36. Экспрессия белков с использованием специальных экспрессирующих векторов

Ответ. Для скрининга обширных (до 5х10¹⁰ клонов) библиотек комплементарных ДНК (кДНК), кодирующих редко встречающиеся белки, были разработаны специальные системы слияния. Обьчно кДНК встраивают в гены поверхностных белков (белков филаментов или пилей) нитчатых бактериофагов (например, М13) или бактерий и после транскрипции и трансляции получают химерные белки, входящие в состав поверхностных структур этих микроорганизмов. Здесь их идентифицируют иммунологическими методами. Часто для слияния используют ген поверхностного белка pIII фага М13, который связывается с F-пилями Е. coli и инициирует инфекцию. Для клонирования кДНК и других кодирующих последовательностей была сконструирована плазмида (фагмида), содержащая небольшой фрагмент ДНК M13, который обеспечивал ее упаковку in vitro в фаговые частицы. ген белка pIII под контролем какого-нибудь регулируемого бактериального промотора (например, lac-промотора Е. coli) и сайт клонирования вблизи 5'-конца гена рIII. После репликации рекомбинантного фага М13 в E. coli белок-мишень оказывался сшитым с N-концом фагового белка, и содержащие его бляшки можно было идентифицировать иммунологическими методами. Рекомбинантные фагмиды, выделенные из таких бляшек, могут служить источником соответствующей кДНК. Эта весьма эффективная селективная система позволяет обнаруживать кДНК редких, но очень важных белков. Примером метки, применяемой для очистки белков, является полигистидиновый участок, добавляемый к N- или С-концу белка путѐм включения в кодирующую его последовательность ДНК 6–10 гистидиновых кодонов. После биосинтеза белок, содержащий такую метку, легко очистить путем хроматографии в колонке, содержащей никель-аффинный сорбент, который специфически хелатирует полигистидиновые участки белка. Элюцию белка проводят путѐм промывки буфером, содержащим имидазол. В качестве меток для секреции используют сигнальные пептиды периплазматических или внеклеточных белков (OmpA, PhoA). Для обнаружения экспрессированного белка применяют метки с участками белка с-Myc или зелѐного флуоресцирующего белка (GFP). Библиотеки, содержащие гены поверхностных бактериальных белков, можно использовать и для идентификации клонов, несущих специфические нуклеотидные последовательности. Чтобы включить искомый белок в поверхностные структуры грамотрицательной бактерии, например E. coli, сшивают его гены и гены белков этой структуры. В качестве бактериальных белков используются белок наружной мембраны А (ОгпрА) и пептидом и кансвязанный липопротеин (PAL) E. coli, а также белок F наружной мембраны Pseudomonas aeruginosa (OprF). При этом белок-мишень обычно находится либо на С-, либо на N-конце химерного белка, но иногда короткие полипептиды включаются в середину молекулы бактериального белка. Системы слияния с локализацией белков-мишеней на поверхности бактериальных клеток можно использовать также для суперпродукции некоторых белков и пептидов. Так, в одной из работ в участок, кодирующий основной белок наружной мембраны Pseudomonas aeruginosa (OprF), был встроен ген антигенного детерминанта возбудителя малярии Plasmodiutn falciраrит. Бактериальные клетки, синтезирующие соответствующий химерный белок, давали положительную реакцию с моноклональными антителами к P.falciparum. Следовательно, поверхностные химерные белки можно использовать в качестве вакцин.