專利名稱：一種重組蛋白a的制備方法
技術領域：
本發明屬于生物技術領域，具體的說，涉及一種新的重組蛋白A的制備方法。
背景技術：
葡萄球菌蛋白A (Staphylococal Protein A, SPA)是一種從金黃色葡萄球菌細胞壁分離的蛋白質。1940年，Vevwey發現在某些金黃色葡萄球菌中，含有一種物質，在雙向擴散試驗中，能與正常人血清形成沉淀。jensen(1959)也發現了類似現象，將其命名為A抗原。1963年Lofkvist等分離了 A抗原，并證明它是一種蛋白質，且與糖有區別； Grov (1960)將其命名為葡萄球菌蛋白A，簡稱SPA蛋白A (ProteinA)。編碼SPA的基因于1983年被克隆并在大腸桿菌中表達(Duggleby，C. J and Jones, SA :cloning and expression of the Staphylococcus aureus protein A gene in Escherichia coli. Nucl Acids Res. 11(1983)3065-3076 ；Lofdahl, S. , Guss, B. , et al ；Gene for Staphylococcal protein A. Proc. Natl. Acid. Sci. USA 80(1983)697-701)。對 SPA 結構和功能的研究發現， SPA分子包含A、B、C、D、E五個同源結構域，每個結構域都有能與IgG自主結合的能力。SPA 基因有1600bp。由于葡萄球菌蛋白A上有5個結構域可以與IgG的Fc區結合，具有與大多數哺乳動物IgG的Fc段結合的能力。作為一種親和配基，蛋白A被固定在瓊脂糖上面，它上面的5 個結構域就可以與IgG的Fc自由結合，一分子固定的蛋白A可以與兩分子的IgG結合，重組蛋白A其C端有一個胱氨酸，結合IgG的能力更強。重組蛋白A被廣泛應用于單克隆抗體或多克隆抗體的分離純化和檢測。在使用含有ProteinA的親和層析技術時，存在親和力低、純化效率低等問題，因此在使用該親和層析技術時，需要一種改進的ProteinA，來實現更高的親和力，提高純化的效果。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是提供一種新的重組蛋白A的制備方法。本發明的技術方案如下本發明提供的重組蛋白A的氨基酸序列如SEQ ID No. 1所示，本發明提供的制備方法如下將含有編碼重組蛋白A的基因的重組表達載體的大腸桿菌重組株進行培養發酵使其高效表達重組蛋白A，再收集菌體，經分離純化得到重組蛋白A產品。根據本發明的一個優選實施例，所述重組蛋白A的核苷酸序列如SEQ IDN0. 2所示。根據本發明的一個優選實施例，所述含有編碼重組蛋白A的基因的重組表達載體含有SEQ ID N0. 2所示的核苷酸序列以及與該序列操作性相連的表達調控序列，優選的，該重組表達載體是pET32a-P。根據本發明的一個優選實施例，所述重組菌株為大腸桿菌重組菌株，優選的，該大腸桿菌為大腸桿菌BL21/DE3。根據本發明的一個優選實施例，本發明提供的方法包括以下步驟1)構建含有所述重組蛋白A基因的表達載體；2)將步驟1)的表達載體轉入大腸桿菌；3)培養步驟2)所得到的菌株，誘導表達重組蛋白A ；和4)分離純化得到所述重組蛋白A。本發明上述能表達重組蛋白A的大腸桿菌菌株優先為由含有重組蛋白A基因的表達載體pET32a-P轉化大腸桿菌BL21/DE3得到的菌株，命名為BL21/pET32a。本發明生產的重組蛋白A表達于大腸桿菌胞周質中，有利于表達產物的分離純化。利用本發明表達生產重組蛋白A，具有表達效率高，表達量大(占細菌可溶性蛋白總量的60-80% )，表達時間短(僅3-5小時)，易于純化等優點。本發明采用大腸桿菌表達系統生產重組蛋白A，還具有生產周期短(1天)，生產成本低的特點，有利于基因工程重組蛋白A的產業化應用。本發明的重組蛋白A基因的表達產物重組蛋白A用于與各種不同的層析介質載體如瓊脂糖凝膠、葡聚糖、纖維素、帶羥基的高分子聚合物、硅膠等偶聯成為親和層析介質用于抗體的分離純化。本發明生產的重組蛋白A具有蛋白結合特異性強，親和力高，純化效率大大改善的優點，與市售的ProteinA Sepharose 4Fast Flow相比，其動態吸附載量明顯提高。
