RU2453604C1 - Hybrid protein (versions), bacterial strain escherichia coli - hybrid protein producer (versions) and method for producing methionine-free human interferon alpha-2 - Google Patents
Hybrid protein (versions), bacterial strain escherichia coli - hybrid protein producer (versions) and method for producing methionine-free human interferon alpha-2 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2453604C1 RU2453604C1 RU2011111092/10A RU2011111092A RU2453604C1 RU 2453604 C1 RU2453604 C1 RU 2453604C1 RU 2011111092/10 A RU2011111092/10 A RU 2011111092/10A RU 2011111092 A RU2011111092 A RU 2011111092A RU 2453604 C1 RU2453604 C1 RU 2453604C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- methionine
- protein
- alpha
- interferon alpha
- hsi
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P21/00—Preparation of peptides or proteins
- C12P21/06—Preparation of peptides or proteins produced by the hydrolysis of a peptide bond, e.g. hydrolysate products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/435—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
- C07K14/52—Cytokines; Lymphokines; Interferons
- C07K14/555—Interferons [IFN]
- C07K14/56—IFN-alpha
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/14—Hydrolases (3)
- C12N9/48—Hydrolases (3) acting on peptide bonds (3.4)
- C12N9/50—Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25)
- C12N9/52—Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25) derived from bacteria or Archaea
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K2319/00—Fusion polypeptide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области биотехнологии и медицины и касается способа получения безметионинового (не содержащего N-концевого метионина) интерферона альфа-2 человека.The invention relates to the field of biotechnology and medicine, and relates to a method for producing methionine-free (not containing N-terminal methionine) human interferon alpha-2.
К интерферону альфа-2 человека (IFN-α2) относят два аллельных варианта интерферона: интерферон альфа-2b и интерферон альфа-2а, отличающиеся в кодирующей области одиночной нуклеотидной заменой в позиции 137 (2а:А, 2b:G). [Kaluz et al., 1993 Acta Virol. 37:97-100; Kaluz et al., 1994, Acta Virol. 38:101-4; Lee et al., 1995, J Interferon Cytokine Res. 15:341-9], которая приводит к аминокислотной замене (2а:Lys, 2b:Arg).Two allelic variants of interferon are attributed to human interferon alpha-2 (IFN-α2): interferon alpha-2b and interferon alpha-2a, which differ in the coding region by a single nucleotide substitution at position 137 (2a: A, 2b: G). [Kaluz et al., 1993 Acta Virol. 37: 97-100; Kaluz et al., 1994, Acta Virol. 38: 101-4; Lee et al., 1995, J Interferon Cytokine Res. 15: 341-9], which leads to amino acid substitution (2a: Lys, 2b: Arg).
Интерфероны альфа-2 человека относятся к классу цитокинов,Human interferons alpha-2 belong to the class of cytokines,
обладающих противовирусной активностью, и являются представителями семейства альфа-интерферонов, секретируемых практически всеми типами вирус-инфицированных клеток человека [Pfeffer et al., 1998, Cancer Research 58:2489-2499].possessing antiviral activity, and are representatives of the alpha interferon family, secreted by almost all types of virus-infected human cells [Pfeffer et al., 1998, Cancer Research 58: 2489-2499].
Рекомбинантные IFN-α2 применяют для терапии вирусных и опухолевых заболеваний [Samuel, 2001, Clinical Microbiology Reviews, 14:778-809; Schadendorf et al., 2009, Annals of Oncology, 20 (Supplement 6): vi41-vi50; Pfeffer et al., 1998, Cancer Research 58:2489-2499], в том числе для лечения твердых опухолей, таких как рак мочевого пузыря, рак почки, ВИЧ-индуцированная саркома Капоши и др. [Torti, 1988, J.Clin. Oncol., 6:476-483; Vugrin et al., 1985, Cancer Treat. Rep., 69:817-820; Rios et al., 1985, J.Clin. Oncol., 3:506-512]. IFN-α2 являются основными терапевтическими средствами, используемыми для лечения хронических форм гепатитов В и С [Clark V., Nelson D.R., 2009, Clin Liver Dis, 13:351-363].Recombinant IFN-α2 is used to treat viral and tumor diseases [Samuel, 2001, Clinical Microbiology Reviews, 14: 778-809; Schadendorf et al., 2009, Annals of Oncology, 20 (Supplement 6): vi41-vi50; Pfeffer et al., 1998, Cancer Research 58: 2489-2499], including for the treatment of solid tumors such as bladder cancer, kidney cancer, HIV-induced Kaposi's sarcoma and others [Torti, 1988, J. Clin. Oncol., 6: 476-483; Vugrin et al., 1985, Cancer Treat. Rep., 69: 817-820; Rios et al., 1985, J. Clin. Oncol., 3: 506-512]. IFN-α2 are the main therapeutic agents used to treat chronic forms of hepatitis B and C [Clark V., Nelson D.R., 2009, Clin Liver Dis, 13: 351-363].
N-концевым аминокислотным остатком природных IFN-α2 является цистеин, связанный дисульфидной связью с 98 цистеином белка [Bodo G., Fogy I., 1985, The Interferon System, pp.23-27; Wetzel et al., 1981, J.Interfer. Res., 1:381-90]. В то же время у некоторой части молекул рекомбинантных IFN-α2, выделяемых из клеток Escherichia coli (E. coli), на N-конце остается дополнительный остаток метионина (формилметионина), что делает рекомбинантный IFN-α2 модифицированным белком.The N-terminal amino acid residue of naturally occurring IFN-α2 is cysteine linked by a disulfide bond to 98 protein cysteine [Bodo G., Fogy I., 1985, The Interferon System, pp.23-27; Wetzel et al., 1981, J. Interfer. Res., 1: 381-90]. At the same time, some of the recombinant IFN-α2 molecules isolated from Escherichia coli (E. coli) cells have an additional methionine (formylmethionine) residue at the N-terminus, which makes recombinant IFN-α2 a modified protein.
Избыточный N-концевой метионин может влиять на стабильность и иммуногенность белков [Ben-Bassat A., Bauer K., 1987, Nature 326, 315], а также в ряде случаев приводит к потере их биологической активности [Rabbani et al., 1988, J Biol Chem, 263:1307-1313]. В связи с тем, что с 2005 г.Европейская Фармакопея ограничила производство и использование на территории европейских стран препаратов, содержащих модифицированный IFN-α2 [Eur. Pharm., 5th ed.: 2004], проблема удаления N-концевого метионина из состава IFN-α2 бактериального происхождения приобрела еще большее значение.Excess N-terminal methionine can affect the stability and immunogenicity of proteins [Ben-Bassat A., Bauer K., 1987, Nature 326, 315], and also in some cases leads to the loss of their biological activity [Rabbani et al., 1988, J Biol Chem, 263: 1307-1313]. Due to the fact that since 2005 the European Pharmacopoeia has limited the production and use in Europe of drugs containing modified IFN-α2 [Eur. Pharm., 5 th ed .: 2004], the problem of removing the N-terminal methionine from the composition of IFN-α2 of bacterial origin has become even more important.
В клетках E. coli, остающихся одними из основных продуцентов рекомбинантных белков, удаление (процессинг) N-концевого метионина детерминируется радиусом бокового радикала следующего за метионином аминокислотного остатка синтезируемого белка [Hirel et al., 1989, Proc Nati Acad Sci USA, 86(21):8247-51; Dalb⌀ge et al., FEBS Lett. 1990; 266(1-2):1-3]. Однако такой процессинг часто оказывается неполным в случае гиперэкспрессии белка [Yasueda et al., 1991, Appl Microbiol Biotechnol, 36:211-215; Hwang et al., 1999, Biochem J, 338:335-342].In E. coli cells, which remain one of the main producers of recombinant proteins, the removal (processing) of the N-terminal methionine is determined by the radius of the side radical of the amino acid residue of the synthesized protein following methionine [Hirel et al., 1989, Proc Nati Acad Sci USA, 86 (21 ): 8247-51; Dalb⌀ge et al., FEBS Lett. 1990; 266 (1-2): 1-3]. However, such processing is often incomplete in the case of protein overexpression [Yasueda et al., 1991, Appl Microbiol Biotechnol, 36: 211-215; Hwang et al., 1999, Biochem J, 338: 335-342].
К числу ферментативных способов удаления N-концевого метионина из состава рекомбинантных белков относятся:Among the enzymatic methods for removing the N-terminal methionine from the composition of recombinant proteins include:
- удаление метионина с использованием метионинаминопептидазы [Shapiro et al., 1988, Anal. Biochem, 175:450-461; Solbiati et al., 1999, J Mol Biol, 290:607-14; Liao et al., 2004, Protein Science, 13:1802-1810];- removal of methionine using methionine aminopeptidase [Shapiro et al., 1988, Anal. Biochem 175: 450-461; Solbiati et al., 1999, J Mol Biol, 290: 607-14; Liao et al., 2004, Protein Science, 13: 1802-1810];
- способы, основанные на биосинтезе удлиненного белка, между N-концевым метионином и зрелой частью которого введена короткая последовательность сайта узнавания какой-либо протеиназы. Последующая протеиназная обработка удлиненного белка приводит к удалению введенной последовательности вместе с N-концевым метионином [US 5665566; Belagaje et al., 1997, Protein Sci, 6:1953-1962; Hosfield Т., Lu Q., 1999, Anal Biochem, 269:10-6; Jenny R.J. et al., 2003, Protein Express Purif, 31:1-11].- methods based on the biosynthesis of an elongated protein, between the N-terminal methionine and the mature part of which a short sequence of a proteinase recognition site is introduced. Subsequent proteinase treatment of the elongated protein removes the introduced sequence along with the N-terminal methionine [US 5665566; Belagaje et al., 1997, Protein Sci, 6: 1953-1962; Hosfield, T., Lu Q., 1999, Anal Biochem, 269: 10-6; Jenny R.J. et al., 2003, Protein Express Purif, 31: 1-11].
Заявляемый способ основан на биосинтезе в клетках Е.coli предшественников безметиониновых интерферонов альфа-2 человека, содержащих в своем составе последовательности зрелых интерферонов, слитых с последовательностью дрожжевого белка SUMO (Small Ubiquitine-like protein Modifier) [Johnson et al., 1997, EMBO J, 16:5509-5519; Muller et al., 1998, EMBO J, 17:61-70], относящегося к семейству убиквитин-подобных белков (УПБ).The inventive method is based on the biosynthesis of E. coli cells of precursors of non-methionine human alpha-2 interferons containing sequences of mature interferons fused to the sequence of the yeast protein SUMO (Small Ubiquitine-like protein Modifier) [Johnson et al., 1997, EMBO J 16: 5509-5519; Muller et al., 1998, EMBO J, 17: 61-70], belonging to the ubiquitin-like protein family (UPB).
УПБ представляют собой метки белковой природы, которые в клетках эукариот используются для мечения других белков, в результате последние изменяют свою функциональную активность [Hochstrasser М., 2000, Science, 289:563-564]. Помимо убиквитина в семейство УПБ входят белки SUMO, Rub1, Hub1, ISG15, Apg12, Apg8, Urm1, Ana 1a и Ana 1b. В ходе мечения С-концевые остатки УПБ конъюгируют с ε-аминогруппами лизина на поверхности модифицируемых белков [Jentsch S., Pyrowolakis G., 2000, Trends Cell Biol, 10:335-342; Muller et al., 2001, Nat Rev Mol Cell Biol 2:202-210]. В основе большинства способов биотехнологического использования белков семейства УПБ, за исключением APG12 и URM1, лежит их природное свойство синтезироваться в виде удлиненных предшественников, подвергающихся пост-трансляционному процессингу, приводящему к высвобождению универсальной С-концевой последовательности Гли-Гли [Malakhov et al., 2004, J Struct Funct Genom, 5:75-86].UPB are labels of a protein nature, which are used in the eukaryotic cells to label other proteins, as a result of which the latter change their functional activity [Hochstrasser M., 2000, Science, 289: 563-564]. In addition to ubiquitin, the UPB family includes SUMO, Rub1, Hub1, ISG15, Apg12, Apg8, Urm1, Ana 1a and Ana 1b proteins. During labeling, the C-terminal residues of UPB are conjugated to the ε-amino groups of lysine on the surface of the modified proteins [Jentsch S., Pyrowolakis G., 2000, Trends Cell Biol, 10: 335-342; Muller et al., 2001, Nat Rev Mol Cell Biol 2: 202-210]. The majority of biotechnological methods for using the UPB family of proteins, with the exception of APG12 and URM1, are based on their natural ability to be synthesized in the form of elongated precursors undergoing post-translational processing, leading to the release of the universal G-Gly C-terminal sequence [Malakhov et al., 2004 , J Struct Funct Genom, 5: 75-86].
