과도 식의 외국 유전자 단백질 기능 분석 결과 대 한 곤충 세포 (sf9)

요약

이 프로토콜 열 충격 유발 단백질 식 시스템 (pDHsp/V5-그 의/sf9 셀 시스템), 외국 단백질을 표현 하거나 안티 apoptotic 활동의 잠재적인 외국 단백질 및 그들의 잘린 아미노 평가에 사용 될 수 있는 설명 곤충 세포에서 산입니다.

초록

변이 유전자 표현 시스템 잠재 체 외에서 세포 문화 시스템에서 단백질 기능 분석을 수행 하기 위한 가장 중요 한 기술 중 하나입니다. 이 시스템은 과도 식 플라스 미드에 baculoviral 발기인의 통제 익스프레스 외국 유전자를 개발 되었다. 또한,이 시스템은 자체 잠재 또는 외국 단백질 기능 분석 결과에 적용할 수 있습니다. 가장 광범위 하 게 그리고 상업적으로 사용 가능한 변이 유전자 식 시스템 Orgyia pseudotsugata multicapsid nucleopolyhedrovirus (OpMNPV)의 즉시 이른 유전자 (IE) 발기인에 따라 개발 된다. 그러나, 낮은 식 수준 외국 유전자 곤충 세포에서 관찰 되었다. 따라서, 일시적인 유전자 표현 시스템 단백질 식 향상을 위한 건설 되었다. 이 시스템에서 재조합 플라스 미드는 초파리 열 충격 70 (Dhsp70) 발기인의 통제 대상 시퀀스를 포함 하도록 건설 되었다. 이 프로토콜의이 열 충격 기반 pDHsp/V5-그의 (6 히스티딘와 V5 epitope) 응용 프로그램 선물 /Spodoptera frugiperda 셀 (sf9 셀) 시스템; 이 시스템은 또한 곤충 세포에서 후보 단백질의 안티-apoptotic 활동을 평가 하기 위한 유전자 발현 뿐만 아니라 가능 하다. 또한,이 시스템 중 한 재조합 플라스 미드와 페 수 또는 두 개의 잠재적으로 기능적으로 대립 곤충 세포에서 재조합 플라스 미드를 페 공동. 프로토콜이이 시스템의 효율성을 설명 하 고이 기술의 실용적인 사례를 제공 합니다.

서문

두 단백질 표정 시스템 단백질 생산을 위해 일반적으로 사용 되었습니다: 원핵생물 단백질 표정 시스템 (대장균 유전자 표현 시스템) 및 진핵생물 단백질 표정 시스템. 하나의 인기 있는 진핵생물 단백질 식 시스템은 잠재 식 벡터 시스템 (BEVS)¹. Baculoviruses 먼저 농업의 전세계 생물 관리 요원으로 사용 되었다 산림 해충 및. 지난 몇 년간, baculoviruses 단백질 표정 벡터도를 위한 바이오 도구로 개발 되었다. 더블-좌초 원형 DNA 및 엔벌로프된 nucleocapsids²baculoviruses의 게놈에 의하여 이루어져 있다. 날짜 하려면, seventy-eight 잠재 이상 격리 시퀀스³되었습니다. 호스트 곤충 세포에서 baculoviral 유전자 식의 시간적 cascade를 바탕으로, 유전자 전사 4 시간 계곡, 즉시 초기 지연-초기, 늦은, 그리고 매우 늦은 유전자⁴등으로 분류 될 수 있습니다.

매우 늦은 유전자 발기인 (즉, 다면체 또는 p10 발기인) 대상 유전자 재조합 잠재 동종 재결합에 의해 생성 하는 동안 운전 하는 데 사용 되었다 BEVSs 지정 되었다. 재조합 잠재 하 여 곤충 세포에서 외국 단백질의 표정은 포유류 단백질 (당단백질 생산에 적합 한) 포스트 번역 상 수정에서의 비슷합니다. 따라서,는 잠재 널리^5,,67되었습니다. 그러나, 한 가지 한계 곤충 세포⁷다른 N glycosylation 통로의 존재입니다.

