包涵体的复性

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包涵体复性

包涵体复性

包涵体表达的蛋白的复性包涵体表达的蛋白的复性关于包涵体的纯化是一个令人头疼的问题,包涵体的复性已经成为生物制药的瓶颈,关于包涵体的处理一般包括这么几步:菌体的破碎、包涵体的洗涤、溶解、复性以及纯化,内容比较庞杂一、菌体的裂解1、怎样裂解细菌?细胞的破碎方法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,此法细胞破碎程度比高速组织捣碎机为高,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,我用的浓度一般为1mg/ml。

无论用哪一种方法破碎组织细胞,都会使细胞内蛋白质或核酸水解酶释放到溶液中,使大分子生物降解,导致天然物质量的减少,加入二异丙基氟磷酸(DFP)可以抑制或减慢自溶作用;加入碘乙酸可以抑制那些活性中心需要有疏基的蛋白水解酶的活性,加入苯甲磺酰氟化物(PMSF)也能清除蛋白水解酶活力,但不是全部,而且应该在破碎的同时多加几次;另外,还可通过选择pH、温度或离子强度等,使这些条件都要适合于目的物质的提取。

包涵体的复性总结

包涵体的复性总结

包涵体的复性总结关于包涵体的复性是一个令人头疼的问题,已经成为生物制药的瓶颈,包涵体的复性前期准备工作尤为重要,关于包涵体的处理一般包括这么几步:菌体的破碎、包涵体的洗涤、溶解、复性以及纯化,实验内容比较庞杂、繁琐。

一、菌体的裂解菌体的破碎方法很多:高速组织捣碎、玻璃匀浆器匀浆、超声波处理法、反复冻融法、化学处理法。

无论用哪一种方法破碎组织细胞,都会使细胞内蛋白质或核酸水解酶释放到溶液中,使大分子生物降解,导致天然物质量的减少,不同的菌体蛋白需要加入不同的抑制剂:二异丙基氟磷酸(DFP)可以抑制或减慢自溶作用;碘乙酸可以抑制那些活性中心需要有疏基的蛋白水解酶的活性,苯甲磺酰氟化物(PMSF)也能清除蛋白水解酶活力,但不是全部,而且应该在破碎的同时多加几次;另外,还可通过选择pH、温度或离子强度等,使用这些条件时都要适合于目的物质的提取。

在实验室研究多采用超声波处理法和匀浆器匀浆法。

二、包涵体的洗涤通常的洗涤方法一般是难以洗干净的,包涵体中主要含有重组蛋白,但也含有一些细菌成分,如一些外膜蛋白、质粒DNA和其它杂质。

洗涤常用1%以下的中性去垢剂,如Tween、Triton、Lubel和NP40等加EDTA反复多次进行,因去垢剂洗涤能力随溶液离子强度升高而加强,在洗涤包涵体时可加50 mM NaCL。

也可用低浓度的盐酸胍或尿素/中性去垢剂/EDTA/还原剂等洗去包涵体表面吸附的大部分不溶性杂蛋白。

洗涤液pH以与工程菌生理条件相近为宜。

根据不同的菌体选用与之相应的洗涤液,比如:2 M尿素+50mm Tris-HCl+0.2 mM NaCl +1%Triton x-100+2mmEDTA PH8.0,再用缓冲洗涤一次。

此外,刚处理完的包含体好溶解,冷冻后难溶解,且溶解时间和比例都会加大。

三、包涵体的溶解强的变性剂如尿素、盐酸胍,是通过离子间的相互作用,打断包涵体蛋白质分子内和分子间的各种化学键,使多肽伸展,SDS、正十六烷基三甲基铵氯化物等去垢剂,可以破坏蛋白内的疏水键,也可溶解一些包涵体蛋白质。

