• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제6권6호
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• pp.456-460
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• 1996

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.

• BMB Reports
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• 제34권2호
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• pp.102-108
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• 2001

A time-dependent folding process was used to determine whether or not protein disulfide isomerase (PDI) plays an important role in the maturation of nascent lactoferrin polypeptides. Interaction between lactoferrin and PDI was analyzed according to the co-immunoprecipitation of the two proteins. The results indicate that lactoferrin folding requires a significant interaction with PDI and its binding is relatively brief compared to other nascent polypeptides. The amount of lactoferrin interacting with PDI increases up to half a minute and sharply decreases beyond this time point. During the refolding process that follows reduction by DTT, lactoferrin polypeptides heavily interact with PDI and the interaction period was extended compared to the normal folding process. In terms of the temperature effect on PDI-lactoferrin interaction, PDI binds to lactoferrin polypeptides longer at a lower temperature (here, $25^{\circ}C$) than $37^{\circ}C$. The lactoferrin-PDI interaction was also studied in vitro. According to the in vitro experiment data, PDI was still functional in cell lysates assisting lactoferrin folding into the mature form. PDI interacts with lactoferrin polypeptides for an extended period during the folding in vitro. During the refolding process in vitro, intermolecular aggregates and refolding oligomers matured into a functional form after PDI binds to the lactoferrin. These results suggest that PDI provides a prolonged chaperoning activity in the refolding processes and that there appears to be a greater requirement for PDI chaperone activity in the refolding of lactoferrin polypeptides.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제11권5호
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• pp.887-889
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• 2001

The gene encoding yeast pro-carboxypeptidase Y (pro-CPY) has been cloned and expressed in Escherichia coli. Most of the expressed pro-CPY was accumulated as cytoplasmic insoluble aggregates. In our previous study, active CPY was obtained by renaturation of entirely denatured pro-CPY followed by in vitro proteolytic processing with proteinase K along with the activation process. The same refolding process was performed to produce an active CPY from pro-CPY inclusion bodies with renaturation buffers containing proteinase K at different concentrations. The refolding efficiency decreased from $25\%\;to\;2\%$ in the renaturation buffers containing proteinase K at concentrations of $60{\mu}g/ml\;and\;0.6{\mu}g/mi$, respectively. In an attempt to increase the refolding efficiency with a lesser amount of proteinase K, a novel fed-batch refolding process was developed. In a fed-batch refolding, 99 ml of the renaturation buffer containing pro-CPY was gradually added into 1 ml of the renaturation buffer containing $60{\mu}g/ml$ of proteinase K to give a final proteinase K concentration of $0.6{\mu}g/ml$. The fed-batch refolding process resulted in a refolding efficiency of $18\%$, which corresponded to a 9-fold increase over that ($2\%$) in the batch process.

• BMB Reports
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• 제32권5호
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• pp.486-491
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• 1999

An engineered cDNA from Phanerochaete chrysosporium encoding both the mature and propeptide-sequence regions of lignin peroxidase H2 (Lip H2) was overexpressed in Escherichia coli BL21 (DE3) to evaluate its catalytic characteristics and potential application as a pollution scavenger. All expressed proteins were aggregated in an inactive inclusion body, which might be due to inherent disulfide bonds. Active enzyme was obtained by refolding with glutathione-mediated oxidation in refolding solution containing $Ca^{2+}$, heme, and urea. Propeptide-sequence region was not processed as evidenced by N-terminal sequence analysis. Recombinant Lip H2 (rLip H2) had the same physical properties of the native protein but differed in the $K_{cat}$. Catalytic efficiency ($k_{cat}/K_m$) of rLip H2 was slightly higher than that of the native enzyme. In order to express an active protein, fusion systems with thioredoxin or Dsb A, which have disulfide isomerase activity, were used. The fused proteins expressed by the Dsb A fusion vector were aggregated, whereas half of the thioredoxin fusion proteins were recovered as a soluble form but still catalytically inactive. These results suggest that Lip H2 may not be expressed as an active enzyme in Escherichia coli although the activity can be recovered by in vitro refolding.

