Una expresión adecuada y el general de la Plataforma para la producción de proteínas secretadas por las células humanas
Summary
En la era genómica post-humana, la disponibilidad de proteínas recombinantes en conformaciones nativas es crucial para la investigación estructural, funcional y terapéutico y el desarrollo. Aquí se describe una prueba a gran escala y sistema de expresión de proteínas en células embrionarias humanas de riñón 293T que se pueden utilizar para producir una variedad de proteínas recombinantes.
Abstract
Expresión de proteínas recombinantes en bacterias, típicamente E. coli, ha sido la estrategia de mayor éxito para la expresión cantidad miligramo de proteínas. Sin embargo, huéspedes procariotas son a menudo no es tan adecuado para la expresión de proteínas humanas, virales o eucarióticos, debido a la toxicidad de la macromolécula exterior, las diferencias en la maquinaria plegamiento de proteínas, o debido a la falta de modificaciones particulares co-o post-traslacional en bacterias. Los sistemas de expresión basados en levadura (P. pastoris o S. cerevisiae) 1,2, baculovirus infectado insecto (S. frugiperda o T. ni) las células 3, y libre de células in vitro en los sistemas de traducción 2,4 han sido utilizados con éxito para producir proteínas de mamíferos. Intuitivamente, la mejor coincidencia es utilizar un huésped mamífero para asegurar la producción de proteínas recombinantes que contengan las adecuadas modificaciones post-traduccionales. Un número de líneas de células de mamíferos (Kid embriónico humanoney (HEK) 293, C V-1 en células O RIGEN que transportan el S V40 Larget antígeno T (COS), de ovario de hámster chino (CHO), y otros) se han utilizado con éxito para sobreexpresar cantidades de miligramos de un número de proteínas humanas 5-9. Sin embargo, las ventajas de utilizar células de mamífero son a menudo contrarrestada por mayores costos, requisito de equipo de laboratorio especializado, menores rendimientos de proteínas, y los tiempos prolongados para desarrollar líneas celulares estables de expresión. El aumento de rendimiento y las proteínas que producen más rápido, mientras mantiene los costos bajos, son factores importantes para muchos laboratorios académicos y comerciales.
A continuación, describimos un tiempo-y costo-eficiente, procedimiento en dos partes para la expresión de proteínas secretadas por las células humanas de adherentes HEK 293T. Este sistema es capaz de producir microgramos de cantidades de miligramos de proteína funcional para estudios estructurales, biofísicos y bioquímicos. La primera parte, las construcciones de múltiples del gen de interés son producird en paralelo y transfectadas transitoriamente en células HEK 293T adherentes en pequeña escala. La detección y el análisis de la proteína recombinante secretada en el medio de cultivo celular se lleva a cabo mediante análisis Western blot utilizando anticuerpos disponibles comercialmente dirigidos contra una proteína etiqueta vector codificado purificación. Posteriormente, las construcciones adecuadas para la producción de proteínas en gran escala son transfectadas transitoriamente utilizando polietilenimina (PEI) en fábricas de células 10-capa. Las proteínas secretadas en litros volúmenes de medio condicionado se concentran en cantidades manejables utilizando filtración de flujo tangencial, seguido de purificación por cromatografía de afinidad anti-HA. La utilidad de esta plataforma se demuestra por su capacidad para expresar cantidades de miligramos de citoquinas, receptores de citoquinas, receptores de la superficie celular, factores intrínsecos de restricción, y glicoproteínas virales. Este método también fue utilizado con éxito en la determinación estructural de los inhibidores de la glucoproteína 5,10 triméricas virus Ébola.
<p class = "jove_content"> En conclusión, esta plataforma ofrece la facilidad de uso, velocidad y escalabilidad, además de maximizar la calidad de la proteína y la funcionalidad. Por otra parte, ningún equipo adicional, que no sea de humidificado incubadora de CO 2, se requiere. Este procedimiento puede ser expandido rápidamente a los sistemas de mayor complejidad, tales como co-expresión de los complejos de proteínas, antígenos y anticuerpos, la producción de partículas similares a virus de vacunas, o la producción de adenovirus o lentivirus para la transducción de líneas celulares difíciles.Protocol
Discussion
Las fábricas de células 10-capa son un buque eficaz para la producción de cantidades de miligramos de proteína. Una ventaja importante del uso de la fábrica de células sobre otras embarcaciones tradicionales, tales como botellas de rodillos, matraces de agitación o spinner frascos, es que no requieren la compra de cualquier equipo de laboratorio adicional. Un estándar de incubadora de CO 2 (aproximadamente 6.0 pies cúbicos) fácilmente acomodar a cuatro capas de 10 fábricas de células (Fig….
