RU2143492C1 - Recombinant plasmid encoding fused protein as precursor of human insulin (variants), strain of bacterium escherichia coli - producer of fused protein as precursor of human insulin (variants), method of human insulin preparing - Google Patents
Recombinant plasmid encoding fused protein as precursor of human insulin (variants), strain of bacterium escherichia coli - producer of fused protein as precursor of human insulin (variants), method of human insulin preparing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2143492C1 RU2143492C1 RU98113462A RU98113462A RU2143492C1 RU 2143492 C1 RU2143492 C1 RU 2143492C1 RU 98113462 A RU98113462 A RU 98113462A RU 98113462 A RU98113462 A RU 98113462A RU 2143492 C1 RU2143492 C1 RU 2143492C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- insulin
- protein
- prrproins
- plasmid
- human insulin
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области биотехнологии и касается средств для получения рекомбинантного инсулина человека. The invention relates to the field of biotechnology and relates to means for producing recombinant human insulin.
Инсулин - гормон поджелудочной железы - представляет собой глобулярный белок, состоящий из двух полипептидных цепей (A и B), связанных дисульфидными связями. Его недостаток в крови приводит к тяжкому заболеванию - инсулинозависимому сахарному диабету. Единственным способом терапии являются регулярные инъекции инсулина. Первоначально для этих целей использовался только инсулин животного происхождения, выделяемый из поджелудочной железы сельскохозяйственных животных, как правило свиней. Но такой подход не позволяет обеспечивать всех нуждающихся в регулярных инъекциях инсулина. В связи с этим были разработаны способы получения гормона методами генной инженерии, базирующиеся на создании на основе клеток E.coli штаммов-продуцентов гибридных белков - предшественников инсулина человека, которые в больших количествах накапливаются в клетках в виде тел включения. Гибридный белок состоит из лидерного пептида и пептида с аминокислотной последовательностью проинсулина, в котором A- и B-цепи соединены так называемым C-пептидом. Для получения биологически активного гормона необходимо отщепить лидерный пептид, ренатурировать проинсулин, образовав три необходимые дисульфидные связи, и удалить соединительный C-пептид. Insulin, a pancreatic hormone, is a globular protein consisting of two polypeptide chains (A and B) linked by disulfide bonds. Its lack of blood leads to a serious illness - insulin-dependent diabetes mellitus. The only therapy is regular insulin injections. Initially, only insulin of animal origin, isolated from the pancreas of farm animals, usually pigs, was used for these purposes. But this approach does not allow providing all those who need regular insulin injections. In this regard, methods have been developed for the production of the hormone by genetic engineering methods, based on the creation of strains producing hybrid proteins, the precursors of human insulin, based on E. coli cells, which accumulate in large quantities in cells in the form of inclusion bodies. A hybrid protein consists of a leader peptide and a peptide with the amino acid sequence of proinsulin, in which the A and B chains are connected by the so-called C-peptide. To obtain a biologically active hormone, it is necessary to cleave the leader peptide, renature proinsulin, forming three necessary disulfide bonds, and remove the connecting C-peptide.
Известен [FEBS Letters, 402, 1997, 124-130] способ получения генно-инженерного инсулина человека, основанный на культивировании штамма, продуцирующего гибридный белок, в котором аминокислотные последовательности лидерного пептида и проинсулина соединены через остаток метионина. Продуцирующий штамм несет в себе плазмиду, полученную следующим образом: в качестве матрицы использовалась коммерчески доступная библиотека кДНК из поджелудочной железы человека; кДНК гибридного белка получали с помощью полимеразной цепной реакции, при этом праймеры были синтезированы таким образом, чтобы ввести в амплифицируемый фрагмент сайты рестриктаз BamH 1 и Sal I на 5'- и 3'-концах, соответственно, для клонирования в экспрессирующем векторе pQE-31 (Qiagene); дополнительно был введен триплет, кодирующий метионин, непосредственно перед 5'-концом последовательности, кодирующей проинсулин; амплифицированный фрагмент после расщепления рестриктазами BamH I и Sal I лигировали в обработанный теми же рестриктазами и дефосфорилированный вектор с помощью Т4 ДНК-лигазы. Полученной плазмидой трансформировали компетентные клетки Е. coli штамм XL2-Blue MRF'. Трансформированный штамм-продуцент гибридного белка выращивали на среде LB, содержащей 100 мкг/мл ампициллина, индуцируя экспрессию гена изопропил -β-D- тиогалактопиранозидом (ИПТГ). По окончании культивирования из биомассы выделяли тела включения, растворяли гибридный белок в 70% муравьиной кислоте и отщепляли лидерный пептид действием бромциана. Затем пептид с аминокислотной последовательностью проинсулина подвергали окислительному сульфитолизу, а полученный S-сульфонат проинсулина очищали и ренатурировали. Далее очищенный, ренатурированный проинсулин превращали в биологически активный гормон обработкой трипсином и карбоксипептидазой B по методу Кемлера. Описанная технологическая схема является наиболее распространенной. Known [FEBS Letters, 402, 1997, 124-130] is a method for producing genetically engineered human insulin based on the cultivation of a strain producing a hybrid protein in which the amino acid sequences of the leader peptide and proinsulin are connected via a methionine residue. The producing strain carries a plasmid obtained as follows: a commercially available cDNA library from the human pancreas was used as a matrix; The hybrid protein cDNA was obtained by polymerase chain reaction, and the primers were synthesized in such a way as to introduce the restriction enzyme sites BamH 1 and Sal I at the 5 ′ and 3 ′ ends, respectively, for cloning in the pQE-31 expression vector, into the amplified fragment. (Qiagene); an additional triplet encoding methionine was introduced immediately before the 5'-end of the proinsulin encoding sequence; the amplified fragment, after digestion with restriction enzymes BamH I and Sal I, was ligated into the same restrictase-treated and dephosphorylated vector using T4 DNA ligase. The resulting plasmid was transformed competent cells of E. coli strain XL2-Blue MRF '. A transformed producer strain of the hybrid protein was grown on LB medium containing 100 μg / ml ampicillin, inducing gene expression of isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG). At the end of cultivation, inclusion bodies were isolated from biomass, the hybrid protein was dissolved in 70% formic acid, and the leader peptide was cleaved by the action of bromine cyan. Then the peptide with the amino acid sequence of proinsulin was subjected to oxidative sulfitolysis, and the obtained proinsulin S-sulfonate was purified and renatured. Then, purified, renatured proinsulin was converted into a biologically active hormone by trypsin and carboxypeptidase B treatment according to the Kemler method. The described technological scheme is the most common.
Недостатками описанного способа являются, во-первых, многостадийность технологического процесса, и, во-вторых, использование для отщепления лидерного пептида высокотоксичного реагента - бромциана. The disadvantages of the described method are, firstly, the multi-stage process, and, secondly, the use of a highly toxic reagent, bromine cyan, to cleave the leader peptide.
Известно [Journal of Biotechnology, 48, 1996, 241-250] использование для получения инсулина человека плазмиды pTrpZZ-R-proinsulin, экспрессирующей гибридный белок, в котором два IgG-связывающих домена белка A и пептид с последовательностью проинсулина соединены через остаток аргинина, что позволяет отказаться в технологической схеме от использования высокотоксичного реагента - бромциана. В качестве хозяина для плазмиды в этом случае были использованы клетки E.coli штамм O17 и получение инсулина включало следующие стадии: культивирование штамма-продуцента, выделение тел включения, солюбилизацию гибридного белка, сульфитолиз и ренатурирование гибридного белка, его очистку аффинной хроматографией на IgG-Сефарозе и расщепление гибридного белка трипсином и карбоксипептидазой-B с получением инсулина, который далее подвергали хроматографической очистке. It is known [Journal of Biotechnology, 48, 1996, 241-250] to use the plasmid pTrpZZ-R-proinsulin, which expresses a fusion protein, in which two IgG-binding domains of protein A and a peptide with a proinsulin sequence are connected via an arginine residue to produce human insulin. allows you to refuse in the technological scheme from the use of a highly toxic reagent - bromine cyan. In this case, E. coli strain O17 cells were used as the host for the plasmid and insulin production included the following stages: culturing the producer strain, isolating inclusion bodies, solubilizing the fusion protein, sulfitolysis and renaturation of the fusion protein, and purifying it by affinity chromatography on IgG-Sepharose and cleavage of the fusion protein with trypsin and carboxypeptidase-B to produce insulin, which was then chromatographed.
