Yazarlar Milli Eğitim Bakanlığı AcRF Tier 1 (RG41) fon kabul ve Nanyang Teknoloji Üniversitesi tarafından hibe başlatmak istiyorum. Alçak ve Tjin Nanyang Teknoloji Üniversitesi, Singapur Araştırma Öğrenci Bursu (RSS) tarafından finanse edilmektedir.

AECM Proteinler için rekombinant kodlayan plazmidlerin yapılması Vektör 1. Klonlama <ol><li> Fonksyonel (örneğin, hücre bağlama alanı ve elastin-benzeri tekrarlar) amino asit dizisini tasarımı. Fonksiyonel etki uçlarını yan Tasarım kısıtlama siteleri alt klonlama yazılımı talimatlarına göre özgür yazılım kullanarak (örn http://biologylabs.utah.edu/jorgensen/wayned/ape/) kolaylaştırmak için. Burada, planlanan bölgelere sindirimi sınırlandırmak için işlevsel bir etki mevcut değildir tek bir sınırlandırma bölgesine seçin. Çoklu klonlama yerinin ana vektörün (MCS) görünür kısıtlama bölgelerini seç (örn, pET22b (+)) alt-klonlama için. </li><li> Yazılım talimatlarına göre ücretsiz web sitelerini kullanarak nükleotid dizisi içine amino asit dizisini çevirmek Ters. (Örneğin, http://www.bioinformatics.org/sms2/rev_trans.html). Emin olun kodonları E. için optimize edilmiştir E. coli ana. </li><li> Ilgi Gen purchas olabilired, ticari olarak, tek sarmal kollu oligonükleotitlere, ve DNA tavlama yerine (oligonükleotidler &lt;100 baz çifti (bp) ise, yani,) (adım 1.4) maliyetini azaltmak için. Aksi takdirde, 100 bp daha büyük genler için, onlar ticari şirketler aracılığıyla satın alınabilir. </li><li> Oligonükleotidlerin DNA tavlama <ol><li> Istenen gen sekansı elde etmek için, DNA oligomerleri yeniden birleşir. 1 ug / ul nihai konsantrasyona (süzüldü, 2-amino-2- (hidroksimetil) -propan-1,3-diol, pH 8.0, 10 mM Tris), bir DNA oligomeri tamponu DNA oligonükleotidleri çözülür. </li><li> Toplam 40 ul karışım elde etmek için, DNA bağlanma tamponu 32 ul (10 mM Tris, 100 mM NaCI, 100 nM MgCl2), her bir oligomerin 4 ul ekleyin. </li><li> Bir ocak gözünü kullanılarak suyun beher kaynatılır ve 5 dakika, 95 ° C&#39;de karışım bırakın. Beher çıkarın ve yavaş yavaş strafor kutu O / N kurmak bütününü serin. oligomerleri tavlanmış ve sindirim hazır edilmiştir. </li></ol></li&gt; <li> Tavlanmış oligomerleri (örneğin, insert olarak anılacaktır) ve bir ev sahibi vektör ayrıca (yani pET22b (+)) sindirimi karşılık gelen restriksiyon enzimleri ekleyin. 37 ° C&#39;de 3-4 saat boyunca aşağıdaki tarifi (DNA 1-2 ug her bir sınırlama enzimi 2 ul, toplam 50 ul karışımına 10x sınırlayıcı enzim tamponu ve su yukarı 5 ul) kullanın. Not: pET22b (+) plazmid vektörü ampisilin antibiyotiklere dirençli ve C-termininde bir 6x-His etiketi içerir. PET22b (+) mevcut 6x-His etiketi 7. adımda western blotting ile hedef proteini tanımlamak için His-etiketli antikorlar kullanmamızı sağlar. </li><li> Her sindirim karışımı 6x yükleme boyası ekleyin. Ayrıca 100 V Visualize bir UV ışık ışığı ile% 1.2 DNA, agaroz jel, 1 saat boyunca bir UV floresan DNA leke ihtiva eden% 1.2 agaroz jelleri üzerinde, DNA, bir DNA merdiveni de dahil olmak üzere sindirim karışımları çalıştırın. </li><li> Ticari jel arıtma kitleri kullanılarak sindirilmiş DNA ürünleri ayıklamak için jel dilimleyin. Elute 50-100 ng / ul arasında en az bir DNA konsantrasyonu elde etmek için sütun için minimum hacim kullanılarak gerçekleştirilmiştir. </li><li> Sindirilmiş DNA inserti bağlanarak İlgi sırasıyla geni birleştirin (örneğin, DNA, tavlama ile elde elastin tekrarlar ya da hücre bağlama alanları), aşağıdaki tarifi kullanarak, T4 ligaz kullanılarak plazmid vektörüne (vektör 2 ul T4 ligaz 1 ul, T4 ligasyon tampon maddesi, x, ul ilavenin, 1.5 ul, toplam 15 ul karışım 10.5-X ul su). 