• 생명과학회지
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• 제9권3호
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• pp.328-332
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• 1999

The effect of cations on the formation of protein aggregates was examined by in vitro refolding of mutant tryptophan synthase $\alpha$-subunit in which Pro 24 was replaced by Leu. $NH^{4+},; K{^+}; and; Na^{+}$ and no effect, but $Mg^{2+}; and; Ca^{2+}$stimulated the formation of protein aggregates in dose-dependent manner. It is suggested that $Mg^{2+} and Ca^{2+}$ may be implicated in the formation of protein aggregates in vivo.

• KSBB Journal
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• 제20권5호
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• pp.338-340
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• 2005

변성제 (urea)와 환원제에 의해 완전히 풀린 상태의 lipase도 PEG에 의해 수식되는 것을 관찰하였다. 또한 mPEG-aldehyde로 수식된 mono-PEGylate과 di-PEGylate을 변성제와 환원제를 이용해 unfolding 시킨 후 희석에 의한 재접힘 시킨 결과, lipase에 공유결합된 PEG 분자는 재접힘 수율에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 따라서 내포체 단백질을 대상으로 변성된 상태에서 PEGylation시킨 후 in vitro 재접힘 공정을 통해 PEGylation된 상태의 재생된 단백질을 회수할 수 있는 통합공정의 타당성을 제시하였다.

• BMB Reports
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• 제39권2호
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• pp.150-157
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• 2006

Native grass carp (Ctenopharygodon idellus) growth hormone, has 5 cysteine amino acid residues, forms two disulphide bridges in its mature form. Recombinant grass carp growth hormone, when over-expressed in E. coli, forms inclusion bodies. In vitro oxidative renaturation of guanidine-hydrochloride dissolved recombinant grass carp growth hormone was achieved by sequential dilution and stepwise dialysis at pH 8.5. The redox potential of the refolding cocktail was maintained by glutathione disulphide/glutathione couple. The oxidative refolded protein is heterogeneous, and contains multimers, oligomers and monomers. The presence of non-disulphide-bond-forming cysteine in recombinant grass carp growth hormone enhances intermolecular disulphide bond formation and also non-native intramolecular disulphide bond formation during protein folding. The non-disulphide-bond-forming cysteine was converted to serine by PCR-mediated site-directed mutagenesis. The resulting 4-cysteine grass carp growth hormone has improved in vitro oxidative refolding properties when studied by gel filtration and reverse phase chromatography. The refolded 4-cysteine form has less hydrophobic aggregate and has only one monomeric isoform. Both refolded 4-cysteine and 5-cystiene forms are active in radioreceptor binding assay.

• KSBB Journal
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• 제14권6호
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• pp.651-654
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• 1999

재조합 인성장호르몬을 사용하여 in vitro 재접힘 공정(풀림, 희석에 의한 공기 중 산화, 그리고 투석)을 수행하였다. 표면소수성이 풀림-재접힘 공정에 중요한 역할을 한다는 것을 형광값의 변화를 통하여 알 수 있었다. 변성제의 intermediate 농도는 Urea와 Gu-HCl 경우 하나의 peak로 SDS와 Sarkosyl의 경우 두개의 peak로 나타났다. 형광값의 변화 중 특이한 점은 Urea의 경우 공기 중 산화와 투석 중의 후반부에 형광값이 증가한다는 것이다. 따라서 공기 중 산화도중 형광값이 증가하기 전에 투석을 시킨 결과 형광값이 증가를 막을 수 있었다. 아직 이 원인에 대해 자세히 알 수 없지만 계속 실험 중에 있다. 이번 실험에서 표면소수성 변화와 연관시켜 fluorescence를 이황화결합에 의한 산화된 형태를 알아보기 위한 방법으로 RP-HPLC를 마지막으로 단백질의 2차원적인 구조를 알아 보기 위해 CD를 사용하였다. CD측정 결과 Gu-HCl보다 SDS의 경우 ${\alpha}$-helices의 파괴가 더 많음을 볼 수 있었다. 재접힘된 rhGH는 본래의 2차원적 구조의 90%이상을 얻을 수 있었다. 이 실험이 기지는 의의는 이 모든 실험결과를 토대로 단백질 재접힘을 모니터링 하였다는 점이다. 즉, 형광값의 변화를 통하여 형광값이 증가하는 것은 표면 소수성이 증가함을 보이는 것으로 단백질의 풀림이 일어난 것이고 3차원적 구조가 깨지고 2차원 구조를 알아 볼 수 있는 ${\alpha}$-helices의 감소를 의미하였다. 이와는 반대로 형광값이 감소하는 것을 통해 재접힘이 일어남을 알 수 있었고, 이러한 결과를 바탕으로 단백질의 재접힘 공정의 변화과정을 형광값을 통하여 모니터링 할 수 있었다. 또한 이 실험의 목적 단백질은 rhGH이지만 다른 단백질에 적용이 될 경우 단백질 재접힘 과정을 수시로 모니터링하고 상태를 예측할 수 있으므로 산업현장에서 소량의 sample로 재접힘 상태를 쉽고 빠르게 판단할 수 있을 것이다. 단백질 재접힘 과정에서 이러한 개념의 성공적 도입은 단백질 회수 수율을 높임으로써 생물분리공정 분야의 기술 발전에 이바지 하리라 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제17권2호통권82호
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• pp.211-217
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• 2007

이 연구의 목적은 대장균 분자 샤페론 GroEL의 시험관 내 단백질 접힘에 있어서 반응온도의 영향과 보조샤페론의 필요 여부를 자발적 재접힘이 가능한 온도와 그렇지 않은 온도조건에서 조사하는 것이다. 여러 조건하에서 GroEL에 의한 두 가지 기질 단백질의 재접힘을 반응속도론적으로 조사하기 위하여 GroEL에 의한 단백질 침전생성억제와 변성된 단백질의 재접힘을 광범위하게 조사하였다. 자발적 재접힘이 가능하지 않은 $37^{\circ}C$에서는 ATP와 완전한 GroEL 시스템이 변성된 폴리펩티드의 재접힘을 위하여 필요하다는 것을 확인하였다. 하지만, 자발적 재접힘이 가능한 낮은 온도에서는 자발적 재접힘과 샤페론 의존적 단백질 재접힘이 서로 경쟁하는 것을 알 수 있었다. 따라서 GroEL은 변성된 폴리펩티드의 자발적 접힘 경로를 더 효율적인 단백질 재접힘 경로인 샤페론 의존적 단백질 재접힘 경로로 유도하는 것으로 보인다.

• KSBB Journal
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• 제16권2호
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• pp.146-152
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• 2001

rhGH-GST 융합단백질을 사용하여 재조합 대장균 세포 파쇄액으로부터 직접적으로 내포체의 solid-phase 재접힘을 수행할 수 있는 새로운 공정을 개발하였다. 그것은 고체 업자를 제거하는 동시에 초기에 목적딴백질을 흡착 포집할 수 있 는 expanded bed adsorption 크로마토그래피의 장점을 이용한 것이다. 세포 파쇄액 내 용해훤 내포체로부터의 풀린 융합단백질은 expanded bed adsorption 원리에 의해 STREAMLINE DEAE resin에 흡착되고 세포 찌꺼기 등 고체 입자물들은 위 방향 흐름에 의해 효과적으로 제거된다. Urea를 접차적으로 제거함으로써 융합단백질은 고체 matrix 표면에서 재접힘 된 후 염 놓도 구배에 의해 용출된다. 이 새로운 EBA-mediat$\xi$d 재접힘 방법은 응집현상을 획기적으로 줄이고 공정수율윤 향상시킬 뿐 아나라 공정단계 수를 줄일 수 있다. 이 공정은 우리가 알고 있는 한 세계에서 최초로 개발된 공정이며, 현재 single-chain polypeptide, affinity-tagged protein 등과 갈은 다른 행태의 단백질에 EBA를 사용한 재접힘 공정올 적용시키가 위한 연구가 진행되고 있다.