Накопление и антигенность укороченного белка капсида цирковируса свиней 2-го типа в клетках Escherichia coli

  • Анастасия Дмитриевна Титова Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Юлия Михайловна Кулешова Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Максим Иосифович Потапович Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Владимир Антонович Прокулевич Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

Аннотация

Исследованы особенности накопления укороченного варианта белка капсида цирковируса свиней 2-го типа (белок SOP) в клетках бактерий штамма-продуцента Escherichia coli BL21-CodonPlus(DE3)-RIPL, содержащих ранее сконструированную плазмиду pET-SOP. Ген белка SOP модифицирован путем удаления участка (108 пар нуклеотидов), затрудняющего экспрессию в клетках прокариот, и оптимизации 93 редких для бактерий кодонов. Доля целевого белка в клетках E. coli при температуре культивирования 37 °С в течение 2 ч после индукции достигает 24 % от общего клеточного белка, что позволяет отнести указанный штамм к эффективным производственным продуцентам целевого белка. В ходе культивирования продуцента при 37 °С сразу после индукции целевой белок находится в клетках в растворимом виде, но через 1 ч после добавления индуктора обнаруживается преимущественно в нерастворимой форме (тельца включения). При понижении температуры культивирования до 18–30 °С формирование телец включения замедляется, однако доля рекомбинантного белка в клетках продуцента уменьшается до 15– 6 % соответственно, что в значительной степени снижает рентабельность технологического процесса. Также установлено, что модифицированный рекомбинантный белок SOP, получаемый из бактериальных клеток штамма-продуцента, сохраняет свою антигенную активность, это подтверждается специфическим иммуноферментным анализом. Полученные данные позволяют считать исследуемый белок перспективным для разработки вакцины против цирковируса свиней.

Биографии авторов

Анастасия Дмитриевна Титова, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории биотехнологии кафедры микробиологии биологического факультета

Юлия Михайловна Кулешова, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук; старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории биотехнологии кафедры микробиологии биологического факультета

Максим Иосифович Потапович, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

заведующий научно-исследовательской лабораторией биотехнологии кафедры микробиологии биологического факультета

Владимир Антонович Прокулевич, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор биологических наук, профессор; заведующий кафедрой микробиологии биологического факультета

