Recombinant Pseudomonas lipase was used to study protein aggregation and adsorption upon in vitro refolding. Protein adsorption as well as aggregation was responsible for major side reactions upon in vitro refolding as a function of protein concentration. The optimal range of protein concentration was determined by the relative contribution of protein aggregation and adsorption. Above the optimal range, the yield of active lipase inversely correlated with protein aggregation, showing a competition between folding and aggregation. However, adsorption of protein rather than protein aggregation is thought to contribute as a major side reaction of the refolding process at sub-optimal concentrations at which the formation of aggregates should be more reduced. Protein aggregation was influenced by the amount of guanidine hydrochloride in the refolding solvent. The refolding temperature was a critical factor determining the extent of protein aggregation. The refolding yield was also affected by the dilution fold and dilution mode, which suggests that the refolding process might kinetically compete with the rate of mixing.
Techniques for protein refolding from inclusion body are discussed in view of its engineering application to large scale protein purification. Among the techniques, dilution and dialysis are mainly utilized due to simple operation. Membrane reactor, gel filtration chromatography, and continuous tank operation are emerging tools for their process-scale possibility in refolding. Reaction engineering approaches could be used to analyze the kinetic behaviour in the process scale refolding reactor. The kinetic analysis is helpful in the optimization of refolding yield in the refolding reactor.
Many proteins are expressed as an insoluble form during the production using Escherichia coli (E. coli) system. Although various methods are applied to increase their amounts of soluble expression, refolding is the only feasible way to obtain a target protein in some cases. Moreover, protein NMR experiments require 13C/15N-labeled proteins that can only be obtained from E. coli systems in terms of cost and technical difficulty. The finding of appropriate refolding conditions for a target protein is a time-consuming process. In particular, it is very difficult to determine whether the refolded protein has a native structure, when a target protein has no enzymatic activity and its refolding yield is very low. Here, we showed that 1-dimensional 1H-15N heteronuclear single quantum correlation (1D 1H-15N HSQC) experiment can be efficiently used to screen an optimal condition for the refolding of a target protein by monitoring both the structure and concentration of the refolded protein.
Using rlFN-$\alpha$ and rhGH as the model proteins, the refolding performances of the published processes were evaluated and compared. Key engineering parameters such as the type of denaturant and this concentration, protein concentration in the refolding buffer, and pH and ionic strength of the buffer were experimentally investigated. Furthermore, the role of a co-solvent of surfactant type in aggregation reduction was also studied. Of the denaturants tested (8M urea, 6M guanidine HCI, 0.5% SDS), SDS at alkaline pH (9.5) and ambient temperature gave the highest recovery yield. The SDS process was effective in the refolding of observed where dissolution proceeded better under lower strength (10 mM) but aggregation was suppressed under higher strength (>50 mM.) When PEG-4000 and/or Tween were added as co-solvent or refolding-enhancing additive, 1.6-2 times higher yield was realized. The‘masking’of the hyrophobic patches located on the surface of the protein with the surfactant molecules was believed to be responsible for the considerable reduction in aggregation during refolding.
Proceedings of the Korean Society of Life Science Conference
/
2002.09a
/
pp.9-17
/
2002
Renaturation of Lysozyme by size exclusion chromatography(SEC) to improve yield as well as the initial and final protein concentration has been studied in detail, Although urea decreases the rate of proteins refolding, it can suppress protein aggregation to sustain pathway of correct refolding at high protein concentration, and there existed an optimum urea concentration in renaturation buffer. Lysozyme was successfully refolded from initial protein concentration of up to 100mg/m1 by SEC, the yield was more than 40%. And the refolding of Interferon-${\gamma}$ was further investigated.
Human insulin is composed of 21 amino acids of an A-chain and 30 amino acids of a B-chain. This is the protein hormone that has the role of blood sugar control. When the recombinant human proinsulin is expressed in Escherichia coli, a serious problem is the formation of an inclusion body. Therefore, the inclusion body must be denatured and refolded under chaotropic agents and suitable reductants. In this study, H27R-proinsulin was refolded from the denatured form with β-mercaptoethanol and urea. The refolding reaction was completed after 15 h at $15^{\circ}C$, whereas the reaction at $25^{\circ}C$ was faster than that at $15^{\circ}C$. The refolding yield at $15^{\circ}C$ was 17% higher than that at $25^{\circ}C$. The refolding reaction could be carried out at a high protein concentration (2 g/l) using direct refolding without sulfonation. The most economical and optimal refolding condition for human preproinsulin was 1.5 g/l protein, 10 mM glycine buffer containing 0.6 M urea, pH 10.6, and 0.3 mM β-mercaptoethanol at $15^{\circ}C$ for 16 h. The maximum refolding yield was 74.8% at $15^{\circ}C$ with 1.5 g/l protein. Moreover, the refolded preproinsulin could be converted into normal mature insulin with two enzymes. The average amount of human insulin was 138.2 g from 200 L of fermentation broth after enzyme reaction with H27R-proinsulin. The direct refolding process for H27R-proinsulin was successfully set up without sulfonation. The step yields for refolding and enzyme reaction were comparatively high. Therefore, our refolding process for production of recombinant insulin may be beneficial to the large-scale production of other biologically active proteins.