Основными недостатками такого способа-прототипа являются использование аффинной хроматографии, которая нетехнологична при крупномасштабном производстве, и низкий выход на стадии ферментативного превращения гибридного белка в инсулин (44%). The main disadvantages of this prototype method are the use of affinity chromatography, which is not technologically advanced for large-scale production, and a low yield at the stage of enzymatic conversion of the hybrid protein to insulin (44%).
Изобретение направлено на упрощение технологического процесса получения инсулина человека с одновременным увеличением выхода конечного продукта. The invention is aimed at simplifying the process of obtaining human insulin while increasing the yield of the final product.
Для достижения данного технического результата предложен способ получения инсулина человека, включающий культивирование клеток E.coli, выделение тел включения, последовательно солюбилизацию, сульфитолиз и ренатурирование гибридного белка, очистку ренатурированного гибридного белка, его расщепление трипсиноподобным и карбоксипептидазо-B-подобным ферментами и выделение инсулина, при этом культивируют новый штамм E.coli JM-109-pRRproins, несущий новую плазмиду pRRproins, или второй новый штамм E.coli JM-109-pKRproins, несущий другую новую плазмиду pKRproins, a ренатурированный белок очищают методом ионообменной хроматографии. Для повышения степени чистоты целевого продукта гибридный белок после сульфитолиза перед ренатурированием целесообразно дополнительно очищать анионообменной хроматографией. To achieve this technical result, a method for producing human insulin is proposed, including culturing E. coli cells, isolating inclusion bodies, sequentially solubilizing, sulfitolizing and renaturing the hybrid protein, purifying the renatured hybrid protein, cleaving it with trypsin-like and carboxypeptidase-B-like enzymes and isolating insulin, while cultivating a new strain of E. coli JM-109-pRRproins bearing the new plasmid pRRproins, or a second new strain of E. coli JM-109-pKRproins bearing the other new plasmid pKRproins, a Rowan protein was purified by ion exchange chromatography. To increase the purity of the target product, the hybrid protein after sulfitolysis before renaturation, it is advisable to further purify by anion exchange chromatography.
Штамм Е. coli JM-109-pRRproins, несущий плазмиду pRRproins, является продуцентом гибридного белка, в котором аминокислотные последовательности лидерного пептида, представляющего собой IgG- связывающий домен белка A, и проинсулина человека соединены двумя остатками аргинина. The E. coli strain JM-109-pRRproins, carrying the plasmid pRRproins, is a producer of a hybrid protein in which the amino acid sequences of the leader peptide, which is the IgG-binding domain of protein A, and human proinsulin are connected by two arginine residues.
Штамм Е. coli JM-109-pKRproins, несущий плазмиду pKRproins, является продуцентом гибридного белка, в котором аминокислотные последовательности лидерного пептида, представляющего собой IgG-связывающий домен белка A, и проинсулина человека соединены остатками лизина и аргинина. The E. coli strain JM-109-pKRproins, carrying the plasmid pKRproins, is a producer of a hybrid protein in which the amino acid sequences of the leader peptide, which is the IgG-binding domain of protein A, and human proinsulin are connected by lysine and arginine residues.
Новая рекомбинантная плазмида pRRproins, экспрессирующая гибридный белок, в котором аминокислотные последовательности лидерного пептида, представляющего собой IgG-связывающий домен белка A, и проинсулина человека соединены двумя остатками аргинина, имеет размер 5025 п.о. и состоит из следующих элементов: EcoR I - Hpa I фрагмента (212 п.о.), кодирующего лидерный пептид, два связующих остатка аргинина и две первые аминокислоты B-цепи инсулина; Hpa I-Hind III фрагмента (257 п.о.), кодирующего остаток В3-В30 B-цепи инсулина, C-пептид и A-непь инсулина; Hind III - EcoR I фрагмента (4556 п.о.), несущего в себе tac-промотор и ген устойчивости к ампициллину. The new recombinant plasmid pRRproins expressing a hybrid protein in which the amino acid sequences of the leader peptide, which is the IgG-binding domain of protein A, and human proinsulin are connected by two arginine residues, has a size of 5025 bp. and consists of the following elements: EcoR I - Hpa I fragment (212 bp) encoding a leader peptide, two binding arginine residues and the first two amino acids of the insulin B chain; Hpa I-Hind III fragment (257 bp) encoding the remainder of the B3-B30 insulin B chain, C-peptide and A-non-insulin; Hind III - EcoR I fragment (4556 bp) carrying the tac promoter and the ampicillin resistance gene.
Другая новая рекомбинантная плазмида pKRproins, экспрессирующая гибридный белок, в котором аминокислотные последовательности лидерного пептида, представляющего собой IgG-связывающий домен белка A, и проинсулина человека соединены остатками лизина и аргинина, имеет размер 5025 п.о. и состоит из следующих элементов: EcoR I - Hpa I фрагмента (212 п.о.), кодирующего лидерный пептид, связующие остатки лизина и аргинина и две первые аминокислоты B-цепи инсулина; Hpa I-Hind III фрагмента (257 п.о.), кодирующего остаток В3-В30 B-цепи инсулина, C-пептид и A-цепь инсулина; Hind III - EcoR I фрагмента (4556 п. о. ), несущего в себе tac-промотор и ген устойчивости к ампициллину. Another new recombinant plasmid pKRproins expressing a hybrid protein in which the amino acid sequences of the leader peptide, which is the IgG-binding domain of protein A, and human proinsulin, are connected by lysine and arginine residues, has a size of 5025 bp. and consists of the following elements: EcoR I - Hpa I fragment (212 bp) encoding a leader peptide, binding residues of lysine and arginine and the first two amino acids of the insulin B chain; Hpa I-Hind III fragment (257 bp) encoding the remainder of the B3-B30 insulin B chain, C peptide and insulin A chain; Hind III - EcoR I fragment (4556 bp) carrying the tac promoter and the ampicillin resistance gene.
На фиг. 1 приведена схема плазмиды pNY1, являющейся исходной для получения плазмид pRRproins и pKRproins. На фиг. 2 и фиг.3 показаны схемы конструирования плазмид pRRproins и pKRproins соответственно. На фиг.4 приведена схема технологического процесса получения инсулина человека. In FIG. Figure 1 shows the scheme of plasmid pNY1, which is the starting point for plasmids pRRproins and pKRproins. In FIG. 2 and 3 show construction schemes for plasmids pRRproins and pKRproins, respectively. Figure 4 shows a diagram of the technological process of obtaining human insulin.
Плазмиды pRRproins и pKRproins получают путем направленного мутагенеза известной плазмиды pNY1 [Антибиотики и химиотерапия, 39, 1994, N4, 3-7; Биоорганическая химия, 18, 1992, N12, 1478- 1486], кодирующей гибридный белок, в котором аминокислотные последовательности проинсулина человека и лидерного пептида, представляющего собой один IgG - связывающий домен белка A, соединены через остаток метионина. Плазмида pNY1 (фиг. 1) в составе штамма E. coli JM-109-I хранится в коллекции культур Государственного научного центра антибиотиков (ГНЦА) под номером 1864 и при необходимости выделяется из него методом Бирнбойма-Доли [Nucleic Acids Res., 7,1979,1513-1523]. Plasmids pRRproins and pKRproins are obtained by targeted mutagenesis of the known plasmid pNY1 [Antibiotics and chemotherapy, 39, 1994, N4, 3-7; Bioorganic chemistry, 18, 1992, N12, 1478-1486], encoding a fusion protein in which the amino acid sequences of human proinsulin and the leader peptide, which is a single IgG - binding domain of protein A, are connected via a methionine residue. Plasmid pNY1 (Fig. 1) as a part of strain E. coli JM-109-I is stored in the culture collection of the State Scientific Center for Antibiotics (SSCA) under number 1864 and, if necessary, is isolated from it by the Birnboim-Doli method [Nucleic Acids Res., 7, 1979.1513-1523].