包涵体复性

包涵体复性

包涵体复性包涵体复性常见问题分析1.对于尿素和盐酸胍该怎么选择。

尿素和盐酸胍属中强度变性剂,易经透析和超滤除去。

它们对包涵体氢键有较强的可逆性变性作用,所需浓度尿素8-10m,盐酸胍6-8m。

尿素溶解包涵体较盐酸胍慢而弱,溶解度为70-90%,尿素在作用时间较长或温度较高时会裂解形成氰酸盐,对重组蛋白质的氨基进行共价修饰,但用尿素溶解具有不电离,呈中性,成本低,蛋白质复性后除去不会造成大量蛋白质沉淀以及溶解的包涵体可选用多种色谱法纯化等优点,故目前已被广泛采用。

盐酸胍溶解能力达95%以上,且溶解作用快而不造成重组蛋白质的共价修饰。

但它也有成本高、在酸性条件下易产生沉淀、复性后除去可能造成大量蛋白质沉淀和对蛋白质离子交换色谱有干扰等缺点。

2.怎样洗涤包涵体。

通常的洗涤方法一般是洗不干净的,可以先把包涵体用6m 盐酸胍溶解充分,过滤除去未溶解的物质,注意留样跑电泳,然后用水稀释到4m,离心把沉淀和上清分别跑电泳,如此类推可以一直稀释到合适的浓度,可以找到一个合适去除杂质的办法,其实这就是梯度沉淀的方法,比通常的直接洗脱效果好。

3.8m尿素溶解的包涵体溶液应如何保存。

在4度放置半个月,都没什么问题。

在室温放置超过48小时,可能会对目的蛋白有影响,因为尿素在碱性条件下可使一些氨基酸酰基化,所以早些处理bi溶液比较好。

4.包涵体复性有什么原则。

低浓度,平缓梯度,低温。

5.复性时的蛋白浓度是。

一般使用浓度为0.1-1mg/ml,太高的浓度容易形成聚体沉淀,太低的浓度不经济,而且很多蛋白在低浓度时不稳定,很容易变性。

6.复性中蛋白析出是怎么回事。

该怎么处理。

出现蛋白析出,肯定是条件变化太剧烈了。

复性应该采取复性液浓度和ph值逐渐变化的方法,例如根据包涵体的溶液成分,每隔1个ph或浓度值配置一种溶液,逐步透析到正常。

此外透析时必须浓度极低,条件温和,使蛋白质能够正确折叠。

但是复性的比率应该很低。

若加变性剂尿素可加到2m,盐酸胍可加到1-1.5m;另外可将甘油浓度增加,范围可在≤30%,且在复性样品中也可加适量甘油。

包涵体蛋白复性的方法简介与操作

包涵体蛋白复性的方法简介与操作

活性蛋白整体方案包涵体蛋白复性的方法简介与实验操作摘要:本文主要讲解了包涵体蛋白复性的技术的原理及操作方法,并附有相关案例。

包涵体的纯化和复性总结包涵体折叠复性的方法应具备以下几个特点:较高的活性蛋白质回收率;复性产物易于与错误折叠蛋白质分离;折叠复性后能够得到较高浓度的蛋白;折叠复性方法易于放大等。

蛋白复性的过程通常分为以下几个步骤:包涵体的洗涤包涵体在溶解之前需要进行洗涤,包涵体中主要含有重组蛋白,但也含有一些杂质,如一些外膜蛋白、质粒DNA 等,这些杂质会与包涵体粘连在一起,可以通过洗涤去除大多数杂质,但无法将杂蛋白去除干净。

