Cải thiện khả năng biểu hiện protein sumo-IL11 từ tế bào escherichia coli bằng cách lựa chọn điều kiện lên men phù hợp - Nguyễn Thị Quý

SUMMARY Escherichia coli is routinely used for the production of recombinant proteins for research purposes and for commercial applications. The level of intracellular accumulation of a recombinant protein is dependent on the final cell density and the specific activity of the protein. One of several strategies typically used to increase recombinant protein production is well control of fermentation condition. In our previous publication, we showed the preliminary expression of SUMO-IL11 protein in E. coli Rosetta 2. As expected, recombinant protein was well expressed as soluble form. However, the cell density at 600 nm was about 2 after 4 hours of IPTG induction. In this paper, we present the effect of fermentation factors on the expression level of SUMO-IL11 protein and cell density in E. coli Rosetta 2. SUMO-IL11 was highest expressed in TB owing to its rich medium and phosphate buffer for controlling pH fluctuation. The cell density and protein amount increased significantly when the cells were induced with 0.05 mM IPTG at 37oC and the induction time of OD600=2. Under these optimum conditions, the cell density increased 9,4 folds (OD600=19.48 compared to 2.07). Protein amount of SUMO-IL11 synthesized by E. coli reached to 1.43 g/l or raised 14.3 folds. The SUMO-IL11 content accounted for 6.8% of the total protein in the cells.

doc7 trang | Chia sẻ: thucuc2301 | Ngày: 01/12/2020 | Lượt xem: 166 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Cải thiện khả năng biểu hiện protein sumo-IL11 từ tế bào escherichia coli bằng cách lựa chọn điều kiện lên men phù hợp - Nguyễn Thị Quý, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
TAP CHI SINH HOC 2015, 37(1se): 289-295 DOI: 10.15625/0866-7160/v37n1se. CẢI THIỆN KHẢ NĂNG BIỂU HIỆN PROTEIN SUMO-IL11 TỪ TẾ BÀO Escherichia coli BẰNG CÁCH LỰA CHỌN ĐIỀU KIỆN LÊN MEN PHÙ HỢP Nguyễn Thị Quý, Dương Thu Hương, Đặng Thị Ngọc Hà, Lê Thị Thu Hồng, Đỗ Thị Huyền, Trương Nam Hải* Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam *tnhai@ibt.ac.vn TÓM TẮT: Vi khuẩn Escherichia coli thường được sử dụng để sản xuất các loại protein tái tổ hợp cho mục đích nghiên cứu và thương mại. Sự tích lũy protein tái tổ hợp phụ thuộc vào mật độ tế bào cuối cùng và hoạt tính riêng của protein. Một trong những cách cải thiện mức độ tổng hợp protein là kiểm soát chặt chẽ điều kiện lên men. Trong bài báo này, chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố lên men đến mật độ tế bào và khả năng biểu hiện protein SUMO-IL11 của tế bào E. coli. Môi trường TB là môi trường giàu dinh dưỡng và có đệm phosphate nên protein SUMO-IL11 được biểu hiện tốt nhất. Mật độ tế bào và protein SUMO-IL11 tăng lên đáng kể khi tế bào được cảm ứng ở 37oC với nồng độ IPTG 0,05 mM ở thời điểm cảm ứng OD600=2. Dưới những điều kiện này, mật độ tế bào đã tăng lên 9,4 lần (từ OD600=2,07 