Pflanzliche Proteine in Insektenzellen abgesondert ändern Baculovirus Expressionsvektoren herstellen
Summary
Hier präsentieren wir Ihnen die Protokolle zur Nutzung von Insekten Zell- und Baculovirus Protein Expressionssystems zu produzieren große Mengen an Pflanzeneiweiß abgesondert für Protein Kristallisation. Ein Baculovirus Expressionsvektor wurde entweder mit GP67 oder Insekt Hemolin Signalpeptid für Pflanze Sekretion Proteinexpression in Insektenzellen geändert.
Abstract
Es war eine Herausforderung für die Wissenschaftler rekombinante sekretorischen eukaryotic Proteine für strukturelle und biochemische Studien zum Ausdruck bringen. Das Baculovirus-vermittelten Insekt Ausdruck Zellsystem ist eines der Systeme verwendet, um rekombinante eukaryotic sekretorische Proteine mit einigen Post-translationalen Modifikationen auszudrücken. Die sekretorischen Proteine müssen durch die sekretorischen Wege für Protein Glycosylation, Disulfid-Bindungen-Bildung und andere Post-translationalen Modifikationen weitergeleitet werden. Um die vorhandenen Insekten Zelle Ausdruck von sekretorischen Pflanzeneiweiß zu verbessern, wird ein Baculovirus Expressionsvektor durch die Zugabe von entweder ein GP67 oder ein Hemolin Signal Peptidsequenz zwischen dem Veranstalter und Klonen von mehreren Seiten geändert. Dieses neu gestaltete modifizierte vektorsystem produziert erfolgreich eine hohe Ausbeute an löslichen recombinant sekretierten Pflanze Rezeptorproteine von Arabidopsis Thaliana. Zwei der zum Ausdruck gebrachten pflanzlichen Proteinen, die extrazellulären Domänen von Arabidopsis TDR und PRK3 Plasma Membranrezeptoren, wurden für x-ray kristallographische Untersuchungen kristallisiert. Das modifizierte vektorsystem ist ein verbessertes Werkzeug, das potentiell für die Expression rekombinanter sekretorische Proteine im Tierreich als auch verwendet werden kann.
Introduction
Es ist unerlässlich für ein Forschungslabor in der Lage, große Mengen an homogene rekombinante Proteine für Biochemische und biophysikalische Charakterisierungen, speziell für x-ray kristallographischen Studien sein. Es gibt viele etablierte heterologen Expressionssysteme wie Escherichia coli, Hefe, Insektenzellen, Säugerzellen, Pflanzenzellen, etc. unter ihnen, das Baculovirus-vermittelten Insekt Ausdruck Zellsystem ist eines der wichtigsten häufig verwendeten Techniken, große Mengen von strukturell gefalteten großformatigen rekombinante eukaryotic Proteine für Protein Kristallisation1produzieren.
Expressionsvektoren des Expressionssystems Baculovirus wurden entwickelt, um eine starke Polyhedrin oder P10-Promoter zu produzieren eine hohe Ausbeute an rekombinanten intrazelluläre Proteine2,3enthalten. Um eine rekombinante Baculovirus zu machen, ist das Gen des Interesses in ein Insekt Vektor mit den Polyhedrin (Polh) Locus des Genoms Autographa Californica Multi-Nucleopolyhedroviral geklont. Das entstehende Konstrukt dann sequenziert und seine korrekte offenen Leserahmen (ORF) überprüft. Das richtige Konstrukt wird dann in die Wirtszelle Insekt durch den Prozess der Transfektion eingeführt. Das Gen des Interesses wird durch homologe Rekombination in das virale Genom eingefügt. Dieses Ereignis führt zu die Produktion von das rekombinante virale Genom, welche dann repliziert, rekombinante produzieren Virus Partikel1treibt.