包涵体的洗涤通常选用浓度较低的变性剂,如2M尿素在50mM Tris,pH7.0-8.5,1mM EDTA中洗涤包涵体。

此外可以用温和去垢剂TritonX-100洗涤去除膜碎片和膜蛋白。

同时,因为去垢剂的洗涤能力会随溶液离子强度升高而加强,所以在洗涤包涵体时可加入低浓度的尿素或高浓度的NaCl,使包涵体的纯度达到50%以上。

包涵体的溶解变性剂如尿素、盐酸胍,主要是通过离子间的相互作用,打断包涵体蛋白分子间的各种化学键,使多肽延伸。

盐酸胍是较尿素强的变性剂,它能溶解尿素不溶的包涵体。

SDS、正十六烷基三甲基铵氯化物、Sarkosyl等也可以破坏蛋白内的疏水键,溶解一些包涵体蛋白质。

另外,从某些含有半胱氨酸的蛋白质中分离出的包涵体,通常含有一些链间形成的二硫键和链内的非活性二硫键,这就还需加入还原剂,如巯基乙醇、二硫基苏糖醇(DTT)、二硫赤藓糖醇、半胱氨酸等。

这种还原性试剂能够同半胱氨酸形成各种二硫化物中间体,也会被复性用的二硫化物置换试剂所取代。

二硫键的形成和断裂是可逆的,直到最有利的蛋白二硫键形成,这个平衡才会被破坏。

常用变性剂对比尿素(8-10M)较盐酸胍慢而弱,溶解度为70-90%用尿素溶解具有不电离,呈中性,成本低,蛋白质复性后除去不会造成大量蛋白质沉淀溶解的包涵体可选用多种色谱法纯化盐酸胍(6-8M)溶解能力达95%以上,且溶解作用快而不造成重组蛋白质的共价修饰成本高、在酸性条件下易产生沉淀、复性后除去可能造成大量蛋白质沉淀对蛋白质离子交换色谱有干扰包涵体的复性复性是指通过去除变性剂使目标蛋白从完全伸展的变性状态恢复到正常的折叠结构,同时去除还原剂确保二硫键正常形成。

蛋白质、包涵体复性

蛋白质、包涵体复性

目录一、脲和盐酸胍在包涵体蛋白质纯化中的作用二、包涵体变复性三、包涵体洗涤纯化——7~10四、包涵体提出、纯化和复性一、二、包涵体变复性包涵体是指细菌表达的蛋白在细胞内凝集,形成无活性的固体颗粒。

一般含有50%以上的重组蛋白,其余为核糖体元件、RNA聚合酶、内毒素、外膜蛋白ompC、ompF和ompA等,环状或缺口的质粒DNA,以及脂体、脂多糖等。

基本信息中文名称包涵体变复性复性方法稀释复性原因基因工程菌的表达产率过高包涵体变性破菌洗涤溶解目录1包涵体2包涵体变性3包涵体复性包涵体是指细菌表达的蛋白在细胞内凝集,形成无活性的固体颗粒。

一般含有50%以上的重组蛋白,其余为核糖体元件、RNA聚合酶、内毒素、外膜蛋白ompC、ompF和ompA等,环状或缺口的质粒DNA,以及脂体、脂多糖等,大小为0.5-1μm,具有很高的密度(约1.3mg/mL),无定形,呈非水溶性,只溶于变性剂如尿素、盐酸胍等。

