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JP3673852B2 - Protein purification method - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目的のタンパク質を簡易に単離することができるタンパク質の精製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
研究対象となるタンパク質を簡単に効率よく入手することは、分子生物学、生化学をはじめ、薬学及び医学において非常に重要であるばかりでなく、生化学産業や製薬産業といった様々な産業において重要なことである。従前においては、生体の組織、器官及び培養細胞といった生体材料から目的のタンパク質を単離/精製する手法が主流であった。この場合、生体材料の取り扱いが煩わしく、また、目的とするタンパク質の存在量が僅かであるため、高純度で大量に目的とするタンパク質を得ることが困難である。また、目的とするタンパク質が多量に存在する場合であっても、目的とするタンパク質と物理化学的性質が類似する他のタンパク質が混在する場合が多く、目的とするタンパク質のみを容易に単離/精製することは困難であった。
【0003】
一方、近年においては、組換え遺伝子と宿主細胞とを用いた大量発現系を利用して、目的とするタンパク質を組換えタンパク質として多量に得ることが可能となっている。組換えタンパク質を得るためには、先ず、目的とするタンパク質をコードする遺伝子を発現ベクターにクローニングする。次いで、発現ベクターを用いて宿主細胞を形質転換する。そして、宿主細胞内で発現ベクターにクローニングされた遺伝子を発現させることによって、当該宿主細胞内で目的とするタンパク質を多量に生成することができる。
【0004】
また、この大量発現系を用いてタンパク質を精製する場合、いわゆる付加タグを利用する方法が知られている。すなわち、目的とするタンパク質と付加タグとを融合してなる融合タンパク質を宿主細胞内で大量発現させる。その後、宿主細胞の溶解物を吸着体を含有するカラムに流し、融合タンパク質における付加タグを吸着体に結合させて当該融合タンパク質を分離精製する。
【0005】
ここで、付加タグとしては、ポリヒスチジン、グルタチオントランスフェラーゼ、マルトース結合ドメイン等が使用されている。 しかしながら、これらの付加タグと目的とするタンパク質との相性が悪い場合には、融合タンパク質が発現しなかったり、発現しても封入体を形成してしまう。このような場合、宿主細胞の株を変更したり、培養条件を検討したり、付加タグの種類を変更することで、これらの問題を解決できることがある。特に、付加タグの種類を変更することによって、融合タンパク質を確実に発現させることができ、且つ、封入体の形成を回避できる場合が多い。したがって、目的とするタンパク質を精製する場合には、多種多様の付加タグを準備しておくことが好ましい。
【0006】
また、上述したような付加タグを用いた場合、融合タンパク質を吸着体に結合させた後、付加タグの種類に応じた溶出剤を作用させて吸着体と融合タンパク質とを分離させている。溶出剤としては、イミダゾールやグルタチオン等の生理活性物質を使用している。したがって、分離精製後の融合タンパク質は、これら生理活性物質を含む溶液中に存在することとなり、透析等により当該生理活性物質を除去した後に使用されなければならない。しかしながら、生理活性物質の除去を目的とする透析等には非常に時間がかかり、また、透析等の工程を経ることによって目的とするタンパク質の活性が劣化してしまうおそれもある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上述したよう実状に鑑みて案出されたものであり、全く新規な付加タグを用いることによって、溶出剤として生理活性物質を用いることなく、目的とするタンパク質を迅速に精製することが可能なタンパク質の精製方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成した本発明に係るタンパク質の精製方法は、精製対象のタンパク質分子と、配列番号1で表されるデキストラン結合ドメイン又は配列番号1における少なくとも1個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列を有しデキストラン結合活性を有するデキストラン結合ドメインとを融合させてなる融合タンパク質を含有する溶液中に、架橋性デキストランを含む吸着体を混合し、その後、上記溶液中から取り出した上記吸着体を、デキストランを含む溶液中に混合し、上記デキストランを含む溶液中に上記融合タンパク質を溶出させるものである。
【0009】
また、本発明においては、上記デキストランを含む溶液に、分子量5〜70[kDa]のデキストランを含むものであることが好ましい。
さらに、本発明においては、上記デキストランを含む溶液中に、20mg/ml以上の濃度でデキストランを混合することが好ましい。
【0010】
さらにまた、本発明において、上記融合タンパク質を含有する溶液中に上記吸着体を混合する際に、当該溶液を高塩濃度とすることが好ましい。
さらにまた、本発明において、上記融合タンパク質を含有する溶液中に上記吸着体を混合する際に、当該溶液中に精製対象以外の共雑タンパク質と上記吸着体との非特異的吸着を阻害する阻害剤を添加することが好ましい。
【0011】
さらにまた、本発明において、上記阻害剤の1つとして、分子量5000以下のデキストランを用いることが好ましい。
さらにまた、本発明において、上記融合タンパク質は、精製対象のタンパク質分子とデキストラン結合ドメインとの間にリンカー配列を介在させてなることが好ましい。
さらにまた、本発明において、上記デキストランを含む溶液中に溶出した融合タンパク質を、上記リンカー配列を特異的に切断する酵素で処理することが好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るタンパク質の精製方法を詳細に説明する。
1.融合タンパク質の発現
本方法においては、いかなるタンパク質であっても精製対象とすることができる。本方法では、先ず、精製対象のタンパク質(以下、目的タンパク質と呼ぶ)と、デキストランに対して特異的に結合するドメイン、すなわちデキストラン結合ドメイン(以下、DBDと呼ぶ)とを融合させてなる融合タンパク質を調製する。
【0013】
ここでDBDとは、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるもの、或いは、配列番号1における少なくとも1個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列を有しデキストラン結合活性を有するものを意味する。DBDは、所定の口腔細菌(Cariogenetic streptococci)が産生するグルコシルトランスフェラーゼのドメインである(Abo.H.ら、J. Bacteriol. 173: 989-996, 1991)。
【0014】
また、本方法において、融合タンパク質が目的タンパク質とDBDとの間にリンカー配列を介在させたものであっても良い。ここで、リンカー配列としては、タンパク質加水分解酵素等の酵素により、特異的に認識されて切断されるような配列を挙げることができる。例えば、リンカー配列としては、トロンビンが認識して切断するような配列番号2に示すアミノ酸配列や、ファクターX(SIGMA社製)及びファクターXa(アマシャムファルマシアバイオテク社製)が認識して切断するような配列番号3に示すアミノ酸配列を挙げることができる。
【0015】