Die Insekten, die am häufigsten in Expressionssystems dienen Sf9 und hoch fünf (Hi5) Zellen sind. Sf9 Zellen eine klonale Isolat Sf21, abgeleitet aus den pupal Eierstockkrebs Zellen von Spodoptera Frugiperda, und Hi5 Zellen eine klonale isolieren die elterliche Trichoplusia ni Eierstock Zelle Zeile TN-3684,5abgeleitet. Co Transfektionen, Virus-Verstärkung und Plaque-Assays sind auf Sf9 Zellen durchgeführt, während Hi5 Zellen in der Regel ausgewählt werden, um größere Mengen von rekombinanten Proteinen6zu produzieren. Es ist erwähnenswert, dass die Hi5-Zellen nicht geeignet für die Erzeugung und Verstärkung des Virus Stammarten wegen ihrer Tendenz, mutierte Viren zu produzieren. Traditionell gilt ein Temperaturbereich von 25-30 ° C gut für den Anbau von Insektenzellen. Allerdings wurde berichtet, dass 27-28 ° C die optimale Temperatur für die Insekten Zelle Wachstum und Infektion7,8 ist.
Die Einführung einer starken Signal-Sequenz vor das Gen ist für die hohe Expression von die sekretierten Proteine erforderlich. Die Signalsequenz würde effizient übersetzten rekombinanten Proteins in das endoplasmatische Retikulum für Protein Sekretion und Post-translationalen Modifikationen notwendig für die korrekte Faltung und Stabilisierung3führen. Signal-Peptid-Sequenzen, wurden wie z. B. das Baculovirus Protein GP64/67, Honigbiene Melittin, und andere, umhüllen ausgewählt, um den Ausdruck des sekretorischen rekombinante Proteine in das Baculovirus-vermittelten Expression Systeme3zu erleichtern. Die Einführung der Signalpeptid des GP67 hat sich gezeigt, um den Ausdruck Ertrag eines sekretierten rekombinanten Proteins, im Vergleich mit der intrinsischen Signalpeptid des Ziel-gen9zu verbessern. Hemolin ist ein Hämolymphe Protein der riesigen Seide Motte Hyalophora Cecropia, Bakterien-Infektion10induziert. Die Signal-Peptid-Sequenz des Gens ist aufgrund der relativ hohen induzierten Ausdruck lässt sich Sekretion Expression rekombinanter Proteine in das Baculovirus-Insekt Zellsystem zu vermitteln.
Die A. Thaliana Tracheary Elements Differenzierung hemmenden Faktor-Rezeptor (TDR) und Pollen Rezeptor-Kinase 3 (PRK3) beide zu der Leucin-reiche Wiederholung Rezeptor-wie Kinase (LRR-RLK) Pflanzenfamilie der Proteine11,12 gehören . Um die Struktur und Funktion dieser Familie der Pflanze die Rezeptor-Proteine, sowie die strukturelle und biochemische Charakterisierung von anderen abgesondert Pflanzeneiweiß zu erleichtern zu studieren, hat das Baculovirus-Insekt Zelle Ausdruck System, modifiziert Protein-Qualität und Ertrag zu verbessern. Die extrazellulären Domänen der TDR und PRK3 wurden erfolgreich mit zwei modifizierte Expressionsvektoren in dem Ausdruck Baculovirus-Insekt Zellsystem geäußert. Sowohl die extrazellulären Domänen der TDR und PRK3 Proteine haben kristallisiert. Dieser Artikel berichtet der Ausdruck und die Reinigung von großen Mengen von rekombinanten sekretierten Pflanzeneiweiß mit zwei modifizierte Baculovirus Expressionsvektoren durch den Einbau eines GP67 oder einer Hemolin Signalsequenz zwischen dem Projektträger und mehreren Klonen Seiten.
Protocol
Representative Results
Discussion
Angesichts der Vielfalt in Größe und Stabilität von den Tausenden der Proteine in den biologischen Systemen vorhanden, ist es oft für eine Forschung empirische Labor zu entscheiden, welche heterologen Expressionssystem muss für den Ausdruck eines spezifischen Proteins gewählt werden. E. Coli Expressionssystems ist oft die erste Wahl für Protein-Expression durch die kurze Lebensdauer der Bakterien, low-cost der Nährmedien und relativer Leichtigkeit Scale-up19. Für den Ausdruck der…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch die neue Fakultät Start Fonds an der North Carolina State University Guozhou Xu unterstützt.
