植物昆虫細胞でのタンパク質を分泌生産するバキュロ ウイルス発現ベクターを変更します。

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Biochemistry

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Summary

ここでは、昆虫にセルとバキュロ ウイルス蛋白質結晶化の植物の分泌タンパク質の大量生産にタンパク質発現のシステムを利用するためのプロトコルを提案する.バキュロ ウイルス発現ベクターは、GP67 や植物タンパク質分泌発現昆虫細胞での昆虫ヘモリン シグナルペプチドと変更されています。

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Chakraborty, S., Trihemasava, K., Xu, G. Modifying Baculovirus Expression Vectors to Produce Secreted Plant Proteins in Insect Cells. J. Vis. Exp. (138), e58283, doi:10.3791/58283 (2018).

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Abstract

真核生物遺伝子組換え分泌蛋白質構造および生化学的研究を表現する科学者のための挑戦だった。バキュロ ウイルス媒介昆虫細胞発現系は、いくつかの翻訳後修飾遺伝子組換えの真核生物の分泌蛋白質を表現するために使用するシステムの一つです。分泌タンパク質は、タンパク質の糖鎖修飾、ジスルフィド結合の形成および他のポスト翻訳の修正の分泌経路を介してルーティングされる必要があります。既存昆虫細胞分泌植物タンパク質発現を高めるためには、バキュロ ウイルス発現ベクターは GP67 のいずれかの追加またはプロモーターと多重クローニング サイトの間ヘモリン信号のペプチッド シーケンスによって変更されます。この新設計変更されたベクトル システムは、シロイヌナズナの可溶性組換え分泌植物受容体タンパク質の高収率に成功しました。X 線結晶学的研究 2 発現植物タンパク質、シロイヌナズナ TDR と PRK3 の細胞膜受容体の細胞外ドメインの結晶化しました。変更されたベクトル システムは動物の王国と同様に組換え分泌蛋白質の表現の可能性のある使用できる改良されたツールです。

Introduction

特に x 線結晶構造解析のための生化学的および生物物理学的特性の均質な組換えタンパク質の大量生産ができるように研究所が不可欠です。大腸菌酵母、昆虫細胞、哺乳類細胞、植物細胞などそれらの間など定評の異種発現系が多い、バキュロ ウイルス媒介昆虫細胞発現系は、ほとんどの一つです。構造的に折り畳まれた大型真核生物に向けた組換えタンパク質タンパク質結晶化1の大量に生産するのに技術が使用されます。

バキュロ ウイルス発現系の表現のベクトルは、強い由来ポリヘドリン遺伝子または遺伝子組換え細胞内タンパク質2,3の高収率を生成する P10 プロモーターを含む設計されています。組換えバキュロ ウイルスをするためには、興味の遺伝子が違いによるとマルチ nucleopolyhedroviral ゲノム由来ポリヘドリン遺伝子 (polh) の軌跡を含む昆虫ベクトルに複製されます。結果としての構築は、シーケンシャルなその正しいオープンリーディング フレーム (ORF) が確認されます。正しいコンストラクト トランスフェクションのプロセスを介して宿主昆虫細胞に導入します。興味の遺伝子は相同組換えによってウイルスのゲノムに挿入されます。このイベントは、組換えウイルスのゲノムは、組み換え体を生成するが、複製が芽生えてウイルス粒子1の生産の結果します。

昆虫細胞発現系において最も一般的に使用される、Sf9 と高の 5 (Hi5) セルです。Sf9 細胞 Sf21、ハスモンヨトウの frugiperdaの蛹卵巣細胞由来のクローンの分離、Hi5 細胞クローン分離親Trichoplusia ni卵巣細胞ライン TN 3684,5から派生しました。Sf9 細胞の共同 transfections、ウイルスの増幅、およびプラクの試金を実施する Hi5 細胞が通常より高い組換えタンパク質6量を生成する選択されています。変異ウイルスを生成する傾向があるため、Hi5 細胞を世代ウイルス後代の増幅に適してない注目に値するです。従来は、25-30 ° C の温度範囲は、昆虫細胞の培養に適していると見なされます。ただし、27 ~ 28 ° C が昆虫の細胞の成長および感染症7,8の最適な温度であることが報告されています。

