Mật độ tế bào tối ưu tại thời điểm bổ
sung chất cảm ứng
Để khảo sát ảnh hưởng của mật độ tế bào tại
thời điểm bổ sung chất cảm ứng lên quá trình
sản xuất protein tái tổ hợp LTB, chúng tôi đã
nuôi vi khuẩn mang gen eltB trong cùng một
điều kiện và bổ sung chất cảm ứng tại các thời
điểm dịch nuôi cấy đạt các mật độ tế bào khác
nhau (có OD600 dao động từ 0,2 - 4,0). Kết
quả cho thấy khả năng sinh tổng hợp protein
LTB đạt giá trị cao nhất nếu bổ sung chất cảm
ứng vào thời điểm mật độ tế bào vi khuẩn đạt
OD600 từ 0,8 đến 2,0 (hình 9). Kigawa và cs
(2004) cho rằng mật độ tế bào thích hợp nhất để
cảm ứng biểu hiện endoglucanase chịu nhiệt từ
Clostridium thermocellum là mật độ có OD600
từ 0,8 - 1 [8].
Tinh sạch protein LTB tái tổ hợp
Sau khi đã xác định được điều kiện nuôi
cấy và điều kiện biểu hiện tối ưu, chúng tôi
tiến hành nuôi cấy vi khuẩn E. coli BL21
tái tổ hợp mang gen eltB trong 400 ml môi
trường YJ có bổ sung kanamycin (50 µg/
ml), nhiệt độ nuôi cấy 37ºC, tốc độ lắc 200
vòng/phút, khi mật độ tế bào vi khuẩn đạt
OD600 = 1,0 thì tiến hành cảm ứng với 1,2
mM IPTG, nuôi lắc 200 vòng/phút ở 25ºC
trong thời gian 8 giờ. Dịch thu được sau khi
phá vỡ tế bào có chứa protein tái tổ hợp LTB
được lọc bằng gel ProBondTM Purification
System Kit (Invitrogen, USA). Độ tinh sạch
của protein được thể hiện trong kết quả điện
di (hình 10). Kết quả cho thấy sản phẩm
protein thu được cho một băng protein với
kích thước khoảng 35kDa.
7 trang |
Chia sẻ: hachi492 | Lượt xem: 1 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Cải thiện mức độ biểu hiện protein tái tổ hợp LTB của escherichia coli trong tế bào khả biến escherichia coli BL21 (DE3), để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
57
KHOA HỌC KỸ THUẬT THÚ Y TẬP XXV SỐ 3 - 2018
CAÛI THIEÄN MÖÙC ÑOÄ BIEÅU HIEÄN PROTEIN TAÙI TOÅ HÔÏP LTB CUÛA
ESCHERICHIA COLI TRONG TEÁ BAØO KHAÛ BIEÁN ESCHERICHIA COLI BL21 (DE3)
Đinh Thị Bích Lân1, Phùng Thăng Long2,
Đặng Thanh Long1, Lê Công Thịnh1, Lê Đức Thạo1, Lê Quốc Việt1,
Nguyễn Thị Bình1, Đặng Thị Hương1, Huỳnh Văn Chương1, Lê Viết Quân1
TÓM TẮT
Nghiên cứu này nhằm cải thiện mức độ biểu hiện protein tái tổ hợp LTB trong tế bào E. coli chủng
BL21 (DE3) mang gen eltB của vi khuẩn E. coli. Kết quả nghiên cứu cho thấy môi trường nuôi cấy
TB và YJ cho khả năng sinh trưởng tốt nhất của vi khuẩn E. coli với tỷ lệ tiếp giống là 2% (OD600
= 0,8), lắc 200 vòng/phút ở nhiệt độ 37ºC sau 9 giờ nuôi cấy. Mức độ biểu hiện của protein dung
hợp 6xHis-LTB cho kết quả tốt nhất trên môi trường YJ và HSG trong cùng điều kiện tối ưu (nồng
độ chất cảm ứng Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG) 1,2 mM, lắc 200 vòng/phút, nhiệt
độ cảm ứng 25ºC - 35ºC trong thời gian 8 giờ). Sắc ký lọc gel 6xHis cho sản phẩm protein dung hợp
6xHis-LTB có khối lượng phân tử khoảng 35 kDa.