Цель мутагенеза заключается: для плазмиды pRRproins - в замене триплета ATG, кодирующего метионин, на гексануклеотид CGTCGC, кодирующий два аргинина (фиг. 2), а для плазмиды pKRproins - в замене того же триплета ATG на гексануклеотид AAACGC, кодирующий пару лизин- аргинин (фиг. 3). Фрагмент исходной плазмиды, кодирующий лидерный пептид, амплифицируют полимеразной цепной реакцией с помощью химически синтезированных олигонуклеотидов, один из которых вместо триплета CAT, соответствующего метионину (имеется в виду комплементарная цепь), содержит гексануклеотид GCGACG, соответствующий паре аргинин-аргинин (для плазмиды pRRproins) или гексануклеотид GCGTTT, соответствующий паре лизин-аргинин (для плазмиды pKRproins). Изменяемые сайты на фиг. 2 и фиг. 3 отмечены жирным шрифтом. Амплифицированный фрагмент расщепляют рестриктазами EcoR I и Hpa I и лигируют в плазмиду pNY1, из которой по тем же сайтам вырезана исходная последовательность, кодирующая лидерный пептид. Каждая из полученных рекомбинантных плазмид содержит структурный ген соответствующего гибридного белка, экспрессирующийся под контролем сильного tac-промотора, и ген устойчивости к ампициллину. The purpose of mutagenesis is: for plasmid pRRproins, to replace the ATG triplet encoding methionine with CGTCGC hexanucleotide encoding two arginines (Fig. 2), and for plasmid pKRproins, to replace the same triplet ATG with AAACGC hexanucleotide encoding arginine lysine pair Fig. 3). A fragment of the initial plasmid encoding the leader peptide is amplified by polymerase chain reaction using chemically synthesized oligonucleotides, one of which instead of the CAT triplet corresponding to methionine (meaning the complementary chain) contains GCGACG hexanucleotide corresponding to the arginine-arginine pair (for plasmid pRpro) GCGTTT hexanucleotide corresponding to the lysine-arginine pair (for plasmid pKRproins). The mutable sites in FIG. 2 and FIG. 3 are marked in bold. The amplified fragment was digested with restriction enzymes EcoR I and Hpa I and ligated into plasmid pNY1, from which the original sequence encoding the leader peptide was cut at the same sites. Each of the obtained recombinant plasmids contains a structural gene of the corresponding fusion protein expressed under the control of a strong tac promoter and an ampicillin resistance gene.
Штаммы-продуценты E. coli JM-109-pRRproins или E.coli JM-109-pKRproins получают путем трансформации клеток E. coli штамма JM-109 соответственно плазмидой pRRproins или pKRproins. После трансформации случайным образом отбирают колонии, выращенные на среде с ампициллином, выделяют из них плазмиды и подвергают их рестриктному анализу и секвенированию по методу Сенгера. Линию клеток, несущую плазмиду с заданной мутацией, несколько раз пересевают на среду с ампициллином и полученной моноклоновой культурой инокулируют 5 мл жидкой среды с ампициллином. Часть культуры используют для проверки индуцируемой экспрессии гибридного белка с помощью SDS-электрофореза в полиакриламидном геле (ПААГ). К оставшейся части добавляют глицерин и клетки хранят при минус 40oC.The producer strains of E. coli JM-109-pRRproins or E. coli JM-109-pKRproins are obtained by transforming E. coli cells of strain JM-109 with the plasmid pRRproins or pKRproins, respectively. After transformation, colonies grown on an ampicillin medium are randomly selected, plasmids are isolated from them and subjected to restriction analysis and sequencing according to the Sanger method. A cell line carrying a plasmid with a given mutation is subcultured several times onto ampicillin medium and the resulting monoclonal culture is inoculated with 5 ml of ampicillin liquid medium. Part of the culture is used to test the inducible expression of the fusion protein using SDS polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE). Glycerin is added to the remainder and the cells are stored at minus 40 o C.
Полученные штаммы-продуценты характеризуются следующими признаками:
Морфологические признаки. Клетки прямые, палочковидные, размером около 2 мкм, граммотрицательные, неспороносные, с хорошо различимыми телами включения после индукции синтеза гибридного белка.The resulting producer strains are characterized by the following features:
Morphological signs. The cells are straight, rod-shaped, about 2 μm in size, gram-negative, non-spore, with well distinguishable inclusion bodies after induction of fusion protein synthesis.
Культуральные признаки. Клетки хорошо растут на обычной среде LB, содержащей бактотриптон и дрожжевой экстракт. На агаризованной среде LB через 24 часа роста при 37oC образуются крупные (3-4 мм) колонии желтоватого цвета. При росте в жидкой среде образуется равномерная муть желтого цвета.Cultural signs. Cells grow well on normal LB medium containing bactotryptone and yeast extract. On agarized LB medium after 24 hours of growth at 37 o C, large (3-4 mm) yellowish colonies form. When growing in a liquid medium, a uniform yellow haze is formed.
Физиолого-биохимические признаки. Клетки растут при 15-39oC с оптимумом при 37oC при pH 6,8-7,0. Источник углерода - глюкоза. Источники азота - бактотриптон, бактопептон, дрожжевой экстракт и т.п.Physiological and biochemical characteristics. Cells grow at 15-39 o C with optimum at 37 o C at a pH of 6.8-7.0. The carbon source is glucose. Sources of nitrogen are bactotryptone, bactopeptone, yeast extract, etc.
Устойчивость к антибиотикам. Клетки обладают устойчивостью к 50-100 мкг/мл ампициллина. Antibiotic resistance. Cells are resistant to 50-100 μg / ml ampicillin.
Стабильность плазмиды в штамме. При поддержании клеток в течение 6 месяцев на агаризованной среде, содержащей ампициллин, не наблюдаются потери или перестройки плазмиды, влияющие на экспрессию гибридного белка. Stability of the plasmid in the strain. When cells are maintained for 6 months on an agar medium containing ampicillin, no plasmid loss or rearrangement is observed that affects the expression of the fusion protein.
B изобретенных штаммах гибридный белок синтезируется эндогенно в виде тел включения, и его содержание составляет 30-40% от общего количества клеточных белков. In the invented strains, the hybrid protein is synthesized endogenously in the form of inclusion bodies, and its content is 30-40% of the total number of cellular proteins.
