovanej valyi-supresorovej tRNA. Výsledkom bolo, že vo vzorke obsahujúcej RF1 sa syntetizoval skrátený proteín končiaci zvyškom 37 (obr. 11, dráha 2), zatial čo slabý pás zodpovedajúci tomuto skrátenému proteínu sa pozoroval systémom bez RFl* (neobsahujúcom ani RF2) (obr. 11, dráha 3) . V systéme s inkorporovaným RF2* sa pozoroval proteínový produkt v rovnakej polohe (obr.11, dráha 4) ako normálny DHFR (obr. 11, dráha 1). Na základe týchto výsledkov sa potvrdilo, že valínový zvyšok naviazaný na supresorovú tRNA sa inkorporoval do polohy 37 v DHFR.In the in vitro translation system of the present invention containing RF2 * ("* means" His-tagged) as a replacement for RF1 * as a termination factor, the DHFR template in which the Asn at position 37 (ATA codon was changed to UAG codon) was translated using chemically synthesized valyi-suppressor tRNA. As a result, a truncated protein ending in residue 37 (Fig. 11, lane 2) was synthesized in the RF1-containing sample, while a weak band corresponding to this truncated protein was observed by the RF1 *-free system (not including RF2) (Fig. 11, lane 3) ). In a system incorporating RF2 *, the protein product was observed at the same position (Figure 11, lane 4) as normal DHFR (Figure 11, lane 1). Based on these results, it was confirmed that the valine residue bound to the suppressor tRNA was incorporated at position 37 in DHFR.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Označením proteínových zložiek, ktoré tvoria reakčný systém, môžu byť jednotlivé proteínové zložky tvoriace reakčný systém s istotou ľahko purifikované a tak je možné zostaviť reakčný systém, ktorý nie je kontaminovaný žiadnymi neznámymi zložkami. Navyše takýto systém umožňuje ľahko izolovať takto syntetizovaný cieľový proteín vo vysokej čistote.By labeling the protein components that make up the reaction system, the individual protein components making up the reaction system can be readily purified with certainty, and thus it is possible to construct a reaction system that is not contaminated with any unknown components. Moreover, such a system makes it possible to easily isolate the target protein thus synthesized in high purity.

Hoci sa už zdôraznilo, že lipopolysacharidy (LPS) obsiahnuté v bunkách a bunkových extraktoch prejavujú rôzne nežiaduce účinky ako endotoxíny na živý organizmus, existujú technické problémy, prečo je obtiažne tieto LPS oddeliť od cieľových peptidových produktov. Avšak tieto problémy sú vyriešené použitím systému na in vitro syntézu peptidov podľa predkladaného vynálezu.Although it has already been pointed out that the lipopolysaccharides (LPS) contained in cells and cell extracts exhibit various undesirable effects as endotoxins on the living organism, there are technical problems why it is difficult to separate these LPS from the target peptide products. However, these problems are solved using the in vitro peptide synthesis system of the present invention.

Vďaka tomu, že sa zostavil reakčný systém, ktorý neobsahuje žiadne neznáme zložky, reakcie môžu prebiehať dlhý čas, napríklad 2 hodiny alebo dlhšie, v dávkovom systéme. Naviac je, aspoň teoreticky možné zvýšenie objemu reakčnej zmesi.By building a reaction system that does not contain any unknown components, reactions can take a long time, for example 2 hours or more, in a batch system. Moreover, it is at least theoretically possible to increase the volume of the reaction mixture.

Použitím prietokového systému sa môže dosiahnuť to, že reakcie môžu prebiehať velmi dlhý čas, čo umožňuje priemyselnú produkciu a purifikáciu proteínu v in vitro reakčnom systéme. Teda takýto spôsob umožňuje ekonomicky vyrábať určité enzýmy, ktoré sa váhavo používali na medicínske aplikácie vzhľadom na ich vysokú cenu. Použitím predkladaného vynálezu sa teda môže rozšíriť spektrum liečenia podávaním enzýmov, ktoré sa zatiaľ používajú ako substitučná terapia namiesto génovej terapie, ktorá ešte trpí technickými problémami podávania génov.By using a flow system, it can be achieved that reactions can take place for a very long time, allowing industrial production and purification of the protein in an in vitro reaction system. Thus, such a process makes it possible to economically produce certain enzymes that have been reluctantly used for medical applications due to their high cost. Thus, by using the present invention, the spectrum of treatment can be extended by administering enzymes that have so far been used as substitution therapy instead of gene therapy that still suffers from the technical problems of gene delivery.

