Rekombináns fehérjék termeltetési stratégiái

Az előadások a következő témára: "Rekombináns fehérjék termeltetési stratégiái"— Előadás másolata:

1 Rekombináns fehérjék termeltetési stratégiái
Két fő stratégia: Aktív formában termeltetni a fehérjét, ahogy in vivo előfordul, szekretáltatni, hogy a diszulfid hidak kialakuljanak ha a fehérje mérgező a gazdasejtre, akkor először inaktív fehérjét állítunk elő, majd ezt aktiváljuk, ehhez kell az in vitro “refolding” Az aktív forma esetén “csak” tisztítani kell a fehérjét

2 REKOMBINÁNS FEHÉRJÉK AKTÍV FORMÁBA VITELE
Három fő lépés: 1. Az oldhatatlan “inclusion body”-t szolubilizáljuk, alacsony vagy magas pH, emelt hőmérséklet, detergensek, magas koncentrációjú szervetlen sók, vagy szerves oldószerek. A legelterjedtebbek: urea, vagy guanidin-hidroklorid, esetleg redukálószer (pl. DTT) jelenlétében. 2. Refolding híg fehérje oldattal - ha nincs diszulfid híd, akkor a fehérje denaturálószer lassú eltávolítása - ha diszulfid hidak vannak, akkor a renaturáció mellett a diszulfid hidakat is ki kell alakítani, szerkezet stabilizáló hatásuk van. levegőztetés, tiol-diszulfid párok hozzáadása, pH optimalizálása 3. Az aktív és inaktív forma szétválasztása pl. affinittás kromatográfia, preparatív SDS-PAGE, RP-HPLC, FPLC stb.

3 trp promoter alapú vektorok
- alaposan vizsgált, jósolható eredmény - erős, 2-30% a rekombináns/összfehérje - alapállapotban alacsony expresszió, de toxikus fehérjékre ez nem elég, pBR322 vektorban kb 50x-es indukció - majdnem minden E. coli sejtvonalban használható - magas kópiaszámú plazmidok nem használhatók, nincs elég trp represszor Probléma: triptofán elvonás az indukció – egy kissé nehézkes

4 Kétkomponensű trp alapú expressziós rendszer
Invitrogen ptrp cI Kromoszómán integrálva

5 T7 RNS polimeráz alapú vektorok
- T7 promoter nagyon szelektív, a gazdában nincs ilyen promoter általában - T7 RNS polimeráz 5x gyorsabb, mint az E. coli-é, azaz már a transzkript is domináns Gazdasejtek: Standard klónozó vektorok klónozásra BL21 (F-, ompT-, lon-) expresszióra, lizogén sejtváltozatok: DE3 bakteriofág, immunitási régió, lacI gén, lacUV5 promoter lacZ eleje + T7 RNS polimeráz génje, integrálva kromoszómába Nagyon toxikus fehérjék esetén pLysS, pLysE T7 lizozim: természetes inhibitora a T7 RNS polimeráznak, E. coli tudja tolerálni, mert nem képes áthatolni a belső membránon pACYC184 vektorba van beépítve, catr, kompatibilis vektor pLysE nagy mennyiséget, pLysS kevesebb mennyiséget termel (ellentétes orientáció, tet promoter CE6 bakteriofág  tartalmazza a T7 RNS polimeráz génjét, így az indukció kívülről bejuttatott gén

6 A pET vektorokon alapuló, indukálható fehérje termelés elvi sémája
kromoszóma lacI lacUV5 lacZ T7 RNS polimeráz int vektor Prom. RBS 10 vagy T7/lac termeltetendõ fehérje génje ORI bla

7 A pET rendszer

8 pET vektorok 1. Transzkripciós vektorok T7lac promoteres változatok
pBR322 származékok, ampicillin, vagy kanamicin rezisztensek 10 promoter, a T7 fág 10-es génjének (kapszid) erős promótere 1. Transzkripciós vektorok T7 promoter van, de nincs transzlációs iniciációs szignál különféle verziók, stop szignálok bevitele vagy sem, fúziós partner esetleg a C terminálison Visszaszorulóban vannak T7lac promoteres változatok Nagyon toxikus fehérjék esetén dupla biztosítás: a T7 promotertől startpont környékére a lac operátor szekvencia klónozása, elegendő lacI biztosítása, a vektorba beépítették ellentétes irányban

9 Két transzkripciós vektor példa

10 Transzlációs vektorok
 10 transzkripciós és transzlációs szignálok, mindegyik típusú egy sorozat különböző leolvasási keretekkel Egy rövid fúzió az első 10 aminosavval (g10), de NdeI-gyel elkerülhető.  Esetenként  206aa fúzió  stabilitás

11

12

13 Plazmid stabilitási teszt
  lemezek: ampicillin, IPTG, mindkettő és egyik sem Mik nőnek fel? 1. egyik sem: minden sejt 2. ampicillin: plazmid tartalmú sejtek, 3. IPTG: plazmid mentes sejtek, vagy expressziós mutánsok 4. IPTG, amp.: plazmid marad, de az expressziós készség elveszett

14 ptac alapú vektorok: pGEX sorozat
GST: mindig N-terminális fúzió elvileg szolubilizál Nem lehet denaturáltan tisztítani

15 Arabinóz alapú expressziós vektorok
Vektor felépítés Szabályozás Szekréciós vektor Kontrollálhatóság

16 Fehérje termeltetés in vitro
In vitro transzláció Előnyei: Oxidatív környezet Citotoxicitás elkerülése, farmakológiai alkalmazások Nincs membrán, a termék azonnal a reaktortérbe kerül gyors Hátrányai: Drága Kitermelés korlátozott Két fő stratégia RNS polimerázzal +sejt extraktummal Tiszta komponensekből

17 Az in vitro fehérjetermeltetés folyamatábrája

18 T7 alapú rendszerek

19 Az igazán in vitro rendszer

20 ATGGAACGCCGCTATTGCCATCGCATTAGCACCATGGCGAGCGCGAACGATCATGCGCCGCCGTATAACGAATGGTATGAAGCGCGCTAA

21 MERRY CHRISTMAS AND HAPPY NEW YEAR
1 atggaacgccgctattgccatcgcattagcaccatggcgagc m e r r y c h r i s t m a s gcgaacgat a n d catgcgccgccgtataacgaatggtatgaagcgcgctaa h a p p y n e w y e a r -

22