ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ХИМЕРНОГО SM БЕЛКА ВИРУСА SARS-CОV-2
Ключевые слова:
SARS-CоV-2, химерный белок SM, бактериальная экспрессия, E. coli.Аннотация
Экспрессия рекомбинантных белков в E. сoli остается одним из наиболее распространенных и экономически эффективных методов получения целевых белковых продуктов для научных и биотехнологических целей. Успешность данного процесса во многом определяется оптимизацией условий культивирования, включая параметры инокуляции, концентрацию индуктора и режим экспрессии. В данной работе исследовано влияние ключевых факторов на экспрессию химерного белка SM вируса SARS-CоV-2 в E. coli. Основное внимание уделено разведению инокулята, наличию ампициллина в питательной среде, концентрации ИПТГ. Результаты показали, что оптимальное разведение инокулята в среде LB в соотношении 1:100 обеспечивает максимальный выход белка при сбалансированном росте культуры при температуре 37 °С и продолжительности инкубирования 4 ч до и 4 ч после индукции экспрессии. Наличие ампициллина способствует стабильному сохранению плазмиды в клетках, что положительно сказывается на продуктивности. Использование ИПТГ в концентрации 0,5 мМ позволяет достичь максимального накопления белка в клетках. Выбранные параметры бактериальной экспрессии позволяют получать целевой химерный белок SM в лабораторных условиях и могут быть применены при масштабировании процесса.
Библиографические ссылки
Noorabad Gh.M., Ghasemi Y., Mahdavi M., Aghasadeghi M.R., Zarei S. Recombinant subunits of SARS-CoV-2 spike protein as vaccine candidates to elicit neutralizing antibodies // Journal of Clinical Laboratory Analysis. – 2022. – Vol. 36, No. 6. – P. e24328. – DOI: 10.1002/jcla.24328.
Karimi S., Nazarian S., Sotoodehnejadnematalahi F., Dorostkar R., Amani J.Designing and expression of recombinant chimeric spike protein from SARS-CoV-2 in Escherichia coli and its immunogenicity assessment // Iranian Journal of Pharmaceutical Research. – 2023. – Vol. 22, No. 1. – P. e137751. – DOI: 10.5812/ijpr-137751.
McGuire B. E., Mela J. E., Thompson V. C., Cucksey L.R., Stevens C.E., McWhinnie R.L., Nano F.E. Escherichia coli recombinant expression of SARS-CoV-2 protein fragments // Microbial Cell Factories. – 2022. – Vol. 21. – P. 21. – DOI: 10.1186/s12934-022-01753-0.
Yoshizue T., Brindha S., Wongnak R., Takemae H., Both M., Mizutani, T., Kuroda, Y. Antisera Produced Using an E.Сoli-Expressed SARS-CoV-2 RBD and Complemented with a Minimal Dose of Mammalian-Cell-Expressed S1 Subunit of the Spike Protein Exhibits Improved Neutralization // International Journal of Molecular Sciences. – 2023. – Vol. 24, No. 13, Article 10583. – DOI: 10.3390/ijms241310583.
Expression and purification of recombinant proteins [Экспрессия и очистка рекомбинантных белков] // Current Protocols in Protein Science. – 2015. – Том 80, дополнительный выпуск 6. – Статья 6.1. – DOI: 10.1002/0471140864.ps0601s80.
Atroshenko, D. L., Sergeev, E. P., Golovina, D. I., Pometun, A. A. (2024). Additivities for soluble recombinant protein expression in cytoplasm of Escherichia coli. Fermentation, 10(3), 120. https://doi.org/10.3390/fermentation10030120.
Zweng S., Mendoza-Rojas G., Altegoer, F. (2023). Simplifying recombinant protein production: Combining Golden Gate cloning with a standardized protein purification scheme. arXiv. https://arxiv.org/abs/2310.06456.
Kim W. S., Kim J. H., Lee J., Ka S. Y., Chae H. D., Jung I., Jung, S. T., Na, J. H. (2022). Functional expression of the recombinant spike receptor binding domain of SARS-CoV-2 Omicron in the periplasm of Escherichia coli. Bioengineering, 9(11), 670. https://doi.org/10.3390/bioengineering9110670.
McGuire B. E., Mela J. E., Thompson V. C., Cucksey L. R., Stevens C. E., McWhinnie R. L., Winkler D. F. H., Pelech S., Nano F. E. (2022). Escherichia coli recombinant expression of SARS-CoV-2 protein fragments. Microbial Cell Factories, 21(1), 21. https://doi.org/10.1186/s12934-022-01753-0.
Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 // Nature. –1970. – Vol. 227. –P. 680-685.
Росано, Г. Л., Чеккарелли, Э. А. Экспрессия рекомбинантных белков в Escherichia coli: достижения и проблемы // Микробиология. – 2014. – Т. 5. – С. 172. – DOI: 10.3389/fmicb.2014.00172.
Сёренсен, Х. П., Мортенсен, К. К. Современные генетические стратегии экспрессии рекомбинантных белков в Escherichia coli // Журнал биотехнологии. – 2005. – Т. 115, № 2. – С. 113–128. – DOI: 10.1016/j.jbiotec.2004.08.004.
Sivashanmugam, A., Murray, V., Cui, C., Zhang, Y., Wang, J., & Li, Q. (2009). Practical protocols for production of very high yields of recombinant proteins using Escherichia coli. Protein Science, 18(5), 936–948. https://doi.org/10.1002/pro.102.
Rosano, G. L., & Ceccarelli, E. A. (2014). Recombinant protein expression in Escherichia coli: advances and challenges. Frontiers in Microbiology, 5, 172. https://doi.org/10.3389/fmicb.2014.00172.
Choi et al., 2006, Choi, J. H., Keum, K. C., & Lee, S. Y. Production of recombinant proteins by high cell density culture of Escherichia coli. Chemical Engineering Science, 61(3), 876–885. https://doi.org/10.1016/j.ces.2005.03.031.
Baneyx, F. (1999). Recombinant protein expression in Escherichia coli. Current Opinion in Biotechnology, 10(5), 411–421. https://doi.org/10.1016/S0958-1669(99)00003-8.
Balbás, P. (2001). Understanding the art of producing protein and nonprotein molecules in Escherichia coli. Molecular Biotechnology, 19(3), 251–267. https://doi.org/10.1385/MB:19:3:251.
Restrepo-Pineda S., Rosiles-Becerril D., Vargas-Castillo A.B., Ávila-Barrientos L.P., Luviano A., Sánchez-Puig N., García-Hernández E., Pérez N.O., Trujillo-Roldán M.A., Valdez-Cruz N.A. Температура индукции влияет на структуру рекомбинантных тел включения HuGM-CSF в термоиндуцируемой Escherichia coli // Electronic Journal of Biotechnology. -2022.-Т.59.