В геноме дрожжей Saccharomyces cerevisiae (S.cerevisiae) содержится ген SMT3, расположенный между нуклеотидными позициями 1469403-1469708 хромосомы IV [база данных NCBI]. Ген SMT3 кодирует белок SMT3p - дрожжевой SUMO. Дрожжевой SUMO синтезируется в виде 101-аминокислотного предшественника, из которых 98 составляют зрелый белок, из которых остатки 13-98 важны для формирования его нативной структуры [Mossessova E., Lima С.D., 2000, Mol Cell, 5:865-876]. Эукариотические SUMO, включая дрожжевой SMT3p, имеют сходную трехмерную структуру, которая подобна структуре убиквитина и характеризуется плотно уложенными бета-слоями, обернутыми вокруг единственной альфа-спирали [Ваyеr et аl., 1998, J Mol Biol, 280:275-286]. Как и другие члены семейства УПБ, белки SUMO из различных организмов синтезируются в виде предшественникиов, содержащих С-концевые удлинения размером от 2 до 12 аминокислотных остатков, которые являются продолжением консервативного С-концевого мотива Гли-Гли [Muller et al., 2001, Nature, 2:202-210]. Несмотря на различные С-концевые удлинения и довольно низкую степень гомологии аминокислотных последовательностей, например, дрожжевого SUMO и SUMO-1 человека (47%), протеиназа Ulp1 дрожжей S.cerevisiae способна процессировать оба белковых предшественника [Mossessova E., Lima С.D., 2000, Mol. Cell, 5:865-876].The yeast genome Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) contains the SMT3 gene located between the nucleotide positions 1469403-1469708 of chromosome IV [NCBI database]. The SMT3 gene encodes a protein SMT3p - yeast SUMO. Yeast SUMO is synthesized as a 101-amino acid precursor, of which 98 are mature proteins, of which residues 13-98 are important for the formation of its native structure [Mossessova E., Lima C. D., 2000, Mol Cell, 5: 865-876 ]. Eukaryotic SUMOs, including yeast SMT3p, have a similar three-dimensional structure, which is similar to that of ubiquitin and is characterized by tightly laid beta layers wrapped around a single alpha helix [Bayer et al., 1998, J Mol Biol, 280: 275-286]. Like other members of the UPB family, SUMO proteins from various organisms are synthesized as precursors containing C-terminal extensions of 2 to 12 amino acid residues that are a continuation of the conservative C-terminal Gly-Gly motif [Muller et al., 2001, Nature , 2: 202-210]. Despite various C-terminal lengthenings and a rather low degree of homology of amino acid sequences, for example, human yeast SUMO and SUMO-1 (47%), S. cerevisiae yeast proteinase Ulp1 is able to process both protein precursors [Mossessova E., Lima C.D. , 2000, Mol. Cell, 5: 865-876].
Протеиназа Ulp1 относится к семейству цистеиновых протеиназ ULP. Каталитический домен протеиназы Ulp1 локализован в С-концевой области белка, в частности полноценной ферментативной активностью обладает ее С-концевой фрагмент размером 275 аминокислотных остатков [Li S.-J., Hochstrasser M., 2003, J Cell Biol, 160:1069-1081; Butt et al., 2005, Protein Express Purif, 43:1-9] (в дальнейшем - протеиназа ULP275). Как и другие члены этого семейства in vivo, протеиназа Ulp1 осуществляет деконъюгацию SUMO и меченых белков-мишеней, а также отвечает за процессинг нативного предшественника SUMO. Основными наиболее известными особенностями протеиназы Ulp1 являются две: 1) действие протеиназы Ulp1 направлено на гидролиз пептидных или изопептидных связей, соединяющих консервативный С-концевой дипептид Гли-Гли зрелого SUMO и аминокислотный остаток белка-мишени; 2) связываясь с белком-мишенью, протеиназы семейства ULP узнают не отдельный сайт, а трехмерную структуру белков SUMO [Butt et al., 2005, Protein Express Purif, 43:1-9; Wilkinson, 1997, FASEB J, 11:1245-1256; Chang C.H., Back S.H., 1999, Biochem Biophys Res Commun, 266:633-640].Proteinase Ulp1 belongs to the ULP cysteine proteinase family. The catalytic domain of Ulp1 proteinase is localized in the C-terminal region of the protein; in particular, its C-terminal fragment of 275 amino acid residues has full enzymatic activity [Li S.-J., Hochstrasser M., 2003, J Cell Biol, 160: 1069-1081 ; Butt et al., 2005, Protein Express Purif, 43: 1-9] (hereinafter, ULP275 proteinase). Like other members of this family in vivo, Ulp1 proteinase deconjugates SUMO and labeled target proteins and is also responsible for processing the native SUMO precursor. The main best-known features of Ulp1 proteinase are two: 1) the action of Ulp1 proteinase is directed to the hydrolysis of peptide or isopeptide bonds connecting the conserved C-terminal Gly-Gly dipeptide of mature SUMO and the amino acid residue of the target protein; 2) by binding to the target protein, the ULP family proteinases recognize not a separate site, but the three-dimensional structure of SUMO proteins [Butt et al., 2005, Protein Express Purif, 43: 1-9; Wilkinson, 1997, FASEB J, 11: 1245-1256; Chang C. H., Back S. H., 1999, Biochem Biophys Res Commun, 266: 633-640].
Свойство нативной протеиназы Ulp1 и ее С-концевого фрагмента распознавать белок SUMO и его производные в составе конъюгатов и предшественников и осуществлять их высокоспецифичный и эффективный процессинг практически независимо от природы аминокислотного остатка (исключая пролин), соединенного с консервативным С-концевым дипептидом Гли-Гли, лежит в основе использования искусственно созданных экспрессионных SUMO-систем. Их отличительной чертой является биосинтез целевых белков в виде гибридных предшественников, содержащих в N-концевой области последовательность белка SUMO или его производных, удаляемых, например, в ходе протеолитического процессинга in vitro [Malakhov et al., 2004, J StructFunctGenom, 5:75-86; Marblestone et al., 2006, Protein Science, 15:182-189]. SUMO-системы используют для: (1) увеличения экспрессии белков в клетках эукариотических и прокариотических организмов; (2) увеличения растворимости экспрессируемых белков; (3) облегчения процесса очистки белков за счет включения в их состав аффинных N-концевых полипептидов; (4) получения белков с измененными N-концевыми остатками [Malakhov et al., 2004, J Struct Funct Genom, 5:75-86].The property of the native Ulp1 proteinase and its C-terminal fragment is to recognize the SUMO protein and its derivatives as part of conjugates and precursors and to carry out their highly specific and efficient processing almost independently of the nature of the amino acid residue (excluding proline) connected to the conserved C-terminal Gly-Gly dipeptide, underlies the use of artificially created expression SUMO systems. Their distinguishing feature is the biosynthesis of target proteins in the form of hybrid precursors containing in the N-terminal region a sequence of SUMO protein or its derivatives, deleted, for example, during proteolytic processing in vitro [Malakhov et al., 2004, J StructFunctGenom, 5: 75- 86; Marblestone et al., 2006, Protein Science, 15: 182-189]. SUMO systems are used to: (1) increase the expression of proteins in cells of eukaryotic and prokaryotic organisms; (2) increasing the solubility of expressed proteins; (3) facilitating the process of protein purification due to the inclusion of affinity N-terminal polypeptides in their composition; (4) obtaining proteins with altered N-terminal residues [Malakhov et al., 2004, J Struct Funct Genom, 5: 75-86].
Известен слитый белок, состоящий из белка SUMO дрожжей и белка IkB человека [US 6872551], который является рекомбинантным продуктом, его очищают из лизатов клеток Е.coli и расщепляют с помощью протеиназы Ulp1. Однако в отличие от IFN-α2 у белка IkB на стыке с SUMO отсутствует образующий дисульфидную связь остаток цистеина. Таким образом, Ulp1-процессинг гибрида SUMO-IkB приводит к высвобождению обычного аминоконцевого аминокислотного остатка белка IkB, а не прочного структурного элемента, содержащего дисульфидную связь, как это требуется в случае нативного безметионинового IFN-α2. По этой причине данные о результативности процессинга гибридных белков, подобных SUMO-IkB, не могли служить гарантией того, что Ulp1-процессинг будет эффективен и в отношении гибридов SUMO и нативных безметиониновых IFN-α2. Сведений о биосинтезе слитых белков IFN-α2 с белком SUMO в источниках информации не обнаружено.A fusion protein is known consisting of yeast SUMO protein and human IkB protein [US 6872551], which is a recombinant product, it is purified from E. coli cell lysates and digested with Ulp1 proteinase. However, unlike IFN-α2, the IkB protein at the junction with SUMO does not have a cysteine residue forming a disulfide bond. Thus, Ulp1-processing of the SUMO-IkB hybrid results in the release of the usual amino-terminal amino acid residue of the IkB protein, rather than a strong structural element containing a disulfide bond, as is required in the case of the native non-methionine IFN-α2. For this reason, the data on the processing efficiency of hybrid proteins like SUMO-IkB could not guarantee that Ulp1 processing will be effective also for SUMO hybrids and native non-methionine IFN-α2. No information was found on the biosynthesis of IFN-α2 fusion proteins with SUMO protein in information sources.
Таким образом, описанные выше свойства системы SUMO-протеиназа Ulp1 можно суммировать следующим образом: 1) известно, что протеиназа Ulp1 способна гидролизовать пептидную связь, соединяющую консервативный С-концевой дипептид Гли-Гли зрелого SUMO с любым последующим аминокислотным остатком (кроме пролина), который, в свою очередь, может быть связан единичной пептидной связью со следующим аминокислотным остатком; 2) известно, что протеиназа Ulp1 способна гидролизовать изопептидную связь, соединяющую консервативный С-концевой дипептид Гли-Гли зрелого SUMO с аминокислотным остатком белка (лизином), который в свою очередь может быть связан двумя пептидными связями с соседними аминокислотными остатками белка; 3) было неизвестно, способна ли протеиназа Ulp1 гидролизовать пептидную связь, соединяющую консервативный С-концевой дипептид Гли-Гли зрелого SUMO с аминокислотным остатком белка (цистеином), который связан с другими аминокислотными остатками белка одновременно пептидной и дисульфидной связями, т.е. входит в состав необычного структурного элемента белка. Однако именно такая активность протеиназы Ulp1 была необходима для гидролиза пептидной связи между С-концевым дипептидом SUMO и N-концевым цистеином нативного IFN-α2 человека.Thus, the properties of the Ulp1 SUMO proteinase system described above can be summarized as follows: 1) it is known that Ulp1 proteinase is capable of hydrolyzing the peptide bond connecting the conserved C-terminal Gly-Gly dipeptide of mature SUMO with any subsequent amino acid residue (except proline), which in turn, may be linked by a single peptide bond to the following amino acid residue; 2) it is known that Ulp1 proteinase is able to hydrolyze an isopeptide bond connecting the conserved C-terminal Gly-Gly dipeptide of mature SUMO with an amino acid residue of a protein (lysine), which in turn can be linked by two peptide bonds to neighboring amino acid residues of the protein; 3) it was not known whether Ulp1 proteinase is able to hydrolyze a peptide bond connecting the conserved C-terminal Gly-Gly dipeptide of mature SUMO with the amino acid residue of the protein (cysteine), which is linked to other amino acid residues of the protein by both peptide and disulfide bonds, i.e. is part of an unusual structural element of the protein. However, it was precisely this Ulp1 proteinase activity that was necessary for the hydrolysis of the peptide bond between the C-terminal dipeptide of SUMO and the N-terminal cysteine of native human IFN-α2.
Ближайшим аналогом заявляемых штаммов является рекомбинантный штамм E. coli КССМ 10053 - продуцент интерферона альфа-2b человека, содержащего N-концевой метионин [KR 20000065580].The closest analogue of the claimed strains is a recombinant strain of E. coli KCCM 10053 - producer of human interferon alpha-2b containing N-terminal methionine [KR 20000065580].
Ближайшим аналогом заявляемого способа является способ [KR 20000065580] получения безметионинового интерферона альфа-2b человека путем его выщепления ферментом метионинаминопептидазой из состава синтезированного в клетках штамма E. coli КССМ 10053 белка-предшественника, являющегося метионинсодержащим интерфероном. Основным недостатком способа - ближайшего аналога является необходимость проведения длительной (12-20 часов) ферментативной обработки белка-предшественника. Дополнительные трудности может вызывать последующий перевод безметионинового белка в биологически активное состояние в условиях, необходимых для формирования дисульфидных связей [Morehead et al., 1984, Biochemistry, 23:2500-7], а также процесс отделения целевого безметионинового интерферона от метионинсодержащего предшественника, вследствие их незначительного физико-химического отличия.The closest analogue of the proposed method is the method [KR 20000065580] for the preparation of human bezmethionine-interferon alpha-2b by digestion with methionine aminopeptidase from the composition of the precursor protein methionine-containing interferon synthesized in cells of E. coli strain KCCM 10053. The main disadvantage of the method is the closest analogue is the need for a long (12-20 hours) enzymatic treatment of the protein precursor. Further difficulties may be caused by the subsequent conversion of the methionine-free protein to a biologically active state under the conditions necessary for the formation of disulfide bonds [Morehead et al., 1984, Biochemistry, 23: 2500-7], as well as the process of separation of the target methionine-free interferon from the methionine-containing precursor, due to their slight physico-chemical differences.
Задачей заявляемой группы изобретений является расширение арсенала способов получения безметионинового IFN-α2 человека.The task of the claimed group of inventions is to expand the arsenal of methods for producing human methionine-free IFN-α2.
Задачу решают путем конструирования:The problem is solved by constructing:
- гибридного белка - предшественника безметионинового интерферона альфа-2, составной частью которого является последовательность безметионинового интерферона альфа-2b или альфа-2а человека, слитая с последовательностью белка SUMO дрожжей Saccharomyces cerevisiae;- a hybrid protein - the precursor of methionine-free interferon alpha-2, an integral part of which is the sequence of human methionine-free interferon alpha-2b or alpha-2a fused to the SUMO protein sequence of the yeast Saccharomyces cerevisiae;
- штамма бактерий Escherichia coli ВКПМ В-10414 - продуцента предшественника безметионинового интерферона альфа-2b человека;- strain of bacteria Escherichia coli VKPM B-10414 - producer of the precursor of methionine-free interferon alpha-2b person;
- штамма бактерий Escherichia coli ВКПМ В-10700 - продуцента предшественника безметионинового интерферона альфа-2а человека- strain of bacteria Escherichia coli VKPM B-10700 - producer of the precursor of bezmethionine interferon alpha-2a person
и разработки and development
- способа получения безметионинового интерферона альфа-2 человека путем микробиологического синтеза и выделения гибридного белка-предшественника безметионинового интерферона альфа-2b или альфа-2а, составной частью которого является последовательность безметионинового интерферона альфа-2b или альфа-2а человека, слитая с последовательностью белка SUMO дрожжей Saccharomyces cerevisiae, с последующим ферментативным выщеплением из его состава безметионинового интерферона путем обработки протеиназой из семейства ULP в условиях, способствующих формированию в интерфероне правильно замкнутых дисульфидных связей.- a method for producing human methionine-free interferon alpha-2 by microbiological synthesis and isolation of a hybrid protein-precursor of methionine-free interferon alpha-2b or alpha-2a, an integral part of which is a sequence of human methionine-free interferon alpha-2b or alpha-2a, fused to the sequence of yeast SUMO protein Saccharomyces cerevisiae, followed by enzymatic cleavage of its composition of methionine-free interferon by treatment with proteinase from the ULP family under conditions conducive to the formation of interferon correctly closed disulfide bonds.