分泌されるタンパク質の高発現遺伝子の前強い信号系列の導入が必要です。効率的に信号シーケンスは翻訳された組換えタンパク質を小胞体タンパク質の分泌と適切な折り畳みと安定化3に必要な翻訳後修飾に導きます。信号ペプチド配列、バキュロ ウイルスを包む蛋白質 GP64/67、ミツバチ メリチンなどなどバキュロ ウイルスによる発現システム3分泌遺伝子組換え蛋白質の発現を促進するのに選択されています。GP67 のシグナルペプチドの導入は、ターゲット遺伝子9の内因性信号のペプチッドを使用と比較して、分泌の組換え蛋白質の表現の収量を改善するために示されています。ヘモリン細菌感染10時に誘起される巨大な絹蛾Hyalophora 丹野、皓三の体液蛋白質であります。誘導式の比較的高レベルによるバキュロ ウイルス昆虫細胞における組換えタンパク質の分泌発現を仲介する遺伝子の信号のペプチッド シーケンスを使用できます。

シロイヌナズナ管状要素分化抑制因子受容体 (TDR) と両方蛋白質11,12 の植物ロイシン豊富な繰り返し受容体様キナーゼ (LRR RLK) の家族に属している花粉受容体キナーゼ 3 (PRK3).構造と植物受容体タンパク質も他の植物の分泌タンパク質の構造および生化学的解析が容易になるのこのファミリーの機能を研究するためにバキュロ ウイルス昆虫細胞発現系に変更されています蛋白質の品質と生産の収量を向上させます。TDR と PRK3 の両方の細胞外ドメインは、バキュロ ウイルス昆虫細胞発現系の 2 つの変更された表現のベクトルを使用して正常に表現されています。TDR と PRK3 蛋白質の両方の細胞外ドメイン、結晶化されています。この記事は、GP67 またはプロモーターと複数クローン間ヘモリン信号シーケンスのいずれかを組み込むことによって式と 2 つの変更されたバキュロ ウイルス発現ベクターで遺伝子組換え分泌植物タンパク質の大量精製を報告します。サイト。

