应用广场 — Inclusion body


     Rudolph和Lile的综述已经对蛋白质的体外复性做详细的介绍[1]。传统的分离、复性方法如:分步离心,稀释和透析通常很耗时且复性率低。本文中介绍了以凝胶过滤为基础发展起来的分离及复性方法。此方法的一个优势是变性剂的脱除,流速及pH的变化可以很容易的调节。大肠杆菌表达的scFv 融合蛋白质包涵体。ScFv 片段在Eocli 中表达量很高,但经常会形成包涵体。因此需要进行复性。

材料与方法
     脲(urea )、DTT、PMSF、溶菌酶(lysozyme)、精氨酸 (arginine)、Triton X-100和DNAse购于Sigma。GSSG,GSH购于Roche。Berol 185 购于Akzo Nobel 表面化学公司,Sweden。所有层析介质均为Amersham Pharmacia Biotech公司产品。其它试剂均为分析纯。实验用水为Millipore 纯水系统生产。所有层析实验在AKTA Explorer 层析工作站上进行。用于scFv57P 活性检测的Biacore 2000 为Biacore(Sweden) 公司生产。电泳设备采用Amersham PharmaciaBiotech 公司的PhastSystem 电泳设备。

克隆与表达scFv57P
     Fab57P 的scFv 抗体片段是通过VH-linker-VL 的走向构建成pscFvHL57P [2]。载体选择用pscFew,它有一段可以使蛋白质表达到周质的pelB 引导序列;一个15-aa linker,VH-SRGKSSGSGSESKST-VL,来连接抗体可变区的两个domain;C-terminal 的B10tag 用于免疫识别[3] 。在pscFvHL57P 中VH domain 被设计成XhoI-XbaI 位点,PCR扩增目标片段,VL domain 被设计成SacI-SpeI 位点。PCR扩增目标片段。
    ScFv57P 抗体片段通过前人的方法表达在E.coli 中[4]。通过Western blot鉴定(用抗B10的抗体),发现表达的scFv57P形成对还原剂敏感的聚集体。经BIAcore 鉴定细胞周质提取物原液,发现活性抗体片段的产量为5-10 µg/l[5]。

在pBAD/Thio-TOPO 中克隆及过量表达scFv57P
     以质粒pscFvHL57P为模版,将编码scFv57P的目的片段基因用PCR扩增。正相引物为(5’- acactgggatccatggcccaggcccaggtgaaactgctcgag-3’),其中包含了T7 RNA polymerase的增强子和scFv57P 中Vh的起始基因片段(下划线部分)。反相引物为5’- cacgatgcggccgctcgagtcgactaaacgttcgcgaccgccctgacg
- 3’ 用来保持原始pscFvHL57P 构建的C端的B10 tag (下划线部分)。扩增产物在N端多出4 个氨基酸,在C 端多出8个氨基酸(在B10 tag之后),这是为了增加了几个不同的单一的酶切位点,简化后继的克隆表达。PCR 过程如下:95℃ (1 min) - 43 ℃ (1 min) - 72 (2 min), 30个循环。然后根据产品手册中的说明将扩增的目标基因直接嵌入pBAD/ThioTOPO (Invitrogen company) 质粒载体

 


中,然后转化入TOP10 E.coli 宿主菌细胞内。在最终scFvHL57P 在N 端与thioredoxin (Trx) 融合在一起(Fig. 1B) 并包括一个源于pscFvHL57P 的B10 tag,V5 tag,GKPIPNPLLGLDST 和在C 端的一个源于pBAD/Thio-TOPO 的6*His 的tag。阳性克隆通过检测过量表达产物的分子量来确定,对应的分子量应与构建的thioredoxin-VH-linker-VL-B10-V5-6His相一致。

图1. A:不同的scFv57P的构建;B:trx-scFvL57P连接到pBAD/Thio-TOPO vector上的方式。

     表达单链抗体融合蛋白的TOP10 E.coli 在含有Ampicillin(100 µg/ml) 的LB 培养基中培养至OD600 = 0.5,然后用0.01% 的L-arabinose 诱导。在37℃下用摇床培养4-5 小时后融合蛋白质包涵体含量达到最大,约为总蛋白质的50%左右。尽管thioredoxin 的可溶性很好,但thioredoxinscFv57P融合蛋白质仍以包涵体形式存在。

传统离心的方法分离包涵体蛋白质
     破碎缓冲液组成:20 mmol/l Tris-HCl, pH 7.5,1mmol/lEDTA, 0.1mM PMSF, DNAse (10 µg/g cell) 细胞破碎缓冲液中不含脲等变性剂,故不溶解包涵体。称取5 g大肠杆菌菌体溶于40 ml 破碎缓冲液中,搅均。用French press 进行破碎操作,至少进行三次循环。破碎后的匀浆在10,000 rpm下离心30 min 后,弃去上清液。离心后的沉淀物质分别用含0.05% Chaps, 0.05% Triton X-100及2 mol/l NaCl 的细胞破碎缓冲液进行悬浮、洗涤并离心。洗完后将沉淀用40 ml的破碎液悬浮,并加入urea 至终浓度为8M,再加入DTE至0.2 mM,室温放置5-6小时后用10,000 rpm下离心30 min弃去沉淀。溶解了的包涵体蛋白质溶液用HCl 调pH 到2-3之间,将样品加入Sephadex G-25 desalting column。在此之前此脱盐柱先用20 mmol/l Tris-HCl,pH2.0,1mmol/lEDTA,8mol./l 脲充分平衡。

用凝胶过滤分离包涵体蛋白质
     在前面的细胞破碎液内再加入60 µg/ml的溶菌酶及0.1%的Trition X-100。3.24 g 的E.coli 用25 ml 的破碎液悬浮。经过French Press破碎后(循环三次),将破碎液直接加入到1.6*60 cm (120 ml) 的Sepharose HP,这是一种平均粒径为34µm的高度交联的agarose 基质胶(通常

 
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