Слитые белки SUMIN и SUMIN-2a представляют собой принципиальные части гибридных белков HSI и HSI-2a - предшественников безметиониновых интерферонов альфа-2b и альфа-2а человека, соответственно, тогда как N-концевые удлинения слитых белков SUMIN и SUMIN-2a, присутствующие в составе гибридных белков HSI и HSI-2a, выполняют лишь вспомогательную роль и могут использоваться, например, на отдельных этапах очистки белков.The SUMIN and SUMIN-2a fusion proteins represent the principal parts of the HSI and HSI-2a fusion proteins, the precursors of the non-methionine human alpha-2b and alpha-2a interferons, respectively, while the N-terminal extensions of the SUMIN and SUMIN-2a fusion proteins are present hybrid proteins HSI and HSI-2a, perform only an auxiliary role and can be used, for example, at separate stages of protein purification.
Заявляемый способ основан на биосинтезе гибридных белков HSI и HSI-2a - предшественников безметиониновых интерферонов альфа-2b и альфа-2а, содержащих в своем составе последовательности слитых белков SUMIN и SUMIN-2a, соответственно, и на последующем высвобождении безметиониновых интерферонов альфа-2b и альфа-2а из состава гибридных белков в ходе протеолитического процессинга с использованием протеиназы ULP275.The inventive method is based on the biosynthesis of hybrid proteins HSI and HSI-2a, the precursors of the methionine-free interferons alpha-2b and alpha-2a, containing in their composition sequences of the fusion proteins SUMIN and SUMIN-2a, respectively, and the subsequent release of methionine-free interferons alpha-2b and alpha -2a from the composition of hybrid proteins during proteolytic processing using ULP275 proteinase.
В основу заявляемого способа положен установленный авторами факт, заключающийся в том, что в отличие от протеиназ, активность которых ингибируется расположенным поблизости от сайта процессинга структурным элементом белка, содержащим дисульфидную связь [Hubbard et al., 1994, Protein Sci, 3:757-768; Hubbard et al., 1998, Protein Engineering, 11:349-359], протеиназа ULP275 способна эффективно гидролизовать пептидную связь вблизи такого структурного элемента. Эта открытая нами, ранее никем не описанная активность протеиназы ULP275 позволяет эффективно и корректно процессировать гибридные белки HSI и HSI-2a, в составе которых последовательность SUMO соединена пептидной связью с первым аминокислотным остатком безметионинового интерферона, соединенным с другими аминокислотными остатками белка одновременно пептидной и дисульфидной связями. Как следствие, ферментативная обработка гибридного белка HSI или HSI-2a протеиназой ULP275 приводит к высвобождению не обычной аминоконцевой последовательности, а целой N-концевой структуры безметионинового IFN-α2, содержащей корректно замкнутую дисульфидную связь.The proposed method is based on the fact established by the authors that, in contrast to proteinases, the activity of which is inhibited by a structural element of a protein containing a disulfide bond located near the processing site [Hubbard et al., 1994, Protein Sci, 3: 757-768 ; Hubbard et al., 1998, Protein Engineering, 11: 349-359], ULP275 proteinase is able to efficiently hydrolyze a peptide bond near such a structural element. This ULP275 proteinase activity, which we have never previously described, allows us to efficiently and correctly process the HSI and HSI-2a hybrid proteins, in which the SUMO sequence is connected by a peptide bond to the first amino acid residue of methionine-free interferon, connected to other amino acid residues of the protein by both the peptide and disulfide bonds . As a result, the enzymatic treatment of the HSI or HSI-2a fusion protein with ULP275 proteinase does not release the usual amino-terminal sequence, but the whole N-terminal structure of the methionine-free IFN-α2 containing a correctly closed disulfide bond.
Это впервые обнаруженное свойство системы SUMO, состоящей из заявляемого слитого белка SUMIN и протеиназы ULP275, дополняет список ранее известных свойств систем SUMO и расширяет возможности их применения.This is the first discovered property of the SUMO system, consisting of the inventive SUMIN fusion protein and ULP275 proteinase, supplements the list of previously known properties of SUMO systems and expands the possibilities of their application.
Обнаруженное нами свойство системы SUMO используют в заявляемом способе, подвергая ферментативной обработке гибридный белок HSI или HSI-2a, содержащий корректно установленные дисульфидные связи, что позволяет проводить ферментативное расщепление предшественников безметиониновых IFN-α2 одновременно с их ренатурацией и приводит к значительному сокращению продолжительности процесса получения безметионинового IFN-α2.The property of the SUMO system that we discovered is used in the claimed method by subjecting the HSI or HSI-2a fusion protein to enzyme treatment containing correctly established disulfide bonds, which allows enzymatic cleavage of the precursors of methionine-free IFN-α2 at the same time as their renaturation and leads to a significant reduction in the duration of the process of obtaining methomethine-free IFN-α2.
Фермент протеиназу ULP275 для осуществления заявляемого способа получают с использованием сконструированного штамма E. coli ECR-ULP275 (пример 12). Биосинтез, выделение и очистку протеиназы ULP275 осуществляют, как описано в примере 17.The enzyme proteinase ULP275 for the implementation of the proposed method is obtained using the engineered E. coli strain ECR-ULP275 (example 12). The biosynthesis, isolation and purification of ULP275 proteinase is carried out as described in example 17.
Для осуществления заявляемого способа конструируют штаммы E. coli: заявляемые - ВКПМ В-10414 и ВКПМ В-10700 и лабораторные - Origami-HSI и Origami-HSI-2a - продуценты гибридных белков HSI и HSI-2a - предшественников безметиониновых интерферонов альфа-2b и альфа-2а, соответственно, которые помимо слитых белков SUMIN и SUMIN-2a содержат дополнительную N-концевую последовательность из 10 остатков гистидина, что позволяет очищать белки с использованием металлохелатной аффинной хроматографии на Ni-NTA сорбенте [Porath et al.., 1975, Nature, 258:598-599].To implement the inventive method, E. coli strains are constructed: claimed - VKPM B-10414 and VKPM B-10700 and laboratory - Origami-HSI and Origami-HSI-2a - producers of the hybrid proteins HSI and HSI-2a - precursors of methionine-free interferons alpha-2b and alpha-2a, respectively, which, in addition to the SUMIN and SUMIN-2a fusion proteins, contain an additional N-terminal sequence of 10 histidine residues, which allows the proteins to be purified using metal chelate affinity chromatography on a Ni-NTA sorbent [Porath et al .., 1975, Nature 258: 598-599].
Процесс получения заявляемых штаммов-продуцентов гибридных белков HSI и HSI-2a состоит из нескольких этапов.The process of obtaining the inventive strains-producers of hybrid proteins HSI and HSI-2a consists of several stages.
Этап 1. Конструирование рекомбинантных плазмидStep 1. Construction of recombinant plasmids
Рекомбинантные плазмидные ДНК конструируют на основе вектора pET-28b(+) (Novagen), обеспечивающего индуцируемую экспрессию генов в клетках E. coli под контролем промотора РНК-полимеразы Т7. Сконструированные плазмиды pET28-HSI и pET28-HSI-2a помимо векторной части содержат фрагменты ДНК размером 867 пар оснований, кодирующие гибридные белки HSI или HSI-2a - предшественники безметиониновых интерферонов альфа-2b или альфа-2а человека, соответственно.Recombinant plasmid DNAs are constructed based on the pET-28b (+) vector (Novagen), which provides inducible gene expression in E. coli cells under the control of the T7 RNA polymerase promoter. The constructed plasmids pET28-HSI and pET28-HSI-2a contain, in addition to the vector part, DNA fragments of 867 base pairs encoding the HSI or HSI-2a fusion proteins, the precursors of human methionine-free interferons alpha-2b or alpha-2a, respectively.
Этап 2. Трансформация штаммов-реципиентовStage 2. Transformation of recipient strains
В качестве штаммов-реципиентов используют штаммы E. coli BL21(DE3) и Origami 2(DE3) (Novagen), несущие в хромосоме ген РНК полимеразы фага Т7. Плазмиды pET28-HSI или pET28-HSI-2a вводят в клетки этих штаммов с помощью процесса трансформации. Клетки обоих штаммов подготавливают для трансформации с помощью обработки CaCl2 [Маниатис с соавт., 1984, М., Мир]. Трансформированные штаммы отбирают на селективной среде, содержащей антибиотик канамицина-сульфат [Маниатис с соавт., 1984, М., Мир]. В результате трансформации получают штаммы E. coli: заявляемые, сконструированные на основе реципиентного штамма BL21(DE3), и лабораторные - на основе Origami 2(DE3). Полученные штаммы в ответ на внесение в среду культивирования индуктора ИПТГ [Маниатис с соавт., 1984, М., Мир] способны синтезировать гибридные белки - предшественники безметиониновых интерферонов альфа-2b или альфа-2а человека.As recipient strains, E. coli BL21 (DE3) and Origami 2 (DE3) (Novagen) strains using the T7 phage polymerase RNA gene on the chromosome are used. Plasmids pET28-HSI or pET28-HSI-2a are introduced into the cells of these strains using a transformation process. Cells of both strains are prepared for transformation by treatment with CaCl 2 [Maniatis et al., 1984, M., Mir]. Transformed strains are selected on a selective medium containing the antibiotic kanamycin sulfate [Maniatis et al., 1984, M., Mir]. As a result of the transformation, E. coli strains are obtained: claimed, constructed on the basis of the recipient strain BL21 (DE3), and laboratory ones based on Origami 2 (DE3). The obtained strains in response to the introduction of an IPTG inducer into the culture medium [Maniatis et al., 1984, M., Mir] are able to synthesize hybrid proteins - the precursors of non-methionine interferons alpha-2b or alpha-2a person.
Заявляемые штаммы депонированы во Всероссийской Коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) как штамм Escherichia coli ВКПМ В-10414 - продуцент предшественника безметионинового интерферона альфа-2b человека (гибридного белка HSI) и штамм Escherichia coli ВКПМ В-10700 - продуцент предшественника безметионинового интерферона альфа-2а человека (гибридного белка HSI-2a).The inventive strains were deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) as a strain of Escherichia coli VKPM B-10414 - producer of the precursor of methionine-free interferon alpha-2b (HSI fusion protein) and strain Escherichia coli VKPM B-10700 - producer of the precursor of bezmetionin-interferon-alpha-interferon-interferon-2 interferon (HSI-2a fusion protein).
Свойства заявляемых штаммов ВКПМ В-10414 и ВКПМ В-10700The properties of the claimed strains VKPM B-10414 and VKPM B-10700
МорфологическиеMorphological
Грамотрицательные слабоподвижные палочки с закругленными концами 1,5-2,0 мкм в длину.Gram-negative, slightly mobile sticks with rounded ends 1.5-2.0 μm in length.
Через 12 часов роста при температуре 37°С на агаре Луриа [Маниатис с соавт., 1984, М., Мир] образуют беловатые полупрозрачные колонии диаметром 1,5-2,5 мм; поверхность колоний гладкая, края ровные, структура однородная, консистенция пастообразная, легко суспендируются в воде.After 12 hours of growth at a temperature of 37 ° C on agar Luria [Maniatis et al., 1984, M., Mir] form whitish translucent colonies with a diameter of 1.5-2.5 mm; the surface of the colonies is smooth, the edges are even, the structure is homogeneous, the consistency is pasty, easily suspended in water.
Через 40-48 часов роста при температуре 37°С на среде М9 [Маниатис с соавт., 1984, М., Мир] образуют серовато-беловатые полупрозрачные, слегка выпуклые с блестящей поверхностью колонии диаметром 0,5-1,5 мм.After 40-48 hours of growth at a temperature of 37 ° C on M9 medium [Maniatis et al., 1984, M., Mir] form a grayish-whitish translucent, slightly convex with a shiny surface colony with a diameter of 0.5-1.5 mm.
Физиолого-биохимическиеPhysiological and biochemical
Аэробы, желатину не разжижают, индола не образуют.Aerobes, gelatin are not diluted, indole is not formed.
В качестве источника углерода усваивают глюкозу, сахарозу и различные органические кислоты, в некоторых случаях спирты: этанол, глицерин.As a carbon source, glucose, sucrose and various organic acids are absorbed, in some cases alcohols: ethanol, glycerin.
В качестве источника азота используют как минеральные соли в аммонийной и нитратной формах, так и органические соединения в виде аминокислот, пептона, триптона, дрожжевого экстракта и т.д.As a source of nitrogen, both mineral salts in ammonium and nitrate forms and organic compounds in the form of amino acids, peptone, tryptone, yeast extract, etc. are used.
В качестве минеральных солей используют фосфаты калия, сульфат магния, хлорид натрия, сульфаты железа и марганца, мел.As mineral salts, potassium phosphates, magnesium sulfate, sodium chloride, iron and manganese sulfates, chalk are used.
Устойчивы к антибиотику канамицину в концентрации до 100 мкг/мл.Resistant to antibiotic kanamycin at a concentration of up to 100 μg / ml.
Растут при температуре 20-40°С рН5,0 -9,0.Grow at a temperature of 20-40 ° C pH5.0 -9.0.
