JP2005060244A - Glutathione-immobilized magnetic fine particles and protein separation and purification method using the same - Google Patents
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Abstract
【課題】タンパク質の混合液から目的タンパク質を迅速に回収することを可能とするグルタチオン固定化磁性微粒子およびそれを用いたタンパク質の分離、精製方法を提供すること。
【解決手段】磁性微粒子とグルタチオンとが刺激応答性ポリマーを介して固定されているグルタチオン固定化磁性微粒子であって、その平均粒子径が、1〜1000nmであることを特徴とするグルタチオン固定化磁性微粒子による。
【選択図】なしTo provide a glutathione-immobilized magnetic microparticle capable of rapidly recovering a target protein from a protein mixture and a method for separating and purifying a protein using the same.
A glutathione-immobilized magnetic fine particle in which magnetic fine particles and glutathione are immobilized via a stimulus-responsive polymer, the average particle diameter of which is 1-1000 nm. By fine particles.
[Selection figure] None
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グルタチオン固定化磁性微粒子及びこれを用いた目的タンパク質の分離、精製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
混合液から目的物質を分離する方法としては、カラムを用いたアフィニティークロマトグラフィーが広く行われている。しかしながら、カラムクロマトグラフィーは、充填剤が充填されたカラムに混合液を通すことから、分離に時間がかかる。目的物質がタンパク質の場合には、タンパク質が分解を受け、収率が低下する恐れがある。
一方、リガンドが固定された粒子を混合液に添加し、目的物質を吸着した後、微粒子を回収し、目的物質を微粒子から分離、回収する方法が知られている。具体的には、ビオチン及びアビジンから選ばれた1種以上が下限臨界溶液温度(以下、「LCST」と略す。)を有するポリマーを介して磁性微粒子に固定された温度応答性磁性微粒子と磁石の磁力を用いた生体物質の分離方法が開発されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、この方法を用いても微生物の細胞破砕懸濁液の中から目的のタンパク質を迅速に回収することはできなかった。
【0003】
【特許文献1】
国際公開第02/16571号パンフレット
【0004】
【本発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の課題は、タンパク質の混合液から目的タンパク質を迅速に回収することを可能とするグルタチオン固定化磁性微粒子及びそれを用いたタンパク質の分離、精製方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するため手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、以下の構成を採用することにより、本発明の課題を解決することを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させた。
【0006】
本発明は以下の構成を有する。
(1)磁性微粒子とグルタチオンとが刺激応答性ポリマーを介して固定されているグルタチオン固定化磁性微粒子であって、その平均粒子径が、1〜1000nmであることを特徴とするグルタチオン固定化磁性微粒子。
(2)グルタチオン固定化磁性微粒子の平均粒子径が1〜200nmであることを特徴とする前記(1)項記載のグルタチオン固定化磁性微粒子。
(3)刺激応答性ポリマーが、熱応答性を示すポリマーであることを特徴とする前記(1)項または前記(2)項記載のグルタチオン固定化磁性微粒子。