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por un Ontario Tratamiento del VIH operativo de red Beca de Investigación (ROG-G645) y los Institutos Canadienses de Salud Investigator Award Nueva investigación (MSH-113554) de JEL, y la Universidad de Toronto Becas a la HA, la FCA, y JDC. Los autores desean agradecer a Marnie Fusco, Abelson Dafna y la Dra. Erica Saphire Ollmann en el Instituto de Investigación Scripps (La Jolla, CA) para las células que proporcionan, los virus Ébola vector de expresión GP y asesoramiento general.
Materials
| Name of reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| Alkaline phosphatase (BCIP/NBT) liquid substrate solution | Sigma | B6404 | |
| Antibiotic/Antimycotic, 100X | Invitrogen | 15240062 | |
| Anti-HA affinity matrix, clone 3F10 | Roche | 1815016 | |
| Anti-HA murine mAb, clone 16B12 | Covance | MMS-101P | |
| Cell culture flask, T75 cm2 tissue culture treated | Corning | 430641 | |
| Cell culture flask, T225 cm2 tissue culture treated | Corning | 431082 | |
| Cell culture plates,6-well tissue culture treated | Corning | 3516 | |
| Cell factory, 10-layer CellSTACK | Corning | 3312 | |
| Centramate Omega 5K Cassette | Pall | OS005C12 | |
| Centramate Omega 30K Cassette | Pall | OS030C12 | |
| Chromatography glass column, 1.0×10 cm | Kontes | 4204001010 | |
| Ciprofloxacin | Sigma | 17850 | |
| CO2 | |||
| Dulbecco’s modified Eagle’s media (DMEM) | Sigma | D5796 | |
| Fetal bovine serum (FBS), heat inactivated | Invitrogen | 12484-028 | |
| FuGENE HD transfection reagent | Promega | 4709691001 | |
| GeneJuice transfection reagent | EMD/Merck | 70967-6 | |
| Glycine | Sigma | G8898 | |
| Goat anti-mouse IgG F(ab’)2 alkaline | Thermo Scientific | 31324 | |
| phosphatase-conjugated antibody | |||
| Hemagglutinin (HA) peptide, 100 mg | Genscript | custom synthesis | |
| (sequence: YPYDVPDYA; 95% purity) | |||
| HEK 293T cells | ATCC | CRL-11268 | |
| Household bleach (4% w/v sodium hypochlorite) | various brands are available | ||
| Immobilon-P PVDF membrane | Millipore | IPVH07850 | |
| MiniPrep plasmid purification kit, PureLink Quick | Invitrogen | K2100-11 | |
| MaxiPrep plasmid purification kit, PureLink HiPure | Invitrogen | K2100-07 | |
| NaN3 | Sigma | S8032 | |
| pDISPLAY expression vector | Invitrogen | V660-20 | |
| Penicillin/streptomycin (pen/strep), 100X | Invitrogen | 15140-122 | |
| Phosphate-buffered saline (PBS), sterile 1X | Sigma | D8537 | |
| Polyethyleneimine (PEI), linear 25 kDa | Polyscience | 23966 | |
| Skim milk dry powder | Carnation | ||
| Stericup-GP PES vacuum filtration unit, | Millipore | SCGPU05RE | |
| 0.22 μm, 500 ml capacity | |||
| Trypan blue | Invitrogen | 15250061 | |
| Trypsin-EDTA, 0.05% (w/v) | Invitrogen | 25300-054 | |
| Tween-20 | Sigma | P7949 | |
| Valproic acid | Sigma | P4543 | |
| Centramate tangential flow system | Pall | ||
| CO2 humidified incubator, standard 6.0 cu. ft. | various brands are available | ||
| Electrophoresis and transfer unit | various brands are available | ||
| Incubator, 37 °C | various brands are available |
References
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