Изобретенный способ получения инсулина человека осуществляется следующим образом (фиг.4):
- культивируют штамм E.coli JM-109-pRRproins или E.coli JM-109- pKRproins на любой подходящей среде, например на богатых средах LB medium. Superbroth, TY medium и т.п.;
- выделяют тела включения, например, суспендируя биомассу клеток в подходящем буферном растворе, дезинтегрируя ее и подвергая центрифугированию либо микро- или ультрафильтрации;
- солюбилизируют гибридный белок любым подходящим растворителем, не нарушающим его первичную структуру, например растворами мочевины, гуанидиния хлорида, фосфорной или муравьиной кислот;
- известными методами последовательно осуществляют сульфитолиз и ренатурирование гибридного белка;
- ренатурированный гибридный белок очищают ионообменной хроматографией;
- очищенный ренатурированный гибридный белок расщепляют трипсиноподобным и карбоксипептидазо-B-подобным ферментами; ферментативный протеолиз может осуществляться последовательным применением указанных ферментов либо чаще используемым одностадийным методом Кемлера [J. Biol. Chem., 246, 1971, 6786- 6791];
- выделяют инсулин из реакционного раствора любым известным методом, например препаративной обращенно-фазовой (ОФ) ВЭЖХ, катионообменной хроматографией на S-Сефарозе или Фосфо-Биохроме К, анионообменной хроматографией на TSK-DEAE-650M или Q-Биохроме A, гель-хроматографией на сефадексе G-50 или комбинацией этих методов.The invented method for producing human insulin is as follows (figure 4):
- cultivate a strain of E. coli JM-109-pRRproins or E. coli JM-109-pKRproins on any suitable medium, for example rich LB medium. Superbroth, TY medium, etc .;
- isolate inclusion bodies, for example, by suspending the biomass of cells in a suitable buffer solution, disintegrating it, and centrifuging or microfiltering or ultrafiltration;
- solubilize the hybrid protein with any suitable solvent that does not violate its primary structure, for example, solutions of urea, guanidinium chloride, phosphoric or formic acids;
- known methods sequentially carry out sulfitolysis and renaturation of the hybrid protein;
- the renatured fusion protein is purified by ion exchange chromatography;
- purified renatured fusion protein is cleaved with trypsin-like and carboxypeptidase-B-like enzymes; enzymatic proteolysis can be carried out by sequential use of these enzymes or by the more commonly used one-step Kemler method [J. Biol. Chem., 246, 1971, 6786-6791];
- isolate insulin from the reaction solution by any known method, for example preparative reverse phase (RP) HPLC, cation exchange chromatography on S-Sepharose or Phospho-Biochrome K, anion exchange chromatography on TSK-DEAE-650M or Q-Biochrome A, gel chromatography on Sephadex G-50 or a combination of these methods.
Для получения высокоочищенного инсулина, соответствующего фармакопейным требованиям, целесообразно после сульфитолиза перед ренатурированием подвергнуть гибридный белок очистке с помощью анионообменной хроматографии, которая может быть выполнена, например, на таких сорбентах, как DEAE-Сефароза, DEAE-Сефароза FF, DEAE-Toyopearl, Mono Q HR, DEAE-Сферанит ОН, Q-Биохром. To obtain highly purified insulin that complies with pharmacopoeial requirements, it is advisable, after sulfitolysis, to render the fusion protein purified by anion exchange chromatography before renaturation, which can be performed, for example, on sorbents such as DEAE-Sepharose, DEAE-Sepharose FF, DEAE-Toyopearl, Mono Q HR, DEAE-Spheranit OH, Q-Biochrom.
Таким образом, использование в изобретенном способе либо штамма- продуцента, полученного на основе новой плазмиды pRRproins, либо штамма-продуцента, полученного на основе новой плазмиды pKRproins, дает возможность исключить использование в технологической схеме высокотоксичного реагента бромциана и использовать для очистки ренатурированного белка ионообменную хроматографию вместо аффинной хроматографии на IgG-сефарозе, что упрощает технологический процесс и делает его более пригодным для промышленного использования в крупномасштабном производстве. Одновременно данный новый способ позволяет увеличить выход конечного продукта с единицы биомассы сухих клеток за счет уменьшения молекулярной массы балластной части гибридного белка - лидерного пептида (м.в. гибридного белка в способе-прототипе - 25 kDa; м.в. гибридного белка в изобретенном способе - 16,8 kDa) и за счет большего уровня экспрессии (25% - в способе-прототипе, до 40% - в изобретенном способе). В изобретенном способе получения инсулина выход на стадии ферментативного расщепления составляет 65% при использовании штамма E.coli JM-109-pRRproins и 80% при использовании штамма E.coli JM-109-pKRproins, что существенно выше, чем в способе-прототипе (44%). Thus, the use of either the producer strain obtained on the basis of the new plasmid pRRproins or the producer strain obtained on the basis of the new plasmid pKRproins in the invented method makes it possible to exclude the use of the highly toxic bromine cyan reagent in the technological scheme and use ion-exchange chromatography instead of purifying the renatured protein affinity chromatography on IgG-sepharose, which simplifies the process and makes it more suitable for industrial use in large-scale production leadership. At the same time, this new method allows to increase the yield of the final product from a unit of dry cell biomass by reducing the molecular weight of the ballast portion of the hybrid protein — the leader peptide (mv hybrid protein in the prototype method — 25 kDa; mv hybrid protein in the inventive method - 16.8 kDa) and due to the greater level of expression (25% in the prototype method, up to 40% in the invented method). In the invented method for producing insulin, the yield at the enzymatic cleavage stage is 65% when using the E. coli strain JM-109-pRRproins and 80% when using the E. coli strain JM-109-pKRproins, which is significantly higher than in the prototype method (44 %).
Пример 1. Получение плазмиды pRRproins. Example 1. Obtaining plasmids pRRproins.
Плазмиду pRRproins получают путем направленного мутагенеза известной плазмиды pNY1 (фиг. 1) в соответствии со схемой, приведенной на фиг. 2. Plasmid pRRproins is obtained by targeted mutagenesis of the known plasmid pNY1 (FIG. 1) in accordance with the scheme shown in FIG. 2.
Плазмиду pNY1 выделяют из штамма-продуцента E.coli JM-109-I N1864, хранящегося в коллекции штаммов ГНЦА. Для этого коллекционный штамм рассевают на чашки с LB-агаром, содержащем 100 мкг/мл ампициллина, и отдельно стоящей колонией инокулируют 5 мл жидкой среды LB, содержащей 100 мкг/мл ампициллина. Культуру инкубируют при 37oC и интенсивном встряхивании в течение ночи. 1 мл полученной ночной культуры вносят в 500 мл среды LB с ампициллином и инкубируют при 37oC до насыщения (OD600≈4,0). Клетки осаждают центрифугированием при 6000g в течение 10 мин и ресуспендируют в 4 мл 25 мМ трис-HCl (pH 8,0), содержащем 50 мМ глюкозы и 10 мМ ЭДТА. К суспензии добавляют 1 мл раствора лизоцима (25 мг/мл) и инкубируют 10 мин при комнатной температуре. Далее добавляют 10 мл раствора 0,2М NaOH с 1% SDS и перемешивают до полного осветления суспензии. Выдерживают во льду 10 мин. К полученному раствору добавляют 7,5 мл 3М ацетата калия и снова выдерживают во льду 10 мин. Сформировавшийся осадок отделяют центрифугированием при 20000g, а из супернатанта высаживают плазмиду 0,6 объемами изопропанола. Кольцевую форму плазмиды получают равновесным центрифугированием в хлориде цезия в присутствии бромистого этидия (500000g, 14 час) и используют для направленного мутагенеза.Plasmid pNY1 is isolated from the producer strain E. coli JM-109-I N1864, which is stored in the collection of GNCA strains. For this, the collection strain is plated on plates with LB agar containing 100 μg / ml ampicillin, and 5 ml of LB liquid medium containing 100 μg / ml ampicillin is inoculated with a free-standing colony. The culture is incubated at 37 o C and vigorous shaking overnight. 1 ml of the obtained overnight culture was added to 500 ml of LB medium with ampicillin and incubated at 37 ° C until saturation (OD 600 ≈ 4.0). Cells are pelleted by centrifugation at 6000g for 10 min and resuspended in 4 ml of 25 mM Tris-HCl (pH 8.0) containing 50 mM glucose and 10 mM EDTA. 1 ml of lysozyme solution (25 mg / ml) was added to the suspension and incubated for 10 min at room temperature. Then add 10 ml of a solution of 0.2 M NaOH with 1% SDS and mix until the suspension is completely clarified. Stand in ice for 10 minutes. 7.5 ml of 3M potassium acetate was added to the resulting solution and again kept in ice for 10 minutes. The formed precipitate was separated by centrifugation at 20,000 g, and the plasmid was planted with 0.6 volumes of isopropanol from the supernatant. The annular form of the plasmid is obtained by equilibrium centrifugation in cesium chloride in the presence of ethidium bromide (500000g, 14 hours) and is used for directed mutagenesis.