따라서, 새로운 잠재 식 시스템, 변이 유전자 표현 시스템 개발 되었다. 이 시스템은 곤충 세포에서 baculoviral 즉시 초기 발기인 (발기인즉-1 )의 드라이브에서 외국 유전자를 표현합니다. 이 시스템을 사용 하 여 대상 단백질 표현할 수 있습니다 즉시 즉-1 발기인의 통제에 곤충 세포에서 N glycosylation 통로 더 나은 N 연결 oligosaccharides⁷에 결과 수정 하는 동안. 또한, baculoviral 즉시 이른 유전자 호스트 세포 RNA 중 합 효소 II에 의해 복사할 수 있습니다 그리고 어떤 바이러스 성 요인 활성화⁴에 대 한 필요 하지 않습니다. 따라서, 외국 단백질 곤충 세포는 짧은 시간 내에 표현할 수 있습니다. 날짜 하려면, 과도 유전자 표현 시스템 잠재 체 외에서 세포 문화 시스템에서 단백질 기능 분석을 수행 하기 위한 가장 중요 한 기술 중 하나입니다. 잠재 또는 외국 단백질의 기능을 분석 하는 시스템을 적용할 수 있습니다. 상업적으로 이용 가능한 변이 유전자 표정 시스템 중 하나는 Orgyia pseudotsugata multicapsid nucleopolyhedrovirus (OpMNPV) (OpIE2 및 OpIE1 발기인)의 즉시 이른 유전자 (IE) 발기인을 기반으로 합니다.

그러나, 곤충 세포에서 외국 유전자의 식 저수준은 여전히 문제가 OpIE 과도 유전자 발기인 기반 식 시스템은 사용된^8,,910. 따라서, 다른 변이 유전자 표현 시스템 초파리 열 충격 단백질 70 (hsp70) 유전자^8,9발기인에 따라 건설 되었다. H s p 70의 발기인 baculoviral IE 발기인 곤충 세포¹⁰열 충격에 의해 유도 된 때 보다 더 효율적으로 작동 합니다. 이 시스템에서 대상 유전자는 초파리 열 충격 70 (Dhsp70) 발기인의 드라이브에서 표현 되었다. 외국 유전자 PCR 기반 복제 방법으로 일시적인 유전자 식 플라스 미드에 쉽게 복제 수 있습니다. 또한, 열 충격 유도 의해 유전자 발현에 대 한 타이밍의 제어를 수행할 수 있습니다.

이 보고서에서 우리는 접근 따르고 (apoptosis 3의 억제 물, iap3 Lymantria xylina MNPV에서에서) baculoviral 유전자의 3 개의 다른 잘림 열 충격에 기초를 둔 일시적인 단백질 식 시스템을 사용 하 여 표현 하 고 추가 안티-apoptotic 활동 분석에이 표현한 단백질을 적용 합니다. 이 시스템 수 중 외국 단백질 신속 하 게 또는 또한 다른 단백질 활동 분석 실험에 적용할 가능성을 하면서 sf9 세포에서 단백질 안티 apoptotic 활동의 평가에 적용할 추가.