lên 19,48). Lượng protein SUMO-IL11 tạo ra đạt 1,43 g/l, tăng gấp 14,3 lần so với ban đầu và chiếm 6,8% protein tổng số. Từ khóa: Escherichia coli, biểu hiện protein, protein tái tổ hợp, protein SUMO-IL11. MỞ ĐẦU Gần đây, Escherichia coli là đối tượng chính để biểu hiện protein tái tổ hợp vì chúng có tốc độ sinh trưởng nhanh, dễ nuôi cấy trên môi trường không đắt tiền, việc thu hồi protein tái tổ hợp không quá phức tạp và các chủng đều có sẵn trên thị trường. Tuy nhiên, protein tái tổ hợp thường biểu hiện ở mức độ thấp nên việc biểu hiện protein cần có quá trình tối ưu để thu được nhiều sản phẩm có hoạt tính trên một đơn vị thể tích và thời gian [2]. Có nhiều phương pháp khác nhau nhằm cải thiện sự biểu hiện của protein tái tổ hợp là sử dụng các vector biểu hiện phù hợp hoặc các chủng có thêm tRNA cho mã hiếm, thiết kế chủng biểu hiện, điều hòa quá trình phiên mã và dịch mã. Ngoài ra, kỹ thuật biểu hiện gen dưới dạng dung hợp hay đồng biểu hiện với chaperones cũng làm tăng hiệu quả sự tổng hợp protein đích ở tế bào chủ. Phương pháp hiện nay được sử dụng phổ biến nhất là nâng cao sinh khối tế bào bằng kỹ thuật lên men. Trong đó, thành phần môi trường, nồng độ chất cảm ứng, nhiệt độ, thời điểm cảm ứng luôn là các yếu tố tác động đáng kể đến sự biểu hiện của protein tái tổ hợp và sinh khối tế bào [1]. Vì vậy, trước khi lên men ở quy mô lớn người ta đều thăm dò những yếu tố thích hợp nhằm nâng cao năng suất của protein đích. Interleukin-11 người (IL-11) là một cytokine đa chức năng, nó kích hoạt các tiền tế bào tạo máu và các yếu tố sinh trưởng tạo máu khác để biệt hóa và thành thục các tế bào đại bào hay còn gọi là megakaryocytes (chịu trách nhiệm chính trong sản xuất tiểu cầu). Ở bài báo trước, chúng tôi đã trình bày kết quả tạo chủng E. coli Rosetta 2 biểu hiện protein IL-11 dung hợp với protein SUMO. Kết quả khảo sát ban đầu cho thấy protein SUMO-IL11 biểu hiện mạnh và đặc biệt protein ở dạng tan trong tế bào. Tuy nhiên, mật độ tế bào sau 4 giờ cảm ứng không cao. Để thu được nhiều protein SUMO-IL11 cho những nghiên cứu sau này, cần phải khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng lên quá trình biểu hiện gen ở bình tam giác. Do đó, chúng tôi đã thăm dò sự ảnh hưởng của thành phần môi trường, nồng độ IPTG, nhiệt độ, thời điểm cảm ứng đến khả năng biểu hiện protein SUMO-IL11 trong E. coli Rosetta 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chủng E. coli Rosetta 2 được dùng để biểu hiện protein. Vector SUMO-il11 do nhóm tác giả Nguyễn Thị Quý và nnk. (2014) thiết kế [5] được dùng làm vector biểu hiện protein dung hợp SUMO-IL11. Các môi trường dùng cho lên men gồm: LB (yeast extract 0,5%, peptone 1%, NaCl 1%), TB (peptone 1,2%, yeast extract 2,4%, K2HPO4 72 mM, KH2PO4 17 mM, glycerol 0,4%), SB (peptone 3,2%, yeast extract 2%, NaCl 0,5%), M9 (NaH2PO4 0,6%, KH2PO4 0,3%, NaCl 0,05%, NH4Cl 0,1% và các yếu tố vi lượng), M9 + 1% glucose, M9 + 1% glycerol, M9 + 0,5 yeast extract, M9 + 1% glucose + 0,5% yeast extract