Summary
Ontwikkelen biotinylatable fusie-eiwitten heeft veel potentiële toepassingen in diverse gebieden van onderzoek. Recombinant eiwit-engineering is een rechttoe rechtaan procedure die is kosteneffectief, het verstrekken van hoge opbrengsten van op maat gemaakte eiwitten.
Abstract
Recombinant eiwit-engineering heeft gebruikt Escherichia coli (E. coli) expressie systemen voor bijna 4 decennia, en vandaag E. coli is nog steeds de meest gebruikte gastheerorganisme. De flexibiliteit van het systeem maakt de toevoeging van groepen zoals een biotine-tag (voor streptavidine interacties) en grotere functionele eiwitten zoals groen fluorescerend eiwit of kersen rode eiwit. Ook is de integratie van natuurlijke aminozuren zoals metaalion chelatoren, unieke reactieve functionele groepen, spectroscopische probes, en moleculen verlenen posttranslationele modificaties betere manipulatie van eiwitten eigenschappen en functionaliteiten ingeschakeld. Als gevolg van deze techniek creëert aanpasbare fusie-eiwitten die belangrijke hulpprogramma voor verschillende terreinen van onderzoek aan te bieden. Meer specifiek heeft de biotinylatable eiwitsequentie opgenomen in vele doeleiwitten vanwege de hoge affiniteit interactie tussen biotine met avidine en streptavidine. Deze toevoeging heeft geholpen bij het verbeteren van de detectie en zuivering van gemerkte eiwitten en opent de weg voor secundaire toepassingen zoals celsortering. Aldus biotine gelabelde moleculen vertonen een toenemend en wijdverspreide invloed bioindustrial en biomedische gebieden. Voor het doel van ons onderzoek hebben wij recombinante fusieproteïnen die gebiotinyleerde zenuwgroeifactor (NGF) en semaphorin3A (Sema3A) functionele regio ontworpen. We hebben eerder gemeld hoe deze gebiotinyleerde fusie-eiwitten samen met andere actieve eiwitsequenties kunnen worden vastgebonden aan biomaterialen voor tissue engineering en regeneratieve doeleinden. Dit protocol beschrijft de basisprincipes van de techniek biotinylatable eiwitten op de milligram schaal, met behulp van een T7 lac induceerbare vector en E. coli expressie gastheren, vanaf transformatie naar schaal-en zuivering.
Introduction
Eiwitten omvatten een breed scala van biomoleculen die verantwoordelijk zijn voor vele biologische functies, uiteindelijk leidend tot goede vorming en organisatie weefsel. Deze moleculen initiëren duizenden signaalwegen die de controle up-regulatie en / of down-regulatie van genen en andere eiwitten, een evenwicht te bewaren in het menselijk lichaam. Verstoring van een enkel eiwit beïnvloedt dit hele web van signalen, wat kan leiden tot het ontstaan van verwoestende aandoeningen of ziekten. Engineering van afzonderlijke eiwitten in het lab biedt een oplossing voor de bestrijding van deze bijwerkingen en biedt een alternatief voor kleine molecules. In 1977, een gen dat codeert voor de 14 aminozuursequentie somatostatine sequentie was een van de eerste gemodificeerde polypeptiden gemaakt met E. coli 1. Al snel na in 1979, werd insuline gekloond in plasmide pBR322, getransformeerd, uitgedrukt, en gezuiverd 2. Sindsdien hebben recombinante eiwitten hun invloed uitgebreid naar meerdere velden van research zoals biomaterialen, drug delivery, tissue engineering, biofarmaceutische, landbouw, industriële enzymen, biobrandstoffen, etc. (zie voor referenties 3-8). Dit is grotendeels te wijten aan de veelzijdigheid die de techniek biedt via de toevoeging van toepassingsspecifieke chemische delen of eiwit sequenties voor doeleinden zoals, maar niet beperkt tot, doeleiwit identificatie, stabilisering en zuivering.
Via recombinant DNA technologie kunnen recombinante eiwitten tot expressie worden gebracht in een verscheidenheid van eukaryotische en prokaryotische gastheer met inbegrip van zoogdieren, planten, insecten, gist, schimmels of bacteriën. Elke host biedt verschillende voordelen en typisch het beste systeem wordt bepaald op basis van eiwitfunctie, opbrengst, de stabiliteit, de totale kosten en schaalbaarheid. Bacteriecellen missen vaak de post-translationele modificatie mechanismen die eukaryotische gastheren (dat wil zeggen glycosylering, disulfide bridging, e tc.) 5. Daardoor zoogdier en insecten systemen meestal resulteren in betere compatibiliteit en expressie van eukaryote eiwitten, maar deze systemen zijn doorgaans duurder en tijdrovender 9. Daarom E. coli is de favoriete gastheer voor onze expressie systeem omdat de cellen snel uit te breiden in goedkope groeicondities en de genetische expressie mechanismen zijn goed begrepen 5,9. Bovendien is dit systeem eenvoudig opschaling voor productiedoeleinden en resulteert in functionele eiwitten ondanks het ontbreken van post-translationele modificaties 10. De E. coli K12 stam wordt gekozen in dit protocol voor het klonen, omdat deze stam biedt uitstekende plasmide rendementen op basis van hoge efficiëntie van de transformatie. Bovendien, een E. coli BL21 stam wordt gebruikt voor expressie, omdat deze host stam bevat de T7 RNA polymerase gen waarbij gereguleerde eiwit expressie en stabiliteit 11 biedt.
tent "> Na hostselectie moeten verdere zorg worden genomen bij het selecteren van de ideale expressievector geselecteerde en gecontroleerde eiwitexpressie te vergemakkelijken. synthetiseren recombinante eiwitten begint met een doel DNA-sequentie die is gekloneerd onder leiding van bacteriofaag T7 transcriptie en translatie-signalen, en expressie wordt geïnduceerd in gastheercellen die chromosomale kopie van het T7 RNA polymerase gen 12. Deze vectoren verkregen uit plasmide pBR322 (voor overzicht zie referentie 13), wordt streng gecontroleerd door de T7-promotor oorspronkelijk ontwikkeld door Studier en collega's 14 en aanvullende controle door opname van de lac operator en lac-repressor (LAC1) 15,16. Voor recombinante eiwit-engineering, dit expressiesysteem biedt de mogelijkheid om een specifiek aminozuur sequentie van een gewenst eiwit aanpassen door het invoegen van verschillende doelwit DNA sequenties of fusie-eiwitten maken bestaande uit gecombineerde domeins van enkele eiwitten. Bovendien, sommige vectorreeks omvatten peptide tag modificaties aan het N-of C-uiteinde worden geplaatst. Voor onze design doeleinden, werd een histidine (His) tag aan de DNA-doelsequentie voor zuivering toegevoegd en een 15 aminozuur biotinylatable sequentie werd opgenomen voor biotinylatie 17,18. In dit protocol een plasmide dat een ampicilline resistentiegen, werd gekozen om onze biotinylatable fusieproteïne sequenties dragen. Expressie wordt gecontroleerd in deze vector via de T7-lac-promoter en is gemakkelijk geïnduceerd met isopropyl-β-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG).Test uitdrukkingen (kleinschalig kweken) worden gebruikt om de aanwezigheid en de oplosbaarheid van het doeleiwit, die kan worden uitgedrukt in een oplosbare of onoplosbare vorm tot zuiveringsprocedures formuleren bepalen. Een oplosbare proteïne die binnen de bacterie cel zal spontaan vouwen ondergaan om de natieve structuur 19 te handhaven. Typisch de inheemsestructuur is thermodynamisch gunstig. In veel gevallen de metabolische activiteit van het systeem is niet bevorderlijk voor het doeleiwit, plaatsen belasting van het systeem leidt tot onoplosbare eiwitproductie en de vorming van insluitingslichamen uit onoplosbare proteïneaggregaten. Dus het doelwit eiwit denatureert, waardoor ze in het algemeen biologisch inactief 20. Beide testen uitdrukkingen worden opgeschaald en isolatieprocedures worden bepaald door de oplosbaarheid van het doeleiwit. Een extra renaturatie of terugvouwstap is vereist voor onoplosbare eiwitten. De resulterende recombinante eiwitten kunnen verder worden gezuiverd met behulp van grootte-uitsluitingschromatografie.
