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Method Article
이후 인간 게놈 시대에 원시 conformations에서 재조합 단백질의 가용성은 구조적 기능적 및 치료 연구와 개발에 매우 중요합니다. 여기서는 테스트 및 재조합 단백질의 다양한 생산하는 데 사용할 수있는 인간의 배아 신장 293T 세포에 대규모 단백질 발현 시스템을 설명합니다.
세균에서 재조합 단백질 발현, 일반적으로 E. 대장균은 단백질의 밀리그램 수량 표현을위한 가장 성공적인 전략이었습니다. 그러나, prokaryotic 호스트는 종종 박테리아 특히 공동 또는 사후 translational 수정의 부족으로 인해 인간, 바이러스성 또는 진핵세포 외국 macromolecule의 독성으로 인해 단백질, 단백질 폴딩 기계의 차이, 또는 표현에 따라 않습니다. 효모 (P.의 pastoris 혹은 S. cerevisiae의) 1,2, baculovirus에 감염된 곤충 (S. frugiperda 또는 T. NI) 셀 3, 체외 번역 시스템의 셀 - 무료를 기반으로 표현 시스템은 2,4가 성공적으로 사용되었습니다 포유 동물 단백질을 생산하고 있습니다. 직관적으로, 최고의 경기는 적절한 사후 translational 개조를 포함하는 재조합 단백질의 생산을 보장하기 위해 포유류의 호스트를 사용하는 것입니다. 포유 동물 세포 라인 (인간 배아 키즈의 숫자네이 (HEK) 293은 S V40 larget T-항원 (COS), 중국 햄스터 난소 (CHO), 그리고 다른 사람을 운반 O rigin에서 C V-1 세포)가 성공적으로 인간 단백질 개수 밀리그램 수량 overexpress 위해 활용되었습니다 5-9. 그러나 포유 동물 세포를 사용의 이점은 주로 안정적인 표현 세포 라인을 개발하기 위해 높은 비용, 전문 실험실 장비의 요구 사항, 낮은 단백질 수율, 그리고 긴 시간으로 반박하고 있습니다. 적은 비용을 유지하면서, 빠른 수율 및 생산 단백질의 증가, 많은 학술 및 상업 실험실을위한 주요 요소입니다.
여기서는 시간과 점착 성의 HEK 293T 세포에서 분비 인간 단백질의 표현을위한 비용 효율적인 두 부분으로 절차를 설명합니다. 이 시스템은 구조적 biophysical 및 생화 학적 연구를위한 기능성 단백질의 밀리그램 수량에 마이크로 그램 제작이 가능합니다. 첫 번째 부분은 관심있는 유전자의 여러 구조는 생산이다병렬 및 transiently 작은 규모의 점착 성의 HEK 293T 세포로 transfected에서 D. 세포 배양 배지로 분비 재조합 단백질의 검출 및 분석은 벡터 인코딩된 단백질 정제 태그 향한 상용화된 항체를 사용하여 서양 얼룩 분석에 의해 수행됩니다. 그 후, 대규모 단백질 생산에 적합한 구조는 transiently 10 층 전지 공장에서 polyethyleneimine (PEI)를 사용 transfected 있습니다. 에어컨 매체의 리터 - 볼륨으로 분비 단백질은 안티 - HA 친화성 크로마 토그래피에 의해 정제 다음에 접선 유동 여과를 사용하여 관리 가능한 금액으로 집중되고있다. 이 플랫폼의 유틸리티는 크린 시토킨, 시토킨 수용체, 세포 표면 수용체, 본질적인 제한 요인과 바이러스 glycoproteins의 밀리그램 수량을 표현하는 기능에 의해 입증된다. 이 방법은 또한 성공적으로 trimeric ebolavirus의 당단백질의 5,10의 구조 결정에 사용되었다.
2 배양기 이외의 추가적인 장비는, 필요하지 않습니다. 이 절차는 신속하게 이러한 단백질 단지, 항원과 항체, 백신 생산을위한 바이러스 같은 입자, 또는 어려운 셀 라인 도입에 대해 adenoviruses 또는 lentiviruses 생산의 공동 표현과 같은 큰 복잡한 체제를 지원하기 위해 확장할 수 있습니다.