2 saat boyunca oda sıcaklığında Ligasyon karışımı inkübe edin. Not: ekleme vektörün molar konsantrasyonu ligasyonu verimliliğini optimize etmek üzere, çeşitlendirilebilir gerekir. Tarifte X olarak adlandırılan parçanın hacmi adım 1.7 taşınan bir DNA konsantrasyonuna bağlıdır. </li><li> Çözülme E. E. coli DH5α kimyasal olarak kompetan hücreler (veya herhangi bir klonlama suşu) buz üzerinde. Sıcak eden 2xYT agar plakaları ampisilin (25 ug / ml) ihtiva eden (Tablo 1) 37 ° C arasındadır. </li><li> Kullanılarak hücrelerini dönüştürmekısı şoku: <ol><li> Kısım, temiz, önceden soğutulmuş mikro santrifüj tüplerine yetkin hücre 50 ul. Pipet 5 ul hücre içine ligasyon karışımının (100 ug ng ila 100 arası), pipetleme hafifçe yukarı ve aşağı karıştırın. 20 dakika boyunca buz karışımı bırakın. </li><li> 2 dakika için 42 ° C su banyosu içinde hücre karışımı ihtiva eden mikro santrifüj tüpü daldırın ve 2 dakika süreyle buz üzerinde döndü. Hücrelere ısı hasarı en aza indirmek için daldırma süresini zaman. </li><li> Mikro santrifüj tüpüne SOC ortamı (Tablo 1) 500 ul ilave edin ve 1 saat boyunca çalkalanarak 37 ° C&#39;de inkübe edin. </li><li> Ampisilin (25 ug / ml) ihtiva eden, oda sıcaklığına önceden ısıtılmış olan bir 2xYT agar plakası üzerine hücre / ligasyon karışımı 50 500 ul yayın ve plakalar 37 ° CO de baş aşağı inkübe / N (12-16 saat) . </li></ol></li><li> Ertesi gün, temiz pipet uçları kullanılarak agar plakasından DNA kolonileri seçin. (Tablo 2YT ortam 5 ml koloniler büyütün1) ihtiva eden ampisilin (25 ug / ml), O / N) çalkalanarak (225 rpm, 37 ° CO / N- (12-16 saat). </li><li> Ertesi gün, üreticinin protokolüne uygun olarak aldı her koloninin için DNA plazmidleri elde etmek için bir plazmid izolasyon kiti kullanmak. Su, 50 ul DNA Zehir. </li><li> 37 ° C&#39;de 2 saat boyunca inkübe edin (5 ul DNA, her biri, sınır enzimi 0.2 ul, toplam 10 ul karışım için 1 ul 10x sınırlayıcı enzim tamponu ve üst kadar su): Bir test, aşağıdaki tarifi kullanarak sınır enzimleri ile sindirmek gerçekleştirme büyük olasılıkla adım 1.6 olarak% 1.2 DNA agaroz jel üzerinde insert ve koşmak ihtiva sömürgeler için ekrana. NOT: sindirimi üzerine başarılı bir ligasyon gereken iki grup, vektör ve bunların ilgili molekül ağırlığına karşılık gelen insert (Şekil 1) için bir tane, her sonuçlanır. </li><li> Ileri T7 promotör kullanılarak DNA dizileme için olası koloniler Gönder ve ticari sequencer için primerler ters. </li></ol><ol><li> Sıralama sonucu itibaren başarıyla bağlandı edilmiş bir koloni seçin ve bir E. dönüşüm için DNA plazmid kullanmak E. coli ekspresyon konakçı. </li><li> Çözülme E. E. coli sentezleme türü buz üzerinde (BL21 (DE3) pLysS). Bu sırada, oda sıcaklığına kadar, ampisilin (25 ug / ml) ve kloramfenikol (34 ug / ml) ihtiva eden sıcak bir agar plakaları. Not: Bakteri içinde mevcut pLysS plasmidi BL21 (DE3) pLysS, bir