In huis biedt productie van recombinant eiwit kostenvoordelen ten opzichte van commerciële producten sinds milligram doelwit eiwit kan worden geïsoleerd per liter van de belangrijkste cultuur. De meeste van de benodigde apparatuur is verkrijgbaar in een typisch biologisch of chemisch laboratorium. Protein engineering zorgt voor creatieaangepaste fusie-eiwitten met toegevoegde functionaliteiten die niet in de handel verkrijgbaar zijn altijd. Figuur 1 toont de belangrijkste procedures die betrokken zijn bij techniek recombinante eiwitten. Met dit expressiesysteem hebben we veel biotinylatable eiwitten, zoals interferon-gamma, van bloedplaatjes afgeleide groeifactor, en bot-morfogenetisch eiwit 21-23 geregistreerd, maar zich op twee eiwitten die we ontworpen voor axon begeleiding, NGF (29 kDa ) en Sema3A (91 kDa) 10 (voor een overzicht zie referentie 24). Biotinylering is een veelgebruikte techniek voor identificatie, immobilisatie en isolatie van gemerkte eiwitten met behulp van de bekende biotine-streptavidine interactie 25-27. Biofysische probes 28,29, biosensoren 30, en quantum dots 31 zijn enkele voorbeelden van systemen die de hoge affiniteit van biotine-streptavidine conjugatie met een K d in de orde van 10 -15 M 27 gebruiken. De E. coli biotin ligase, BirA, helpt bij de covalente binding van biotine aan de lysinezijketen gevonden binnen de biotine gelabeld volgorde 18,32. Tethering biotine om materialen en biomoleculen heeft resulteerde in een continue levering van groeifactoren naar cel voor meerdere tissue engineering toepassingen 21,33-35. Daarom ingenieursbureau met deze speciaal ontworpen biotinylatable eiwitten is een krachtige tool die meerdere onderzoeksinteresses kunnen overstijgen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Het ontwerpen van doeleiwit
- De National Center for Biotechnology Information website (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/) an amino sequentie voor het doeleiwit rekening houdend met de van belang zijnde species en eventuele splice-varianten. Selecteer de aminozuursequentie die overeenkomt met het actieve gebied van belang van het eiwit.
Opmerking: Voor Sema3A werden aminozuren 21-747 gekozen. Fusie-eiwit werd ontworpen met NGF waarbij de sequentie van barstar, aminozuren 1-90, werd toegevoegd aan NGF aminozuren 122-241. - Om de N-terminus voeg de follow sequenties: 6X-His tag voor zuivering (HHHHHH), Tobacco Etch Virus (TEV) protease gesneden site voor het verwijderen van Zijn tag (ENLYFQG), biotine gelabeld sequentie voor biotinylatie van eiwit op K (GLNDIFEAQKIEWHE) en flexibele scharnier met lacunes die ruimte voor een goede eiwit refolding (EFPKPSTPPGSSGGAP) zal toestaan.
Opmerking: Deze sequenties kunnen variëren naargelang de gewenste fusie-protein. - Stuur volledige aminozuursequentie een bedrijf voor gen ontwerp / optimalisatie voor gewenste gastheersoorten en synthese. Subkloneren in een vector naar keuze met het BamHI-NotI-plaats met behulp van een kit of door gebruik commerciële diensten.
2. Maken agarplaten
Opmerking: Het is heel belangrijk dat alle voorraden van antibiotica, borden, buffers, etc. behoren zijn opgeslagen (temperatuur en duur) en blijven vrij van proteasen (gesteriliseerd).
- Weeg agar op 1,5 gew% en lysogenie bouillon (LB) bij 20 g / L en plaats in een glazen fles media. Een flesje van 500 ml maakt ongeveer 15 platen.
- Volumetrisch voegen ultrapuur water, meng goed, en autoclaaf.
- Laat fles koel aan en voeg de juiste antibiotica. Voorkom voortijdige stolling van agar, maar als fles koelt te veel en oplossing begint te stollen, opwarmen in de magnetron.
Opmerking: Onze plasmide bevat een ampicillineresistentie gene. Daarom moeten alle stappen ampicilline bevat bij 100 ug / ml. De E. coli klonen K12-stam vereist tetracycline (12,5 pg / ml) antibioticum. BL21 bacteriecellen geen extra antibioticum. - Giet 25-30 ml oplossing in 90 mm petrischaaltjes en voldoende tijd om te drogen.
- Label schotel met geschikte antibiotica en opslaan ondersteboven in 4 ° C, met Parafilm en in een hersluitbare zak.
Opmerking: De platen zijn goed voor ongeveer een maand.
3. Klonering van de biotine Tagged Plasmide
Let op: Voorwaarden worden aseptisch gebeuren.
- Spin down plasmidevector bij 6.000 xg gedurende 3 minuten om pellet, en voeg 10 ul van gesteriliseerd ultrapuur water.
- Verwijder 50 pl chemisch competente E. coli hoge transformatie-efficiëntie cellen van -80 ° C en onmiddellijk plaats op ijs gedurende 5-10 minuten.
- Voeg 1 ul van vector oplossing bij 0,5-1 ng/5056, l cellen aan de 50 ul E. coli-cellen en plaats de resterende plasmide -80 ° C.
- Plaats de bacterie cellen die de vector op ijs gedurende 5 minuten.
- Heat shock de cel en vector mengsel gedurende 30-45 sec bij 42 ° C waterbad en plaats cellen terug op ijs gedurende 2 minuten.
- Voeg 250 ul van super optimale bouillon met katabolische repressie (S) medium (2% w / v Bacto-trypton, 0,5% gew / vol bacto-gistextract, 8,56 mM NaCl, 2,5 mM KCl, 20 mM MgSO4, 20 mM glucose , ultrazuiver water, pH = 7,0) en schudden bij 250 rpm bij 37 ° C gedurende 30 minuten.
Opmerking: SOC mag niet worden geautoclaveerd maar zijn filter gesteriliseerd door een 0,22 urn filter. - Droge platen 10-15 min voor plating cellen.