Заявляемые штаммы ВКПМ В-10414 и ВКПМ В-10700 и лабораторные Origami-HSI и Origami-HSI-2a в ответ на индукцию с помощью ИПТГ или лактозы синтезируют гибридные белки HSI или HSI-2a - предшественники безметиониновых интерферонов альфа-2b или альфа-2а человека, соответственно.The inventive strains VKPM B-10414 and VKPM B-10700 and laboratory Origami-HSI and Origami-HSI-2a in response to induction using IPTG or lactose synthesize hybrid proteins HSI or HSI-2a - precursors of methionine-free interferons alpha-2b or alpha-2a human, respectively.
Условия храненияStorage conditions
В лиофилизованном состоянии при температуре -70°С.In a lyophilized state at a temperature of -70 ° C.
Для осуществления способа используют штаммы бактерий E. coli, несущие в составе плазмидной ДНК фрагменты ДНК, кодирующие синтез гибридного белка HSI или HSI-2a - предшественника безметионинового интерферона человека альфа-2b или альфа-2а, соответственно.For the implementation of the method, bacterial strains of E. coli are used that carry DNA fragments in the plasmid DNA encoding the synthesis of the HSI or HSI-2a fusion protein, the precursor of human methionine-free interferon alpha-2b or alpha-2a, respectively.
Штаммы культивируют в подходящей питательной среде, включающей источники углерода, азота и минеральные соли, обычно используемые для выращивания клеток E. coli при температуре от 24 до 37°С [Маниатис с соавт., 1984, М., Мир]. По достижении культурами штаммов ранней логарифмической фазы роста в среду культивирования вносят индуктор ИПТГ в концентрации от 0,1 до 2 мМ или лактозу в концентрации от 0,5 до 3%. Через 0.5-10 часов роста клетки штаммов-продуцентов накапливают целевые белки HSI или HSI-2a в виде нерастворимых телец включения в количестве от 5 до 30% от суммарного белка клеток. Нерастворимые тельца включения выделяют и очищают, а находящийся в их составе синтезированный гибридный белок HSI или HSI-2a подвергают растворению [RU 2319502].The strains are cultured in a suitable nutrient medium, including sources of carbon, nitrogen and mineral salts, usually used to grow E. coli cells at a temperature of 24 to 37 ° C [Maniatis et al., 1984, M., Mir]. Upon reaching the cultures of the strains of the early logarithmic growth phase, the IPTG inducer in a concentration of 0.1 to 2 mM or lactose in a concentration of 0.5 to 3% is introduced into the culture medium. After 0.5-10 hours of growth, the cells of producer strains accumulate the target HSI or HSI-2a proteins in the form of insoluble inclusion bodies in an amount of 5 to 30% of the total cell protein. Insoluble inclusion bodies are isolated and purified, and the synthesized HSI or HSI-2a fusion protein contained in them is subjected to dissolution [RU 2319502].
Ренатурацию белка HSI или HSI-2a проводят, как описано [RU 2319502], за исключением того, что перед окончанием ренатурации в ренатурационную смесь вносят фермент - протеиназу ULP275. На этом этапе в ренатурационной смеси ведут одновременно три процесса, а именно: окончание ренатурации и окончание формирования дисульфидных связей в составе целевых белков HSI или HSI-2a, а также ферментативное удаление SUMO из их состава под действием добавленной протеиназы LJLP275. Полученный целевой продукт - ренатурированный безметиониновый интерферон альфа-2b или альфа-2а человека, содержащий корректно замкнутые дисульфидные связи, подвергают окончательной очистке.The renaturation of the HSI or HSI-2a protein is carried out as described [RU 2319502], except that before the renaturation is completed, the enzyme - ULP275 proteinase is introduced into the renaturation mixture. At this stage, three processes are carried out simultaneously in the renaturation mixture, namely, the end of renaturation and the end of the formation of disulfide bonds in the target HSI or HSI-2a proteins, as well as the enzymatic removal of SUMO from their composition under the action of the added LJLP275 proteinase. The obtained target product, renatured methionine-free interferon alpha-2b or human alpha-2a, containing correctly closed disulfide bonds, is subjected to final purification.
Очищенный безметиониновый интерферон альфа-2b или альфа-2а человека имеет следующие характеристики: чистота не ниже 96%, последовательность первых пяти N-концевых аминокислот идентична последовательности нативного безметионинового IFN-α2 человека, специфическая активность составляет 2,0×108 МЕ/мг.Purified non-methionine interferon alpha-2b or human alpha-2a has the following characteristics: a purity of at least 96%, the sequence of the first five N-terminal amino acids is identical to the sequence of native human non-methionine IFN-α2, specific activity is 2.0 × 10 8 IU / mg.
Пример 1. Клонирование гена интерферона альфа-2b человекаExample 1. Cloning of the gene of human interferon alpha-2b
Ген интерферона альфа-2b человека амплифицируют в реакции ПЦР с использованием праймеров N466 (ataccatggaaaagagatgtgatctgcctcaaacccacagcctaggtagccgt) и N467 (atctcgagtcattctttacttcttaaggattcttgcaagttt) и матрицы на основе ДНК плазмиды pSX50 [RU 2319502], при этом в 5' - концевую область структурного гена интерферона вводят уникальный сайт рестриктазы XmaJ1 без изменения аминокислотной последовательности кодируемого белка. Полученный в результате амплификации фрагмент ДНК размером 510 п.о. элюируют из агарозного геля с использованием кита Qiagen (Qiagen, саt. №28706), элюированный фрагмент обрабатывают рестриктазами NcoI и XhoI и клонируют в векторе pUC18-NX, содержащем в составе модифицированного полилинкера плазмиды pUC18 сайты NcoI и XhoI.The human interferon alpha-2b gene is amplified in a PCR reaction using primers N466 (ataccatggaaaagagatgtgatctgcctcaaacccacagcctaggtagccgt) and N467 (atctcgagtcattctttacttcttatataaggg of template 50 of the X50 without changing the amino acid sequence of the encoded protein. A 510 bp DNA fragment obtained as a result of amplification elute from agarose gel using a Qiagen whale (Qiagen, cat. No. 28706), the eluted fragment is digested with restriction enzymes NcoI and XhoI and cloned in pUC18-NX vector containing the NcoI and XhoI sites in the modified polylinker of the pUC18 plasmid.
В результате получают плазмиду pUC18-IFN2b, в составе которой первичную структуру клонированного гена интерферона альфа-2b человека подтверждают путем определения его нуклеотидной последовательности по стандартной методике [Zimmermann J., Voss H., Schwager С., Stegemann J., Ansorge W. 1988; FEBS Lett. 233:432-436] с использованием стандартных pUC-праймеров.The result is the plasmid pUC18-IFN2b, in which the primary structure of the cloned human interferon alpha-2b gene is confirmed by determining its nucleotide sequence according to standard methods [Zimmermann J., Voss H., Schwager C., Stegemann J., Ansorge W. 1988 ; FEBS Lett. 233: 432-436] using standard pUC primers.
Плазмида pUC18-IFN2b несет ген интерферона альфа-2b человека, в последовательности которого содержится уникальный сайт рестриктазы XmaJ1.Plasmid pUC18-IFN2b carries the human interferon alpha-2b gene, the sequence of which contains a unique restriction enzyme site, XmaJ1.
Пример 2. Клонирование гена SMT3 дрожжей S.cerevisiaeExample 2. Cloning of the S. cerevisiae yeast SMT3 gene
Ген SMT3 амплифицируют в ходе ПЦР с использованием в качестве матрицы хромосомной ДНК штамма S.cerevisiae Y618 [Kartasheva et al., 1996, Yeast 12:1297-1300]. Амплификацию проводят в две стадии. Сначала амплифицируют два перекрывающихся фрагмента ДНК, для чего используют следующие пары праймеров:The SMT3 gene is amplified by PCR using the S. cerevisiae Y618 strain as a chromosomal DNA template [Kartasheva et al., 1996, Yeast 12: 1297-1300]. Amplification is carried out in two stages. First, two overlapping DNA fragments are amplified, for which the following pairs of primers are used:
Фрагмент 1 размером 129 п.о.:Fragment 1 with a size of 129 bp:
N450 (5'-atatccatggaaaagagatctgactcagaagtcaatcaagaa)N450 (5'-atatccatggaaaagagatct gactcagaagtcaatcaagaa )
N454 (5'-cttgaagaaaatctctgaa)N454 (5'-cttgaagaaaatctctgaa)
Фрагмент 2 размером 230 п.о.:Fragment 2, size 230 bp:
N453 (5'-ttcagagattttcttcaag)N453 (5'-ttcagagattttctttcaag)
N468 (5'-tacctaggctgtgggtttgaggcagatcacatccaccaatctgttctctgtga).N468 (5'-tacctaggctgtgggtttgaggcagatcacatccaccaatctgttctctgtga).
Амплифицированные фрагменты ДНК элюируют из агарозного геля, как в примере 1, и их смесь используют для ПЦР-лигирования. Для, этого проводят ПЦР-амплификацию на смеси фрагментов 1 и 2 в качестве матрицы. Праймерами для амплификации служат N450 и N468. Полученный в результате ПЦР фрагмент ДНК размером 340 п.о. элюируют из агарозного геля, обрабатывают рестриктазами NcoI и XmaJ1 и клонируют в плазмиде pUC18-IFN2b (Пример 1), содержащей ген интерферона альфа-2b и расщепленной по тем же сайтам. В результате клонирования получают плазмиду pUC18-SUMO-IFN2b, в составе которой нуклеотидную последовательность клонированного ген SMT3 подтверждают с помощью секвенирования.Amplified DNA fragments are eluted from an agarose gel, as in Example 1, and their mixture is used for PCR ligation. For this, PCR amplification is carried out on a mixture of fragments 1 and 2 as a matrix. The amplification primers are N450 and N468. The resulting 400 bp DNA fragment from PCR elute from agarose gel, digest with restriction enzymes NcoI and XmaJ1 and clone in plasmid pUC18-IFN2b (Example 1) containing the interferon alpha-2b gene and digested at the same sites. Cloning yields the plasmid pUC18-SUMO-IFN2b, in which the nucleotide sequence of the cloned SMT3 gene is verified by sequencing.
Полученная плазмида pUC18-SUMO-IFN2b содержит уникальный фрагмент ДНК NcoI/XhoI, кодирующий ген гибридного белка, составной частью которого является слитый белок SUMIN (SEQ ID NO: 2), представляющий собой последовательность безметионинового интерферона альфа-2b человека, прецизионно слитого с последовательностью белка SUMO дрожжей Saccharomyces cerevisiae.The resulting plasmid pUC18-SUMO-IFN2b contains a unique NcoI / XhoI DNA fragment encoding a hybrid protein gene, part of which is the SUMIN fusion protein (SEQ ID NO: 2), which is a human bezmethionine interferon alpha-2b sequence that is fused to the protein sequence SUMO yeast Saccharomyces cerevisiae.
Пример 3. Конструирование гена гибридного белка HSI Example 3. Construction of the HSI fusion protein gene
Ген SMT3 амплифицируют в ходе ПЦР с использованием в качестве матрицы ДНК плазмиды pUC18-SUMO-IFN2b. Праймерами для амплификации служат N468 и N533 (5'-aaaagagatctcatcatcatcatcatcatcatcatcatcatggatccgactcagaagtcaatcaa). Амплифицированный фрагмент ДНК размером 366 п.о. элюируют из агарозного геля, как в примере 1, обрабатывают рестриктазами BglII и XmaJ1 и лигируют с AatII/BglII фрагментом вектора pUC18-SUMO-IFN2b размером 484 п.о. и XmaJI/AatII фрагментом вектора pUC18-SUMO-IFN2b размером 2652 п.о. (пример 2). В результате проделанных манипуляций в 5'-концевую область структурного гена SUMO вводят последовательность, кодирующую N-концевое удлинение белка, состоящее из 10 остатков гистидина. В результате получают плазмиду pUC18-HSI, в составе которой подтверждают структуру клонированного фрагмента ДНК.The SMT3 gene is amplified by PCR using the plasmid pUC18-SUMO-IFN2b as the DNA template. The amplification primers are N468 and N533 (5'-aaaagagatctcatcatcatcatcatcatcatcatcatcatggatccgactcagaagtcaatcaa). The amplified 366 bp DNA fragment elute from the agarose gel as in Example 1, digest with BglII and XmaJ1 restriction enzymes and ligate with the AatII / BglII fragment of the 484 bp pUC18-SUMO-IFN2b vector. and XmaJI / AatII fragment of the vector pUC18-SUMO-IFN2b with a size of 2652 bp (example 2). As a result of the manipulations, a sequence encoding the N-terminal extension of the protein, consisting of 10 histidine residues, is introduced into the 5'-terminal region of the SUMO structural gene. The result is the plasmid pUC18-HSI, which confirms the structure of the cloned DNA fragment.
Плазмида pUC18-HSI содержит уникальный фрагмент ДНК NcoI/XhoI, кодирующий ген гибридного белка HSI (SEQ ID NO: 1) - предшественника безметионинового интерферона альфа-2b человека. Составной частью белка HSI является последовательность слитого белка SUMIN (SEQ ID NO: 2).Plasmid pUC18-HSI contains a unique NcoI / XhoI DNA fragment encoding the HSI fusion protein gene (SEQ ID NO: 1), the precursor of human bezmethionine interferon alpha-2b. An integral part of the HSI protein is the sequence of the SUMIN fusion protein (SEQ ID NO: 2).