Для внесения в нуклеотидную последовательность плазмиды pNY1 мутации синтезируют олигонуклеотиды:
I - 5'GAAACAGAATTCATGGCTGAC 3' и
II - 5'TTGGTTAACAAAGCGACGGGATCCTTT 3'.To introduce mutations into the nucleotide sequence of plasmid pNY1, oligonucleotides are synthesized:
I - 5'GAAACAGAATTCATGGCTGAC 3 'and
II - 5'TTGGTTAACAAAGCGACGGGATCCTTT 3 '.
100 мкл реакционной смеси для полимеразной цепной реакции содержит 1 мкг плазмиды, 2,5 ед. Tag полимеразы и следующие компоненты в указанных концентрациях: 1 мкМ праймер I, 1 мкМ праймер II, 10 мМ трис-HCl (pH 8,4), 50 мМ KCl, 1,5 мМ MgCl2, 20 мкг/мл желатина, 0,8 мМ смесь всех четырех дезоксинуклеотидтрифосфатов. Реакцию осуществляют по следующей схеме: 94oC - денатурирование (1 мин), 45oC - отжиг (2 мин), 72oC - полимеризация (1 мин). Всего проводят 30 циклов амплификации. По окончании реакции 1 мкл смеси анализируют электрофорезом в 1% агарозном геле в 1xTBE (89 мМ трис-основание, 89 мМ H3BO3 2 мМ ЭДТА) в присутствии 0,5 мкг/мл бромистого этидия. Амплифицированный фрагмент очищают ионообменной ВЭЖХ на колонке DEAE-NPR (2,6х150 мм) в градиенте NaCl от 0 до 1М.100 μl of the reaction mixture for the polymerase chain reaction contains 1 μg of plasmid, 2.5 units Tag polymerase and the following components at the indicated concentrations: 1 μM primer I, 1 μM primer II, 10 mM Tris-HCl (pH 8.4), 50 mM KCl, 1.5 mM MgCl 2 , 20 μg / ml gelatin, 0, 8 mM mixture of all four deoxynucleotide triphosphates. The reaction is carried out according to the following scheme: 94 ° C. — denaturing (1 min), 45 ° C. — annealing (2 minutes), 72 ° C. — polymerization (1 minute). In total, 30 amplification cycles are carried out. At the end of the reaction, 1 μl of the mixture was analyzed by electrophoresis on a 1% agarose gel in 1xTBE (89 mM Tris base, 89 mM H 3 BO 3 2 mM EDTA) in the presence of 0.5 μg / ml ethidium bromide. The amplified fragment was purified by ion-exchange HPLC on a DEAE-NPR column (2.6 x 150 mm) in a NaCl gradient from 0 to 1 M.
1 мкг плазмиды pNY1 расщепляют рестриктазами EcoR I и Hind III в следующих условиях: 6 мМ трис-HCl (pH 7,6), 6 мМ MgCl2, 6 мМ 2-меркаптоэтанол и 50 мМ NaCl, 2 ед. EcoR I, 2 ед. Hind III. Объем реакционной смеси - 30 мкл. Реакцию проводят 1 час, при 37oC и останавливают прогреванием при 65oC. EcoR I-Hind III фрагмент плазмиды pNY1 (4556 п.о.) выделяют электроэлюированием из 1% агарозного геля и дефосфорилируют бактериальной щелочной фосфатазой.1 μg of plasmid pNY1 was digested with restriction enzymes EcoR I and Hind III under the following conditions: 6 mM Tris-HCl (pH 7.6), 6 mM MgCl 2 , 6 mM 2-mercaptoethanol and 50 mM NaCl, 2 units. EcoR I, 2 units Hind iii. The volume of the reaction mixture is 30 μl. The reaction was carried out for 1 hour at 37 ° C and stopped by heating at 65 ° C. The EcoR I-Hind III fragment of plasmid pNY1 (4556 bp) was isolated by electroelution from a 1% agarose gel and dephosphorylated with bacterial alkaline phosphatase.
Аналогично расщепляют амплифицированный фрагмент и лигируют его в подготовленную плазмиду с помощью Т4-ДНК лигазы при 11,8oC в течение ночи. Полученной после лигирования смесью трансформируют клетки E.coli штамм TG-1 с целью отбора плазмиды, несущей заданную мутацию.The amplified fragment is similarly cleaved and ligated into the prepared plasmid using T4 DNA ligase at 11.8 ° C. overnight. The mixture obtained after ligation transforms E. coli strain TG-1 cells in order to select a plasmid carrying the desired mutation.
Трансформацию проводят следующим образом. Культуру выращивают до оптической плотности 0,6 Ед при 600 нм, центрифугируют и клетки аккуратно суспендируют в 0,1 М ледяном растворе CaCl2. Суспензию помещают на 40 мин в ледяную баню, собирают центрифугированием и ресуспендируют в 1/20 первоначального объема хлорида кальция. К 100 мкл полученных компетентных клеток добавляют 30 мкл смеси после лигирования, оставляют на 40 мин на ледяной бане и подвергают тепловому шоку (42oC, 2 мин). Клетки разводят в 10 раз средой LB, подращивают при 37oC в течение 1 часа и высевают на чашки с агаризованной средой LB, содержащей 100 мкг/мл ампициллина.The transformation is carried out as follows. The culture was grown to an optical density of 0.6 Units at 600 nm, centrifuged and the cells were gently suspended in 0.1 M ice-cold CaCl 2 solution. The suspension is placed for 40 minutes in an ice bath, collected by centrifugation and resuspended in 1/20 of the initial volume of calcium chloride. To 100 μl of the obtained competent cells, 30 μl of the mixture was added after ligation, left for 40 minutes in an ice bath and heat shocked (42 ° C., 2 minutes). Cells are diluted 10 times with LB medium, grown at 37 ° C. for 1 hour and plated on plates with agarized LB medium containing 100 μg / ml ampicillin.
Случайным образом отбирают колонии, способные расти на среде, содержащей 100 мкг/мл ампициллина. Выделенные из отдельных колоний плазмиды подвергают рестриктному анализу и секвенируют по методу Сенгера. В результате отбирают линию клеток, несущих плазмиду pRRproins. Colonies capable of growing on a medium containing 100 μg / ml ampicillin were randomly selected. Plasmids isolated from individual colonies are subjected to restriction analysis and sequenced according to the Sanger method. As a result, the cell line carrying the pRRproins plasmid was selected.
Пример 2. Получение плазмиды pKRproins. Example 2. Obtaining plasmids pKRproins.
Плазмиду pKRproins получают путем направленного мутагенеза известной плазмиды pNY в соответствии со схемой, приведенной на фиг.3. Для этого синтезируют олигонуклеотиды:
I - 5'GAAACAGAATTCATGGCTGAC 3'
II - 5'TTGGTTAACAAACGCTTTGCATCCTTT 3'.Plasmid pKRproins is obtained by targeted mutagenesis of the known plasmid pNY in accordance with the scheme shown in figure 3. For this, oligonucleotides are synthesized:
I - 5'GAAACAGAATTCATGGCTGAC 3 '
II - 5'TTGGTTAACAAACGCTTTGCATCCTTT 3 '.
Получение осуществляют способом, описанным в примере 1. В результате отбирают линию клеток, несущих плазмиду pKRproins. The preparation is carried out by the method described in example 1. As a result, a cell line containing the pKRproins plasmid is selected.
Пример 3. Получение штамма E.coli JM-109-pRRproins. Example 3. Obtaining a strain of E. coli JM-109-pRRproins.
