Descrevemos aqui um sistema de expressão de granzima econômico usando células HEK293T que produz altos rendimentos de protease pura, totalmente glicosilada e enzimaticamente ativa.
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Descrevemos aqui um sistema de expressão de granzima econômico usando células HEK293T que produz altos rendimentos de protease pura, totalmente glicosilada e enzimaticamente ativa.
Quando os linfócitos T citotóxicos (CTL) ou células natural killer (NK) reconhecem células tumorais ou células infectadas com patógenos intracelulares, eles liberam seu conteúdo de grânulos citotóxicos para eliminar as células-alvo e o patógeno intracelular. A morte das células hospedeiras e patógenos intracelulares é desencadeada pelas proteases de serina do grânulo, granzimas (Gzms), entregues ao citosol da célula hospedeira pela proteína formadora de poros perforina (PFN) e em patógenos bacterianos pela granulisina proteica disruptora da membrana procariótica (GNLY). Para investigar os mecanismos moleculares de morte de células-alvo mediadas pelo Gzms em ambientes experimentais in vitro, são necessários sistemas de expressão e purificação de proteínas que produzam grandes quantidades de enzimas ativas. Os sistemas de expressão de proteínas secretadas em mamíferos implicam o potencial de produzir proteínas totalmente funcionais e dobradas corretamente que apresentam modificações pós-traducionais, como a glicosilação. Portanto, usamos um método de precipitação de cálcio econômico para transfecção transitória de células HEK293T com Gzms humano clonado no plasmídeo de expressão pHLsec. A purificação de Gzm do sobrenadante da cultura foi obtida por cromatografia de afinidade de níquel imobilizado usando a marca de poli-histidina C-terminal fornecida pelo vetor. A inserção de um sítio de enteroquinase no terminal N da proteína permitiu a geração de protease ativa que foi finalmente purificada por cromatografia de troca catiônica. O sistema foi testado produzindo altos níveis de Gzm A, B e M humanos citotóxicos e deve ser capaz de produzir praticamente todas as enzimas do corpo humano em altos rendimentos.
Os Gzms são uma família de serina-proteases altamente homólogas localizadas nos lisossomas especializados de CTL e as células NK 1. Os grânulos citotóxicos destas células assassinas, também contêm as proteínas de membrana de desregulação e PFN GNLY que são libertadas em simultâneo com as Gzms no reconhecimento de uma célula alvo destinado à eliminação 2,3. Existem cinco Gzms em seres humanos (GzmA, B, H, K e M), e 10 em ratos (Gzms GzmA - G, K, M e N). GzmA e GzmB são os mais abundantes e extensivamente estudados em humanos e ratos 1. No entanto, estudos mais recentes começaram a investigar os percursos de morte celular, bem como os efeitos biológicos adicionais mediadas pelos outros, os chamados Gzms órfãos na saúde e na doença 4.
A função mais conhecida das Gzms, em particular de GzmA e GzmB, é a indução de morte celular programada em células de mamífero quando entregue nas células alvo por PFN 5,6. Porém, Estudos mais recentes também demonstraram efeitos extracelulares dos Gzms com profundo impacto sobre a regulação imune e inflamação, independentemente da entrega cytosolic pela PFN 7,8. O espectro de células que são mortos de forma eficiente após a entrada cytosolic dos Gzms também foi recentemente alargado a partir de células de mamíferos para 9,10 bactérias e até mesmo certos parasitas 11. Estas descobertas recentes abriu um novo campo para pesquisadores GZM. Portanto, um, de alto rendimento do sistema de expressão de mamífero custo-eficiente irá facilitar significativamente o caminho para esses estudos futuros.