Podľa predkladaného vynálezu sa môže zostaviť systém, ktorý obsahuje terminačné faktory a systém celkom bez terminačných faktorov a môžu sa tak lahko a selektívne pripraviť ribozómové displeje. Navyše je takto možné presnejšie inkorporovať neprírodné aminokyselinové zvyšky do požadovanej polohy v proteíne.According to the present invention, a system comprising termination factors and a system completely free of termination factors can be assembled and ribosome displays can be easily and selectively prepared. In addition, it is thus possible to more accurately incorporate non-natural amino acid residues into the desired position in the protein.

Konvenčné bezbunkové systémy na syntézu proteínov, ktoré používajú extrakty prokaryotických buniek trpia radom problémov, najmä tým, že stabilita mRNA je významne znížená keď transkripcia a translácia nie sú uskutočňované simultánne. Oproti tomu v reakčnom systéme podlá predkladaného vynálezu môže· stabilne prebiehať reakcia translácie mRNA.Conventional cell-free protein synthesis systems that use prokaryotic cell extracts suffer from a number of problems, particularly that mRNA stability is significantly reduced when transcription and translation are not performed simultaneously. In contrast, the mRNA translation reaction can be stably performed in the reaction system of the present invention.

Po skončení analýzy genómu sa potom hlavným smerom výskumu v molekulárnej biológii stáva výskum génov. Za týchto okolností predkladaný vynález, ktorý urýchľuje génovú expresiu a identifikáciu proteínových produktov a tým ulahčuje zisťovanie funkcie génov, významne prispieva k pokroku vedy a techniky.After genome analysis, gene research is then the main direction in molecular biology research. In these circumstances, the present invention, which accelerates gene expression and identification of protein products and thereby facilitates the detection of gene function, contributes significantly to advances in science and technology.

Citované publikácie:Cited publications:

1) Crowe, J., Dobeli, H., Gentz, R., Hochuli, E., Stuber, D., and Henco, K. (1994). 6xHis-Ni-NTA chromatography as a superior technique in recombinant proteín expression/purification. Methods Mol Biol 31, 371-87.1) Crowe, J., Dobeli, H., Gentz, R., Hochuli, E., Stuber, D., and Henco, K. (1994). 6xHis-Ni-NTA chromatography as a superior technique in recombinant protein expression / purification. Methods Mol Biol 31: 371-87.

2) Hochuli, E., Dobeli, H., and Schacher, A. (1987). New metal chelate adsorbent selective for proteins and peptides containing neighbouring histidine residues. J Chromatogr 411, 177-842) Hochuli, E., Dobeli, H., and Schacher, A. (1987). New metal chelate adsorbent selective for proteins and peptides containing neighboring histidine residues. J Chromatogr 411,177-84

3) Smith, D. B., and Johnson, K. S. (1988). Single-step purification of polypeptides expressed in Escherichia coli as fusion with glutatione S-transferse. Gene 67, 31-40.3) Smith, D. B., and Johnson, K. S. (1988). Single-step purification of polypeptides expressed in Escherichia coli as fusion with glutathione S-transfection. Gene 67: 31-40.