融合タンパク質を調製する際には、融合タンパク質を発現する発現ベクターを作製し、当該発現ベクターを用いて宿主細胞を形質転換し、形質転換された宿主細胞を培養する。この発現ベクターは、プロモーターの下流に目的タンパク質をコードする遺伝子と、必要であればリンカー配列をコードする塩基配列と、DBDをコードする遺伝子とを有している。発現ベクターとしては、プロモーターの下流にDBDをコードする遺伝子と、必要であればリンカー配列をコードする塩基配列と、目的タンパク質をコードする遺伝子とをこの順で有するものであっても良い。なお、DBDをコードする遺伝子の一例を配列番号4に示す。
【0016】
目的タンパク質をコードする遺伝子は、通常の遺伝子クローニング法を用いて調製することができる。具体的には、Molecular Cloning 2ndEdt., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)に記載されているような方法を用いて、目的とするタンパク質をコードする遺伝子を調製することができる。
【0017】
また、DBDをコードする遺伝子は、例えば、Abo.H.ら、J. Bacteriol. 173: 989-996, 1991に記載された方法を用いて調製することができる。また、例えば、グルコシルトランスフェラーゼを産生する口腔細菌(Cariogenetic streptococci)の染色体DNAライブラリーを調製し、この染色体DNAライブラリーからグルコシルトランスフェラーゼ遺伝子を有するクローンをスクリーニングし、スクリーニングしたクローンからDBDをコードする遺伝子を調製することができる。
【0018】
発現ベクターを構築する際に使用可能なベクターとしては、例えば、pUCシリーズ(宝酒造株式会社製)、pETシリーズ(Novagen社製)、pGEXシリーズ(アマシャムファルマシアバイオテク社製)、pCALシリーズ(STRATAGENE社製)、pYES2(Invitrogen社製)、pYEUra3(Clontech社製)、pFastBac1(Gibco社製)等を挙げることができる。これらベクターに上述した目的タンパク質をコードする遺伝子及びDBDをコードする遺伝子を挿入する際には、従来より公知の組換えDNA手法(Molecular Cloning 2ndEdt., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)参照)を適宜利用することができる。
【0019】
また、宿主細胞としては、例えば、大腸菌、枯草菌、酵母細胞、昆虫細胞及び動物細胞等を利用することができる。これら宿主細胞は、発現ベクターの種類に応じて適宜選択することが好ましい。言い換えると、使用する宿主細胞の種類によって、ベクターの種類を選択することができる。例えば、大腸菌を宿主細胞として用いる場合、発現ベクターとしては、pUCシリーズ、pETシリーズ、pGEXシリーズ、pCALシリーズを用いて構築することが好ましい。
【0020】
宿主細胞を形質転換する方法としては、従来より使用されているいかなる方法も使用することができる。例えば、大腸菌をコンピテント細胞とした後にヒートショックを与えて形質転換する方法や、ポリエチレングリコール法、エレクトロポーレーション法、パーティクルガン法等を使用することができる。
【0021】
形質転換した宿主細胞を大量に培養し、当該宿主細胞の内部に融合タンパク質を発現させる。発現ベクターにおけるプロモーターとしてlacプロモーターを用いた場合には、培養液にイソプロピル1-チオ-β-D-ガラクトシド(IPTG)を添加することによって、lacプロモーターの下流の融合タンパク質をコードする遺伝子を発現させることができる。また、T7プロモーター(DE3遺伝子を有する宿主細胞を用いる場合)、tacプロモーターを有するベクターを用いた場合でも、IPTGを用いた同様な発現誘導が可能である。
【0022】
2.融合タンパク質の回収
融合タンパク質の発現を誘導した後に宿主細胞を回収し、回収した宿主細胞を緩衝液中に溶解させ、超音波処理等により溶菌させる。溶菌させる際には、超音波処理に限定されず、従来公知の手法を使用することができる。例えば、リゾチーム/DNase法、プレンチプレス法を挙げることができる。
【0023】
宿主細胞を溶菌した後に溶液を遠心分離し、上清を回収する。回収した上清に架橋性デキストランを含む吸着体を混合する。ここで、吸着体は、ビーズ状、デンドライド状等のいずれの形状/形態のものであっても良い。例えば、取り扱いの容易性からビーズ状の吸着体を使用することが好ましい。架橋性デキストランを含むビーズ(以下、デキストランビーズと呼ぶ)としては、例えば、Sephadexビーズ(アマシャムファルマシアバイオテク社製)、Sephacrylビーズ(アマシャムファルマシアバイオテク社製)を使用することができる。
【0024】
デキストランビーズを添加した後に攪拌して放置することによって、DBDを有する融合タンパク質をデキストランビーズに吸着させることができる。このとき、上清液中に含まれる共雑タンパク質を除去することが好ましい。例えば、上清液中の塩濃度を高くすることによって、デキストランビーズに吸着した融合タンパク質以外の共雑タンパク質を除去することができる。また、上清液中に精製対象以外の共雑タンパク質とデキストランビーズとの非特異的吸着を阻害する阻害剤を添加することが好ましい。阻害剤としては、ポリオキシエチレン-p-t-オクチルフェニルエーテル等の界面活性剤や低分子量のデキストランを挙げることができる。この阻害剤を上清液中に所定の濃度で存在させることによって、デキストランビーズに吸着する融合タンパク質以外の共雑タンパク質を除去することができる。
【0025】
ここで、低分子量のデキストランは、融合タンパク質におけるDBDに対して比較的に親和性が低いことから、低分子量のデキストランを上清液に加えることによって、デキストランビーズに吸着する融合タンパク質以外の共雑タンパク質を除去することができる。ここで、低分子量のデキストランとは、分子量が5000[Da]以下のものを意味する。低分子量のデキストランとしては、例えば、デキストランT1(Fluka社製)を挙げることができる。
次に、遠心分離等によって上清液からデキストランビーズを回収する。デキストランビーズを回収する際には、遠心分離だけでなく、自然放置といった手法を用いることもできる。
【0026】
次に、回収したデキストランビーズを洗浄する。例えば、デキストランビーズに緩衝液を加え、よく攪拌することによってデキストランビーズを洗浄することができる。この洗浄に際して、上述したような、塩及び/又は界面活性剤を添加することによって、共雑タンパク質を除去することもできる。また、この洗浄は、複数回行うことが好ましく、例えば5回程度行うことが好ましい。
【0027】
次に、洗浄したデキストランビーズを、デキストランを含む溶液中に混合する。これにより、デキストランビーズに結合した融合タンパク質がデキストランビーズから乖離する。そして、溶液中からデキストランビーズのみを除去することによって、融合タンパク質を精製することができる。
【0028】
ここで、融合タンパク質の回収にSephadexG-100ビーズを用いた場合には、デキストランとして5〜70kDaの分子量のものを使用することが好ましい。分子量が5〜70kDaのデキストランを用いた場合には、融合タンパク質の回収率を向上させることができる。言い換えると、分子量が5kDa未満のデキストラン又は分子量が70kDaを越えるデキストランを用いた場合には、融合タンパク質をデキストランビーズから乖離させられないことがあり、融合タンパク質の回収率が低下してしまうおそれがある。
【0029】
また、デキストランビーズを含む溶液中に、20mg/ml以上の濃度でデキストランを混合することが好ましい。当該溶液中のデキストラン濃度を20mg/ml以上とすることによって、融合タンパク質の回収率を向上させることができる。言い換えると、当該溶液中のデキストラン濃度を20mg/ml未満とした場合には、融合タンパク質をデキストランビーズから乖離させられないことがあり、融合タンパク質の回収率が低下してしまうおそれがある。