NMR等新技术的应用表明包涵体具有一定量的二级结构,他们可能在复性的启动阶段中具有一定的作用。

包涵体的形成原因主要因为在重组蛋白的表达过程中缺乏某些蛋白质折叠的辅助因子,或环境不适,无法形成正确的次级键等原因形成的。

1.基因工程菌的表达产率过高,超过了细菌正常的代谢水平,由于细菌的δ因子的蛋白水解能力达到饱和,使之表达产物积累起来。

研究发现在低表达时很少形成包涵体,表达量越高越容易形成包涵体。

原因可能是合成速度太快,以至于没有足够的时间进行折叠,二硫键不能正确的配对,过多的蛋白间的非特异性结合,蛋白质无法达到足够的溶解度等。

2.重组蛋白的氨基酸组成:一般说含硫氨基酸越多越易形成包涵体,而脯氨酸的含量明显与包涵体的形成呈正相关。

3.重组蛋白所处的环境:发酵温度高或胞内pH接近蛋白的等电点时容易形成包涵体。

4.重组蛋白是大肠杆菌的异源蛋白,由于缺乏真核生物中翻译后修饰所需酶类和辅助因子,如折叠酶和分子伴侣等,致使中间体大量积累,容易形成包涵体沉淀。

(整理)包涵体表达的蛋白的复性

(整理)包涵体表达的蛋白的复性

包涵体表达的蛋白的复性外源基因在大肠杆菌中的高表达常常导致包涵体的形成,虽然包涵体具有富集目标蛋白质、抗蛋白酶、对宿主毒性小等优点,但包涵体蛋白质的复性率一般都很低,而分子伴侣、低分子量添加物等在复性过程中的应用及新的复性方法的建立都大大提高了重组蛋白质复性产率。

一、包涵体:1.1包涵体的定义、组成与特性:包涵体是指细菌表达的蛋白在细胞内凝集,形成无活性的固体颗粒。

一般含有50%以上的重组蛋白,其余为核糖体元件、RNA聚合酶、内毒素、外膜蛋白ompC、ompF和ompA等,环状或缺口的质粒DNA,以及脂体、脂多糖等,大小为0.5-1um,具有很高的密度(约1.3mg/ml),无定形,呈非水溶性,只溶于变性剂如尿素、盐酸胍等。

NMR等新技术的应用表明包涵体具有一定量的二级结构,他们可能在复性的启动阶段中具有一定的作用。

[1]1.2包涵体的形成:主要因为在重组蛋白的表达过程中缺乏某些蛋白质折叠的辅助因子,或环境不适,无法形成正确的次级键等原因形成的。

1.2.1、基因工程菌的表达产率过高,超过了细菌正常的代谢水平,由于细菌的δ因子的蛋白水解能力达到饱和,使之表达产物积累起来。

研究发现在低表达时很少形成包涵体,表达量越高越容易形成包涵体。

原因可能是合成速度太快,以至于没有足够的时间进行折叠,二硫键不能正确的配对,过多的蛋白间的非特异性结合,蛋白质无法达到足够的溶解度等。

1.2.2、重组蛋白的氨基酸组成:一般说含硫氨基酸越多越易形成包涵体,而脯氨酸的含量明显与包涵体的形成呈正相关。

1.2.3、重组蛋白所处的环境:发酵温度高或胞内pH接近蛋白的等电点时容易形成包涵体。

1.2.4、重组蛋白是大肠杆菌的异源蛋白,由于缺乏真核生物中翻译后修饰所需酶类和辅助因子,如折叠酶和分子伴侣等,致使中间体大量积累,容易形成包涵体沉淀。

1.2.5、蛋白质在合成之后,于中性pH或接近中性pH的环境下,其本身固有的溶解度对于包涵体的形成比较关键,即是说,有的表达产率很高,如Aspartase和Cyanase,表达产率达菌体蛋白的30%,也不形成包涵体,而以可溶形式出现。

复性资料总结

复性资料总结

加人哮喘患者的血清1rnl(IgE1ng/rnl)孵育lh,用封闭液洗3次,加人辣根过氧化物酶标记的抗IgE重链的多克隆抗体孵育lh,用封闭液洗3次后进行显色反应。

以小牛血清为阴性对照,以哮喘患者血清(IgE2ng/μl)10μl作阳性对照。

《人FcERIQ亚基细胞外区的原核表达及其和IgE结合的机制》1.包涵体复性1.1包涵体纯化诱导表达250 mL细菌培养物, 离心收集表达菌体。

在20 mL lysis buffer ( 10 mmol /L Tris pH8 . 0,150 mmol /L NaCl, 10 mmol /L EDT A, 100 g/L甘油, 2 mmol /L DTT二硫苏糖醇, 0 . 5 mmol /L PMSF苯甲基磺酰氟400 mg/L溶菌酶)中超声破碎后, 离心收集沉淀。