Литература

  1. Meehan BM, McNeilly F, Todd D, Kennedy S, Jewhurst VA, Ellis JA, et al. Characterisation of novel circovirus DNAs associated with wasting syndromes in pigs. Journal of General Virology. 1998;79(9):2171–2179. DOI: 10.1099/0022-1317-79-9-2171.
  2. Breitbart M, Delwart E, Rosario K, Segalés J, Varsani A, ICTV Report Consortium. ICTV virus taxonomy profile: Circoviridae. Journal of General Virology. 2017;98(8):1997–1998. DOI: 10.1099/jgv.0.000871.
  3. Opriessnig T, McKeown NE, Zhou E-M, Meng X-J, Halbur PG. Genetic and experimental comparison of porcine circovirus type 2 (PCV2) isolates from cases with and without PCV2-associated lesions provides evidence for differences in virulence. Journal of General Virology. 2006;87(10):2923–2932. DOI: 10.1099/vir.0.82099-0.
  4. Alarcon P, Rushton J, Wieland B. Cost of post-weaning multi-systemic wasting syndrome and porcine circovirus type 2 subclinical infection in England – an economic disease model. Preventive Veterinary Medicine. 2013;110(2):88–102. DOI: 10.1016/j.prevetmed.2013.02.010.
  5. Segalés J. Best practice and future challenges for vaccination against porcine circovirus type 2. Expert Review of Vaccines. 2015;14(3):473–487. DOI: 10.1586/14760584.2015.983084.
  6. Fenaux M, Opriessnig T, Halbur PG, Elvinger F, Meng XJ. A chimeric porcine circovirus (PCV) with the immunogenic capsid gene of the pathogenic PCV type 2 (PCV2) cloned into the genomic backbone of the non-pathogenic PCV1 induces protective immunity against PCV2 infection in pigs. Journal of Virology. 2004;78(12):6297–6303. DOI: 10.1128/JVI.78.12.6297-6303.2004.
  7. Matzinger SR, Opriessnig T, Xiao C-T, Catanzaro N, Beach NM, Slade DE, et al. A chimeric virus created by DNA shuffling of the capsid genes of different subtypes of porcine circovirus type 2 (PCV2) in the backbone of the non-pathogenic PCV1 induces protective immunity against the predominant PCV2b and the emerging PCV2d in pigs. Virology. 2016;498:82–93. DOI: 10.1016/j.virol.2016.08.011.
  8. Prokulevich VA, Kudzin KV. [Expression of the open reading frame of PCV2 capsid protein in E. coli cells]. In: Pruchkovskaya ON, editor. Mikrobnye biotekhnologii: fundamental’nye i prikladnye aspekty. Tom 5 [Microbial biotechnology: fundamental and applied aspects. Volume 5]. Minsk: Belaruskaja navuka; 2013. p. 131–141. Russian.
  9. Titova AD, Kudzin KV, Prokulevich VA. Properties of expression of protein capside porcine circovirus type 2 in bacterial cells. Journal of the Belarusian State University. Biology. 2021;1:48–57. Russian. DOI: 10.33581/2521-1722-2021-1-48-57.
  10. Soon Bin Kwon, Ji Eun Yu, Jihoon Kim, Hana Oh, Chan Park, Jinhee Lee, et al. Quality screening of incorrectly folded soluble aggregates from functional recombinant proteins. International Journal of Molecular Science. 2019;20(4):907. DOI: 10.3390/ijms20040907.
  11. Ausubel M, Brent R, Kingston RE, Moore DD, Seidman JG, Smith JA, et al., editors. Current protocols in molecular biology. New York: John Wiley & Sons; 2003. 2 volumes. DOI: 10.1002/mrd.1080010210.
  12. Schneider CA, Rasband WS, Eliceiri KW. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nature Methods. 2012;9(7):671–675. DOI: 10.1038/nmeth.2089.
  13. Ji-Yong Zhou, Shao-Bin Shang, Hui Gong, Qing-Xin Chen, Jian-Xiang Wu, Hui-Gang Shen, et al. In vitro expression, monoclonal antibody and bioactivity for capsid protein of porcine circovirus type II without nuclear localisation signal. Journal of Biotechnology. 2005;118(2):201–211. DOI: 10.1016/j.jbiotec.2005.02.017.
  14. Wentao Kong, Jian Kong, Shumin Hu, Wenwei Lu, Ke Wang, Mingjie Ji. Enhanced expression of PCV2 capsid protein in Escherichia coli and Lactococcus lactis by codon optimisation. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2011;27:651–657. DOI: 10.1007/s11274-010-0503-7.
  15. Peti W, Page R. Strategies to maximise heterologous protein expression in Escherichia coli with minimal cost. Protein Expression and Purification. 2007;51(1):1–10. DOI: 10.1016/j.pep.2006.06.024.
  16. Guoyang Liu, Xuwen Qiao, Chen Chang, Tao Hua, Jichun Wang, Bo Tang, et al. Reduction of postweaning multisystemic wasting syndrome-associated clinical symptoms by virus-like particle vaccine against porcine parvovirus and porcine circovirus type 2. Viral Immunology. 2020;33(6):444–456. DOI: 10.1089/vim.2019.0201.
  17. Shuanghui Yin, Shiqi Sun, Shunli Yang, Youjun Shang, Xuepeng Cai, Xiangtao Liu. Self-assembly of virus-like particles of porcine circovirus type 2 capsid protein expressed from Escherichia coli. Virology Journal. 2010;7:166. DOI: 10.1186/1743-422X-7-166.
  18. Trundova M, Celer V. Expression of porcine circovirus 2 ORF2 gene requires codon optimised E. coli cells. Virus Genes. 2007;34(2):199–204. DOI: 10.1007/s11262-006-0043-2.
  19. Liu Q, Willson P, Attoh-Poku S, Babiuk LA. Bacterial expression of an immunologically reactive PCV2 ORF2 fusion protein. Protein Expression and Purification. 2001;21(1):115–120. DOI: 10.1006/prep.2000.1356.
  20. Singh SM, Panda AK. Solubilisation and refolding of bacterial inclusion body proteins. Journal of Bioscience and Bioengineering. 2005;99(4):303–310. DOI: 10.1263/jbb.99.303.
  21. Kęsik M, Sączyńska V, Szewczyk B, Płucienniczak A. Inclusion bodies from recombinant bacteria as a novel system for delivery of vaccine antigen by the oral route. Immunology Letters. 2004;91(2–3):197–204. DOI: 10.1016/j.imlet.2003.12.001.
Опубликован
2022-07-07
Ключевые слова: цирковирус свиней 2-го типа, белок капсида, экспрессия гена, индукция, температура культивирования, растворимая фракция, нерастворимая фракция, иммуноферментный анализ, тельца включения
Как цитировать
Титова, А. Д., Кулешова, Ю. М., Потапович, М. И., & Прокулевич, В. А. (2022). Накопление и антигенность укороченного белка капсида цирковируса свиней 2-го типа в клетках Escherichia coli. Экспериментальная биология и биотехнология, 2, 37-47. https://doi.org/10.33581/2957-5060-2022-2-37-47
Раздел
Биотехнология и микробиология