- Pipetteer 25, 50 en 100 ui celoplossing op afzonderlijke agarplaten die ampicilline (100 ug / ml) en tetracycline (12,5 pg / ml) antibiotica. Gebruik glazen kralen om de oplossing gelijkmatig over agar-platen te verdelen. <li> Incubeer de platen omgekeerd bij 37 ° C gedurende 15-18 uur.
- Controleer voor kleine afzonderlijke bacteriekolonies op platen en opslaan kop bij 4 ° C tot gebruik (figuur 2A).
- Als er geen kolonies aanwezig zijn:
- Controleer de versheid en de steriliteit van buffers en benodigdheden.
- Verhoog de hoeveelheid plasmide toegevoegd E. coli K12-stam.
- Als grote kolonies aanwezig zijn of er een overmatige groei van de kolonies (figuur 2B en 2C), restreak een nieuwe agar plaat met een steriele enting lus of plaat cellen bij een lager volume.
- Als er geen kolonies aanwezig zijn:
- Inoculeer 5 ml LB met ampicilline (100 ug / ml) en tetracycline (12,5 pg / ml) antibiotica met een enkele kolonie van getransformeerde E. coli-cellen. Grow-up cellen overnacht bij 37 ° C bij 250-300 rpm.
- De volgende dag, gebruikt een plasmide isolatie kit om de doelvector isoleren van de nachtelijke grow-en store gezuiverd plasmide bij -80 ° C tot verder gebruik.
- Optioneel: Controleer de zuiverheid en de concentratie van het plasmide met behulp van absorptie lezing verkregen bij 260 en 280 nm.
4. Transformatie van plasmide in Expression Host
Let op: Voorwaarden worden aseptisch gebeuren.
- Herhaal stap 3,2-3,10 voor E. coli BL21 cellen met de volgende wijzigingen:
Opmerking: BL21 cellen geen extra antibiotica nodig, dus alleen ampicilline wordt toegevoegd aan de agar platen voor transformatie.- Voeg 2-5 ul van geïsoleerde plasmide op 0,5-2 ng/50 pi cellen uit stap 3,12-50 pi E. coli-expressie gastheercellen.
- Heat shock cellen voor 60-90 sec.
- Schud oplossing die SOC medium bij 250 rpm gedurende 60 minuten in plaats van 30 minuten.
- Pluk een enkele kolonie van getransformeerde bacteriën cellen uit de petrischaal met een sterile applicator stick en plaats in een reageerbuis met 5 ml LB-medium met de juiste concentratie van ampicilline (100 ug / ml).
- Plaats reageerbuizen in shaker nacht bij 37 ° C bij 250 rpm.
- De volgende ochtend, neem 200 ul van de dag te behalen-up toevoegen aan 5 ml LB met ampicilline 100 ug / ml.
- Bevries de resterende cellen met 250 pi 50% glycerol (steriel) tot 750 ul cultuur en -80 ° C te houden
Opmerking: Nieuwe test expressie en schaal-procedures kan worden gedaan met behulp van een steriele applicator stok een schrapen van bevroren cellen te verkrijgen en enten LB met de juiste antibiotica. - Plaats reageerbuis in schudder bij 250-300 tpm bij 37 ° C totdat de optische dichtheid (OD) wordt gemeten tussen 0,7-0,8 bij een absorptie van 600 nm.
- Veroorzaken cellen met IPTG in een eindconcentratie van 1 mM.
- Schud gedurende nog eens 4 uur bij 37 ° C bij 300 rpm. Als alternatief kunnen ook cellenworden overnacht geschud bij 18 ° C bij 250-300 rpm. Dit kan een hogere opbrengst van plasmide produceren afhankelijk van het doeleiwit.
- Natriumdodecylsulfaat polyacrylamidegelelektroforese (SDS-PAGE) analyse van Test Expressie
- Neem 500 ul van cultuur en plaats in een 1,5 ml buis. Spin down op 13-15 xg gedurende 5 minuten. Giet de bovenstaande vloeistof en label "oplosbaar." Resuspendeer pellet met vortexen in 200 ul laadkleurstof (50 pi 2-mercapto-ethanol, 950 ul Laemmli monster buffer).
Opmerking: Oplosbaar bacteriën korrels worden gebruikt om te bepalen of het recombinante eiwit in de cytoplasmatische regio van de bacteriecellen. Pellets kunnen in -80 ° C worden bewaard zonder het laden van kleurstof totdat het nodig is. Een controle bacteriecultuur die niet is getransformeerd of geïnduceerd kunnen worden behandeld als oplosbare ook voor vergelijking. - Neem 1000 ul van cultuur en plaats in een 1,5 ml buis. Spin down op 13-15 xg gedurende 5 minuten.Giet de bovenstaande vloeistof en label "onoplosbaar."
Opmerking: Onoplosbare pellets zal denaturatie procedures ondergaan hieronder om eiwitten in insluitingslichaampjes bacteriën cellen vrij te geven. Pellets kunnen worden opgeslagen in -80 ° C totdat het nodig is. Een controle bacteriecultuur die niet is getransformeerd of geïnduceerd kunnen worden behandeld als onoplosbaar en ter vergelijking.- Resuspendeer de onoplosbare pellet in 200 ui BugBuster en reactie bij kamertemperatuur gedurende 30 minuten.
- Weer spin down monster bij 13-15 xg gedurende 5 minuten en neem 50 pl supernatant en voeg deze toe aan nieuwe "onoplosbaar" 1.5 ml buis.
- Voeg 50 pl ladingskleurstof deze nieuwe monster.
- Kook zowel oplosbare als onoplosbare monsters gedurende 5 min naar eiwitten voor SDS-PAGE-analyse denatureren.
- Laad elk monster in elektroforese gel met standaard ladder.
- Om te visualiseren het eiwit monsters gebruik een staining reagens en volg het protocol van het bedrijf.
- Bepaal of het eiwit uitdrukt in de oplosbare en / of onoplosbaar fracties door het vergelijken van deze twee rijstroken alsook het vergelijken van de rijstroken aan de oplosbare en onoplosbare rijstroken (zie toelichting 4.9.1 en 4.9.2) op de SDS-PAGE-gel (Figuur 2). Een donkere band verschijnt in het molecuulgewicht van het eiwit in de oplosbare of onoplosbare rijstroken. Dit bepaalt welke isolatieprocedure voor gebruik in protocol 6.
Opmerking: Als er een band in beide gebieden dan ook afzonderlijk gebruikt protocol 6 hieronder kan worden uitgevoerd, of het eiwit kan worden geïsoleerd beide manieren om te bepalen welke isolatiemethode levert een hogere opbrengst van recombinant eiwit (Figuur 3) . - Als een 4 uur en 's nachts inductie werd uitgevoerd, bepalen welke inductie methode de hoogste eiwitproductie voor de scale-up proces (figuur 2) heeft.