Từ khóa: protein dung hợp, LTB, độc tố, E. coli
Enhancing expression of recombinant protein LTB of Escherichia coli
in competent cells, Escherichia coli BL21 (DE3)
Dinh Thi Bich Lan, Phung Thang Long,,
Dang Thanh Long, Le Công Thinh, Le Duc Thao, Le Quoc Viet,
Nguyen Thi Binh , Dang Thi Huong, Huynh Van Chuong, Le Viet Quan
SUMMARY
The study on improvement of the recombinant protein LTB expression level in E. coli strain
BL21 (DE3) encoding gene eltB of E. coli was conducted. The studied results showed that
TB and YJ media have given the best growth of E. coli BL21 (DE3) in comparison with other
media in the same 2 % initial seed inoculum size (OD600 = 0.8), shaking 200 rpm at 370C for
9 hours. The highest level of fusion protein (6xHis-LTB) was obtained from YJ and HSG media
in the same optimum culture condition (1.2 mM Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG)
for 8 hours at 250C-350C). Molecular weight of purified 6xHis-LTB protein from 6xHis affinity
chromatography was about 35 kDa.
Keywords: fusion protein, LTB, toxin, E. coli.
1. Viện Công nghệ sinh học, Đại học Huế
2. Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Vi khuẩn Escherichia coli (E. coli) là nguyên
nhân chính gây ra tiêu chảy ở người và động vật
do có khả năng tiết ra các loại độc tố gây rối loạn
chức năng chuyển hóa nước và muối ở ruột [4].
Các loại độc tố này bao gồm: độc tố chịu nhiệt
(heat stable enterotoxin - ST) và độc tố không
chịu nhiệt (heat labile enterotoxin - LT). LT có
các tiểu phần LTA và LTB, là protein có tính
kháng nguyên mạnh, quyết định tới độc lực của
nhóm vi khuẩn E. coli gây tiêu chảy (ETEC) [3].
Thành phần chính gây độc là tiểu phần LTA.
Ngược lại, tiểu phần LTB không gây độc, chức
năng chính của chúng là giúp độc tố LT bám lên
bề mặt tế bào niêm mạc ruột [4]. Tuy không gây
độc nhưng tiểu phần B lại gây đáp ứng miễn
dịch khá hiệu quả, do đó, chúng được sử dụng
58
KHOA HỌC KỸ THUẬT THÚ Y TẬP XXV SỐ 3 - 2018
làm thành phần chính của các loại vacxin tiểu
phần phòng bệnh tiêu chảy do vi khuẩn ETEC
gây ra [11]. Kháng thể kháng độc tố có khả năng
hạn chế tác hại của độc tố. Vì vậy, nghiên cứu
nhằm tạo ra kháng nguyên tái tổ hợp, tạo nguồn
nguyên liệu sản xuất kháng thể kháng độc tố, sử
dụng trong phòng và trị bệnh do E. coli gây ra là
cần thiết. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đánh
giá mức độ biểu hiện protein tái tổ hợp LTB của
vi khuẩn E. coli mang gen eltB trong các môi
trường với các điều kiện biểu hiện khác nhau
nhằm tìm ra môi trường và điều kiện tối ưu để
sản xuất protein tái tổ hợp LTB ở quy mô phòng
thí nghiệm.
II. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên liệu
- Tế bào E. coli BL21 (DE3) tái tổ hợp có
chứa vector pET200/D-TOPO (Invitrogen,
USA) mang gen mã hóa protein LTB do chúng
tôi tự thiết kế và chế tạo.