Пример 4. Клонирование последовательности, кодирующей протеиназу ULP275Example 4. Cloning of the sequence encoding the proteinase ULP275
Последовательность ДНК, кодирующую протеиназу ULP275, амплифицируют в ходе ПЦР с использованием в качестве матрицы хромосомной ДНК лабораторного штамма S. cerevisiae Y618. Праймерами для амплификации служат N447 (5'-atatggatcctctttggaaaggaaacataagga) и N448 (5'-attagaattctttaatgcatcggttaaaatcaaatgggcaat). Амплифицированный фрагмент ДНК размером 842 пар оснований (п.о.) элюируют из агарозного геля, как в примере 1, обрабатывают рестриктазами BamHI и EcoRI и клонируют в вектор pUC18-His, содержащий в составе полилинкера последовательность ДНК, фланкированную сайтами EcoRI и XhoI и кодирующую полипептид, состоящий из 6 остатков гистидина.The DNA sequence encoding ULP275 proteinase is amplified by PCR using the laboratory strain S. cerevisiae Y618 as the chromosomal DNA template. The amplification primers are N447 (5'-atatggatcctctttggaaaggaaacataagga) and N448 (5'-attagaattctttaatgcatcggttaaaatcaaatgggcaat). The amplified DNA fragment with a size of 842 base pairs (bp) was eluted from an agarose gel, as in Example 1, treated with restriction enzymes BamHI and EcoRI and cloned into pUC18-His vector containing a polylinker DNA sequence flanked by EcoRI and XhoI sites and encoding a polypeptide consisting of 6 histidine residues.
В результате получают плазмиду pUC18-ULP275, в составе которой подтверждают структуру гена ULP275 путем определения его нуклеотидной последовательности по стандартной методике.The result is the plasmid pUC18-ULP275, which confirms the structure of the ULP275 gene by determining its nucleotide sequence by standard methods.
Плазмида pUC18-ULP275 содержит уникальный BamHI/XhoI фрагмент ДНК, кодирующий протеиназу ULP275, несущую на С-конце последовательность из 6 остатков гистидина, отвечающую за связывание белка с Ni-NTA-сорбентом в условиях металлохелатной хроматографической очистки.Plasmid pUC18-ULP275 contains a unique BamHI / XhoI DNA fragment encoding the ULP275 proteinase that carries a sequence of 6 histidine residues at the C-terminus that is responsible for the binding of the protein to the Ni-NTA sorbent under conditions of metal chelate chromatographic purification.
Пример 5. Получение плазмиды pET28-HSIExample 5. Obtaining plasmids pET28-HSI
Рекомбинантная плазмида pET28-HSI представляет собой совокупность SalI/NcoI фрагмента ДНК векторной плазмиды рЕТ28b(+) (Novagen) размером 5252 п.о. и NcoI/XhoI фрагмента ДНК плазмиды pUC18-HSI (пример 3) размером 839 п.о., заключающего ген HSI - гибридного предшественника безметионинового интерферона альфа 2b.The recombinant plasmid pET28-HSI is a set of SalI / NcoI DNA fragment of the vector plasmid pET28b (+) (Novagen) size 5252 BP and the NcoI / XhoI DNA fragment of the plasmid pUC18-HSI (Example 3) with a size of 839 bp containing the HSI gene, a hybrid precursor of methionine-free interferon alpha 2b.
Для получения плазмиды pET28-HSI плазмиду pUC18-HSI расщепляют с помощью рестриктаз NcoI и XhoI, образовавшийся фрагмент ДНК размером 839 п.о. элюируют из геля и лигируют с ДНК вектора рЕТ28b(+), расщепленного с помощью рестриктаз NcoI и SalI. Лигирование проводят с помощью ДНК-лигазы фага Т4. В результате получают плазмиду pET28-HSI размером 6091 п.о.To obtain the plasmid pET28-HSI, the plasmid pUC18-HSI was digested with restriction enzymes NcoI and XhoI, an 839 bp DNA fragment was formed. elute from the gel and ligate with the DNA of the vector pET28b (+) digested with restriction enzymes NcoI and SalI. Ligation is carried out using T4 phage DNA ligase. The result is the plasmid pET28-HSI size 6091 bp
Плазмида pET28-HSI является экспрессионной, ее используют для биосинтеза гибридного белка HSI, необходимого для получения рекомбинантного безметионинового интерферона альфа-2b человека. В составе плазмиды pET28-HSI ген гибридого белка HSI находится под контролем промотора фага Т7.Plasmid pET28-HSI is expression; it is used for biosynthesis of the HSI fusion protein, which is necessary for the production of recombinant human methionine-free interferon alpha-2b. In the plasmid pET28-HSI, the HSI fusion protein gene is under the control of the T7 phage promoter.
Пример 6. Получение плазмиды pET28-HSI-2aExample 6. Obtaining plasmids pET28-HSI-2a
Ген интерферона альфа-2а человека амплифицируют в реакции ПЦР с использованием праймеров N467 (atctcgagtcattctttacttcttaaggattcttgcaagttt) и N617 (agcctaggtagccgtcgtaccttgatgctcctggcacagatgcgtaagatctctctttt). Матрицей служит ДНК плазмиды pSX50 [RU 2319502]. Использование таких праймеров для амплификации фрагмента ДНК обеспечивает изменение последовательности гена интерферона альфа-2b человека на последовательность гена интерферона альфа-2а человека. Амплифицированный фрагмент ДНК размером 480 п.о. элюируют из агарозного геля, как в примере 1, обрабатывают рестриктазами XmaJI и XhoI и клонируют в плазмиде pET28-HSI (пример 5), расщепленной по тем же сайтам.The human interferon alpha-2a gene is amplified by PCR using primers N467 (atctcgagtcattctttacttcttaaggattcttgcaagttt) and N617 (agcctaggtagccgtcgtaccttgatgctcctggcacagatgcgtaagatctctctcttt. The matrix is the plasmid DNA pSX50 [RU 2319502]. The use of such primers for amplification of a DNA fragment provides a change in the sequence of the human interferon alpha-2b gene to the sequence of the human interferon alpha-2a gene. The amplified DNA fragment size of 480 bp elute from agarose gel as in Example 1, digest with restriction enzymes XmaJI and XhoI and clone in the plasmid pET28-HSI (Example 5), cleaved at the same sites.
В результате получают плазмиду pET28-HSI-2a, в составе которой с помощью секвенирования подтверждают корректность первичной последовательности клонированного гена интерферона альфа-2а.The result is the plasmid pET28-HSI-2a, in which, using sequencing, the correctness of the primary sequence of the cloned interferon alpha-2a gene is confirmed.
Плазмида pET28-HSI является экспрессионной, ее используют для биосинтеза гибридного белка HSI-2a, необходимого для получения рекомбинантного безметионинового интерферона альфа-2а человека. Составной частью белка HSI-2a является последовательность слитого белка SUMIN-2a (SEQ ID NO: 3), представляющего собой последовательность безметионинового интерферона альфа-2а человека, прецизионно слитого с последовательностью белка SUMO дрожжей Saccharomyces cerevisiae. В составе плазмиды pET28-HSI-2a ген гибридого белка HSI-2a находится под контролем промотора фага Т7.Plasmid pET28-HSI is expression; it is used for biosynthesis of the HSI-2a fusion protein, which is necessary for the production of recombinant human methionine-free interferon alpha-2a. An integral part of the HSI-2a protein is the sequence of the SUMIN-2a fusion protein (SEQ ID NO: 3), which is a sequence of human methionine-free interferon alpha-2a, which is fused to the SUMO yeast Saccharomyces cerevisiae protein sequence. In the plasmid pET28-HSI-2a, the HSI-2a fusion protein gene is under the control of the T7 phage promoter.
Пример 7. Получение плазмиды pET28-ULP275Example 7. Obtaining plasmids pET28-ULP275
Плазмиду pET28-ULP275 получают на основе вектора рЕТ28b(+) (Novagen) в несколько стадий. Сначала из состава вектора удаляют фрагмент ДНК, расположенный между сайтами рестрикции NcoI и BamHI. Для этого ДНК плазмиды рЕТ28b(+) расщепляют с помощью рестриктаз NcoI и BamHI, образовавшиеся липкие концы достраивают до тупых с использованием фермента фрагмента Klenow ДНК-полимеразы I E. coli и лигируют с помощью ДНК-лигазы фага Т4. В результате получают плазмиду рЕТ28-NB1, в составе которой оказываются восстановлены оба использованных сайта рестрикции. На следующем этапе изменяют рамку считывания полипептида, инициируемого с кодона ATG, входящего в состав сайта NcoI. Для этого ДНК плазмиды pET28-NB1 расщепляют с помощью рестриктазы NcoI, образовавшиеся липкие концы достраивают до тупых с использованием фермента фрагмента Klenow ДНК-полимеразы I E. coli и лигируют с помощью ДНК-лигазы фага Т4. В результате получают плазмиду рЕТ28-NB2, которую используют для клонирования гена протеиназы ULP275.Plasmid pET28-ULP275 is obtained on the basis of the vector pET28b (+) (Novagen) in several stages. First, a DNA fragment located between the NcoI and BamHI restriction sites is removed from the vector. For this, the pET28b (+) plasmid DNA is cleaved with restriction enzymes NcoI and BamHI, the sticky ends formed are blunt using the enzyme of the Klenow fragment of E. coli DNA polymerase I and ligated with T4 phage DNA ligase. As a result, plasmid pET28-NB1 is obtained, in the composition of which both used restriction sites are restored. The next step is to change the reading frame of the polypeptide initiated from the ATG codon, which is part of the NcoI site. For this, the plasmid pET28-NB1 DNA is digested with the restriction enzyme NcoI, the sticky ends formed are blunt using the enzyme of the Klenow fragment of the E. coli DNA polymerase I and ligated using the T4 phage DNA ligase. The result is the plasmid pET28-NB2, which is used to clone the proteinase gene ULP275.
Для получения плазмиды pET28-ULP275 плазмиду pUC18-ULP275 (пример 4) расщепляют с помощью рестриктаз BamHI и XhoI, образовавшийся фрагмент ДНК размером 855 п.о. элюируют из геля, как в примере 1, и лигируют с ДНК вектора pET28-NB2, расщепленного с помощью рестриктаз BamHI и XhoI. В результате получают плазмиду pET28-ULP275 размером 6091 п.о.To obtain plasmid pET28-ULP275, plasmid pUC18-ULP275 (Example 4) was digested with restriction enzymes BamHI and XhoI, resulting in a 855 bp DNA fragment. elute from the gel, as in Example 1, and ligate with the DNA of the vector pET28-NB2 digested with restriction enzymes BamHI and XhoI. The result is the plasmid pET28-ULP275 size 6091 bp
Плазмиду pET28-ULP275 используют для биосинтеза протеиназы ULP275. В составе плазмиды pET28-ULP275 ген протеиназы ULP275 находится под контролем промотора фага Т7.Plasmid pET28-ULP275 is used for biosynthesis of ULP275 proteinase. In the plasmid pET28-ULP275, the ULP275 proteinase gene is under the control of the T7 phage promoter.
Пример 8. Конструирование заявляемого штамма E. coli ВКПМ В-10414 Example 8. Construction of the claimed strain of E. coli VKPM B-10414
В качестве штамма-реципиента используют штамм E. coli BL21(DE3) - ВКПМ В-6954. Плазмиду pET28-HSI (пример 5) вводят в клетки реципиентного штамма с помощью процесса трансформации с применением реактива CaCl2 [Маниатис с соавт., 1984, М., Мир]. Трансформант отбирают на селективной среде, содержащей антибиотик канамицина сульфат. В результате трансформации получают заявляемый штамм, который депонирован во Всероссийской Коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) как Escherichia coli ВКПМ В-10414.As the recipient strain, the strain E. coli BL21 (DE3) - VKPM B-6954 is used. Plasmid pET28-HSI (example 5) is introduced into the cells of the recipient strain using a transformation process using the CaCl 2 reagent [Maniatis et al., 1984, M., Mir]. The transformant is selected on a selective medium containing the antibiotic kanamycin sulfate. As a result of the transformation, the claimed strain is obtained, which is deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) as Escherichia coli VKPM B-10414.
Штамм ВКПМ В-10414 несет экспрессионную плазмиду pET28-HSI и в ответ на внесение в среду культивирования индуктора ИПТГ способен синтезировать гибридный белок HSI, который используют для получения безметионинового интерферона альфа-2b.Strain VKPM B-10414 carries the expression plasmid pET28-HSI and, in response to introducing an IPTG inducer into the culture medium, is able to synthesize the HSI fusion protein, which is used to obtain methionine-free interferon alpha-2b.
Пример 9. Конструирование заявляемого штамма Е.coli ВКПМ В-10700Example 9. Construction of the claimed strain of E. coli VKPM B-10700
Штамм ВКПМ В-10700 конструируют так же, как штамм ВКПМ В-10414 (пример 8), за исключением того, что для трансформации реципиентного штамма E. coli BL21(DE3) - ВКПМ В-6954 используют плазмиду pET28-HSI-2a (пример 6).The strain VKPM B-10700 was constructed in the same way as the strain VKPM B-10414 (Example 8), except that the plasmid pET28-HSI-2a was used to transform the recipient strain E. coli BL21 (DE3) - VKPM B-6954 (example 6).
В результате трансформации получают заявляемый штамм, который депонирован во Всероссийской Коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) как Escherichia coli ВКПМ В-10700.As a result of the transformation, the claimed strain is obtained, which is deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) as Escherichia coli VKPM B-10700.
Штамм ВКПМ В-10700 несет экспрессионную плазмиду pET28-HSI-2a и в ответ на внесение в среду культивирования индуктора ИПТГ способен синтезировать гибридный белок HSI-2a, который используют для получения безметионинового интерферона альфа-2а.Strain VKPM B-10700 carries the expression plasmid pET28-HSI-2a and, in response to introducing an IPTG inducer into the culture medium, is able to synthesize the HSI-2a fusion protein, which is used to produce non-methionine interferon alpha-2a.
Пример 10. Конструирование лабораторного штамма E. coli Origami-HS Example 10. Construction of a laboratory strain of E. coli Origami-HS
Для конструирования лабораторного штамма E. coli в качестве штамма-реципиента используют штамм E. coli Origami 2(DE3) (Novagen) - ВКПМ В-10187, несущий в хромосоме ген РНК полимеразы фага Т7. Конструирование штамма E. coli Origami-HSI осуществляют, как в примере 8.To construct a laboratory E. coli strain, the E. coli Origami 2 (DE3) strain (Novagen), VKPM B-10187, carrying the T7 phage R7 polymerase gene on the chromosome, is used as the recipient strain. The construction of E. coli Origami-HSI strain is carried out as in example 8.