5. Scale-up procedure en Hoofd Cultuur - Neem 500 ul van cultuur en plaats in een 1,5 ml buis. Spin down op 13-15 xg gedurende 5 minuten. Giet de bovenstaande vloeistof en label "oplosbaar." Resuspendeer pellet met vortexen in 200 ul laadkleurstof (50 pi 2-mercapto-ethanol, 950 ul Laemmli monster buffer).
- Bereid groeimedia met 85,7 g Terrific bouillon en 28,8 ml 50% glycerol in 1,8 L van ultrapuur water en autoclaaf op vloeibare cyclus gedurende 1 uur.
- Start een overnachting cultuur uit ingevroren cel stock gemaakt in stap 4.5.
Let op: Voorwaarden worden aseptisch gebeuren.- Meng 20 ml LB en met een eindconcentratie van 100 ug ampicilline / ml in een steriele 125 ml Erlenmeyer kolf.
- Met behulp van een steriele applicator stok neem een sloop van getransformeerde E. coli-cellen en neerzetten applicator in de kolf. Verwijder de applicator stick en plug fles met schuim stop of katoen en dek af met aluminiumfolie om de steriliteit te behouden.
- Schud nacht bij 250 tpm bij 37 ° C.
- Hoofd Cultuur
Let op: Voorwaarden worden aseptisch gebeuren.- Giet overnacht cultuur in 1,8 L van steriele groeimedia en voeg ampicilline bij 100 ug / ml en 6 tot 8 druppels steriel antischuimmiddel 204 met behulp van een Pasteur pipet.
- Plaats culturen in een 37 ° C waterbad met 0,2 mm gefilterde perslucht borrelen in culturen door beluchting stenen.
- Zodra de OD 600 nm 0,7-0,8 bereikt, induceren met IPTG (1 mM) en laat inductie optreedt voor of 4 uur bij 37 ° C of overnacht bij 18 ° C afhankelijk van oplosbare / onoplosbare resultaten van SDS-PAGE in stap 4.9.
- Verzamelen E. coli Cellen
- Spin down de celcultuur in 1 L centrifuge flessen (2 flessen / cultuur) gedurende 15 minuten bij 14.000 xg bij 4 ° C.
- Giet supernatant en met behulp van een dunne spatel, schep de bacteriën pellet in twee buizen van 50 ml. De cellen kunnen opnieuw worden gepelleteerd door centrifugatie gedurende enkele minuten.
Opmerking: Elke 1,8 L cultuur zal resulteren in twee bacteriën pellets, een in elke 50 ml centrifugebuis. - WINKEL pellets -80 C tot eiwit isolatie.
- Cell Lysis
- Nonnative
- Verwijder getransformeerde E. coli pellet van -80 ° C vriezer en voeg 20 ml Lysis / Wash Buffer (Tabel 1) aan elke centrifugebuis.
- Vortex en schud de bevroren pellet totdat het ontdooit en oplosbaar in de buffer-oplossing zonder grote brokken. Incubeer op nutator overnachten. De volgende morgen, moet de pellet nu een viskeuze suspensie door denaturering van het eiwit uit de buffer.
- Centrifugeer de suspensie bij 20.500 xg bij kamertemperatuur gedurende 30 minuten. Breng het supernatant naar een nieuwe buis voor isolatie en de pellet gooi.
- Verkrijgen getransformeerde E. coli pellet van -80 ° C vriezer.
- Voeg Lysis Buffer (Tabel 1) om centrifugebuis tot een eindvolume van 30 ml te bereiken en los bevroren pellet door vortexen en rigoureus schudden. Plaats pellet op ijs.
- Was ultrasoonapparaat sonde met 70% ethanol bij 100% amplitude gedurende 1-2 minuten. Herhaal vervolgens met ultrapuur water.
- Sonicaat bacteriën pellet terwijl op ijs gedurende 5 minuten (totale verstreken tijd van 10 min).
- Stel sonicator op 30% amplitude met puls van 30 sec on/30 sec uit.
- Bob centrifugebuis op en neer tijdens sonicatie interval om volledig breken de cel pellet. Aan het einde van de totale verstreken tijd er mogen geen zichtbare pellet bacteriën waardoor een vezelig, viskeuze suspensie.
- Reinig de sonicator probe tussen verschillende eiwit isolatie en voor opslag via 70% ethanol en ultrazuiver water zoals beschreven in stap 6.1.2.3.
- Nonnative
6. Isolatie en zuivering van recombinant eiwit
Opmerking: Als het eiwit bevindt zich in de oplosbare regio op basis van SDS-PAGE-analyse uit stap 4.9 en vervolgens "Inheemse Isolation" zal worden gebruikt, maar voor onoplosbare eiwitten "niet-aangeboren Isolation" procedures zullen worden uitgevoerd.
- Nonnative
- Voeg 1 ml Ni2 +-NTA harsoplossing elke centrifugebuis (2 ml hars totaal voor een 1,8 L cultuur) en incubeer bij kamertemperatuur gedurende tenminste 1 uur op nutator.
- Giet slurrie in affiniteit kolom en laat geen oplossing om helemaal doorheen druppelen kraan klep in afval beker.
- Voer 10 wassingen met 10 ml van Lyse / Wash Buffer voor elke wasbeurt.
- Voor de eerste twee wassen, voeg 10 ml aan de centrifugebuis extra hars te verwijderen en giet in kolom. De extra wassingen kan direct worden toegevoegd aan de kolom.
- Na elke wasbeurt, roer de hars met een glazen roerstaaf. Zodra de was druppelt in het afval beker, kan de volgende 10 ml worden toegevoegd.
- Na het wassen helemaal drips door, dicht kraan klep, verwijder afval beker en te vervangen door 50 ml centrifugebuis voor eiwit collectie.
- Voeg 15 ml Elutiebuffer (tabel 1) en roer-up hars, waardoor oplossing te zitten voor 5 minuten. Open kraan ventiel en verzamelen elutie. Herhaal met een extra 15 ml.
- Inlander
- Volg de nonnative Affinity Chromatography hierboven (Stappen 6.2.1.1-6.2.1.4) behalve pas de volgende parameters:
- Incubeer Ni2 +-NTA hars oplossing bij 4 ° C gedurende tenminste 1 uur op nutator.
- Gebruik de juiste Wash Buffer (tabel 1).
- Voeg 5 ml Elutiebuffer (tabel 1) en incubeer met hars gedurende 5 minuten.
- Open kraan klep en laat elueren tot het meeste oplossing door gedruppeld.
- Voeg 90 ul / putje van Bradford reagens 96-well plaat verwijderen. Na elke elutie mogelijk 10 gl zolutie te druppelen uit kolom in putje met 90 ul Bradford reagens.
- Blijven toevoegen 5 ml Elutiebuffer in een tijd totdat Bradford assay niet meer eiwit (kleur gaat van donker blauw naar licht blauw te ontruimen) detecteert. Dit duurt meestal 4-5 elutievolumes.
- Volg de nonnative Affinity Chromatography hierboven (Stappen 6.2.1.1-6.2.1.4) behalve pas de volgende parameters:
- Maak nonnative (renaturering) en inheemse dialyse buffers (tabel 1) en bewaar in 4 ° C.