- Các loại môi trường nuôi cấy LB, SOB,
SOC, TB, YJ, M9ZB, HSG [1], hóa chất dùng
để pha các loại môi trường này đều là sản phẩm
của hãng Merck, Đức.
- IPTG (Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside)
của hãng Biorad, Mỹ.
- Hệ thống gel lọc ProBondTM Purification
System Kit của hãng Invitrogen, Mỹ.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
* Nuôi cấy vi khuẩn
Chủng E. coli BL21(DE3) tái tổ hợp mang
gen mã hóa protein LTB của E. coli được nuôi
cấy trong các bình tam giác, mỗi bình chứa 50
ml một trong các loại môi trường nêu trên có bổ
sung kanamycin (50 µg/ml) ở các mức nhiệt độ,
thời gian nuôi cấy, tốc độ lắc, nồng độ chất cảm
ứng IPTG, mật độ của tế bào tại thời điểm bổ
sung chất cảm ứng và thời gian cảm ứng khác
nhau, tùy theo từng thí nghiệm cụ thể.
* Thu nhận và tinh sạch kháng nguyên tái tổ
hợp
Sau khi nuôi cấy, sinh khối tế bào được thu
nhận bằng cách ly tâm 6.000 vòng/phút trong 10
phút ở 4ºC và tái huyền phù trong TNE (50 mM
Tris-HCl pH 7,5, 100 mM NaCl, 2 mM EDTA)
+ 1% Triton X-100 + 1 mg/ml lysozyme), ủ
trong đá 60 phút, sau đó siêu âm 5 phút và ly
tâm 15.000 vòng/phút trong 15 phút ở 4ºC.
Protein tái tổ hợp LTB được tinh sạch bằng gel
ProBondTM Purification System Kit . Mức độ
biểu hiện protein được phân tích bằng điện di
SDS-PAGE 15%.
* Phân tích số liệu
Các thí nghiệm được lặp lại 3 lần, số liệu sinh
trưởng được tính giá trị trung bình và phân tích
ANOVA (Duncan’test, p<0,05) bằng chương
trình SAS.
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Khả năng sinh trưởng của E. coli
BL21 (DE3) tái tổ hợp mang gen eltB mã
hóa protein LTB trong các loại môi trường
khác nhau
Hình 1. Ảnh hưởng của thành phần môi
trường lên sinh trưởng của E. coli chủng
BL21 (DE3) tái tổ hợp mang gen eltB mã
hóa protein LTB
Chúng tôi đã tiến hành nuôi cấy chủng E.
coli BL21 (DE3) tái tổ hợp mang gen eltB mã
hóa protein LTB trong các môi trường khác
nhau (LB, TB, SOC, SOB và YJ) trong cùng
điều kiện (tỷ lệ tiếp giống 1%, sinh trưởng ở
370C, tốc độ lắc 200 vòng/phút). Sau 9 giờ nuôi
59
KHOA HỌC KỸ THUẬT THÚ Y TẬP XXV SỐ 3 - 2018
cấy, khả năng sinh trưởng của vi khuẩn E. coli
được xác định bằng cách đo mật độ quang ở
bước sóng 600nm. Kết quả thể hiện trên hình 1
cho thấy 2 môi trường TB và YJ cho giá trị mật
độ tế bào cao hơn so với 3 môi trường SOB,
SOC và LB. Giá trị OD600nm thu được của hai
môi trường này lần lượt là 2,685 và 2,690. Do
vậy, có thể sử dụng môi trường TB hoặc YJ để
nuôi cấy chủng E. coli BL21 (DE3) tái tổ hợp
mang gen eltB mã hóa protein LTB.