kloramfenikol direnç genini ihtiva süzün. pLysS plazmid konstitütif aECM proteininin sızıntılı ekspresyonunu sınırlamak için ifade edilen bir T7 represör geni içermektedir. Kloramfenikol kültür sırasında pLysS içeren bakteri hücreleri seçmek gereklidir. </li><li> Adımı yineleyin 1.10 E. dönüştürülmüştür olarak ulaşmak için Yapay proteinleri ifade hazırız coli hücreleri. Parafilm agar plakaları sarın ve 4 baş aşağı saklamak 6; bir ay kadar C. </li></ol> AECM Proteinlerin 3. Bakteriyel ekspresyon <ol><li> , Şekil 2, bir pipet ile transforme agar plakasından bir koloni çekme ve steril Terrific Broth (TB) ortam bir test tüpü içinde ampisilin ve kloramfenikol antibiyotik hem de ihtiva eden (Tablo 1) 10 ml inoküle bakınız. 225 rpm&#39;de çalkalanarak 37 ° de CO / N- (12-16 saat), bu başlatıcı kültür inkübe edin. </li><li> Transfer 3 L&#39;lik Erlenmeyen şişesi aynı antibiyotik ile takviye edilmiş 1 L&#39;lik, taze ve steril TBC ortamı içine başlatıcı kültür 10 mi. 2-3 saat boyunca 225 rpm&#39;de çalkalanarak 37 ° C&#39;de kültür inkübe ve kültür (OD 600), optik yoğunluğunu dikkate okuma için boş bir küvetin içine kültürün 1 ml pipetleme 0,6-0,8 ulaşmıştır. Önceden SDS-PAGE karakterizasyonu için indüksiyon kültürün 1 ml&#39;sinin kaydedin. <ol><li> Hücre kültürü OD 600 ölçmek için, bir küvet TB medya 1 flakon hazırlamakBoş bir ölçüm için. Ayrı olarak, bir yeni, boş bir küvet içinde kültür şişesi kültür 1 ml aktarın. 600 nm &#39;lik bir emişteki boş kontrol karşı bir spektrofotometre kullanılarak kültür optik yoğunluk ölçülür. </li><li> 2 dakika için 12,000 x g&#39;de bir 1.5 ml mikrosantrifüj tüpü, santrifüje kültür numune 1 ml aktararak (daha sonra, SDS-PAGE analizi için) örnek kaydedin ve süpernatant süzün. </li></ol></li><li> 1 mM&#39;lik nihai bir konsantrasyona kadar izopropil β-D-1-tiogalaktopiranosid (IPTG) ile kültür neden ve başka bir 4 saat boyunca 225 rpm&#39;de çalkalanarak 37 ° C&#39;de inkübe edin. SDS-PAGE karakterizasyonu için 4 saat sonra indüksiyon sonunda kültür 1 ml kaydedin. </li><li> 4 ° C&#39;de 30 dakika boyunca 12,000 xg&#39;de 1 L&#39;lik bir santrifüj şişeleri ve santrifüj kültürünün aktararak hücreleri hasat. Ug / ml 0.5 (pH = 8.0, 1 M Tris, 0.01 M EDTA, 0.1 M NaCl), süpernatant atılır TEN tamponu içinde hücre pelletleri ve tekrar süspansiyon tartın. </li></ol> Bakteriyel Kültürlerin 4. Liziz <ol><li> -80 ° CO / N de yeniden askıya hücre kültürü dondurun. Hücreleri lize etmek için, oda sıcaklığında veya buz üzerinde bir su banyosu içinde dondurulmuş hücre kültürü çözülme. Cozundururken 10 ug / ml Deoksiribonükleaz I (DNase I), 10 ug / ml ribonükleaz A (RNaz I) &#39;in ve 50 ug / ml fenilmetilsülfonil florid (PMSF) ilave edin ve yavaş karıştırma ile çözelti homojenleştirilir. </li><li> Tüm yeniden süspansiyon haline getirilmiş hücreler çözündürüldü sonra, su 12 içerisindeki protein çözünürlüğünü artırmak için, pH 9.0 çözeltisi ayarlayın. Homojen bir kıvam elde etmek için buz üzerinde karıştırılarak akıllıca 6 N NaOH damla ekleyin. 