Opmerking: De pH van de dialyse buffers worden bepaald door het doel eiwit iso-elektrisch punt (pI). Als vuistregel eiwitten ten minste een vol punt boven of onder hun pi-waarden moeten worden gebufferd. - Transfer inheemse en niet-aangeboren eluties dialyse buis met geschikte molecuulgewichtgrenswaarde (25.000 MWCO voor NGF en 50.000 MWCO voor Sema3A). Plaats elke eiwitmonster in respectieve dialysebuffer 1 gedurende 4 uur bij 4 ° C en vervang de respectieve buffer 2 overnacht bij 4 ° C.
Opmerking: Eiwit moet worden gedialyseerd in elke buffer gedurende ten minste 4 uur voor de juiste hervouwing en bufferuitwisseling plaatsvinden. - Concentreer de gedialyseerd eiwit eluties tot minder dan 5 ml met een centrifuge draaien concentrators.
Opmerking: Eiwitten kunnen verder worden gezuiverd door snelle proteïne vloeistofchromatografie (FPLC) en opnieuw geconcentreerd.
- Optioneel: bepalen extinctiecoëfficiënt ε zodat eiwitconcentratie kan voortaan isolaties worden bepaald door de absorptie van een monster bij 280 nm met behulp Law Beer-Lambert: c = A 280nm / εl, waarbij L de weglengte.
7. Biotinylering van gezuiverde eiwit
- Dialyze eiwitten in 10.000 MWCO dialyse cassettes against 10 mM Tris (pH = 8,0), het veranderen van de buffer om de 4 uur met een totaal van 6 veranderingen.
- Breng de recombinante eiwitten (nu in 10 mM Tris-buffer) tot 2 ml micro-centrifugebuis voor biotinylering.
- Biotinyleren eiwitten met een biotine ligase proteïne kit.
- Dialyseer eiwitten tegen PBS (pH = 7,4) met 10.000 MWCO dialyse cassettes met 3 buffer verandert per dag gedurende 2 dagen.
- Bepaal het percentage biotinylering van eiwitten met een kwantificeringskit.
- Bepaal de concentratie weer zoals beschreven in 6.4 en bewaar bij 4 ° C of monster en bewaar bij -20 ° C voor lange termijn opslag.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Klonen en Test Expression
Wanneer plating behoren wordt uitgevoerd, moet enkele geïsoleerde kolonies te vormen om de kansen van plukken klonale getransformeerde bacteriecellen (Figuur 2A) verhogen. Echter, als er te veel cellen zijn bedekt, platen te lang geïncubeerd bij 37 ° C of transformatie is twijfelachtig, kolonies kan de agar plaat te dekken of te vormen grotere aggregaten van cellen (fig. 2B en 2C). Tijdens testuitdrukking werden NGF en Sema3A eerste geïnduceerd gedurende 4 uur bij 37 ° C en SDS-PAGE-analyse bepaald beide eiwitten waren in de oplosbare fractie (figuur 2D). Eiwitexpressie leek eerlijk en dus een andere test uitdrukking met overnachting inductie bij 18 ° C werd onderzocht. NGF resulteerde in betere uitdrukking in de oplosbare fractie, terwijl er geen merkbaar verschil met Sema3A (figuur 2E).
"> Isolatie, zuivering en BiotinylatieZowel de NGF en Sema3A werden geïsoleerd met behulp van inheemse isolatietechnieken zoals beschreven in het bovenstaande protocol en door de kolom FPLC voor zuivering. Bovendien zijn deze recombinante proteïnen werden geïsoleerd en gezuiverd nonnatively. Ook al NGF was in de oplosbare fractie tijdens de test uitdrukking, inwoner isoleringsprocedures produceerde een lage opbrengst van NGF nadat beide 37 ° C (4,57 mg / main cultuur van 2 L) en 18 ° C (6,11 mg / main cultuur van 2 L; Figuur 3A, ononderbroken lijnen) inducties. Echter, een hogere opbrengst van NGF werd verkregen door isolatie met aangeboren renaturatie (10,72 ± 1,8 mg / hoofdkweek van 2 L, figuur 3A, streeplijn) na 18 ° C, overnacht inductie. Anderzijds, aangeboren isolatie leverde geen Sema3A productie (Figuur 3B, streeplijn) met 8,61 ± 3,1 mg / hoofdkweek van 2 L van natief isolatie (Figuur 3 B, ononderbroken lijn). Als gevolg hiervan werd NGF geïsoleerd onder niet-aangeboren voorwaarden na overnacht inductie bij 18 ° C, terwijl, Sema3A onderging inheemse isolatie na 4 uur van inductie bij 37 ° C. FPLC pieken werden opgevangen en NGF en Sema3A monsters werden geanalyseerd met SDS-PAGE (Figuur 3). Aanvullende eiwitten pieken in de FPLC uitgang voor Sema3A (Figuur 3B) werden verzameld en geanalyseerd met SDS-PAGE en niet in de Sema3A molecuulgewicht regio. Deze fracties zijn waarschijnlijk afbraakproducten omdat ze niet functioneel gedroeg in celgebaseerde proeven evenals de Sema3A piek aangeduid in figuur 3B. Eiwitten werden gebiotinyleerd met een BirA enzym en gedialyseerd om eventueel niet gereageerd species te verwijderen. Biotinylering werd bevestigd met een biotine kwantificering kit en fluorescerende microplaatlezer.
ftp_upload/51295/51295fig1highres.jpg "src =" / files/ftp_upload/51295/51295fig1.jpg "/>
Figuur 1. Protein engineering met behulp van een E. coli-expressie-systeem. Het basisproces van recombinant eiwit-engineering gaat het ontwerpen van een plasmide voor klonering en expressie in E. coli. Getransformeerde kolonies worden geselecteerd met het gebruik van antibiotica. Kleine proef uitdrukkingen worden gebruikt voor het optimaliseren en identificeren van de productie en de oplosbaarheid van het doeleiwit. Deze procedure wordt opgeschaald naar grote partij teelten (liter schaal). Chromatografie methoden worden gebruikt voor het isoleren en zuiveren van de gewenste gemanipuleerde eiwit. Modificaties zoals biotinylering kan optreden tijdens batch teelten of na zuivering.
Figuur 2. Optimizing testuitdrukking van NGF en Sema3A. (A) Plating 25 ul van getransformeerde E. coli K12 cellen resulteerde in kleine geïsoleerde kolonies. Een afzonderlijke kolonie worden geselecteerd testuitdrukking. Voor BL21 getransformeerde cellen moeten vergelijkbaar kolonie distributie optreden. (BC) Plating 50 ul en 100 ul K12 cellen, respectievelijk geleid overbevolking bacteriekolonies. Plukken van deze platen kan leiden tot een lagere kans op het selecteren van een kolonie afgeleid van een getransformeerde cel. (D) Test uitingen van getransformeerde cellen werden geïnduceerd gedurende 4 uur bij 37 ° C met IPTG en SDS-PAGE toont aan dat NGF-eiwit (29 kDa) en Sema3A fusie-eiwit (91 kDa) zijn aangegeven in de oplosbare fractie. (E) overnacht inductie bij 18 ° C toont NGF expressie nog in de oplosbare fractie, echter uitdrukking voor Sema3A niet verbeterd.