用wash buffer (10 mL /L Triton- 100, 50 mmol /LTris pH8.0, 100 mmol /L NaCl, 10 mmol /L EDT A, 2 mmol /L DTT) 洗涤包涵体5次, 每次25 mL; 然后用resus pen si onbuffer (50 mmol /L Tris pH8 . 0, 100 mmol /L NaCl, 10 mmol /L EDT A, 2 mmol /L DTT) 洗涤1次, 最后离心沉淀即为纯化后的包涵体。

《人Fc γRⅠ受体胞外区基因的克隆、原核表达及纯化》2.1回收PDGF-A/B包涵体菌体破碎后,用0.05M磷酸缓冲液(ph 7.0)稀释四倍,离心,沉淀用0.02 mol l Tris–HCl (pH 8.5), 0.5mmol l EDTA, and 2% (v/v) Triton X-100洗3次。

每次洗涤后8500g 4℃离心40min,最后一次离心前用25ml分装,10000g4℃离心40min,此时沉淀里含有PDGF-A/B包涵体,-70℃保存。

基因重组蛋白包涵体的复性研究

基因重组蛋白包涵体的复性研究

蛋白质与介质的疏水 性相互结合
rhIFN-γ,rhIFN-β, 重组人粒细胞集落刺激因子rhGC-CSF
离子交换色谱 蛋白质与介质间存在 Papiloma virus(HPV), E7MS2 fusion protein,
(IEC)
电荷作用力
重组白细胞分泌抑制因子rSLPI,抗原疫苗蛋白
亲和色谱 (AFC)
需要进行蛋白质翻译后修饰(如糖基化)就具有生物 活性的基因工程蛋白
基因重组蛋白包涵体的复性研究
51%
基因重组蛋白包涵体的复性研究
8.2 包涵体的形成
在大肠杆菌中表达的基因工程蛋白常常以包涵体的形式 沉积于细胞内,表现为无活性的不溶性聚集物
包涵体:外源目的基因在宿主系统中高水平表达时,因各 种原因导致基因表达产物的一级结构(即氨基酸序列)虽 然正确,而其高级结构是错误的,即:没有生物活性的包 涵体。包涵体直径约0.5-1μm,具有很高的密度(约1.3 mg/ml),相差显微镜下有折光性,呈非水溶性,只溶于高 浓度变性剂如尿素、盐酸胍等。
• 由于I向N转化是一个慢的过程,当蛋白质在此时放置较长 的一段时间,I就可以慢慢地向N转化
基因重组蛋白包涵体的复性研究
影响复性效率的因素
• 4)氧化还原环境
• 复性不仅要降低或去除变性剂,同时必须提供SH-氧化形 成S-S的环境→合适的氧化还原环境
• 采用配对的氧化型和还原型巯基物质 • 配对低分子量巯基试剂包括GSSG/GSH、半胱氨酸或巯基
基因重组蛋白包涵体的复性研究
包涵体形成的几种可能性
• 研究发现:低表达时很少形成包涵体,表达量越高越易形成包涵体。 • 1)少量蛋白产生时是可溶的,表达量过高,积聚量超过其在细胞
内溶解度时沉淀; • 2)合成速度太快,以至于没有足够的时间进行折叠,二硫键不能
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外源基因在大肠杆菌中的高表达常常导致包涵体的形成,虽然包涵体具有富集目标蛋白质、抗蛋白酶、对宿主毒性小等优点,但包涵体蛋白质的复性率一般都很低,而分子伴侣、低分子量添加物等在复性过程中的应用及新的复性方法的建立都大大提高了重组蛋白质复性产率。

一、包涵体:1.1包涵体的定义、组成与特性:包涵体是指细菌表达的蛋白在细胞内凝集,形成无活性的固体颗粒。

一般含有50%以上的重组蛋白,其余为核糖体元件、RNA聚合酶、内毒素、外膜蛋白ompC、ompF和ompA等,环状或缺口的质粒DNA,以及脂体、脂多糖等,大小为0.5-1um,具有很高的密度(约1.3mg/ml),无定形,呈非水溶性,只溶于变性剂如尿素、盐酸胍等。