1. 준비 작업 - 구조 및 세포 배양
프로토콜을 시작하기 전에, 관심있는 유전자는 포유 동물 세포의 표현을 위해 코돈 - 최적화 및 표준 분자 생물학 기술을 사용하여 적절한 발현 벡터에 복제해야합니다. 성공적인 표현을위한 최고의 기회를 보장하기 위해, 관심있는 유전자의 여러 변종이 생성되어야합니다. 많은 포유류의 표현 벡터 상용 가능하며 다양한 정화 태그 (polyhistidine, 적혈구응집소, streptavidin, 할로 - 태그, 글루타티온 S-transferase, 다른 중에서) 있습니다. 우리는 강한 인간 사이토 메갈로 바이러스 프로 모터, IG κ 분비 신호, 적혈구응집소 정화 태그를 인코딩합니다 pDISPLAY 벡터를 사용하는 것을 선호하고, 플라즈마 막에 표시 분비 경로를 통해 단백질을 타겟으로하는 C-말단 transmembrane 앵커가 있습니다. 우리는 일반적으로 벡터로 인코딩된 transmembrane ancho 앞에 정지 코돈을 삽입R은 단백질이 갖추어진 매체로 분비 수 있도록합니다.
인간의 배아 신장 (HEK) 293T 세포가 광범위하게 사용할 수 있고 쉽게 배양해와 transfected. HEK 293T 제품은 정기적으로 포유 동물 단백질의 표현을 위해 사용되지만, biohazardous 간주되어 biosafety 레벨 2에서 다루어 져야합니다. 적절한 개인 보호복을 착용하십시오; 작품은 무균 기술을 사용하여 승인된 biosafety 캐비닛에서 수행해야합니다. 모든 폐기물 및 표면 기관 및 정부 지침에 따라 소독하여야한다. 그것은 세포를 사용하기 전에 mycoplasma 오염 물질에 대한 검사를하는 것이 좋습니다. 세포는 mycoplasma SPP의 어떤 소스를 근절하기 위해 열흘 동안 * 시프 로플 록 사신 (10 μg / ml) 쇼핑으로 치료할 수 있습니다. 오염. HEK 293T 세포를 전파하기 위해 일반 프로토콜 (박스 1) 별도로 제공됩니다.
시험과 대규모 단백질 표현을위한 추가 고려 사항 reviewe 있습니다11-15에서 D.
2. 소규모 테스트 표현
일단 구조가 설계되었으며 생성, 소규모의 테스트 transfections는 HEK 293T 세포를 사용하여 수행할 수 있으며, 과정을 요약 배선도는 (그림 1) 아래에 제공됩니다.
3. 대규모 테스트 표현과 정제
구조가 확인되면 재조합 단백질의 밀리그램 수량 표현 10 레이어 전지 공장 (; 6,360cm이 표면적 그림 2)을 사용하여 자기편 HEK 293T 세포의 PEI의 transfection에 의해 이루어진다. 자세한 답사의 연구 내용은 작은 셀 공장이나 T-flasks (표 1) 사용할 수 있습니다.
절차 9-17는 에어컨 매체에서 추가 단백질을 캡처하는 반복 수 있습니다.
4. 대표 결과
이 문서에서는 설명하고 이후 구조 및 기능 연구에 사용할 수있는 인간의 단백질 밀리그램 - 수량 생산을위한 편리한 표현 플랫폼을 보여줍니다. 인간 단백질의 심사 6 - 웰 플레이트에 HEK 293T 세포를 사용하여 구조하는 것은 효율적이고 큰 규모의 생산 의무가 구조를 식별하는 데 효과적입니다. 상업 발현 벡터는 같은 GeneJuice, FuGene HD 또는 체육 등 transfection 시약의 다양한 사용하여 HEK 293T 세포에 효율적으로 transfected 수 I. 우리는 이들 시약은 가난한 표현 단백질 (그림 3)에 대한 더 효과적으로 테스트 표현에 대해, 그러한 GeneJuice 또는 FuGene HD로 상용 transfection 시약의 사용을 권장합니다. 큰 규모 표현하기 위해 선택한 구성 요소가 서양의 얼룩 (그림 3)에 대한 적절한 분자량에 해당하는, 하나의 강한 강도 대역을 특징으로한다. Glycoproteins는 글리코 실화의 이질로 인한 광범위한 밴드로 마이그레이션할 수 있습니다. 우리는 바이러스성 glycoproteins, 크린 시토킨, 시토킨 수용체 및 기타 표면 단백질에서부터 macromolecules 다양한는, 표현이 일반적인 표현 플랫폼을 이용하여 단백질의 millgram 수량 (그림 4) 양보하는 정화 수있는 것으로 나타났습니다.
