Молекулярная биология, 2021, T. 55, № 6, стр. 982-986

Белковый транс-сплайсинг рекомбинантного стрептавидина на магнетосомах, опосредованный интеином

S. B. Duan ab, S. S. Wei ab, H. M. Wang ab, S. H. Ding ab, Y. Z. Chen ab, J. J. Tian ab, Y. J. Wang a, W. Chen c, J. Chen c*, Q. L. Meng a**

a Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology
215163 Suzhou, China

b Jihua Laboratory
315200 Foshan, China

c Suzhou Blood Center
215006 Suzhou, China

* E-mail: 108065767@qq.com
** E-mail: 69161018@qq.com

Поступила в редакцию 18.11.2020
После доработки 22.02.2021
Принята к публикации 12.03.2021

Аннотация

Большую проблему при экспрессии рекомбинатного стрептавидина на магнетосомах (называемых бактериальными магнитными наночастицами, или BMP) представляет присутствие эндогенного биотина. Мы соединили мономерный фрагмент стрептавидина (SA1-116) с N-концом интеина и получили предшественник SA1-116-IN, который экспрессировали в клетках Escherichia coli (BL21). Параллельно фрагмент SA117-160 сшивали с С-концом интеина, после чего полученный химерный полипептид экспрессировали на магнетосомах за счет соединения с мембранным белком магнетосом MamF. Далее в системе in vitro белкового сплайсинга смешивали очищенные сконструированные магнетосомы (BMP-SA117-160-IC) и предшественник SA1-116-IN. Наконец, для получения функциональных магнитных частиц BMP-SA индуцировали опосредованный интеином транс-сплайсинг. Наши результаты указывают на возможность использования транс-сплайсинга, опосредованного интеином, для эффективного получения рекомбинантного стрептавидина на магнетосомах, а также показывают возможности этого метода для получения других функциональных магнитных наночастиц.

Ключевые слова: магнетосомы, функциональные магнитные наночастицы, стрептавидин, белковый сплайсинг, интеин

Список литературы

  1. Uebe R., Schuler D. (2016) Magnetosome biogenesis in magnetotactic bacteria. Nat. Rev. Microbiol. 14, 621–637.

  2. Bazylinski D.A., Frankel R.B. (2004) Magnetosome formation in prokaryotes. Nat. Rev. Microbiol. 2, 217–230.

  3. Grunberg K., Muller E.C., Otto A., Reszka R., Linder D., Kube M., Reinhardt R., Schuler D. (2004) Biochemical and proteomic analysis of the magnetosome membrane in Magnetospirillum gryphiswaldense. Appl. Environ. Microbiol. 70, 1040–1050.

  4. Greene S.E., Komeili A. (2012) Biogenesis and subcellular organization of the magnetosome organelles of magnetotactic bacteria. Curr. Opin. Cell Biol. 24, 490–495.

  5. Yan L., Da H., Zhang S., Lopez V.M., Wang W. (2017) Bacterial magnetosome and its potential application. Microbiol Res. 203, 19–28.

  6. Xu J., Liu L., He J., Ma S., Li S., Wang Z., Xu T., Jiang W., Wen Y., Li Y., Tian J., Li F. (2019) Engineered magnetosomes fused to functional molecule (protein A) provide a highly effective alternative to commercial immunomagnetic beads. J. Nanobiotechnology. 17, 37.

  7. Pollithy A., Romer T., Lang C., Muller F.D., Helma J., Leonhardt H., Rothbauer U., Schuler D. (2011) Magnetosome expression of functional camelid antibody fragments (nanobodies) in Magnetospirillum gryphiswaldense. Appl. Environ. Microbiol. 77, 6165–6171.

  8. Wu W., Wu Z., Yu T., Jiang C., Kim W.S. (2015) Recent progress on magnetic iron oxide nanoparticles: synthesis, surface functional strategies and biomedical applications. Sci. Technol. Adv. Mater. 16, 023501.

  9. Li A., Zhang H., Zhang X., Wang Q., Tian J., Li Y., Li J. (2010) Rapid separation and immunoassay for low levels of Salmonella in foods using magnetosome-antibody complex and real-time fluorescence quantitative PCR. J. Sep. Sci. 33, 3437–3443.

  10. Xu J., Hu J., Liu L., Li L., Wang X., Zhang H., Jiang W., Tian J., Li Y., Li J. (2014) Surface expression of protein A on magnetosomes and capture of pathogenic bacteria by magnetosome/antibody complexes. Front. Microbiol. 5, 136.

  11. Ali I., Peng C., Khan Z.M., Naz I. (2017) Yield cultivation of magnetotactic bacteria and magnetosomes: a review. J. Basic Microbiol. 57, 643–652.

  12. Tanaka T., Matsunaga T. (2000) Fully automated chemiluminescence immunoassay of insulin using antibody-protein A-bacterial magnetic particle complexes. Anal. Chem. 72, 3518–3522.

  13. Jacob J.J., Suthindhiran K. (2016) Magnetotactic bacteria and magnetosomes – Scope and challenges. Mater. Sci. Eng. C Mater. Biol. Appl. 68, 919–928.

  14. Lim K.H., Huang H., Pralle A., Park S. (2013) Stable, high-affinity streptavidin monomer for protein labeling and monovalent biotin detection. Biotechnol. Bioeng. 110, 57–67.

  15. Dundas C.M., Demonte D., Park S. (2013) Streptavidin-biotin technology: improvements and innovations in chemical and biological applications. Appl. Microbiol. Biotechnol. 97, 9343–9353.

  16. Liu J., Ding Y., Jiang W., Tian J., Li Y., Li J. (2008) A mutation upstream of an ATPase gene significantly increases magnetosome production in Magnetospirillum gryphiswaldense. Appl. Microbiol. Biotechnol. 81, 551–558.

  17. Zhang Y., Zhang X., Jiang W., Li Y., Li J. (2011) Semicontinuous culture of Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1 cells in an autofermentor by nutrient-balanced and isosmotic feeding strategies. Appl. Environ. Microbiol. 77, 5851–5856.

  18. Yang C., Takeyama H., Matsunaga T. (2001) Iron feeding optimization and plasmid stability in production of recombinant bacterial magnetic particles by Magnetospirillum magneticum AMB-1 in fed-batch culture. J. Biosci. Bioeng. 91, 213–216.

  19. Liu X.Q., Hu Z. (1997) Identification and characterization of a cyanobacterial DnaX intein. FEBS Lett. 408, 311–314.

  20. Zhang X., Liu X.Q., Meng Q. (2019) Engineered Ssp DnaX inteins for protein splicing with flanking proline residues. Saudi J. Biol. Sci. 26, 854–859.

Дополнительные материалы отсутствуют.