【0030】
一方、融合タンパク質を含む溶液中には、デキストランを含むこととなる。しかしながら、デキストランは、不活性物質であるため、融合タンパク質を含む溶液中に存在しても、当該融合タンパク質に対して悪影響を及ぼすことはない。したがって、積極的にデキストランを除去する場合を除いて、上述した工程によって融合タンパク質を精製することができる。
【0031】
なお、デキストランを除去する場合には、透析やクロマトグラフィー等の手法を使用することができる。具体的には、融合タンパク質におけるDBDが酸性ドメインであるため、陰イオン交換樹脂、例えば、DEAE-Toyopearl650M(東ソー株式会社製)に融合タンパク質を吸着させ、デキストランを除去することができる。なお、陰イオン交換樹脂に吸着した融合タンパク質は、NaCl等の塩により溶出させることができる。溶出に低分子量のデキストラン(例えば、分子量5KDa)を用いた場合には、これを透析によって除去することができる。
【0032】
また、目的タンパク質とDBDとの間にリンカー配列を介在させた融合タンパク質を精製した場合、当該リンカー配列を特異的に切断する酵素で処理することによって、目的タンパク質とDBDとを分離することができる。例えば、配列番号2のリンカー配列を介在させた場合には、精製した融合タンパク質を含む溶液にトロンビンを添加して処理することによって、目的タンパク質とDBDとを分離させることができる。その後、デキストランビーズでDBDを回収することや目的タンパク質の等電点等の性質を利用したクロマトグラフィーを行うことによって、DBDを除去して、目的タンパク質を高純度に精製することができる。
【0033】
また、上述した説明では、本発明に係るタンパク質の精製方法をバッチ式に行う例を挙げたが、本発明に係るタンパク質の精製方法は、以下に説明するように、タンパク質を連続的に精製する、いわゆるカラム式に行っても良い。
すなわち、上述したようなデキストランビーズを内部に充填したカラムを準備する。そして、融合タンパク質を発現する宿主細胞を溶菌した後、回収した上清をこのカラムに通す。これにより、カラム内部のデキストランビーズに融合タンパク質を吸着させることができる。続いて、カラム内部に存在する共雑タンパク質を除去する目的で、所定の緩衝液等をカラムに通す。次に、デキストランを含む溶液をカラムに通すことによって、デキストランビーズに吸着した融合タンパク質を溶出することができる。
【0034】
このように本発明に係るタンパク質の精製方法は、カラム式を適用しても目的とする融合タンパク質を精製することができる。なお、カラムから溶出した融合タンパク質を含む溶液中には、デキストランを含むこととなる。しかしながら、デキストランは、不活性物質であるため、融合タンパク質を含む溶液中に存在しても、当該融合タンパク質に対して悪影響を及ぼすことはない。したがって、積極的にデキストランを除去する場合を除いて、カラムからの溶出によって融合タンパク質を精製することができる。
【0035】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施例に限定されるものではない。
〔実施例1〕
本例では、種々の分野でモデルタンパク質として用いられている緑色蛍光タンパク質(Green fluorescent protein:以下、GFPとよぶ)を目的タンパク質とした。
【0036】
1.発現ベクターの構築
図1に示すように、pUC18(宝酒造株式会社製)におけるlacプロモータの下流にDBDをコードする遺伝子が連結されたDBD/pUC18(Abo, H.ら, J. Bacteriol. 173: 989-996, 1991)を準備する。このDBD/pUC18における、lacプロモータとDBDをコードする遺伝子との間(マルチクローニングサイト)にGFPをコードする遺伝子を連結し、図1に示すようなGFP-DBD/pUC18を構築した。
【0037】
2.形質転換
宿主細胞として、プロテアーゼ欠損株である大腸菌BL21(DE3)株(Novagen社製)を用いた。この大腸菌BL21(DE3)株を、GFP-DBD/pUC18を用いてヒートショック法により形質転換した。
【0038】
具体的には、大腸菌BL21(DE3)株を20mMのβ-メルカプトエタノールと混合し、氷中で10分間放置した後に、GFP-DBD/pUC18を加えて氷中保存した。氷中保存30後に、42℃で30秒間加熱処理し、その後2分間氷中保存した。42℃のSOC培地を加えた後、37℃で1時間振とう培養した。この菌体培養液をクロラムフェニコール及びアンピシリンを含むLBプレートで37℃で一晩培養した。
【0039】
3.形質転換細胞の培養
形質転換した大腸菌BL21(DE3)株を、アンピシリンを含有するLB液体培地で、37℃で12〜16時間振とうしながら前培養した。次いで、500mlのTPM培地に前培養液2.5mlを加え、適宜吸光度を測定しながら37℃で培養した。そして、波長600nmにおける吸光度が0.5に達したところで、0.5mMのIPTGを添加して20℃で3時間培養を続けた。なお、IPTGの添加により、lacプロモーターの下流の遺伝子の発現が誘導される。
【0040】
このとき、培養液を目視により観察したところ、薄緑色を呈していた。また、培養液中の大腸菌BL21(DE3)株を蛍光顕微鏡(OLYMPUS IX50)を用いて観察したところ、菌体全体にわたってGFP由来の蛍光を発していることが確認できた。なお、大腸菌BL21(DE3)株において、封入体は形成されていなかった。
【0041】
4.融合タンパク質の回収
培養液を、4℃、7500×gで2分間遠心分離することによって、大腸菌BL21(DE3)株を集菌した。回収した大腸菌BL21(DE3)株を、緩衝液A(組成:10mM Tris-acetate(pH8.0),1mM Mg-acetate及び150mM K-acetate)に懸濁した後、遠心することによって、大腸菌BL21(DE3)株を集菌した。集菌した大腸菌BL21(DE3)株は、明瞭な黄緑色を呈していた。
【0042】
次に、回収した大腸菌BL21(DE3)株を、5mM EDTA及び1mM PMSFを含有する緩衝液Aで懸濁した後、超音波処理を施して溶菌した。次いで、4℃、10000×gで30分間遠心分離した。ここで、遠心分離によって得られた上清画分(以下、上清Aとよぶ)が鮮やかな黄緑蛍光色を呈していることを確認した。得られた上清画分の電気泳動パターンを図2におけるレーン1に示す。
【0043】
次に、上清AにSephadex G-200を最終濃度で2.5%加え、ローテーター上で4℃を維持して30分間放置した。その後、4℃、2000×gで20秒間遠心分離することによって、沈殿画分としてSephadex G-200を回収した。次いで、回収したSephadex G-200に過剰量の緩衝液Aを加えてよく混合し、その後、同条件の遠心分離を行って沈殿画分としてSephadex G-200を再び回収した。この洗浄処理を5回繰り返すことによって、Sephadex G-200に非特異的に吸着した共雑タンパク質を除去した。
【0044】
次に、洗浄処理後のSephadex G-200を緩衝液Aに懸濁し、分子量18000のデキストラン(SIGMA社製)を10mg/mlとなるように添加し、よく混合した。その後、4℃、2000×gで20秒間遠心分離することによって、Sephadex G-200を沈殿させ、黄緑蛍光色を呈する上清を回収した。回収した上清を、SDS-PAGE/CBB染色(図2におけるレーン2)及びデンシトメトリーで解析したところ、融合タンパク質の純度は95%を越えていることが判った。