프로토콜

1입니다. 준비

1. 곤충 세포 배양
   1. 세포 배양의 50 mL를 준비 합니다. 이렇게 하려면 추가 항생제의 500 µ L (암포 B = 0.25 µ g/mL, 페니실린 단위/100ml, 스 = = 100 µ g/mL) 및 열 비활성화 태아 둔감 한 혈 청 (FBS 또는 항생제) 없이 혈 청 무료 세포 배양에서의 5 mL.
      참고: 사용 하기 전에 물 욕조에 30 분 동안 65 ° C에서 소 태아 혈 청을 열.
   2. Spodoptera frugiperda 를 유지 (나비목: Noctuidae), sf9 곤충 세포. 분리 ca. 25 cm² 셀 문화 플라스 크에서 세포의 80%는 플라스 크를 흔들어 하 고 가벼운 현미경 검사 법에서 확인. 다음, 새로운 25 cm² 셀 문화 플라스 크에 세포 현 탁 액의 50%를 전송 하 고 실 온에서 15 분 동안 연결할 셀을 허용. 5 mL 신선한 세포 배양 매체와 매체를 대체 하 고 28 ° c.에 인큐베이터에서 성장 통로 세포 세포 성장에 따라 2 ~ 3 일 마다.
2. 세포 transfection 플라스 미드의 준비
   1. 삽입 대상 DNA 파편 (예: Lymantria xylina MNPV (LyxyMNPV) iap3 유전자와 그것의 삭제 구조) pDHsp/V5-그의 PCR 기반 복제 방법¹¹. 확인 식민지에 의해 변형 된 식민지의 성장을 PCR PCR 마스터 믹스 (X 2) pDhsp-f 2/Op-IE2R 뇌관을 사용 하 여 설정 합니다. 상업적인 시퀀싱 서비스 여 플라스 미드 시퀀스를 확인 합니다.
      참고: 표 1 뇌관 PCR 및 해당 구문 사용을 보여 줍니다.
   2. 문화 단일 시퀀스 세균성 식민지, 200 mL 파운드 매체 포함 하에서 상기 플라스 미드 구조물 (1.2 단계)를 포함 하는 항생제 (50 µ g/mL), 각각 선택 합니다.
   3. 제조 업체의 지침¹²에 따라 미디 플라스 미드 키트를 사용 하 여 교양된 대장균 에서 플라스 미드를 추출 합니다.
3. 세포 배양 매체와 8.5 mL 혈 청 무료 세포 배양 매체의 1.5 mL를 혼합 하 여 도금 매체를 준비 합니다.
4. 악티노마이신 D (ActD) 세포 배양 세포 배양 매체의 10 mL로 ActD 주식 (1 mg/mL)의 1.5 µ L을 추가 하 여 준비 (최종 농도 = 150 ng/mL). 4 ° c.에 게

2. 단백질 과도 식

1. 시드 셀
   1. Sf9 셀 문화 플라스 크를 흔들어 수확, 전복 그리고 세포 현 탁 액 50 mL 튜브에가 P10 피펫으로 여 hemocytometer를 10 µ L를 전송. 가벼운 현미경 셀 수를 계산 합니다.
   2. 실 온에서 15 분 동안 24-잘 접시에 각 음에 3 × 10⁵ sf9 세포를 플레이트. 중 도금의 0.5 mL에 매체를 바꿉니다.
2. 플라스 미드의 transfection
   1. 희석 세포 transfection 시 약: 100 µ L 세럼 무료 세포 배양 매체에 혼합 1 vortexing에 의해 세포 transfection 시 약의 희석 8 µ L s.
   2. 혈 청 무료 세포 배양 매체와 혼합의 100 µ L에 플라스 미드 DNA (pDHsp70-Ac-P35/V5-그의 pDHsp70-Ly-IAP3/V5-그의 또는 pDHsp70-Ly-IAP3-비르/V5-그의 또는 pDHsp70-Ly-IAP3-반지/V5-그의)의 2 µ g 1에 대 한 vortexing에 의해 추가 (그림 2).
   3. 희석된 플라스 미드 DNA 및 희석된 세포 transfection 시 약 (210 µ L), 결합 하 고 실 온에서 30 분 동안 1 미 품에 대 한 vortexing에 의해 혼합.
   4. P1000 피 펫에 의해 셀에 dropwise DNA transfection 시 혼합물의 210 µ L를 추가 합니다. 28 ° C 5 h에서 품 어.
   5. P1000 피 펫을 사용 하 여 세포 배양 매체의 0.5 mL에 도금 매체를 바꿉니다. 24-잘 접시 테이프로 밀봉 하 고 셀을 16 h 28 ° C에서 품 어.
3. 열 충격 transfected 세포: (물 표면에 떠 있는) 42 ° C 물 욕조에 접시를 넣어. 30 분 동안 열 고 28 ℃ 배양 기에 24-잘 접시를 반환 합니다.
4. 단백질 발현의 탐지
   1. 1 h 5 h 열 충격 후, 셀 1 x PBS 버퍼의 0.5 mL을 짧게 세 번 씻어.
      참고: 9 mL 소독 ddH₂O 10 x PBS 버퍼의 1 mL을 추가 하 여 PBS 버퍼 PBS 버퍼 x 1 배 희석
   2. 아래로 pipetting으로 SDS 로드 염료 x 1의 40 µ L로 세포를 lyse.
      참고: PBS 버퍼 x 1의 30 µ L SDS 샘플 버퍼 x 4의 10 µ L를 혼합 하 여 SDS 로드 염료 x 4를 희석.
   3. 10 분 열 블록에 98 ° C에서 단백질 견본을가 열 하 고 1 분 동안 스핀 다운 서쪽 오 점 분석 결과 대 한 얼음에 넣어.
   4. 서쪽 오 점 분석 결과
      Eslami 및 Lujan¹³에서 서쪽 오 점 분석 결과의 절차를 따릅니다. SDS 페이지 젤¹⁴실행: Coomassie 파란 얼룩 (각 로드 단백질 견본의 수량 잘 같은 금액은 확인 하기 위한 로딩 제어)를 받게 한 젤과 다른 서쪽에 들어서는 오 점 분석 결과, Eslami와 Lujan¹³ .
   5. 토끼 안티-v 5 항 체 (5 mg/mL) (1: 5000 희석 농도 1 µ g/mL 작업 TBST 버퍼에서)와 염소-토끼 IgG-양 고추냉이 과산화 효소 (HRP) 공액 (0.8 mg/mL) (1:10000 희석 작업 TBST 버퍼에서 V5 태그 융해 단백질 검출 농도 0.08 µ g/mL)입니다.
      참고: Polyacrylamide 17.5%의 비율을 조정 하면 될 단백질 분자량 < 17 kDa.