(4)磁性微粒子とグルタチオンとが熱応答性を示すポリマーを介して固定されているグルタチオン固定化磁性微粒子であって、その平均粒子径が、1〜1000nmであるグルタチオン固定化磁性微粒子を用いて、下記手順で微生物の細胞破砕懸濁液から目的のタンパク質を分離、精製する方法。
▲1▼目的のタンパク質とグルタチオン−S−トランスフェラーゼとの融合タンパク質を微生物に生産させる。
▲2▼微生物を破砕し、細胞破砕懸濁液を調整し、これにグルタチオン固定化磁性微粒子を混合し、融合タンパク質とグルタチオン固定化磁性微粒子との結合体を生成させる。
▲3▼前記細胞破砕懸濁液の温度を下限臨界溶液温度または上限臨界溶液温度に設定し、結合体を凝集させる。
▲4▼凝集した結合体を磁石で分離し、回収する。
▲5▼結合体からタンパク質を分離し、精製する。
(5)グルタチオン固定化磁性微粒子の平均粒子径が1〜200nmであることを特徴とする前記(4)項記載のタンパク質の分離、精製方法。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のグルタチオン固定化磁性微粒子は、磁性微粒子とグルタチオンとが刺激応答性ポリマーを介して固定されており、その平均粒子径が、1〜1000nmであり、好ましくは、1〜200nmである。
【0008】
本発明に用いられる磁性微粒子は、磁石で回収できる強磁性体であり、その平均粒径が、0.9以上、1000nm未満であれば、特に制限なく使用することができる。目的タンパク質の認識性を高めるためには、磁性微粒子の平均粒径が、0.9以上、200nm未満であることが好ましい。磁性微粒子の素材は、例えば、マグネタイト粒子の他、酸化ニッケル粒子、フェライト粒子、コバルト鉄酸化物、バリウムフェライト、炭素鋼、タングステン鋼、KS鋼、希土類コバルト磁石の微粒子及びヘマタイトである。これら磁性微粒子の調製方法は特に限定はないが、例えば、オレイン酸とドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを用いて、マグネタイトを二重のミセルとし、水溶液中に分散させる、マグネタイトの調製方法を挙げることができる(バイオカタライシス(Biocatalysis)1991年、第5巻、61〜69頁)。
本発明に用いられる磁石の好ましい磁力は、用いる磁性微粒子の磁力によって異なるが、具体例としてマグナ社製ネオジ磁石を挙げることができる。
【0009】
また磁性微粒子の回収率を高めるために磁性微粒子の表面に刺激応答性ポリマーが固定されている必要がある。刺激応答性ポリマー固定化磁性微粒子は、磁性微粒子存在下で刺激応答性ポリマーを重合する方法で得ることができる(アプライドマイクロバイオロジーアンドバイオテクノロジー(Appl Microbiol Biotechnol)(1994)41:99−105やジャーナルオブファーメンテーションアンドバイオエンジニアリング(J Ferment Bioeng)(1997)84;337−341に記載されている)。刺激応答性ポリマーは、分散状態では回収困難な磁性微粒子を特定の条件において回収可能な大きさに凝集させる能力を有していれば何れでもよい。刺激は、熱、pH、塩濃度、光、電気等が挙げられる。刺激応答性ポリマーは、刺激のコントロールが容易な熱応答性を示すポリマーが好ましい。熱応答性を示すポリマーは、例えば、下限臨界溶液温度を示すポリ−N−イソプロピルアクリルアミドや、特開平11−171928において開示されている上限臨界溶液温度を示すNアセチルアクリルアミドとアクリルアミドの共重合ポリマーである。
【0010】
本発明では、グルタチオンを磁性微粒子に固定することで、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(以下、「GST」と略す。)を有する目的タンパク質と特異的に結合できる。このようなGST含有タンパク質の調製は当技術分野で周知の方法に従えばよい。磁性微粒子に固定された刺激応答性ポリマーに、グルタチオンを固定する方法としては、国際公開第01/09141号パンフレットにあるように、重合性を持つようにモノマー化されたリガンドを用いて、ポリマーの重合時に共重合させる方法やポリマーの重合時にカルボン酸やアミノ基、エポキシ基等の官能基を持つモノマーを他のモノマーと共重合させ、当技術分野で周知の方法に従い、リガンドをポリマー上に固定化する方法が利用できる。
【0011】
本発明のグルタチオン固定化磁性微粒子を用い、下記手順で微生物の細胞破砕懸濁液から目的のタンパク質を分離、精製することができる。
▲1▼目的のタンパク質とグルタチオン−S−トランスフェラーゼとの融合タンパク質を微生物に生産させる。