В результате получают лабораторный штамм E. coli Origami-HSI, который несет экспрессионную плазмиду pET28-HSI и в ответ на внесение в среду культивирования индуктора ИПТГ способен синтезировать гибридный белок HSI.The result is a laboratory strain of E. coli Origami-HSI, which carries the expression plasmid pET28-HSI and is able to synthesize a hybrid HSI protein in response to introducing an IPTG inducer into the culture medium.
Пример 11. Конструирование лабораторного штамма E. coli Origami-HSI-2аExample 11. Construction of a laboratory strain of E. coli Origami-HSI-2A
Лабораторный штамм E. coli Origami-HSI-2a конструируют так же, как лабораторный штамм E. coli Origami-HSI (пример 10), за исключением того, что для трансформации реципиентного штамма используют плазмиду рЕТ28-HSI-2a (пример 6).The laboratory strain of E. coli Origami-HSI-2a was constructed in the same way as the laboratory strain of E. coli Origami-HSI (Example 10), except that plasmid pET28-HSI-2a was used to transform the recipient strain (Example 6).
В результате получают лабораторный штамм E. coli Origami-HSI-2a, который несет экспрессионную плазмиду pET28-HSI-2a и в ответ на внесение в среду культивирования индуктора ИПТГ способен синтезировать гибридный белок HSI-2a.The result is a laboratory strain of E. coli Origami-HSI-2a, which carries the expression plasmid pET28-HSI-2a and is capable of synthesizing the HSI-2a fusion protein in response to introducing IPTG inducer into the culture medium.
Пример 12. Конструирование штамма E.coli ECR-ULP275 Example 12. Construction of E. coli strain ECR-ULP275
Штамм E. coli ECR-ULP275 получают методом, как в примере 8, за исключением того, что для трансформации реципиентного штамма Е.coli BL21(DE3) - ВКПМ В-6954 используют плазмиду pET28-ULP275 (пример 7).The E. coli strain ECR-ULP275 was obtained by the method as in Example 8, except that the plasmid pET28-ULP275 (Example 7) was used to transform E. coli BL21 (DE3) - VKPM B-6954 recipient strain.
В результате трансформации получают штамм E. coli ECR-ULP275. Этот штамм несет экспрессионную плазмиду pET28-ULP275 и в ответ на внесение в среду культивирования индуктора ИПТГ способен синтезировать протеиназу ULP275, которую используют для получения безметионинового интерферона.As a result of transformation, a strain of E. coli ECR-ULP275 is obtained. This strain carries the expression plasmid pET28-ULP275 and, in response to introducing an IPTG inducer into the culture medium, is able to synthesize ULP275 proteinase, which is used to obtain methionine-free interferon.
Пример 13. Биосинтез и выделение гибридного белка HSI из клеток заявляемого штамма ВКПМ В-10414Example 13. Biosynthesis and isolation of the HSI hybrid protein from cells of the inventive strain VKPM B-10414
Штамм выращивают в колбах, содержащих по 50 мл среды 2xYT состава (в мас.%): триптон - 1,6, дрожжевой экстракт - 1, NaCl - 0,5, вода - остальное, содержащей антибиотик канамицин в концентрации 40 мкг/мл в течение 16-18 часов на орбитальной качалке со скоростью 200-300 об/мин при температуре 37°С. Затем в колбы вносят по 50 мл свежей среды 2xYT, содержащей антибиотик канамицин в концентрации 40 мкг/мл и индуктор ИПТГ в концентрации 80 мкМ. После этого продолжают культивирование в течение 3 часов.The strain is grown in flasks containing 50 ml of 2xYT medium (in wt.%): Tryptone - 1.6, yeast extract - 1, NaCl - 0.5, water - the rest, containing antibiotic kanamycin at a concentration of 40 μg / ml for 16-18 hours on an orbital rocking chair at a speed of 200-300 rpm at a temperature of 37 ° C. Then, 50 ml of fresh 2xYT medium containing the antibiotic kanamycin at a concentration of 40 μg / ml and an IPTG inducer at a concentration of 80 μM are added to the flasks. After this, cultivation is continued for 3 hours.
Клеточную биомассу отделяют от среды центрифугированием (15000 g).Cell biomass is separated from the medium by centrifugation (15,000 g).
Из полученной биомассы выделяют и проводят отмывку тел включения, содержащих нерастворимую форму белка HSI - предшественника безметионинового интерферона. Выделение и отмывку тел включения проводят так же, как выделение и очистку нерастворимой формы интерферона [RU 2319502]. В результате получают грубую фракцию нерастворимых телец включения, содержащих предшественник безметионинового интерферона с выходом не менее 10% от сырого веса клеточной биомассы.From the obtained biomass, inclusion bodies containing an insoluble form of the HSI protein, the precursor of methionine-free interferon, are isolated and washed. Isolation and washing of inclusion bodies is carried out in the same way as the isolation and purification of an insoluble form of interferon [RU 2319502]. The result is a coarse fraction of insoluble inclusion bodies containing the precursor of methionine-free interferon with a yield of at least 10% of the wet weight of cell biomass.
Пример 14. Биосинтез и выделение гибридного белка HSI-2a из клеток заявляемого штамма ВКПМ В-10700Example 14. Biosynthesis and isolation of the HSI-2a fusion protein from cells of the inventive strain VKPM B-10700
Биосинтез и выделение гибридного белка HSI-2a проводят так же, как белка HSI (пример 13), за исключением того, что штаммом продуцентом служит заявляемый штамм ВКПМ В-10700. В результате получают грубую фракцию нерастворимых телец включения, содержащих предшественник безметионинового интерферона с выходом не менее 10% от сырого веса клеточной биомассы.The biosynthesis and isolation of the HSI-2a fusion protein is carried out in the same way as the HSI protein (Example 13), except that the inventive strain VKPM B-10700 serves as the producer strain. The result is a coarse fraction of insoluble inclusion bodies containing the precursor of methionine-free interferon with a yield of at least 10% of the wet weight of cell biomass.
Пример 15. Биосинтез гибридного белка HSI клетками лабораторного штамма Origami-HSIExample 15. The biosynthesis of a hybrid HSI protein by cells of a laboratory strain of Origami-HSI
Биосинтез гибридного белка HSI клетками лабораторного штамма Origami-HSI осуществляют, как в примере 13, за исключением того, что штаммом продуцентом служит лабораторный штамм Origami-HSI. В условиях индукции клетки лабораторного штамма Origami-HSI накапливают целевой белок HSI в количестве не менее 10% от суммарного белка клеток.The biosynthesis of the HSI fusion protein by cells of the laboratory Origami-HSI strain is carried out as in Example 13, except that the Origami-HSI laboratory strain is the producer strain. Under induction conditions, cells of the laboratory Origami-HSI strain accumulate the target HSI protein in an amount of at least 10% of the total cell protein.
Пример 16. Биосинтез гибридного белка HSI-2a клетками лабораторного штамма Origami-HSI-2aExample 16. The biosynthesis of the hybrid protein HSI-2a cells of the laboratory strain Origami-HSI-2a
Биосинтез гибридного белка HSI-2a клетками лабораторного штамма Origami-HSI-2a осуществляют, как в примере 13, за исключением того, что штаммом продуцентом служит лабораторный штамм Origami-HSI-2a. В условиях индукции клетки лабораторного штамма Origami-HSI-2a накапливают целевой белок HSI-2a в количестве не менее 10% от суммарного белка клеток.The biosynthesis of the HSI-2a fusion protein by cells of the laboratory Origami-HSI-2a strain is carried out as in Example 13, except that the laboratory strain Origami-HSI-2a is the producer strain. Under conditions of induction, the cells of the laboratory strain Origami-HSI-2a accumulate the target protein HSI-2a in an amount of at least 10% of the total cell protein.
Пример 17. Биосинтез, выделение и очистка протеиназы ULP275Example 17. The biosynthesis, isolation and purification of proteinase ULP275
2-3 индивидуальные колонии трансформированных клеток штамма ECR-ULP275 засевают в пробирки в 5 мл среды 2xYT, содержащей антибиотик канамицин в концентрации 40 мкг/мл и глюкозу в концентрации 20 г/л, и выращивают в течение 16-18 часов на орбитальной качалке со скоростью 200-300 об/мин при температуре 37°С. Клетки собирают центрифугированием и суспендируют в 100 мл свежей среды 2xYT, содержащей антибиотик канамицин в концентрации 40 мкг/мл. Суспензию клеток переносят в колбы и культивируют в прежних условиях в течение 1 часа, после чего к растущей культуре добавляют индуктор IPTG до концентрации 40 мкМ. Индукцию проводят в течение 3 часов, культивируя клетки в прежних условиях.2-3 individual colonies of transformed cells of the ECR-ULP275 strain are inoculated into test tubes in 5 ml of 2xYT medium containing the antibiotic kanamycin at a concentration of 40 μg / ml and glucose at a concentration of 20 g / l, and grown for 16-18 hours on an orbital shaker with speed of 200-300 rpm at a temperature of 37 ° C. Cells are harvested by centrifugation and suspended in 100 ml of fresh 2xYT medium containing kanamycin antibiotic at a concentration of 40 μg / ml. The cell suspension was transferred to flasks and cultured under the same conditions for 1 hour, after which an IPTG inducer was added to the growing culture to a concentration of 40 μM. Induction is carried out for 3 hours, culturing the cells under the same conditions.
Клетки собирают центрифугированием (15000 g) и суспендируют в 5 мл буфера для лизиса клеток (буфер LB) состава 50 мМ NахН3-хРO4, рН 8,0; 300 мМ NaCl; 20 мМ Имидазол рН 8,0; вода - остальное. К клеточной суспензии добавляют лизоцим до концентрации 1 мг/мл и выдерживают смесь в течение 30 минут во льду. Суспензию озвучивают во льду 6 раз по 30 секунд с 0.5-1.0' перерывами для охлаждения при мощности ультразвукового устройства 200-300W. Лизат осветляют, подвергая его центрифугированию в течение 30 минут при 10000 g при температуре 4°С.Cells are harvested by centrifugation (15,000 g) and suspended in 5 ml of cell lysis buffer (LB buffer) of 50 mM Na x H 3 x PO 4 , pH 8.0; 300 mM NaCl; 20 mM Imidazole pH 8.0; water is the rest. Lysozyme is added to the cell suspension to a concentration of 1 mg / ml and the mixture is kept for 30 minutes in ice. The suspension is voiced in ice 6 times for 30 seconds with 0.5-1.0 'breaks for cooling at an ultrasonic device power of 200-300W. The lysate is clarified by centrifuging it for 30 minutes at 10,000 g at a temperature of 4 ° C.
Колонку, содержащую 1 мл Ni-NTA агарозы (Qiagen), промывают 5 мл буфера LB, после чего на колонку наносят осветленный лизат со скоростью потока 1 мл/мин. Промывают колонку последовательно 10 мл буфера LB, 10 мл промывочного буфера состава 50 мМ NaxH3-xPO4, рН 6,0; 300 мМ NaCl; 10% глицерин; вода - остальное, содержащего Имидазол рН 6,0 в концентрации 20 мМ; и 5 мл промывочного буфера, содержащего Имидазол рН 6,0 в концентрации 150 мМ. После этого белок элюируют с колонки, используя 2 мл промывочного буфера, содержащего Имидазол рН 6,0 в концентрации 450 мМ. В полученный элюат вносят Твин-20 до концентрации 0,1%.A column containing 1 ml of Ni-NTA agarose (Qiagen) is washed with 5 ml of LB buffer, after which a clarified lysate is applied to the column at a flow rate of 1 ml / min. The column is washed successively with 10 ml of LB buffer, 10 ml of washing buffer with a composition of 50 mM Na x H 3-x PO 4 , pH 6.0; 300 mM NaCl; 10% glycerin; water - the rest, containing Imidazole pH 6.0 at a concentration of 20 mm; and 5 ml of wash buffer containing Imidazole pH 6.0 at a concentration of 150 mm. After this, the protein is eluted from the column using 2 ml of washing buffer containing Imidazole pH 6.0 at a concentration of 450 mM. Tween-20 is added to the resulting eluate to a concentration of 0.1%.
Полученный элюат диализуют против буфера, содержащего 50 мМ Трис-НСl рН 8.0, 150 мМ NaCl, 2 мМ дитиотрейтола и 0,1% Твин-20.The resulting eluate was dialyzed against a buffer containing 50 mM Tris-Hcl pH 8.0, 150 mM NaCl, 2 mM dithiothreitol and 0.1% Tween-20.
Концентрацию элюированного белка измеряют спектрофотометрически при длине волны 280 нм. Для расчетов концентрации белка используют коэффициент экстинкции Кэкс=0.94.The concentration of the eluted protein is measured spectrophotometrically at a wavelength of 280 nm. To calculate the protein concentration, the extinction coefficient Kex = 0.94 is used.
После измерения концентрации диализованный препарат белка протеиназы ULP275 разводят в 2 раза глицерином и хранят при -18°С.After measuring the concentration, the dialyzed preparation of ULP275 proteinase protein is diluted 2 times with glycerol and stored at -18 ° C.
Пример 18. Получение и очистка безметионинового интерферона альфа-2b человекаExample 18. The preparation and purification of bezmethionine interferon alpha-2b person
Получение и очистку интерферона альфа-2b человека без N-концевого метионина с использованием гибридного белка HSI проводят в несколько этапов. The preparation and purification of human interferon alpha-2b without the N-terminal methionine using the HSI fusion protein is carried out in several stages.