3. 안티-apoptotic 활동 분석 결과

1. 유전자 유도 세포 apoptosis: 2.3 2.1에서 상기 절차를 반복. 공동 1 µ g의 플라스 미드 DNA와 pDHsp/D-rpr/플래그-그의 플라스 미드 DNA (포함 apoptosis 유도 유전자)의 1 µ g transfect [pDHsp70/V5-그의 벡터 (부정적인 제어), pDHsp70-Ac-P35/V5-그의 (긍정적인 제어), pDHsp70-Ly-IAP3/V5-그의 pDHsp70-Ly-IAP3-비르/V5-그의 또는 pDHsp70-Ly-IAP3-반지/V5-그의 각각.]. 5 h 후 열 충격 치료, 세포 생존 능력 분석 실험 (그림 2)을 수행 합니다.
2. 화학 유도 세포 apoptosis: 2.3 2.1에서 상기 절차를 반복. 2.1.2 단계에서 6 잘 플레이트의 각 음에 1 x 10⁶ 셀 sf9 플레이트. 플라스 미드 DNA의 4 µ g transfect [pDHsp70/V5-그의 벡터 (부정적인 제어), pDHsp70-Ac-P35/V5-그의 (긍정적인 제어), pDHsp70-Ly-IAP3/V5-그의 pDHsp70-Ly-IAP3-비르/V5-그의 또는 pDHsp70-Ly-IAP3-반지/V5-그의 각각.]. 5 h 후 열 충격에 16 h ActD 세포 배양 매체의 2 mL와 sf9 세포를 치료 하 고 세포 생존 능력 분석 실험 (그림 2)를 수행 합니다.
   참고: 6 잘 플레이트의 한 잘 커버를 최소 볼륨 1 mL 이다.
3. 위의 안티 apoptotic 활동 분석 결과 실험, 3.1과 3.2 triplicates에 포함을 수행 합니다.