圖1是本發明構建的重組表達載體pET32a_P，是在載體pET32a中連入proteinA基因。圖2 菌體的SDS-PAGE凝膠電泳結果，其中泳道1和5是marker ；泳道2是空載體；泳道3是經誘導的BL21/pET32a的碎菌后的上清；泳道4是經誘導的BL21/pET32a的碎菌后的沉淀。圖3 重組蛋白A瓊脂糖凝膠5S CP從小鼠腹水中分離純化IgG2aSDS_PAGE電泳結果泳道1為標準蛋白Marker，泳道2為腹水，泳道3為本發明的重組蛋白A瓊脂糖凝膠 5S CP親和介質的洗脫峰。圖4 重組蛋白A葡聚糖凝膠從小鼠腹水中分離純化IgG2aSDS_PAGE電泳結果泳道1為標準蛋白Marker，泳道2為腹水，泳道3為本發明的重組蛋白A葡聚糖凝膠親和介質所裝的柱子的洗脫峰。泳道3中，上、下兩條帶分別是IgG2a的重鏈和輕鏈。
具體實施例方式實施例1、重組蛋白A基因單體的合成通過化學合成的方法，設計合成重組蛋白A基因一個重復片段的序列，其序列包括長度為168bp，前端加入與表達載體相連的NcoI酶切位點，6個His (用于親和層析，與鎳柱結合，減少純化步驟)和EK酶切位點，以及用于連入多個重復片段的AccI酶切位點。另外，還包括終止密碼子TAA，及克隆用BamH I限制性內切酶接頭共9bp。還須通過化學合成的方法，設計合成重組蛋白A基因一個重復片段的序列，其序列包括長度為168bp，兩端為AccI酶切位點，用于構建含有多個重復片段的序列。實施例2、含一個重組蛋白A基因單體的pET32a載體的構建用限制型內切酶NcoI和BamH I將上述重組蛋白A基因單體切下，與經NcoI及 BamHI酶切的載體pET32a連接，轉化大腸桿菌，篩選具有氨芐青霉素抗性的轉化子，經質粒提取，酶切鑒定后證明重組蛋白A基因單體已克隆至pET32a中。實施例3、含有重組蛋白A基因的pET32a_P載體的構建將上述含一個重組蛋白A基因單體的pET32a載體及重組蛋白A基因單體以AccI 酶切，回收相應片段后連接，轉化大腸桿菌，篩選具有氨芐青霉素抗性的轉化子，經質粒提取，酶切篩選獲得含有3個蛋白A基因單體的重組蛋白A的pET32a-P載體。實施例4、表達重組蛋白A的大腸桿菌菌株BL21/pET32a的構建用CaC12法將pET32a_P轉化BL21/DE3，在含有氨芐青霉素的LB平板上篩選轉化子，經質粒檢測和酶切分析獲得含有pET32a的重組轉化子BL21/pET32a。實施例5、利用大腸桿菌工程菌BL21/pET32a生產重組蛋白A1)菌種的培養發酵挑取大腸桿菌工程菌BL21/pET32a，接種于LB培養基中，接種量1 2% V/V，于 30°C培養過夜，次日在無菌條件下將上述培養好的種子培養基按1 10-1 5接種于發酵培養基上，30°C發酵至0. D600達到0. 4 0. 8，升溫至42°C誘導，3 5小時后離心收菌；取少量細胞加2X上樣緩沖液，按標準做SDS-PAGE凝膠電泳，結果如說明書附圖 2，經誘導的BL21/pET32a的碎菌后的上清在20kD的位置出現一條新的蛋白帶(見圖2泳道3)，轉化PET32空載體的BL21/DE3菌和經誘導的BL21/pET32a的碎菌后的沉淀中不出現此帶(見圖2泳道2和4)，證明重組蛋自A已在BL21/pET32a中誘導可溶表達。2)表達的重組蛋白A的純化將上述收集菌體用NaCl十磷酸鹽緩沖液(pH7. 0-8. 0)懸浮，超聲破碎，4°C離心， 收集上清，得粗提液。經SDS-PAGE電泳檢測表明，用本法提取表達于大腸桿菌胞周質的重組蛋白A效果很好，粗提后大部分重組蛋白A被粗提，殘存于菌體的量極微將粗提液進行Sephacryl 5200分子篩純化，收集特征峰(第二洗脫峰)即為純化的重組蛋白A，其純度可達90%以上。實施例6、ELISA方法檢測重組蛋白A與抗體結合活性的試驗1)包被在96孔板中每孔包被重組蛋白A樣品100ul，37°C，Ih ；2)封閉每孔以 IOOul 的的 BSA 封閉，37°C，lh ；3)加一抗每孔加入約IOOug人IgG抗體，37°C，Ih ；4)加二抗每孔加入約100 μ 1 1 1000辣根過氧化物酶標記抗體，37°C，Ih ；5)顯色。經ELISA檢測表明本發明提取的重組蛋白A與人IgG抗體結合活性強，每孔包被 4. 