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Protocol

注: 分泌植物蛋白発現および結晶化のための変更された表現のベクトルとバキュロ昆虫細胞システムが使用されます。

1. 植物タンパク質分泌発現の GP67 シグナルペプチドとバキュロ ウイルス発現ベクターの変更

  1. 5' BglII 切断サイト13GP67 の分泌シグナル配列とノッティ、病原、EcoRI、行った、サリ、SpeI、XbaI、PstI、XhoI (図 1 a) とマルチ クローニング サイトを含む DNA 断片を合成します。
    注: BglII と病原が消化されるので同じ接着端で起因した DNA、焼なまし結紮順番 BglII と病原の両方のサイトは、劈開はシーケンスに変異が、一直線に並べられたベクトルが消化の DNA のフラグメントを縛ることができます。BglII または病原14
  2. BglII と XhoI、DNA のダイジェスト 4 μ g と病原と XhoI14発現ベクター DNA の 4 μ g。各制限酵素の 10 単位を混ぜて濃度反応バッファー (50 mM 酢酸カリウム、20 mM トリス酢酸、酢酸マグネシウム 10 mM、100 μ g/mL BSA、pH 7.9 25 ° C で) x 1 の DNA と 4 h の 37 ° C で混合物を孵化させなさい。
    1. 摘出した DNA のフラグメントそして DNA ゲル抽出キット15によって一直線に並べられたベクトル DNA を浄化します。
  3. 400 で一直線に並べられたベクトル DNA のミックス 100 ng ng の消化の DNA のフラグメント T4 DNA リガーゼ反応バッファー (50 mM 10 mM DTT、1 mM ATP、10 mM MgCl2トリス塩酸 pH 7.5 25 ° c) および T4 DNA の 5 単位 × 1 を含む 10 μ L ライゲーション反応混合物にリガーゼ。16 h 16 ° C で反応混合物を孵化させなさい。
  4. DH5α 有能なセルの標準的な変形のプロトコル、次の 100 μ L に結紮混合物の 5 μ L を変換し、アンピシリン LB 寒天培地プレート16結果植民地を選択します。5-10 コロニーをピックアップし、220 rpm、16 h のため振動のインキュベーターで 37 ° C で 100 μ g/mL アンピシリンを含む LB 培地 2 mL の各植民地の成長します。
  5. DNA の miniprep キット17各プラスミド DNA を抽出し、AGTATTTTACTGTTTTCGTAACAG のプライマーと DNA の配列によってクローンを確認します。
  6. PCR 増幅シロイヌナズナTDR 遺伝子フラグメントのエンコーディング残 30-642 合成 TDR 遺伝子から構築 (プライマーを転送: CATG GCGGCCGC CTCAAGTTTTCACCTCAACTCTTGTC、逆プライマー: GC GGATCC CTA GTG GTG ATG GTG GTG GTG ACCGTCTATATCTGCATTTCCGGC)。30 サイクル 0.5 mM dNTP ミックス、0.2 μ M プライマー、テンプレート DNA の 0.1 μ g、0.4 mM MgCl2、および DNA ポリメラーゼの反応 1式を含む DNA ポリメラーゼ反応バッファー内の DNA を増幅します。
    1. PCR のサイクルのステップの設定初期変性 95 ° C、30 s、および 30 の変性 95 ° c、30 サイクル s、30 s、や 72 ° c 1 分、72 ° C、5 分で最後の拡張と拡張機能のための 55 の ° C で熱処理します。
  7. PCR のフラグメントと制限の endonuclease 酵素ノッティと病原を変更されたベクトルを消化します。一直線に並べられたベクトルを持つ遺伝子のフラグメントを縛る。400 で一直線に並べられたベクトル DNA のミックス 100 ng ng の消化の DNA のフラグメント T4 DNA リガーゼ反応バッファーと T4 DNA リガーゼの 5 単位を含む 10 μ L ライゲーション反応混合物に。16 h 16 ° C で反応混合物を孵化させなさい。
  8. DH5α 有能なセルの標準的な変形のプロトコル、次の 100 μ L に結紮混合物の 5 μ L を変換し、アンピシリン LB 寒天培地プレート16結果植民地を選択します。DNA の配列によって正しいクローンを確認します。

2. 植物タンパク質分泌発現の昆虫ヘモリン シグナルペプチドとバキュロ ウイルス発現ベクターの変更

  1. 5' BglII 切断サイト13、昆虫ヘモリン分泌シグナル配列とノッティ、病原、EcoRI、行った、サリ、SpeI、XbaI、PstI、XhoI (図 1 b) とマルチ クローニング サイトを含む DNA 断片を合成します。
  2. BglII と XhoI、DNA のダイジェスト 4 μ g と病原と XhoI14発現ベクター DNA の 4 μ g。各制限酵素の 10 単位を混ぜて濃度反応バッファー (50 mM 酢酸カリウム、20 mM トリス酢酸、酢酸マグネシウム 10 mM、100 μ g/mL BSA、pH 7.9 25 ° C で) x 1 の DNA と 4 h の 37 ° C で混合物を孵化させなさい。
    1. 摘出した DNA のフラグメントそして DNA ゲル抽出キット15によって一直線に並べられたベクトル DNA を浄化します。
  3. 400 で一直線に並べられたベクトル DNA のミックス 100 ng ng の消化の DNA のフラグメント T4 DNA リガーゼ反応バッファー (50 mM 10 mM DTT、1 mM ATP、10 mM MgCl2トリス塩酸 pH 7.5 25 ° c) および T4 DNA の 5 単位 × 1 を含む 10 μ L ライゲーション反応混合物にリガーゼ。16 h 16 ° C で反応混合物を孵化させなさい。
  4. 結紮の混合物の 5 μ L を DH5α 有能なセルの 100 μ L に変換し、アンピシリン LB 寒天培地プレート上のコロニーを選択します。5-10 コロニーをピックアップし、2 mL LB 培 220 rpm、16 h のため振動のインキュベーターで 37 ° C でアンピシリンの 100 μ g/mL の各植民地の成長します。
  5. DNA の miniprep キット17プラスミド DNA を抽出し、AGTATTTTACTGTTTTCGTAACAG のプライマーと DNA の配列によってクローンを確認します。
  6. 合成 PRK3 遺伝子構造から残 20-237 をエンコーディング花粉受容体キナーゼ 3 (PRK3) PCR 増幅シロイヌナズナ遺伝子フラグメント (プライマーを転送: CATG GCGGCCGC CTACAAAACGTTAGTGAATCGGAACC、逆プライマー: シージーシー GGATCC CTA GTG GTG ATG GTG GTG GTGTGAAGGTTTCTCATCGCATTCTATATTC)。30 サイクル 0.5 mM dNTP ミックス、0.2 μ M プライマー、テンプレート DNA の 0.1 μ g、0.4 mM MgCl2、および DNA ポリメラーゼの反応 1式を含む DNA ポリメラーゼ反応バッファー内の DNA を増幅します。
    1. PCR のサイクルのステップの設定初期変性 95 ° C、30 s、および 30 の変性 95 ° c、30 サイクル s、30 s、および 30 のための 72 ° C で拡張子 55 ° C で熱処理各サイクルと 72 ° C、5 分で最後の拡張内にある s。
  7. PCR のフラグメントと制限の endonuclease 酵素ノッティと病原を変更されたベクトルを消化します。一直線に並べられたベクトルを持つ遺伝子のフラグメントを縛る。400 で一直線に並べられたベクトル DNA のミックス 100 ng ng の消化の DNA のフラグメント T4 DNA リガーゼ反応バッファーと T4 DNA リガーゼの 5 単位を含む 10 μ L ライゲーション反応混合物に。16 h 16 ° C で反応混合物を孵化させなさい。
  8. DH5α 有能なセルの標準的な変形のプロトコル、次の 100 μ L に結紮混合物の 5 μ L を変換し、アンピシリン LB 寒天培地プレート16結果植民地を選択します。DNA の配列によって正しいクローンを確認します。

