Single-chain antibodies against epidermal growth factor receptor variant III (EGFRvIII) are potentially promising agents for developing antibody-based cancer treatment strategies. We described in our previous study the successful expression of an anti-EGFRvIII scFv antibody in Escherichia coli. However, we could also observe the formation of insoluble aggregates in the periplasmic space, limiting the production yield of the active product. In the present study, we investigated the mechanisms by which growth conditions could affect the expression of the soluble anti-EGFRvIII scFv antibody in small-scale E. coli NiCo21(DE3) cultures, attempting to maximize production. The secreted scFv molecules were purified using Ni-NTA magnetic beads and protein characterization was performed using SDS-PAGE and western blot analyses. We used the ImageJ software for protein quantification and determined the antigen-binding activity of the scFv antibody against the EGFRvIII protein. Our results showed that the highest percentage of soluble scFv expression could be achieved under culture conditions that combined low IPTG concentration (0.1 mM), low growth temperature (18℃), and large culture dish surface area. We found moderate-yield soluble scFv production in the culture medium after lactose-mediated induction, which was also beneficial for downstream protein processing. These findings were confirmed by conducting western blot analysis, indicating that the soluble, approximately 30-kDa scFv molecule was localized in the periplasm and the extracellular space. Moreover, the antigen-binding assay confirmed the scFv affinity against the EGFRvIII antigen. In conclusion, our study reveals that low-speed protein expression is preferable to obtain more soluble anti-EGFRvIII scFv protein in an E. coli expression system.
ρ-Hydroxyacetophenone is an important and versatile compound that has been widely used in medicine, cosmetics, new materials, and other fields. At present, there are two ways to obtain ρ-hydroxyacetophenone. One is to extract it from plants, such as Artemisia capillaris Thunb and Cynanchum otophyllum Schneid, and the other is to synthesize it by using chemical methods. Of these two methods, the second is the main one, although it has problems, such as flammable and explosive reagents, difficult separation of by-products, and harsh reaction conditions. To solve these issues, we adopted genetic engineering in this study to construct engineered Escherichia coli containing Hped gene or EbA309 gene. Whole-cell biotransformation was conducted under the same conditions to select the engineered E. coli with the higher activity. Orthogonal tests were conducted to determine the optimal biotransformation condition of the engineered E. coli. The results showed that the optimal condition was as follows: substrate concentration of 40 mmol/l, IPTG concentration of 0.1 mmol/l, an induction temperature of 25℃, and a transformation temperature of 35℃. Under this condition, the effects of transformation time on the ρ-hydroxyacetophenone concentration and cell growth were further studied. We found that as the transformation time extended, the ρ-hydroxyacetophenone concentration showed a gradually increasing trend. However, when the ρ-hydroxyacetophenone concentration increased to 1583.19 ± 44.34 mg/l in 24 h, cell growth was inhibited and then entered a plateau. In this research, we realized the synthesis of ρ-hydroxyacetophenone by biotransformation, and our findings lay a preliminary foundation for further improving and developing this method.
With strong biotin binding affinity ($K_D=10^{-14}M$), the tetrameric feature of streptavidin could be used to increase the antigen binding activity of a camel heavy chain (VHH) antibody through their fusion, here stained with biotinylated horseradish peroxidase and subsequent immunoassays ELISA and Western blot analysis. For this application, we cloned the streptavidin gene amplified from the Streptomyces avidinii chromosome by PCR, and this was fused to the gene of the 8B9 VHH antibody which is specific to green fluorescent protein (GFP) antigens. To express a soluble fusion protein in Escherichia coli, we used the pUC119 plasmid-based expression system which uses the lacZ promoter for induction by IPTG, the pelB leader sequence at the N-terminus for secretion into the periplasmic space, and six polyhistidine tags at the C-terminus for purification of the expressed proteins using an $Ni^+$-NTA-agarose column. Although streptavidin is toxic to E. coli because of its strong biotin binding property, this soluble fusion protein was expressed successfully. In SDS-PAGE, the size of the purified fusion protein was 122.4 kDa in its native condition and 30.6 kDa once denatured by boiling, suggesting the tetramerization of the monomeric subunit by non-covalent association through the streptavidin moiety fusing to the 8B9 VHH antibody. In addition, this fusion protein showed biotin binding activity similar to streptavidin as well as GFP antigen binding activity through both ELISA and Western blot analysis. In conclusion, the protein resulting from the fusion of an 8B9 VHH antibody with streptavidin was successfully expressed and purified as a soluble tetramer in E. coli; it showed both biotin and GFP antigen binding activity suggesting the possible production of a tetrameric and bifunctional VHH antibody.