5ng重組蛋白A即可獲得明顯的檢測信號，結果顯示本發明提供的重組蛋白A可用于抗體的檢測。實施例7、重組蛋白A瓊脂糖凝膠5S CP的制備1、用環氧氯丙烷、氫氧化鈉與瓊脂糖(5%的交聯瓊脂糖凝膠)在水介質中進行反應，在30-60°C的溫度下反應2-3小時，反應完后用蒸餾水清洗至中性后抽干；2、將上述產物與本發明的重組蛋白A在5_25°C溫度下反應15_20小時，反應完后清洗再抽干，即得到重組蛋白A瓊脂糖凝膠5S CP重組蛋白A瓊脂糖凝膠5S CP具有以下特性1)特點基團脫落少，結合特異性強；2)配基密度 6mg重組蛋白A/ml ；3)吸附載量3 30mg 鼠 IgG2a/ml ；4)親和介質的顆粒大小30-180 μ m ；5)最大流速250cm/h6)pH 范圍2-11;7)保存溫度4_8°C ；8)保存液體20%乙醇。如果待分離純化的抗體與親和層析介質間的吸附力比較弱，則可適當提高吸附緩沖液的PH值和鹽濃度，即可獲得較好的分離效果。實施例8、重組蛋白A瓊脂糖凝膠5S CP從小鼠腹水中分離純化IgG2a1、重組蛋白A瓊脂糖凝膠5S CP裝柱，1. 6 X 20cm，柱床體積為IOml ；2、用緩沖液A(20mM磷酸鹽緩沖液，pH7. 4，即pH7. 4的PBS溶液。配制0. 2M NaH2P0419ml，0. 2M Na2HP048lml,NaCl 9g 加水至 1000ml)平衡 5-10 個床體積，流速為 Iml/ min ；3、將2ml小鼠腹水用緩沖液A稀釋到20ml，0.45ym濾膜過濾，上樣。流速為lml/ min ；4、用緩沖液A再洗5-10個床體積，流速為lml/min ；5、用緩沖液B (20mM檸檬酸緩沖液，ρΗ4· 0。配制檸檬酸2. Ig加水950ml，用5Μ NaOH調至pH 4. 0，加水至1000ml)洗脫，流速為lml/min，收集洗脫峰；6、用純水流洗10個柱床體積，再用20%的乙醇流洗10個柱床體積，流速為2ml/ min，柱子置于4-8°C環境中保存；7、將分離純化的IgG2a與對照品同時進行SDS-PAGE電泳分析；(柱子每使用幾次后應該用以緩沖液C(0. 5M醋酸緩沖液，pH3. 0。配制0. 5M醋酸溶液用固體NaOH調至pH 3.0)流洗1次，以便將吸附更牢的蛋白去除)結果SDS-PAGE電泳分析結果見圖3，泳道1為標準蛋白Marker，泳道2為腹水，泳道3 為本發明的重組蛋白A瓊脂糖凝膠5S CP親和介質所裝的柱子的洗脫峰。泳道3中，上、下兩條帶分別是IgG2a的重鏈和輕鏈。試驗結果表明了本發明的重組蛋白A瓊脂糖凝膠5S CP親和層析介質一步就可以得到純度大于95%的IgG2a。實施例9、重組蛋白A葡聚糖凝膠的制備1、用環氧氯丙烷、氫氧化鈉與葡聚糖凝膠在水介質中進行反應，在30-60°C的溫度下反應2-3小時，反應完后用蒸餾水清洗至中性后抽干；2、將上述產物與本發明的重組蛋白A在5_25°C溫度下反應15_20小時，反應完后清洗再抽干，即得到重組蛋白A葡聚糖凝膠。
重組蛋白A葡聚糖凝膠具有以下特性1)特點基團脫落少，結合特異性強；2)配基密度 6mg重組蛋白A/ml ；3)吸附載量3 30mg 鼠 IgG2a/ml ；4)親和介質的顆粒大小20_130 μ m ；5)最大流速200cm/h6)pH 范圍2-11;7)保存溫度4_8°C ；8)保存液體20%乙醇。如果待分離純化的抗體與親和層析介質間的吸附力比較弱，則可適當提高吸附緩沖液的PH值和鹽濃度，即可獲得較好的分離效果。實施例10、重組蛋白A葡聚糖凝膠從小鼠腹水中分離純化IgG2a1、重組蛋白A葡聚糖凝膠裝柱，1. 6 X 20cm，柱床體積為IOml ；2、用緩沖液A(20mM磷酸鹽緩沖液，pH7. 4，即pH7. 4的PBS溶液。配制0. 2M NaH2P0419ml，0. 2M Na2HP048lml,NaCl 9g 加水至 1000ml)平衡 5-10 個床體積，流速為 Iml/ min ；3、將2ml小鼠腹水用緩沖液A稀釋到20ml，0.45ym濾膜過濾，上樣。流速為lml/ min ；4、用緩沖液A再洗5-10個床體積，流速為lml/min ；5、用緩沖液B (20mM檸檬酸緩沖液，ρΗ4· 0。配制檸檬酸2. Ig加水950ml，用5Μ NaOH調至pH 4. 