Elastin benzeri polipeptitler (ELP'ler), tekrarlayan (VPGXG)nmotifleri 1,2,3,4,5,6,7,8,9 içeren biyopolimerlerdir. Pentapeptid ünitesindeki misafir kalıntısı X, prolin dışında herhangi bir amino asit olabilir. X'teki varyasyonlar, ELP yapısının hidrofobikliği, termal geçiş davranışı ve fonksiyonel özelliklerini ayarlamak için kullanılabilir; bu materyaller çeşitli biyomedikal uygulamalarda geniş çapta araştırılmış ve modüler biyouyumlu malzemeleroluşturulur 10,11,12 .
Kimyasal sentez, kısa peptitler üretmek için kullanılabilse de, yüksek moleküler ağırlıklı ELP'ler veya füzyon proteinlerinin işlevselliğinikorumak için uygun değildir 13,14. Bu tür nedenlerle, ELP'ler genellikle E. coli'de rekombinant olarak ifade edilir ve böylece büyük miktarlarda dizi olarak tanımlanan üretime olanak tanır. Ancak, bu yaklaşım zorluklar da getirebilir. E. coli'de ekspresyonları sırasında, ELP'ler genellikle yoğun inklüzasyon cisimlerinde birikir ve fonksiyonel protein15'i çıkarmak için verimli iyileşme stratejileri gerektirir. Ayrıca, bakteriyel ekspresyon konak hücre proteinleri, nuklein asitler ve lipopolisakkaridler (endotoksinler) gibi istenmeyen biyomolekülleri de dahil eder; bunlar arıtma sırasında ELP'den ayrılması gerekir. Geleneksel çözücü yöntemler, örneğin sodyum dodesil sülfat (örneğin, sodyum dodesil sülfat (SDS) veya Triton X-100) veya urea gibi kaotropik ajanlar kullanılarak ELP füzyon dizilerimizde sınırlı başarı elde etmiştir. Deneyimimize göre, Triton ve üre pelet fazından ELP çıkaramadı, SDS ise kısmi çözünürmeyi mümkün kıldı ancak aşağı akış affinite arındırmasını engelledi ve hidrofobik ELP dizisinden tamamen çıkarılması zordu.
Bugüne kadar, ters geçiş döngüsü (ITC), ELP'ler için en yaygın kullanılan arıtma yöntemi olarak kalmaktadır. Bu teknik, LCST davranışlarını kullanarak ELP'yi sıcaklık ve tuzgradyanları 16 boyunca seçici olarak çökeltir ve çözümlemektedir. Ancak, daha düşük moleküler ağırlıklı proteinlerle, ITC zaman alıcı çok adımlı bir süreçtir ve dahil edici cisimlerde hapsolmuş ELP'ler için pek uygun değildir; birden fazla ITC döngüsü gerektirir ve bu da heradımda protein kaybına yol açabilir 7,16.
Bu sınırlamaları aşmak için organik çözücü bazlı ekstraksiyon ve çökeltme iş akışını benimsedik. Yakhnin ve ark. ilk olarak 1998'de etanol ve tuz gradyanları kullanarak GFP arındırması için hidrofobisite odaklı bir bölme stratejisigöstermiş olsa da, geliştirdiğimiz yeni yöntem, E. coli hücrelerinden ELP füzyon proteinlerini doğrudan çıkarmak için organik çözücükarışımları kullanmaktadır 7. Sweet ve ark. ile Darji ve ark. bu yaklaşımı ELP füzyonlara uyarlamış, organik çözücü ekstraksiyonunun fonksiyonel ELP'lerin hızlı iyileşmesini sağlarken yapısal bütünlük vebiyoaktiviteyi koruduğunu göstermiştir 8,9. Bu yaklaşım, bakteri hücrelerini lizelemek ve tek bir işlemde ELP'leri çıkarmak için sonikasyon ve organik çözücüler kullanır; konak proteinlerin ve nükleik asitlerin çoğunu çökeltirir. ELP açısından zengin organik fazın geri kazanılması ve ardından ELP'lerin çözücülerden ve çözünmüş safsızlıklardan izole edilmesi için hızlı çökeltme ile yüksek saf ELP'ler elde edilir. Bu yaklaşım, endotoksin seviyeleri 1 EU/mL'nin altında olan E. coli peletlerinden üç saatten kısa sürede saf ELPelde edebilir 7,8.
Bugüne kadar yapılan çalışmalar, bu yöntemin birden fazla ITC döngüsü veya çözünürme adımı olmadan farklı moleküler ağırlık ve izoelektrik noktaya sahip ELP yapılarını ve ELP füzyon proteinlerini saflaştırabildiğini göstermektedir (Şekil 1). Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) görüntüleme, bu şekilde saflaştırılan ELP-füzyon proteinlerinin ters misel-benzeri yapılar oluşturduğunu (Şekil 2) göstererek, organik çözücü ekstraksiyonu sırasında ELP füzyon alanlarının yapı ve işlevinin korunmasına yardımcı olduğunu göstermektedir. Bu kolaylaştırılmış iş akışı, çeşitli biyomedikal uygulamalar için daha hızlı ve daha güvenilir ELP arıtmasını sağlar 7,8. Özellikle, Aayush ve ark. bu yöntemle saflaştırılan ELP yapılarının epidermal büyüme faktörü-reseptör bağlanmafonksiyonu 18'i koruduğunu bildirerek, bu yöntemin sadece saf ELP materyali üretmekle kalmayıp, aynı zamanda füzyon protein domaininin aktivitesini de koruduğunu vurgulamıştır.
Bu yöntemin ELP-enzim füzyonu izole etmedeki faydasının bir ek göstergesi olarak, ELP-Intein-Chorismate mutaz 2 (ELP-I-Cm2) yapısını saflaştırmak için ayrıntılı organik çözücü tabanlı bir yöntem tanımlıyoruz (Şekil 3). Bu yöntem, ilaç dağıtımı ve nanomateryal uygulamaları için diğer ELP'lerin hızlı arındırılması için faydalı olabilir.