Humanos, ratos e de camundongos Gzms nativas foram purificados com sucesso a partir da fracção de grânulos de CTL e células NK linhas 12-14. No entanto, nas nossas mãos o rendimento de tais técnicas de purificação está na gama de menos do que 0,1 mg / L de cultura de células (observação não publicada e 12). Além disso, a resolução cromatograf ica de um único GZM sem contaminação por outrr Gzms e / ou proteínas que também estão presentes nos grânulos é um desafio (dados não publicados) e 12,14. Gzms recombinantes foram produzidas em bactérias, leveduras 15 16 17, células de insecto e em ainda em células de mamífero, tais como células HEK 293 18,19. Apenas os sistemas de expressão de mamífero suportar o potencial para produzir enzimas recombinantes com modificações pós-tradução idêntica à proteína nativa citotóxico. Modificações pós-tradução têm sido implicados com a captação especifica por endocitose e a localização intracelular da protease dentro das células alvo 20-22. Portanto, usando pHLsec 23 (um presente tipo de Radu Aricescu e Yvonne Jones, da Universidade de Oxford, Reino Unido) como a espinha dorsal do plasmídeo para a expressão GZM, foi estabelecido um sistema simples, tempo e custo-eficiente para a produção de proteínas de alto rendimento em HEK293T células. pHLsec combina um intensificador de CMV com um frango Β-actina promotor; juntos, esses elementos demonstrated a actividade do promotor mais forte em várias linhas de células 24. Além disso, o plasmídeo contém um intrão de coelho Β-globina, os sinais de secreção e de Kozak optimizada, um-6xHis-tag Lys e um sinal poli-A. As inserções podem ser convenientemente clonados entre o sinal de secreção e a-6xHis-tag Lys (Figura 1) assegurar a expressão óptima e eficiência de secreção para proteínas que não possuem domínios N-terminais adequados. Para a expressão das Gzms, que substituiu a sequência de sinal de secreção endógena com o sinal de secreção fornecida pelo vector, seguido por uma enteroquinase (EK) local (DDDDK), de modo que o tratamento EK activou a Gzms secretadas (Gzms activas começar com o N-terminal sequência de aminoácidos IIGG 25). Além disso, em favor deste método, as células HEK293T crescer rapidamente em baixa preço-médio, como meio de Eagle modificado por Dulbecco (DMEM), e são adequados para o método de transfecção com fosfato de cálcio eficiente em termos de custo.
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1. Produção do plasmídeo de expressão pHLsec-GZM
2. Expressão de Gzms em células HEK293T
3. Teste de atividade GZM
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Na seção seguinte, vamos apresentar uma documentação completa de uma preparação GzmA para iluminar o método. Nós também purificado com sucesso GzmB e GzmM, produzindo resultados semelhantes em relação à eficiência e atividade purificação. No entanto, a partir dessas preparações posteriores só vamos mostrar algumas peças seleccionadas de dados. Preparações GzmB de células 293T seguintes actual protocolo foram utilizados em vários estudos publicados, com destaque para a sua actividade em vários sistemas de ensaio biológic...
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O papel clássico e extensivamente estudada de GzmA e GzmB é a indução de apoptose em células de mamífero após a sua entrega por citosólico da proteína formadora de poros PFN 1. Recentemente, o espectro citotóxica dos Gzms foi alargado significativamente a partir de células de mamíferos para bactérias 9,10, bem como para certos parasitas 11. Além disso, as funções não clássicos, extracelulares de GzmA e GzmB, bem como a significância biológica dos vários Gzms órfãos ainda são obscuros. Po...
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Os autores não têm nada a divulgar.
Este trabalho foi apoiado por bolsas da Fundação Novartis para Pesquisa Médico-Biológica e do Research Pool da Universidade de Friburgo (para MW). Agradecemos a Li Zhao, Zhan Xu e Solange Kharoubi Hess pelo suporte técnico, bem como a Radu Aricescu e Yvonne Jones (Universidade de Oxford, Reino Unido) por fornecerem o plasmídeo pHLsec e a Thomas Schürpf (Harvard Medical School) pelas discussões úteis.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| de isolamento de RNA total | reagente TRIzol | Invitrogen | 15596-026 |
| SuperScript II Transcriptase reversa | Invitrogen | 18064-014 | |
| Phusion DNA polimerase de alta fidelidade | NEB | M0530L | |
| EndoFree Plasmid Maxi Kit | QIAGEN | 12362 | |
| EX-CELL 293 Meio sem soro para células HEK 293 | Sigma | 14571C | |
| DMEM, glicose alta, Suplemento GlutaMAX, piruvato | Gibco | 31966-021 | |
| Tubo de Diálise SnakeSkin, 10K MWCO | Thermo Scientific | 68100 | |
| Enteroquinase do intestino bovino | Sigma | E4906 | recombinante, ≥ 20 unidades/mg de proteína |
| HisTrap Excel 5 ml coluna | GE Healthcare | 17-3712-06 | Níquel IMAC |
| HiTrap SP HP coluna de 5 ml | GE Healthcare | 17-1152-01 | Coluna S |
| N-&alfa;-Cbz-L-lisina tiobenziléster (BLT) | Substrato Sigma | C3647 | GzmA |
| Boc-Ala-Ala-Asp-S-Bzl (AAD) | MP Biomedicals | 2193608 _10mg | substrato GzmB |
| Suc-Ala-Ala-Pro-Leu-p-nitroanilida (AAPL) | Substrato Bachem | GzmM | |
| 5,5′-ditio-bis(ácido 2-nitrobenzóico) (DTNB) | Reagente de Ellman | Sigma | D8130 |
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