2 mm çapında yassı uç, 5 sn darbe kullanılarak buz üzerinde 20 dakika boyunca ultrasonik parçalama ile lizleyin. </li><li> 4 ° C&#39;de 30 dakika boyunca 12,000 x g&#39;de hücre çözümü santrifüjleyin. Daha sonra saflaştırma için 4 ° C sıcaklıkta, bir temiz, boş bir şişe ve mağaza süpernatant aktarın. </li><li> Bu arada, -80 ° C TEN tamponu ve yeniden dondurma ile tekrar hücre pelletini. Içinüç kez tam hücre parçalama, tekrar donma / çözülme ve sonication süreci kadar. SDS-PAGE karakterizasyonu için 20 ul hücre lizatı kaydedin. </li></ol> Ters Geçiş Bisiklet kullanarak aECM Proteinlerin 5. saflaştırılması <ol><li> Aşama 4.3 hücre lizatı harmanlayın ve elastin tabanlı proteinler 21 saflaştırılması için kullanılana benzer ITC kullanılarak aECM proteinlerini saflaştırmak için devam edin. Döngüleri 4 ° C olan, farklı sıcaklıklarda yapılabilir ve 37 ° C (&quot;soğuk&quot; olarak anılacaktır), sırasıyla devir (&quot;sıcak&quot; olarak anılacaktır). </li><li> 4 ° C&#39;de 2 saat süre ile 40.000 x g, hücre 50 ml&#39;lik santrifüj şişeler içine lizat ve santrifüj Böl. Hücre pelet görünümü koyu kahverengi olmalı ve akıntısı görünmelidir. </li><li> Pelet temiz bir ayrılık almak için pipetleme süpernatantı. Temiz santrifüj şişelerine supernatant toplamak ve (3 M maksimum) 1 M bir son konsantrasyona kadar NaCl ilave edin. Sıcak225 rpm&#39;de çalkalanarak, 2 saat boyunca 37 ° C&#39;ye kadar bir çözüm. NOT: NaCl ilavesi aECM neden agregasyon elastin bileşeninin geçişi tetikler. süpernatant bulanık dönecek. Protein konsantrasyonu yeterince yüksek olduğunda, beyaz köpüklü bir proteini santrifüj şişenin yanlarında görülebilir. </li><li> 37 ° C &#39;de 2 saat süre ile 40,000 x g de aşama 5.3 süpernatant santrifüjleyin. Süpernatant Durusu. Metal bir spatula kullanılarak pelet ezmek ve manyetik bir karıştırma çubuğu ve plaka kullanılarak 4 ° C&#39;de kuvvetli karıştırma O / N buz soğukluğunda otoklava damıtılmış su içinde pelet bitleri (50 mg / ml) yeniden süspanse edin. Pelet tamamen çözündürülmelidir. </li><li> Tekrarlayın protein yüksek saflıkta elde etmek için 5.2 başka 3-5 kez 5.4 adımları. </li><li> Saflaştırılmadan son çevriminden sonra, 4 ° C sıcaklıkta bulunan damıtılmış suyun karşı diyaliz protein çözeltisi desalt. Su, her 4 değişikliklerle 2-3 gün suya karşı protein çözeltisi Dialyzesaat ya da O / N 8 saat. SDS-PAGE için saflaştırılmış protein 20 ul kaydedin ve sonraki kullanıma kadar -80 ° C&#39;de saflaştırılmış protein ve mağaza geri kalanı liyofilize. </li></ol> SDS-PAGE elektroforezi kullanılarak aECM Proteinlerin 6. Karakterizasyonu <ol><li> (Moleküler ağırlığı büyük ise, daha iyi bir ayrılması için% 8 SDS-PAGE jellerinin kullanın), bir% 12 SDS-PAGE jeli hazırlayın. , Her bir örnek için 2 x SDS yükleme tamponu ekleyin ısı örnekleri 10 dakika boyunca 100 ° C &#39;de ve çalışma örnekleri jel üzerinde, 1 saat boyunca 100 V&#39;ta ya aECM proteininin molekül ağırlığına tekabül eden bir protein merdiveni orta ulaşıncaya kadar Jel. </li><li> Ayarlamak SDS-PAGE jelin almak ve bir Petri kabı içinde, 1 saat boyunca jel daldırın bir hacmi ile Coomassie Parlak Mavi leke (Tablo 2) ekleyin. Bir rocker 5 dakika boyunca bir destaining solüsyonu (Tablo 2) durulayın jel. Destaining çözümü değiştirin ve t arka kadar sallanan ile jel destain devamO Jel netleşiyor. Protein bantları açıkça görünür olmalıdır. </li><li> Hedef proteinin moleküler ağırlığı belirlemek için, protein merdiveni