và M9 + 1% glycerol + 0,5% yeast extract. Các môi trường được khử trùng ở 121oC, 1 atm, 30 phút, để nguội về nhiệt độ phòng trước khi sử dụng. Các hóa chất khác dùng cho điện di protein, nhuộm Coomassie có xuất xứ từ hãng Merck (Đức), thang protein chuẩn của hãng Fermentas (Đức). Kháng thể 1 đơn dòng kháng IL-11 được mua của hãng Acris Antibodies (Mỹ). Kháng thể 2 cộng hợp enzyme peroxidase được mua của hãng Sigma (Hoa Kỳ). Từng điều kiện ảnh hưởng đến mức độ biểu hiện protein dung hợp SUMO-IL11 của tế bào E. coli Rosetta 2 được khảo sát như sau: Tế bào mang plasmid SUMO-il11 được nuôi cấy ở 37oC qua đêm trong môi trường LBA (môi trường LB có chứa 100 µg/ml ampicillin). Dịch tế bào được chuyển sang 9 bình tam giác 100 ml, mỗi bình chứa 10 ml môi trường lên men (các môi trường đã được mô tả ở phần Vật liệu) sao cho OD600=0,1. Các mẫu được nuôi tiếp ở cùng điều kiện trong khoảng thời gian 1,5 giờ để OD600 đạt từ 0,4 đến 0,8. Sau đó các mẫu được cảm ứng bằng cách bổ sung IPTG đến nồng độ cuối cùng là 0,5 mM và lắc tiếp ở 30oC trong 4 giờ. Sau khi nuôi cấy cảm ứng, mật độ tế bào được ghi lại. Tế bào được đưa về OD600=10 và điện di biến tính trên gel SDS-PAGE 14% để xác định môi trường nào giúp protein SUMO-IL11 biểu hiện tốt nhất. Sau khi tìm ra môi trường phù hợp, sự biểu hiện protein SUMO-IL11 tiếp tục được khảo sát trên môi trường đó với nồng độ IPTG từ 0,05 – 2 mM để tìm nồng độ IPTG thích hợp. Tương tự như vậy, sự biểu hiện protein và mật độ tế bào tiếp tục được đánh giá trên các yếu tố còn lại là nhiệt độ và thời điểm cảm ứng. Protein tổng số được đo bằng máy NanoDrop của hãng IMPLEN (Đức). Protein SUMO-IL11 từ dịch lên men được định lượng bằng phương pháp ELISA. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Ảnh hưởng của thành phần môi trường đến sự biểu hiện protein SUMO-IL11 a b Hình 1. Protein tổng số biểu hiện từ 9 mẫu môi trường (a) và mật độ tế bào sau 4 giờ cảm ứng IPTG (b). ĐC: Dòng đối chứng mang vector SUMO; M: thang protein chuẩn (Fermentas); YE: yeast extract Mỗi loại protein được tổng hợp ở mức độ khác nhau trong môi trường khác nhau nên cần thăm dò thành phần môi trường phù hợp nhằm nâng cao sinh khối tế bào và sản lượng riêng của protein. Vì vậy, chúng tôi đã khảo sát sự biểu hiện protein SUMO-IL11 của tế bào E. coli Rosetta 2 trong 9 môi trường lên men. Kết quả điện di protein tổng số trên hình 1a cho thấy protein SUMO-IL11 (~ 37 kDa) biểu hiện ở cả 9 môi trường nghiên cứu. Đặc biệt băng SUMO-IL11 biểu hiện đậm nhất ở môi trường TB. Mẫu đối chứng (ĐC) chỉ xuất hiện một băng protein SUMO (~ 18 kDa) vì đây là dòng tế bào chứa vector SUMO không mang gen ngoại lai. Hình 1b cho thấy thành phần môi trường cũng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của tế bào. Mật độ tế bào ở những môi trường M9 và M9 chỉ có nguồn carbon glucose hoặc glycerol thấp nhất. Các môi trường còn lại là TB, SB, LB, M9 có nitơ và carbon đều có mật độ tế bào cao hơn. Lý do là trong quá trình sinh trưởng, tế bào cần nguồn