Плазмидой pRRproins трансформируют компетентные клетки E.coli штамм JM-109 методом, описанным в примере 1. Отдельно локализованную колонию трижды пересевают на чашки со средой LB, содержащей 100 мкг/мл ампициллина. Полученной моноклоновой культурой инокулируют 5 мл жидкой среды LB и инкубируют в течение ночи, при интенсивном встряхивании, при 37oC. Для проверки способности полученного штамма к индуцированной экспрессии гибридного белка 300 мкл ночной культуры переносят в 2,7 мл подогретой среды LB и выращивают при 37oC до достижения поздней логарифмической фазы (≈1 ч 50 мин). К культуре добавляют ИПТГ до концентрации 0,1 мМ и инкубируют при 37oC еще 4 часа. Клетки собирают центрифугированием и промывают водой для удаления среды, осадок растворяют кипячением в течение 5 минут в присутствии SDS и 2-меркаптоэтанола и наличие индуцированной экспрессии гибридного белка проверяют SDS-электрофорезом в ПААГ. По результатам сканирования окрашенного Coomassie R-250 геля содержание гибридного белка составляет 35±5% от общего белка клетки.The plasmid pRRproins transform competent cells of E. coli strain JM-109 by the method described in example 1. Separately localized colony is reseeded three times on plates with LB medium containing 100 μg / ml ampicillin. The resulting monoclonal culture was inoculated with 5 ml of LB liquid medium and incubated overnight with vigorous shaking at 37 ° C. To test the ability of the obtained strain to induced expression of the hybrid protein, 300 μl of the night culture was transferred to 2.7 ml of heated LB medium and grown at 37 o C until reaching the late logarithmic phase (≈1 h 50 min). IPTG was added to the culture to a concentration of 0.1 mM and incubated at 37 ° C for another 4 hours. Cells were collected by centrifugation and washed with water to remove the medium, the pellet was dissolved by boiling for 5 minutes in the presence of SDS and 2-mercaptoethanol, and the presence of induced expression of the hybrid protein was checked by SDS-PAGE. According to the results of scanning stained Coomassie R-250 gel, the content of the hybrid protein is 35 ± 5% of the total protein of the cell.
Полученный штамм E.coli JM-109-pRRproins хранят в 20% глицерине при минус 40oC.The resulting strain of E. coli JM-109-pRRproins is stored in 20% glycerol at minus 40 o C.
Пример 4. Культивирование штамма-продуцента - E.coli JM-109- pRRproins. Example 4. The cultivation of the producer strain - E. coli JM-109-pRRproins.
Штамм-продуцент выращивают в 15 мл жидкой среды, содержащей 10 г/л бактотриптона (Difco), 5 г/л дрожжевого экстракта (Difco), 5 г/л NaCl и 100 мкг/мл ампицилина, при 37oC, в течение ночи. Полученной ночной культурой инокулируют 10 колб, содержащих по 100 мл той же среды, в соотношении 1:100. Культуры инкубируют при 37oC и интенсивном встряхивании до достижения поздней логарифмической фазы (1 час 50 мин). Биосинтез гибридного белка индуцируют добавлением в среду ИПТГ до концентрации 0,1 мМ. Через 4 часа после индукции собирают 8,57 г биомассы клеток 70% влажности с содержанием гибридного белка 35±5% от общего белка в клетках (по данным SDS-электрофореза в ПААГ).The producer strain is grown in 15 ml of a liquid medium containing 10 g / l of bactotryptone (Difco), 5 g / l of yeast extract (Difco), 5 g / l of NaCl and 100 μg / ml of ampicillin, at 37 ° C, overnight . The resulting overnight culture inoculated 10 flasks containing 100 ml of the same medium in a ratio of 1: 100. The cultures are incubated at 37 ° C. and vigorously shaken until the late logarithmic phase is reached (1 hour 50 minutes). Fusion protein biosynthesis is induced by adding IPTG to a concentration of 0.1 mM. 4 hours after induction, 8.57 g of cell biomass of 70% moisture with a hybrid protein content of 35 ± 5% of the total protein in the cells was collected (according to SDS-PAGE).
Пример 5. Получение и культивирование штамма E.coli JM-109-pKRproins. Example 5. Obtaining and culturing a strain of E. coli JM-109-pKRproins.
Штамм E.coli JM-109-pKRproins получают путем трансформации штамма E.coli JM-109 плазмидой pKRproins. Получение, проверку и культивирование штамма проводят по методике, описанной в примерах 3 и 4. The E. coli strain JM-109-pKRproins is obtained by transforming the E. coli strain JM-109 with the plasmid pKRproins. Obtaining, validation and cultivation of the strain is carried out according to the method described in examples 3 and 4.
Получают 8,17 г биомассы клеток 70% влажности с содержанием гибридного белка 35±5% от общего белка клетки. 8.17 g of cell biomass of 70% moisture is obtained with a fusion protein content of 35 ± 5% of the total cell protein.
Пример 6. Получение инсулина человека с использованием штамма E.coli JM-109-pRRproins. Example 6. Obtaining human insulin using E. coli strain JM-109-pRRproins.
Штамм-продуцент E.coli JM-109-pRRproins культивируют способом, описанным в примере 4. The strain producing E. coli JM-109-pRRproins was cultured by the method described in example 4.
Для выделения тел включения клетки суспендируют в 70 мл водного буферного раствора, содержащего 50 мМ трис-HCl (pH 7,5), 0,1 М NaCl и 0,1 М трилон Б, после чего разрушают ультразвуковым дезинтегратором. В полученной суспензии содержание общего белка, определяемого по методу Лоури, составляет 850 мг. Тела включения отделяют от водорастворимых примесей центрифугированием (15000 g, 30 мин). To isolate inclusion bodies, cells are suspended in 70 ml of an aqueous buffer solution containing 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 0.1 M NaCl and 0.1 M Trilon B, and then destroyed by ultrasonic disintegrator. In the resulting suspension, the total protein content determined by the Lowry method is 850 mg. Inclusion bodies are separated from water-soluble impurities by centrifugation (15000 g, 30 min).
Солюбилизируют гибридный белок, растворяя тела включения в течение 6 часов, при 30oC в 60 мл 8 М мочевины, содержащей 0,1 М NaCl, 0,01 М дитиотреитол, 0,01 М трилон Б, 50 мМ трис-HCl (pH 7,5). Нерастворившиеся частицы удаляют центрифугированием (15000 g, 30 мин).The fusion protein is solubilized by dissolving inclusion bodies for 6 hours at 30 ° C. in 60 ml of 8 M urea containing 0.1 M NaCl, 0.01 M dithiothreitol, 0.01 M Trilon B, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5). Insoluble particles are removed by centrifugation (15,000 g, 30 min).