Этап 1. Растворение, ренатурация и процессинг гибридного белка HISStep 1. Dissolution, renaturation and processing of the HIS fusion protein
К полученной суспензии тел включения, содержащих нерастворимую форму белка HSI (пример 13), добавляют сухой гуанидин гидрохлорид (конечная концентрация составляет 6 М) или мочевину (конечная концентрация - 8 М), раствор Трис-HCl, рН 8.0 (конечная концентрация - 20 мМ), ЭДТА (конечная концентрация - 5 мМ), дитиотрейтол (конечная концентрация - 50 мМ). Полученную смесь инкубируют при комнатной температуре в течение 2 часов. Нерастворенный материал удаляют центрифугированием (15000 g), а раствор подвергают стерилизующей фильтрации через мембрану с диаметром пор 0,22 мкм.To the resulting suspension of inclusion bodies containing an insoluble form of the HSI protein (Example 13), dry guanidine hydrochloride (final concentration 6 M) or urea (final concentration 8 M), Tris-HCl solution, pH 8.0 (final concentration 20 mM) are added. ), EDTA (final concentration 5 mM), dithiothreitol (final concentration 50 mM). The resulting mixture was incubated at room temperature for 2 hours. The undissolved material is removed by centrifugation (15000 g), and the solution is subjected to sterilizing filtration through a membrane with a pore diameter of 0.22 μm.
Ренатурацию белка HSI проводят путем разбавления полученного раствора в 100 раз буфером состава: 20 мМ Трис-НСl (рН 8.0), 35 мМ NaCl, 0.8 М мочевина, 0.1% Тритон Х-114, 1 мМ окисленного глутатиона, 1 мМ восстановленного глутатиона, вода - остальное. Ренатурацию ведут в течение 18 часов при температуре +5÷12°С и постоянном перемешивании со скоростью 80 об/мин.HSI protein renaturation is carried out by diluting the resulting solution 100 times with a buffer of the composition: 20 mM Tris-Hcl (pH 8.0), 35 mM NaCl, 0.8 M urea, 0.1% Triton X-114, 1 mM oxidized glutathione, 1 mM reduced glutathione, water - the rest. Renaturation is carried out for 18 hours at a temperature of + 5 ÷ 12 ° C and constant stirring at a speed of 80 rpm
По истечении указанного времени в ренатурационную смесь при перемешивании со скоростью 120 об/мин добавляют раствор, содержащий протеиназу ULP-275 из расчета 4 мг протеиназы на 12 г тел включения. Полученную смесь инкубируют в течение 3 часов при температуре +12°С при постоянном перемешивании со скоростью 80 об/мин.After this time, a solution containing ULP-275 proteinase at the rate of 4 mg proteinase per 12 g of inclusion bodies is added to the renaturation mixture with stirring at a speed of 120 rpm. The resulting mixture was incubated for 3 hours at a temperature of + 12 ° C with constant stirring at a speed of 80 rpm
Ферментативное расщепление белка HSI под действием протеиназы ULP-275 останавливают путем разбавления и закисления реакционной смеси. Для этого в реакционную смесь при перемешивании со скоростью 120 об/мин добавляют в указанной последовательности следующие компоненты:Enzymatic cleavage of the HSI protein by ULP-275 proteinase is stopped by dilution and acidification of the reaction mixture. For this, the following components are added to the reaction mixture with stirring at a speed of 120 rpm in the indicated sequence:
- 0,25 М раствор ЭДТА, рН 8.0 до конечной концентрации 1 мМ;- 0.25 M EDTA solution, pH 8.0 to a final concentration of 1 mm;
- воду очищенную, охлажденную до температуры +5°С, до 25% от объема ренатурационной смеси;- purified water, cooled to a temperature of + 5 ° C, up to 25% of the volume of the renaturation mixture;
- 2,5 М раствор натрия ацетата, рН 4.5, до конечной концентрации 12,5 мМ.- 2.5 M sodium acetate solution, pH 4.5, to a final concentration of 12.5 mm.
Полученную смесь фильтруют с использованием через фильтр с номинальным размером пор 0,45 мкм. Полученный раствор целевого белка называют - раствор Р.The resulting mixture was filtered using a filter with a nominal pore size of 0.45 μm. The resulting solution of the target protein is called solution R.
Этап 2. Захват целевого белкаStage 2. Capture of the target protein
Все последующие стадии очистки безметионинового интерферона альфа-2b человека проводят с использованием системы жидкостной хроматографии Akta Purifier (GE Healthcare) при температуре +2÷8°С.All subsequent stages of purification of non-methionine interferon alpha-2b person is carried out using an Akta Purifier (GE Healthcare) liquid chromatography system at a temperature of + 2 ÷ 8 ° C.
Процедуру захвата целевого белка проводят с использованием колонны ХК 50/20 (GE Healthcare) с рабочим объемом 250 мл, содержащей сорбент карбоксиметил-сефарозу Fast Flow (GE Healthcare). Рабочая скорость потока 30 мл/мин. Колонну уравновешивают 650 мл буфера В-8 состава 50 мМ натрия ацетата рН 5.0, 1 мМ ЭДТА, вода - остальное, после чего наносят раствор ренатурированного и процессированного целевого белка - раствор Р. После нанесения белка колонну промывают 4 л буфера В-8. Элюцию целевого белка проводят простым линейным градиентом 0-100% буфера В-9 состава 50 мМ натрия ацетата, 0,5 М натрия хлорида, 1 мМ ЭДТА, рН 5.5, вода - остальное, объем градиента 1200 мл. Элюцию безметионинового интерферона альфа-2b отслеживают по оптической плотности при длине волны 280 нм. Полученный на этом этапе раствор безметионинового интерферона альфа-2b называют - раствор CM-1. The target protein capture procedure was carried out using a HC 50/20 column (GE Healthcare) with a working volume of 250 ml containing Fast Flow carboxymethyl sepharose sorbent (GE Healthcare). Operating flow rate 30 ml / min. The column is equilibrated with 650 ml of B-8 buffer of 50 mM sodium acetate pH 5.0, 1 mM EDTA, water - the rest, after which a solution of the renatured and processed target protein is solution P. After the protein is applied, the column is washed with 4 L of B-8 buffer. The target protein is eluted with a simple linear gradient of 0-100% B-9 buffer of 50 mM sodium acetate, 0.5 M sodium chloride, 1 mM EDTA, pH 5.5, water - the rest, a gradient volume of 1200 ml. The elution of methionine-free interferon alpha-2b is monitored by optical density at a wavelength of 280 nm. Obtained at this stage, the solution of methionine-free interferon alpha-2b is called CM-1 solution.
Этап 3. Обращеннофазная хроматографияStep 3. Reverse Phase Chromatography
Процедуру проводят с использованием колонны с рабочим объемом 400 мл, содержащей сорбент С18. Рабочая скорость потока - 50 мл/мин. Колонну уравновешивают 700 мл буфера А состава: 30% ацетонитрил, 0,2% трифторуксусная кислота, вода - остальное. После этого на колонну наносят раствор СМ-1 и промывают колонну 700 мл буфера А.The procedure is carried out using a column with a working volume of 400 ml containing sorbent C18. The working flow rate is 50 ml / min. The column is balanced with 700 ml of buffer A composition: 30% acetonitrile, 0.2% trifluoroacetic acid, water - the rest. After that, the solution CM-1 is applied to the column and the column is washed with 700 ml of buffer A.
Элюцию безметионинового интерферона альфа-2b проводят сложным линейным градиентом 0-100% буфера В состава: 80% ацетонитрил, 0,2% трифторуксусная кислота, вода - остальное. Для элюции используют 3 л буфера В. Элюцию проводят последовательно по следующей схеме (буфер В в буфере А):Elution of non-methionine interferon alpha-2b is carried out with a complex linear gradient of 0-100% buffer. Composition: 80% acetonitrile, 0.2% trifluoroacetic acid, water - the rest. For elution use 3 l of buffer B. Elution is carried out sequentially according to the following scheme (buffer B in buffer A):
- 0-20% - 300 мл;- 0-20% - 300 ml;
- 20-28% - 500 мл;- 20-28% - 500 ml;
- 28-40% - 1,5 л;- 28-40% - 1.5 l;
- 40-60% - 600 мл;- 40-60% - 600 ml;
- 60-100% - 100 мл- 60-100% - 100 ml
Элюцию безметионинового интерферона альфа-2b отслеживают, измеряя при длине волны 280 нм оптическую плотность раствора элюата. При достижении значения 50 мУЕ начинают сбор фракций по 8 мл в стеклянные пробирки, содержащие по 4 мл буфера В-11. После элюции колонну промывают 700 мл буфера В.The elution of the methionine-free interferon alpha-2b is monitored by measuring the optical density of the eluate solution at a wavelength of 280 nm. Upon reaching 50 mUE, 8 ml fractions are collected in glass tubes containing 4 ml of B-11 buffer. After elution, the column is washed with 700 ml of buffer B.
Собранные фракции элюата анализируют методом ВЭЖХ. Фракции, содержащие безметиониновый интерферон альфа-2b с чистотой не менее 90%, объединяют и разводят в 3 раза буфером В-11 состава: 12,5 мМ натрия ацетата, 1 мМ ЭДТА, рН 4.5. Полученный раствор называют - раствор ОФ-1. The collected eluate fractions were analyzed by HPLC. Fractions containing methionine-free interferon alfa-2b with a purity of not less than 90% are combined and diluted 3 times with buffer B-11 of the composition: 12.5 mm sodium acetate, 1 mm EDTA, pH 4.5. The resulting solution is called - OF-1 solution.
Этап 4. КонцентрированиеStage 4. Concentration
Процедуру проводят с использованием колонны ХК 50/20 (GE Healthcare) с рабочим объемом 250 мл, содержащей сорбент карбоксиметилсефарозу Fast Flow (GE Healthcare). Рабочая скорость потока - 30 мл/мин. Колонну уравновешивают 650 мл буфера В-8, после чего наносят раствор ОФ-1 и промывают колонну 650 мл буфера В-8. Элюцию проводят при скорости потока 15 мл/мин простым линейным градиентом 0-100% буфера В-9 протяженностью 400 мл. Элюцию безметионинового интерферона альфа-2b отслеживают, измеряя при длине волны 280 нм оптическую плотность раствора элюата. При достижении значения 50 мУЕ осуществляют сбор фракций по 10 мл в стеклянные пробирки. После элюции колонну промывают 350 мл буфера В-9.The procedure is carried out using a HC 50/20 column (GE Healthcare) with a working volume of 250 ml containing Fast Flow carboxymethyl sepharose sorbent (GE Healthcare). The working flow rate is 30 ml / min. The column was equilibrated with 650 ml of B-8 buffer, after which the OF-1 solution was applied and the column was washed with 650 ml of B-8 buffer. Elution is carried out at a flow rate of 15 ml / min with a simple linear gradient of 0-100% buffer B-9 with a length of 400 ml. The elution of the methionine-free interferon alpha-2b is monitored by measuring the optical density of the eluate solution at a wavelength of 280 nm. When a value of 50 mUE is reached, 10 ml fractions are collected in glass tubes. After elution, the column is washed with 350 ml of B-9 buffer.
Собранные фракции элюата анализируют методом ВЭЖХ. Фракции, содержащие целевой белок с чистотой не ниже 96%, пропускают через фильтр с диаметром пор 0,22 мкм, после чего полученный раствор безметионинового интерферона альфа-2b называют - раствор СМ-2. The collected eluate fractions were analyzed by HPLC. Fractions containing the target protein with a purity of at least 96% are passed through a filter with a pore diameter of 0.22 μm, after which the resulting solution of methionine-free interferon alpha-2b is called - solution SM-2.
Этап 5. Гель-фильтрацияStep 5. Gel Filtration
Процедуру проводят с использованием колонны (GE Healthcare) с рабочим объемом 1700 мл, содержащей сорбент Superdex-75 (GE Healthcare). Рабочая скорость потока - 5 мл/мин. Колонну уравновешивают 1,7 л буфера В-10 состава: 25 мМ натрия ацетата, 150 мМ натрия хлорида, 0,5 мМ ЭДТА, рН 5.1, вода - остальное, после чего наносят раствор СМ-2 и промывают колонну 1,7 л буфера В-10. Элюцию безметионинового интерферона альфа-2b отслеживают, измеряя при длине волны 280 нм оптическую плотность раствора элюата. При достижении значения 30 мУЕ осуществляют сбор фракций в стеклянные пробирки.The procedure is carried out using a column (GE Healthcare) with a working volume of 1700 ml containing Superdex-75 sorbent (GE Healthcare). The working flow rate is 5 ml / min. The column is balanced with 1.7 L of B-10 buffer of the composition: 25 mM sodium acetate, 150 mM sodium chloride, 0.5 mM EDTA, pH 5.1, water - the rest, after which a solution of SM-2 is applied and the column is washed with 1.7 L of buffer AT 10. The elution of the methionine-free interferon alpha-2b is monitored by measuring the optical density of the eluate solution at a wavelength of 280 nm. When a value of 30 mUE is reached, fractions are collected in glass tubes.
Собранные фракции элюата анализируют методом ВЭЖХ. Фракции, содержащие безметиониновый интерферон альфа-2b с чистотой не ниже 96%, объединяют и пропускают через фильтр с диаметром пор 0,22 мкм.The collected eluate fractions were analyzed by HPLC. Fractions containing methionine-free interferon alpha-2b with a purity of not less than 96% are combined and passed through a filter with a pore diameter of 0.22 μm.
В результате получают высокоочищенный (с чистотой не ниже 96%) препарат безметионинового интерферона альфа-2b человека,The result is a highly purified (with a purity of not less than 96%) preparation of human methionine-free interferon alpha-2b,
Подлинность, концентрацию и чистоту белка в полученном препарате анализируют методом вертикального электрофореза в полиакриламидном геле с/без добавления ДТТ, с окрашиванием серебром, а также методом ВЭЖХ [Eur. Pharm., 5th ed.: 2004]. Описанный способ позволяет получить не менее 500 мг безметионинового интерферона альфа-2b из 10 г грубой фракции телец включения, содержащих белок HSI - предшественник безметионинового интерферона альфа-2b.The authenticity, concentration and purity of the protein in the resulting preparation is analyzed by vertical polyacrylamide gel electrophoresis with / without the addition of DTT, with silver staining, as well as by HPLC [Eur. Pharm., 5 th ed .: 2004]. The described method allows to obtain at least 500 mg of methionine-free interferon alpha-2b from 10 g of the coarse fraction of inclusion bodies containing the HSI protein, the precursor of methionine-free interferon alpha-2b.