karşı hedef proteinin konumunu Karşılaştırması. </li><li> Bundan başka, hedef proteinin varlığını teyit etmek için, aşama 7&#39;deki gibi Batı blotting işleminin gerçekleştirilmesi. </li></ol> Western Blot kullanarak aECM Proteinlerin 7. Karakterizasyon <ol><li> Bir boyama yöntemi ile, Bölüm 6 &#39;daki gibi bir% 12 SDS-PAGE jeli üzerinde örnekleri çalıştırın. </li><li> SDS-PAGE jeli biraz daha büyük bir boyuta nitroselüloz zar kesilir. Aynı boyuta filtre kağıdı 4 adet kesin. </li><li> Western transfer tamponuna filtre kağıdı ıslak bir parça (% 20 h / h metanol, 25 mM Tris, 190 mM glisin, pH 8.3), filtre kağıdı bir parça ile, ardından filtre kağıdı üstüne SDS-PAGE jeli, yer daha sonra nitroselüloz zara aktarıldı ve filtre kağıdı nihai Diğer iki adettir. Emin olun, tüm set-up yeterli batı aktarım tamponu ile batık. Not: proteinler temas üzerine membrana bağlanan olabilir gibi jel ve membran zaman bu noktada temas etmemesi gerekmektedir. </li><li> Nitroselüloz zar, ardından bir Batı yarı kuru bir transfer ünitesinin içine iki filtre kağıtları yerleştirerek nitroselüloz zar üzerine transfer proteinleri ve dikkatli bir mesafede olan ve membran üzerinde SDS-PAGE jel yer son olarak son iki ıslak filtre kağıdı yer SDS-PAGE jeli. 45 mA, 30 dakika batı transferi çalıştırın. Voltaj daha yüksek 30 V ise tampon ekle Not: Tercihen bir girişimde membran üzerinde SDS-PAGE jeli yerleştirmek ve proteinler temas üzerine membrana bağlanan olabilir gibi zar üzerinde gereksiz jel çevrilmesini önlemek. </li><li> Al ve oda sıcaklığında 2 saat boyunca (filtre kağıdı ile filtre edildi, PBS pH 7.4 içinde% 5 yağsız süt) çözeltisi bloke ile nitroselüloz zarı bloke eder. Tampon engelleme atınız ve durulama PBS ekleyin. NOT: Yeni eldiven değiştirin istenmeyen prote ile membran kirletmesini önlemek içinins. </li><li> 1 PBS içinde seyreltme ile birincil anti-His antikoru inkübe: 1000, oda sıcaklığında 1 saat boyunca çalkalanarak. 1000 antikoru 1 ul (stok konsantrasyonu: 1 mg / ml) ekleyin: seyreltme oranı 1, örneğin, tüm membran daldırın olabilecek bir hacimde bir karışım hazırlayın, bir 1 ml toplam karışım için 999 ul PBS. </li><li> (% 0.1 Tween 20 ile PBS) PBST 5 ml zar yıkayın. </li><li> 1 PBS içinde seyreltilmesi ile bayırturpu peroksidaz (HRP) konjuge edilmiş ikincil antikor ile inkübe: 5000, oda sıcaklığında 1 saat boyunca çalkalanarak. 5000 antikoru 1 ul (stok konsantrasyonu: 1 mg / ml) ekleyin: seyreltme oranı 1, örneğin, tüm membran daldırın olabilecek bir hacimde bir karışım hazırlayın, 5 ml toplam karışım için 4999 ul PBS. </li><li> PBST 5 ml zar yıkanır ve iki kez tekrarlayın. </li><li> Membran kapak ve kullanılan alt tabaka için yönergeleri izleyerek inkübe hacmi zara kemilüminesan substrat uygulayın. NOT: Protein tespiti için alt tabakanın hassasiyeti değişebilir, biz sinyallerini artmaz antikor konsantrasyonunu arttırarak olay çok düşük sinyaller için azami hassasiyet ile bir alt tabaka öneririz. </li><li> Bir CCD kamera tabanlı görüntüleyici kullanarak chemiluminescent sinyalleri yakalayın. Sinyallerin zayıf ve non-spesifik olup olmadığını birincil ve ikincil antikor seyreltme oranını ayarlayın. Arka sinyal yüksek ise çözümü engelleme uzun kuluçkaya yatmaktadır. </li></ol>

