シプンクルスヌーダスからの線維素溶解酵素の親和性精製
Summary
ここでは、 Sipunculus nudus 由来の線溶酵素の簡便、安価、効率的なアフィニティー精製法を紹介します。
Abstract
Sipunculus nudusの線維素溶解酵素(sFE)は、プラスミノーゲンをプラスミンに活性化し、フィブリンを直接分解することができる新しい線維素溶解剤であり、従来の血栓溶解剤よりも大きな利点を示します。ただし、構造情報が不足しているため、sFEのすべての精製プログラムは多段階クロマトグラフィー精製に基づいており、複雑でコストがかかりすぎます。ここでは、sFEの結晶構造に基づいてsFEのアフィニティー精製プロトコルが初めて開発されています。これには、粗サンプルとリジン/アルギニン-アガロースマトリックスアフィニティークロマトグラフィーカラムの調製、アフィニティー精製、および精製されたsFEの特性評価が含まれます。このプロトコルに従って、sFEのバッチを1日以内に精製することができます。さらに、精製されたsFEの純度と活性はそれぞれ92%と19,200 U / mLに増加します。したがって、これはsFE精製のためのシンプルで安価で効率的なアプローチです。このプロトコルの開発は、sFEおよび他の同様のエージェントのさらなる利用にとって非常に重要です。
Introduction
血栓症は、特にCovid-19の世界的大流行に続いて、公衆衛生に対する大きな脅威です1,2。臨床的には、組織型プラスミノーゲンアクチベーター(tPA)やウロキナーゼ(英国)などの多くのプラスミノーゲンアクチベーター(PA)が血栓溶解薬として広く使用されています。PAは、患者のプラスミノーゲンを活性プラスミンに活性化してフィブリンを分解することができます。したがって、それらの血栓溶解効率は、患者のプラスミノーゲン状態によって大きく制限されます3,4。メタロプロテイナーゼプラスミンやセリンプラスミンなどの線溶剤は、プラスミンなどの線溶酵素(FE)も含む別のタイプの臨床血栓溶解薬であり、血栓を直接溶解できますが、さまざまなプラスミン阻害剤によって迅速に不活性化されます5。その後、プラスミノーゲンをプラスミンに活性化するだけでなく、古代ピーナッツワームSipunculus nudus(sFE)の線溶酵素であるフィブリン6を直接分解することで血栓を溶解できる新しいタイプの線溶剤が報告されています6。この二重機能は、特に異常なプラスミノーゲン状態に関して、従来の血栓溶解薬に比べてsFEに他の利点を与えます。他の二官能性線維素溶解剤7,8,9と比較して、sFEは、医薬品開発、特に経口薬のための非食品由来薬剤に比べて、安全性を含むいくつかの利点を示します。これは、Sipunculus nudusのバイオセーフティと生体適合性が十分に確立されているためです10。
微生物、ミミズ、キノコから単離された他の天然線維素溶解剤と同様に、S. nudusからのsFEの精製は非常に複雑であり、組織の均質化、硫酸アンモニウム沈殿、脱塩、陰イオン交換クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、分子ふるい分けなどの複数の段階が含まれます10,11,12.そのような精製システムは、熟練したスキルと高価な材料に依存するだけでなく、手順全体を完了するのに数日かかります。したがって、sFEの簡単な精製プログラムは、sFEのさらなる発展にとって非常に重要です。幸いなことに、sFEの2つの結晶(PDB:8HZP;PDB: 8HZO) が正常に取得されました (補足ファイル 1 および補足ファイル 2 を参照)。構造解析と分子ドッキング実験により、sFEの触媒コアがアルギニンまたはリジン残基を含むターゲットに特異的に結合できることを発見しました。
ここで、sFEの結晶構造に基づくアフィニティー精製システムが初めて提案されました。このプロトコルに従うことにより、高純度で高活性のsFEを単一のアフィニティー精製段階で粗抽出物から精製することができました。ここで開発されたプロトコルは、sFEの大規模な調製に重要であるだけでなく、他の線維素溶解剤の精製にも適用できます。
Protocol
Representative Results
Discussion
sFEの正確な遺伝子配列が利用できないため、現在使用されているsFEを新鮮なS.nudus14から抽出しました。さらに、文献で報告されているsFEの精製手順は、分子量、等電点、イオン強度、極性などのsFEの一般的な特徴に基づいているため、複雑で費用がかかりました15,16。sFEのアフィニティー精製プロトコルはこれまでに報告さ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、厦門市科学技術局(3502Z20227197)と福建省科学技術局(No.2019J01070、No.2021Y0027)から資金提供を受けました。
Materials
| 30% Acrylamide-Bisacrylamide (29:1) | Biosharp | ||
| 2-Mercaptoethanol | Solarbio | ||
| Agarose G-10 | Biowest | ||
| Ammonium persulfate | SINOPHARM | ||
| Ammonium sulfate | SINOPHARM | ||
| Arginine-Sepharose 4B | Solarbio | Arginine-agarose matrix | |