Figuur 3. Zuivering van NGF en Sema3A middels FPLC. (A) nonnative isolatie na 18 ° C overnacht inductie (streeplijn) resulteerde in betere opbrengsten NGF vergelijking tot het natuurlijke isolatie zowel 4 uur, 37 ° C en gedurende de nacht, 18 ° C inducties (getrokken lijnen). (B) Voor Sema3A, inductie bij 37 ° C gedurende 4 uur en inheemse isolatie staat tot betere opbrengsten in vergelijking met niet-aangeboren isolatie tegelijk teelt parameters. SDS-PAGE toont FPLC piek collecties (pijlen) voor zowel (A) NGF en (B) Sema3A. Een gelfiltratie eiwitstandaard werd uitgevoerd om de molecuulgewichtsverdeling van de pieken bevestigen en is vermeld in de achtergrond van de FPLC percelen in kDa.
| Isolatie | Buffer | Onderdelen |
| Nonnative | Lysis / Wash | 6 M GuHCl, 100 mM H 2 NaPO 4, 10 mM Tris Base, 10 mM imidazool, pH = 8,0 |
| Elutie | 6 M GuHCl, 200 mm ijsazijn (17,4 M) | |
| Dialyse (Renaturatie) | Fosfaat buffer zoutoplossing (PBS): 21,7 mM NaH 2PO 4, 15,3 mM Na 2 HPO 4, 149 mM NaCl | |
| Buffer 1: PBS, 0,2 M GuHCl, 1,99 mM dithiothreitol (DTT) in 4 L ultrapuur water, pH = 7,4 | ||
| Buffer 2: PBS in 4 L ultrapuur water, pH = 7,4 | ||
| Inlander | Lysis | 50 mM NaH 2PO 4, 300 mM NaCl, 10 mM imidazool, pH = 8,0 |
| Wassen | 50 mMNaH 2 PO 4, 300 mM NaCl, 20 mM imidazool, pH = 8,0 | |
| Elutie | 50 mM NaH 2PO 4, 300 mM NaCl, 250 mM imidazool, pH = 8,0 | |
| Dialyse | Fosfaat buffer zoutoplossing (PBS): 21,7 mM NaH 2PO 4, 15,3 mM Na 2 HPO 4, 149 mM NaCl | |
| Buffer 1: PBS, 1,99 mM DTT in 4 L ultrapuur water, pH = 7,4 | ||
| Buffer 2: PBS in 4 L ultrapuur water, pH = 7,4 |
Tabel 1. Recombinant Protein Isolation Buffers.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Recombinant eiwit-engineering is een zeer krachtige techniek die vele disciplines overspant. Het is kosteneffectief, afstembare en een relatief eenvoudige procedure, waardoor de productie van hoge opbrengsten van op maat gemaakte eiwitten. Het is belangrijk op te merken dat het ontwerpen en expressie doeleiwitten is niet altijd eenvoudig. Basale expressie en recombinant proteïne stabiliteit afhankelijk van specifieke keuzen van vector, E. coli celstammen, peptide tag aanvullingen en teelt parameters. Onze specifieke ontwerp criterium maakt gebruik van gevestigde E. coli stammen voor eiwit-engineering. Bovendien, de plasmide vector bevat een T7-lac-promoter en ampicilline resistentie gen voor stabiele recombinante eiwitexpressie.
Na het verkrijgen van zeer zuivere gesubkloneerde plasmide, de eerste grote procedure voor het doeleiwit met succes te transformeren in de gastheercel en bepalen de oplosbaarheid vanhet eiwit. Test uitdrukkingen zijn de beste tijd om de synthese van het doeleiwit te optimaliseren. Het is belangrijk om kleine, geïsoleerde kolonies (Figuur 2A) plukken betere selectie van bacteriecellen die het plasmide te verzekeren. Strategieën Problemen zoals het opnieuw uitstrijken de kolonies herverdelen of incuberen agarplaten gedurende kortere tijdsperioden kon in betere kolonie formaties. Het is geen verrassing dat de productie van recombinant eiwit induceert stress op de host-stam 36. Tijdens deze fase als expressie slecht factoren als antibioticum en IPTG concentratie en inductie tijd en temperatuur kunnen worden aangepast om de optimale doeleiwit (voor overzichten zie 37-38) bereiken. Dit werd gezien voor NGF waar de beste uitdrukking gevolg van nachtelijke inductie bij 18 ˚ C (figuur 2E).
Sema3A resulteerde in eiwitproductie voor natieve omstandigheden maar nonnative isolatie toonde geen eiwitproductie (Figuur 3B). Belangrijkste culturen van NGF werden geïnduceerd gedurende 4 uur bij 37 ˚ C en 's nachts bij 18 ˚ C en geïsoleerd onder natuurlijke omstandigheden. FPLC zuivering produceerde een lagere opbrengst van NGF in vergelijking met de belangrijkste culturen die nonnatively werden geïsoleerd na overnacht inductie bij 18 ˚ C (figuur 3A). De vorming van eiwitten in insluitingslichamen algemeen wordt gedacht ongewenst omdat renaturatie soms moeilijk en niet altijd succesvol. Dit heeft geleid tot de ontwikkeling van technieken oplosbaarheid eiwit met de toevoeging van oplosbare eiwitsequenties 39-41 verbeteren. Echter, eiwitten is aangetoond dat vormen van conformatietoestanden bezitten terwijl geïsoleerd in insluitlichamen, en parameters zoals lagere inductie temperaturen helpen om deze actief te kunnen handhaven 42-46. Wanneer een eiwit alleen kan worden uitgedrukt in de onoplosbare vorm is het meestal mogelijk opnieuwnatuur het eiwit na isolatie met behulp van eenvoudige technieken met zeer weinig opbrengstverlies zoals we eerder hebben gemeld 21.