▲2▼微生物を破砕し、細胞破砕懸濁液を調整し、これにグルタチオン固定化磁性微粒子を混合し、融合タンパク質とグルタチオン固定化磁性微粒子との結合体を生成させる。
▲3▼前記細胞破砕懸濁液の温度を下限臨界溶液温度または上限臨界溶液温度に設定し、結合体を凝集させる。
▲4▼凝集した結合体を磁石で分離し、回収する。
▲5▼結合体からタンパク質を分離し、精製する。
なお、タンパク質の分離、精製には、グルタチオン固定化磁性微粒子の平均粒子径は、1〜200nmであることが好ましい。
【0012】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されることはない。
なお、実施例、比較例中における物性の測定方法、用いた材料の組成は以下の通りである。
【0013】
・SDS−PAGE:アクリルアミド、ビスアクリルアミドから作られた10重量%のポリアクリルアミドゲルを備えた電気泳動装置を用いて、25mAの電流で電気泳動を行った。なお、マーカーは、アマシャムバイオサイエンス社製タンパク質電気泳動用有色分子量マーカーを使用した。電気泳動を行った後、0.5重量%のクーマシーブリリアントブルー溶液にポリアクリルアミドゲルを浸すことによって、該ゲル中のタンパク質の染色を行った。なお、SDS−PAGEを行なう際に、変性処理を行うが、この処理で目的タンパクはグルタチオン固定化磁性微粒子から外れる。
・精製されたGSTの量:GSTのバンドをスキャナで取り込み、濃淡を数値化することで算出した。
・グルタチオン固定化磁性微粒子の粒径:粒径は、大塚電子社製ELS−8000SD型「光散乱光度計」によって測定した。
・OD:島津製作所社製UV−1200型「分光光度計」を用いて、測定を行った。
・LB培地:酵母エキス(2.5g)、塩化ナトリウム(2.5g)、トリプトン(bacto tryptone:5g)を蒸留水(500ml)にて懸濁し、滅菌を行った。
【0014】
磁性微粒子の調製
1L容のフラスコに硫酸第一鉄・7水和物(83.4g)、亜硝酸ナトリウム(10.4g)及び蒸留水(500ml)を入れ、40℃で20分間撹拌した。
その後、濃アンモニウム(125ml)を添加し、生成した不溶物を濾過により集め、蒸留水で2回洗浄し、マグネタイトを得た。得られたマグネタイトを1L容のフラスコに入れ、蒸留水(500ml)を添加した後、加熱し、溶液の温度を80℃とした後、オレイン酸ナトリウム(7.5g)を添加し、同温度で20分間撹拌した。その後、1N塩酸でpHを5.5に調整し、得られた不溶物を濾過により集め、蒸留水で2回洗浄し、オレイン酸の層を有するマグネタイトを得た。これを1L容のフラスコに入れ、蒸留水(500ml)を添加した後、加熱し、溶液の温度を70℃とした後、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(7.5g)を添加し一晩撹拌し、磁性微粒子を得た。
【0015】
グルタチオンモノマーの調製
還元型グルタチオンの塩酸塩(307mg)、1,4ブタンジオールグリシジルエーテル(1010mg)、pH8.0の0.5Mリン酸ナトリウム緩衝液(500μl)及び0.2N水酸化ナトリウム溶液(550μl)の混合物の容量が計5mlになるように蒸留水で調整し、混合した後、室温で1時間反応させた。反応液に等量のアセトンを添加し、生成した析出物を分離し、過剰量の1,4ブタンジオールグリシジルエーテルを除去した。析出物(50mg)、ジチオスレイトール(15mg)及びpH8.0の0.5Mリン酸ナトリウム緩衝液(50μl)の混合物の容量が計500μlになるように蒸留水で調整し、混合した後、室温で1時間反応させた。この反応液にアセトン(5ml)を添加し、生じた析出物を分離後、50mMのリン酸ナトリウム緩衝液(500μl)に懸濁し、さらにグリシジルメタクリレート(11.4μl)を添加した。室温で1時間放置することで反応させた後、アセトン(5ml)を添加し析出物を分離後、逆相カラムクロマトグラフィーで精製し、重合性グルタチオンモノマーを得た。
【0016】
グルタチオン固定化磁性微粒子の調製は、以下の方法で行った。
N−イソプロピルアクリルアミド(488mg)、調製したグルタチオンモノマー(5μg)、調製した磁性微粒子(50mg)に蒸留水を加え、25mlの溶液とした。これに過硫酸アンモニウム(25mg)及びN,N,N’,N’−テトラエチルメチレンジアミン(10μl)を添加し、窒素置換下で、6時間攪拌を行いながら反応を進行させた。得られたグルタチオン固定化磁性微粒子の粒径は光散乱光度計により約100nmであることが確認された。またこの粒子はLCSTを29℃に有し、LCST未満の水溶液中では完全に分散し、磁石での回収は困難であったが、溶液をLCST以上とすると直ちに凝集し、磁石で容易に回収するとが可能であった。