그림 1. 소규모 transfections의 워크플로우 개략도.tp_upload/4041/4041fig1large.jpg "대상 ="_blank "> 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2. 큰 규모로 단백질 발현을위한 코닝 10 층 CellSTACK 있습니다. 각 레이어 셀 첨부 파일 636cm 2 표면적이 포함되어 있습니다. 표준 실험실 CO 2 배양기 (6.0 세제곱. 피트)은 편안하게 네 10 층 전지 공장을 보유합니다.
.. 그림 3 다양한 분비 단백질의 소규모의 표현은 우리가 일반적인 transfection의 시약을 사용하여 소규모의 테스트 표현하는 일련의 수행 :. GeneJuice, FuGene HD 및 PEI를 선택한 사람 세포 단백질의 () 서양 얼룩 심사 (tetherin), 수용체 (IL-2R의 β subunit)과 크린 시토킨 (IL-2). Tetherin가의 석방을 제한하는 인간 막 당단백질입니다초기 HIV-1 virions 16. tetherin의 세포외 도메인은 ~ 36 kDa의 glycosylated, 체인이 황을 통해 연결된 이량체로 존재합니다. 여기에 그림과 같이 조건을 감소에서 tetherin는 ~ 22 kDa의 겉보기 분자량과 단량체로 마이 그 레이션합니다. 인터루킨 -2 (IL-2) 림프구 증식 17에 관여 시토킨 (~ 17 kDa)입니다. 그것은 IL-2R βsubunit합니다 (~ 26 kDa) 구성 요소 18 중, IL-2 수용체 복잡한와 상호 작용합니다. CD21는 보완 시스템에 의해 활성화 및 성숙 B-세포에 관련된 멤브레인 단백질이며, 또한 엡스타인 - 바 바이러스에 대한 수용체이다. CD21의 glycosylated 세포외 도메인 ~ 20 kDa의 겉보기 분자량과 단량체로 마이 그 레이션합니다. 선택된 표면 바이러스성 glycoproteins (XMRV 유럽 표준안 및 ebolavirus GP)의 (B) 서양 얼룩 검사도. XMRV 및 ebolavirus의 glycoproteins (transmembrane 앵커는 삭제) trimeric 스파이크와 같은 바이러스 세포막에 존재하고 숙주 세포 부착에 관여하고그리고 융합. XMRV 유럽 표준안과 EBOV GP의 ectodomain는 크게 N-연결된 glycans으로 장식하고 각각 70 kDa과 75 kDa의 명백한 분자 무게로 마이 그 레이션됩니다.
4 그림. 대규모 HEK 293T 문화에서 인간의 세포 단백질 정화. 모든 단백질은 10 층 전지 공장을 이용하여 표현하고, 집중 및 안티 HA 크로마 토그래피에 의해 정화되었다. 마찬가지로 Coomassie 묻은 SDS-PAGE 분석으로 표시된 인터루킨-2 수용체의 세포외 도메인 (IL-2R)은 α와 γ subunits는 각각 40 kDa과 46 kDa의 분자 무게로 마이 그 레이션. tetherin의 세포외 도메인은 36 kDa의 겉보기 분자량으로 비 감소 상황에서, 이합체로 마이 그 레이션합니다. 60 kDa의 겉보기 분자량에 나타나는 몇 가지 BSA 오염이 있습니다. 또한, N-연결된 glycans의 이질은 tetherin에 존재IL-2R α와 IL-2R γ 원인 밴드는 SDS-PAGE 젤을 확대. 이러한 복합 형 N-연결된 glycans는 펩타이드를 사용하여 제거할 수 있습니다 : N-glycosidase F.
용기 | 표면적 |
6 - 잘 플레이트 | 9.5 cm 2 (각도) |
100mm 요리 | 55cm이 |
245mm 요리 | 500cm 2 |
T75 cm 두 플라스크 | 75cm이 |
T175 cm 두 플라스크 | 175cm 2 |
T225 cm 두 플라스크 | 225cm 2 |
롤러 병 - 정규 | 850cm 2 |
롤러 병 - 확장된 표면 | 1700 cm 2 |
1 층 CellSTACK | 636cm 2 |
2 층 CellSTACK | 1,272cm이 |
5 층 CellSTACK | 3천1백80센티미터이 |
10 층 CellSTACK | 6,360cm이 |
40 층 CellSTACK | 25,440cm이 |
표 1. 단백질 표현에 사용되는 세포 배양 혈관의 비교.