3. 生産とバキュロ ウイルスの増幅を構築組換え蛋白質発現カセットをかくまっています。

  1. バキュロ ウイルス発現システム1のプロトコルに従う DH10Bac 有能なセルの 40 μ L を変換する構成体プラスミドの使用 100 ng。48 h の 37 ° C で変換プレートを孵化させなさい。
  2. 各変換プレートから 2 つの白いコロニーをピックアップし、各植民地を 50 μ g/mL カナマイシン、7 μ g/mL ゲンタマイシン 10 μ G/ml テトラサイクリンを含む LB 培地 2 mL に接種します。抽出し、DNA バクミドを確認するバキュロ ウイルス式システム1のプロトコルに従ってください。分注、それぞれ 20 μ L と 2 つの管で各 DNA、-20 ° C でチューブを格納
    注: 次の手順では、無菌操作を必要があります。
  3. 6 ウェル プレートで 80% 合流に 27 ° C で 10% 牛胎児血清 (FBS)、100 μ g/mL (またはリンパ) 文化メディア ペニシリン-ストレプトマイシン抗生物質 Sf9 細胞の単分子膜を成長します。組織培養プレートのカバーされている領域の割合に基づく合流点の割合を推定します。
  4. 2 滅菌 1.5 mL 遠心チューブに以下のソリューションを準備します。
    1. チューブ 1: 各 transfection のため抗生物質がない培 Sf9 細胞培養液 100 μ L に DNA バクミドの 20 μ L を希釈します。管の側をフリックで希釈を優しく混ぜます。
    2. チューブ 2: 各 transfection のため、抗生物質がない培 Sf9 細胞培養液 100 μ L に脂質のトランスフェクション試薬の 8 μ L を希釈します。6 x の上下にピペッティングによる希釈を徹底的にミックスします。
  5. 2 つのソリューションを組み合わせて、3 x、上下にゆっくりとピペッティングで優しくそれらをミックスし、室温で 20 分間インキュベートするそれら。
  6. Sf9 単層の細胞 2 倍の抗生物質がない培 Sf9 細胞培養液 3 mL で洗う。各 transfection のため脂質 DNA の混合物を含む各チューブに培 Sf9 細胞培養液抗生物質なしの 0.8 mL を追加します。軽く 3 倍のアップとダウンゆっくりとピペッティングによるチューブの内容をミックスします。プレートから洗浄メディアを吸引し、トランスフェクション混合物サンプルを重ねてください。
  7. トランスフェクション混合物の付加の後で 27 ° C で 5 h 用 transfected プレートを孵化させなさい。トランスフェクション メディアを交換して 10 %fbs と 100 μ g/mL (またはリンパ) を含む、完全な Sf9 細胞培養培地に抗生物質ペニシリン-ストレプトマイシン。4 d のための 27 ° c transfected プレートを孵化させなさい。
  8. 収穫し、組換えバキュロ ウイルスを増幅します。
    1. インキュベーションの 4 d の後滅菌 15 mL の円錐管に感染したプレート上澄みを収集します。1010 x g細胞の残骸を削除する 5 分で上清をスピンします。ペレットを破棄し、クリーン チューブに上清をデカント 4 ° C で 1 年間保存します。
      注: これは P0 ウイルスです。それは時間の長い期間のため避けようと-80 ° C で保存されますをすることができます。
    2. 各遺伝子組換えウイルスを増幅するには、150 mm 板上 Sf9 細胞の単分子膜を 80% 合流に成長します。プレートからメディアを吸引 P0 ウイルスの 2 mL をプレートに付着性のセルに追加して、27 ° C の定温器で 1 時間版を孵化させなさい。細胞と培地を混合するプレート 15 分毎をロックします。
      1. 25 ml 10 %fbs と 100 μ g/mL (またはリンパ) を含む完全な恵みのメディアのペニシリン-ストレプトマイシン抗生物質。P1 通路ウイルスを入手して 27 ° C の定温器で 3 d 版を孵化させなさい。
    3. 滅菌 50 mL の円錐管と 1010 x g細胞の残骸を削除する 5 分でスピンで感染したプレート上澄みを収集します。クリーン チューブに上清をデカント、4 ° C で 1 年間保存できます。
      注: P1 ウイルスは、時間の長い期間のため、避けようと-80 ° C で保存されますを使用できます。
    4. P1 から P2 通路にウイルスを増幅するには、90% 合流する 150 mm 板上 Sf9 細胞の単分子膜を成長、プレートのメディアを吸引、プレート、P1 ウイルスの 2 mL を追加、27 ° C の定温器で 1 時間インキュベートします。
    5. 3.8.2 と 3.8.3 ウイルスの P2 と P3 の通路を取得する手順を繰り返します。2 ヶ月以上 P3 ウイルスを格納しないでください。