carbon và nitơ để tổng hợp protein, AND, ARN và tăng sinh khối. Môi trường M9 là môi trường tối thiểu chỉ chứa các muối khoáng cần thiết cho vi khuẩn phát triển. Do không được bổ sung thêm nguồn carbon và nitơ hoặc chỉ thêm mỗi nguồn carbon nên vi khuẩn chỉ tăng trưởng đến một giới hạn nhất định. Vì thế mật độ tế bào ở nhóm môi trường M9, M9 + glucose hoặc glycerol là thấp nhất. Trong khi đó nhóm môi trường còn lại đều chứa cả nguồn nitơ và carbon nên mật độ tế bào đã được cải thiện hơn. Đặc biệt trong điều kiện nuôi cấy bằng môi trường TB protein SUMO-IL11 được tổng hợp nhiều nhất và có mật độ tế bào cao nhất nên đây là môi trường phù hợp cho sự biểu hiện protein. Lý do vì TB là môi trường giàu dinh dưỡng, ngoài peptone và yeast extract cao hơn LB, môi trường này còn có thêm 0,4% glycerol cần thiết cho tế bào tăng sinh khối. Đồng thời đệm phosphate có khả năng kiểm soát sự thay đổi của pH môi trường đã giúp tế bào sinh trưởng thuận lợi và biểu hiện protein SUMO-IL11. Ảnh hưởng của nồng độ IPTG đến sự biểu hiện protein SUMO-IL11 Theo Savvas (1996) [6], ngoài thành phần môi trường, nồng độ chất cảm ứng cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến mật độ tế bào và sự biểu hiện gen ngoại lai. Vì vậy, việc thăm dò nồng độ chất cảm ứng có ý nghĩa thiết thực cho quá trình sản xuất. Sau khi xác định được TB là môi trường biểu hiện phù hợp, chúng tôi kiểm tra khả năng sinh tổng hợp protein SUMO-IL11 của tế bào E. coli với nồng độ IPTG 0,05, 0,1, 0,3, 0,5, 1, 1,5 và 2 mM. Kết quả từ hình 2a cho thấy, protein SUMO-IL11 biểu hiện nhiều nhất nhất ở nồng độ IPTG từ 0,05 đến 0,3 mM. Khi tăng IPTG từ 0,5 mM trở lên thì băng SUMO-IL11 tạo ra ít hơn. Hình 2. Protein tổng số biểu hiện từ E. coli Rosetta 2 mang vector SUMO-il11 được cảm ứng nồng độ IPTG khác nhau. a) tế bào đưa về cùng giá trị OD=10; b) điện di theo OD600 đo được tại thời điểm thu mẫu; M: thang protein chuẩn (Fermentas) Bảng 1. Mật độ tế bào của chủng E. coli tái tổ hợp ở nồng độ IPTG khác nhau Nồng độ IPTG (mM) 0,05 0,1 0,3 0,5 1,0 1,5 2,0 OD600 thu mẫu 5,084 2,460 1,780 1,776 1,664 1,572 1,692 Như vậy, tế bào được cảm ứng từ nồng độ 0,05 mM tới 0,3 mM biểu hiện protein tốt nhất. Tuy nhiên, để xác định nồng độ thích hợp nhất trong khoảng này, chúng tôi so sánh mật độ tế bào (OD600) từ 3 mẫu cảm ứng 0,05; 0,1 và 0,3 mM với nhau. Kết quả trên bảng 1 cho thấy, mẫu 0,05 mM IPTG có OD600 cao gấp đôi so với mẫu 0,1 mM. Đây cũng là mẫu có mật độ tế bào cao nhất trong cả dải nồng độ IPTG đã khảo sát. Do protein tổng số được tra vào giếng với cùng một lượng tế bào như nhau (OD=10) nên khi băng protein ở các giếng đậm như nhau thì mẫu nào có OD600 cao hơn sẽ có lượng protein nhiều hơn. Vì băng SUMO-IL11 ở mẫu 0,05 mM ít hơn không đáng kể so với mẫu 0.1 mM nhưng ngược lại OD600 của mẫu 0,05 mM cao hơn gấp đôi. Do đó lượng SUMO-IL11 ở mẫu 0,05 mM theo ước tính sẽ cao hơn mẫu 0,1 mM gấp khoảng 2 lần. Kết quả điện di protein theo giá trị OD600 đo tại thời điểm thu mẫu từ hình 2b đã phản ánh đúng như mong đợi. Như vậy, nồng độ 0,05 mM IPTG là phù hợp nhất cho tế bào biểu hiện protein SUMO-IL11. Cảm ứng tế bào ở nồng độ IPTG quá thấp sẽ hạn chế tốc độ phiên mã, ảnh hưởng tới năng suất protein. Ở nồng độ IPTG cao, tế bào trở lên mẫn cảm sinh trưởng chậm lại, do đó mật độ tế bào thấp và protein tạo ra cũng giảm đi. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự biểu hiện protein SUMO-IL11 Nhiệt độ nuôi cấy luôn là một trong những yếu tố quan trọng hàng đầu ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng protein tái tổ hợp. Theo nhiều tác giả, nhiệt độ cao tác động đến các quá trình trong tế bào, ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng protein. Theo Chou (2007) [3], protein biểu hiện ở nhiệt độ cao thường ở thể vùi không có hoạt tính sinh học. Cũng theo Lee & Lee (2002) [4], nhiệt độ càng cao, lượng mRNA càng dễ bị phân hủy và khả năng đào thải plasmid càng lớn. Thông thường, ở 37oC tế bào E. coli sinh trưởng tốt nhất và quá trình biểu hiện protein cũng diễn ra mạnh mẽ nhất. Trong thí nghiệm này, chúng tôi đã khảo sát sự biểu hiện của protein SUMO-IL11 ở 20, 25, 30, 37 và 40oC. Qua giá trị OD600 ở thời điểm thu mẫu sau 4 giờ cảm ứng (bảng 2), chúng tôi thấy nhiệt độ đã ảnh hưởng đến mật độ tế bào. Các mẫu cảm ứng từ 25oC đến 37oC có OD600 cao nhất hay mật độ tế bào cao nhất. Trong khi đó tăng nhiệt độ lên 40oC thì mật độ tế bào bị giảm đi. OD600 từ mẫu cảm ứng ở 20oC chỉ bằng một nửa so với mẫu nuôi ở 25-37oC chứng tỏ ở nhiệt độ thấp tốc độ sinh trưởng của tế bào diễn ra chậm hơn. Hình 3. Protein từ chủng E. coli Rosetta 2 mang vector SUMO-il11 biểu hiện ở các nhiệt độ khác nhau (a) protein tổng số; (b) mẫu siêu âm phá tế bào. TS: protein tổng số; T: pha tan; C: pha không tan ; M: thang protein chuẩn (Fermentas) Bảng 2. Mật độ tế bào E. coli ở nhiệt độ cảm ứng khác nhau Nhiệt độ cảm ứng 20oC 25oC 30oC 37oC 40oC OD600 thu mẫu 2,430 5,730 5,080 5,330 4,120 Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến lượng protein SUMO-IL11 tích lũy. Hình 3a cho thấy, tế bào cảm ứng ở 37oC biểu hiện protein SUMO-IL11 nhiều nhất (băng protein đậm nhất). Trong khi đó tế bào cảm ứng ở nhiệt độ thấp hoặc cao hơn 37oC đều biểu hiện protein SUMO-IL11 ít hơn. Trạng thái tồn tại của protein tái tổ hợp là một trong những điều kiện rất quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của protein. Thông thường, các protein ở dạng tan sẽ giữ được hoạt tính sinh học và tính sinh miễn dịch cao do không bị biến đổi cấu trúc. Vì vậy, để đánh giá sơ bộ nhiệt độ có ảnh hưởng đến tính tan của protein SUMO-IL11 hay không, chúng tôi đã kiểm tra protein ở pha tan và không tan của tế bào. Hình 3b cho thấy, phần lớn protein SUMO-IL11 đều ở pha tan khi biểu hiện ở 20, 25, 30, 27 và 40oC. Như vậy, đối với thí nghiệm này, 37oC là nhiệt độ mà tế bào sinh trưởng tốt nhất cũng như biểu hiện protein nhiều nhất và protein ở trạng thái tan. SUMO-IL11 a b Hình 4. Kết quả điện di protein tổng số (a) và mật độ tế bào thu mẫu (b) ở thời điểm cảm ứng khác nhau. M: thang protein chuẩn (Fermentas). Hình 5. Kết quả đánh giá lượng protein SUMO-IL11 trước và sau khi lựa chọn được điều kiện lên men phù hợp cho tế bào E. coli. Ảnh hưởng của thời điểm cảm ứng đến sự biểu hiện protein SUMO-IL11 Thông thường, thời điểm cảm ứng thích hợp đối với tế bào E. coli từ OD600=0,6-0,8. Với những protein kém bền, kết vón, bị phân cắt thì thời điểm cảm ứng được tiến hành sớm hơn. Để tìm mật độ tế bào thích hợp cho gen il-11 biểu hiện, tế bào E. coli được cảm ứng từ OD600=0,4-4. Hình 4a cho thấy, băng SUMO-IL11 biểu hiện ở tất cả các mẫu cảm ứng từ mật độ thấp đến cao. Tuy nhiên ở mật độ tế bào OD600=3,5 và 4 thì protein SUMO-IL11 biểu hiện kém đi, băng protein hẹp hơn các mẫu còn lại. Ngoài ra, cần phải xem xét thời điểm cảm ứng tác động như thế nào đến mật độ tế bào thu mẫu. Hình 4b cho thấy mật độ tế bào phụ thuộc chặt chẽ vào thời điểm cảm ứng. Giá trị OD600 bắt đầu tăng từ lúc cảm ứng OD600=0,4 và đạt cao nhất ở OD600=2 (OD thu mẫu tăng từ 6,11 đến 19,48) nghĩa là mật độ tế bào đã tăng khoảng 3,2 lần. Lý do được cho là thời điểm cảm ứng sớm (OD600 2) có thể là lúc tế bào đã bắt đầu bước vào pha cân bằng nên sức sống giảm, một số tế bào chết nên OD600 thu mẫu giảm dần. Đánh giá lượng SUMO-IL11 trước và sau khi lựa chọn điều kiện lên men phù hợp Để đánh giá ảnh hưởng của điều kiện lên men đến lượng protein SUMO-IL11 tạo ra, chúng tôi xác định hàm lượng protein SUMO-IL11 trong dịch lên men tổng trước và sau khi tối ưu bằng phương pháp ELISA. Kết quả từ hình 5 cho thấy, mật độ tế bào (OD600) sau khi tối ưu đã tăng hơn 9 lần. Đặc biệt lượng protein SUMO-IL11 tạo ra từ tế bào là 1.43 g/l, tăng gấp 14,3 lần so với thời điểm ban đầu trước khi tiến hành khảo sát điều kiện lên men. Ngoài ra tỷ lệ phần trăm protein SUMO-IL11 so với protein tổng số cũng tăng từ 3,2% tới 6,8%. Kết quả thí nghiệm chứng tỏ việc kiểm soát chặt chẽ các điều kiện lên men đã cải thiện đáng kể sản lượng riêng của protein SUMO-IL11 và sinh khối tế bào. KẾT LUẬN Sau khi khảo sát từng yếu tố ảnh hưởng đến khả năng biểu hiện protein dung hợp SUMO-IL11 của tế bào E. coli Rosetta 2, chúng tôi đã cải thiện được mức độ biểu hiện protein và sinh khối tế bào ở bình tam giác. Lượng protein SUMO-IL11 tăng từ 0,1 g/l lên 1,43 g/l dịch tế bào. Mật độ tế bào tăng từ 2 tới 19,48 sau khi tìm được điều kiện biểu hiện tối ưu. Nghiên cứu này tạo điều kiện thuận lợi cho lên men trên quy mô lớn, cung cấp protein tổng số cho các nghiên cứu tiếp theo. Lời cảm ơn: Bài báo được thực hiện từ nguồn kinh phí của đề tài độc lập cấp nhà nước do Bộ Khoa học và Công nghệ quản lý “Nghiên cứu sản xuất Interleukin-3 và Interleukin-11 tái tổ hợp chất lượng cao dùng trong y học (điều trị)” giai đoạn 2013-2015. Công trình được thực hiện nhờ trang thiết bị của Phòng thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ gen tại Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. TÀI LIỆU THAM KHẢO Blommel P. G., Becker