Eine bequeme und allgemein Expression Plattform für die Produktion von sekretierten Proteinen aus menschlichen Zellen
Summary
In der Post-Genom-Ära menschlicher, ist die Verfügbarkeit von rekombinanten Proteinen in nativer Konformation darauf an, strukturelle, funktionelle und therapeutische Forschung und Entwicklung. Hier beschreiben wir ein Test-und Proteomik-Expressionssystem in humanen embryonalen Nierenzellen 293T-Zellen, die verwendet werden, um eine Vielzahl von rekombinanten Proteinen hergestellt werden können.
Abstract
Rekombinante Proteinexpression in Bakterien, typischerweise E. coli, war die erfolgreichste Strategie zur Milligramm Menge Expression von Proteinen. Jedoch sind prokaryotische Wirte oft keine Bedeutung für die Expression von Mensch, viralen oder eukaryotischen Proteinen aufgrund der Toxizität der ausländischen Makromolekül, Unterschiede in der Proteinfaltung Maschinen oder aufgrund des Fehlens bestimmter Co-oder post-translationale Modifikationen in Bakterien. Expressionssysteme auf Hefe (P. pastoris oder S. cerevisiae) 1,2, Baculovirus-infizierten Insektenzellen (S. frugiperda oder T. ni) Zellen 3 und zellfreien in vitro-Translation-Systeme basieren 2,4 wurden erfolgreich eingesetzt, um Säugetier-Proteine herzustellen. Intuitiv ist die beste Übereinstimmung mit einem Säugetier-Wirt verwenden, um die Produktion von rekombinanten Proteinen, die die entsprechenden post-translationale Modifikationen beinhalten gewährleisten. Eine Reihe von Säugetier-Zelllinien (Human Embryonic KidNey (HEK) 293, haben C V-1 Zellen in O Rigin tragenden S V40 larget T-Antigen (COS), Ovarialzellen des chinesischen Hamsters (CHO), und andere) erfolgreich verwendet, um Milligramm-Mengen einer Reihe von humanen Proteine überexprimieren 5-9. Allerdings sind die Vorteile der Verwendung von Säugerzellen oft durch höhere Kosten, Erfordernis von speziellen Laborgeräten, niedriger Protein-Ausbeuten und lange Zeiten auf stabile Expression-Zelllinien zu entwickeln begegnet. Höherer Ertrag und Produktion von Proteinen schneller, während die Kosten niedrig hält, sind die Hauptfaktoren für viele akademische und kommerzielle Labors.
Hier beschreiben wir eine zeit-und kosteneffiziente, zweiteiliges Verfahren zur Expression von sezernierten humanen Proteinen aus adhärenten HEK 293T-Zellen. Dieses System ist in der Lage Mikrogramm bis Milligramm-Mengen an funktionellem Protein aus strukturellen, biophysikalischen und biochemischen Studien. Der erste Teil, mehrere Konstrukte des Gens von Interesse zu erzeugend parallel und transient in HEK 293T-Zellen adhärent in kleinem Maßstab transfiziert. Die Detektion und Analyse von rekombinantem Protein in das Zellkulturmedium sekretiert wird durch Western-Blot-Analyse unter Verwendung kommerziell erhältlicher Antikörper gegen ein Vektor-kodierte Proteinreinigung Tag gerichteten durchgeführt. Anschließend werden geeignete Konstrukte für die großtechnische Produktion Protein transient transfiziert mit Polyethylenimin (PEI) im 10-Schicht Zellfabriken. Proteine in Liter-Volumen von konditioniertem Medium sezerniert werden in handhabbare Mengen unter Verwendung Tangentialflussfiltration, gefolgt von Reinigung durch Anti-HA-Affinitätschromatographie eingeengt. Der Nutzen dieser Plattform wird durch seine Fähigkeit, Milligramm-Mengen von Cytokinen, Cytokinrezeptoren, Zelloberflächenrezeptoren, intrinsische Restriktionsfaktoren und viralen Glykoproteine exprimieren erwiesen. Diese Methode wurde auch erfolgreich bei der Strukturaufklärung der trimeren Ebolavirus Glykoprotein 5,10 verwendet.
<p class = "jove_content"> Abschließend bietet diese Plattform Benutzerfreundlichkeit, Geschwindigkeit und Skalierbarkeit bei gleichzeitiger Maximierung der Protein Qualität und Funktionalität. Darüber hinaus ist keine zusätzliche Ausrüstung, andere als eine Standard-befeuchteten CO 2-Inkubator, erforderlich. Dieses Verfahren kann schneller auf Systeme mit höherer Komplexität, wie Co-Expression von Protein-Komplexe, Antigenen und Antikörpern, die Produktion von Virus-ähnlichen Partikeln für Impfstoffe oder Herstellung von Adenoviren oder Lentiviren zur Transduktion von schwierigen Zelllinien erweitert werden.Protocol
Discussion
Die 10-Schicht Zellfabriken sind eine effektive Behälter für die Herstellung von Milligramm-Mengen des Proteins. Ein wesentlicher Vorteil der Verwendung der Zellfabrik gegenüber anderen traditionellen Schiffe, wie z. B. Rollerflaschen, Schüttelkolben oder Spinnerflaschen, ist, dass sie bedürfen nicht der Kauf eines zusätzlichen Laborgeräte. Ein Standard-CO 2-Inkubator (~ 6,0 cu. Ft.) wird leicht Platz für vier 10-Schicht Zellfabriken (Abb. 2). Darüber hinaus erfordern diese Gefäße …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde von einer HIV-Behandlung Ontario Network Research Operating Grant (ROG-G645) und der kanadischen Institutes of Health Research New Investigator Award (MSH-113554) zur JEL, und University of Toronto-Stipendien an HA, FCA, und das JDC unterstützt. Die Autoren bedanken sich Marnie Fusco, Dafna Abelson und Dr. Erica Ollmann Saphire am Scripps Research Institute (La Jolla, CA) danken für die Bereitstellung von Zellen, Ebolavirus GP Expressionsvektor und allgemeine Beratung.
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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