4. 蛋白質の表現、NiNTA、および結晶化で精製

  1. 1 L 27 ° C インキュベーター シェーカーで 100 rpm で 2 × 106の密度を 100 μ g/mL (またはリンパ) 文化メディア ペニシリン-ストレプトマイシン抗生物質の Hi5 昆虫細胞の文化します。570 x gで 5 分で細胞をスピン、上清をデカント、20 ml たて作り出された P3 ウイルスの細胞を再懸濁します、1 h. そっと振って 15 分毎 × 1 細胞を再懸濁しますスピン ボトルの部屋の温度でそれを維持します。
  2. 100 μ g/mL (またはリンパ) 文化メディア ペニシリン-ストレプトマイシン抗生物質の 1 L にセルを転送、1,010 × gで 5 分で細胞を 72 h スピンの 27 ° C インキュベーター シェーカーで 100 rpm で細胞の培養上清を収集します。
  3. 使用 pH インジケーター ストリップ 0.1 M HCl または 0.1 M NaOH を追加して 8.0 上澄みの pH を調整し、最終的な濃度、ph 8.0、100 mM の NaCl、Tris バッファーは 20 mM と 5 mM のイミダゾールを含む結合バッファーを追加します。表現彼タグ組換えタンパク質の推定収量に基づく NiNTA 樹脂 (10-40 mL)、一定の量を追加します。
    1. 樹脂 1 h. 洗浄のための 4 ° C で低速で電磁攪拌のソリューションをミックスし、次の標準的な NiNTA の浄化のプロトコル18バインドされた蛋白質を溶離する。
  4. イオン交換精製タンパク質とゲル濾過クロマトグラフィーとして同質なサンプルを生成するための他の蛋白質の浄化方法。
    注: TDR 外部ドメイン、20 mM トリス、pH 8、100 mM の NaCl はゲルろ過バッファーとして使用されました。PRK3 外部ドメイン、20 mM ビス-トリス、pH 6、100 mM の NaCl は最寄りのゲルろ過バッファーとして使用されました。