Zoznam list sekvencií sequences <110> <110> POST GENOME INŠTITÚTE CO., LTD POST GENOME INSTITUTE CO., LTD

<120> Spôsob prípravy peptidov použitím systému in vitro transpripcie/translácie <130> NTK01-1399<120> Method for preparing peptides using in vitro transcription / translation system <130> NTK01-1399

<140> <140> PCT/JP 01/10682 PCT / JP 01/10682 <141> <141> 2001-12-06 2001-12-06 <150> <150> JP 294795/2001 JP 294795/2001 <151> <151> 2001-09-26 2001-09-26 <150> <150> JP 227094/2001 JP 227094/2001 <151> <151> 2001-07-27 2001-07-27 <150> <150> JP 6910/2001 JP 6910/2001 <151> <151> 2001-01-15 2001-01-15 <150> <150> JP 401417/2000 JP 401417/2000 <151> <151> 2000-12-28 2000-12-28 <160> <160> 6 6 <170> <170> Patentln version 3.1 Patent version 3.1 <210> <210> 1 1 <211> <211> 14 14 <212> <212> PRT PRTs <213> <213> Bovine sp. Bovine sp.

<400> 1<400> 1

Ser Asn Lys Glu Gin Glu Pro Lys Glu Lys Lys Lys Lys LysSer Asn Lys Lys Lys Lys Lys Lys Lys Lys Lys Lys

1 1 5 10 5 10 <210> <210> 2 2 <211> <211> 9 9 <212> <212> PRT PRTs <213> <213> Umelá sekvencia Artificial sequence

<220><220>

<223> <223> Značka Strep-tag viažuca sa na streptavidin Streptavidin-binding label

<220><220>

<221> <221> Rôzne vlastnosti Various features <222> <222> (D · · (9) (D) · (9) <223> <223> Schmidt & Skerra, 1993, „The random peptide library- Schmidt & Skerra, 1993, "The random peptide library-

assisted enginerring of a C-terminal affinity peptide, useful for the detection and purification of a function IgFv fragment, Protein Eng. 6(1):109-122.assisted engineeration of C-terminal affinity peptide, useful for detection and purification of IgFv fragment function, Protein Eng. 6 (1): 109-122.

<400> 2<400> 2

Ala Trp Arg His Pro Gin Phe Gly GlyAla Trp His His Gin Phe Gly Gly

55

<210> <210> 3 3 <211> <211> 9 9 <212> <212> PRT PRTs <213> <213> Umelá sekvencia Artificial sequence

<220><220>

<223> <223> Značka Strep-tag Strep-tag tag <220> <220> <221> <221> Rôzne vlastnosti Various features <222> <222> (1) · . (9) (1). (9) <223> <223> Schmidt et al., Schmidt et al., the Strep-tag affinity The Strep-tag affinity Streptavidin, J. of Mol. Streptavidin, J. of Mol. <400> <400> 3 3 Asn Trp Asn Trp Ser His' Pro Gin Ph Ser His' Pro Gin Ph 1 1 5 5 <210> <210> 4 4 <211> <211> 12 12 <212> <212> RNA RNA <213> <213> Umelá sekvencia Artificial sequence <220> <220> <223> <223> RNA sekvencia na RNA sequence on <220> <220> <221> <221> mRNA mRNA <222> <222> (1) ·· (12) (1) <22 3> <22 3> <400> <400> 4 4

auguucuugu aa <210>auguucuugu aa <210>

<211> <211> 14 14 <212> <212> DNA DNA <213> <213> Umelá sekvencia Artificial sequence <220> <220> <223> <223> Oligonukleotid oligonucleotide A, And, ktorý which sa komplementárne be complementary viaže na binds to sekvenciu sequence SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 6 čím what vzniká arises dvojreťazcová DNA double stranded DNA obsahuj úca contain an account

sekvencie Ndel a Xhol <400> 5 tatgttcttg taac <210> 6 <211> 16 <212> DNA <213> Umelá sekvencia <220>NdeI and XhoI sequences <400> 5 tatgttcttg taac <210> 6 <211> 16 <212> DNA <213> Artificial sequence <220>

<223> <223> Oligonukleotid oligonucleotide B, B ktorý which sa komplementárne be complementary viaže na binds to sekvenciu sequence SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 5 čím what vzniká arises dvojreťazcová DNA double stranded DNA obsahujúca comprising sekvencie sequence Ndel a Xhol Ndel and Xhol <400> <400> 6 6

tcgagttaca agaacatcgagttaca agaaca

7T M6~Z.eo?__7T M6 ~ Z.eo? __

Claims (18)