0，加水至1000ml)洗脫，流速為lml/min，收集洗脫峰；6、用純水流洗10個柱床體積，再用20%的乙醇流洗10個柱床體積，流速為2ml/ min，柱子置于4-8°C環境中保存；7、將分離純化的IgG2a與對照品同時進行SDS-PAGE電泳分析；(柱子每使用幾次后應該用以緩沖液C(0. 5M醋酸緩沖液，pH3. 0。配制0. 5M醋酸溶液用固體NaOH調至pH 3.0)流洗1次，以便將吸附更牢的蛋白去除)結果SDS-PAGE電泳分析結果見圖4，泳道1為標準蛋白Marker，泳道2為腹水，泳道3 為本發明的重組蛋白A葡聚糖凝膠親和介質所裝的柱子的洗脫峰。泳道3中，上、下兩條帶分別是IgG2a的重鏈和輕鏈，試驗結果表明了本發明的重組蛋白A葡聚糖凝膠親和層析介質一步就可以得到純度大于95%的IgG2a。實施例11、重組蛋白A瓊脂糖凝膠、葡聚糖凝膠及市售ProteinA Sepharose 4FastFl0W對人IgGl動態吸附載量的測定比較1、用緩沖液A(20mM磷酸鹽緩沖液，pH7. 4，即pH7. 4的PBS溶液。配制0. 2M NaH2P0419ml，0. 2M Na2HP048lml, NaCl 9g 加水至 1000ml)平衡 5-10 個床體積，流速為 lml/ min ；2、已知濃度人IgGl (按中國發明專利01132225. X中公開的實施例得到)上樣，流速為lml/min，至10%穿透時停止；3、根據樣品濃度、上樣體積及柱體積計算出10%穿透時各凝膠的動態吸附載量。
根據結果(見表1)可以判斷，本專利提供的重組蛋白A瓊脂糖凝膠及重組蛋白A 葡聚糖凝膠對人IgGl的動態吸附載量均高于市售ProteinA Sepharose 4Fast Flow0表1、各凝膠IgGl動態吸附載量比較
權利要求
1.一種重組蛋白A的制備方法，其特征在于，所述重組蛋白A的氨基酸序列如SEQ ID No. 1所示，所述方法為將含有編碼重組蛋白A的基因的重組表達載體的重組菌株進行培養發酵使其高效表達重組蛋白A，再收集菌體，經分離純化得到重組蛋白A產品。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述重組蛋白A的核苷酸序列如SEQID NO. 2所示。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述含有編碼重組蛋白A的基因的重組表達載體含有SEQ ID NO. 2所示的核苷酸序列以及與該序列操作性相連的表達調控序列。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述重組表達載體是pET32a-P。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述重組菌株為大腸桿菌重組菌株。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述大腸桿菌為大腸桿菌BL21/DE3。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述重組菌株被含有編碼重組蛋白A的基因的重組表達載體轉化獲得。
8.如權利要求1-7中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟1)構建含有所述重組蛋白A基因的表達載體；2)將步驟1)的表達載體轉入大腸桿菌；3)培養步驟2)所得到的菌株，誘導表達重組蛋白A；和4)分離純化得到所述重組蛋白A。
全文摘要
本發明提供了一種具有SEQ ID NO1所示的氨基酸序列的重組蛋白A的制備方法。使用本發明提供的方法制備獲得的重組蛋白A可用于抗體檢測、分離、純化，并能與層析介質載體組成親和層析介質。使用本發明提供的方法生產的重組蛋白A具有蛋白結合特異性強，親和力高，純化效率大大改善的優點，與市售的ProteinA Sepharose 4Fast Flow相比，其動態吸附載量明顯提高。
文檔編號C12R1/19GK102329840SQ20101022538
公開日2012年1月25日 申請日期2010年7月13日 優先權日2010年7月13日
發明者王皓, 胡輝, 談珉 申請人:上海抗體藥物國家工程研究中心有限公司