【0017】
実施例1
GST(グルタチオン−S−トランスフェラーゼ)と目的タンパク質との融合タンパク質の精製を以下の方法で行った。
プラスミド pGEX6P−1(アマシャムバイオサイエンス株式会社製)で形質転換した大腸菌Novablue株(Novagen社)をLB培地(5ml)で37℃にて一晩培養した後、LB培地(100ml)に植菌し、OD600=0.3となるまで37℃で培養を行った。そこに50μMとなるようにイソプロピルチオガラクトシドを添加しGSTを誘導した。2時間後、遠心分離器により、集菌し菌体を破砕しGSTを含む細胞破砕懸濁液を得た。この細胞破砕懸濁液(50μl)、pH7.0の50mMリン酸ナトリウム緩衝液(850μl)及び調製したグルタチオン固定化磁性微粒子溶液(2.0重量%、100μl)を混合し、インキュベーションを室温で30分行った後、溶液の温度を30℃にして該グルタチオン固定化磁性微粒子を凝集させた。凝集した前記グルタチオン固定化磁性微粒子を磁石で回収した。前記溶液の上澄みを捨て、そこに50mMリン酸ナトリウム緩衝液(1000μl)を添加し、粒子を分散後、再度、溶液の上澄みを捨て、そこに50mMリン酸ナトリウム緩衝液(1000μl)を添加し、粒子を分散する洗浄工程を3度繰り返した後、分散させた、前記グルタチオン固定化磁性微粒子溶液(20μl)を取り出しSDS−PAGEに供した(図1)。
インキュベーション時間を1〜60分の間に変えて、同様にGSTの精製を行なった。得られたGSTを、SDS−PAGEに供した。得られたGSTのバンドをスキャナで取り込み、精製されたGSTの量を算出した。
【0018】
実施例2
pGEX6p−1のマルチクローニングサイト内のBamHI及びXhoIサイトにプロテインAのZZドメインを挿入したプラスミドpGEXZZを大腸菌Novablue株に同様に形質転換し、融合タンパク質を発現させ、その大腸菌の細胞破砕懸濁液を用いた以外は、実施例1の方法に準拠して、融合タンパク質の精製を行った。
【0019】
図1から、調製したグルタチオン固定化磁性微粒子により、GST及びGSTとZZドメインの融合タンパク質が特異的に精製されたことが明らかである。
【0020】
図1に精製したタンパク質の電気泳動の結果を示した。
レーン1は、分子量マーカー(上から分子量220000,97400,66000,46000,30000,21500,14300を示す)、レーン2は、GSTを発現させた大腸菌の細胞破砕懸濁液、レーン3は、調整したグルタチオン固定化磁性微粒子を用いて、実施例1において精製したGST、レーン4は、実施例2において、GSTとZZの融合タンパク質を発現させた大腸菌の細胞破砕懸濁液、レーン5は、調整したグルタチオン固定化磁性微粒子を用いて、実施例2において精製したGSTとZZの融合タンパク質である。
これらの結果から、発現したGST(分子量25000)及びGST−ZZ(分子量35000)が単一に精製されていることがわかった。
【0021】
比較例1
インキュベーション時間を1〜60分の間に変えて、グルタチオン固定化磁性微粒子の代わりに、GSTセファロース10μlを用いた以外は、実施例1と同様にGSTの精製を行なった。得られたGSTを、SDS−PAGEに供した。
得られたGSTのバンドをスキャナで取り込み、精製されたGSTの量を算出した。
【0022】
各粒子へのGST結合量の経時的変化を図2に示した。
図2の結果より、実施例1で得られたグルタチオン固定化磁性微粒子は、比較例1で用いたアマシャムバイオサイエンス製グルタチオンセファロース(商品名)よりも短時間で目的とするタンパク質と結合することができることがわかった。
【0023】
【発明の効果】
本発明のグルタチオン磁性微粒子は、細胞破砕懸濁液等のタンパク質の混合液から目的タンパク質を迅速に回収することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】精製したタンパク質のSDS−PAGEの泳動写真。
【図2】各磁性微粒子へのGST結合量の経時的変化のグラフ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to glutathione-immobilized magnetic microparticles and a method for separating and purifying a target protein using the same.
