Мы описываем здесь экономически эффективную систему экспрессии granzyme с использованием HEK293T клеток, которая производит высокие выходы чистой, полностью гликозилированной и ферментативно активной протеазы.
Method Article
Мы описываем здесь экономически эффективную систему экспрессии granzyme с использованием HEK293T клеток, которая производит высокие выходы чистой, полностью гликозилированной и ферментативно активной протеазы.
Когда цитотоксические Т-лимфоциты (CTL) или естественные киллеры (NK) узнают опухолевые клетки или клетки, инфицированные внутриклеточными патогенами, они высвобождают содержимое своих цитотоксических гранул для уничтожения клеток-мишеней и внутриклеточного патогена. Гибель клеток хозяина и внутриклеточных патогенов вызывается гранулированными сериновыми протеазами, гранзимами (Gzms), доставляемыми в цитозоль клетки-хозяина с помощью белка перфорина, образующего поры (PFN), и в бактериальные патогены с помощью прокариотической мембраны, разрушающей белок гранулизин (GNLY). Для исследования молекулярных механизмов гибели клеток-мишеней, опосредованной Gzms в экспериментальных условиях in vitro, необходимы системы экспрессии и очистки белков, которые производят большое количество активных ферментов. Системы экспрессии секретируемых белков млекопитающих подразумевают потенциал для производства правильно свернутого, полностью функционального белка, который несет посттрансляционную модификацию, такую как гликозилирование. Поэтому мы использовали экономически эффективный метод осаждения кальция для транзиторной трансфекции HEK293T клеток с человеческими Gzms, клонированными в экспрессирующую плазмиду pHLsec. Выделение Gzm из надосадочной жидкости культуры достигали путем иммобилизованной аффинной хроматографии никеля с использованием С-концевой полигистидиновой метки, предоставленной вектором. Вставка энтерокиназного сайта на N-конце белка позволила получить активную протеазу, которая в конечном итоге была очищена с помощью катионообменной хроматографии. Система была протестирована путем производства высоких уровней цитотоксических человеческих Gzm A, B и M и должна быть способна производить практически все ферменты в организме человека с высокой производительностью.
В Gzms являются линейку гомологичных серинпротеаз локализованных в специализированных лизосомах CTL и NK клеток 1. Цитотоксические гранулы этих клеток-киллеров также содержат мембранные белки, разрушающие PFN и GNLY, которые выделяются одновременно с Gzms при обнаружении клетке-мишени, предназначенного для устранения 2,3. Есть пять Gzms в организме человека (GzmA, B, H, K и М) и 10 Gzms у мышей (GzmA - G, K, M и N). GzmA и GzmB являются наиболее распространенным и широко изучается в людях и мышах 1. Однако более поздние исследования начали исследовать клетки-смерти путей, а также дополнительные биологические эффекты, опосредованные другими, так называемыми сирот Gzms в здоровье и болезни 4.
Самый известный функция Gzms, в частности GzmA и GzmB, является индукция запрограммированной клеточной гибели в клетках млекопитающих при доставке в клетки-мишени с PFN 5,6. Однако, Более поздние исследования также показали, внеклеточные эффекты Gzms с глубоким воздействием на иммунную регулирования и воспаления, независимо от цитозольной доставки по PFN 7,8. Спектр клеток, которые убивают эффективно после вступления в цитозоле из Gzms был недавно расширен из клеток млекопитающих к бактериям 9,10 и даже некоторых паразитов 11. Эти недавние открытия открыли совершенно новую область для GZM исследователей. Таким образом, экономически эффективной, высокой текучести система экспрессии млекопитающих значительно облегчить путь для тех будущих исследований.