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Representative Results

図 1に示すように、GP67 またはヘモリン信号シーケンスのいずれかの標的遺伝子の組み込み信号シーケンスに置き換えると分泌された蛋白質を表現する 2 つの変更された pFastBac1 バキュロ ウイルス発現ベクターが使用されました。ウイルス GP67 と昆虫ヘモリン遺伝子は、細胞の高い分泌発現レベルに実証されています。これらの 2 つの信号シーケンスのいずれかが付いている融合蛋白質が分泌発現レベルが大幅に向上する予定です。同一複数クローニング サイト (MCS) は、これらの 2 つの変更されたベクトルで設計されました。東北大学からのサイトは、東北大学からの他の多くの制限のサイトで現在最も一般的な 6 ヌクレオチド シーケンスではなく 8 塩基を持っているので意図的に最も 5' 側 mcs に置かれました。など、東北大学からのサイトは以下の制限の消化力と使用制限の他のサイトと比較してより現実的なほとんどのターゲット遺伝子のクローニングを行う他のほとんどの制限サイトよりターゲット遺伝子の存在です。ノッティと下位制限サイトのターゲット遺伝子のクローニングは、唯一の 3 つのアミノ酸残基、GGR、ターゲット遺伝子の前をご紹介いたします。

PBac1 GP67 と pBac1 裾を正常に TDR と PRK3、 a受容体の細胞外ドメインをそれぞれ表現に利用されている (図 2)。組換えタンパク質工学の C ターミナル 6 ヒスチジンの札を使用して NiNTA で精製した後、平均蛋白質収量は 20 mg/L の Hi5 セルの周り。各蛋白質の純度はすぐにまたはより高い 50%、SDS-PAGE とクマシー染色で検討しました。

TDR と PRK3 の細胞外ドメインの組換えタンパク質はサイズ排除クロマトグラフィー (図 2) により更に精製されました。浄化された蛋白質 5 mg/mL に濃縮し、結晶化スクリーニングを受けます。タンパク質結晶の 20 μ m よりも大きいサイズが観察された (図 3) まで、各蛋白質の予備の結晶が得られたの条件が最適化されました。両方の蛋白質の結晶構造は、報告された11,12をされています。

Figure 1
図 1: 変更された pFastBac1 のベクトル マップします。これらのパネルに示すように DNA 配列が挿入された信号のペプチッド シーケンスと複数のターゲット遺伝子のクローニング サイト (MCS) を所有する pFastBac1 ベクトルの由来ポリヘドリン遺伝子のプロモーターの下流。両方のベクトルは、同じ MC を含まれます。(A) このパネル pBac1 GP67 ベクトルの由来ポリヘドリン遺伝子のプロモーターの下流のクローニング サイトのシーケンスを示しています。翻訳 GP67 信号ペプチドのアミノ酸配列は、赤の色です。MCS 内の各一意制限サイトが下線付き、上記ラベル サイトの名前。(B) このパネルは、pBac1 裾ベクトルの由来ポリヘドリン遺伝子のプロモーターの下流にクローンのサイトの順序を示します。翻訳ヘモリン信号ペプチドのアミノ酸配列は、赤の色です。MCS 内の各一意制限サイトが下線付き、上記ラベル サイトの名前。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 2
図 2: バキュロ ウイルス昆虫細胞システムで変更された pFastBac1 ベクトルを用いたタンパク質発現。TDR の外部ドメイン (A) はニッケル親和性とサイズ排除クロマトグラフィー (S)、精製 Hi5 昆虫細胞発現し、SDS ページのゲルで解決。ニッケル樹脂は、5 mM のイミダゾール (1 洗浄)、および 20 mM のイミダゾール (洗浄 2) と 2 番目の時間を含むバッファーで一度洗浄しました。(B) これは PRK3 外部ドメインのサイズ排除クロマトグラフィー、式およびニッケルのアフィニ ティー精製 (NiNTA) を示す SDS-PAGE 分析です。対応するサイズの分子量 (MW) マーカーが付きます。各パネルの赤い矢印は、式と組換え TDR の予想サイズと PRK3 外部ドメイン蛋白質を示します。表現された蛋白質の多バンドの性質は、異種のグリコシル化反応による可能性があります。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 3
図 3: タンパク質結晶のシロイヌナズナを用いたTDR と PRK3 の細胞外ドメイン。(A) このパネルシロイヌナズナTDR の細胞外ドメインのタンパク質結晶を示しています。(B) このパネルは、シロイヌナズナPRK3 の細胞外ドメインのタンパク質結晶を示しています。スケール バーは、各画像の下に表示されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