3.2. Khảo sát đường cong sinh trưởng
Chúng tôi khảo sát đường cong sinh trưởng
của vi khuẩn E. coli chủng BL21 (DE3) tái tổ
hợp mang gen mã hóa kháng nguyên LTB
trong 50 ml môi trường TB có bổ sung 50 µg/
ml kanamycin ở nhiệt độ 37ºC, tốc độ lắc 200
vòng/phút, tỷ lệ tiếp giống là 0,1% (v/v, OD600
= 1) trong thời gian nuôi 28 giờ. Mật độ tế bào
được đo ở OD600nm tại các thời điểm nuôi cấy
từ 2 giờ đến 28 giờ, cách 2 giờ đo 1 lần. Đường
cong sinh trưởng được xây dựng bằng phần mềm
Excel 2007 để tìm thời gian nuôi cấy tối ưu. Kết
quả được trình bày ở hình 2.
Hình 2. Đường cong sinh trưởng của
chủng E. coli BL21 (DE3) mang gen eltB
mã hóa protein LTB
Kết quả ở hình 2 cho thấy đường cong sinh
trưởng của chủng E. coli BL21 mang gen eltB có
pha thích nghi (pha lag) kéo dài khoảng 2 giờ,
pha sinh trưởng kéo dài từ 2 - 14 giờ, pha cân
bằng duy trì từ 14 - 20 giờ và cuối cùng là pha
chết. Mật độ tế bào tăng liên tục từ 4 - 14 giờ và
đạt giá trị OD600 cao nhất tại thời điểm 14 giờ là
2,917. Thời gian nuôi cấy thích hợp nhất đối với
E. coli BL21 tái tổ hợp là khoảng 9 giờ nuôi cấy
(khoảng ½ pha sinh trưởng ).
3.3. Tỷ lệ tiếp giống tối ưu
Ảnh hưởng của tỷ lệ tiếp giống đến khả năng
sinh trưởng của tế bào E. coli tái tổ hợp được xác
định dựa trên mật độ tế bào (OD600) sau 9 giờ
nuôi vi khuẩn trong cùng điều kiện (nhiệt độ, tốc
độ lắc, môi trường TB), nhưng khác nhau về tỷ
lệ tiếp giống ban đầu. Kết quả ở hình 3 cho thấy
tỷ lệ tiếp giống 0,1% cho kết quả thấp nhất với
giá trị OD600 thu được là 1,697, tỷ lệ tiếp giống
0,5% cho giá trị OD600 là 2600. Các tỷ lệ tiếp
giống còn lại cho kết quả tương đương , trong
đó tỷ lệ tiếp giống 2% cho giá trị mật độ tế bào
cao nhất với giá trị OD600 là 2,803. Như vậy, tỷ
lệ tiếp giống tối ưu khi nuôi cấy E. coli chủng
BL21 (DE3) mang gen eltB là 2%.
Hình 3. Ảnh hưởng của tỷ lệ tiếp giống lên
sinh trưởng của chủng E. coli BL21 (DE3)
tái tổ hợp mang gen eltB mã hóa cho
protein LTB
Sử dụng các tỷ lệ tiếp giống khác nhau trong
nuôi cấy sinh khối trước khi sản xuất protein tái
tổ hợp cũng đã được nhiều tác giả nghiên cứu.
Tỷ lệ được sử dụng là 0,1% khi sản xuất các
enzyme phosphatase của người [6], 1% trong
sản xuất độc tố của Bacillus anthracis [5], 2%
trong sản xuất hormone gonadotropin [12].
3.4. Tốc độ lắc tối ưu
Chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của tốc độ lắc
(150, 180, 200, 220 và 250 vòng/phút) lên khả
năng sinh trưởng của vi khuẩn E. coli chủng
BL21 (DE3) tái tổ hợp mang gen mã hóa protein
LTB được nuôi trong môi trường TB có bổ sung
60
KHOA HỌC KỸ THUẬT THÚ Y TẬP XXV SỐ 3 - 2018
50 µg/ml kanamycin với tỷ lệ tiếp giống là 2%,
nhiệt độ nuôi 37°C. Kết quả nghiên cứu ảnh
hưởng của tốc độ lắc lên sinh trưởng của tế bào
sau 9 giờ nuôi cấy được trình bày ở hình 4.