Родные человека, мыши и крысы Gzms успешно очищают от фракции гранул из CTL и NK клеток линий 12-14. Тем не менее, в наших руках выход из таких приемов очистки находится в диапазоне от менее чем 0,1 мг / л клеточной культуры (неопубликованной наблюдения и 12). Кроме того, хроматографический разрешение одной GZM без загрязнения флористикуR Gzms и / или белки, которые также присутствуют в гранулах является сложной задачей (неопубликованные данные и 12,14). Рекомбинантные Gzms были произведены в 15 бактерий, дрожжей, 16 клеток насекомых 17 и в даже в клетках млекопитающих, таких как НЕК 293 18,19. Только млекопитающих системы экспрессии несут потенциал для производства рекомбинантных ферментов с пост-трансляционных модификаций, идентичных родной цитотоксического белка. Посттрансляционных модификаций были вовлечены с конкретным поглощением эндоцитоза и внутриклеточной локализации протеазы в клетках-мишенях 20-22. Таким образом, с помощью pHLsec 23 (вид подарок Раду Aricescu и Ивонн Джонс Оксфордского университета, Великобритания) в качестве плазмиды для экспрессии позвоночника GZM, мы создали простую, времени и экономичное систему производства белка с высоким выходом в HEK293T клетки. pHLsec сочетает в себе ЦМВ усилитель с куриным Β-актина; Все вместе эти элементы ДЕМОНСТРАТед сильный промотор деятельность в различных клеточных линиях 24. Кроме того, плазмида содержит кролика Β-глобина интрон, оптимизированные Козак и сигналы секреции, а Lys-6xHis-тег и поли-сигнала. Вставки могут быть клонированы удобно между сигналом секреции и Lys-6xHis-тега (рис 1) обеспечение оптимальной экспрессии и секреции эффективности для белков, лишенных соответствующие N-концевые домены. Для экспрессии Gzms, мы заменили эндогенного последовательность секреции сигнала с сигналом секреции, предоставленной вектора с последующим энтерокиназа (ЕК) на сайте (DDDDK), так что лечение ЕК активировала выделяемые Gzms (активные Gzms начать с N-терминал аминокислотная последовательность IIGG 25). Кроме того, в пользу для этого метода HEK293T клетки быстро растут в цене низкой среде, такой как модифицированной Игла среде Игла (DMEM), и хорошо подходит для экономичного кальция фосфата методом трансфекции.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. Производство плазмиды экспрессии pHLsec-GZM
2. Выражение Gzms в клетках HEK293T
3. Тестирование GZM деятельность
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
В следующем разделе мы представим полную документацию препарата GzmA осветить метод. Мы также успешно очищают GzmB и GzmM, аналогичных результатов в отношении эффективности очистки и деятельности. Тем не менее, из этих более поздних препаратов мы покажем только несколько выбранных частей данных. GzmB препараты из клеток 293Т следующие текущего протокола были использованы в нескольких опубликованных исследований, подчеркивая свою деятельность в различных биологических системах анализа 9,29,31-34.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Классической и широко изучается роль GzmA и GzmB является индукция апоптоза в клетках млекопитающих после их доставки по цитозольном порообразующего белка PFN 1. Недавно цитотоксический спектр Gzms была существенно расширена из клеток млекопитающих к бактериям 9,10, а также в некоторых паразитов 11. Кроме того, неклассические, внеклеточные функции GzmA и GzmB а также биологическое значение различных сирот Gzms еще неясным. Таким образом, надежная времени и экономически эффективным экспре...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа была поддержана грантами от Фонда медико-биологических исследований Novartis и от Исследовательского пула Университета Фрибурга (до MW). Мы благодарим Ли Чжао, Чжань Сюй и Соланж Харуби Хесс за техническую поддержку, а также Раду Арисеску и Ивонн Джонс (Оксфордский университет, Великобритания) за предоставление плазмиды pHLsec и Томаса Шюрпфа (Гарвардская медицинская школа) за полезные дискуссии.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| TRIzol Реагент | Invitrogen | 15596-026 | Набор для выделения общей РНК |
| SuperScript II Обратная транскриптаза | Invitrogen | 18064-014 | |
| Phusion High-Fidelity DNA Polymerase | NEB | M0530L | |
| EndoFree Plasmid Maxi Kit | QIAGEN | 12362 | |
| EX-CELL 293 Бессывороточная среда для клеток HEK 293 | Sigma | 14571C | |
| DMEM, высокий уровень глюкозы, добавка GlutaMAX, пируват | Gibco | 31966-021 | |
| Трубка для диализа SnakeSkin, 10K MWCO | Thermo Scientific | 68100 | |
| Энтерокиназа из бычьего кишечника | Sigma | E4906 | рекомбинантная, > 20 ед/мг белок |
| HisTrap Excel 5 мл колонка | GE Healthcare | 17-3712-06 | Никель IMAC |
| HiTrap SP HP 5 мл колонка | GE Healthcare | 17-1152-01 | Столбец S |
| N-α-Cbz-L-лизин тиобензилестер (BLT) | Sigma | C3647 | GzmA субстрат |
| Boc-Ala-Ala-Ala-Asp-S-Bzl (AAD) | MP Biomedicals | 2193608 _10mg | субстрат GzmB |
| Suc-Ala-Ala-Pro-Leu-p-nitroanilide (AAPL) | Bachem | GzmM субстрат | |
| 5,5′-дитио-бис (2-нитробензойная кислота) (DTNB) | Sigma | D8130 | реагент Эллмана |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission