[go: up one dir, main page]

RU2593172C2 - RECOMBINANT PLASMID DNA pER-TA1 GyrA-AcSer CODING SERINE ACETYLTRANSFERASE CAPABLE OF in vivo ACETYLATION OF N-TERMINAL SERINE DEACETYL-THYMOSIN α1 AND HYBRID PROTEIN CAPABLE OF AUTOCATALYTIC BREAKDOWN TO FORM HUMAN THYMOSIN α1, STRAIN OF Eschrichia coli C3030/pER-TA1GyrA-AcSer PRODUCER OF SAID PROTEINS AND METHOD OF PRODUCING GENETICALLY ENGINEERED HUMAN THYMOSIN - Google Patents

RECOMBINANT PLASMID DNA pER-TA1 GyrA-AcSer CODING SERINE ACETYLTRANSFERASE CAPABLE OF in vivo ACETYLATION OF N-TERMINAL SERINE DEACETYL-THYMOSIN α1 AND HYBRID PROTEIN CAPABLE OF AUTOCATALYTIC BREAKDOWN TO FORM HUMAN THYMOSIN α1, STRAIN OF Eschrichia coli C3030/pER-TA1GyrA-AcSer PRODUCER OF SAID PROTEINS AND METHOD OF PRODUCING GENETICALLY ENGINEERED HUMAN THYMOSIN Download PDF

Info

Publication number
RU2593172C2
RU2593172C2 RU2015116745/10A RU2015116745A RU2593172C2 RU 2593172 C2 RU2593172 C2 RU 2593172C2 RU 2015116745/10 A RU2015116745/10 A RU 2015116745/10A RU 2015116745 A RU2015116745 A RU 2015116745A RU 2593172 C2 RU2593172 C2 RU 2593172C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sequence
ta1gyra
acser
per
thymosin
Prior art date
Application number
RU2015116745/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015116745A (en
Inventor
Роман Станиславович Есипов
Василий Николаевич Степаненко
Дмитрий Александрович Макаров
Анатолий Иванович Мирошников
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН)
Priority to RU2015116745/10A priority Critical patent/RU2593172C2/en
Publication of RU2015116745A publication Critical patent/RU2015116745A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2593172C2 publication Critical patent/RU2593172C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to genetic and protein engineering and represents recombinant plasmid DNA pER-TA1GyrA-AcSer, intended for simultaneous biosynthesis of two proteins - hybrid polypeptide containing amino acid sequence of human thymosin α1 and intein, and enzyme E.coli - serine acetyl transferase, having molecular weight 5.04 MDa. Plasmid consists of BsaBI/NdeI DNA fragment of plasmid pTWTN-1, containing T7 promoter sequence and operator lacO; Ndei/PstI DNA fragment containing a sequence of hybrid protein, including adapted to said sites sequence of recombinant human thymosin α1, intein sequence Moss GyrA and sequence of chitin binding domain; Psti/NcoI DNA fragment coding reduced Shine-Dalgarno sequence and non-standard as codon-start amino acid valine; NcoI/XhoI DNA fragment containing a sequence of serine N-acetyl transferase; DNA fragment containing genetic marker of β-lactamase gene, determining resistance of transformed by plasmid pER-TA1GyrA-AcSer cells of E.coli to penicillin antibiotics; DNA fragment containing a sequence coding replication start point; DNA fragment coding sequence of lactose repressor LacI. Invention also relates to a strain Escherichia coli C3030/pER-TA1GyrA-AcSer, producing hybrid polypeptide, containing amino acid sequence of human thymosin α1 and intein, as well as serine acetyl transferase obtained by transformation of cells of Escherichia coli strain S3030 of recombinant plasmid DNA pER-TA1GyrA-AcSer.
EFFECT: invention enables to obtain recombinant human thymosin Alpha 1 with high output and simple production technology.
3 cl, 2 dwg, 3 ex

Description

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к генной и белковой инженерии. Оно может быть использовано для получения рекомбинантного человеческого тимозина альфа 1.The invention relates to biotechnology, in particular to genetic and protein engineering. It can be used to produce recombinant human thymosin alpha 1.

Тимозин альфа 1 - это полипептид, вырабатываемый тимусовой железой, который влияет на клетки иммунной системы, участвующие в противовирусном ответе, а также прямо воздействует на инфицированные вирусом гепатоциты. Иммуномодулирующий эффект тимозина альфа 1 проявляется в повышении количества CD4, CD8 лимфоцитов и NK клеток, а также в приведении иммунного ответа к подтипу Th1. Противовирусное действие выражено в увеличении экспрессии молекул главного комплекса гистосовместимости 1-го класса на инфицированных клетках и прямом подавлении размножения вируса.Thymosin alpha 1 is a polypeptide produced by the thymus gland, which affects the cells of the immune system involved in the antiviral response, and also directly affects hepatocytes infected with the virus. The immunomodulating effect of thymosin alpha 1 is manifested in an increase in the number of CD4, CD8 lymphocytes and NK cells, as well as in bringing the immune response to the Th1 subtype. The antiviral effect is expressed in an increase in the expression of molecules of the main histocompatibility complex of the 1st class on infected cells and a direct suppression of virus reproduction.

Тимозин альфа 1 человека представляет собой 28-членный полипептид, ацетилированный по N-концевой α-аминогруппе (SEQ ID NO 2).Human thymosin alpha 1 is a 28-membered polypeptide acetylated at the N-terminal α-amino group (SEQ ID NO 2).

В мировой практике тимозин альфа 1 выделяют из природных источников либо получают химическим синтезом.In world practice, thymosin alpha 1 is isolated from natural sources or obtained by chemical synthesis.

Известен способ получения тимозина α1 из тимуса теленка при помощи многостадийной хроматографической очисткиA known method for producing thymosin α1 from calf thymus using multistage chromatographic purification

(Goldstein, A.L., Т.L.K. Low, М. Mcadoo, J. Mcclure, G.В. Thurman, J.L. Rossro, C.Y. Lai, D. Chang, S.S. Wang, C. Harvey, A.H. Ramel & J. Meienhofer. 1977. Proc. Nat. Acad. Sci. US 74: 725).(Goldstein, AL, T. LK Low, M. Mcadoo, J. Mcclure, G. B. Thurman, JL Rossro, CY Lai, D. Chang, SS Wang, C. Harvey, AH Ramel & J. Meienhofer. 1977. Proc. Nat. Acad. Sci. US 74: 725).

Недостатком метода является сложность очистки и дороговизна получаемого пептида.The disadvantage of this method is the difficulty of cleaning and the high cost of the resulting peptide.

Альтернативным способом получения тимозина α1 является биотехнологический путь с использованием экспрессии рекомбинантного гена в бактериях.An alternative way to obtain thymosin α1 is a biotechnological pathway using the expression of a recombinant gene in bacteria.

Известен способ получения тимозина α1, в котором осуществлен микробиологический синтез гибридного белка, включающего в себя аминокислотную последовательность тимозин альфа 1 и бета-галактозидазу Escherichia coliA known method of producing thymosin α1, in which the microbiological synthesis of a hybrid protein is carried out, including the amino acid sequence of thymosin alpha 1 and beta-galactosidase Escherichia coli

(Wetzel, R., Heyneker, H.L., Goeddel, D.V., Jhurani, P., Shapiro, J., Crea, R., Low, T.L.K., McClure, J.E., Thurman, G.В., & Goldstein, A.L. Biochem. 1980. V. 19. P. 6096-6104).(Wetzel, R., Heyneker, HL, Goeddel, DV, Jhurani, P., Shapiro, J., Crea, R., Low, TLK, McClure, JE, Thurman, G. B., & Goldstein, AL Biochem. 1980. V. 19. P. 6096-6104).

Описанная в этой работе конструкция обладает рядом недостатков. Во-первых, гибридный белок β-галактозидаза - тимозин α1 содержит в своем составе 24 метионина, что приводит после обработки бромцианом к сложной смеси продуктов, выделение из которой целевого продукта практически невозможно. Во-вторых, доля целевого пептида в гибридном белке составляет не более 3%, что обесценивает высокую экспрессию гибридного белка в клетках бактерий.The design described in this work has several disadvantages. Firstly, the hybrid protein β-galactosidase - thymosin α1 contains 24 methionines, which after treatment with bromine cyan leads to a complex mixture of products, the isolation of which target product is almost impossible. Secondly, the proportion of the target peptide in the hybrid protein is not more than 3%, which invalidates the high expression of the hybrid protein in bacterial cells.

Известен способ, в котором вместо «носителя» использовался белок небольшого размера - фактор некроза опухолейA known method in which instead of a "carrier" was used a small protein - tumor necrosis factor

(В.Г. Коробко, Е.Ф. Болдырева, С.А. Филиппов, Н.П. Беркова, В.Н. Добрынин, В.А. Шмелев, С.Г. Попов, С.И. Евсегнеев, Л.Ю. Носова. Биоорг. химия 1992. V. 18. N 5 Р. 646-659), (Шмелев В.А., Бунина З.Ф., Кудрявцева Т.Ю. Молекуляр. генетика, микробиология и вирусология. - 1995. V1. С 9-14).(V.G. Korobko, E.F. Boldyreva, S.A. Filippov, N.P. Berkova, V.N. Dobrynin, V.A. Shmelev, S.G. Popov, S.I. Evsegneev, L. .U. Nosova. Bioorg. Chemistry 1992. V. 18. N 5 R. 646-659), (Shmelev V.A., Bunina Z.F., Kudryavtseva T.Yu. Molecular genetics, microbiology and virology. - 1995. V1. 9-14).

Недостатком данного способа стало уменьшение эффективности расщепления гибридного белка по сравнению с бета-галактозидазой. Расщепление гибридного белка происходило с малым выходом целевого пептида и сопровождалось образованием трудно отделяемых продуктов неспецифических реакций.The disadvantage of this method was the decrease in the efficiency of cleavage of the hybrid protein compared with beta-galactosidase. The cleavage of the hybrid protein occurred with a small yield of the target peptide and was accompanied by the formation of difficult to separate products of nonspecific reactions.

Известна более перспективная конструкция гибридного белка с модифицированным интеином Sce VMA, способного к автокаталитическому отщеплению в присутствии тиольного реагентаA more promising design of a hybrid protein with a modified Sce VMA intein is known, capable of autocatalytic cleavage in the presence of a thiol reagent

(Р.С. Есипов, А.И. Гуревич, В.Н. Степаненко, Л.А. Чупова, Д.В. Чувиковский, А.И. Мирошников. Биоорг. химия 2004. V. 30 N5. Р. 481-486).(R.S. Esipov, A.I. Gurevich, V.N. Stepanenko, L.A. Chupova, D.V. Chuvikovsky, A.I. Miroshnikov. Bioorg. Chemistry 2004. V. 30 N5. P. 481 -486).

Недостаток данного способа заключался в том, что процесс расщепления гибридного белка происходил неконтролируемо - на стадии in vivo и последующих стадиях очистки гибридного белка, без добавления тиольного реагента.The disadvantage of this method was that the process of cleavage of the hybrid protein occurred uncontrollably - in the in vivo stage and subsequent stages of purification of the hybrid protein, without adding a thiol reagent.

Недостатком всех вышеописанных способов была необходимость химического ацетилирования пептида для получения нативной структуры тимозина α1.The disadvantage of all the above methods was the need for chemical acetylation of the peptide to obtain the native structure of thymosin α1.

Наиболее близкий к заявленному способу получения тимозина α1 описан в работе (YuantaoRen, Xueqin Yao, Hongmei Dai, Shulong Li, Hongqing Fang, Huipeng Chen and Changlin Zhou. Microbial Cell Factories 2011. 10:26). В данной работе ацетилирование N-концевого серина тимозина α1 проводили in vivo аланиновой N-ацетилтрансферазой из E. coli. Для этого в многокопийную плазмиду pET22b(+) клонировали последовательность модифицированного интеина Spl DnaX и тимозина α1, а последовательность аланиновой ацетилтрансферазы (RimJ) - в низкокопийную плазмиду pACYCDuet-1. Затем трансформировали полученными плазмидами штамм E. coli BL21 (DE3).Closest to the claimed method for producing thymosin α1 is described in (YuantaoRen, Xueqin Yao, Hongmei Dai, Shulong Li, Hongqing Fang, Huipeng Chen and Changlin Zhou. Microbial Cell Factories 2011. 10:26). In this work, acetylation of the N-terminal serine of thymosin α1 was carried out in vivo by alanine N-acetyltransferase from E. coli. For this, the sequence of the modified intein Spl DnaX and thymosin α1 was cloned into the multi-copy plasmid pET22b (+), and the sequence of the alanine acetyltransferase (RimJ) was cloned into the low-copy plasmid pACYCDuet-1. Then E. coli strain BL21 (DE3) was transformed with the obtained plasmids.

Недостаток такого способа получения ацетилированного пептида заключается в том, что наличие двух плазмид в штамме-продуценте требует присутствия двух разных антибиотиков, что при масштабировании увеличивает затраты на производство. Также недостаток данного метода заключается в выборе аланиновой ацетилтрансферазы в качестве ацетилирующего фермента, которая неспецифична серину - N-концевой аминокислоте.The disadvantage of this method of producing acetylated peptide is that the presence of two plasmids in the producer strain requires the presence of two different antibiotics, which, when scaled, increases production costs. Another disadvantage of this method is the choice of alanine acetyltransferase as an acetylating enzyme that is not specific to serine, the N-terminal amino acid.

Изобретение решает задачу получения высокопродуктивного рекомбинантного бактериального штамма-продуцента, позволяющего получать рекомбинантный человеческий тимозин α1 с высоким выходом и по упрощенной технологии.The invention solves the problem of obtaining a highly productive recombinant bacterial producer strain, allowing to obtain recombinant human thymosin α1 in high yield and by simplified technology.

Поставленная задача решается за счет того, что:The problem is solved due to the fact that:

1. Конструируют экспрессионную плазмиду ДНК pER-TA1GyrA путем клонирования гена тимозина α1 в векторную плазмиду pTWIN1. Участок, кодирующий измененную последовательность Шайна-Дальгарно и нестандартную в качестве старт-кодона аминокислоту валин, синтезируют из двух олигонуклеотидов и клонируют в вектор pER-TA1GyrA. Далее с помощью искусственно синтезированных олигонуклеотидов амплифицируют участок генома Escherichia coli, кодирующий сериновую ацетилтрансферазу, и клонируют в векторную плазмиду pER-TA1GyrA-RBS. Таким образом, получают вектор pER-TA1GyrA-AcSer.1. The expression plasmid pER-TA1GyrA DNA was constructed by cloning the thymosin α1 gene into the vector plasmid pTWIN1. The plot encoding the altered Shine-Dalgarno sequence and the amino acid valine, which is non-standard as a start codon, is synthesized from two oligonucleotides and cloned into the vector pER-TA1GyrA. Next, using the artificially synthesized oligonucleotides, the portion of the Escherichia coli genome encoding the serine acetyltransferase is amplified and cloned into the vector plasmid pER-TA1GyrA-RBS. Thus, the vector pER-TA1GyrA-AcSer is obtained.

2. Путем трансформации плазмидной ДНК pER-TA1GyrA-AcSer клеток Escherichia coli С3030 получают штамм-продуцент,2. By transforming the plasmid DNA pER-TA1GyrA-AcSer of Escherichia coli C3030 cells, a producer strain is obtained,

3. При индуцированном культивировании полученного штамм-продуцента происходит биосинтез рекомбинантной сериновой ацетилтрансферазы и накопление in vivo ацетилированного по N-концевой α-аминогруппе растворимого гибридного белка TA1GyrA, содержащего наряду с тимозином альфа 1 человека последовательность мини-интеина Мхе Gyr А.3. In the induced cultivation of the obtained producer strain, the biosynthesis of the recombinant serine acetyltransferase and the accumulation in vivo of the TA1GyrA soluble fusion protein acetylated at the N-terminal α-amino group containing, along with thymosin alpha 1 human, the sequence of mini-intein Mhe Gyr A.

4. Клеточную биомассу разрушают в буферном растворе и выделяют осветленный клеточный лизат, содержащий гибридный белок TA1GyrA. Гибридный белок TA1GyrA наносят на хитиновый сорбент уравновешенный в буфере, содержащем 100 мМ NaCl, промывают буфером, содержащим 2 М мочевину, и уравновешивают в буфере, содержащем 100 мМ ДТТ, тем самым индуцируют автокаталитическое расщепление гибридного белка, затем инкубируют 24 ч при 25°С. Отщепленный тимозин альфа 1 затем элюируют в том же буфере. Дальнейшую очистку и анализ рекомбинантного тимозина α1 человека проводят посредством обращенно-фазовой хроматографии. Идентификацию образующегося рекомбинантного человеческого тимозина α1 проводят с помощью масс-спектрометрии.4. Cellular biomass is destroyed in the buffer solution and a clarified cell lysate containing the TA1GyrA fusion protein is isolated. TA1GyrA fusion protein is applied to a chitin sorbent balanced in a buffer containing 100 mM NaCl, washed with a buffer containing 2 M urea, and balanced in a buffer containing 100 mM DTT, thereby inducing autocatalytic cleavage of the fusion protein, then incubating for 24 hours at 25 ° C . The cleaved thymosin alpha 1 is then eluted in the same buffer. Further purification and analysis of recombinant human thymosin α1 is carried out by reverse phase chromatography. Identification of the resulting recombinant human thymosin α1 is carried out using mass spectrometry.

Техническим результатом автокаталитического расщепления гибридного белка является образование тимозина α1, выход которого достигает 3% относительно суммарного белка клетки при чистоте препарата не ниже 98%.The technical result of autocatalytic cleavage of the hybrid protein is the formation of thymosin α1, the yield of which reaches 3% relative to the total protein of the cell with a drug purity of at least 98%.

Чтобы избежать трудностей, связанных с расщеплением рекомбинантного гибридного белка с помощью различных протеаз, таких как энтерокиназа, фактор X и др., а также с целью удешевления этой стадии используют в составе гибридного белка мини-интеин GyrA из Mycobacterium xenopi (Telenti, A., Southworth, М., Alcaide, F., Daugelat, S., Jacobs, W.R. Jr. and Perler, F.B. (1997). J. Bacteriol.. 179, 6378-6382.) для направленного автокаталитического расщепления гибрида на целевой полипептид и интеин. Для этой цели амплифицируют ген тимозина α1 (SEQ ID NO 1) с помощью ПЦР, используя в качестве матрицы плазмиду с искусственным геном тимозина α1, и клонируют его в векторную плазмиду pTWIN1, содержащую ген интеина из Mycobacterium xenopi GyrA, и участок связывания с хитином (Chitin-Binding Domen) из Bacillus circulans (Telenti, A., Southworth, M., Alcaide, F., Daugelat, S., Jacobs, W.R. Jr. and Perler, F.B. (1997). J. Bacteriol.. 179, 6378-6382; Evans, J, T.C., Bermer, J., Xu, M.-Q., (1999) J. Biol. Chem., 274, 18359-18363), по сайтам рестриктаз NdeI и SapI. Далее для получения полицистронной конструкции участок, кодирующий измененную последовательность Шайна-Дальгарно, нестандартную в качестве старт-кодона аминокислоту валин и сайты эндонуклеаз рестрикции NcoI и XhoI, синтезируют из двух олигонуклеотидов и клонируют в вектор pTWIN1 по сайтам эндонуклеаз рестриции Pst I и BamHI. Далее с помощью искусственно синтезированных олигонуклеотидов амплифицируют участок генома Escherichia coli, кодирующий сериновую ацетилтрансферазу, и клонируют в полученную до этого векторную плазмиду pER-TA1GyrA-RBS по сайтам эндонуклеаз рестрикции NcoI и XhoI. Полученной экспрессионной плазмидой pER-TA1GyrA-AcSer, строение которой приведено на фиг. 1, трансформируют клетки E. coli С3030.To avoid the difficulties associated with the cleavage of the recombinant fusion protein using various proteases, such as enterokinase, factor X, etc., as well as to reduce the cost of this step, the mini-intein GyrA from Mycobacterium xenopi (Telenti, A., Southworth, M., Alcaide, F., Daugelat, S., Jacobs, WR Jr. and Perler, FB (1997). J. Bacteriol .. 179, 6378-6382.) For targeted autocatalytic cleavage of a hybrid into a target polypeptide and intein . For this purpose, the thymosin gene α1 (SEQ ID NO 1) is amplified by PCR using a plasmid with the artificial thymosin gene α1 as a template and cloned into the vector plasmid pTWIN1 containing the integin gene from Mycobacterium xenopi GyrA and the chitin binding site ( Chitin-Binding Domen) from Bacillus circulans (Telenti, A., Southworth, M., Alcaide, F., Daugelat, S., Jacobs, WR Jr. and Perler, FB (1997). J. Bacteriol .. 179, 6378 -6382; Evans, J, TC, Bermer, J., Xu, M.-Q., (1999) J. Biol. Chem., 274, 18359-18363), at restriction enzyme sites NdeI and SapI. Further, in order to obtain a polycistronic design, the region encoding the altered Shine-Dalgarno sequence, the amino acid valine nonstandard as the start codon, and the NcoI and XhoI restriction endonuclease sites are synthesized from two oligonucleotides and cloned into the pTWIN1 vector at the Pst I and BamHI restriction endonuclease sites. Then, using the artificially synthesized oligonucleotides, the portion of the Escherichia coli genome encoding the serine acetyltransferase is amplified and cloned into the previously obtained vector plasmid pER-TA1GyrA-RBS at the NcoI and XhoI restriction endonuclease sites. The resulting expression plasmid pER-TA1GyrA-AcSer, the structure of which is shown in FIG. 1, transform E. coli C3030 cells.

Образующийся при экспрессии рекомбинантного гена гибридный белок TA1GyrA далее in vivo процессируется с отщеплением N-формилметионина и селективно ацетилируется по N-концевому серину. Этот гибридный белок способен к автокаталитическому расщеплению на тимозин α1 человека и интеин. Выход тимозина α1 высокой степени чистоты (98%) после обращенно-фазовой хроматографии достигает 3% относительно суммарного белка клетки.The TA1GyrA fusion protein resulting from expression of the recombinant gene is further processed in vivo with cleavage of N-formylmethionine and selectively acetylated at the N-terminal serine. This fusion protein is capable of autocatalytic cleavage into human thymosin α1 and intein. The yield of thymosin α1 of high purity (98%) after reverse phase chromatography reaches 3% relative to the total protein of the cell.

В предлагаемом техническом решении используют штамм-продуцент Escherichia coli С3030, содержащий плазмидную ДНК pER-TA1GyrA-AcSer для суперпродукции и продукции двух белков: гибридного белка TA1GyrA, содержащего последовательность тимозина α1 человека и интеин Мхе GirA, и фермента - сериновой ацетилтрансферазы E. coli соответственно.The proposed technical solution uses a producer strain Escherichia coli C3030 containing plasmid DNA pER-TA1GyrA-AcSer for superproduction and production of two proteins: a hybrid protein TA1GyrA containing a sequence of human thymosin α1 and intein Mxe GirA, and the enzyme, respectively, of E. coli serine acetyltransferase .

Используют рекомбинантную плазмидную ДНК pER-TA1GyrA-AcSerUse recombinant plasmid DNA pER-TA1GyrA-AcSer

- кодирующую аминокислотную последовательность рекомбинантного человеческого тимозина α1;- the coding amino acid sequence of recombinant human thymosin α1;

- состоящую из из BsaBI/NdeI-фрагмента ДНК плазмиды pTWIN-1, содержащего последовательность промотора Т7 и оператора lacO; NdeI/PstI-фрагмента ДНК, содержащего последовательность гибридного белка, включающего в себя адаптированную к этим сайтам последовательность гена рекомбинантного человеческого тимозина α1, последовательность интеина Мхе GyrA и последовательность хитинсвязывающего домена; PstI/NcoI-фрагмента ДНК, кодирующего ослабленную последовательность Шайна-Дальгарно и нестандартную в качестве старт-кодона аминокислоту валин; NcoI/XhoI-фрагмента ДНК, содержащего последовательность сериновой N-ацетилтрансферазы;- consisting of the BsaBI / NdeI DNA fragment of the plasmid pTWIN-1, containing the sequence of the T7 promoter and the lacO operator; An NdeI / PstI DNA fragment comprising a fusion protein sequence comprising a recombinant human thymosin α1 gene sequence adapted to these sites, a Mxe GyrA intein sequence, and a chitin binding domain sequence; PstI / NcoI DNA fragment encoding a weakened Shine-Dalgarno sequence and the amino acid valine, which is non-standard as a start codon; An NcoI / XhoI DNA fragment containing the sequence of a serine N-acetyltransferase;

- содержащая в качестве генетического маркера ген β-лактамазы, детерминирующий устойчивость трансформированных плазмидой pER-TA1GyrA-AcSer клеток E. coli к пенициллиновым антибиотикам; последовательность, кодирующую точку начала репликации; ДНК фрагмент, кодирующий последовательность лактозного репрессора LacI.- containing a β-lactamase gene as a genetic marker, which determines the resistance of E. coli cells transformed with plasmid pER-TA1GyrA-AcSer to penicillin antibiotics; a sequence encoding a replication start point; DNA fragment encoding the LacI lactose repressor sequence.

Конструкция рекомбинантной плазмидной ДНК pER-TA1GyrA-AcSer обеспечивает высокий уровень экспрессии клонированного в ней гена гибридного белка TA1GyrA, содержащего на 5′-конце ген тимозина альфа 1, соединенного с геном Мхе GyrA. Для конструирования плазмиды используют химический подход, позволяющий использовать для экспрессии клонированного структурного гена оптимальные регуляторные элементы, контролирующие его экспрессию.The design of the recombinant plasmid DNA pER-TA1GyrA-AcSer provides a high level of expression of the TA1GyrA fusion protein gene cloned therein containing the thymosin alpha 1 gene connected to the Mxe GyrA gene at the 5 ′ end. To construct a plasmid, a chemical approach is used, which allows the use of optimal regulatory elements that control its expression for the expression of the cloned structural gene.

Ген человеческого тимозина α1 получают амплификацией участка плазмиды pIntTim3 (Р.С. Есипов, А.И. Гуревич, В.Н. Степаненко, Л.А. Чупова, Д.В. Чувиковский, А.И. Мирошников. Биоорг. химия 2004. V. 30 N5. Р. 481-486). Концевые его участки, содержащие соответствующие вектору сайты эндонуклеаз рестриции, вводят с помощью ПЦР с синтетическими олигонуклеотидными праймерами А1 и B1 (SEQ ID NO 3) и затем ген клонируют в векторную плазмиду pTWIN1.The human thymosin gene α1 is obtained by amplification of the plasmid pIntTim3 (R.S. Esipov, A.I. Gurevich, V.N. Stepanenko, L.A. Chupova, D.V. Chuvikovsky, A.I. Miroshnikov. Bioorganic chemistry 2004 V. 30 N5. P. 481-486). Its end sections containing the restriction endonuclease sites corresponding to the vector are introduced by PCR with synthetic oligonucleotide primers A1 and B1 (SEQ ID NO 3) and then the gene is cloned into the vector plasmid pTWIN1.

Предлагаемый штамм-продуцент Escherichia coli С3030/pER-TA1GyrA-AcSer характеризуется следующими признаками:The proposed producer strain Escherichia coli C3030 / pER-TA1GyrA-AcSer is characterized by the following features:

Морфологические признаки. Клетки палочковидной формы, грамотрицательные, неспороносные.Morphological signs. The cells are rod-shaped, gram-negative, non-spore.

Культуральные признаки. Клетки хорошо растут на простых питательных средах. При росте на агаре "Дифко" - колонии круглые, гладкие, мутные, блестящие серые, край ровный. При росте на жидких средах (на минимальной среде с глюкозой или LB-бульоне) образуют интенсивную ровную муть.Cultural signs. Cells grow well on simple nutrient media. When growing on Difco agar, the colonies are round, smooth, cloudy, shiny gray, the edge is even. When growing on liquid media (on a minimal medium with glucose or LB broth) they form an intense smooth turbidity.

Физико-биологические признаки. Клетки растут при температуре от 4°С до 40°С при оптимуме рН от 6,8 до 7,5. В качестве источника азота используют как минеральные соли в аммонийной форме, так и органические соединения в виде пептона, триптона, дрожжевого экстракта, аминокислот и т.д. В качестве источника углерода используют аминокислоты, глицерин, углеводы.Physico-biological signs. Cells grow at temperatures from 4 ° C to 40 ° C with optimum pH from 6.8 to 7.5. As a source of nitrogen, both mineral salts in the ammonium form and organic compounds in the form of peptone, tryptone, yeast extract, amino acids, etc. are used. Amino acids, glycerin, carbohydrates are used as a carbon source.

Устойчивость к антибиотикам. Клетки проявляют устойчивость к пенициллиновым антибиотикам (до 500 мкг/мл).Antibiotic resistance. Cells are resistant to penicillin antibiotics (up to 500 μg / ml).

Штамм-продуцент E. coli С3030/pER-TA1GyrA-AcSer отличается от штамма-реципиента E. coli С3030 только наличием рекомбинантной плазмидной ДНК pER-TA1GyrA-AcSer, которая и придает ему устойчивость к пенициллиновым антибиотикам.The strain producing E. coli C3030 / pER-TA1GyrA-AcSer differs from the strain of the recipient E. coli C3030 only in the presence of recombinant plasmid DNA pER-TA1GyrA-AcSer, which gives it resistance to penicillin antibiotics.

Штаммы-продуценты получают путем трансформации компетентных клеток E. coli С3030 соответствующей рекомбинантной плазмидной ДНК.Producer strains are obtained by transformation of competent E. coli C3030 cells with the corresponding recombinant plasmid DNA.

Клетки E. coli С3030/pER-TA1GyrA-AcSer являются одновременно суперпродуцентом и продуцентом. При индукции изопропилтио-β-D-галактозидом происходит эффективный биосинтез гибридного белка TA1GyrA, который накапливается в клетках в количестве 15% суммарного белка клетки в растворимом виде. Продукция фермента составляет 6% по отношению к общим белкам клетки.E. coli C3030 / pER-TA1GyrA-AcSer cells are both superproducer and producer. When isopropylthio-β-D-galactoside is induced, the biosynthesis of the TA1GyrA fusion protein is effective and accumulates in the cells in the amount of 15% of the total protein of the cell in soluble form. The production of the enzyme is 6% relative to the total proteins of the cell.

Изобретение осуществляют следующим образом. Конструируют рекомбинантную плазмидную ДНК pER-TA1GyrA-AcSer, для чего ген рекомбинантного человеческого тимозина α1 амплифицируют с помощью ПЦР с синтетическими олигонуклеотидными праймерами (SEQ ID NO 3), содержащими сайты рестриктаз NdeI (N-конец гена, праймер А1) и SapI (С-конец гена, праймер В1), полученную ДНК расщепляют соответствующими рестриктазами и затем лигируют с расщепленной по тем же сайтам векторной плазмидой pTWIN1. Далее участок, кодирующий измененную последовательность Шайна-Дальгарно, нестандартную в качестве старт-кодона аминокислоту валин и сайты эндонуклеаз рестриции PstI и BamHI, NcoI и XhoI (SEQ ID NO 6), синтезируют из двух олигонуклеотидов и клонируют в полученную плазмиду pER-TA1GyrA по сайтам рестрикции PstI и BamH1. Ген сериновой ацетилтрансферазы получают амплификацией генома E. coli с помощью ПЦР с праймерами В3 и A3 (SEQ ID NO 5), содержащими сайты эндонуклеаз рестриции NcoI и XhoI. Полученную ДНК расщепляют соответствующими рестриктазами и затем лигируют с расщепленной по тем же сайтам плазмидой pER-TA1GyrA-RBS. Лигазной смесью трансформируют компетентные клетки E. coli С3030 и высевают на LB-агар, содержащий 50 мкг/мл ампициллина или другого пенициллинового антибиотика. Полученные клоны анализируют с помощью секвенирования.The invention is as follows. Recombinant plasmid DNA pER-TA1GyrA-AcSer was constructed, for which the recombinant human thymosin α1 gene was amplified by PCR with synthetic oligonucleotide primers (SEQ ID NO 3) containing NdeI restriction enzyme sites (gene N-terminus, primer A1I and S1). the end of the gene, primer B1), the obtained DNA is digested with the appropriate restriction enzymes and then ligated with the vector plasmid pTWIN1 cleaved at the same sites. Next, the region encoding the altered Shine-Dalgarno sequence, the amino acid valine non-standard as the start codon, and the restriction endonucleases PstI and BamHI, NcoI and XhoI (SEQ ID NO 6) are synthesized from two oligonucleotides and cloned into the resulting plasmid pER-TA1GyrA at the sites restriction of PstI and BamH1. The serine acetyltransferase gene is obtained by amplification of the E. coli genome by PCR with primers B3 and A3 (SEQ ID NO 5) containing the restriction endonuclease sites NcoI and XhoI. The resulting DNA was digested with the appropriate restriction enzymes and then ligated with the plasmid pER-TA1GyrA-RBS cleaved at the same sites. Competent E. coli C3030 cells are transformed with a ligase mixture and plated on LB agar containing 50 μg / ml ampicillin or another penicillin antibiotic. The resulting clones are analyzed by sequencing.

Штамм-продуцент E. coli C3030/pER-TA1GyrA-AcSer выращивают в богатой среде (YT-, LB-бульон и др.) (или индуцируют изопропилтио-β-D-галактозидом и снова выращивают) до достижения максимальной плотности культуры.The strain producing E. coli C3030 / pER-TA1GyrA-AcSer is grown in a rich medium (YT-, LB-broth, etc.) (or isopropylthio-β-D-galactoside is induced and re-grown) to achieve maximum culture density.

На (SEQ ID NO 1) изображена структура гена рекомбинантного человеческого тимозина α1. На (SEQ ID NO 2) изображена аминокислотная последовательность рекомбинантного человеческого тимозина альфа 1.(SEQ ID NO 1) shows the structure of the recombinant human thymosin α1 gene. The (SEQ ID NO 2) depicts the amino acid sequence of recombinant human thymosin alpha 1.

Изобретение иллюстрируют следующие рисунки.The invention is illustrated by the following figures.

Фиг 1. Физическая карта плазмиды pER-TA1GyrA-AcSer.Fig 1. Physical map of the plasmid pER-TA1GyrA-AcSer.

Фиг 2. Электрофорграмма лизата клеток штамма-продуцента E. coli C3030/pER-TA1GyrA-AcSer,Fig 2. The electrogram of the lysate of the cells of the producer strain of E. coli C3030 / pER-TA1GyrA-AcSer,

Изобретение иллюстрируется нижеследующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1Example 1

Конструирование рекомбинантной плазмидной ДНК.Construction of recombinant plasmid DNA.

Химический синтез олигонуклеотидов выполняют твердофазным фосфоамидитным методом на ДНК-синтезаторе ASM-102U (БИОССЕТ, Новосибирск) с наращиванием олигонуклеотидной цепи в направлении от 3′-конца к 5′-концу с помощью защищенных фосфамидитов - 5′-диметокситритил-N-ацил-2′-дезоксинуклеозид-3′-O-(β-цианэтил-диизопропиламино)-фосфитов, активированных тетразолом. Синтез проводят в масштабе 0,5-0,7 мкмоль, используя в качестве носителя пористое стекло (размер пор 500

Figure 00000001
), к которому через 3′-сукцинатную связь присоединяют первое нуклеозидное звено (нагрузка 20-30 мкмоль/г). Используют синтетический цикл стандартного фосфоамидитного метода.Chemical synthesis of oligonucleotides is carried out by the solid-state phosphoamidite method on an ASM-102U DNA synthesizer (BIOSET, Novosibirsk) with the oligonucleotide chain being expanded from the 3′-end to the 5′-end using protected phosphamidites - 5′-dimethoxytrityl-N-acyl-2 T-deoxynucleoside-3′-O- (β-cyanethyl-diisopropylamino) phosphites activated by tetrazole. The synthesis is carried out on a scale of 0.5-0.7 μmol, using porous glass as a carrier (pore size 500
Figure 00000001
), to which, through a 3′-succinate bond, the first nucleoside unit is attached (load 20-30 μmol / g). The synthetic cycle of the standard phosphoamidite method is used.

Для приготовления вектора ДНК плазмиды pTWTN1 (3 мкг, 1 пмоль) обрабатывают в 40 мкл буфера Y (33 мМ трис-ацетат, рН 7,9, 10 мМ Mg-ацетат, 66 мМ К-ацетат 1, 0,5 мМ ДТТ, 0,1 мг/мл БСА) рестриктазой SapI (10 ед. акт.), а затем - в 40 мкл буфера О (50 мМ трис-HCl, рН 7,5, 10 мМ MgCl2, 100 мМ NaCl, 0,1 мг/мл БСА) рестриктазой NdeI (10 ед. акт.) в течение 1 ч при 37°С. Векторный фрагмент после электрофореза в 15% агарозном геле вырезают из геля и переносят в 200 мкл буфера NT, растворяют при 50°С в течение 5-10 мин и наносят на колонку NucleoSpin Extract II. Промывают буфером NT 3 и элюируют 50 мкл буфера NE.To prepare the DNA vector of plasmid pTWTN1 (3 μg, 1 pmol) is treated with 40 μl of Y buffer (33 mm Tris-acetate, pH 7.9, 10 mm Mg-acetate, 66 mm K-acetate 1, 0.5 mm DTT, 0.1 mg / ml BSA) with the restriction enzyme SapI (10 units act.), And then in 40 μl of buffer O (50 mm Tris-HCl, pH 7.5, 10 mm MgCl 2 , 100 mm NaCl, 0.1 mg / ml BSA) with NdeI restriction enzyme (10 units act.) for 1 h at 37 ° C. The vector fragment after electrophoresis in a 15% agarose gel was excised from the gel and transferred to 200 μl NT buffer, dissolved at 50 ° C for 5-10 min and applied to a NucleoSpin Extract II column. Wash with NT 3 buffer and elute with 50 μl of NE buffer.

Для приготовления гена тимозина альфа 1 проводят амплификацию с помощью ПЦР, используя в качестве матрицы плазмиду с искусственным геном тимозина α1 (0,01 мкг в образце), а в качестве праймеров - синтетические олигонуклеотиды А1 и В1 (по 60 пмоль каждого). ПЦР проводят в ДНК-амплификаторе, в буферном растворе, состоящем каждый из четырех dNTP в концентрации 0,5 мМ и 5 ед. акт. Taq-ДНК-полимеразы, в следующем режиме: денатурация - 1 мин при 94°С, отжиг - 30 сек при 60°С, элонгация - 40 сек при 72°С, 30 циклов ПЦР. Ген после электрофореза в 15% агарозном геле вырезают из геля и переносят в 200 мкл буфера NT, растворяют при 50°С в течение 5-10 мин и наносят на колонку NucleoSpin Extract II. Промывают буфером NT 3 и элюируют 50 мкл буфера NE, затем расщепляют теми же рестриктазами, которые используют при приготовлении вектора, и выделяют целевой фрагмент из агарозного геля.To prepare the thymosin alpha 1 gene, amplification is carried out by PCR using a plasmid with the artificial thymosin gene α1 (0.01 μg in the sample) as a template, and synthetic oligonucleotides A1 and B1 (60 pmol each) as primers. PCR is carried out in a DNA amplifier, in a buffer solution consisting of each of four dNTPs at a concentration of 0.5 mM and 5 units. Act. Taq DNA polymerase, in the following mode: denaturation - 1 min at 94 ° С, annealing - 30 sec at 60 ° С, elongation - 40 sec at 72 ° С, 30 PCR cycles. The gene after electrophoresis in a 15% agarose gel is excised from the gel and transferred to 200 μl of NT buffer, dissolved at 50 ° C for 5-10 minutes and applied to a NucleoSpin Extract II column. Wash with NT 3 buffer and elute with 50 μl of NE buffer, then digest with the same restriction enzymes used in the preparation of the vector and isolate the target fragment from the agarose gel.

Полученный синтетический фрагмент с геном рекомбинантного человеческого тимозина α1 в количестве 2 пмоль прибавляют к раствору 1 мкг описанного выше векторного фрагмента в 10 мкл буфера (20 мМ трис-HCl, рН 7,56, 10 мМ MgCl2, 0,2 мМ рАТФ, 10 мМ дитиотреитол) и лигируют с помощью 10 ед. акт. Т4-ДНК-лигазы в течение 12 ч при 10°С.The resulting synthetic fragment with the recombinant human thymosin α1 gene in an amount of 2 pmol is added to a solution of 1 μg of the above vector fragment in 10 μl of buffer (20 mM Tris-HCl, pH 7.56, 10 mM MgCl 2 , 0.2 mM rATP, 10 mM dithiothreitol) and are ligated with 10 units. Act. T4 DNA ligases for 12 hours at 10 ° C.

ДНК, содержащую измененную последовательность Шайна-Дальгарно, нестандартную в качестве старт-кодона аминокислоту валин, а также сайты эндонуклеаз рестрикции получают из двух синтетических олигонуклеотидов А2 и В2 (SEQ ID NO 4). Олигонуклеотиды смешивают в эквимольном количестве (по 600 пмоль), денатурируют при 90°С и подвергают отжигу при медленном понижении температуры до 30°С.DNA containing the altered Shine-Dalgarno sequence, the amino acid valine, which is non-standard as a start codon, as well as restriction endonucleases sites are obtained from two synthetic oligonucleotides A2 and B2 (SEQ ID NO 4). The oligonucleotides are mixed in an equimolar amount (600 pmol each), denatured at 90 ° C and annealed at a slow decrease in temperature to 30 ° C.

Плазмиду pER-TA1GyrA (3 мкг, 1 пмоль) обрабатывают в 40 мкл буфера О (50 мМ трис-HCl, рН 7,5, 10 мМ MgCl2, 100 мМ NaCl, 0,1 мг/мл БСА) рестриктазой PstI (10 ед. акт.), а затем - в 40 мкл буфера R (10 мМ трис-HCl, рН 8,5, 10 мМ MgCl2, 100 мМ KCl, 0,1 мг/мл БСА) рестриктазой BamHII (10 ед. акт.) в течение 1 ч при 37°С. Векторный фрагмент после электрофореза в 15% агарозном геле вырезают из геля и переносят в 200 мкл буфера NT, растворяют при 50°С в течение 5-10 мин и наносят на колонку NucleoSpin Extract II. Промывают буфером NT 3 и элюируют 50 мкл буфера NE.Plasmid pER-TA1GyrA (3 μg, 1 pmol) was treated in 40 μl of buffer O (50 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM MgCl 2 , 100 mM NaCl, 0.1 mg / ml BSA) with PstI restriction enzyme (10 units act.), and then in 40 μl of buffer R (10 mM Tris-HCl, pH 8.5, 10 mM MgCl 2 , 100 mM KCl, 0.1 mg / ml BSA) with BamHII restriction enzyme (10 units act .) for 1 h at 37 ° C. The vector fragment after electrophoresis in a 15% agarose gel was excised from the gel and transferred to 200 μl NT buffer, dissolved at 50 ° C for 5-10 min and applied to a NucleoSpin Extract II column. Wash with NT 3 buffer and elute with 50 μl of NE buffer.

Полученный синтетический фрагмент с измененной последовательностью Шайна-Дальгарно (SEQ ID NO 6) в количестве 2 пмоль прибавляют к раствору 1 мкг описанного выше векторного фрагмента в 10 мкл буфера (20 мМ трис-HCl, рН 7,56, 10 мМ MgCl2, 0,2 мМ rATP, 10 мМ дитиотреитол) и лигируют с помощью 10 ед. акт. Т4-ДНК-лигазы в течение 12 ч при 10°С. В результате получается плазмида pER-TA1GyrA-RBS.The resulting synthetic fragment with a modified Shine-Dalgarno sequence (SEQ ID NO 6) in an amount of 2 pmol is added to a solution of 1 μg of the above vector fragment in 10 μl of buffer (20 mm Tris-HCl, pH 7.56, 10 mm MgCl 2 , 0 , 2 mM rATP, 10 mM dithiothreitol) and are ligated with 10 units. Act. T4 DNA ligases for 12 hours at 10 ° C. The result is the plasmid pER-TA1GyrA-RBS.

Плазмиду pER-TA1GyrA-RBS (3 мкг, 1 пмоль) обрабатывают в 40 мкл буфера Y (33 мМ трис-ацетат, рН 7,9, 10 мМ Mg-ацетат, 66 мМ К-ацетат 1, 0,5 мМ ДТТ, 0,1 мг/мл БСА) рестриктазой NcoI (10 ед. акт.), а затем - в 40 мкл буфера R (10 мМ трис-HCl, рН 8,5, 10 мМ MgCl2, 100 мМ KCl, 0,1 мг/мл БСА) рестриктазой XhoI (10 ед. акт.) в течение 1 ч при 37°С. Векторный фрагмент после электрофореза в 15% агарозном геле вырезают из геля и переносят в 200 мкл буфера NT, растворяют при 50°С в течение 5-10 мин и наносят на колонку NucleoSpin Extract II. Промывают буфером NT 3 и элюируют 50 мкл буфера NE.The plasmid pER-TA1GyrA-RBS (3 μg, 1 pmol) is treated in 40 μl of Y buffer (33 mm Tris acetate, pH 7.9, 10 mm Mg acetate, 66 mm K-acetate 1, 0.5 mm DTT, 0.1 mg / ml BSA) with restriction enzyme NcoI (10 units act.), And then in 40 μl of buffer R (10 mm Tris-HCl, pH 8.5, 10 mm MgCl 2 , 100 mm KCl, 0.1 mg / ml BSA) with restriction enzyme XhoI (10 units act.) for 1 h at 37 ° C. The vector fragment after electrophoresis in a 15% agarose gel was excised from the gel and transferred to 200 μl NT buffer, dissolved at 50 ° C for 5-10 min and applied to a NucleoSpin Extract II column. Wash with NT 3 buffer and elute with 50 μl of NE buffer.

Для приготовления гена сериновой ацетилтрансферазы проводят амплификацию с помощью ПЦР, используя в качестве матрицы геномную ДНК E. coli (0,01 мкг в образце), а в качестве праймеров - синтетические олигонуклеотиды A3 и В3 (по 60 пмоль каждого). ПЦР проводят в ДНК-амплификаторе, в буферном растворе, состоящем каждый из четырех dNTP в концентрации 0,5 мМ и 5 ед. акт. Taq-ДНК-полимеразы, в следующем режиме: денатурация - 1 мин при 94°С, отжиг - 30 сек при 60°С, элонгация - 40 сек при 72°С, 30 циклов ПЦР. Фрагмент длиной 564 п.о. после электрофореза в 15% агарозном геле вырезают из геля и переносят в 200 мкл буфера NT, растворяют при 50°С в течение 5-10 мин и наносят на колонку NucleoSpin Extract II. Промывают буфером NT 3 и элюируют 50 мкл буфера NE, затем расщепляют рестриктазами, которые используют при приготовлении вектора.To prepare the serine acetyltransferase gene, PCR amplification is carried out using E. coli genomic DNA (0.01 μg per sample) as a template, and synthetic oligonucleotides A3 and B3 (60 pmol each) as primers. PCR is carried out in a DNA amplifier, in a buffer solution consisting of each of four dNTPs at a concentration of 0.5 mM and 5 units. Act. Taq DNA polymerase, in the following mode: denaturation - 1 min at 94 ° С, annealing - 30 sec at 60 ° С, elongation - 40 sec at 72 ° С, 30 PCR cycles. A fragment of 564 bp in length after electrophoresis in a 15% agarose gel, they are excised from the gel and transferred to 200 μl NT buffer, dissolved at 50 ° C for 5-10 minutes and applied to a NucleoSpin Extract II column. Wash with NT 3 buffer and elute with 50 μl of NE buffer, then digest with restriction enzymes, which are used to prepare the vector.

Полученный синтетический фрагмент с последовательностью сериновой ацетилтрансферазы в количестве 2 пмоль прибавляют к раствору 1 мкг описанного выше векторного фрагмента в 10 мкл буфера (20 мМ трис-HCl, рН 7,56, 10 мМ MgCl2, 0,2 мМ рАТФ, 10 мМ дитиотреитол) и лигируют с помощью 10 ед. акт. Т4-ДНК-лигазы в течение 12 ч при 10°С.The resulting synthetic fragment with a sequence of serine acetyltransferase in an amount of 2 pmol is added to a solution of 1 μg of the above vector fragment in 10 μl of buffer (20 mm Tris-HCl, pH 7.56, 10 mm MgCl 2 , 0.2 mm rATP, 10 mm dithiothreitol ) and are ligated with 10 units. Act. T4 DNA ligases for 12 hours at 10 ° C.

Аликвоту реакционной смеси используют для трансформации компетентных клеток E. coli С3030. Трансформанты высевают на чашки с LB-агаром, содержащим 50 мкг/мл ампициллина. Из клонов выделяют ДНК плазмиды pER-TA1GyrA-AcSer и анализируют с помощью эндонуклеаз NdeI, SapI, PstI, BamHI, NcoI и XhoI. Скрининг рекомбинантов проводят с помощью секвенирования. Физическая карта плазмиды pER-TA1GyrA-AcSer представлена на фиг. 1. Указаны сайты эндонуклеаз рестрикции. Ori - участок инициации репликации пзамиды. ApR - ген устойчисовсти к ампицилину. LacI - ген репрессора лактозного оперона. TA1GyrA - ген рекомбинантного белка, кодирующий тимозин альфа 1 человека и интеин GyrA. serAc - ген, кодирующий сериновую ацетилтрансферазу.An aliquot of the reaction mixture is used to transform competent E. coli C3030 cells. Transformants are plated on plates with LB agar containing 50 μg / ml ampicillin. The plasmid pER-TA1GyrA-AcSer DNA was isolated from the clones and analyzed using NdeI, SapI, PstI, BamHI, NcoI and XhoI endonucleases. Screening of recombinants is carried out using sequencing. The physical map of the plasmid pER-TA1GyrA-AcSer is shown in FIG. 1. Indicated restriction endonuclease sites. Ori is the site of initiation of replication of the tsamid. Ap R - gene for resistance to ampicillin. LacI - lactose operon repressor gene. TA1GyrA is a recombinant protein gene encoding human thymosin alpha 1 and GyrA intein. serAc is a gene encoding a serine acetyltransferase.

Пример 2Example 2

Получение штамма-продуцента E. coli С3030/pER-TA1GyrA-AcSer и определение его продуктивности.Obtaining a producer strain of E. coli C3030 / pER-TA1GyrA-AcSer and determining its productivity.

Штамм-продуцент E. coli С3030/pER-TA1GyrA-AcSer получают трансформацией компетентных клеток E. coli С3030 плазмидой pER-TA1GyrA-AcSer, как описано в примере 1. Клетки E. coli С3030, несущие плазмиду, структура которой подтверждена данными анализа (см. пример 1), являются продуцентами двух белков.The E. coli C3030 / pER-TA1GyrA-AcSer producing strain is obtained by transforming competent E. coli C3030 cells with the pER-TA1GyrA-AcSer plasmid as described in Example 1. E. coli C3030 cells carrying the plasmid, the structure of which is confirmed by analysis data (see Example 1) are producers of two proteins.

Штамм продуцент E. coli С3030/pER-TA1GyrA-AcSer выращивают при 37°С в 100 мл LB-бульона (рН 7,0) с 50 мкг/мл ампициллина в течение 2 ч на качалке со скоростью вращения 190 об/мин до мутности А550 0,7-0,8, прибавляют изопропилтио-β-D-галактозид до концентрации 0,2 мМ и продолжают процесс еще 6 ч, или продолжают выращивание в отсутствие индуктора в течение 6 ч. Каждый час отбирают пробу по 2 мл, определяют А550 и количество культуры, соответствующее 1 мл с А550 1,0, центрифугируют 5 мин при 6000 об/мин. Осажденные клетки в 100 мкл лизирующего буфера с красителем бромфеноловым синим обрабатывают 20 сек ультразвуком, нагревают 3 мин при 100°С и пробы по 4 мкл используют для электрофореза в 15% SDS-ПААГ. Гель прокрашивают кумасси R-250 по стандартной методике и сканируют с помощью денситометра Shimadzu CS-930. На фиг. 2. представлена электрофорграмма лизата клеток штамма-продуцента E. coli C3030/pER-TA1GyrA-AcSer, где М - стандарт молекулярных масс, L - лизат клеток, 1 - гибридный белок, содержащий тимозин альфа 1, 2 - сериновая ацетилтрансфераза.The strain producing E. coli C3030 / pER-TA1GyrA-AcSer is grown at 37 ° C in 100 ml of LB-broth (pH 7.0) with 50 μg / ml ampicillin for 2 hours on a shaker at a speed of 190 rpm until turbidity A 550 0.7-0.8, add isopropylthio-β-D-galactoside to a concentration of 0.2 mm and continue the process for another 6 hours, or continue growing in the absence of an inducer for 6 hours. Each hour, a 2 ml sample is taken, A 550 is determined and the amount of culture corresponding to 1 ml with A 550 1.0, centrifuged for 5 minutes at 6000 rpm. The precipitated cells in 100 μl of lysing buffer with dye bromphenol blue are treated with ultrasound for 20 seconds, heated for 3 min at 100 ° C and 4 μl samples are used for electrophoresis in 15% SDS-PAGE. The gel was stained with Coomassie R-250 according to a standard technique and scanned using a Shimadzu CS-930 densitometer. In FIG. 2. presents an electrogram of the cell lysate of the producer strain E. coli C3030 / pER-TA1GyrA-AcSer, where M is the molecular weight standard, L is the cell lysate, 1 is a hybrid protein containing thymosin alpha 1, 2 is serine acetyltransferase.