Antigenic domain of jai or surface protein (p30) of Toxoplosmc Sondii was analyzed after polymerase chain reaction (PCR) of its gene fragments. Hydrophilic or hydrophobic moiety of amino acid sequences were expressed as glutathione S-transferase (G57) fusion proteins. Fragments of p30 gene were as follows: 737, total p30 open reading frame (ORF) ; S28, total ORF excluding N-terminal signal sequence and C-terminal hydrophobic sequence; Al9, N-terminal 2/3 parts of A28; A19, N-terminal 2/3 of S28; P9, C-terminal 2/3 part of S28; Z9. middle 1/3 of S28; and 29, C-terminal 1/3 of S28. respectively. Primer of each fragment was synthesized to include clamp sequence of EcoR I restriction site. PCR amplified DNA was inserted info GST (26 kDa) expression vector, PGEX-47-1 to transform into Escheri,hia coei (.JM105 strain). G57 fusion proteins were expressed with IPTG induction as 63. 54, 45, 45, 35, 36. and 35 kDa proteins measured by SDS-PAGE. Each fusion protein was confirmed with G57 detection kit. Western blot analysis with the serum of a toxoplasmosis patient revealed antigenicity in proteins expressed by T37. S28, and Al9 but not those by Pl8. X9, Y10, and Z9. Antigenicity of p30 seems to be located either in N-terminal 115 part in the presence of middle 1/3 part or in the oligopeptides between margins of the first and second 1/3 parts.
In this study the extracellular production of 5-aminolevulinic aicd (ALA) by recombinant E. coli BL2l (DE3) pLysS harboring the plasmid pFLS45 are investigated. Optimum concentrations of succinic acid and glycine for cell growth and ALA production were found to be 30 mM and 15 mM, respectively. Levulinic acid (LA) as an inhibitor of ALAD was added to the culture medium in the end of exponential cell growth phase and its optimum concentration was 30 mM. Growth of recombinant E. coli BL2l (DE3) pLysS (pFLS45) was largely dependent upon the pH value of culture medium. When the pH of culture medium was in the range of 6.0 and 6.5, high cell mass and ALA production were obtained. IPTG induction for the expression of the fusion gene did not enhance the production of ALA. Recombinant cell grew at 30't faster than at 37$^{\circ}C$, but ALA productivity was lower than at 37$^{\circ}C$. Repeated addition of glycine, succinic acid, and LA increased the production of ALA and the inhibition of intracellular ALA dehydratase activity, with up to 1.3 g/L ALA having been produced in the cultivation.
Manganese superoxide dismutase (MnSOD) is a vital enzyme that protects cells from free radicals through eliminating superoxide radicals ($O^{2-}$). Hirudin, a kind of small active peptide molecule, is one of the strongest anticoagulants that can effectively cure thrombus diseases. In this study, we fused Hirudin to the C terminus of human MnSOD with the GGGGS linker to generate a novel dual-feature fusion protein, denoted as hMnSOD-Hirudin. The hMnSOD-Hirudin gene fragment was cloned into the pET15b (SmaI, CIAP) vector, forming a recombinant pET15b-hMnSOD-Hirudin plasmid, and then was transferred into Escherichia coli strain Rosetta-gami for expression. SDS-PAGE was used to detect the fusion protein, which was expected to be about 30 kDa upon IPTG induction. Furthermore, the hMnSOD-Hirudin protein was heavily detected as a soluble form in the supernatant. The purification rate observed after Ni NTA affinity chromatography was above 95%. The hMnSOD-Hirudin protein yield reached 67.25 mg per liter of bacterial culture. The identity of the purified protein was confirmed by western blotting. The hMnSOD-Hirudin protein activity assay evinced that the antioxidation activity of the hMnSOD-Hirudin protein obtained was $2,444.0{\pm}96.0U/mg$, and the anticoagulant activity of the hMnSOD-Hirudin protein was $599.0{\pm}35.0ATU/mg$. In addition, in vitro bioactivity assay showed that the hMnSOD-Hirudin protein had no or little cytotoxicity in H9c2, HK-2, and H9 (human $CD_4{^+}$, T cell) cell lines. Transwell migration assay and invasion assay showed that the hMnSOD-Hirudin protein could suppress human lung cancer 95-D cell metastasis and invasion in vitro.
Kim, Tae-Yong;Kim, Ji-Young;Chang, Kyung-Soo;Kim, Myung-Cheol;Park, Chang-Sik;Han, Hong-Ryul;Jun, Moo-Hyung
Korean Journal of Veterinary Research
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v.45
no.1
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pp.45-53
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2005
GroE that is a heat shock protein composed of GroEL and GroES is known as an immunodominant target of both the humoral and cellular immune responses in bovine brucellosis. This study was carried out to characterize groE gene encoding heat shock proteins of B. abortus isolated in Korea and to evaluate the immunogenicity of the GroE protein expressed in E. coli system. In PCR the specific signals with the size of 2,077 bp were detected in five strains isolated from the mammary lymphnodes of the dairy cattle that were serologically positive and the reference strains. In comparison of the sequences of nucleotides and amino acids among the strains, GroES showed 100% identity in both sequences. GroEL was evaluated 99.0~99.9% in nucleotides and 98.0~100% homology in amino acids. The groE gene including groES and groEL was inserted into pET29a vector and constructed pET29a-GroE recombinant plasmids. The inserted groE was confirmed by digestion with Nco1 and EcoR1 endonucleases and nucleotide sequencing. E. coli BL (DE3) was transformed with pET29a-GroE, named as E. coli BL (DE3)/pET29a-GroE. In SDS-PAGE, it was evident that the recombinant plasmid effectively expressed the polypeptides for GroES (10 kDa) and GroEL (60 kDa) in 0.5, 1 and 2 hours after IPTG induction. The immuno-reactivity of the expressed proteins were proved in mouse inoculation and Western blot analysis.
Park Chan-Soo;Oh Hae-Geun;Hong Soon-Kwang;Park Byung-Chul;Hyun Young;Kang Dae-Kyung
Korean Journal of Microbiology
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v.42
no.2
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pp.142-148
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2006
In order to develop chitosanase for the production of chitosan oligosaccharides, a chitosanase-producing bacterium was isolated from the traditional fermented soybean, Meju, and identified as Bacillus amyloliquefaciene MJ-1. The cloned chitosanase gene, 825 bp in size, encoded a single peptide of 274 amino acids with a estimated molecular mass of 30.9 kDa. The deduced amino acid sequence showed significant homology with microbial chitosanases. The recombinant chitosanase was expressed in Escherichia coli upon induction with isopropyl-D-thiogalactopyranoside, and purified using $Ni^{2+}-NTA$ agarose column chromatography. The maximal activity of the recombinant chitosanase is at pH 5.0 and $60^{\circ}C$. The recombinant chitosanase is stable between pH 5.0 and pH 7.0 at $37^{\circ}C$ for 30 min, and more than 75% of the activity still remain at $80^{\circ}C$ for 30 min incubation.
Kim, Kyoung-Ran;Byun, Hae-Jung;Cho, Hyun-Nam;Kim, Jung-Hyun;Yang, Seun-Ah;Jhee, Kwang-Hwan
Journal of Life Science
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v.21
no.1
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pp.119-126
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2011
There is a growing recognition of the significance of $H_2S$ as a biological signaling molecule involved in vascular and nervous system functions. In mammals, two enzymes in the transsulfuration pathway, cystathionine ${\beta}$-synthase (CBS) and cystathionine ${\gamma}$-lyase (CGL), are believed to be chiefly responsible for $H_2S$ biogenesis. Genetic inborn error of CGL leads to human genetic disease, cystathioninuria, by accumulating cystathionine in the body. This disease is secondarily associated with a wide range of diseases including diabetes insipidus and Down's syndrome. Although the human CGL (hCGL) overexpression is essential for the investigation of its function, structure, reaction specificity, substrate specificity, and protein-protein interactions, there is no clear report concerning optimum overexpression conditions. In this study, we report a detailed analysis of the overexpression conditions of the hCGL using a bacterial system. Maximum overexpression was obtained in conditions of low culture temperature after inducer addition, performing low aeration during overexpression, and using a low concentration inducer (0.1 mM, IPTG) for induction. Expressed hCGL was purified by His-tag affinity column chromatography and confirmed by Western blot using hCGL antibody and enzyme activity analysis. We also report that the His tag with TEV site attached protein exhibits 76% activity for ${\alpha}-{\gamma}$ elimination reaction with L-cystathionine and 88% for ${\alpha}-{\beta}$ elimination reaction with L-cysteine compared to those of wild type hCGL, respectively. His tag with TEV site attached protein also exhibits a 420 nm absorption maximum, which is attributed to the binding cofactor, pyridoxal 5'-phosphate (PLP).
Thymosin β-4 (TB4) is a small peptide composed of 43 amino acids. To obtain sufficient biologically active mouse TB4 economically, we cloned and overexpressed this gene in an Escherichia coli system. With the isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside induction of the E. coli transformant, TB4 fusion protein with intein- and chitin-binding domain was successfully expressed in the soluble fraction within the E. coli cell. The TB4-intein - chitin-binding domain fusion protein was purified from the soluble fraction of E. coli cell lysate. The affinity chromatography with chitin beads and dithiothreitol-mediated intein self-cleavage reaction releases the TB4 peptide into the stripping solution. Sodium dodecyl sulphate - polyacrylamide gel electrophoresis and Western blot analyses were used to confirm that the recombinant TB4 peptide was produced with the expected size of 5 kDa. We found that the recombinant TB4 stimulated cell migration in the transwell plate chamber assay. After 18 hr of the treatment of the recombinant TB4 with 1 ng/ml concentration, the migration of the HT1080 cell was increased by 20% compared with that of the chemically synthesized TB4. The recombinant TB4 was also observed to promote the healing of a wound area in C57BL/6 mice by as high as 35% compared with that of the chemically synthesized TB4. These results suggest that the recombinant TB4 has better biological activity for cell migration and wound healing than that of the chemically synthesized TB4 peptide.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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