<ol>
	<li>Chen, Q., Liang, S., Thouas, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastomeric+biomaterials+for+tissue+engineering.">Elastomeric biomaterials for tissue engineering.</a> Prog Polym Sci. 38 (3-4), 584-671 (2013).</li><li>Groeber, F., Holeiter, M., Hampel, M., Hinderer, S., Schenke-Layland, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skin+tissue+engineering+-+In+vivo+and+in+vitro+applications.">Skin tissue engineering - In vivo and in vitro applications.</a> Adv Drug Deliv Rev. 63 (4-5), 352-366 (2011).</li><li>Kushner, A. M., Guan, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modular+Design+in+Natural+and+Biomimetic+Soft+Materials.">Modular Design in Natural and Biomimetic Soft Materials.</a> Angewandte Chemie International Edition. 50 (39), 9026-9057 (2011).</li><li>Gagner, J. E., Kim, W., Chaikof, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Designing+protein-based+biomaterials+for+medical+applications.">Designing protein-based biomaterials for medical applications.</a> Acta Biomater. 10 (4), 1542-1557 (2014).</li><li>Gomes, S., Leonor, I. B., Mano, J. F., Reis, R. L., Kaplan, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+and+genetically+engineered+proteins+for+tissue+engineering.">Natural and genetically engineered proteins for tissue engineering.</a> Prog Polym Sci. 37 (1), 1-17 (2012).</li><li>Werkmeister, J. A., Ramshaw, J. A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recombinant+protein+scaffolds+for+tissue+engineering.">Recombinant protein scaffolds for tissue engineering.</a> Biomedical Materials. 7 (1), 012002 (2012).</li><li>MacNeil, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomaterials+for+tissue+engineering+of+skin.">Biomaterials for tissue engineering of skin.</a> Materials Today. 11 (5), 26-35 (2008).</li><li>Fong, E., Tirrell, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Collective+Cell+Migration+on+Artificial+Extracellular+Matrix+Proteins+Containing+Full-Length+Fibronectin+Domains.">Collective Cell Migration on Artificial Extracellular Matrix Proteins Containing Full-Length Fibronectin Domains.</a> Advanced Materials. 22 (46), 5271-5275 (2010).</li><li>Ratner, B. D., Bryant, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=BIOMATERIALS:+Where+We+Have+Been+and+Where+We+are+Going.">BIOMATERIALS: Where We Have Been and Where We are Going.</a> Annual Review of Biomedical Engineering. 6 (1), 41-75 (2004).</li><li>Cai, L., Heilshorn, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Designing+ECM-mimetic+materials+using+protein+engineering.">Designing ECM-mimetic materials using protein engineering.</a> Acta Biomater. 10 (4), 1751-1760 (2014).</li><li>Annabi, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastomeric+recombinant+protein-based+biomaterials.">Elastomeric recombinant protein-based biomaterials.</a> Biochemical Engineering Journal. 77, 110-118 (2013).</li><li>Heilshorn, S. C., DiZio, K. A., Welsh, E. R., Tirrell, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endothelial+cell+adhesion+to+the+fibronectin+CS5+domain+in+artificial+extracellular+matrix+proteins.">Endothelial cell adhesion to the fibronectin CS5 domain in artificial extracellular matrix proteins.</a> Biomaterials. 24 (23), 4245-4252 (2003).</li><li>Simnick, A. J., Lim, D. W., Chow, D., Chilkoti, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomedical+and+Biotechnological+Applications+of+Elastin-Like+Polypeptides.">Biomedical and Biotechnological Applications of Elastin-Like Polypeptides.</a> Polymer Reviews. 47 (1), 121-154 (2007).</li><li>Tjin, M. S., Chua, A. W. C., Ma, D. R., Lee, S. T., Fong, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+Epidermal+Keratinocyte+Cell+Response+on+Integrin-Specific+Artificial+Extracellular+Matrix+Proteins.">Human Epidermal Keratinocyte Cell Response on Integrin-Specific Artificial Extracellular Matrix Proteins.</a> Macromolecular Bioscience. 14 (8), 1125-1134 (2014).</li><li>MacNeil, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progress+and+opportunities+for+tissue-engineered+skin.">Progress and opportunities for tissue-engineered skin.</a> Nature. 445 (7130), 874-880 (2007).</li><li>Kariya, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+regulation+of+cellular+adhesion+and+migration+by+recombinant+laminin-5+forms+with+partial+deletion+or+mutation+within+the+G3+domain+of+&#945;3+chain.">Differential regulation of cellular adhesion and migration by recombinant laminin-5 forms with partial deletion or mutation within the G3 domain of &#945;3 chain.</a> J Cell Biochem. 88 (3), 506-520 (2003).</li><li>Shang, M., Koshikawa, N., Schenk, S., Quaranta, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+LG3+module+of+laminin-5+harbors+a+binding+site+for+integrin+&#945;3&#914;1+that+promotes+cell+adhesion,+spreading,+and+migration.">The LG3 module of laminin-5 harbors a binding site for integrin &#945;3&#914;1 that promotes cell adhesion, spreading, and migration.</a> J Biol Chem. 276 (35), 33045-33053 (2001).</li><li>Hassouneh, W., Christensen, T., Chilkoti, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastin-like+polypeptides+as+a+purification+tag+for+recombinant+proteins.">Elastin-like polypeptides as a purification tag for recombinant proteins.</a> Current Protocols in Protein Science. , 6.11.1-6.11.16 (2010).</li><li>Keeley, F., Mecham, R., Keeley, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch.+4.">Ch. 4.</a> Evolution of Extracellular Matrix.Biology of Extracellular Matrix. , 73-119 (2013).</li><li>Le, D. H. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-Assembly+of+Elastin-Mimetic+Double+Hydrophobic+Polypeptides.">Self-Assembly of Elastin-Mimetic Double Hydrophobic Polypeptides.</a> Biomacromolecules. 14 (4), 1028-1034 (2013).</li><li>MacEwan, S. R., Hassouneh, W., Chilkoti, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-chromatographic+Purification+of+Recombinant+Elastin-like+Polypeptides+and+their+Fusions+with+Peptides+and+Proteins+from+Escherichia+coli.">Non-chromatographic Purification of Recombinant Elastin-like Polypeptides and their Fusions with Peptides and Proteins from Escherichia coli.</a> Journal of visualized experiments: JoVE. (88), e51583 (2014).</li><li>Meyer, D. E., Chilkoti, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetically+encoded+synthesis+of+protein-based+polymers+with+precisely+specified+molecular+weight+and+sequence+by+recursive+directional+ligation:+examples+from+the+elastin-like+polypeptide+system.">Genetically encoded synthesis of protein-based polymers with precisely specified molecular weight and sequence by recursive directional ligation: examples from the elastin-like polypeptide system.</a> Biomacromolecules. 3 (2), 357-367 (2002).</li></ol>

Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarlarını olduğunu beyan ederim.

Rekombinant protein mühendisliği aşağıdan yukarıya yaklaşımı kullanarak yeni protein malzemeleri oluşturmak için çok yönlü bir tekniktir. Protein bazlı malzemeler ilgi uygulamasına göre birden fazla işlevleri sahip olacak şekilde dizayn uygun olabilir. Nedeniyle klonlanması ve protein ifadesi teknolojileri artan ilerleme için, bir tekrar üretilebilir ve ölçeklenebilir şekilde yapay proteinler çeşitli oluşturmak için göreceli olarak basit (ve uygun maliyetli) olmuştur. elastin-benzeri domen...

For several decades, both synthetic and natural materials have been explored for use as scaffolds in tissue engineering1,2. While synthetic materials such as polymers offer excellent structural integrity and tunable mechanical properties, they often have insufficient bioactivity to promote growth and infiltration of tissues. On the other hand, natural materials such as extracellular matrix (ECM) proteins have excellent biological activity, but have limitations such as batch-to-batch variability, rapid degradation and immunogenicity issues. As such, recombinant proteins are desired, since they can be designed to mimic only the desirable properties of native proteins3,4.
Recombinant protein engineering has garnered widespread interests as a versatile platform for the design and production of novel artificial protein biopolymers. By controlling the genetic sequence, the functionalities of the artificial proteins can be tailored for a wide variety of applications5,6. In particular, artificial extracellular matrix (aECM) proteins can be tailored to have multiple functionalities for applications in tissue engineering, regeneration and wound repair2,7. More importantly, advances in cloning and purification technologies have increased scalability and reduced the cost of manufacturing recombinant proteins tremendously. It is possible to produce large quantities of recombinant proteins at low production costs which are economic for use in the clinic5. 
Artificial extracellular matrix proteins have been developed for tissue engineering applications8-11. For instance, Tirrell et al. designed a small diameter vascular graft using artificial proteins containing fibronectin CS5 sequence and elastin-like repeats (ELP-CS5). They showed that human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) were able to adhere and grow on these materials12. Others have also incorporated short bioactive sequences taken from fibronectin, collagen, laminin, fibrinogen and vitronectin as well as structural domains that mimic elastin, spider silk and collagens to create a variety of fusion proteins10. Bulk cross-linked films made out of elastin-based aECM proteins also exhibited mechanical properties similar to that of native elastin (elastic moduli ranges between 0.3-0.6 MPa)13. Subsequently, aECM proteins containing longer fibronectin fragments were also reported to accelerate wound healing in vitro due to increased integrin binding affinities8. 
Recently, integrin-specific artificial ECM proteins have been developed by Tjin and coworkers14. Each aECM protein contains a bioactive cell-binding domain taken from ECM components of native human skin2,7,15, such as laminin-5, collagen-IV and fibronectin. For example, the integrin &#945;3&#914;1 has been shown to bind the PPFLMLLKGSTR sequence found in the laminin-5 alpha-3 chain globular domain 3 (LG3)16,17. In their report, they showed that primary human skin epidermal keratinocytes preferentially engage different integrins for binding to each of the aECM proteins, depending on the type of cell binding domain present.
The aECM proteins discussed in the work by Tjin et al. contain flanking elastin-like domains {(VPGIG)2VPGKG(VPGIG)2}8 that confer elasticity which mimics the mechanical properties of human skin. In addition, the incorporation of lysine residues within the elastin-like repeats also increases the overall protein solubility in aqueous solvents. In addition, the lysine residues also serve as crosslinking sites to facilitate the formation of crosslinked aECM films12. Inclusion of elastin-like repeats within the aECM protein sequence allow the proteins to be readily purified via Inverse Transition Cycling (ITC)14. Elastins undergo a sharp and reversible phase transition at a specific temperature known as the lower critical solution temperature (LCST) or the inverse transition temperature (Tt)18-20. Elastins and elastin-like repeats adopt hydrophilic random coil conformations below their LCST and become soluble in water, whereas above their LCST, elastins aggregate rapidly into micron-size particles. Such phase transitions are reversible and hence, can be exploited to allow elastin-based aECM proteins to be readily purified via the ITC technique21.
In this work, we report a generalized procedure to design, construct and purify artificial ECM proteins containing bioactive cell-binding domains, fused to elastin-like repeats. The process to design and clone the plasmids that encode for the amino acid sequences for the aECM proteins is described. The steps involved to purify the aECM proteins using ITC are outlined. Finally, the methods to determine the purity of the aECM proteins obtained using SDS-PAGE electrophoresis and Western Blotting are discussed.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>pET22b (+)</td>
			<td>Novagen</td>
			<td>69744</td>
			<td>T7 expression vectors with resistance to ampicillin&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BL21(DE3)pLysS&#160;</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>C6060-03</td>
			<td>additional antibiotics - chloramphenicol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl-beta-D-thiogalactoside (IPTG)</td>
			<td>Gold Biotechnology</td>
			<td>I2481C</td>
			<td>1M stock solution with autoclaved water, make fresh prior to induction.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>QIAprep Spin Miniprep Kit</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>27106</td>
			<td>plasmid isolation kit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T4 ligase</td>
			<td>New England Biolabs</td>
			<td>M0202S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ampicillin</td>
			<td>Affymetrix</td>
			<td>11259</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloramphenicol</td>
			<td>Affymetrix</td>
			<td>23660</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zymoclean&#8482; gel DNA recovery kit</td>
			<td>Zymo Research</td>
			<td>D4001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>XL10-gold strain</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>200315</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