Пример 3Example 3

Получение гибридного белка TA1GyrA, его автокаталитическое расщепление и выделение рекомбинантного тимозина α1 человека.Obtaining a hybrid protein TA1GyrA, its autocatalytic cleavage and isolation of recombinant human thymosin α1.

После окончания ферментации клетки продуцента гибридного белка TA1GyrA (биомассу) отделяют центрифугированием (5000 g, 20 мин, 4°С), разрушают на ультразвуковом дезинтеграторе в буфере (50 мМ Трис/HCl, 10 мМ ЭДТА, 1 мМ ПМСФ) и выделяют центрифугированием (15000 g, 45 мин) осветленный клеточный лизат. Наносят на хитиновый сорбент уравновешенный в буфере, содержащем 50 мМ Трис/HCl, 100 мМ NaCl, промывают буфером, содержащим 50 мМ Трис/HCl, 100 мМ NaCl, 2 М мочевину, и уравновешивают в буфере, содержащем 50 мМ Трис/HCl, 100 мМ NaCl, 100 мМ ДТТ, тем самым индуцируют автокаталитическое расщепление гибридного белка, затем инкубируют 24 ч при 25°С. Дальнейшую очистку рекомбинантного тимозина α1 человека проводят посредством обращенно-фазовой жидкостной хроматографии. Анализ полученного продукта проводят при помощи ОФ ВЭЖХ. Фракции с содержанием белка ТА1 не менее 98% объединяют и лиофилизуют. Выход рекомбинантного тимозина α1 составляет 3 мг из 100 г клеток или 3% суммарного белка клеток.After fermentation, the cells of the TA1GyrA hybrid protein producer (biomass) are separated by centrifugation (5000 g, 20 min, 4 ° C), destroyed on an ultrasonic disintegrator in buffer (50 mM Tris / HCl, 10 mM EDTA, 1 mM PMSF) and isolated by centrifugation ( 15000 g, 45 min) clarified cell lysate. Put on a chitin sorbent balanced in a buffer containing 50 mm Tris / HCl, 100 mm NaCl, washed with a buffer containing 50 mm Tris / HCl, 100 mm NaCl, 2 M urea, and balance in a buffer containing 50 mm Tris / HCl, 100 mM NaCl, 100 mM DTT, thereby inducing autocatalytic cleavage of the fusion protein, then incubated for 24 hours at 25 ° C. Further purification of recombinant human thymosin α1 is carried out by reverse phase liquid chromatography. The analysis of the obtained product is carried out using RP HPLC. Fractions with a TA1 protein content of at least 98% are pooled and lyophilized. The yield of recombinant thymosin α1 is 3 mg per 100 g of cells or 3% of the total protein of cells.

Идентификацию образующегося рекомбинантного человеческого тимозина α1 проводят с помощью TOF-ESI-масс-спектрометрии на масс-спектрометре Agilent technologies 6224. Полученный сигнал рекомбинантного тимозина α1 соответствует расчетному значению массы 3108,31 Да.The resulting recombinant human thymosin α1 is identified using TOF-ESI mass spectrometry using an Agilent technologies 6224 mass spectrometer. The resulting recombinant thymosin α1 signal corresponds to a calculated mass value of 3108.31 Da.

Claims (3)

1. Рекомбинантная плазмидная ДНК pER-TA1GyrA-AcSer, предназначенная для одновременного биосинтеза двух белков - гибридного полипептида, содержащего аминокислотную последовательность тимозина α1 человека и интеина, и фермента E. coli - сериновой ацетилтрансферазы, имеющая молекулярную массу 5,04 МДа; состоящая из:
BsaBI/NdeI-фрагмента ДНК плазмиды pTWTN-1, содержащего последовательность промотора Т7 и оператора lacO; NdeI/PstI-фрагмента ДНК, содержащего последовательность гибридного белка, включающего в себя адаптированную к этим сайтам последовательность гена рекомбинантного человеческого тимозина α1, последовательность интеина Мхе GyrA и последовательность хитинсвязывающего домена; PstI/NcoI-фрагмента ДНК, кодирующего ослабленную последовательность Шайна-Дальгарно и нестандартную в качестве старт-кодона аминокислоту валин; NcoI/XhoI-фрагмента ДНК, содержащего последовательность сериновой N-ацетилтрансферазы; фрагмента ДНК, содержащего в качестве генетического маркера ген β-лактамазы, детерминирующий устойчивость трансформированных плазмидой pER-TA1GyrA-AcSer клеток E. coli к пенициллиновым антибиотикам; ДНК фрагмента, содержащего последовательность, кодирующую точку начала репликации; ДНК фрагмента, кодирующего последовательность лактозного репрессора LacI.
1. Recombinant plasmid DNA pER-TA1GyrA-AcSer, designed for the simultaneous biosynthesis of two proteins - a hybrid polypeptide containing the amino acid sequence of human thymosin α1 and intein, and the enzyme E. coli - serine acetyltransferase having a molecular weight of 5.04 MDa; consisting of:
BsaBI / NdeI DNA fragment of plasmid pTWTN-1 containing the sequence of the T7 promoter and the lacO operator; An NdeI / PstI DNA fragment comprising a fusion protein sequence comprising a recombinant human thymosin α1 gene sequence adapted to these sites, a Mxe GyrA intein sequence, and a chitin binding domain sequence; PstI / NcoI DNA fragment encoding a weakened Shine-Dalgarno sequence and the amino acid valine, which is non-standard as a start codon; An NcoI / XhoI DNA fragment containing the sequence of a serine N-acetyltransferase; a DNA fragment containing, as a genetic marker, a β-lactamase gene that determines the resistance of E. coli cells transformed with pER-TA1GyrA-AcSer plasmid to penicillin antibiotics; DNA of a fragment containing a sequence encoding a replication origin; DNA fragment encoding the sequence of the lactose repressor LacI.
2. Штамм Escherichia coli С3030/pER-TA1GyrA-AcSer, продуцирующий гибридный полипептид, содержащий аминокислотную последовательность тимозина α1 человека и интеина, а также сериновую ацетилтрансферазу, полученный путем трансформации клеток штамма Escherichia coli С3030 рекомбинантной плазмидной ДНК pER-TA1GyrA-AcSer по п. 1.2. The strain Escherichia coli C3030 / pER-TA1GyrA-AcSer, producing a hybrid polypeptide containing the amino acid sequence of human thymosin α1 and intein, as well as serine acetyltransferase obtained by transformation of Escherichia coli C3030 strain cells with recombinant plasmid DNA pERA AcSy pG-AcGy. one. 3. Способ получения рекомбинантного тимозина α1 человека, включающий трансформацию штамма Escherichia coli С3030 полученной плазмидной ДНК pER-TA1GyrA-AcSer по п. 1, культивирование полученного штамма-продуцента Escherichia coli С3030/pER-TA1GyrA-AcSer по п. 2, отделение гибридного белка TA1GyrA в растворимой форме после разрушения клеток с помощью ультразвукового дезинтегратора в буферном растворе (50 мМ Трис/HCl, 10 мМ ЭДТА, 1 мМ ПМСФ), адсорбирование гибридного белка TA1GyrA на колонке с хитиновым сорбентом, индуцирование автокаталитического расщепления белка TA1GyrA буферным раствором, содержащим дитиотреитол, инкубирование на сорбенте в течение 24 ч при 25°С, элюирование целевого пептида и очистку целевого продукта обращенно-фазовой хроматографией. 3. A method for producing recombinant human thymosin α1, comprising transforming the Escherichia coli strain C3030 of the obtained plasmid DNA pER-TA1GyrA-AcSer according to claim 1, culturing the resulting producer strain Escherichia coli C3030 / pER-TA1GyrA-AcSer according to claim 2, separation TA1GyrA in soluble form after destruction of cells using an ultrasonic disintegrator in a buffer solution (50 mM Tris / HCl, 10 mM EDTA, 1 mM PMSF), adsorption of the TA1GyrA fusion protein on a column with chitin sorbent, inducing autocatalytic cleavage of the protein TA1GyrA with buffer containing dithiotreitol, incubation on a sorbent for 24 hours at 25 ° C, elution of the target peptide and purification of the target product by reverse phase chromatography.
RU2015116745/10A 2015-05-05 2015-05-05 RECOMBINANT PLASMID DNA pER-TA1 GyrA-AcSer CODING SERINE ACETYLTRANSFERASE CAPABLE OF in vivo ACETYLATION OF N-TERMINAL SERINE DEACETYL-THYMOSIN α1 AND HYBRID PROTEIN CAPABLE OF AUTOCATALYTIC BREAKDOWN TO FORM HUMAN THYMOSIN α1, STRAIN OF Eschrichia coli C3030/pER-TA1GyrA-AcSer PRODUCER OF SAID PROTEINS AND METHOD OF PRODUCING GENETICALLY ENGINEERED HUMAN THYMOSIN RU2593172C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015116745/10A RU2593172C2 (en) 2015-05-05 2015-05-05 RECOMBINANT PLASMID DNA pER-TA1 GyrA-AcSer CODING SERINE ACETYLTRANSFERASE CAPABLE OF in vivo ACETYLATION OF N-TERMINAL SERINE DEACETYL-THYMOSIN α1 AND HYBRID PROTEIN CAPABLE OF AUTOCATALYTIC BREAKDOWN TO FORM HUMAN THYMOSIN α1, STRAIN OF Eschrichia coli C3030/pER-TA1GyrA-AcSer PRODUCER OF SAID PROTEINS AND METHOD OF PRODUCING GENETICALLY ENGINEERED HUMAN THYMOSIN