NMR等新技术的应用表明包涵体具有一定量的二级结构,他们可能在复性的启动阶段中具有一定的作用。

[1]1.2包涵体的形成:主要因为在重组蛋白的表达过程中缺乏某些蛋白质折叠的辅助因子,或环境不适,无法形成正确的次级键等原因形成的。

1.2.1、基因工程菌的表达产率过高,超过了细菌正常的代谢水平,由于细菌的δ因子的蛋白水解能力达到饱和,使之表达产物积累起来。

研究发现在低表达时很少形成包涵体,表达量越高越容易形成包涵体。

原因可能是合成速度太快,以至于没有足够的时间进行折叠,二硫键不能正确的配对,过多的蛋白间的非特异性结合,蛋白质无法达到足够的溶解度等。

1.2.2、重组蛋白的氨基酸组成:一般说含硫氨基酸越多越易形成包涵体,而脯氨酸的含量明显与包涵体的形成呈正相关。

1.2.3、重组蛋白所处的环境:发酵温度高或胞内pH接近蛋白的等电点时容易形成包涵体。

1.2.4、重组蛋白是大肠杆菌的异源蛋白,由于缺乏真核生物中翻译后修饰所需酶类和辅助因子,如折叠酶和分子伴侣等,致使中间体大量积累,容易形成包涵体沉淀。

1.2.5、蛋白质在合成之后,于中性pH或接近中性pH的环境下,其本身固有的溶解度对于包涵体的形成比较关键,即是说,有的表达产率很高,如Aspartase和Cyanase,表达产率达菌体蛋白的30%,也不形成包涵体,而以可溶形式出现。

[2]1.2.6、在细菌分泌的某个阶段,蛋白质分子间的离子键、疏水键或共价键等化学作用导致了包涵体的形成。

1.3包涵体破菌、分离、洗涤及溶解1.3.1基因工程菌发酵液,经离心浓缩后,可用:机械破碎、超声破碎:单纯超声破碎,在小规模下且菌量较少的情况下效果较好,由于能量传递和局部产热等原因,很难用于大体积细胞悬液的破碎,这样部分未破碎细胞与包涵体混在一起,给后期纯化带来困难。

因此,在较大规模纯化时先用溶菌酶破碎细菌的细胞膜,再结合超声破碎方法,可显著提高包涵体的纯度和回收率。

以及化学方法破碎使细菌裂解,然后以5000-20000g 15min离心,可使大多数包涵体沉淀,与可溶性蛋白分离。

1.3.2洗涤:为了除去包涵体上粘附的杂质,如膜蛋白或核酸,应用洗涤液洗涤包涵体,通常用低浓度的变性剂,过高浓度的尿素或盐酸胍会使包涵体溶解,如2M尿素在50mM Tris pH7.0-8.5左右,1mM EDTA中洗涤。

此外可以用温和去垢剂TritonX-100洗涤去除膜碎片和膜蛋白。

[3] 1.3.3溶解:一般用强的变性剂如尿素(6-8M)、盐酸胍(GdnHCl 6M),通过离子间的相互作用,打断包涵体蛋白质分子内和分子间的各种化学键,使多肽伸展,一般来讲,盐酸胍优于尿素,因为盐酸胍是较尿素强的变性剂,它能使尿素不能溶解的包涵体溶解,而且尿素分解的异氰酸盐能导致多肽链的自由氨基甲酰化,特别是在碱性pH值下长期保温时。