Гибридный белок подвергают сульфитолизу, получая S-сульфонат гибридного белка, для чего в раствор добавляют 1,5 г сульфита натрия и 120 мг тетратионата натрия, доводят pH до 9,0 при помощи 2 М NaOH и оставляют раствор перемешиваться в течение 6 часов. S-сульфонат гибридного белка осаждают доведением pH раствора до 5,2 25% уксусной кислотой и разбавлением раствора в 3 раза дистиллированной водой. Сформировавшийся осадок отделяют центрифугированием (5000 g, 10 мин), растворяют в 25 мл 30 мМ трис-HCl (pH 7,5) и хроматографируют в том же буфере на колонке с DEAE-Сефарозой FF (1 х 25 см) в градиенте концентрации от 0 до 1 М NaCl в течение 4 часов. Скорость элюции - 40 мл/час. Фракции анализируют на наличие S-сульфоната гибридного белка ионообменной ВЭЖХ (колонка Protein РАК DEAE 5 PW (7,5 мм х 7,5 см) (Waters), 30 мМ трис-HCl (pH 7,5), 1 мл/мин, градиент NaCl от 0 до 1 М), используя заведомо чистый S-сульфонат. Фракции с S-сульфонатом гибридного белка объединяют, обессоливают на колонке 2,5 х 20 см с Сефадексом G-25 F в 50 мМ NH4HCO3 и лиофилизируют. В результате получают 177 мг S-сульфоната гибридного белка 90% чистоты, выход которого на этом этапе составляет 53% от гибридного белка в биомассе.The hybrid protein is subjected to sulfitolysis to obtain the hybrid protein S-sulfonate, for which 1.5 g of sodium sulfite and 120 mg of sodium tetrathionate are added to the solution, the pH is adjusted to 9.0 with 2 M NaOH and the solution is allowed to mix for 6 hours. The hybrid protein S-sulfonate is precipitated by adjusting the pH of the solution to 5.2 with 25% acetic acid and diluting the
Далее S-сульфонат гибридного белка подвергают ренатурированию: его растворяют в 265 мл охлажденного до +4oC 50 мМ глицинового буфера (pH 10,5), добавляют 12,7 мг цистина и после его растворения добавляют 7,54 мкл 2-меркаптоэтанола. Раствор перемешивают в течение 24 часов, поддерживая pH 10,5 добавлением 0,2М NaOH. Увеличение концентрации ренатурированного гибридного белка в растворе контролируют обращенно-фазовой (ОФ) ВЭЖХ, используя заведомо чистый образец ренатурированного гибридного белка. По окончании реакции раствор концентрируют на установке Minitan с мембраной PTGC (Millipore, США) до 20 мл, обессоливают, как указано выше, и лиофилизируют. В результате получают 169 мг продукта, содержащего 48 мг ренатурированного гибридного белка (выход на стадии 30%; выход на этом этапе по отношению к гибридному белку в биомассе -15,9%).Next, the hybrid protein S-sulfonate is renatured: it is dissolved in 265 ml of 50 mM glycine buffer (pH 10.5) cooled to + 4 ° C, 12.7 mg of cystine is added and after dissolution 7.54 μl of 2-mercaptoethanol is added. The solution was stirred for 24 hours while maintaining a pH of 10.5 by the addition of 0.2 M NaOH. The increase in the concentration of the renatured fusion protein in the solution is monitored by reverse phase (RP) HPLC using a knownly pure sample of the renatured fusion protein. At the end of the reaction, the solution was concentrated on a Minitan apparatus with a PTGC membrane (Millipore, USA) to 20 ml, desalted as described above, and lyophilized. The result is 169 mg of a product containing 48 mg of a renatured hybrid protein (yield at the 30% stage; yield at this stage with respect to the hybrid protein in biomass -15.9%).
Очистку ренатурированного гибридного белка проводят на колонке 1 х 11 см с S-Сефарозой. 167 мг образца растворяют в 15 мл 50 мМ CH3COONa (pH 4,2), содержащего 6 М мочевину, и хроматографируют в том же буфере в градиенте концентрации от 0 до 0,5 М NaCl в течение 4 часов при скорости потока 40 мл/час. Фракции с ренатурированным гибридным белком (по данным ОФ ВЭЖХ) объединяют, обессоливают и лиофилизируют. В результате получают 48 мг ренатурированного гибридного белка 90% чистоты. (Выход на данной стадии 90%, выход на этапе по отношению к гибридному белку в биомассе - 14,34%).Purification of the renatured fusion protein is carried out on a 1 x 11 cm column with S-Sepharose. 167 mg of the sample was dissolved in 15 ml of 50 mM CH 3 COONa (pH 4.2) containing 6 M urea and chromatographed in the same buffer in a concentration gradient from 0 to 0.5 M NaCl for 4 hours at a flow rate of 40 ml /hour. Fractions with a renatured hybrid protein (according to RP-HPLC) are combined, desalted and lyophilized. The result is 48 mg of a renatured fusion protein of 90% purity. (The yield at this stage is 90%, the yield at the stage relative to the hybrid protein in biomass is 14.34%).
Ферментативный протеолиз осуществляют следующим образом: 45 мг полученного образца растворяют в 2 мл 50 мМ трис-HCl (pH 7,8), нагревают до 37oC в термостате, добавляют 9 мкл свежеприготовленного раствора трипсина (5 мг/мл, 35 Ед/мг) и 9 мкл раствора карбоксипептидазы В (5 мг/мл, 135 Ед/мг). Через 30 мин реакцию останавливают добавлением 100 мкл ледяной уксусной кислоты. Два основных продукта реакции идентифицируются сравнением со стандартными образцами методом ОФ ВЭЖХ как инсулин человека и C-пептид. Содержание инсулина в реакционной смеси составляет 8,8 мг, что соответствует 65% выходу на этой ферментативной стадии.Enzymatic proteolysis is carried out as follows: 45 mg of the obtained sample is dissolved in 2 ml of 50 mM Tris-HCl (pH 7.8), heated to 37 ° C in a thermostat, 9 μl of freshly prepared trypsin solution (5 mg / ml, 35 U / mg ) and 9 μl of a solution of carboxypeptidase B (5 mg / ml, 135 U / mg). After 30 minutes, the reaction was stopped by adding 100 μl of glacial acetic acid. The two main reaction products are identified by comparison with standard samples by RP HPLC as human insulin and C-peptide. The insulin content in the reaction mixture is 8.8 mg, which corresponds to 65% yield at this enzymatic stage.
Гидролизат подвергают препаративной ОФ ВЭЖХ в двух циклах на картридже RAD РАК micro Bondapak C 18 в держателе Z-модуль фирмы Waters (США). В качестве подвижной фазы используют градиент концентрации ацетонитрила от 29,6% до 35,2% в течение 1 часа в 0,25 М ацетат-аммонийном буфере (pH 4,5). Скорость элюции - 1 мл/мин. Собирают и объединяют фракции с содержанием инсулина более 97% (по данным ОФ ВЭЖХ). После лиофилизации объединенных фракций получают 4,4 мг высокоочищенного инсулина человека (содержание основного вещества - 98%). Выход на стадии очистки - 50%, общий выход - 4,65%. The hydrolyzate is subjected to preparative RP HPLC in two cycles on a RAD PAK micro Bondapak C 18 cartridge in a Z-module holder from Waters (USA). As the mobile phase, a concentration gradient of acetonitrile from 29.6% to 35.2% for 1 hour in 0.25 M ammonium acetate buffer (pH 4.5) is used. The elution rate is 1 ml / min. Fractions with an insulin content of more than 97% were collected and combined (according to RP HPLC). After lyophilization of the combined fractions, 4.4 mg of highly purified human insulin are obtained (basic substance content - 98%). The output at the stage of purification is 50%, the total yield is 4.65%.
Дополнительно аутентичность полученного продукта инсулину человека подтверждают определением N-концевых аминокислотных последовательностей A- и B-цепей; сравнением пептидных карт полученного препарата и стандартного образца после обработки протеазой V8 из S.aureus и масс-спектрометрией (м. м. 5807). Additionally, the authenticity of the obtained product with human insulin is confirmed by the determination of the N-terminal amino acid sequences of A- and B-chains; a comparison of the peptide maps of the obtained preparation and the standard sample after treatment with protease V8 from S.aureus and mass spectrometry (mm 5807).
Пример 7. Получение инсулина человека с использованием штамма E.coli JM-109-pKRproins. Example 7. Obtaining human insulin using E. coli strain JM-109-pKRproins.
Для получения инсулина человека используют биомассу, полученную при культивировании штамма E.coli JM-109-pKRproins по примеру 5. To obtain human insulin, use the biomass obtained by culturing the E. coli strain JM-109-pKRproins in example 5.