1. Spôsob prípravy peptidu alebo peptidového derivátu s použitím reakčného systému transkripcie DNA do RNA a potom translácie vytvorenej RNA alebo reakčného systému translácie ^RNA in vitro, vyznačujúci sa tým, že časť alebo všetky proteínové zložky, ktoré tvoria reakčný systém sú značené jednou z dvojice látok navzájom adherujúcich a druhá látka z tejto dvojice sa použije ako adsorbent na zachytenie značených proteínových zložiek po translácii.A method for preparing a peptide or peptide derivative using a DNA-to-RNA transcription reaction system and then translation of the generated RNA or in vitro RNA translation reaction system, characterized in that part or all of the protein components that make up the reaction system are labeled by one of a pair The second agent from the pair is used as an adsorbent to capture the labeled protein components after translation. 2. Spôsob prípravy peptidu alebo petidového derivátu podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa použije väčší počet kombinácií látky použitej na značenie časti alebo všetkých proteínových zložiek, ktoré tvoria reakčný systém, s látkou, ktorá sa použila ako adsorbent na zachytenie značených proteínových zložiek.A process for the preparation of a peptide or a peptide derivative according to claim 1, characterized in that a plurality of combinations of a substance used to label part or all of the protein components that make up the reaction system are used with a substance used as an adsorbent to capture the labeled protein components. . 3. Spôsob prípravy peptidu alebo peptidového derivátu podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že proteínové zložky značené jednou z dvojice látok, ktoré navzájom adherujú, sú časťou alebo všetkými faktormi a enzýmami pre transkripčnú alebo translačnú reakciu.A process for the preparation of a peptide or peptide derivative according to claim 1, characterized in that the protein components labeled with one of a pair of substances that adhere to each other are part or all of the factors and enzymes for the transcription or translation reaction. 4. Spôsob prípravy peptidu alebo peptidového derivátu podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že faktory a enzýmy pre transkripčnú alebo translačnú reakciu sú vybraté zo skupiny, ktorá obsahuje iniciačné faktory, elongačné faktory, terminačné faktory, aminoacyl-tRNA syntetázu, metionyl-tRNA transformylázu a RNA polymerázu.The method of preparing a peptide or peptide derivative according to claim 3, wherein the factors and enzymes for the transcription or translation reaction are selected from the group consisting of initiation factors, elongation factors, termination factors, aminoacyl-tRNA synthetase, methionyl-tRNA transformylase. and RNA polymerase. 5. ' Spôsob prípravy .peptidu alebo peptidového derivátu podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že proteínové zložky značené jednou z dvojice látok, ktoré vzájomne adherujú, sú faktory a enzýmy na transkripčnú alebo translačnú reakciu a ďalšie enzýmy nutné na zostavenie reakčného systému.A process for the preparation of a peptide or peptide derivative according to claim 1, characterized in that the protein components labeled with one of a pair of substances that adhere to each other are factors and enzymes for a transcriptional or translational reaction and other enzymes necessary to assemble the reaction system. 6. Spôsob prípravy peptidu alebo peptidového derivátu podlá nároku 5, vyznačujúci sa tým, že enzýmy nutné na zostavenie reakčného systému, iné než faktory a enzýmy na transkripčnú alebo translačnú reakciu, sú vybraté zo skupiny, ktorú tvoria enzýmy na regeneráciu energie v reakčnom systéme a enzýmy na hydrolýzu anorganickej kyseliny difosforečnej vytvorenej v priebehu transkripčnej alebo translačnej reakcie.A process for the preparation of a peptide or peptide derivative according to claim 5, characterized in that the enzymes necessary for assembly of the reaction system, other than the factors and enzymes for the transcription or translation reaction, are selected from the group consisting of enzymes for energy recovery in the reaction system; enzymes for the hydrolysis of inorganic diphosphoric acid formed during the transcription or translation reaction. 7. Spôsob prípravy peptidu alebo peptidového derivátu podlá nároku 1, vyznačujúci sa tým, že reakčný systém na transkripciu DNA do RNA a potom transláciu vytvorenej RNA alebo reakčný systém in vitro translácie RNA neobsahuje terminačné faktory.7. A method according to claim 1, wherein the reaction system for transcribing DNA into RNA and then the translation of the generated RNA or the in vitro translational RNA reaction system does not contain termination factors. 8. Spôsob prípravy peptidu alebo peptidového derivátu podlá nároku 1, vyznačujúci sa tým, že dvojica vzájomne adherujúcich látok sú látky, ktoré vzájomne interagujú v afinitnej chromatografii.A process for the preparation of a peptide or peptide derivative according to claim 1, characterized in that the pair of mutually adhering substances are substances which interact with each other in affinity chromatography. 