或用去垢剂,如SDS、正十六烷基三甲基铵氯化物、Sarkosyl等,可以破坏蛋白内的疏水键,也可溶解一些包涵体蛋白质。

Kandula Suntha等人用TritonX-100来溶解Zymononas mobilis levansucrase包涵体蛋白。

另外,对于含有半胱氨酸的蛋白质,分离的包涵体中通常含有一些链间形成的二硫键和链内的非活性二硫键。

还需加入还原剂,如巯基乙醇、二硫基苏糖醇(DTT)、二硫赤藓糖醇、半胱氨酸。

还原剂的使用浓度一般是50-100mM 2-BME或DTT,也有文献使用5mM浓度。

在较粗放的条件下,可以使用5ml/l的浓度。

还原剂的使用浓度与蛋白二硫键的数目无关,而有些没有二硫键的蛋白加不加还原剂无影响,如牛生长激素包涵体的增溶。

对于目标蛋白没有二硫键某些包涵体的增溶,有时还原剂的使用也是必要的,可能由于含二硫键的杂蛋白影响了包涵体的溶解。

[4]二、复性:由于包涵体中的重组蛋白缺乏生物学活性,加上剧烈的处理条件,使蛋白的高级结构破坏,因此重组蛋白的复性特别必要。

通过缓慢去除变性剂使目标蛋白从变性的完全伸展状态恢复到正常的折叠结构,同时去除还原剂使二硫键正常形成。

一般在尿素浓度4M左右时复性过程开始,到2M 左右时结束。

对于盐酸胍而言,可以从4M开始,到1.5M 时复性过程已经结束。

2.1包涵体蛋白复性方法2.1.1稀释复性:直接加入水或缓冲液,放置过夜,缺点是体积增加较大,变性剂稀释速度太快,不易控制。

目前稀释法主要有一次稀释、分段稀释和连续稀释三种方式。

2.1.2透析复性:好处是不增加体积,通过逐渐降低外透液浓度来控制变性剂去除速度,有人称易形成无活性蛋白质聚体,且不适合大规模操作,无法应用到生产规模。

2.1.3超滤复性:在生产中较多的使用,规模较大,易于对透析速度进行控制,缺点是不适合样品量较少的情况,且有些蛋白可能在超滤过程中不可逆的变性。

2.1.4柱上复性:是最近研究较多并成功的在生产中应用的一种复性方法,包涵体蛋白变性后,在色谱柱上复性,大致可分成疏水柱复性及凝胶柱复性两类。

其中的凝胶柱复性均是用Sephacry1S-100或Superdex75 等分子筛填料,柱较长(40cm-100cm不等)。

相比稀释和透析两种方法,色谱柱复性回收率高(高达90%以上)、快速、易放大,样品稀释倍数小(一般五倍左右)[5]2.1.5高蛋白质浓度下的复性:通常有两种方法,一是缓慢地连续或不连续地将变性蛋白加入到复性缓冲液中,使得蛋白质在加入过程中或加入阶段之间有足够的时间进行折叠复性;二是采用温度跳跃式复性,即让蛋白质先在低温下折叠复性以减少蛋白质聚集的形成,当形成聚集体的中间体已经减少时,迅速提高温度以促进蛋白质折叠复性。

此外,吸附法、反胶束法和双水相萃取法等都可用蛋白质的复性。

2.2包涵体蛋白复性效率复性是一个非常复杂的过程,除与蛋白质复性的过程控制相关外,还很大程度上与蛋白质本身的性质有关,有些蛋白非常容易复性,如牛胰RNA酶有12对二硫键,在较宽松的条件下复性效率可以达到95%以上,而有一些蛋白至今没有发现能够对其进行复性的方法如IL-11,很多蛋白的复性效率只有百分之零点几,如在纯化IL-2时以十二烷基硫酸钠溶液中加入铜离子(0.05%SDS,7.5-30u mol/l CuCl2)的方法,25-37°C下反应3小时,再EDTA至1m mol/l终止反应,复性后的二聚体低于1%。

[6]一般说来,蛋白质的复性效率在20%左右。

2.2.1影响复性效率的因素:2.2.1.1蛋白质的复性浓度:正确折叠的蛋白质的得率低通常是由于多肽链之间的聚集作用,蛋白质的浓度是使蛋白质聚集的主要因素,因而,一般浓度控制在0.1-1mg/ml;如果变性蛋白加入复性液中过快,容易形成絮状沉淀,可能是蛋白重新凝聚的缘故。