【0045】
5.他の例
GFPの代わりに赤色性蛍光タンパク質(Red fluorescent protein)を目的タンパク質とした以外は、上述した例と同様にして融合タンパク質を精製した。最終的に回収した上清をSDS-PAGE/CBB染色により解析したところ、図2におけるレーン3に示すように、融合タンパク質が極めて高純度に精製できたことが判った。
【0046】
6.融合タンパク質の吸着量の検討
Sephadex G-200に対する融合タンパク質の吸着量を検討した。具体的には、Abo, H.ら J. Bacteriol. 173: 989-996, (1991)に記載されているグルコシルトランスフェラーゼ(GTF)とDBDとをそれぞれ、従来公知の手法により精製し、所定の濃度の溶液をそれぞれのタンパク質について調製する。そして、緩衝液Aで懸濁した各種容量のSephadex G-200とタンパク質とを混合する。混合溶液をローテーター上で4℃に維持した状態で30分間放置し、その後、4℃、2000×gで60秒間遠心分離することによって、Sephadex G-200を沈殿させ、上清を回収した。
【0047】
回収した上清に含まれるタンパク質濃度を、BIO-RAD PROTEIN ASSAY(BIO-RAD社製)を用いて測定した。そして、Sephadex G-200を混合しないで測定したタンパク質濃度と回収した上清におけるタンパク質濃度との差から、Sephadex G-200に吸着したタンパク質量を算出した。Sephadex G-200に結合したタンパク質量とSephadex G-200の量との関係を図3に示す。
【0048】
図3から、デキストランビーズ(Sephadex G-200)1mlあたり、GTFは30μmole(4.1mg)が吸着し、DBDは70μmole(2.1mg)が吸着することが判った。また、インキュベーション時間を3時間として同様な実験を行ったところ、GTFは103μmol(14.2mg)、DBDは97μmol(2.9mg)が吸着した。これらの結果より、上述した手法によって、デキストランビーズに対して融合タンパク質を十分に吸着させることができ、当該融合タンパク質の精製を十分に行えることを立証することができた。
【0049】
7.共存する試薬の影響
デキストランビーズに融合タンパク質を吸着させるに際して上清Aに各種試薬が存在した場合、吸着特性に如何なる影響があるかを検討した。具体的には、デキストランビーズとしてSephadex G-100を使用し、各種試薬を含む上清A中でSephadex G-100に対するDBDの吸着率を測定した。結果を表1に示す。
【0050】
【表1】

Figure 0003673852
【0051】
表1から判るように、各種試薬を含んだ状態であってもSephadex G-100に対するDBDの吸着率はほとんど低下していない。それどころか、0.1%Tween20を除く各種試薬を上清Aに含ませた場合、Sephadex G100に対するDBDの吸着率は向上している。このことから、デキストランビーズに融合タンパク質を吸着させるに際して緩衝液Aに各種試薬が存在した場合、融合タンパク質の吸着率を向上させることができ、より多量の融合タンパク質を精製することができることが判った。
【0052】
8.混合時間と精製効率との関係
上清Aに含まれる融合タンパク質をデキストランビーズに吸着させるに際して、上清Aにデキストランビーズを混合した後のインキュベーション時間と融合タンパク質の回収率との関係を検討した。具体的には、デキストランビーズとしてSephadex G-100を使用し、インキュベーション時間を0〜15時間に変化させ、それぞれの場合で回収した融合タンパク質量を測定した。上清Aに含まれる融合タンパク質の全量に対する回収できた融合タンパク質の量を百分率で算出した。結果を図4に示す。
【0053】
この図4から判るように、インキュベーション時間が長くなるのに応じて、融合タンパク質の回収率が向上している。また、インキュベーション時間を十分に設定することによって、融合タンパク質の70%以上を回収できることが判った。この結果から、上述した方法によれば、宿主細胞で発現した融合タンパク質を高収率で回収できることが明らかとなった。
【0054】
9.融合タンパク質の溶出に用いるデキストランの検討1
デキストランビーズに吸着した融合タンパク質を溶出させる際に使用するデキストランの濃度について検討した。具体的には、融合タンパク質を吸着させたSephadex G-200を含む緩衝液Aに添加する分子量18000のデキストラン(SIGMA社製)の濃度を変化させ、それぞれの濃度で溶出させた融合タンパク質量を測定した。結果を図5に示す。
【0055】
この図5から判るように、分子量18000のデキストランの濃度を高くするほど、融合タンパク質をより多量に溶出させることができる。特に、デキストランの濃度を20mg/ml以上とした場合には、融合タンパク質をほぼ最大に溶出することができることが判った。
【0056】
10.融合タンパク質の溶出に用いるデキストランの検討2
デキストランビーズに吸着した融合タンパク質を溶出させる際に使用するデキストランの分子量について検討した。具体的には、融合タンパク質を吸着させたSephadex G-100を含む緩衝液Aに、様々な分子量のデキストランを添加し、デキストランの分子量と融合タンパク質の回収率との関係を検討した。このとき、デキストランの分子量は、1KDa(Fluka社製)、5KDa(Fluka社製)、10KDa(アマシャムファルマシアバイオテク社製)、18.1KDa(SIGMA社製)、70KDa(Fluka社製)、150KDa(Fluka社製)、500KDa(アマシャムファルマシアバイオテク社製)、2000KDa(アマシャムファルマシアバイオテク社製)、5000KDa(polyscience社製)のものを用いた。結果を図6に示す。
【0057】
図6から判るように、分子量が5〜70kDaのデキストランを使用した場合には、融合タンパク質の回収率が高い値を示している。この結果から、Sephadex G-100から融合タンパク質を効率よく精製するには、分子量5〜70kDaのデキストランを使用することが好ましいことが判った。
【0058】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、デキストラン結合ドメインを付加タグとしてを用いることによって、溶出剤として生理活性物質を用いることなく、目的とするタンパク質を迅速に精製することが可能なタンパク質の精製方法を提供できる。
【0059】
【配列表】
Figure 0003673852
Figure 0003673852
Figure 0003673852
Figure 0003673852

【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で作製した発現ベクターの構築を説明するための図である。
【図2】上清A(レーン1)、溶出したGFP-DBD融合タンパク質を含む上清(レーン2)及び赤色蛍光-DBD融合タンパク質(レーン3)のSDS-PAGE写真である。
【図3】Sephadex G-200に結合したタンパク質量とSephadex G-200の量との関係を示す特性図である。
【図4】インキュベーション時間と融合タンパク質の回収率との関係を示す特性図である。
【図5】デキストランの濃度と溶出されたタンパク質量との関係を示す特性図である。
【図6】デキストランの分子量と融合タンパク質の回収率との関係を示す特性図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a protein purification method capable of easily isolating a target protein.
[0002]
[Prior art]
Obtaining the proteins to be studied easily and efficiently is not only very important in molecular biology, biochemistry, pharmacy and medicine, but also important in various industries such as biochemistry and pharmaceutical industries. That is. In the past, techniques for isolating / purifying the protein of interest from biological materials such as biological tissues, organs and cultured cells have been the mainstream. In this case, handling of the biomaterial is troublesome, and since the target protein is present in a small amount, it is difficult to obtain the target protein in high purity and in large quantities. In addition, even when a large amount of the target protein exists, other proteins with similar physicochemical properties to the target protein often coexist, so that only the target protein can be easily isolated / It was difficult to purify.
[0003]
On the other hand, in recent years, it has become possible to obtain a large amount of a target protein as a recombinant protein using a large-scale expression system using a recombinant gene and a host cell. In order to obtain a recombinant protein, first, a gene encoding the target protein is cloned into an expression vector. The host cell is then transformed with the expression vector. Then, by expressing a gene cloned into an expression vector in the host cell, a large amount of the target protein can be produced in the host cell.
[0004]
In addition, when a protein is purified using this mass expression system, a method using a so-called addition tag is known. That is, a large amount of a fusion protein obtained by fusing a target protein and an additional tag is expressed in a host cell. Thereafter, the lysate of the host cell is passed through a column containing an adsorbent, and an additional tag in the fusion protein is bound to the adsorbent to separate and purify the fusion protein.
[0005]
Here, polyhistidine, glutathione transferase, maltose binding domain, and the like are used as the additional tag. However, when the compatibility between these additional tags and the target protein is poor, the fusion protein does not express or forms an inclusion body even if expressed. In such a case, these problems may be solved by changing the host cell strain, examining the culture conditions, or changing the type of the additional tag. In particular, by changing the type of the additional tag, the fusion protein can be surely expressed, and formation of inclusion bodies can often be avoided. Therefore, when purifying the target protein, it is preferable to prepare a wide variety of additional tags.
[0006]
In addition, when the addition tag as described above is used, after the fusion protein is bound to the adsorbent, the adsorbent and the fusion protein are separated by acting an eluent corresponding to the type of the additional tag. As the eluent, physiologically active substances such as imidazole and glutathione are used. Therefore, the separated and purified fusion protein is present in a solution containing these physiologically active substances, and must be used after the physiologically active substance is removed by dialysis or the like. However, dialysis or the like for the purpose of removing a physiologically active substance takes a very long time, and there is a possibility that the activity of the target protein may be deteriorated through a process such as dialysis.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention has been devised in view of the actual situation as described above, and by using a completely new addition tag, a target protein can be rapidly purified without using a physiologically active substance as an eluent. It is an object of the present invention to provide a protein purification method that can be used.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The method for purifying a protein according to the present invention that has achieved the above-described object includes a protein molecule to be purified, a dextran binding domain represented by SEQ ID NO: 1, or at least one amino acid in SEQ ID NO: 1, deletion, substitution or addition An adsorbent containing a cross-linkable dextran is mixed in a solution containing a fusion protein obtained by fusing a dextran-binding domain having an amino acid sequence and having dextran-binding activity, and then removed from the solution. The adsorbent is mixed in a solution containing dextran, and the fusion protein is eluted in the solution containing the dextran.
[0009]
In the present invention, the dextran-containing solution preferably contains dextran having a molecular weight of 5 to 70 [kDa].
Furthermore, in the present invention, it is preferable to mix dextran in a solution containing dextran at a concentration of 20 mg / ml or more.
[0010]
Furthermore, in this invention, when mixing the said adsorbent in the solution containing the said fusion protein, it is preferable to make the said solution into high salt concentration.
Furthermore, in the present invention, when the adsorbent is mixed in the solution containing the fusion protein, inhibition that inhibits non-specific adsorption between the adsorbent and a non-purified protein in the solution. It is preferable to add an agent.
[0011]
Furthermore, in the present invention, it is preferable to use dextran having a molecular weight of 5000 or less as one of the inhibitors.
Furthermore, in the present invention, the fusion protein is preferably formed by interposing a linker sequence between the protein molecule to be purified and the dextran binding domain.
Furthermore, in the present invention, the fusion protein eluted in the solution containing the dextran is preferably treated with an enzyme that specifically cleaves the linker sequence.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the protein purification method according to the present invention will be described in detail.
1. Fusion protein expression
In this method, any protein can be purified. In this method, first, a fusion protein obtained by fusing a protein to be purified (hereinafter referred to as a target protein) and a domain that specifically binds to dextran, that is, a dextran binding domain (hereinafter referred to as DBD). To prepare.
[0013]
Here, DBD means one comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, or one having an amino acid sequence in which at least one amino acid in SEQ ID NO: 1 is deleted, substituted or added and having dextran binding activity. To do. DBD is a domain of glucosyltransferase produced by a given oral bacterium (Cariogenetic streptococci) (Abo. H. et al., J. Bacteriol. 173: 989-996, 1991).
[0014]
In the present method, the fusion protein may be one in which a linker sequence is interposed between the target protein and the DBD. Here, examples of the linker sequence include sequences that are specifically recognized and cleaved by an enzyme such as a protein hydrolase. For example, as the linker sequence, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, which is recognized and cleaved by thrombin, or the factor X (manufactured by SIGMA) and factor Xa (manufactured by Amersham Pharmacia Biotech) are recognized and cleaved. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 can be exemplified.
[0015]
When preparing a fusion protein, an expression vector that expresses the fusion protein is prepared, a host cell is transformed with the expression vector, and the transformed host cell is cultured. This expression vector has a gene encoding the target protein downstream of the promoter, a base sequence encoding a linker sequence if necessary, and a gene encoding DBD. The expression vector may have a gene encoding DBD downstream of the promoter, a base sequence encoding a linker sequence if necessary, and a gene encoding the target protein in this order. An example of a gene encoding DBD is shown in SEQ ID NO: 4.
[0016]
The gene encoding the target protein can be prepared using a normal gene cloning method. Specifically, a gene encoding a target protein can be prepared using a method as described in Molecular Cloning 2nd Edt., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989).
[0017]
In addition, a gene encoding DBD can be prepared, for example, using the method described in Abo. H. et al., J. Bacteriol. 173: 989-996, 1991. In addition, for example, a chromosyltransferase-producing chromosomal DNA library of oral bacteria (Cariogenetic streptococci) is prepared, a clone having a glucosyltransferase gene is screened from the chromosomal DNA library, and a gene encoding DBD is screened from the screened clone. Can be prepared.
[0018]
Examples of vectors that can be used when constructing an expression vector include pUC series (Takara Shuzo), pET series (Novagen), pGEX series (Amersham Pharmacia Biotech), pCAL series (STRATAGENE) PYES2 (manufactured by Invitrogen), pYEUra3 (manufactured by Clontech), pFastBac1 (manufactured by Gibco), and the like. When inserting a gene encoding the target protein and a gene encoding DBD into these vectors, a conventionally known recombinant DNA technique (see Molecular Cloning 2nd Edt., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)) is used as appropriate. Can be used.