[0002]
[Prior art]
As a method for separating a target substance from a mixed solution, affinity chromatography using a column is widely performed. However, column chromatography takes time because the mixed solution is passed through a column packed with a packing material. When the target substance is a protein, the protein may be decomposed and the yield may be reduced.
On the other hand, there is known a method of adding particles to which a ligand is fixed to a mixed solution, adsorbing a target substance, collecting fine particles, and separating and collecting the target substance from the fine particles. Specifically, at least one selected from biotin and avidin is a temperature-responsive magnetic fine particle fixed to a magnetic fine particle via a polymer having a lower critical solution temperature (hereinafter abbreviated as “LCST”) and a magnet. A biological material separation method using magnetic force has been developed (see, for example, Patent Document 1). However, even if this method was used, the target protein could not be rapidly recovered from the cell disruption suspension of microorganisms.
[0003]
[Patent Document 1]
International Publication No. 02/16571 Pamphlet [0004]
[Problems to be solved by the present invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide glutathione-immobilized magnetic microparticles that enable rapid recovery of a target protein from a protein mixture and a protein separation and purification method using the same.
[0005]
[Means for solving the problems]
The present inventors have made extensive studies to solve the above problems. As a result, the inventors have found that the problems of the present invention can be solved by adopting the following configurations, and have completed the present invention based on this finding.
[0006]
The present invention has the following configuration.
(1) Glutathione-immobilized magnetic fine particles in which magnetic fine particles and glutathione are immobilized via a stimulus-responsive polymer, wherein the average particle size is 1-1000 nm. .
(2) The glutathione-immobilized magnetic fine particles according to (1), wherein the glutathione-immobilized magnetic fine particles have an average particle diameter of 1 to 200 nm.
(3) The glutathione-immobilized magnetic fine particles according to (1) or (2) above, wherein the stimuli-responsive polymer is a polymer exhibiting thermal responsiveness.
(4) Glutathione-fixed magnetic microparticles in which magnetic microparticles and glutathione are fixed via a polymer exhibiting thermal responsiveness, and using glutathione-fixed magnetic microparticles having an average particle diameter of 1 to 1000 nm A method for separating and purifying a target protein from a cell disruption suspension of microorganisms by the following procedure.
(1) A microorganism produces a fusion protein of a target protein and glutathione-S-transferase.
(2) Microorganisms are disrupted, a cell disruption suspension is prepared, and glutathione-immobilized magnetic microparticles are mixed therewith to produce a conjugate of the fusion protein and glutathione-immobilized magnetic microparticles.
(3) The temperature of the cell disruption suspension is set to the lower critical solution temperature or the upper critical solution temperature to aggregate the conjugate.
(4) Separate and collect the aggregated aggregates with a magnet.
(5) The protein is separated from the conjugate and purified.
(5) The method for separating and purifying a protein according to (4) above, wherein the average particle size of the glutathione-immobilized magnetic fine particles is 1 to 200 nm.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the glutathione-immobilized magnetic fine particles of the present invention, magnetic fine particles and glutathione are fixed via a stimulus-responsive polymer, and the average particle size is 1-1000 nm, preferably 1-200 nm.
[0008]
The magnetic fine particles used in the present invention are ferromagnetic materials that can be recovered by a magnet, and can be used without particular limitation as long as the average particle diameter is 0.9 or more and less than 1000 nm. In order to enhance the recognition of the target protein, the average particle size of the magnetic fine particles is preferably 0.9 or more and less than 200 nm. Examples of the magnetic fine particle material include magnetite particles, nickel oxide particles, ferrite particles, cobalt iron oxide, barium ferrite, carbon steel, tungsten steel, KS steel, rare earth cobalt magnet fine particles, and hematite. The method for preparing these magnetic fine particles is not particularly limited, and examples thereof include a method for preparing magnetite in which magnetite is made into double micelles using oleic acid and sodium dodecylbenzenesulfonate and dispersed in an aqueous solution. (Biocatalysis 1991, volume 5, pages 61-69).
