我们在这里描述了一种使用 HEK293T 细胞的经济高效的颗粒酶表达系统,该系统可产生高产量的纯、完全糖基化和酶活性蛋白酶。
方法文章
我们在这里描述了一种使用 HEK293T 细胞的经济高效的颗粒酶表达系统,该系统可产生高产量的纯、完全糖基化和酶活性蛋白酶。
当细胞毒性 T 淋巴细胞 (CTL) 或自然杀伤 (NK) 细胞识别肿瘤细胞或细胞内病原体感染的细胞时,它们会释放其细胞毒性颗粒内容物以消除靶细胞和细胞内病原体。颗粒丝氨酸蛋白酶、颗粒酶 (Gzms) 由成孔蛋白穿孔素 (PFN) 递送到宿主细胞胞质溶胶中,并通过原核膜破坏蛋白颗粒溶血素 (GNLY) 递送到细菌病原体中,从而触发宿主细胞和细胞内病原体的死亡。为了研究 Gzms 在实验体外环境中介导的靶细胞死亡的分子机制,需要产生大量活性酶的蛋白质表达和纯化系统。哺乳动物分泌的蛋白质表达系统意味着有可能产生正确折叠、功能齐全的蛋白质,这些蛋白质具有翻译后修饰,例如糖基化。因此,我们使用一种经济高效的钙沉淀方法对 HEK293T 细胞进行瞬时转染克隆到表达质粒 pHLsec 中的人 Gzms。 使用载体提供的 C 端多聚组氨酸标签,通过固定化镍亲和层析从培养上清液中纯化 Gzm。在蛋白质的 N 端插入肠激酶位点可以产生活性蛋白酶,最终通过阳离子交换层析纯化。该系统通过产生高水平的细胞毒性人 Gzm A、B 和 M 进行了测试,并且应该能够高产地生产人体内的几乎所有酶。
所述Gzms是一族局部存在的CTL专门溶酶体和NK细胞1高度同源的丝氨酸蛋白酶。这些杀伤细胞的细胞毒性颗粒还包含与膜破坏蛋白质PFN和GNLY被在识别去往消除2,3靶细胞的同时释放与Gzms。有五个Gzms在人类(GzmA,B,H,K和M),和10 Gzms小鼠(GzmA - G,K,M和N)。 GzmA和GZMB是最丰富的和广泛的研究在人类和小鼠1。然而,最近的研究已经开始研究细胞死亡途径以及由在健康和疾病4,另外,所谓孤儿Gzms介导的额外的生物效应。
该Gzms最著名的功能,特别是GzmA和GZMB的,是程序性细胞死亡在哺乳动物细胞中的诱导时由PFN 5,6-递送到靶细胞。然而,最近的研究还PFN 7,8展示了Gzms细胞外效应与免疫调节和炎症产生深远的影响,独立胞浆交付。这是在Gzms胞浆入境后有效地杀伤细胞的光谱也于近日从哺乳动物细胞扩大至9,10细菌,甚至某些寄生虫11。最近的这些发现开辟了一个全新的领域进行研究GZM。因此,经济高效,高产哺乳动物表达系统将显著缓解的方式为那些未来的研究。
天然人,小鼠和大鼠Gzms已成功地从CTL和NK细胞线12-14的颗粒级分纯化。然而,在我们手中的这样的纯化技术的产率小于0.1毫克/升细胞培养物(未发表的观测和12)的范围内。此外,单个GZM由诺特的色谱分离而不污染řGzms和/或蛋白质,也存在于该颗粒是具有挑战性(未公布的数据和12,14)。重组Gzms产生于细菌15,酵母16,昆虫细胞17和甚至在哺乳动物细胞如HEK 293 18,19。仅在哺乳动物表达系统承担产生重组酶具有相同于天然细胞毒性蛋白质的翻译后修饰的潜力。翻译后修饰已牵涉与通过内吞作用的特异性摄取和蛋白酶的靶细胞20-22内的细胞内定位。因此,通过使用pHLsec 23质粒骨干GZM表达(拉杜Aricescu和伊冯·琼斯,英国牛津大学一个样的礼物),我们建立了一个简单,时间和成本效益的系统,高产蛋白生产HEK293T细胞。 pHLsec结合CMV增强用鸡Β肌动蛋白启动子;在一起,这些元件demonstra泰德在各种细胞系24中的最强的启动子活性。此外,该质粒含有兔Β珠蛋白内含子,优化的Kozak和分泌信号,一个赖氨酸的6xHis标签和一个多聚A信号。插入可方便地分泌信号,并确保对缺乏适当的N-末端结构域的蛋白的最佳表达和分泌效率的赖氨酸的6xHis标签( 图1)之间进行克隆。为Gzms的表达,我们换成由载体随后肠激酶(EK)的网站(DDDDK)提供的分泌信号内源分泌信号序列,使得EK治疗活化分泌Gzms(活性Gzms开始与N-末端氨基酸序列IIGG 25)。另外,在有利于该方法,HEK293T细胞在低价介质快速增长,如Dulbecco改进的Eagle培养基(DMEM),并且非常适合于成本效益的磷酸钙转染法。
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1.生产表达质粒pHLsec-GZM的
Gzms在HEK293T细胞2.表达
3.测试GZM活动