[0019]
Examples of host cells that can be used include Escherichia coli, Bacillus subtilis, yeast cells, insect cells, and animal cells. These host cells are preferably selected as appropriate according to the type of expression vector. In other words, the type of vector can be selected depending on the type of host cell to be used. For example, when Escherichia coli is used as a host cell, the expression vector is preferably constructed using the pUC series, pET series, pGEX series, or pCAL series.
[0020]
As a method for transforming a host cell, any conventionally used method can be used. For example, a method of transforming by applying heat shock after making Escherichia coli competent cells, a polyethylene glycol method, an electroporation method, a particle gun method, or the like can be used.
[0021]
A large amount of the transformed host cell is cultured, and the fusion protein is expressed inside the host cell. When the lac promoter is used as the promoter in the expression vector, the gene encoding the fusion protein downstream of the lac promoter is expressed by adding isopropyl 1-thio-β-D-galactoside (IPTG) to the culture medium. be able to. Further, even when a vector having a T7 promoter (when a host cell having a DE3 gene is used) or a tac promoter is used, similar expression induction using IPTG is possible.
[0022]
2. Recovery of fusion protein
After inducing the expression of the fusion protein, the host cells are recovered, and the recovered host cells are dissolved in a buffer solution and lysed by sonication or the like. When lysing, it is not limited to ultrasonic treatment, and a conventionally known method can be used. For example, a lysozyme / DNase method and a french press method can be mentioned.
[0023]
After lysing the host cells, the solution is centrifuged and the supernatant is recovered. An adsorbent containing a crosslinkable dextran is mixed with the collected supernatant. Here, the adsorbent may have any shape / form such as a bead shape or a dendrid shape. For example, it is preferable to use a bead-shaped adsorbent for ease of handling. As beads containing a crosslinkable dextran (hereinafter referred to as dextran beads), for example, Sephadex beads (manufactured by Amersham Pharmacia Biotech) and Sephacryl beads (manufactured by Amersham Pharmacia Biotech) can be used.
[0024]
The fusion protein having DBD can be adsorbed to the dextran beads by adding the dextran beads and then leaving them to stir. At this time, it is preferable to remove contaminating proteins contained in the supernatant. For example, by increasing the salt concentration in the supernatant, coexisting proteins other than the fusion protein adsorbed on the dextran beads can be removed. Moreover, it is preferable to add the inhibitor which inhibits nonspecific adsorption | suction with a non-purification protein and dextran beads to a supernatant liquid. Examples of the inhibitor include surfactants such as polyoxyethylene-pt-octylphenyl ether and low molecular weight dextran. By allowing this inhibitor to be present in the supernatant at a predetermined concentration, it is possible to remove contaminating proteins other than the fusion protein adsorbed to the dextran beads.
[0025]
Here, since low molecular weight dextran has a relatively low affinity for DBD in the fusion protein, by adding low molecular weight dextran to the supernatant, it is possible to confuse other than the fusion protein adsorbed to the dextran beads. Protein can be removed. Here, the low molecular weight dextran means one having a molecular weight of 5000 [Da] or less. Examples of the low molecular weight dextran include dextran T1 (manufactured by Fluka).
Next, dextran beads are recovered from the supernatant by centrifugation or the like. When collecting dextran beads, not only centrifugation but also natural standing can be used.
[0026]
Next, the collected dextran beads are washed. For example, dextran beads can be washed by adding a buffer to dextran beads and stirring well. During this washing, the contaminating protein can be removed by adding a salt and / or a surfactant as described above. Further, this washing is preferably performed a plurality of times, for example, about 5 times.
[0027]
The washed dextran beads are then mixed into a solution containing dextran. As a result, the fusion protein bound to the dextran beads is separated from the dextran beads. Then, the fusion protein can be purified by removing only the dextran beads from the solution.
[0028]
Here, when Sephadex G-100 beads are used to recover the fusion protein, it is preferable to use a dextran having a molecular weight of 5 to 70 kDa. When dextran having a molecular weight of 5 to 70 kDa is used, the recovery rate of the fusion protein can be improved. In other words, when dextran having a molecular weight of less than 5 kDa or dextran having a molecular weight of more than 70 kDa is used, the fusion protein may not be separated from the dextran beads, and the recovery rate of the fusion protein may be reduced. .
[0029]
In addition, it is preferable to mix dextran in a solution containing dextran beads at a concentration of 20 mg / ml or more. By making the dextran concentration in the solution 20 mg / ml or more, the recovery rate of the fusion protein can be improved. In other words, when the dextran concentration in the solution is less than 20 mg / ml, the fusion protein may not be separated from the dextran beads, and the recovery rate of the fusion protein may be reduced.
[0030]
On the other hand, the solution containing the fusion protein contains dextran. However, since dextran is an inactive substance, it does not adversely affect the fusion protein even if it exists in a solution containing the fusion protein. Therefore, the fusion protein can be purified by the steps described above except when dextran is positively removed.
[0031]
In addition, when removing dextran, methods, such as a dialysis and a chromatography, can be used. Specifically, since DBD in the fusion protein is an acidic domain, the fusion protein can be adsorbed on an anion exchange resin, for example, DEAE-Toyopearl650M (manufactured by Tosoh Corporation), and dextran can be removed. The fusion protein adsorbed on the anion exchange resin can be eluted with a salt such as NaCl. When low molecular weight dextran (for example, molecular weight 5 KDa) is used for elution, this can be removed by dialysis.
[0032]
In addition, when a fusion protein in which a linker sequence is interposed between the target protein and DBD is purified, the target protein and DBD can be separated by treating with an enzyme that specifically cleaves the linker sequence. . For example, when the linker sequence of SEQ ID NO: 2 is interposed, the target protein and DBD can be separated by adding thrombin to the solution containing the purified fusion protein and processing. Thereafter, the DBD is recovered by dextran beads or chromatographed using properties such as the isoelectric point of the target protein, whereby the DBD can be removed and the target protein can be purified with high purity.
[0033]
Moreover, although the example which performs the purification method of the protein which concerns on this invention in batch type was given in the description mentioned above, the protein purification method which concerns on this invention refine | purifies a protein continuously so that it may demonstrate below. The so-called column type may be used.
That is, a column in which dextran beads as described above are packed is prepared. Then, after lysing host cells expressing the fusion protein, the collected supernatant is passed through this column. Thereby, the fusion protein can be adsorbed to dextran beads inside the column. Subsequently, a predetermined buffer or the like is passed through the column for the purpose of removing contaminating proteins present in the column. Next, the fusion protein adsorbed on the dextran beads can be eluted by passing a solution containing dextran through the column.