Hình 4. Sinh trưởng của chủng E. coli
BL21 (DE3) mang gen eltB mã hóa protein
LTB ở các tốc độ lắc khác nhau
Với tốc độ lắc tăng từ 150, 180 đến 200 vòng/
phút, sinh khối tế bào đã tăng dần lên và đạt cực
đại ở tốc độ lắc 200 vòng/phút với giá trị OD600
thu được là 2,880. Khi tăng tốc độ lắc lên 220
và 250 vòng/phút, tế bào sinh trưởng chậm lại,
cho giá trị OD600 là 2,261 và 2,227, tương ứng.
Điều này có thể do tốc độ lắc quá nhanh làm môi
trường nuôi cấy bị tạo nhiều bọt, làm giảm khả
năng tiếp xúc của tế bào đối với các thành phần
của môi trường, ảnh hưởng đến sự hô hấp của tế
bào. Tốc độ lắc 200 vòng/phút cũng được nhiều
tác giả sử dụng trong nhân giống E. coli để sản
xuất protein tái tổ hợp như sản xuất 3-1E của
cầu trùng [1], interleukin-2 của người [7], hay
protease của Bacillus subtilis [9].
3.5. Môi trường biểu hiện tối ưu
Khả năng biểu hiện của protein dung hợp
6xHis-LTB được khảo sát trên 5 loại môi trường
với các thành phần khác nhau (LB, TB, M9ZB,
YJ và HSG). Thí nghiệm được tiến hành trong
cùng một điều kiện (cảm ứng với 1,2 mM IPTG,
lắc 200 vòng/phút, ở 37ºC trong thời gian cảm
ứng là 8 giờ). Kết quả điện di kiểm tra sản phẩm
trên gel SDS-PAGE 15% (hình 5) chỉ ra rằng
môi trường YJ và HSG đều cho kết quả biểu
hiện protein dung hợp tái tổ hợp 6xHis-LTB tốt.
Ba môi trường còn lại LB, TB và M9ZB cho
nồng độ protein tái tổ hợp thấp hơn, trong đó
môi trường LB cho nồng độ thấp nhất. Vì vậy,
môi trường LB không thích hợp cho biểu hiện
protein dung hợp tái tổ hợp 6xHis-LTB. Nguyễn
Hoàng Lộc và cs (2014) cho thấy môi trường
thích hợp cho biểu hiện kháng nguyên bám dính
K88-1NT là môi trường M9ZB cải tiến [2]. Kết
quả nghiên cứu trước của chúng tôi cũng cho
thấy YJ là môi trường thích hợp để biểu hiện
kháng nguyên 3-1E của cầu trùng gà [1].
Hình 5. Ảnh hưởng của môi trường lên
mức độ biểu hiện protein tái tổ hợp LTB
M: khối lượng thang chuẩn protein (10-170
kDa, Bio-Base). NC1: E. coli không mang
vector tái tổ hợp. NC2: E. coli mang vector tái
tổ hợp không bổ sung chất cảm ứng IPTG LB,
TB, M9ZB, YJ và HSG: E. coli mang vector
tái tổ hợp được cảm ứng IPTG trong các môi
trường LB, TB, M9ZB, YJ và HSG.