Пример 19. Получение и очистка безметионинового интерферона альфа-2а человекаExample 19. The preparation and purification of bezmethionine interferon alpha-2a person
Получение и очистку интерферона альфа-2а человека без N-концевого метионина проводят также, как и интерферона альфа-2b, за исключением того, что используют гибридный белок HSI-2a (пример 14).The preparation and purification of human interferon alpha-2a without an N-terminal methionine is carried out in the same manner as interferon alpha-2b, except that the HSI-2a fusion protein is used (Example 14).
В результате получают высокоочищенный (с чистотой не ниже 96%) препарат интерферона альфа-2а человека, не содержащего N-концевого метионина.The result is a highly purified (with a purity of not less than 96%) preparation of human interferon alpha-2a that does not contain N-terminal methionine.
Подлинность, концентрацию и чистоту белка в полученном препарате анализируют методом вертикального электрофореза в полиакриламидном геле с/без добавления ДТТ, с окрашиванием серебром, а также методом ВЭЖХ. Описанный способ позволяет получить не менее 500 мг безметионинового интерферона альфа-2а из 10 г грубой фракции телец включения, содержащих белок HSI-2a - предшественник безметионинового интерферона альфа-2а.The authenticity, concentration and purity of the protein in the resulting preparation is analyzed by vertical polyacrylamide gel electrophoresis with / without the addition of DTT, with silver staining, as well as by HPLC. The described method allows to obtain at least 500 mg of methionine-free interferon alpha-2a from 10 g of the coarse fraction of inclusion bodies containing the HSI-2a protein, the precursor of methionine-free interferon alpha-2a.
Пример 20. Определение N-концевой последовательности и специфической биологической активности интерферона альфа-2bExample 20. Determination of the N-terminal sequence and the specific biological activity of interferon alpha-2b
Определяют последовательность пяти N-концевых аминокислот выделенного и очищенного интерферона альфа-2b (пример 18). Анализ проводят методом Эдмана [Edman, 1950] на секвенаторе Precise Sequencing System, model 492 (Applied Biosystems). Последовательность, определенная в результате анализа, в точности совпадает с последовательностью пяти первых аминокислотных остатков зрелого природного интерферона альфа-2 человека.The sequence of the five N-terminal amino acids of the isolated and purified interferon alpha-2b is determined (Example 18). The analysis is performed by the Edman method [Edman, 1950] on a Precise Sequencing System sequencer, model 492 (Applied Biosystems). The sequence determined by the analysis exactly coincides with the sequence of the first five amino acid residues of mature natural human interferon alpha-2.
Специфическую биологическую активность выделенного и очищенного интерферона альфа-2b определяют методом La Bormardiere & Laude [1981] в культуре перевиваемых линий клеток MDBK (АТСС №CCL-22), чувствительных к интерферону альфа-типа в сравнении с международным стандартным образцом (МСО) (WHO International Standard INTERFERON ALPHA 2b, (Human rDNA derived) NIBSC code 95/566) против индикаторного вируса. В качестве индикаторного вируса используют вирус везикулярного стоматита (ВВС) штамм «Индиана» ГКВ ГУ НИИ Вирусологии им. Д.И. Ивановского РАМН (депозит №600) с инфекционным титром не менее 10-5 ТЦД50/мл или вирус энцефаломиокардита мышей (ЕМС) ГКВ ГУ НИИ Вирусологии им. Д.И. Ивановского РАМН (депозит №787) с инфекционным титром не менее 10-5 ТЦД50 в 1 мл.The specific biological activity of isolated and purified interferon alpha-2b was determined by La Bormardiere & Laude [1981] in a culture of MDBK transplantable cell lines (ATCC No. CCL-22) sensitive to alpha-type interferon in comparison with the international standard sample (MCO) (WHO) International Standard INTERFERON ALPHA 2b, (Human rDNA derived) NIBSC code 95/566) against the indicator virus. As an indicator virus, use the virus of vesicular stomatitis (BBC) strain "Indiana" GKV GU Research Institute of Virology named. DI. Ivanovo RAMS (deposit No. 600) with an infectious titer of at least 10 -5 TCD 50 / ml or the mouse encephalomyocarditis virus (EMC) STB GU Research Institute of Virology named after DI. Ivanovo RAMS (deposit No. 787) with an infectious titer of at least 10 -5 TCD 50 in 1 ml.
Специфическая активность полученного интерферона альфа-2b составляет 2,0×108 МЕ/мг.The specific activity of the resulting interferon alpha-2b is 2.0 × 10 8 IU / mg.
Таким образом, заявляемая группа изобретений позволяет:Thus, the claimed group of inventions allows:
- упростить процесс получения биологически активного безметионинового IFN-α2, благодаря использованию эффективной системы ферментативного удаления N-концевого метионина;- to simplify the process of obtaining biologically active non-methionine IFN-α2, through the use of an effective system of enzymatic removal of N-terminal methionine;
- сократить трудозатраты, время и расход реактивов для его получения, благодаря отсутствию необходимости раздельного проведения стадий ренатурации IFN-α2, формирования в нем дисульфидных связей и ферментативного удаления N-концевого метионина;- reduce labor costs, time and expense of reagents for its production, due to the lack of the need for separate stages of the renaturation of IFN-α2, the formation of disulfide bonds in it and the enzymatic removal of the N-terminal methionine;
- облегчить решение задачи очистки нативного IFN-α2 от других продуктов реакции, благодаря использованию в процессе ферментативного расщепления гибридного белка высокоэффективной и специфичной протеиназы ULP275, а также вследствие значительного различия физико-химических свойств безметионинового IFN-α2 и его гибридного предшественника.- to facilitate the solution of the task of purification of native IFN-α2 from other reaction products, due to the use of the highly efficient and specific proteinase ULP275 in the process of enzymatic cleavage, as well as due to a significant difference in the physicochemical properties of methionine-free IFN-α2 and its hybrid precursor.
К заявляемой группе изобретений приложены: описания сконструированного штамма ECR-ULP275 - продуцирующего протеиназу ULP275, условия его культивирования, а также способы выделения и очистки синтезированной протеиназы.Attached to the claimed group of inventions are: descriptions of the engineered strain ECR-ULP275 producing ULP275 proteinase, conditions for its cultivation, as well as methods for isolating and purifying the synthesized proteinase.
Claims (6)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011111092/10A RU2453604C1 (en) | 2011-03-24 | 2011-03-24 | Hybrid protein (versions), bacterial strain escherichia coli - hybrid protein producer (versions) and method for producing methionine-free human interferon alpha-2 |
PCT/RU2011/000556 WO2012128661A1 (en) | 2011-03-24 | 2011-07-26 | Fusion protein, fusion protein-producing strain of escherichia coli bacteria and a method for producing methionine-free human interferon alpha-2b from said fusion protein |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011111092/10A RU2453604C1 (en) | 2011-03-24 | 2011-03-24 | Hybrid protein (versions), bacterial strain escherichia coli - hybrid protein producer (versions) and method for producing methionine-free human interferon alpha-2 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2453604C1 true RU2453604C1 (en) | 2012-06-20 |
Family
ID=46681064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011111092/10A RU2453604C1 (en) | 2011-03-24 | 2011-03-24 | Hybrid protein (versions), bacterial strain escherichia coli - hybrid protein producer (versions) and method for producing methionine-free human interferon alpha-2 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2453604C1 (en) |
WO (1) | WO2012128661A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2604796C1 (en) * | 2015-12-16 | 2016-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "СКиФФ" | EXPRESSION SYSTEM AND METHOD OF PRODUCING NON-MODIFIED RECOMBINANT PROTEINS IN Escherichia coli USING IT |
RU2642260C1 (en) * | 2016-10-21 | 2018-01-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика) | Polypeptide for blood sugar level reducing on basis of human glucagon-like peptide-1, recombinant producing strain e. coli and method of obtaining this polypeptide |
RU2787131C1 (en) * | 2022-08-02 | 2022-12-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Фармаклон" | RECOMBINANT PLASMID pET32a-IFG144 PROVIDING SYNTHESIS OF INTERFERON GAMMA, BACTERIAL STRAIN ESCHERICHIA COLI JM109/pET32a-IFG144 PRODUCER OF INTERFERON GAMMA PROTEIN AND METHOD FOR OBTAINING INTERFERON GAMMA |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20000065580A (en) * | 1999-04-07 | 2000-11-15 | 허영섭 | Process for Preparing Amino-terminal Methionine Free Recombinant Interferon-alpha |
-
2011
- 2011-03-24 RU RU2011111092/10A patent/RU2453604C1/en active IP Right Revival
- 2011-07-26 WO PCT/RU2011/000556 patent/WO2012128661A1/en active Application Filing
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20000065580A (en) * | 1999-04-07 | 2000-11-15 | 허영섭 | Process for Preparing Amino-terminal Methionine Free Recombinant Interferon-alpha |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Johnson et al: "The ubiquitin-like protein Smt3p is activated for conjugation to other proteins by an Aos1p/Uba2p" The EMBO Journal, Vol.16 No.18 pp.5509-5519, 1997. * |
ГИЛЕВА ИРИНА ПАВЛОВНА «РЕКОМБИНАНТНЫЕ ЦИТОКИНЫ И ЦИТОКИН-СВЯЗЫВАЮЩИЕ БЕЛКИ», АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук, р.п. Кольцове - 2011. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2604796C1 (en) * | 2015-12-16 | 2016-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "СКиФФ" | EXPRESSION SYSTEM AND METHOD OF PRODUCING NON-MODIFIED RECOMBINANT PROTEINS IN Escherichia coli USING IT |
RU2642260C1 (en) * | 2016-10-21 | 2018-01-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика) | Polypeptide for blood sugar level reducing on basis of human glucagon-like peptide-1, recombinant producing strain e. coli and method of obtaining this polypeptide |
RU2787131C1 (en) * | 2022-08-02 | 2022-12-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Фармаклон" | RECOMBINANT PLASMID pET32a-IFG144 PROVIDING SYNTHESIS OF INTERFERON GAMMA, BACTERIAL STRAIN ESCHERICHIA COLI JM109/pET32a-IFG144 PRODUCER OF INTERFERON GAMMA PROTEIN AND METHOD FOR OBTAINING INTERFERON GAMMA |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2012128661A1 (en) | 2012-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH08333395A (en) | Human proinsulin derivative and production of human insulin | |
CN111117977B (en) | Recombinant polypeptide linked zymogen, preparation method, activation method and application thereof | |
CN110343689A (en) | A kind of novel streptomycete trypsin GM2938 and its heterogenous expression | |
KR20100086717A (en) | Method for the secretory production of heterologous protein in escherichia coli | |
CN104560905A (en) | Thioether monooxygenase from pseudomonas monteilii as well as synthesis and application thereof | |
CN107488639B (en) | Toluene monooxygenase and application thereof in chiral sulfoxide biocatalysis synthesis | |
RU2453604C1 (en) | Hybrid protein (versions), bacterial strain escherichia coli - hybrid protein producer (versions) and method for producing methionine-free human interferon alpha-2 | |
CN103966191B (en) | The tryptic preparation method of a kind of recombinant bovine source property | |
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 | |
JP4088584B2 (en) | A method for separating a target protein from a fusion protein. | |
CN110551697A (en) | Application of ergothioneine synthetase PEGT1 and PEGT2 of Pleurotus ostreatus in synthesis of ergothioneine | |
JPH02190193A (en) | Production of c-terminal amidated peptide | |
RU2697375C2 (en) | Plasmid vector prh15a for producing methionine-free interferon alpha-2b, bacterial strain escherichia coli bl21 de3 - producer of methionine-free interferon alpha-2b and method for producing methionine-free interferon alpha-2b | |
JP2845558B2 (en) | DNA sequence of methionine aminopeptidase | |
CN114746548A (en) | Nucleic acids, vectors, host cells and methods for producing fructosyltransferase from aspergillus japonicus | |
NZ514657A (en) | Production of pancreatic procarboxy-peptidase B, isoforms and muteins thereof, and their use | |
RU2593172C2 (en) | RECOMBINANT PLASMID DNA pER-TA1 GyrA-AcSer CODING SERINE ACETYLTRANSFERASE CAPABLE OF in vivo ACETYLATION OF N-TERMINAL SERINE DEACETYL-THYMOSIN α1 AND HYBRID PROTEIN CAPABLE OF AUTOCATALYTIC BREAKDOWN TO FORM HUMAN THYMOSIN α1, STRAIN OF Eschrichia coli C3030/pER-TA1GyrA-AcSer PRODUCER OF SAID PROTEINS AND METHOD OF PRODUCING GENETICALLY ENGINEERED HUMAN THYMOSIN | |
WO2010075770A1 (en) | A recombinant fusion protein, the preparation method and use thereof | |
WO2012048856A1 (en) | Proinsulin with helper sequence | |
CN118240735B (en) | Bacterial strain capable of expressing exogenous protein, recombinant human collagen, synthesis method and application | |
RU2604796C1 (en) | EXPRESSION SYSTEM AND METHOD OF PRODUCING NON-MODIFIED RECOMBINANT PROTEINS IN Escherichia coli USING IT | |
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 | |
RU2451076C1 (en) | METHOD FOR PREPARING PROTEINASE Ulp275 | |
JP4252299B2 (en) | Novel disulfide oxidoreductase and protein activation method using the enzyme | |
WO2009005201A1 (en) | A method for producing stromal cell-derived factor-1a as an active soluble protein form |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130325 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20140720 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20220419 |