Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54034 МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА И ФИЗИКА БИОМОЛЕКУЛ MOLECULAR BIOPHYSICS AND PHYSICS OF BIOMOLECULES МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА И ФИЗИКА БИОМОЛЕКУЛ AN APPROACH TO PROTEIN STABILISATION WITH MOLECULAR CHAPERONES AND IT’S DERIVATIVES ПОДХОДЫ К ЭФФЕКТИВНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ БЕЛКОВ С ПОМОЩЬЮ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ШАПЕРОНОВ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ Зенин В А Zenin V A zenanmail@icloud.com Куров К А Kurov K A Саввин О И Sawin O I Шарапова О А Sharapova O A Юркова М С Jurkova M S Федоров А Н Fedorov A N Федеральное государственное учреждение «Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН» ru Federal State Institution «Federal Research Centre «Fundamentals of Biotechnology» of the Russian Academy of Sciences» ru Федеральное государственное учреждение «Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН» ru Federal State Institution «Federal Research Centre «Fundamentals of Biotechnology» of the Russian Academy of Sciences» ru Федеральное государственное учреждение «Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН» ru Federal State Institution «Federal Research Centre «Fundamentals of Biotechnology» of the Russian Academy of Sciences» ru ООО «Тропоген» ru Tropogen Inc ru Федеральное государственное учреждение «Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН»; ООО «Тропоген» ru Federal State Institution «Federal Research Centre «Fundamentals of Biotechnology» of the Russian Academy of Sciences»; Tropogen Inc ru Федеральное государственное учреждение «Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН»; ООО «Тропоген» ru Federal State Institution «Federal Research Centre «Fundamentals of Biotechnology» of the Russian Academy of Sciences»; Tropogen Inc ru 25 06 2016 25 06 2016 1 1 225 229 20 06 2016 20 06 2016 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54034/view

Разработан эффективный подход к продукции практически нерастворимых гидрофобных белков в стабильной растворимой форме. Предложенный метод основан на получении слитых белков, включающих целевые белки и белок-носитель. В качестве носителя использован белок GrAD - апикальный домен термофильного шаперона GroEL. Для обеспечения возможности отделения белка-носителя путем избирательного гидролиза бромцианом был создан безметиониновый вариант GrAD. Изучены слитые белки с целевыми белками, соединенными с C-концом белка-носителя и слитый белок с целевым белком, соединенным с N-концом белка-носителя. Слитые белки экспрессированы в E. coli при различных температурах, они преимущественно образовывали тельца включения. Все слитые белки после растворения телец включения в растворе мочевины были успешно ренатурированы в стабильной растворимой форме. Изучена их стабильность и функциональность. GrAD как носитель может быть платформой для получения самых разных гидрофобных белков в растворимой форме для их исследования.

We have developed an approach to produce insoluble hydrophobic proteins in stable soluble forms. The proposed system is a fused protein construct, where a target protein is fused to the carrier. The carrier is GrAD protein, it is apical domain of thermophillic minichaperone GroEL. The Met-less version of GroEL apical domain has been made for further use of CNBr chemical cleavage. Studied proteins included hydrophobic insoluble proteins fused to the C- terminus of GrAD as well as its N-terminus. The fusions were expressed at various temperatures and inclusion bodies were harvested. All fusion proteins were dissolved in urea solution and successfully renaturated in stable soluble forms. Their stability and target protein functionality were tested. This approach can be used to solubilize and stabilize hydrophobic proteins for their research by different means.

 стабилизация белков гидрофобные белки шапероны минишаперон GroEL protein stabilization hydrophobic proteins chaperones minichaperone GroEL