Park Sang Joong;Ryu Kang;Suh Chang Woo;Chai Young Gyu;Kwon Oh Byung;Park Seung Kook;Lee Eun Kyu
Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
/
v.7
no.1
/
pp.1-5
/
2002
A fusion protein, consisting of a human epidermal growth factor (hEGF) as the recognition domain and human angiogenin as the toxin domain, can be used as a targeted therapeutic against breast cancer cells among others. The fusion protein was expressed as inclusion body in recombinant E. coli, and when the conventional, solution-phase refolding process was used the refolding yield was very low due to severe aggregation. It was probably because of the opposite electric charge at a neutral pH resulting from the vastly different pI values of each domain. The solid-phase refolding process that exploited the ionic interactions between ionic exchanger surface and the fusion protein was tried, but the adsorption yield was also very low, below $ 30\%$, regardless of the resins and pH conditions used. Therefore, to provide a higher ionic affinity toward the solid matrix, six lysine residues were tagged to the N-terminus of the hEGF domain. When heparin-Sepharose was used as the matrix, the adsorption capacity increased 2.5-3 times to about $88\%$. Besides the intrinsic affinity of angiogenin to heparin, the poly-lysine tag provided additional ionic affinity. And the subsequent refolding yield increased nearly 13-fold, from ca. $4.8\%$ in the conventional refolding of the untagged fusion protein to $63.6\%$. The process was highly reproducible. The refolded protein in the column eluate retained RNase bioactivity of angiogenin.
Fusion ferritin (heavy chain ferritin, $F_H+$ light chain ferritin, $F_L$), an iron-binding protein, was primarily purified from recombinant Escherichia coli by two-step sonications with urea [1]. Unfolded ferritin was refolded by gel filtration chromatography (GFC) with refolding enhancer, where 50 mM Na-phosphate (pH 7.4) buffer containing additives such as Tween 20, PEG, and L-arginine was used. Ferritin is a multimeric protein that contains approximately 20 monomeric units for full activity. Fusion ferritin was expressed in the form of inclusion bodies (IBs). The IBs were initially solubilized in 4 M urea denaturant. The refolding process was then performed by decreasing the urea concentration on the GFC column to form protein multimers. The combination of the buffer-exchange effect of GFC and the refolding enhancers in refolding buffer resulted in an efficient route for producing properly folded fusion ferritin.
To avoid the intrinsic problem of aggregation associated with the traditional solution-phase refolding process, we propose a solid-phase refolding method integrated with expanded bed adsorption chromatography. The model protein used was a fusion protein of recombinant human growth hormone and a glutathione S transferase fragment. It was demonstrated that the EBA-mediated refolding technique could simultaneously remove cellular debris and directly renature the fusion protein inclusion bodies in the cell homogenate with much higher yields and less agregation. To demonstrate the applicability of the method, we successfully tested the three representative types of starting materials, i. e., rhGH monomer, washed inclusion bodies, and the E. coli homogenate. This direct and simplified refolding process could also reduce the number of renaturation steps required and allow refolding at a higher concentration, at approximately 2 mg fusion protein per ml of resin. To the best of our knowledge, it is the first approach that has combined the solid-phase refolding method with expanded bed chromatography.
The effects of several variables on the refolding of hen egg white lysozyme have been studied, Lysozyme was denatured in both urea, and guanidine hydrochloride(GuHCl), and batch refolded by dilution (100 to 1000 fold) into 0.1 M Tris-HCI, pH 8.2 mM EDTA 3 mM reduced glutathione and 0.3 mM oxidised glutathions. Refolding was found to be sensitive to temperature, with the highest refolding yield obtained at 50$\^{C}$. The apparent activation energy for lysozyme re-folding wasf ound to be 56kJ/mol, Refolding by dilution results in low concentrations of both de-naturant and reducing agent species. It was found that the residual concentrations obtained dur-ing dilution(100-fold dilution:[GuHCI]=0.06 mM, [DTT]=0.15 mM) were significant and could inhibit lysozyme refolding. This study has also shown that the initial protein concentration (1-10mg/mL) that is refolded is an important parameter. In the presence of residual GuHCl and DTT higher refolding yields were obtained when starting from higher initial lysozyme concentra-tions. This trend was reversed when residual denaturant components were removed from the re-folding buffer.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.