9. Spôsob prípravy peptidu alebo peptidového derivátu podlá nároku 8vyznačujúci sa tým, že kombinácia látok vzájomne interagujúcich v afinitnej chromatografii je vybratá zo spomedzi kombinácií látok, ktoré sú schopné vytvárať väzbu medzi proteínom alebo peptidovým fragmentom a kovovým iónom, väzbu medzi antigénom a protilátkou, väzbu medzi proteínom a proteínom alebo peptidovým fragmentom, väzbu medzi proteínom a špecifickou zlúčeninou s nízkou molekulovou hmotnosťou vybranou zo skupiny, ktorú tvoria aminokyseliny, DNA, farbivá, vitamíny a lektíny, väzbu medzi proteínom a sacharidom alebo väzbu medzi proteínom alebo peptidovým fragmentom a ionomeničovou živicou.9. A method according to claim 8, wherein the combination of substances interacting in affinity chromatography is selected from combinations of substances capable of binding between a protein or peptide fragment and a metal ion, an antigen-antibody binding, a bond. between a protein and a protein or peptide fragment, a binding between the protein and a specific low molecular weight compound selected from the group consisting of amino acids, DNA, dyes, vitamins and lectins, a protein-carbohydrate or protein-peptide fragment binding and ion exchange resin. 10. Spôsob prípravy peptidu alebo peptidového derivátu podlá nároku 9vyznačujúci sa tým, že kombinácia látok, ktoré vytvárajú väzbu medzi proteínom alebo peptidovým fragmentom a kovovým iónom je tvorená histidínovou značkou a niklovým komplexom alebo kobaltovým komplexom.10. A method according to claim 9, wherein the combination of substances that form a bond between the protein or peptide fragment and the metal ion is a histidine tag and a nickel complex or cobalt complex. 11. Spôsob prípravy peptidu alebo peptidového derivátu podľa nároku 1 vyznačujúci sa tým, že dvojica látok, ktoré vzájomne adherujú, sú látky vzájomne magneticky adheruj úce.The method of preparing a peptide or peptide derivative according to claim 1, wherein the pair of substances that adhere to each other are magnetically adhering to each other. 12. Súprava proteínových zložiek pre reakčný systém na prípravu peptidu alebo peptidového derivátu transkripciou DNA do RNA a potom transláciou vytvorenej RNA alebo in vitro transláciou RNA vyznačujúca sa tým, že obsahuje časť alebo všetky proteínové zložky, ktoré tvoria reakčný systém, a že proteínové zložky sú vybraté zo skupiny, ktorú tvoria enzýmy a faktory značené jednou z dvojice vzájomne adherujúcich látok.12. A kit of protein components for a reaction system for preparing a peptide or peptide derivative by transcribing DNA into RNA and then by translation generated by RNA or by in vitro translation of RNA, characterized in that it contains some or all of the protein components that make up the reaction system and selected from the group consisting of enzymes and factors labeled with one of a pair of adhering substances. 13. Súprava proteínových zložiek podľa nároku 12 vyznačujúca sa tým, že proteínové zložky sú vybraté zo skupiny faktorov a enzýmov pre transkripčnú alebo translačnú reakciu a ďalších enzýmov nutných na zostavenie reakčného systému.A kit of protein components according to claim 12, characterized in that the protein components are selected from the group of factors and enzymes for the transcriptional or translational reaction and other enzymes necessary for the assembly of the reaction system. 14. Súprava proteínových zložiek podľa nároku 13 vyznačujúca sa tým, že faktory a enzýmy pre transkripčnú alebo translačnú reakciu sú vybraté zo skupiny, ktorú tvoria iniciačné faktory, elongačné faktory, terminačné faktory, aminoacyl-tRNA syntetáza, metionyl-tRNA transformyláza a RNA polymeráza.14. The protein component set of claim 13, wherein the factors and enzymes for the transcription or translation reaction are selected from the group consisting of initiation factors, elongation factors, termination factors, aminoacyl-tRNA synthetase, methionyl-tRNA transformylase, and RNA polymerase. 15. Súprava proteínových zložiek podlá nároku 13 vyznačujúca sa tým, že enzýmy nutné na zostavenie reakčného systému iné než faktory a enzýmy na transkripčnú alebo translačnú reakciu sú vybraté zo skupiny, ktorú tvoria enzýmy na regeneráciu energie v reakčnom systéme a enzýmy na hydrolýzu anorganickej kyseliny difosforečnej, ktorá sa tvorí v priebehu transkripčnej alebo translačnej reakcie.15. A kit of protein components according to claim 13, wherein the enzymes required for assembly of the reaction system other than the factors and enzymes for the transcription or translation reaction are selected from the group consisting of enzymes for energy recovery in the reaction system and enzymes for hydrolyzing inorganic diphosphoric acid. , which is formed during a transcription or translation reaction. 16. Súprava proteínových zložiek podlá nároku 12 vyznačujúca sa tým, že obsahuje adsorbent na zachytenie proteínových zložiek značených jednou z dvojice vzájomne adherujúcich látok.16. A protein component kit according to claim 12 comprising an adsorbent for capturing the protein components labeled with one of a pair of adhering substances. 17. Súprava proteínových zložiek podlá nároku 12 vyznačujúca sa tým, že obsahuje väčší počet kombinácií alebo dvojíc látok na značenie časti alebo všetkých proteínových zložiek, ktoré tvoria reakčný systém s látkou slúžiacou ako adsorbent na zachytenie značených proteínových zložiek.17. A protein component kit according to claim 12, comprising a plurality of combinations or pairs of labeling agents for some or all of the protein components that form a reaction system with a substance serving as an adsorbent for capturing the labeled protein components. 18. Produkt pripravený spôsobom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1A product prepared by the process of any one of claims 1
SK1086-2002A 2000-12-28 2001-12-06 Process for producing peptides by using in vitrotranscription/translation system SK10862002A3 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000401417 2000-12-28
JP2001006910 2001-01-15
JP2001227094 2001-07-27
PCT/JP2001/010682 WO2002053582A2 (en) 2000-12-28 2001-12-06 Process for producing peptides by using in vitrotranscription/translation system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK10862002A3 true SK10862002A3 (en) 2003-04-01