| Bromoxylenol Blue (BPB) | Solarbio | ||
| Fast Silver Stain Kit | Beyotime | ||
| Fibrinogen | Merck | ||
| Glycine | Solarbio | ||
| Hydrochloric acid | SINOPHARM | ||
| Kinase | RHAWN | ||
| Lysine-Sepharose 4B | Solarbio | Lysine-agarose matrix | |
| N,N,N',N'-Tetramethylethylenediamine (TEMED) | Sigma-Aldrich | ||
| Prestained Color Protein Marker (10-170 kD) | Beyotime | ||
| Sodium chloride | SINOPHARM | ||
| Sodium Dodecyl Sulfonate (SDS) | Sigma-Aldrich | ||
| Sodium hydroxide | SINOPHARM | ||
| Thrombin | Meilunbio | ||
| Tris(Hydroxymethyl) Aminomethane | Solarbio | ||
| Tris(Hydroxymethyl) Aminomethane Hydrochloride | Solarbio | ||
| Equipment | |||
| AKT Aprotein Purification System pure | GE | ||
| Automatic Vertical Pressure Steam Sterilizer MLS-3750 | SANYO | ||
| Chemiluminescence Imaging System | GE | ||
| Constant Flow Pump BT-100 | QITE | ||
| Constant Temperature Incubator | JINGHONG | ||
| Desktop Refrigerated Centrifuge 3-30KS | SIGMA | ||
| DHG Series Heating and Drying Oven DGG-9140AD | SENXIN | ||
| Electric Glass Homogenizer DY89-II | SCIENTZ | ||
| Electronic Analytical Balance | DENVER | ||
| Electro-Thermostatic Water Bath DK-S12 | SENXIN | ||
| Horizontal Decolorization Shaker | Kylin-Bell | ||
| Ice Machine AF 103 | Scotsman | ||
| KQ-500E Ultrasonic Cleaner | ShuMei | ||
| Magnetic Stirrer | Zhi wei | ||
| Micro Refrigerated Centrifuge H1650-W | Cence | ||
| Microwave Oven | Galanz | ||
| Milli-Q Reference | Millipore | ||
| Pipettor | Thermo Fisher Scientific | ||
| Precision Desktop pH Meter | Sartorious | ||
| Small-sized Vortex Oscillator | Kylin-Bell | ||
| Vertical Electrophoresis System | Bio-Rad | ||
| Consumable Material | |||
| 200 µL PCR Tube (200 µL) | Axygene | ||
| Centrifuge Tube (1.5 mL) | Biosharp | ||
| Centrifuge Tube (5 mL) | Biosharp | ||
| Centrifuge Tube (50 mL) | NEST | ||
| Centrifuge Tube (7 mL) | Biosharp | ||
| Culture Dish (60 mm) | NEST | ||
| Filter Membrane (0.22 µm) | Millex GP | ||
| Parafilm | Bemis | ||
| Pipette Tip (1 mL ) | KIRGEN | ||
| Pipette Tip (10 µL) | Axygene | ||
| Pipette Tip (200 µL) | Axygene | ||
| Special Indicator Paper | TZAKZY | ||
| Ultra Centrifugal Filter Unit (15 mL 3 KDa) | Millipore | ||
| Ultra Centrifugal Filter Unit (4 mL 3 KDa) | Millipore | ||
| Universal pH Indicator | SSS Reagent |
References
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