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015116745/10A RU2593172C2 (en) 2015-05-05 2015-05-05 RECOMBINANT PLASMID DNA pER-TA1 GyrA-AcSer CODING SERINE ACETYLTRANSFERASE CAPABLE OF in vivo ACETYLATION OF N-TERMINAL SERINE DEACETYL-THYMOSIN α1 AND HYBRID PROTEIN CAPABLE OF AUTOCATALYTIC BREAKDOWN TO FORM HUMAN THYMOSIN α1, STRAIN OF Eschrichia coli C3030/pER-TA1GyrA-AcSer PRODUCER OF SAID PROTEINS AND METHOD OF PRODUCING GENETICALLY ENGINEERED HUMAN THYMOSIN

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015116745A RU2015116745A (en) 2015-10-10
RU2593172C2 true RU2593172C2 (en) 2016-07-27

Family

ID=54289461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015116745/10A RU2593172C2 (en) 2015-05-05 2015-05-05 RECOMBINANT PLASMID DNA pER-TA1 GyrA-AcSer CODING SERINE ACETYLTRANSFERASE CAPABLE OF in vivo ACETYLATION OF N-TERMINAL SERINE DEACETYL-THYMOSIN α1 AND HYBRID PROTEIN CAPABLE OF AUTOCATALYTIC BREAKDOWN TO FORM HUMAN THYMOSIN α1, STRAIN OF Eschrichia coli C3030/pER-TA1GyrA-AcSer PRODUCER OF SAID PROTEINS AND METHOD OF PRODUCING GENETICALLY ENGINEERED HUMAN THYMOSIN

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2593172C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107828811A (en) * 2017-10-24 2018-03-23 湖南方盛制药股份有限公司 Plasmid standard, its preparation method and its application of the target gene of thymalfasin containing people

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2055895C1 (en) * 1992-07-29 1996-03-10 Всесоюзный научно-исследовательский институт прикладной микробиологии METHOD OF PREPARING RECOMBINANT HUMAN α1 THYMOSINE
RU2002119729A (en) * 2002-07-25 2004-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие"Фармаклон" RECOMBINANT PLASMID DNA ENCODING SYNTHESIS, METHOD FOR PRODUCING AND PREPARATION OF RECOMBINANT HYBRID PROTEIN α-TUMOR-TYMOSIN-α1 NECROSIS FACTOR

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2225443C1 (en) * 2002-07-25 2004-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Фармаклон" RECOMBINANT PLASMID DNA ENCODING SYNTHESIS, METHOD FOR PREPARING AND PREPARATION OF RECOMBINANT HYBRID PROTEIN α-TUMOR NECROSIS FACTOR THYMOSIN-α1.

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2055895C1 (en) * 1992-07-29 1996-03-10 Всесоюзный научно-исследовательский институт прикладной микробиологии METHOD OF PREPARING RECOMBINANT HUMAN α1 THYMOSINE
RU2002119729A (en) * 2002-07-25 2004-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие"Фармаклон" RECOMBINANT PLASMID DNA ENCODING SYNTHESIS, METHOD FOR PRODUCING AND PREPARATION OF RECOMBINANT HYBRID PROTEIN α-TUMOR-TYMOSIN-α1 NECROSIS FACTOR

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YUANTAO REN et.al. Production of N alfa-acetylated thymosin. alfa1 in Escherichia coli, Microbial Cell Factories, 2011. Р.С.ЕСИПОВ и др. Рекомбинантный тимозин альфа1. биоорганическая химия, 2004, т.30, N5, с.481-486. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107828811A (en) * 2017-10-24 2018-03-23 湖南方盛制药股份有限公司 Plasmid standard, its preparation method and its application of the target gene of thymalfasin containing people

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015116745A (en) 2015-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106906236B (en) Sialidase gene recombinant expression vector and construction method thereof, sialidase and preparation method thereof
KR101739128B1 (en) High level expression of recombinant crm197
CN111278852A (en) Production method of recombinant Erwinia asparaginase
HU193504B (en) Process for preparing and applying recombinated plasmids containing basic phosphatase gens
CN108315288A (en) A kind of recombination bacillus coli and its construction method and the application of expression formamidase and phosphorous acid dehydrogenase fusion proteins
CN111278979A (en) Production method of recombinant escherichia coli asparaginase
CN111117942B (en) Genetic engineering bacterium for producing lincomycin and construction method and application thereof
CN114231477B (en) Genetically engineered strain for high yield of beta-nicotinamide mononucleotide, construction and application thereof
Liu et al. High-level expression of the Streptomyces mobaraense CICC 11018 transglutaminase in Corynebacterium glutamicum ATCC 13032
CN112375725B (en) Metabolic engineering strain for producing vitamin B6 and construction method and application thereof
CN108841770A (en) A kind of bacillus subtilis engineering bacteria that can express phospholipase D
CN104946705B (en) A kind of method of continuous production c-di-AMP
RU2593172C2 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA pER-TA1 GyrA-AcSer CODING SERINE ACETYLTRANSFERASE CAPABLE OF in vivo ACETYLATION OF N-TERMINAL SERINE DEACETYL-THYMOSIN α1 AND HYBRID PROTEIN CAPABLE OF AUTOCATALYTIC BREAKDOWN TO FORM HUMAN THYMOSIN α1, STRAIN OF Eschrichia coli C3030/pER-TA1GyrA-AcSer PRODUCER OF SAID PROTEINS AND METHOD OF PRODUCING GENETICALLY ENGINEERED HUMAN THYMOSIN
CN116254304A (en) Application and mutant of a nitrilase in selectively catalyzing 6-chloronicotinonitrile to synthesize 6-chloronicotinic acid
CN106434733A (en) Expression vector for corynebacterium glutamicum, and application thereof
RU2619170C2 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA pER-ARNS3, ENCODING FUSION PROTEIN CAPABLE OF AUTOCATALYTIC SPLITTING WITH FORMATION OF ARNS3, ESCHERICHIA COLI STRAIN C3030/pER-ARNS3 PRODUCER OF SAID PROTEINS AND METHODS FOR RECOMBINANT ARNS3 PRODUCTION
RU2700452C1 (en) Recombinant plasmid dna of ptrx-tevrs-pth coding a hybrid protein capable of proteolytic splitting to form a fragment of endogenous human parathyroid hormone (1-34), an escherichia coli bl21(de3)/ptrx-tevrs-pth strain - producer of said protein and a method of producing recombinant pth (1-34)
RU2453604C1 (en) Hybrid protein (versions), bacterial strain escherichia coli - hybrid protein producer (versions) and method for producing methionine-free human interferon alpha-2
KR20160077750A (en) Mass production method of recombinant trans glutaminase
JP4437170B2 (en) Microorganism, lactamase enzyme obtained from the microorganism, and use thereof
WO2005105991A1 (en) Amp deaminase originating in streptomyces and utilization thereof
CN104371964B (en) Strain capable of improving recombinant protein expression under aerobic condition
RU2592860C2 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA pER-TB4GyrA-AcSer CODING SERINE ACETYLTRANSFERASE CAPABLE OF in vivo ACETYLATION OF N-TERMINAL SERINE DEACETYL-THYMOSIN β4 AND HYBRID PROTEIN CAPABLE OF AUTOCATALYTIC BREAKDOWN TO FORM HUMAN THYMOSIN β4, STRAIN OF Eschrichia coli C3030/pER-TB4GyrA-AcSer PRODUCER OF SAID PROTEINS AND METHOD OF PRODUCING GENETICALLY ENGINEERED HUMAN THYMOSIN
RU2441072C1 (en) FUSION PROTEIN, ESCHERICHIA COLI STRAIN BEING FUSION PROTEIN PRODUCER AND METHOD FOR PRODUCING METHIONINE-FREE HUMAN INTERFERON ALPHA-2b OF SUCH FUSION PROTEIN
CN107916271A (en) A kind of high-efficiency expression method for recombinating nitrile hydratase