Biopolym. Cell. 2012; 28(2):141-148.
Молекулярная и клеточная биотехнологии
Биоаффинный сорбент на основе иммобилизованного белка А Staphylococcus aureus: создание и использование
1Горбатюк О. Б., 2Цапенко М. В., 2, 3Павлова М. В., 2, 3Окунев О. В., 2, 3Кордюм В. А.
  1. Учебно-научный центр «Институт биологии»
    Киевского национального университета имени Тараса Шевченко
    ул. Владимирская, 64/13, Киев, Украина, 01601
  2. Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины
    ул. Академика Заболотного, 150, Киев, Украина, 03680
  3. Институт генетической и регенеративной медицины НАМН Украины
    Ул. Красноармейская, 57/3, Киев, Украина, 03150

Abstract

Цель. Создание биоаффинного сорбента на основе ориентированно иммобилизованного белка А Staphylococcus aureus (SPA) через два целлюлозосвязывающих домена (СBD) Clostridium thermocellum и его применение для очистки антител. Методы. С использованием последовательностей ДНК, кодирующих SPA и два СBD, сконструирован ген слитного белка SPA-CBD2 и обеспечено его получение в растворимой форме экспрессией в клетках Escherichia coli. Целевой белок иммобилизовали методом биоаффинного связывния на микрокристаллической целлюлозе. Результаты. Установлены такие характеристики биоаффинного сорбента, как емкость (1 мг SPA-CBD2 /1 мл целлюлози), динамическая емкость (3 мг иммуноглобулинов мыши/1 мл сорбента) и продуктивность, а также показана его стабильность при долгосрочном хранении. С помощью биоаффинного сорбента выделены фракции иммуноглобулинов с чистотой более 95 %. Определено, что очищенные таким способом антитела с высокой чувствительностью выявляют соответствующие антигены. Выводы. Предложенный биоаффинный сорбент позволяет получать очищенные функционально активные полии моноклональные антитела, а также проводить фракционирование на подклассы иммуноглобулинов G мыши.
Keywords: антитела, белок А, целлюлозосвязывающий домен, иммобилизация белка, аффинная хроматография

References

[1] Denizli A. 2011 Purification of antibodies by affinity chromatography Hacettepe J. Biol. Chem 39, N 1:1–18.
[2] Boi C., Dimartino S., Sarti G. C. 2008 Performance of a new protein a affinity membrane for the primary recovery of antibodies Biotechnol. Prog 24, N 3:640–647.
[3] Hober S., Nord K., Linhult M. 2007 Protein A chromatography for antibody purification J. Chromatogr. B. Analyt Technol. Biomed. Life Sci 848, N 1:40–47.
[4] Hickstein H., Korten G., Bast R., Barz D., Templin R., Schneidewind J. M., Kittner C., Nizze H., Schmidt R. 1998 Protein A immunoadsorption (i. a.) in renal transplantation patients with vascular rejection Transfus. Sci 19:53–57.
[5] Moks T., Abrahmsen L., Nilsson B., Hellman U., Sjoquist J., Uhlen M. 1986 Staphylococcal protein A consists of five IgG-binding domains Eur. J. Biochem 156, N 3:637–643.
[6] Ghose S., Hubbard B., Cramer S. M. 2006 Evaluation and comparison of alternatives to Protein A chromatography mimetic and hydrophobic charge induction chromatographic stationary phases J. Chromatogr. A 1122, N 1–2:144–152.
[7] Gottschalk U. 2009 Process scale purification of antibodies Hoboken: Wiley & Sons, 430 p.
[8] Housden N. G, Harrison S., Roberts S. E., Beckingham J. A., Graille M., Stura E., Gore M. G. 2003 Immunoglobulin-binding domains: Protein L from Peptostreptococcus magnus Biochem. Soc. Trans 31, Pt 3:716–718.
[9] Affinity chromatography: methods and protocols 2000 Eds P. Bailon et al New York: Humana press, Vol. 147 230 p.
[10] Morag E., Lapidot A., Govorko D., Lamed R., Wilchek M., Bayer E. A., Shoham Y. 1995 Expression, purification, and characterization of the cellulose-binding domain of the scaffoldin subunit from the cellulosome of Clostridium thermocellum Appl. Environ. Microbiol 61, N 5:1980–1986.
[11] Gilchuk P. V., Volkov G. L. 2006 Immobilization of mouse singlechain antibodies for affinity chromatography using the cellulose-binding protein Ukr. Biokhim. Zh. 78, N 4 P. 160–163.
[12] Studier F. W. 2005 Protein production by auto-induction in high density shaking cultures Protein Expr. Purif 41, N 1 P. 207–234.
[13] Westermeir R. 1997 Electrophoresis in practice: a guide to methods and application of DNA and protein separations Weinheim: VCH, 331 p.
[14] Ljungquist C., Jansson B., Moks T., Uhleen M. 1989 Thiol-directed immobilization of recombinant IgG-binding receptors Eur. J. Biochem 186, N 3:557–561.
[15] Linhult M., Gulich S., Graslund T., Nygren P. A., Hober S. 2003 Evaluation of different linker regions for multimerization and coupling chemistry for immobilization of a proteinaceous affinity ligand Protein Eng 16, N 12:1147–1152.
[16] Atkins K. L., Burman J. D., Chamberlain E. S., Cooper J. E., Poutrel B., Bagby S., Jenkins A. T., Feil E. J., van den Elsen J. M. 2008 S. aureus IgG-binding proteins SpA and Sbi: host specificity and mechanisms of immune complex formation Mol. Immunol 45, N 6:1600–1611.
[17] Tormo J., Lamed R., Chirino A. J., Morag E., Bayer E. A., Shoham Y., Steitz T. A. 1996 Crystal structure of a bacterial family-III cellulose-binding domain: a general mechanism for attachment to cellulose EMBO J 15, N 21:5739–5751.
[18] Lidner M., Salovuori I., Ruohonen L., Teeri T. T. 1996 Characterization of a double cellulose-binding domain: synergistic high-affinity binding to crystalline cellulose J. Biol. Chem 271, N 35:21268–21272.
[19] Pat. USA N 5837814. 1998. Cellulose binding domain proteins O. Shoseyov, K. Yosef, I. Shpiegl, M. Goldstein, R. Doi.
[20] Arakawa T., Philo J. S., Tsumoto K., Yumioka R., Ejimac D. 2004 Elution of antibodies from a Protein-A column by aqueous arginine solutions Protein Expr. Purif 36, N 2:244–248.
[21] Huang B., Liu F. F., Dong X. Y., Sun Y. 2011 Molecular mechanism of the affinity interactions between protein A and human immunoglobulin G1 revealed by molecular aimulations J. Phys. Chem. B 115, N 14:4168–4176.