Способ осуществляют по методике, описанной в примере 6. Содержание белка в суспензии, полученной после ультразвукового разрушения клеток, составляет 817 мг. S-сульфонат, полученный после очистки (169 мг), имеет степень чистоты 90%. Выход на этапе - 53%. The method is carried out according to the method described in example 6. The protein content in the suspension obtained after ultrasonic destruction of the cells is 817 mg. S-sulfonate obtained after purification (169 mg) has a purity of 90%. The output at the stage is 53%.
После ренатурации получают 152 мг продукта, содержащего 45,6 мг ренатурированного гибридного белка 90% чистоты (выход на стадии - 30%, выход на этом этапе по отношению к гибридному белку в биомассе - 15,9%). After renaturation, 152 mg of a product containing 45.6 mg of a renatured hybrid protein of 90% purity is obtained (yield at the stage is 30%, yield at this stage relative to the hybrid protein in biomass is 15.9%).
В результате очистки получают 45 мг ренатурированного гибридного белка 90% чистоты. Выход на стадии - 90%, общий выход - 14,3%. As a result of purification, 45 mg of a renatured fusion protein of 90% purity is obtained. The output at the stage is 90%, the total yield is 14.3%.
Выход инсулина на стадии ферментативного протеолиза - 80%, что соответствует 10,8 мг инсулина в реакционной смеси. The output of insulin at the stage of enzymatic proteolysis is 80%, which corresponds to 10.8 mg of insulin in the reaction mixture.
После очистки получают 5,4 мг высокоочищенного инсулина человека с содержанием основного вещества 97%. Выход на стадии очистки - 50%, общий выход - 5,72%. After purification, 5.4 mg of highly purified human insulin with a basic substance content of 97% is obtained. The output at the stage of purification is 50%, the total yield is 5.72%.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98113462A RU2143492C1 (en) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | Recombinant plasmid encoding fused protein as precursor of human insulin (variants), strain of bacterium escherichia coli - producer of fused protein as precursor of human insulin (variants), method of human insulin preparing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98113462A RU2143492C1 (en) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | Recombinant plasmid encoding fused protein as precursor of human insulin (variants), strain of bacterium escherichia coli - producer of fused protein as precursor of human insulin (variants), method of human insulin preparing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2143492C1 true RU2143492C1 (en) | 1999-12-27 |
Family
ID=20208405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98113462A RU2143492C1 (en) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | Recombinant plasmid encoding fused protein as precursor of human insulin (variants), strain of bacterium escherichia coli - producer of fused protein as precursor of human insulin (variants), method of human insulin preparing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2143492C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100387614C (en) * | 2001-09-27 | 2008-05-14 | 中国科学院过程工程研究所 | Method of inclusion body protein renaturation and purification at the same time |
WO2008077413A1 (en) | 2006-12-22 | 2008-07-03 | Soluciones Biotecnologicas Innovacion Ltda | Dna vaccines for fish |
US7714111B2 (en) | 2006-09-08 | 2010-05-11 | Wyeth Llc | Arginine derivative wash in protein purification using affinity chromatography |
-
1998
- 1998-07-23 RU RU98113462A patent/RU2143492C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
J.of Biotechnology. 1996, 48, p.241-250. * |
Биоорганическая химия. 1992, т.18, N 12, с.1478-1485. Антибиотики и химиотерапия. 1994, т.39, N 4, с.3-7. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100387614C (en) * | 2001-09-27 | 2008-05-14 | 中国科学院过程工程研究所 | Method of inclusion body protein renaturation and purification at the same time |
US7714111B2 (en) | 2006-09-08 | 2010-05-11 | Wyeth Llc | Arginine derivative wash in protein purification using affinity chromatography |
US8350013B2 (en) | 2006-09-08 | 2013-01-08 | Wyeth Llc | Arginine wash in protein purification using affinity chromatography |
WO2008077413A1 (en) | 2006-12-22 | 2008-07-03 | Soluciones Biotecnologicas Innovacion Ltda | Dna vaccines for fish |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR960011919B1 (en) | Process for enzymatical cleavage of recombinant proteins by means of iga proteases | |
JP3250968B2 (en) | Large polypeptides with oligopeptide repeat units | |
US4355104A (en) | Bacteriolytic proteins | |
JP2001525662A (en) | Method for preparing synthetic repetitive DNA | |
JPH0797995B2 (en) | Method for producing peptides | |
RU2354702C2 (en) | RECOMBINANT PLASMID DNA pHINS11 CODING HYBRID PROTEIN-HUMAN INSULIN PRECURSOR, Escherichia coli CELL, TRANSFORMED WITH RECOMBINANT PLASMID DNA pHINS11, Escherichia coli BACTERIA STRAIN JM109/pHINS11 - PRODUCER OF HYBRID PROTEIN-HUMAN INSULIN PRECURSOR, AND METHOD OF OBTAINING HUMAN INSULIN | |
JP2842693B2 (en) | Methods and DNA expression systems for overexpression of proteins in host cells | |
CA3168571A1 (en) | Production of soluble recombinant protein | |
EP0437544A1 (en) | Recombinant pdgf and methods for production | |
RU2143492C1 (en) | Recombinant plasmid encoding fused protein as precursor of human insulin (variants), strain of bacterium escherichia coli - producer of fused protein as precursor of human insulin (variants), method of human insulin preparing | |
RU2144957C1 (en) | Recombinant plasmid dna ppins07 encoding fused polypeptide containing human proinsulin and strain of bacterium escherichia coli - producer of fused polypeptide containing human proinsulin | |
RU2144082C1 (en) | Recombinant plasmid encoding fused protein-precursor of human insulin (variants), strain of bacterium escherichia coli - producer of fused protein-precursor of human insulin (variants), method of human insulin preparing | |
KR0161656B1 (en) | Method for the production of glucagon | |
RU2316590C1 (en) | RECOMBINANT PLASMID DNA pE-His8-TrxL-Ar2 ENCODING FUSION PROTEIN COMPRISING ANTIMICROBIAL SEA ANNELID WORM Arenicola marina PEPTIDE ARENICIN AND STRAIN Escherichia coli BL21(DE3)/pE-His8-TrxL-Ar2 AS PRODUCER OF ARENICIN-CONTAINING FUSION PROTEIN | |
RU2376368C2 (en) | STRAIN OF BACTERIA Escherichia coli JM109/pHINS21 - PRODUCER OF HYBRID PROTEIN WITH HUMAN PROINSULIN AND METHOD FOR PRODUCTION OF HUMAN PROINSULIN | |
RU2208637C1 (en) | Method for preparing gene-engineering human insulin | |
RU2441072C1 (en) | FUSION PROTEIN, ESCHERICHIA COLI STRAIN BEING FUSION PROTEIN PRODUCER AND METHOD FOR PRODUCING METHIONINE-FREE HUMAN INTERFERON ALPHA-2b OF SUCH FUSION PROTEIN | |
WO2012048856A1 (en) | Proinsulin with helper sequence | |
CN102558356A (en) | Human proinsulin fusion protein and preparation method of human insulin | |
UA76661C2 (en) | A method for producing recombinant humanæs insulin | |
JPH01273591A (en) | Human growth hormonal secretory plasmid, transformant using the same plasmid and method for secreting protein | |
RU2604796C1 (en) | EXPRESSION SYSTEM AND METHOD OF PRODUCING NON-MODIFIED RECOMBINANT PROTEINS IN Escherichia coli USING IT | |
RU2089612C1 (en) | Recombinant plasmid dna purvgf determining synthesis of smallpox virus strain l-ivp growth factor together with escherichia coli beta-galactosidase and strain of bacterium escherichia coli containing recombinant plasmid dna purvgf - a producer of smallpox virus strain l-ivp growth factor | |
JPH0292288A (en) | Gene coding aqualysin i precursor, expression vector containing same gene, e.coli containing same expression vector and production of aqualysin i using same e.coli | |
KR100202958B1 (en) | Expression vector containing insulin fusion protein gene enables enzymatic cleavage in insulin production from insulin fusion protein, and process for the production of human insulin using this |