Although the preferable magnetic force of the magnet used for this invention changes with magnetic force of the magnetic fine particle to be used, the neodymium magnet made from Magna can be mentioned as a specific example.
[0009]
In addition, in order to increase the recovery rate of the magnetic fine particles, it is necessary to fix the stimulus-responsive polymer on the surface of the magnetic fine particles. The stimulus-responsive polymer-immobilized magnetic fine particles can be obtained by a method of polymerizing a stimulus-responsive polymer in the presence of magnetic fine particles (Appl Microbiol Biotechnol (1994) 41: 99-105 or Journal of Fermentation and Bioengineering (described in J Ferment Bioeng (1997) 84; 337-341). The stimulus-responsive polymer may be any as long as it has the ability to agglomerate magnetic particles that are difficult to recover in a dispersed state to a size that can be recovered under specific conditions. Examples of the stimulus include heat, pH, salt concentration, light, and electricity. The stimulus-responsive polymer is preferably a polymer that exhibits thermal response that allows easy control of stimulation. Examples of the polymer exhibiting thermal responsiveness include poly-N-isopropylacrylamide exhibiting a lower critical solution temperature, and a copolymer of N acetylacrylamide and acrylamide exhibiting an upper critical solution temperature disclosed in JP-A-11-171928. is there.
[0010]
In the present invention, glutathione can be specifically bound to a target protein having glutathione-S-transferase (hereinafter abbreviated as “GST”) by immobilizing glutathione on magnetic fine particles. Such a GST-containing protein may be prepared by methods well known in the art. As a method for immobilizing glutathione on a stimulus-responsive polymer immobilized on a magnetic fine particle, as described in WO 01/09141, a polymerized ligand is used to polymerize the polymer. Copolymerization at the time of polymerization or at the time of polymerization, monomers having functional groups such as carboxylic acid, amino group, and epoxy group are copolymerized with other monomers, and the ligand is immobilized on the polymer according to methods well known in the art. Can be used.
[0011]
Using the glutathione-immobilized magnetic fine particles of the present invention, a target protein can be separated and purified from a microbial cell disruption suspension by the following procedure.
(1) A microorganism produces a fusion protein of a target protein and glutathione-S-transferase.
(2) Microorganisms are disrupted, a cell disruption suspension is prepared, and glutathione-immobilized magnetic microparticles are mixed therewith to produce a conjugate of the fusion protein and glutathione-immobilized magnetic microparticles.
(3) The temperature of the cell disruption suspension is set to the lower critical solution temperature or the upper critical solution temperature to aggregate the conjugate.
(4) Separate and collect the aggregated aggregates with a magnet.
(5) The protein is separated from the conjugate and purified.
For protein separation and purification, the average particle diameter of glutathione-immobilized magnetic fine particles is preferably 1 to 200 nm.
[0012]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited at all by these.
In addition, the measuring method of the physical property in an Example and a comparative example, and the composition of the used material are as follows.
[0013]
SDS-PAGE: Electrophoresis was performed at an electric current of 25 mA using an electrophoresis apparatus equipped with a 10% by weight polyacrylamide gel made from acrylamide and bisacrylamide. The marker used was a colored molecular weight marker for protein electrophoresis manufactured by Amersham Biosciences. After electrophoresis, the protein in the gel was stained by immersing the polyacrylamide gel in 0.5% by weight Coomassie brilliant blue solution. In addition, when performing SDS-PAGE, a denaturation process is performed, but a target protein remove | deviates from a glutathione fixed magnetic microparticle by this process.
-Amount of purified GST: GST band was captured by a scanner, and the density was calculated by digitization.
-Particle diameter of glutathione-immobilized magnetic fine particles: The particle diameter was measured by ELS-8000SD type "light scattering photometer" manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.
OD: Measurement was performed using a UV-1200 “spectrophotometer” manufactured by Shimadzu Corporation.
LB medium: Yeast extract (2.5 g), sodium chloride (2.5 g), and tryptone (bacto tryptone: 5 g) were suspended in distilled water (500 ml) and sterilized.
[0014]
Preparation of magnetic fine particles Ferrous sulfate heptahydrate (83.4 g), sodium nitrite (10.4 g) and distilled water (500 ml) were placed in a 1 L flask and stirred at 40 ° C. for 20 minutes.
