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包涵体纯化 | 菌体裂解和包涵体洗涤

Source:羧基磁珠Author:admin Addtime:2018/11/02 Click:
 基因重组技术可以用来大量生产自然界极其微量的功能蛋白或多肽,大肠杆菌等原核生物因其生长速度快,营养要求低,通常作为基因重组技术的首选宿主菌。然而,用大肠杆菌高效表达的重组蛋白常常会形成不溶性的且无活性的包涵体。包涵体是重组基因在表达过程中因蛋白质的二级结构错误折叠所形成的一种致密性的结构,这种结构有利于重组蛋白不被胞内蛋白酶水解,保证了重组蛋白的高效表达。

 

 

 

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菌体裂解

菌体裂解的方法有反复冻融法、研磨、高压均质等方法,最常用的方法是超声破碎法,常用裂解液:50mM Tris-HCl(pH8.5~9.0),   2mM EDTA,   100mM NaCl,    0.5% Triton X-100。

 

 

EDTA,可以防止蛋白降解;

NaCl,一定的盐离子可降低某些带电基团间的斥力;

Triton X-100,可以除去其他细菌成分,如膜外蛋白,质粒DNA和杂质。

也可以在裂解液中加入溶菌酶促进裂解,PMSF等防止蛋白降解。

 

 

1.高速组织捣碎:将材料配成稀糊状液,放置于筒内约1/3体积,盖紧筒盖,将调速器先拨至最慢处,开动开关后,逐步加速至所需速度。

此法适用于动物内脏组织、植物肉质种子等。 

 

2.玻璃匀浆器匀浆:先将剪碎的组织置于管中,再套入研杆来回研磨,上下移动,即可将细胞研碎,其破碎程度比高速组织捣碎机为高。

此法适用于量少和动物脏器组织。 

 

3.超声波处理法:用一定功率的超声波处理细胞悬液,使细胞急剧震荡破裂,此法多适用于微生物材料,用大肠杆菌制备各种酶,常选用50-100毫克菌体/毫升浓度,在1KG至10KG频率下处理10-15分钟,此法的缺点是在处理过程会产生大量的热,应采取相应降温措施,时间以及超声间歇时间、超声时间可以自己调整,超声完全了菌液应该变清亮,如果不放心可以在显微镜下观察。

对超声波及热敏感的蛋白和核酸应慎用。 

 

4.反复冻融法:将细胞在-20度以下冰冻,室温融解,反复几次,由于细胞内冰粒形成和剩余细胞液的盐浓度增高引起溶胀,使细胞结构破碎。 
 

5.化学处理法:有些动物细胞,例如肿瘤细胞可采用十二烷基磺酸钠(SDS)、去氧胆酸钠等细胞膜破坏,细菌细胞壁较厚,可采用溶菌酶处理效果更好。 

 

 

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包涵体洗涤

菌体经过物理或化学裂解后,通过离心得到粗制包涵体,它除了含有重组蛋白外,也包含一些细菌碎片、外膜蛋白、核酸、脂多糖等杂质,这些杂质的存在会严重影响目的蛋白的变复性收率、蛋白生物活性和下游纯化过程。对于包涵体的纯化,包涵体的前处理是很重要的。

 

    包涵体洗涤过程中的难点主要是膜蛋白和核酸类杂质的去除[1]。一些外膜蛋白、质粒DNA和其它杂质的去除:常用1%以下的中性去垢剂,如Tween、Triton、Lubel和 NP40等。

包涵体表面吸附的大部分不溶性杂蛋白的去除:常用低浓度的盐酸胍或尿素/中性去垢剂/EDTA/还原剂等洗去。洗涤液pH以与工程菌生理条件相近为宜,使用的还原剂为0.1-5mM。EDTA为0.1-0.3 mM。

进一步去除包涵体杂质以及大肠杆菌外膜蛋白Omp T的去除:常常选用去垢剂脱氧胆酸盐、Triton X-100和低浓度的变性剂;

 

 

传统洗涤方法

 

第一次洗涤加入含一定比例去垢剂(Triton X-100、吐温等)的缓冲液,如2% Triton X-100,500mM NaCl,将包涵体悬液搅拌洗涤一定时间后离心去除上清,收集沉淀;

第二次洗涤加入含低浓度变性剂的缓冲液 , 如 2M Urea,50mM Tris1mM EDTApH7.0-8.5左右,将包涵体悬液搅拌洗涤一定时间后离心去除上清,收集沉淀;(尿素浓度以对目标蛋白不损失的最高浓度处理)。

根据需要再洗涤第三次或第四次,同样离心去除上清,收集沉淀。

 

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[1] 罗莉, 秦娇荣, 王明蓉. 重组sTNFR1蛋白包涵体洗涤方法的研究[J]. 中国生物工程杂志, 2013, 33(9):45-52.