We hebben laten zien hoe succesvol engineeren en produceren biotinylatable eiwitten met behulp van een E. coli klonering en expressie systeem als de gastheer waardoor ongeveer 8-10 mg / hoofdkweek van 2 L. Het is belangrijk op te merken dat de totale reeks gebeurtenissen gelijk blijft bij het produceren van nieuwe recombinante eiwitten (Figuur 1), maar elke maat die eiwitten dient van geval behandeld per geval te bepalen hoe specifiek produceren de hoogste opbrengst van gezuiverd product. We hebben laten zien hoe NGF en Sema3A zich anders gedragen in dezelfde teeltsysteem en hoe ze hun productie te optimaliseren. Daarnaast zijn we op dit moment met een andere E. coli B gastheer stam die kan biotinyleren in vivo 47 voor andere doelgroepen eiwitten, die het belang aantonen van Staying goed geïnformeerd over de lopende ontwikkelingen en wijzigingen met betrekking tot recombinant eiwit-engineering.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
De auteurs willen graag de Universiteit van Akron erkennen voor de financiering die dit werk ondersteund.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1,4-Dithio-DL-threitol, DTT, 99.5% | Chem-Impex International | 127 | 100 g |
| 2-Hydroxyethylmercaptan β-Mercaptoethanol | Chem-Impex International | 642 | 250 ml |
| Acetic acid, glacial | EMD | AX0073-9 | 2.5 L |
| Agar | Bioshop | AGR001.500 | 500 g |
| Ampicillin sodium salt | Sigma-Aldrich | A9518 | 25 g |
| Antifoam 204 | Sigma-Aldrich | A6426 | 500 g |
| Barstar-NGF pET-21a(+) | GenScript USA Inc. | 4 µg | |
| BL21(DE3) Competent Cells | Novagen | 69450 | 1 ml; Expression Host |
| Bradford reagent | Sigma-Aldrich | B6916 | 500 ml |
| BugBuster | Novagen | 70922-3 | 100 ml |
| Gel filtration standard | Bio-Rad | 151-1901 | 6 vials |
| Glycerol | Bioshop | GLY001.1 | 1 L |
| Guanidine hydrodioride amioformamidine hydrochloride | Chem-Impex International | 152 | 1 kg |
| His-Pur Ni-NTA Resin | Thermo Scientific | 88222 | 100 ml |
| Hydrochloric acid | EMD | HX0603-3 | 2.5 L |
| Imidazole | Chem-Impex International | 418 | 250 g |
| IPTG | Chem-Impex International | 194 | 100 g |
| Laemmli sample buffer | Bio-Rad | 161-0737 | 30 ml |
| Lauryl sulfate sodium salt, Sodium dodecyl surface | Chem-Impex International | 270 | 500 g |
| LB Broth | Sigma-Aldrich | L3022 | 1 kg |
| NovaBlue Competent Cells | Novagen | 69825 | 1 ml; Cloning Host |
| Phosphate buffered saline | Sigma-Aldrich | P5368-10PAK | 10 pack |
| Potassium Chloride | Chem-Impex International | 01247 | 1 kg |
| Sema3A-pET-21a(+) | GenScript USA Inc. | 4 µg | |
| SimplyBlue SafeStain | Invitrogen | LC6060 | 1 L |
| Sodium chloride | Sigma-Aldrich | S5886-1KG | 1 kg |
| Sodium hydroxide | Fisher Scientific | S318-500 | 500 g |
| Sodium phosphate diabasic | Sigma-Aldrich | S5136-500G | 500 g |
| Sodium phosphate monobasic | Sigma-Aldrich | S5011 | 500 g |
| Terrific Broth | Bioshop | TER409.5 | 5 kg |
| Tetracycline hydrochloride | Chem-Impex International | 667 | 25 g |
| Tris/Glycine/SDS Buffer, 10x | Bio-Rad | 1610732 | 1 L |
| Trizma Base | Sigma-Aldrich | T1503 | 1 kg |
| Tryptone, pancreatic | EMD | 1.07213.1000 | 1 kg |
| Yeast extract, granulated | EMD | 1.03753.0500 | 500 g |
| ÄKTApurifier10 | GE Healthcare | 28-4062-64 | Includes kits and accessories |
| Benchtop Orbital Shaker | Thermo Scientific | SHKE4000 | MAXQ 4000 |
| BirA500 | Avidity | BirA500 | Enzyme comes with reaction buffers and biotin solution |
| Dialysis Casette | Thermo Scientific | 66380 | Slide-A-Lyzer (Extra Strength) |
| Dialysis Tubing | Spectrum Laboratories | 132127, 132129 | MWCO: 25,000 and 50,000 |
| Flow Diversion Valve FV-923 | GE Healthcare | 11-0011-70 | |
| FluoReporter Biotin Quantification Assay Kit | Invitrogen | 1094598 | |
| Frac-950 Tube Racks, Rack C | GE Healthcare | 18-6083-13 | |
| Fraction Collector Frac-950 | GE Healthcare | 18-6083-00 | Includes kits and accessories |
| Heated/Refrigerated Circulator | VWR | 13271-102 | Model 1156D |
| Heating Oven FD Series | Binder | Model FD 115 | |
| HiLoad 16/60 Superdex 200 pg | GE Healthcare | 17-1069-01 | Discontinued--Replacement Product: HiLoad 16/600 Superdex 200 pg |
| J-26 XPI Avanti Centrifuge | Beckman Coulter | 393126 | |
| JA 25.50 Rotor | Beckman Coulter | 363055 | |
| JLA 8.1 Rotor | Beckman Coulter | 969329 | Includes 1 L polyporpylene bottles |
| JS 5.3 Rotor | Beckman Coulter | 368690 | |
| Laminar Flow Hood | Themo Scientific | 1849 | Forma 1800 Series Clean Bench |
| Microplate Reader | TECAN | infinite M200 | |
| Mini-PROTEAN Tetra Cell | Bio-Rad | 165-8004 | 4-gel vertical electrophoresis system |
| Mini-PROTEAN TGX Precast Gels | Bio-Rad | 456-9036 | Any kDa, 15-well comb |
| Ni-NTA Column | Bio-Rad | 737-2512 | 49 ml volume ECONO-Column |
| Plasmid Miniprep Kit | Omega Bio-Tek | D6943-01 | |
| PowerPac HC Power Supply | Bio-Rad | 164-5052 | 250 V, 3 A, 300 W |
| Round Bottom Polypropylene Copolymer Tubes | VWR | 3119-0050 | 50 ml tubes for JA 25.50 rotor |
| Spin-X UF Concentrators | Corning | 431488, 431483 | 20 and 6 ml; MWCO: 10,000 Da |
| Subcloning Service | GenScript USA Inc. | Protein Services | |
| Ultrasonic Processor | Cole-Parmer | 18910445A | Model CV18 |
| Vortex-Genie 2 | Scientific Industries | SI-0236 | Model G560 |
References
- Itakura, K., et al. Expression in Escherichia coli of a chemically synthesized gene for the hormone somatostatin. Science. 198 (4321), 1056-1063 (1977).
- Goeddel, D. V., et al. Expression in Escherichia coli of chemically synthesized genes for human insulin. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 76 (1), 106-110 (1979).
- Romano, N. H., Sengupta, D., Chung, C., Heilshorn, S. C. Protein-engineered biomaterials: nanoscale mimics of the extracellular matrix. Biochim. Biophys. Acta. 1810 (3), 339-349 (2011).
- Sengupta, D., Heilshorn, S. C. Protein-engineered biomaterials: highly tunable tissue engineering scaffolds. Tissue Eng. Part B Rev. 16 (3), 285-293 (2010).
- Kamionka, M. Engineering of therapeutic proteins production in Escherichia coli. Curr. Pharm. Biotechnol. 12 (2), 268-274 (2011).
- Rao, A. G. The outlook for protein engineering in crop improvement. Plant Physiol. 147 (1), 6-12 (2008).
- Wen, F., Nair, N. U., Zhao, H. Protein engineering in designing tailored enzymes and microorganisms for biofuels production. Curr. Opin. Biotechnol. 20 (4), 412-419 (2009).
- Singh, R. K., Tiwari, M. K., Singh, R., Lee, J. K. From protein engineering to immobilization: promising strategies for the upgrade of industrial enzymes. Int. J. Mol. Sci. 14 (1), 1232-1277 (2013).