K. J., Duvnjak P., Fox B. G., 2007. Enhanced bacterial protein expression during auto-induction obtained by alteration of lac repressor dosage and medium composition. Biotechnol. Prog., 23: 585-598. Broedel S. E., Papciak S. M., Jones W. R., 2001. The selection of optimum media formulations for improved expression of recombinant proteins in E. coli. Technical Bulletin - Athena Enzyme System Group, 2: 1-8. Chou C. P., 2007. Engineering cell physiology to enhance recombinant protein production in Escherichia coli. Appl. Microbiol. Biotechnol., 76: 521-532. Lee S. J., Lee S. Y., 2002. Efficient high-level production of spider silk protein by fed-batch cultivation of recombinant Escherichia coli and its purification. Theories and Applications of Chem. Eng., 8: 246-359. Nguyen Thi Quy, Le Ngoc Giang, Le Quynh Giang, Duong Thu Huong, Dang Thi Ngoc Ha, Do Thi Huyen, Le Thi Thu Hong, Truong Nam Hai, 2014. Expression of recombinant human interleukin-11 as soluble form in Escherichia coli. Journal of Biotechnology, 12(3): 417-422. Savvas C. M., 1996. Strategies for achieving high-level expression of genes in Escherichia coli. Am. Soc. Microbiol., 60(3): 512-538. THE SELECTION OF OPTIMUM FERMENTATION CONDITION FOR IMPROVED EXPRESSION OF SUMO-IL11 IN Escherichia coli Nguyen Thi Quy, Duong Thu Huong, Dang Thi Ngoc Ha, Le Thi Thu Hong, Do Thi Huyen, Truong Nam Hai Institute of Biotechnology, VAST SUMMARY Escherichia coli is routinely used for the production of recombinant proteins for research purposes and for commercial applications. The level of intracellular accumulation of a recombinant protein is dependent on the final cell density and the specific activity of the protein. One of several strategies typically used to increase recombinant protein production is well control of fermentation condition. In our previous publication, we showed the preliminary expression of SUMO-IL11 protein in E. coli Rosetta 2. As expected, recombinant protein was well expressed as soluble form. However, the cell density at 600 nm was about 2 after 4 hours of IPTG induction. In this paper, we present the effect of fermentation factors on the expression level of SUMO-IL11 protein and cell density in E. coli Rosetta 2. SUMO-IL11 was highest expressed in TB owing to its rich medium and phosphate buffer for controlling pH fluctuation. The cell density and protein amount increased significantly when the cells were induced with 0.05 mM IPTG at 37oC and the induction time of OD600=2. Under these optimum conditions, the cell density increased 9,4 folds (OD600=19.48 compared to 2.07). Protein amount of SUMO-IL11 synthesized by E. coli reached to 1.43 g/l or raised 14.3 folds. The SUMO-IL11 content accounted for 6.8% of the total protein in the cells. Keywords: Escherichia coli Rosetta 2, IPTG, high cell density, SUMO-IL11 protein, media composition. Ngày nhận bài: 22-10-2014

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • doc6124_22239_1_pb_4879_4159_2018016.doc