Family

ID=27761162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK1086-2002A SK10862002A3 (en) 2000-12-28 2001-12-06 Process for producing peptides by using in vitrotranscription/translation system

Country Status (1)

Country Link
SK (1) SK10862002A3 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2193896T3 (en) PROCEDURE TO PRODUCE PEPTIDES BY THE USE OF AN IN VITRO TRANSCRIPTION / TRANSLATION SYSTEM.
US11584785B2 (en) C-peptides and proinsulin polypeptides comprising the same
US9617533B2 (en) Composition for synthesizing protein with reduced lipopolysaccharide contamination, method for producing protein using said composition
KR100733712B1 (en) Preparation of cell extract and its application for cell-free protein systhesis
US7919597B2 (en) Method of producing cell extract for cell-free protein synthesis
JP2011188776A (en) Synthesis method of membrane protein by in vitro reconstituted protein synthesis system
CA2564831C (en) Method of forming disulfide crosslink in in vitro protein synthesis
SK10862002A3 (en) Process for producing peptides by using in vitrotranscription/translation system
JP2006340694A (en) Method for synthesizing protein by in vitro transcription/translation system using molecular chaperone
Ilamaran et al. A facile method for high level dual expression of recombinant and congener protein in a single expression system
JP2003153698A (en) Improved sequence specific biotinylation method
Ying et al. The PURE System
JP2011139640A (en) Reversible dual labeling method for protein