所以我们采用再水浴和磁力搅拌下,逐滴加入变性蛋白,使变性蛋白在复性液中始终处于低浓度状态。

2.2.1.2pH和温度:复性缓冲液的pH值必须在7.0以上,这样可以防止自由硫醇的质子化作用影响正确配对的二硫键的形成,过高或过低会降低复性效率,最适宜的复性pH值一般是8.0-9.0。

[12]此外,影响复性效率的因素还有,变性剂的起始浓度和去除速度、氧化还原电势、离子强度、共溶剂和其他添加剂的存在与否等。

2.2.2提高包涵体蛋白的复性产率2.2.2.1氧化-还原转换系统对于含有二硫键的蛋白,复性过程应能够促使二硫键形成。

常用的方法有:空气氧化法、使用氧化交换系统、混合硫化物法、谷胱甘肽再氧化法及DTT再氧化法.最常用的氧化交换系统是GSH/GSSG,而cysteine/cystine、cysteamine/cystamine、DTT/GSSG、DTE/GSSG等也都有应用。

氧化交换系统通过促使不正确形成的二硫键的快速交换反应提高了正确配对的二硫键的产率。

通常使用1-3m mol/l还原型巯基试剂,还原型和氧化型巯基试剂的比例通常为10:1—5:1。

[7]2.2.2.2添加低分子化合物低分子化合物自身并不能加速蛋白质的折叠,但可能通过破坏错误折叠中间体的稳定性,或增加折叠中间体和未折叠分子的可溶性来提高复性产率。

如盐酸胍、脲、烷基脲、以及碳酸酰胺类等,在非变性浓度下是很有效的促进剂。

蛋白质的辅因子、配基或底物亦可起到很好的促折叠作用,如蛋白质的辅因子Zn2+或Cu2+可以稳定蛋白质的折叠中间体,从而防止了蛋白质的聚集,加入浓度大于0.4 mol/lTris缓冲液可提高包涵体蛋白质的折叠效率。

浓度为0.4-0.6M L-Arg有助于增加复性中间产物的溶解度。

成功的应用于很多蛋白如t-PA的复性中,可以抑制二聚体的形成。

NDSBs是近年来出现的可促进蛋白复性的新家族, NDSBs由一个亲水的硫代甜菜碱及一个短的疏水集团组成,故不属于去垢剂,不会形成微束,易于透析去除,目前,常用的有NDSB-195,NDSB-201,NDSB-256。

[8]2.2.2.3PEG-NaSO4两相法用PEG和NaSO4作为成相剂,然后加入盐酸胍,再把变性的还原的蛋白质溶液加入其中进行复性,但这种方法需复性的变性蛋白质的浓度必须低。

[9]2.2.2.4分子伴侣和折叠酶等这类蛋白质主要包括硫氧还蛋白二硫键异构酶、肽酰-辅氨酰顺反异构酶、分子伴侣、FK506结合蛋白、Cyclophilin等。

分子伴侣和折叠酶等不仅可在细胞内调节蛋白质的折叠和聚集过程的平衡,而且可在体外促进蛋白质的折叠复性。

[13]2.2.2.5其它提高复性率的策略还有许多,如:非离子型去垢剂,尤其是离子型或两性离子去垢剂或表面活性剂CHAPs、Triton X-100、磷脂、laury lmaltosid、Sarkosyl等对蛋白质复性有促进作用;待折叠复性的蛋白质的抗体可有效协助其复性;多聚离子化合物如肝素不仅可以促进蛋白质的作用,而且具有稳定天然蛋白质的作用。

[10]2.3复性效果的检测:根据具体的蛋白性质和需要,可以从生化、免疫、物理性质等方面对蛋白质的复性效率进行检测。

2.3.1、凝胶电泳:一般可以用非变性的聚丙烯酰胺凝胶电泳可以检测变性和天然状态的蛋白质,或用非还原的聚丙烯酰胺电泳检测有二硫键的蛋白复性后二硫键的配对情况。

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