Thereafter, concentrated ammonium (125 ml) was added, and the generated insoluble matter was collected by filtration and washed twice with distilled water to obtain magnetite. The obtained magnetite was put in a 1 L flask, distilled water (500 ml) was added, and the mixture was heated. The temperature of the solution was adjusted to 80 ° C., and then sodium oleate (7.5 g) was added. Stir for 20 minutes. Thereafter, the pH was adjusted to 5.5 with 1N hydrochloric acid, and the resulting insoluble matter was collected by filtration and washed twice with distilled water to obtain a magnetite having an oleic acid layer. This was placed in a 1 L flask, distilled water (500 ml) was added, and the mixture was heated to 70 ° C. Then, sodium dodecylbenzenesulfonate (7.5 g) was added and stirred overnight. Magnetic fine particles were obtained.
[0015]
Preparation of glutathione monomer Reduced glutathione hydrochloride (307 mg), 1,4 butanediol glycidyl ether (1010 mg), pH 8.0 0.5 M sodium phosphate buffer (500 μl) and 0.2 N sodium hydroxide solution (550 μl) ) Was adjusted with distilled water so that the total volume of the mixture was 5 ml, mixed, and reacted at room temperature for 1 hour. An equal amount of acetone was added to the reaction solution, the produced precipitate was separated, and an excess amount of 1,4 butanediol glycidyl ether was removed. The mixture of the precipitate (50 mg), dithiothreitol (15 mg), and pH 8.0 0.5 M sodium phosphate buffer (50 μl) was adjusted with distilled water to a total volume of 500 μl, mixed, and then mixed at room temperature. For 1 hour. Acetone (5 ml) was added to the reaction solution, the resulting precipitate was separated, suspended in 50 mM sodium phosphate buffer (500 μl), and glycidyl methacrylate (11.4 μl) was further added. After reacting by allowing to stand at room temperature for 1 hour, acetone (5 ml) was added and the precipitate was separated and purified by reverse phase column chromatography to obtain a polymerizable glutathione monomer.
[0016]
The glutathione-immobilized magnetic fine particles were prepared by the following method.
Distilled water was added to N-isopropylacrylamide (488 mg), the prepared glutathione monomer (5 μg), and the prepared magnetic fine particles (50 mg) to make a 25 ml solution. To this, ammonium persulfate (25 mg) and N, N, N ′, N′-tetraethylmethylenediamine (10 μl) were added, and the reaction was allowed to proceed with stirring for 6 hours under nitrogen substitution. The particle size of the obtained glutathione-immobilized magnetic fine particles was confirmed to be about 100 nm by a light scattering photometer. The particles had LCST at 29 ° C. and were completely dispersed in an aqueous solution lower than LCST, and recovery with a magnet was difficult. However, when the solution was LCST or more, the particles immediately aggregated and were easily recovered with a magnet. Was possible.
[0017]
Example 1
The fusion protein of GST (glutathione-S-transferase) and the target protein was purified by the following method.
E. coli Novablue strain (Novagen) transformed with plasmid pGEX6P-1 (Amersham Biosciences) was cultured overnight at 37 ° C. in LB medium (5 ml), then inoculated into LB medium (100 ml), The culture was performed at 37 ° C. until OD600 = 0.3. To this, isopropylthiogalactoside was added to a concentration of 50 μM to induce GST. Two hours later, the cells were collected by a centrifuge to disrupt the cells and obtain a cell disruption suspension containing GST. This cell disruption suspension (50 μl), 50 mM sodium phosphate buffer pH 7.0 (850 μl) and the prepared glutathione-immobilized magnetic microparticle solution (2.0 wt%, 100 μl) were mixed, and incubation was performed at room temperature for 30 minutes. After the separation, the temperature of the solution was set to 30 ° C. to aggregate the glutathione-immobilized magnetic fine particles. The aggregated glutathione-immobilized magnetic fine particles were collected with a magnet. Discard the supernatant of the solution, add 50 mM sodium phosphate buffer (1000 μl) to it, disperse the particles, then discard the supernatant of the solution again, add 50 mM sodium phosphate buffer (1000 μl) to it, After the washing step of dispersing the particles was repeated three times, the dispersed glutathione-immobilized magnetic fine particle solution (20 μl) was taken out and subjected to SDS-PAGE (FIG. 1).