4. 세포 생존 능력 분석 실험

1. 3 시간 1 분 1 x PBS 버퍼의 1 mL를 추가 하 여 치료 세포를 씻어. Pipetting 1 mL 1 x PBS 버퍼 0.04 %trypan 파랑을 포함 하 여 셀을 resuspend 하 고 실내 온도에 3 분 동안 얼룩. 세포 현 탁 액 1.5 mL microtube 전송할.
   참고: 1 x PBS 버퍼 및 1 mL 0.4 %trypan 블루 솔루션의 9 mL를 혼합 하 여 0.4 %trypan 블루 솔루션을 희석.
2. P10 피 펫과 hemocytometer를 10 µ L trypan 블루 스테인드 세포 현 탁 액을 전송 하 고 가벼운 현미경 가능한 그대로 셀.
3. 통계 분석
   1. 기록 된 데이터를 계산 하 고 모든 계산에 대 한 의미 ± 사 우 스 다코타 존재.
   2. Microsoft Excel과 학생의 두 꼬리 t-검정에 의해를 사용 하 여 데이터를 분석 합니다. P로 통계적으로 중요 한 데이터를 정의-값 < 0.05.

결과

전체 길이 LyxyMNPV에서 Ly-IAP3의 다른 두 잘림 (BIR 및 도메인) 했다 overexpressed sf9 셀에는 열 충격 기반 pDHsp/V5-그의 기반 /Spodoptera frugiperda 셀 (sf9 셀) 시스템. pDHsp/V5-그의 초파리 열 충격 단백질 발기인, 셀룰러 transcriptional 요인과 번역 시스템 (그림 1)^{8 를 사용 하 여 다운스트림 유전자 발현 온도 42 ° C 조건에서 드라이?...}

토론

열 충격 기반 pDHsp/V5-그 의/sf9 셀 시스템의 개념 처음 클레 멘 타인 외. 1994⁸에 의해 설명 되었다. Baculoviral 유전자 발기인 (IE1)와 초파리 hsp70 의 비교는 hsp70 모기 셀¹⁰높은 효율을 했다 보여주었다. 또한, 열 충격 유도 때문 단백질 식의 타이밍은 열 충격 처리 후 정확 하 게 제어할 수 수 있습니다. 이 시스템은 다음 새우와 nucleopolyhedroviru...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
Antibiotic-Antimycotic, 100X	Gibco	15240-062	for insect cell culture
Certified Foetal Bovine Serum	Bioind	04-001-1A
Sf-900 II SFM	Thermo Fisher	10902096	serum-free cell culture medium
Sf9 cells	ATCC	CRL-1711
25cm2 cell culture flask	Nunc, Thermo Fisher	156340
Inverted light microscopy	WHITED	WHITED WI-400
RBC HIT Competent Cell	Bioman	RH618-J80	Escherichia coli (DH5α)
L.B. Broth (Miller)	Bioman	LBL407
Agar, Bacteriological Grade	Bioman	AGR001
Zeocin	Invitrogen	ant-zn-1	selection antibiotic
PCR Master Mix (2X)	ThermoFisher	K0171
Geneaid Midi Plasmid Kit (Endotoxin Free)	Geneaid	PIE25
Actinomycin D	SIGMA	A9415
Corning 50 mL centrifuge tubes	SIGMA	CLS430829-500EA	50 mL tubes
Hemocytometer	Gizmo Supply Co	B-CNT-SLDE-V2
24-Well Multidish	Nunc, Thermo Fisher	142475	24-well plate
Cellfectin II Reagent	Thermo Fisher	10362100	cell transfectin reagent
PBS-Phosphate-Buffered Saline (10X) pH 7.4	Thermo Fisher	AM9624
4×SDS Loading Dye	Bioman	P1001
Immobilon-P (PVDF Blotting Membranes)	Merck Milipore	IPVH00010	PVDF membranes
Mini Trans-Blot Cell system	BIO-RED	1703930	Blotting device
Ponceau S solution	SIGMA	6226-79-5
Anti-V5	SIGMA	V8137	rabbit anti-V5 antibody
Goat anti-rabbit IgG-horseradish peroxidase (HRP)	Jackson	111-035-003
Tween 20	Merck	817072
6-Well Multidish	Nunc, Thermo Fisher	145380
0.4 % trypan blue solution	AMRESCO	K940-100ML
P10 pipetman	Gilson	F144802
P1000 pipetman	Gilson	F123602
Tape	Symbio	PPS7	24 well tape ( 19 mm×36 M)