[0034]
Thus, the protein purification method according to the present invention can purify the target fusion protein even when the column formula is applied. The solution containing the fusion protein eluted from the column will contain dextran. However, since dextran is an inactive substance, it does not adversely affect the fusion protein even if it exists in a solution containing the fusion protein. Therefore, the fusion protein can be purified by elution from the column, except when dextran is positively removed.
[0035]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example, the technical scope of this invention is not limited to a following example.
[Example 1]
In this example, a green fluorescent protein (hereinafter referred to as GFP) used as a model protein in various fields was used as a target protein.
[0036]
1. Construction of expression vector
As shown in FIG. 1, DBD / pUC18 (Abo, H. et al., J. Bacteriol. 173: 989-996, 1991) in which a gene encoding DBD is linked downstream of the lac promoter in pUC18 (Takara Shuzo Co., Ltd.). Prepare). In this DBD / pUC18, a gene encoding GFP was linked between the lac promoter and the gene encoding DBD (multicloning site) to construct GFP-DBD / pUC18 as shown in FIG.
[0037]
2. Transformation
As a host cell, E. coli BL21 (DE3) strain (Novagen), which is a protease-deficient strain, was used. This E. coli BL21 (DE3) strain was transformed with GFP-DBD / pUC18 by the heat shock method.
[0038]
Specifically, Escherichia coli BL21 (DE3) strain was mixed with 20 mM β-mercaptoethanol, allowed to stand in ice for 10 minutes, and then added with GFP-DBD / pUC18 and stored in ice. After storage in ice 30, heat treatment was performed at 42 ° C. for 30 seconds, and then stored in ice for 2 minutes. After adding 42 ° C SOC medium, the cells were cultured with shaking at 37 ° C for 1 hour. This bacterial cell culture was cultured overnight at 37 ° C. on an LB plate containing chloramphenicol and ampicillin.
[0039]
3. Culture of transformed cells
The transformed Escherichia coli BL21 (DE3) strain was precultured in LB liquid medium containing ampicillin at 37 ° C. with shaking for 12 to 16 hours. Subsequently, 2.5 ml of the preculture solution was added to 500 ml of TPM medium, and cultured at 37 ° C. while appropriately measuring the absorbance. When the absorbance at a wavelength of 600 nm reached 0.5, 0.5 mM IPTG was added and cultivation was continued at 20 ° C. for 3 hours. In addition, expression of the gene downstream of the lac promoter is induced by addition of IPTG.
[0040]
At this time, when the culture broth was observed visually, it showed a light green color. In addition, when the Escherichia coli BL21 (DE3) strain in the culture solution was observed using a fluorescence microscope (OLYMPUS IX50), it was confirmed that GFP-derived fluorescence was emitted over the entire cell. In E. coli BL21 (DE3) strain, no inclusion bodies were formed.
[0041]
4). Recovery of fusion protein
E. coli BL21 (DE3) strain was collected by centrifuging the culture solution at 4 ° C. and 7500 × g for 2 minutes. The recovered E. coli BL21 (DE3) strain was suspended in buffer A (composition: 10 mM Tris-acetate (pH 8.0), 1 mM Mg-acetate and 150 mM K-acetate), and then centrifuged to obtain E. coli BL21 ( The strain DE3) was collected. The collected Escherichia coli BL21 (DE3) strain had a clear yellow-green color.
[0042]
Next, the recovered E. coli BL21 (DE3) strain was suspended in buffer A containing 5 mM EDTA and 1 mM PMSF, and then subjected to sonication to lyse. Then, it was centrifuged at 4 ° C. and 10000 × g for 30 minutes. Here, it was confirmed that the supernatant fraction obtained by centrifugation (hereinafter referred to as “supernatant A”) had a bright yellow-green fluorescent color. The electrophoresis pattern of the obtained supernatant fraction is shown in lane 1 in FIG.
[0043]
Next, Sephadex G-200 was added to the supernatant A at a final concentration of 2.5%, and kept at 4 ° C. on a rotator for 30 minutes. Then, Sephadex G-200 was recovered as a precipitate fraction by centrifuging at 4 ° C. and 2000 × g for 20 seconds. Next, an excessive amount of buffer A was added to the collected Sephadex G-200 and mixed well. Thereafter, centrifugation was performed under the same conditions, and Sephadex G-200 was collected again as a precipitate fraction. By repeating this washing treatment 5 times, the non-specific adsorbed protein adsorbed to Sephadex G-200 was removed.
[0044]
Next, Sephadex G-200 after the washing treatment was suspended in buffer A, and dextran having a molecular weight of 18000 (manufactured by SIGMA) was added to 10 mg / ml and mixed well. Subsequently, Sephadex G-200 was precipitated by centrifuging at 4 ° C. and 2000 × g for 20 seconds, and a supernatant exhibiting a yellowish green fluorescent color was collected. The collected supernatant was analyzed by SDS-PAGE / CBB staining (lane 2 in FIG. 2) and densitometry, and it was found that the purity of the fusion protein exceeded 95%.
[0045]
5. Other examples
The fusion protein was purified in the same manner as described above except that the target protein was red fluorescent protein instead of GFP. When the finally collected supernatant was analyzed by SDS-PAGE / CBB staining, it was found that the fusion protein could be purified to a very high purity as shown in lane 3 in FIG.
[0046]
6). Examination of adsorption amount of fusion protein
The amount of fusion protein adsorbed on Sephadex G-200 was examined. Specifically, glucosyltransferase (GTF) and DBD described in Abo, H., et al., J. Bacteriol. 173: 989-996, (1991), respectively, were purified by a conventionally known method to obtain a predetermined concentration. Are prepared for each protein. Then, various volumes of Sephadex G-200 suspended in buffer A and protein are mixed. The mixed solution was allowed to stand for 30 minutes while being kept at 4 ° C. on a rotator, and then centrifuged at 4 ° C. and 2000 × g for 60 seconds to precipitate Sephadex G-200, and the supernatant was recovered.
[0047]
The protein concentration contained in the collected supernatant was measured using BIO-RAD PROTEIN ASSAY (manufactured by BIO-RAD). The amount of protein adsorbed on Sephadex G-200 was calculated from the difference between the protein concentration measured without mixing Sephadex G-200 and the protein concentration in the collected supernatant. The relationship between the amount of protein bound to Sephadex G-200 and the amount of Sephadex G-200 is shown in FIG.
[0048]
FIG. 3 shows that 30 μmole (4.1 mg) is adsorbed on GTF and 70 μmole (2.1 mg) is adsorbed on DBD per 1 ml of dextran beads (Sephadex G-200). Further, when the same experiment was conducted with an incubation time of 3 hours, 103 μmol (14.2 mg) of GTF and 97 μmol (2.9 mg) of DBD were adsorbed. From these results, it was proved that the fusion protein could be sufficiently adsorbed to the dextran beads by the above-described method, and that the fusion protein could be sufficiently purified.
[0049]
7). Effects of coexisting reagents
When various reagents were present in the supernatant A when the fusion protein was adsorbed on the dextran beads, it was investigated what effect the adsorption characteristics have. Specifically, Sephadex G-100 was used as dextran beads, and the adsorption rate of DBD to Sephadex G-100 was measured in the supernatant A containing various reagents. The results are shown in Table 1.