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在下面的部分中,我们将提出一个GzmA制剂的一个完整的文件照亮方法。我们还成功纯化GZMB和GzmM,在生产方面的净化效率和活动类似的结果。然而,从这些准备工作后,我们将只显示几个选定的数据块。从293T细胞按照目前的协议GZMB准备在几个已发表 的研究中使用,突出了他们活动的各种生物检测系统9,29,31-34。
一个典型的GzmA纯化示于图2A中 。有效转染和表达在72小时中在还原条件下显示通过在考马斯染色的SDS-PAGE凝胶的可检测GZM带未经培养上清液(〜37 kDa的为GZMB和GzmM进一步集中;〜三十四分之六十〇kDa的为GzmA下非还原/还原条件)。对IMAC纯化后,将样品与输入处理okinase(EK)。的EK的可见移位处理过的样品(后EK)相比,预EK控制进行了观察。上的S柱最终纯化导致高纯度GZM制剂(GzmA 图2A; GZMB和GzmM 图2B)具有单个带的外观上考马斯染色的蛋白质凝胶。将合并的级分浓缩至〜100μM的终浓度。通...
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GzmA和GZMB的经典和广泛研究的作用是诱导凋亡在哺乳动物细胞中的其胞质递送由所述孔形成蛋白PFN 1之后。最近,Gzms的细胞毒性谱显著从哺乳动物细胞扩大到细菌9,10,以及某些寄生虫11。此外,GzmA和GZMB的非经典,胞外功能以及各种孤儿Gzms的生物学意义仍不清楚。因此,Gzms的健壮时间和成本的高效表达和纯化系统中,通过该协议规定,将是对这些未来的研究有很大的帮助。
该方法的强度是特别基于该表达载体,pHLsec 23,用于在该系统中。此质粒具有在大肠杆菌中高拷贝数大肠杆菌 ,从而实现高效的DNA的生产。其增强子/启动子元件提供的最强活性的各种细胞系24。它包含的转录单位内的内含子。内含子已被发现能增强在哺乳动物细胞中的基因表达高达100倍37。此外,该质粒提供了Kozak共有和优化的分泌信号,一个赖氨酸的6xHis标签和一个多聚A信号( 图1)。插入可以通过使用分泌...
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作者没有什么可透露的。
这项工作得到了诺华医学生物研究基金会和弗里堡大学研究池(至 MW)的资助。我们感谢 Li Zhao、Zhan Xu 和 Solange Kharoubi Hess 的技术支持,以及 Radu Aricescu 和 Yvonne Jones(英国牛津大学)提供的 pHLsec 质粒,以及 Thomas Schürpf(哈佛医学院)的有益讨论。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| TRIzol 试剂 | Invitrogen | 15596-026 | 总 RNA 分离试剂盒 |
| SuperScript II 逆转录酶 | Invitrogen | 18064-014 | |
| Phusion 高保真 DNA 聚合酶 | NEB M0530L | ||
| EndoFree 质粒 Maxi 试剂盒 | QIAGEN | 12362 | |
| EX-CELL 293 HEK 293 细胞无血清培养基 | Sigma | 14571C | |
| DMEM、高葡萄糖、GlutaMAX 补充剂、丙酮酸 | Gibco | 31966-021 | |
| SnakeSkin 透析管、10K MWCO | Thermo Scientific | 68100 | |
| 肠激酶(来自牛肠)、 | Sigma | E4906 | 重组物、≥20 单位/毫克蛋白质 |
| HisTrap Excel 5 ml 色谱柱 | GE Healthcare | 17-3712-06 | 镍 IMAC |
| HiTrap SP HP 5 ml 色谱柱 | GE Healthcare | 17-1152-01 | S 列 |
| N-&α;-Cbz-L-赖氨酸硫代苄酯 (BLT) | Sigma | C3647 | GzmA 底物 |
| Boc-Ala-Ala-Asp-S-Bzl (AAD) | MP 生物医学 2193608 _10mg | GzmB 底物 | |
| Suc-Ala-Ala-Pro-Leu-对硝基苯胺 (AAPL) | Bachem | GzmM 底物 | |
| 5,5′-二硫代-双(2-硝基苯甲酸) (DTNB) | Sigma | D8130 | Ellman 试剂 |
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