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Discussion

サイズおよび生物学的システムで現在の蛋白質の何千もの安定性の多様性を考えると、それは実証研究のためはしばしば特定の蛋白質の表現のために選択される異種発現システムを決定する室します。大腸菌発現系は多くの場合19をスケール アップする細菌は、低コストの文化、メディアおよび相対的な容易さの短いライフ サイクルのための蛋白質の表現のための最初の選択肢です。大腸菌を使用して、しかし、60 kDa 以上のサイズを持つ大規模な真核生物タンパク質の発現システムはしばしば封入体または集計20不溶性タンパク質の結果します。それらの困難なタンパク質発現および他から分泌されるタンパク質では、バキュロ ウイルス昆虫細胞発現系は大腸菌よりも有利かもしれません。特に分泌の真核生物の蛋白質を表現するとき、この変更されたバキュロ ウイルス昆虫細胞発現系は好ましい選択にかもしれない。

分泌される分泌される植物蛋白質を含む真核生物のタンパク質には多くタンパク質折り畳みと分泌21で複雑な糖鎖、ジスルフィド形成および他のポスト翻訳の修正が必要。大腸菌システムには、真核生物の蛋白質22の多くの必要な複雑な変更を処理する細胞機械装置はありません。酵母が大腸菌23よりも比較的高度なグリコシル化反応システムです。但し、高等真核生物の種の植物から分泌されるタンパク質の発現、バキュロ ウイルス昆虫細胞システムは重要な利点を示します。グリコシル化反応に影響を与えるタンパク質の折り畳みと安定性24、多く分泌される組換え蛋白質の表現のため大腸菌と酵母のシステムは低い収穫があるし、おそらく誤ったタンパク質の折り畳みのため集計する傾向があります。バキュロ ウイルス昆虫系はタンパク質糖鎖修飾、分泌の真核生物の蛋白質の25の表現のための理想的なシステムは、それを改善するために変更されています。本研究では、GP67 や、ヘモリン信号のペプチドが分泌タンパク質の結晶化の 2 つの植物受容体タンパク質発現をガイドに正常に使用されています。念頭に置いてこれらの研究では、いずれかのシグナルペプチドの選択は重要なステップと異なった有機体から標的遺伝子のセットがより体系的な比較研究が必要があります。

タンパク質分泌発現を高める GP67 とヘモリン信号のペプチッドを使用してのアイデアは、両方の遺伝子の高発現利回りによって駆動されました。ただし、タンパク質の分泌と翻訳後修飾機械式のホストは表現された遺伝子組換え蛋白質をオーバー ロードする場合から分泌される組換えタンパク質がない適切な変更、特に糖鎖。両方の変更されたベクトルは正常に表現多数植物分泌蛋白質11,12,26, 多くはおそらく不正確または不十分な糖鎖のための集約に傾向があるに使用されています。したがって、これらの困難なタンパク質の発現、両方強い、弱い信号のペプチッド シーケンス テストする必要、発現組換えタンパク質の品質を比較する必要があります。弱い信号のペプチッド シーケンスが、タンパク質の全体の収量を下げることを念頭します。しかし、それは分泌の機械式のホストのタンパク質の分泌と変更を処理するために十分な容量を与える可能性があります。

昆虫細胞での異種の分泌された蛋白質の発現、に加えて哺乳動物細胞と植物細胞発現系で使用されている正常に組換え哺乳類の過剰発現と植物タンパク質、それぞれ27 28,29。異種のシステムでは、近くの内因性の式と比較すると、哺乳類や植物の分泌タンパク質の状態ほぼネイティブ変更機械が折られた蛋白質を生成するための宿主細胞。ネイティブに近い表現システムを使用しての注意点は、表現された遺伝子組換え蛋白質が蛋白質の最終的な式収量に悪影響を及ぼす可能性がある細胞の生理機能を妨げる可能性がありますです。