시약 요리법 목록
100X Ciprofloxacine 10 ML 솔루션의 경우, 10 MG의 ciprofloxacine에 10 ML 탈이온수를 추가합니다. 완전히 ciprofloxacine를 해산하는 데 10 μl 6N HCL을 추가합니다.
PEI (1 밀리그램 / ML) 100 ML 솔루션의 경우 80 탈이온수와 열 25 kDa 선형 PEI의 100 밀리그램을 용해 ° C. 실온에 시원한 해결책은, -20에서 7.2, 소독 0.22 μm의 필터 나누어지는 및 동결로 산도를 조정 ° 경도를위한 CG-장기 보관.
8.0 g NaCl 0.2 g KCl, 1.4 g 나 2 HPO 4 (무수), 0.24 g KH 2 PO 4 : 1 패 수용액에 대한 1X PBS. 7.4에 솔루션의 산도를 조정 및 1.0 L.로 채우기
8.0 g NaCl 0.2 g KCl, 1.4 g 나 2 HPO 4 (무수), 0.24 g KH 2 PO 4, ML 십대 초반-20 : 1 패 수용액의 경우 1X PBS-십대 초반 - 20. 7.4에 솔루션의 산도를 조정 및 1.0 L.로 채우기
3.0 g 트리스베이스, 14.4 g 글리신, 150 ML의 메탄올 : 1 패 수용액에 대한 1X 전송 버퍼.
3.0 g 트리스베이스, 14.4 g 글리신, 1.0 g SDS : 1X SDS-PAGE 1 패 수용액의 경우 버퍼를 실행.
0.6 g SDS, 3 ML의 글리세롤, 1.8 ML 1.0 트리스-HCL pH는 6.8, 1 밀리그램 bromophenol 파란색, 5 % (V / V) 2 - 메르 캅 토 에탄올 : SDS-PAGE는 10 ML 솔루션에 대한 샘플 버퍼를 줄여.
박스 1. 셀 전파를위한 일반 프로토콜박스 2. 서양 얼룩 분석
박스 3. 세포 배양 혈관을 청소 및 재활용
전지 공장은 단일 사용되도록 설계되어 있지만,이 선박은 다음 청소 프로토콜을 사용하여 추가적인 대규모 transfections 위해 재활 용할 수 있습니다 :
10 층 전지 공장 단백질 밀리그램 양의 생산을위한 효과적인 선박입니다. 이러한 롤러 병, 흔들 flasks 또는 회전자 flasks 같은 다른 전통적인 혈관, 이상 세포 공장 사용의 가장 큰 장점은 추가적인 실험실 장비의 구입을 요구하지 않는다는 것입니다. 표준 CO 2 배양기는 (~ 6.0 세제곱. 피트) 쉽게 사 10 층 전지 공장 (그림 2)를 수용합니다. 또한, 이러한 혈관 요리 flasks 또는 세포와 ...
관심의 어떠한 충돌 선언 없습니다.
이 작품은 HA, FCA, 그리고 JDC에 온타리오 에이즈 치료 네트워크 연구 운영 그랜트 (로저-G645) 및 보건 연구 새로운 탐정 수상 (MSH-113554)의 캐나다 연구소 JEL까지, 토론토 장학금의 대학에 의해 지원되었다. 저자 제공 세포, ebolavirus GP의 발현 벡터 및 일반 조언 스크립스 연구소 (라 Jolla, CA)에서 마니 Fusco, Dafna 아벨 박사 에리카 Ollmann Saphire 감사드립니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
시약의 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
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Antimycotic / 항생제, 100X | Invitrogen | 15240062 | |
안티 HA 친화력 매트릭스, 클론 3F10 | 로슈 | 1,815,016 | |
안티 HA murine mAb, 클론 16B12 | Covance | MMS-101P | |
세포 배양 플라스크는 T75 cm이 조직 문화는 치료 | 코닝 | 430,641 | |
세포 배양 플라스크는 T225 cm이 조직 문화는 치료 | 코닝 | 431,082 | |
세포 배양 접시는, 6 잘 조직 문화 처리 | 코닝 | 3516 | |
세포 공장, 10 층 CellSTACK | 코닝 | 3312 | |
Centramate 오메가 5K 카세트 | 물리다 | OS005C12 | |
Centramate 오메가 30K 카세트 | 물리다 | OS030C12 | |
크로마 토그래피 유리 칼럼, 1.0x10 cm | Kontes | 4204001010 | |
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