Materials
| Incubator shaker | VWR | Model Excella E25 | 27 oC |
| Incubator | VWR | Model 2005 | 27 oC |
| Centrifuge | BECKMAN | Model J-6 | with a swing bucket rotor |
| Herculase II Fusion DNA Polymerase | Agilent | 600677-51 | For PCR amplification of DNA |
| Thermal Cycler | BIO-RAD | Model C1000 Touch | For PCR amplification of DNA |
| Incubator shaker | New Brunswick Scientific | Model I 24 | For growing baceria culture |
| Customer DNA synthesis | GENSCRIPT | ||
| BamHI (HF) | New England Biolabs | R3136S | Restriction Endonuclease |
| BglII | New England Biolabs | R0144S | Restriction Endonuclease |
| NotI (HF) | New England Biolabs | R3189S | Restriction Endonuclease |
| XhoI | New England Biolabs | R0146S | Restriction Endonuclease |
| T4 DNA ligase | New England Biolabs | M0202T | DNA ligation |
| QIAquick Gel Extraction Kit | Qiagen | 28704 | DNA purification from Agorase gel |
| QIAprep Spin Miniprep Kit | Qiagen | 27104 | Plasmid DNA purification from bacteria culture |
| Agarose | Thermo Fisher Scientific | 15510-019 | For DNA gel electropherosis |
| MAX Efficiency DH5α competen cell | Invitrogen | 18-258-012 | For transformation of DNA ligation mixture |
| Lennox L LB Broth | Research Product International Corp. | L24066-5000.0 | For making bacteria culture |
| Ampicillin sodium salt | Thermo Fisher Scientific | 11593-019 | Antibiotics |
| Kanamycin Sulfate | Thermo Fisher Scientific | 15160-054 | Antibiotics |
| Tetracycline | Thermo Fisher Scientific | 64-75-5 | Antibiotics |
| Gentamicin | Thermo Fisher Scientific | 15710-064 | Antibiotics |
| MAX Efficiency DH10Bac competent cells | Thermo Fisher Scientific | 10361-012 | For making bacmid DNA |
| S.O.C. Medium | Thermo Fisher Scientific | 15544-034 | For DNA transformation |
| CellFECTIN II Reagent | Thermo Fisher Scientific | 10362-101 | Insect cell transfection reagent |
| Bac-to-Bac Expression System | Thermo Fisher Scientific | 10359-016 | Baculovirus-insect cells expression kit |
| Bluo-gal | Thermo Fisher Scientific | 15519-028 | For isolation of recominant Bacmid DNA |
| IPTG | Thermo Fisher Scientific | 15529-019 | For isolation of recominant Bacmid DNA |
| pFastBac1 | Thermo Fisher Scientific | 10360014 | Baculorirus expression vector |
| Sf9 cells | Thermo Fisher Scientific | 11496015 | Sf9 monolayer cells |
| Hi5 cells | Thermo Fisher Scientific | B85502 | High Five insect cells |
| Grace’s insect medium, unsupplemented | Thermo Fisher Scientific | 11595030 | Sf9 cell transfection minimum medium |
| Grace’s insect medium, supplemented | Thermo Fisher Scientific | 11605102 | Sf9 monolayer cell culture complete medium |
| Sf-900 II SFM | Thermo Fisher Scientific | 10902104 | Sf9 suspension cell culture medium without FBS |
| Express Five SFM | Thermo Fisher Scientific | 10486025 | Hi5 cell culture medium |
| Penicillin-Streptomycin | Thermo Fisher Scientific | 15140122 | 100 ml (10,000 I.U./ml) |
| L-Glutamine (200 mM) | Thermo Fisher Scientific | 25030081 | 100 ml |
| FBS Certified | Thermo Fisher Scientific | 16000-044 | 500 ml |
| 6-well plates | Thermo Fisher Scientific | 08-772-1B | Flat-bottom |
| 150 mm plates | Thermo Fisher Scientific | 353025 | 100/case |
| 1.5 ml Microcentrifuge Tubes | USA Scientific | 1415-2500 | 500 tubes/bag |
| 15 ml conical screw cap centrifuge tubes | USA Scientific | 1475-0511 | 25 tubes/bag |
| 50 ml conical screw cap centrifuge tubes | USA Scientific | 1500-1211 | 25 tubes/bag |
| Ni-NTA Superflow | Qiagen | 30430 | NiNTA resin |
| pH-indicator strips | EMD Millipore Corporation | 1.09535.0001 | pH 0 – 14 |
References
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