design and construction of artificial extracellular matrix (aecm) proteins from escherichia coli for skin tissue engineering

Recombinant technology is a versatile platform to create novel artificial proteins with tunable properties. For the last decade, many artificial proteins that have incorporated functional domains derived from nature (or created de novo) have been reported. In particular, artificial extracellular matrix (aECM) proteins have been developed; these aECM proteins consist of biological domains taken from fibronectin, laminins and collagens and are combined with structural domains including elastin-like repeats, silk and collagen repeats. To date, aECM proteins have been widely investigated for applications in tissue engineering and wound repair. Recently, Tjin and coworkers developed integrin-specific aECM proteins designed for promoting human skin keratinocyte attachment and propagation. In their work, the aECM proteins incorporate cell binding domains taken from fibronectin, laminin-5 and collagen IV, as well as flanking elastin-like repeats. They demonstrated that the aECM proteins developed in their work were promising candidates for use as substrates in artificial skin. Here, we outline the design and construction of such aECM proteins as well as their purification process using the thermo-responsive characteristics of elastin.

Elastin benzeri tekrarları içeren füzyon proteinleri tasarımında, genel bir elastin içeriğini, füzyon proteininin 18 arasında yeterince büyük bir kısmını muhafaza etmek önemlidir. Bu füzyon proteini yapısı saflaştırılması için ITC kullanmak için, onun elastin gibi özelliklerini muhafaza sağlamaktır. aECM proteinleri tasarımı ve bu bölümde tarif edilen sekanslar, özel olarak Tjin ve ark., 14 tarafından gerçekleştirilen çalışmadan alınmıştır.</em...

Watch this Scientific Journal Video about Design and Construction of Artificial Extracellular Matrix aECM Proteins from Escherichia coli for Skin Tissue Engineering at JoVE.com

Design and Construction of Artificial Extracellular Matrix aECM Proteins from Escherichia coli for Skin Tissue Engineering

Recombinant technologies have enabled material designers to create novel artificial proteins with customized functionalities for tissue engineering applications. For example, artificial extracellular matrix proteins can be designed to incorporate structural and biological domains derived from native ECMs. Here, we describe the construction and purification of aECM proteins containing elastin-like repeats.

Tasarım ve Yapay Ekstrasellüler Matrix İnşaatı (aECM) Proteinler gelen<em&gt; Escherichia coli</em&gt; Cilt Doku Mühendisliği

Recombinant technology is a versatile platform to create novel artificial proteins with tunable properties. For the last decade, many artificial proteins ...

design-construction-artificial-extracellular-matrix-aecm-proteins

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Design and Construction of Artificial Extracellular Matrix (aECM) Proteins from Escherichia coli for Skin Tissue Engineering

8.8K Görüntüleme.  Nanyang Technological University. Recombinant technologies have enabled material designers to create novel artificial proteins with customized functionalities for tissue engineering applications. For example, artificial extracellular matrix proteins can be designed to incorporate structural and biological domains derived from native ECMs. Here, we describe the construction and purification of aECM proteins containing elastin-like repeats. 