The GST was purified in the same manner by changing the incubation time between 1 and 60 minutes. The obtained GST was subjected to SDS-PAGE. The obtained GST band was captured by a scanner, and the amount of purified GST was calculated.
[0018]
Example 2
The plasmid pGEXZZ in which the ZZ domain of protein A was inserted into the BamHI and XhoI sites in the multicloning site of pGEX6p-1 was similarly transformed into an E. coli Novablue strain to express the fusion protein. The fusion protein was purified according to the method of Example 1 except that it was used.
[0019]
From FIG. 1, it is clear that GST and the fusion protein of GST and ZZ domain were specifically purified by the prepared glutathione-immobilized magnetic microparticles.
[0020]
FIG. 1 shows the result of electrophoresis of the purified protein.
Lane 1 is a molecular weight marker (showing molecular weights 220,000, 97400, 66000, 46000, 30000, 21500, 14300 from the top), lane 2 is a cell disruption suspension of E. coli expressing GST, and lane 3 is adjusted. GST purified in Example 1 using glutathione-immobilized magnetic microparticles, lane 4 is a cell disruption suspension of Escherichia coli expressing a fusion protein of GST and ZZ in Example 2, and lane 5 is prepared. It is a fusion protein of GST and ZZ purified in Example 2 using glutathione-immobilized magnetic microparticles.
From these results, it was found that the expressed GST (molecular weight 25000) and GST-ZZ (molecular weight 35000) were purified to a single unit.
[0021]
Comparative Example 1
GST was purified in the same manner as in Example 1 except that 10 μl of GST Sepharose was used instead of glutathione-immobilized magnetic microparticles while changing the incubation time from 1 to 60 minutes. The obtained GST was subjected to SDS-PAGE.
The obtained GST band was captured by a scanner, and the amount of purified GST was calculated.
[0022]
The change with time of the amount of GST binding to each particle is shown in FIG.
From the result of FIG. 2, the glutathione-immobilized magnetic fine particles obtained in Example 1 can bind to the target protein in a shorter time than the glutathione sepharose (trade name) manufactured by Amersham Biosciences used in Comparative Example 1. I knew it was possible.
[0023]
【The invention's effect】
The glutathione magnetic fine particles of the present invention can rapidly recover a target protein from a protein mixture such as a cell disruption suspension.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an SDS-PAGE electrophoretic photograph of purified protein.
FIG. 2 is a graph showing a change over time in the amount of GST binding to each magnetic fine particle.
Claims (5)
▲1▼目的のタンパク質とグルタチオン−S−トランスフェラーゼとの融合タンパク質を微生物に生産させる。
▲2▼微生物を破砕し、細胞破砕懸濁液を調製し、これにグルタチオン固定化磁性微粒子を混合し、融合タンパク質とグルタチオン固定化磁性微粒子との結合体を生成させる。
▲3▼前記細胞破砕懸濁液の温度を下限臨界溶液温度または上限臨界溶液温度に設定し、結合体を凝集させる。
▲4▼凝集した結合体を磁石で分離し、回収する。
▲5▼結合体からタンパク質を分離し、精製する。Using glutathione-immobilized magnetic fine particles in which magnetic fine particles and glutathione are fixed via a polymer showing thermal responsiveness, the average particle diameter of which is 1 to 1000 nm, the following procedure is performed. To isolate and purify the protein of interest from the microbial cell suspension.
(1) A microorganism produces a fusion protein of a target protein and glutathione-S-transferase.
(2) Microorganisms are disrupted to prepare a cell disruption suspension, which is mixed with glutathione-immobilized magnetic microparticles to produce a conjugate of the fusion protein and glutathione-immobilized magnetic microparticles.
(3) The temperature of the cell disruption suspension is set to the lower critical solution temperature or the upper critical solution temperature to aggregate the conjugate.
(4) Separate and collect the aggregated aggregates with a magnet.
(5) The protein is separated from the conjugate and purified.
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