- Bernaudat, F., et al. Heterologous expression of membrane proteins: choosing the appropriate host. PLoS One. 6 (12), (2011).
- McCormick, A. M., Wijekoon, A., Leipzig, N. D. Specific immobilization of biotinylated fusion proteins NGF and Sema3A utilizing a photo-cross-linkable diazirine compound for controlling neurite extension. Bioconjug. Chem. 24 (9), 1515-1526 (2013).
- Studier, F. W., Daegelen, P., Lenski, R. E., Maslov, S., Kim, J. F. Understanding the differences between genome sequences of Escherichia coli. B strains REL606 and BL21(DE3) and comparison of the E. coli B and K-12. 394 (4), 653-680 (2009).
- Novagen pET System Manual. Merck KGaA, , 11, User Protocol TB055 Rev. C 0611JN. Darmstadt, Germany. 1-63 (2011).
- Balbas, P., Bolivar, F. Back to basics: pBR322 and protein expression systems in E. coli. Methods Mol. Biol. 267, 77-90 (2004).
- Studier, F. W., Moffatt, B. A. Use of bacteriophage T7 RNA polymerase to direct selective high-level expression of cloned genes. J. Mol. Biol.. 189 (1), 113-130 (1986).
- Dubendorff, J. W., Studier, F. W. Controlling basal expression in an inducible T7 expression system by blocking the target T7 promoter with lac repressor. J. Mol. Biol. 219 (1), 45-59 (1991).
- Studier, F. W., Rosenberg, A. H., Dunn, J. J., Dubendorff, J. W. Use of T7 RNA polymerase to direct expression of cloned genes. Methods Enzymol. 185, 60-89 (1990).
- Tucker, J., Grisshammer, R. Purification of a rat neurotensin receptor expressed in Escherichia coli. Biochem. J.. 317, 891-899 (1996).
- Schatz, P. J. Use of peptide libraries to map the substrate specificity of a peptide-modifying enzyme: a 13 residue consensus peptide specifies biotinylation in Escherichia coli). Biotechnology. 11 (10), 1138-1143 (1993).
- Anfinsen, C. B.
- Villaverde, A., Carrio, M. M. Protein aggregation in recombinant bacteria: biological role of inclusion bodies. Biotechnol. Lett. 25 (17), 1385-1395 (2003).
- Leipzig, N. D., Wylie, R. G., Kim, H., Shoichet, M. S. Differentiation of neural stem cells in three-dimensional growth factor-immobilized chitosan hydrogel scaffolds. Biomaterials. 32 (1), 57-64 (2011).
- Tam, R. Y., Cooke, M. J., Shoichet, M. S. A covalently modified hydrogel blend of hyaluronan-methyl cellulose with peptides and growth factors influences neural stem/progenitor cell fate. J. Mater. Chem. 22, 19402-19411 (2012).
- Li, H., Wijekoon, A., Leipzig, N. D. 3D Differentiation of Neural Stem Cells in Macroporous Photopolymerizable Hydrogel Scaffolds. PLoS One. 7 (11), (2012).
- McCormick, A. M., Leipzig, N. D. Neural regenerative strategies incorporating biomolecular axon guidance signals. Ann. Biomed. Eng. 40 (3), 578-597 (2012).
- Kay, B. K., Thai, S., Volgina, V. V.
- Bayer, E. A., Wilchek, M.
- Weber, P. C., Ohlendorf, D. H., Wendoloski, J. J., Salemme, F. R. Structural origins of high-affinity biotin binding to streptavidin. Science. 243 (4887), 85-88 (1989).
- Chen, I., Ting, A. Y. Site-specific labeling of proteins with small molecules in live cells. Curr. Opin. Biotechnol. 16 (1), 35-40 (2005).
- Howarth, M., Ting, A. Y. Imaging proteins in live mammalian cells with biotin ligase and monovalent streptavidin. Nat. Protoc. 3 (3), 534-545 (2008).
- Hutsell, S. Q., Kimple, R. J., Siderovski, D. P., Willard, F. S., Kimple, A. J. High-affinity immobilization of proteins using biotin- and GST-based coupling strategies. Methods Mol. Biol. 627, 75-90 (2010).
- Marek, P., Senecal, K., Nida, D., Magnone, J., Senecal, A. Application of a biotin functionalized QD assay for determining available binding sites on electrospun nanofiber membrane. J. Nanobiotechnol. 9, 48 (2011).
- Cull, M. G., Schatz, P. J. Biotinylation of proteins in vivo and in vitro using small peptide tags. Methods Enzymol. 326, 430-440 (2000).
- Miller, R. E., Kopesky, P. W., Grodzinsky, A. J. Growth factor delivery through self-assembling peptide scaffolds. Clin. Orthop. Relat. Res. 469 (10), 2716-2724 (2011).
- Davis, M. E., Hsieh, P. C., Grodzinsky, A. J., Lee, R. T. Custom design of the cardiac microenvironment with biomaterials. Circ. Res. 97 (1), 8-15 (2005).
- Tokatlian, T., Shrum, C. T., Kadoya, W. M., Segura, T. Protease degradable tethers for controlled and cell-mediated release of nanoparticles in 2- and 3-dimensions. Biomaterials. 31 (31), 8072-8080 (2010).
- Gill, R. T., Valdes, J. J., Bentley, W. E. A comparative study of global stress gene regulation in response to overexpression of recombinant proteins in Escherichia coli. Metab. Eng. 2 (3), 178-189 (2000).
- Sivashanmugam, A., et al. Practical protocols for production of very high yields of recombinant proteins using Escherichia coli. Protein Sci. 18 (5), 936-948 (2009).
- Graslund, S., et al.
- Marston, F. A. The purification of eukaryotic polypeptides synthesized in Escherichia coli. Biochem. J. 240 (1), 1-12 (1986).
- Sorensen, H. P., Mortensen, K. K. Soluble expression of recombinant proteins in the cytoplasm of Escherichia coli. Microb. Cell Fact. 4 (1), (2005).
- de Marco, A., Deuerling, E., Mogk, A., Tomoyasu, T., Bukau, B. Chaperone-based procedure to increase yields of soluble recombinant proteins produced in E. coli. BMC Biotechnol. 7, 32 (2007).
- de Groot, N. S., Ventura, S. Effect of temperature on protein quality in bacterial inclusion bodies. FEBS Lett. 580 (27), 6471-6476 (2006).
- Ventura, S., Villaverde, A.
- Vera, A., Gonzalez-Montalban, N., Aris, A., Villaverde, A. The conformational quality of insoluble recombinant proteins is enhanced at low growth temperatures. Biotechnol. Bioeng. 96 (6), 1101-1106 (2007).
- Peternel, S., Komel, R. Isolation of biologically active nanomaterial (inclusion bodies) from bacterial cells. Microb. Cell Fact. 9, 66 (2010).
- Garcia-Fruitos, E. Inclusion bodies: a new concept. Microb. Cell Fact. 9. 9, 80 (2010).
- Li, Y., Sousa, R. Expression and purification of E. coli BirA biotin ligase for in vitro biotinylation. Protein Expr. Purif. 82 (1), 162-167 (2012).