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Disclosures

著者が明らかに何もありません。

Acknowledgments

この作品は、Guozhou の徐のノースカロライナ州立大学から新しい学部スタートアップ資金によって支えられました。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Incubator shaker VWR Model Excella E25 27 oC
Incubator VWR Model 2005 27 oC
Centrifuge BECKMAN Model J-6 with a swing bucket rotor
Herculase II Fusion DNA Polymerase Agilent 600677-51 For PCR amplification of DNA
Thermal Cycler BIO-RAD Model C1000 Touch For PCR amplification of DNA
Incubator shaker New Brunswick Scientific Model I 24 For growing baceria culture
Customer DNA synthesis GENSCRIPT
BamHI (HF) New England Biolabs R3136S Restriction Endonuclease
BglII New England Biolabs R0144S Restriction Endonuclease
NotI (HF) New England Biolabs R3189S Restriction Endonuclease
XhoI New England Biolabs R0146S Restriction Endonuclease
T4 DNA ligase New England Biolabs M0202T DNA ligation
QIAquick Gel Extraction Kit Qiagen 28704 DNA purification from Agorase gel
QIAprep Spin Miniprep Kit Qiagen 27104 Plasmid DNA purification from bacteria culture
Agarose Thermo Fisher Scientific 15510-019 For DNA gel electropherosis
MAX Efficiency DH5α competen cell Invitrogen 18-258-012 For transformation of DNA ligation mixture
Lennox L LB Broth Research Product International Corp. L24066-5000.0 For making bacteria culture
Ampicillin sodium salt Thermo Fisher Scientific 11593-019 Antibiotics
Kanamycin Sulfate Thermo Fisher Scientific 15160-054 Antibiotics
Tetracycline Thermo Fisher Scientific 64-75-5 Antibiotics
Gentamicin Thermo Fisher Scientific 15710-064 Antibiotics
MAX Efficiency DH10Bac competent cells Thermo Fisher Scientific 10361-012 For making bacmid DNA
S.O.C. Medium Thermo Fisher Scientific 15544-034 For DNA transformation
CellFECTIN II Reagent Thermo Fisher Scientific 10362-101 Insect cell transfection reagent
Bac-to-Bac Expression System Thermo Fisher Scientific 10359-016 Baculovirus-insect cells expression kit
Bluo-gal Thermo Fisher Scientific 15519-028 For isolation of recominant Bacmid DNA
IPTG Thermo Fisher Scientific 15529-019 For isolation of recominant Bacmid DNA
pFastBac1 Thermo Fisher Scientific 10360014 Baculorirus expression vector
Sf9 cells Thermo Fisher Scientific 11496015 Sf9 monolayer cells
Hi5 cells Thermo Fisher Scientific B85502 High Five insect cells
Grace’s insect medium, unsupplemented Thermo Fisher Scientific 11595030 Sf9 cell transfection minimum medium
Grace’s insect medium, supplemented Thermo Fisher Scientific 11605102 Sf9 monolayer cell culture complete medium
Sf-900 II SFM Thermo Fisher Scientific 10902104 Sf9 suspension cell culture medium without FBS
Express Five SFM Thermo Fisher Scientific 10486025 Hi5 cell culture medium
Penicillin-Streptomycin Thermo Fisher Scientific 15140122 100 ml (10,000 I.U./ml)
L-Glutamine (200 mM) Thermo Fisher Scientific 25030081 100 ml
FBS Certified Thermo Fisher Scientific 16000-044 500 ml
6-well plates Thermo Fisher Scientific 08-772-1B Flat-bottom
150 mm plates Thermo Fisher Scientific 353025 100/case
1.5 ml Microcentrifuge Tubes USA Scientific 1415-2500 500 tubes/bag
15 ml conical screw cap centrifuge tubes USA Scientific 1475-0511 25 tubes/bag
50 ml conical screw cap centrifuge tubes USA Scientific 1500-1211 25 tubes/bag
Ni-NTA Superflow Qiagen 30430 NiNTA resin
pH-indicator strips EMD Millipore Corporation 1.09535.0001 pH 0 - 14

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References

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