[0050]
[Table 1]
Figure 0003673852
[0051]
As can be seen from Table 1, the adsorption rate of DBD on Sephadex G-100 is hardly lowered even in the state containing various reagents. On the contrary, when various reagents except 0.1% Tween20 are included in the supernatant A, the adsorption rate of DBD to Sephadex G100 is improved. From this, it was found that the adsorption rate of the fusion protein can be improved and a larger amount of the fusion protein can be purified when various reagents are present in the buffer A when the fusion protein is adsorbed to the dextran beads. .
[0052]
8). Relationship between mixing time and purification efficiency
When the fusion protein contained in the supernatant A was adsorbed to the dextran beads, the relationship between the incubation time after mixing the dextran beads with the supernatant A and the recovery rate of the fusion protein was examined. Specifically, Sephadex G-100 was used as dextran beads, the incubation time was changed from 0 to 15 hours, and the amount of fusion protein recovered in each case was measured. The amount of fusion protein recovered with respect to the total amount of fusion protein contained in supernatant A was calculated as a percentage. The results are shown in FIG.
[0053]
As can be seen from FIG. 4, the recovery rate of the fusion protein is improved as the incubation time becomes longer. It was also found that 70% or more of the fusion protein can be recovered by setting the incubation time sufficiently. From this result, it became clear that according to the above-described method, the fusion protein expressed in the host cell can be recovered in high yield.
[0054]
9. Examination of dextran used for elution of fusion protein 1
The concentration of dextran used to elute the fusion protein adsorbed on the dextran beads was examined. Specifically, the concentration of 18000 molecular weight dextran (manufactured by SIGMA) added to buffer A containing Sephadex G-200 adsorbed with the fusion protein was varied, and the amount of fusion protein eluted at each concentration was measured. did. The results are shown in FIG.
[0055]
As can be seen from FIG. 5, the higher the concentration of dextran having a molecular weight of 18000, the more the fusion protein can be eluted. In particular, it was found that when the concentration of dextran was 20 mg / ml or more, the fusion protein could be eluted almost at the maximum.
[0056]
10. Examination of dextran used for elution of fusion protein 2
The molecular weight of dextran used to elute the fusion protein adsorbed on the dextran beads was examined. Specifically, dextran having various molecular weights was added to buffer A containing Sephadex G-100 to which the fusion protein was adsorbed, and the relationship between the molecular weight of dextran and the recovery rate of the fusion protein was examined. At this time, the molecular weight of dextran is 1 KDa (Fluka), 5 KDa (Fluka), 10 KDa (Amersham Pharmacia Biotech), 18.1 KDa (SIGMA), 70 KDa (Fluka), 150 KDa (Fluka) Manufactured), 500 KDa (manufactured by Amersham Pharmacia Biotech), 2000 KDa (manufactured by Amersham Pharmacia Biotech), and 5000 KDa (manufactured by polyscience). The results are shown in FIG.
[0057]
As can be seen from FIG. 6, when dextran having a molecular weight of 5 to 70 kDa is used, the recovery rate of the fusion protein is high. From this result, it was found that it is preferable to use dextran having a molecular weight of 5 to 70 kDa in order to efficiently purify the fusion protein from Sephadex G-100.
[0058]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, by using a dextran binding domain as an additional tag, it is possible to rapidly purify a target protein without using a physiologically active substance as an eluent. A method for purifying various proteins.
[0059]
[Sequence Listing]
Figure 0003673852
Figure 0003673852
Figure 0003673852
Figure 0003673852

[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram for explaining the construction of an expression vector prepared in an example.
FIG. 2 is an SDS-PAGE photograph of supernatant A (lane 1), supernatant containing eluted GFP-DBD fusion protein (lane 2), and red fluorescence-DBD fusion protein (lane 3).
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of protein bound to Sephadex G-200 and the amount of Sephadex G-200.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the incubation time and the recovery rate of the fusion protein.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the concentration of dextran and the amount of eluted protein.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the molecular weight of dextran and the recovery rate of the fusion protein.

Claims (6)

精製対象のタンパク質分子と、配列番号1で表されるデキストラン結合ドメイン又は配列番号1における少なくとも1個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列を有しデキストラン結合活性を有するデキストラン結合ドメインとを融合させてなる融合タンパク質を含有する溶液中に、架橋性デキストランを含む吸着体を混合し、その後、上記溶液中から取り出した上記吸着体を、分子量 5 70[kDa] のデキストランを含む溶液中に混合し、該溶液中に上記融合タンパク質を溶出させることを特徴とするタンパク質の精製方法。A protein molecule to be purified, and a dextran-binding domain represented by SEQ ID NO: 1 or a dextran-binding domain having an dextran-binding activity having an amino acid sequence in which at least one amino acid in SEQ ID NO: 1 has been deleted, substituted or added solution in a solution containing a fusion protein fused by mixing adsorbent containing a crosslinking dextran, then dextran of the adsorbent extracted from the above-mentioned solution, molecular weight 5 ~ 70 [kDa] of A method for purifying a protein, which comprises mixing in and eluting the fusion protein in the solution. 上記デキストランを含む溶液中に、20mg/mlの濃度でデキストランを混合することを特徴とする請求項1記載のタンパク質の精製方法。  The method for purifying a protein according to claim 1, wherein dextran is mixed in the solution containing dextran at a concentration of 20 mg / ml. 上記融合タンパク質を含有する溶液中に上記吸着体を混合する際に、当該溶液を高塩濃度とすることを特徴とする請求項1記載のタンパク質の精製方法。  The method for purifying a protein according to claim 1, wherein when the adsorbent is mixed in a solution containing the fusion protein, the solution is made to have a high salt concentration. 上記融合タンパク質を含有する溶液中に上記吸着体を混合する際に、当該溶液中に精製対象以外の共雑タンパク質と上記吸着体との非特異的吸着を阻害する阻害剤として、分子量5000以下のデキストランを添加することを特徴とする請求項1に記載のタンパク質の精製方法。When the adsorbent is mixed in the solution containing the fusion protein, an inhibitor having a molecular weight of 5000 or less as an inhibitor that inhibits nonspecific adsorption between the adsorbent and a non-purified protein in the solution . Dextran is added , The protein purification method of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 上記融合タンパク質は、精製対象のタンパク質分子とデキストラン結合ドメインとの間にリンカー配列を介在させてなることを特徴とする請求項1記載のタンパク質の精製方法。  The method for purifying a protein according to claim 1, wherein the fusion protein comprises a linker sequence interposed between a protein molecule to be purified and a dextran binding domain. 上記デキストランを含む溶液中に溶出した融合タンパク質を、上記リンカー配列を特異的に切断する酵素で処理することを特徴とする請求項1記載のタンパク質の精製方法。  The method for purifying a protein according to claim 1, wherein the fusion protein eluted in the solution containing dextran is treated with an enzyme that specifically cleaves the linker sequence.
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