Arakawa T., Timasheff S.N. Theory of protein solubility. Methods Enzymol., 1985, vol. 114, p. 49-77. Arakawa T., Timasheff S.N. Theory of protein solubility. Methods Enzymol., 1985, vol. 114, p. 49-77. Schein C.H. Solubility as a function of protein structure and solvent components. Biotechnol. Nat. Publ. Co., 1990, vol. 8, no. 4, pp. 308-317. Schein C.H. Solubility as a function of protein structure and solvent components. Biotechnol. Nat. Publ. Co., 1990, vol. 8, no. 4, pp. 308-317. Hjelmeland L.M., Chrambach A. Solubilization of functional membrane proteins. Methods Enzymol., 1984, vol. 104, pp. 305-318. Hjelmeland L.M., Chrambach A. Solubilization of functional membrane proteins. Methods Enzymol., 1984, vol. 104, pp. 305-318. Kinsella J.E., Morr C.V. Milk proteins: physicochemical and functional properties. Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 1984, vol. 21, no. 3, pp. 197-262. Kinsella J.E., Morr C.V. Milk proteins: physicochemical and functional properties. Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 1984, vol. 21, no. 3, pp. 197-262. Ferreira L. [et al.] Properties and crystallization of a genetically engineered, water-soluble derivative of penicillin-binding protein 5 of Escherichia coli K12. Eur. J. Biochem., 1988, vol. 171, no. 1-2, pp. 11-16. Ferreira L. [et al.] Properties and crystallization of a genetically engineered, water-soluble derivative of penicillin-binding protein 5 of Escherichia coli K12. Eur. J. Biochem., 1988, vol. 171, no. 1-2, pp. 11-16. Hatefi Y., Hanstein W.G. Solubilization of particulate proteins and nonelectrolytes by chaotropic agents. Proc. Natl. Acad. Sci., 1969, vol. 62, no. 4, pp. 1129-1136. Hatefi Y., Hanstein W.G. Solubilization of particulate proteins and nonelectrolytes by chaotropic agents. Proc. Natl. Acad. Sci., 1969, vol. 62, no. 4, pp. 1129-1136. Helenius A., Simons K. Solubilization of membranes by detergents. Biochim. Biophys. Acta BBA-Rev. Biomembr., 1975, vol. 415, no. 1, pp. 29-79. Helenius A., Simons K. Solubilization of membranes by detergents. Biochim. Biophys. Acta BBA-Rev. Biomembr., 1975, vol. 415, no. 1, pp. 29-79. Clark P. Protein folding in the cell: reshaping the folding funnel. Trends Biochem. Sci., 2004, vol. 29, no.10, pp. 527-534. Clark P. Protein folding in the cell: reshaping the folding funnel. Trends Biochem. Sci., 2004, vol. 29, no.10, pp. 527-534. Fedorov A.N., Baldwin T.O. GroE modulates kinetic partitioning of folding intermediates between alternative states to maximize the yield of biologically active protein1. J. Mol. Biol., 1997, vol. 268, no. 4, pp. 712-723. Fedorov A.N., Baldwin T.O. GroE modulates kinetic partitioning of folding intermediates between alternative states to maximize the yield of biologically active protein1. J. Mol. Biol., 1997, vol. 268, no. 4, pp. 712-723. Smoot A.L. [et al.] The Binding of Bis-ANS to the Isolated GroEL Apical Domain Fragment Induces the Formation of a Folding Intermediate with Increased Hydrophobic Surface Not Observed in Tetradecameric GroEL. Biochemistry (Mosc.), 2001. vol. 40, no. 14, pp. 4484-4492. Smoot A.L. [et al.] The Binding of Bis-ANS to the Isolated GroEL Apical Domain Fragment Induces the Formation of a Folding Intermediate with Increased Hydrophobic Surface Not Observed in Tetradecameric GroEL. Biochemistry (Mosc.), 2001. vol. 40, no. 14, pp. 4484-4492. Pettersen E.F. [et al.] UCSF Chimera - a visualization system for exploratory research and analysis. J. Comput. Chem., 2004, vol. 25, no. 13, pp. 1605-1612. Pettersen E.F. [et al.] UCSF Chimera - a visualization system for exploratory research and analysis. J. Comput. Chem., 2004, vol. 25, no. 13, pp. 1605-1612. Sharapova O.A., Yurkova M.S., Fedorov A.N. A minichaperone-based fusion system for producing insoluble proteins in soluble stable forms. Protein Eng. Des. Sel., 2016, vol. 29, no. 2, pp. 57-64. Sharapova O.A., Yurkova M.S., Fedorov A.N. A minichaperone-based fusion system for producing insoluble proteins in soluble stable forms. Protein Eng. Des. Sel., 2016, vol. 29, no. 2, pp. 57-64. Kyte J., Doolittle R.F. A simple method for displaying the hydropathic character of a protein. J. Mol. Biol., 1982, vol. 157, no. 1, pp. 105-132. Kyte J., Doolittle R.F. A simple method for displaying the hydropathic character of a protein. J. Mol. Biol., 1982, vol. 157, no. 1, pp. 105-132. Mallon R.G., Wojciechowicz D., Defendi V. DNA-binding activity of papillomavirus proteins. J. Virol., 1987, vol. 61, no. 5, pp. 1655-1660. Mallon R.G., Wojciechowicz D., Defendi V. DNA-binding activity of papillomavirus proteins. J. Virol., 1987, vol. 61, no. 5, pp. 1655-1660.