3.6. Nồng độ tối ưu của chất cảm ứng IPTG
Nồng độ của chất cảm ứng có ảnh hưởng lớn
đến hiệu suất biểu hiện của protein tái tổ hợp. Để
xác định nồng độ tối ưu của IPTG (BioRad) sử
dụng cho cảm ứng biểu hiện kháng nguyên LTB
trên môi trường YJ với nhiệt độ cảm ứng 37ºC,
lắc 200 vòng/phút trong thời gian 8 giờ, chúng
tôi sử dụng IPTG với các nồng độ 0,2, 0,4, 0,6,
0,8, 1,0, 1,2 và 1,6 mM. Kết quả điện di trên
gel SDS-PAGE 15% (hình 6) cho thấy kháng
nguyên tái tổ hợp LTB bắt đầu tổng hợp khi bổ
sung với 0,2 mM IPTG, tăng dần qua các nồng
độ khác nhau, đạt giá trị cao nhất khi nồng độ
IPTG là 1,2 mM và 1,4 mM. Tuy nhiên, ở nồng
độ chất cảm ứng 1,6 mM IPTG thì lượng protein
dung hợp 6xHis-LTB thu được lại giảm. Sở dĩ
có hiện tượng này xảy ra là do ở nồng độ cao,
61
KHOA HỌC KỸ THUẬT THÚ Y TẬP XXV SỐ 3 - 2018
IPTG có thể gây độc cho tế bào làm cho tế bào
chết, dẫn đến lượng protein dung hợp thu được
cũng giảm đi. Kết quả trong nghiên cứu trước
của chúng tôi cho thấy trong sản xuất protein tái
tổ hợp 3-1E trong tế bào E. coli BL21 (DE3),
nồng độ chất cảm ứng IPTG là tối ưu 1mM [1].
Hình 6. Kết quả biểu hiện protein LTB tái
tổ hợp khi được cảm ứng bởi IPTG ở các
nồng độ khác nhau
M: khối lượng thang chuẩn protein (10-170
kDa, Bio-Base). NC2: Tế bào E. coli tái tổ hợp
không bổ sung chất cảm ứng IPTG. 0,2- 1,6
mM: E. coli mang vector tái tổ hợp được cảm
ứng bởi IPTG ở các nồng độ 0,2- 1,6 mM.
3.7. Thời gian cảm ứng tối ưu
Hình 7. Ảnh hưởng của thời gian cảm
ứng lên biểu hiện kháng nguyên
tái tổ hợp LTB
M: khối lượng thang chuẩn protein (10-170
kDa, Bio-Base). NC1: tế bào E. coli không
mang vector tái tổ hợp. 2- 12 giờ: là thời gian
cảm ứng 1 mM IPTG.
Chúng tôi đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng
của thời gian cảm ứng IPTG khác nhau (2, 4,
6, 8, 10, 12 giờ) lên mức độ biểu hiện protein
LTB trong cùng điều kiện (1,0 mM IPTG, lắc
200 vòng/phút, nhiệt độ cảm ứng 37ºC) . Kết
quả tách chiết protein và điện di trên gel SDS-
PAGE 15% cho thấy protein dung hợp 6xHis-
LTB có khả năng biểu hiện tốt và tăng dần theo
thời gian cảm ứng từ 2 đến 8 giờ, đạt giá trị cao
nhất ở thời điểm 8 giờ, sau đó lượng protein hầu
như không tăng thêm, cho giá trị tương đương ở
các thời điểm 8, 10 và 12 giờ cảm ứng. Như vậy
thời gian cảm ứng IPTG thích hợp để biểu hiện
protein LTB là 8 giờ (hình 7).
3.8. Nhiệt độ cảm ứng tối ưu
Hình 8. Ảnh hưởng của nhiệt độ cảm ứng lên
quá trình sản xuất protein LTB tái tổ hợp
M: khối lượng thang chuẩn protein (10 - 170
kDa, Bio-Base). NC2: E.coli không mang gen
eltB. 16°C- 40°C: các mức nhiệt độ cảm ứng.
Để xác định nhiệt độ cảm ứng tối ưu cho quá
trình biểu hiện protein, sau khi đã nuôi tăng sinh
vi khuẩn E. coli tái tổ hợp mang gen eltB ở 37°C
trong môi trường YJ có bổ sung kanamycin đến
khi đạt mật độ tế bào có OD600 là 0,8, chúng
tôi bổ sung IPTG với nồng độ 1,2 mM và tiếp
tục nuôi cảm ứng ở các mức nhiệt độ khác nhau,
dao động từ 16°C đến 40°C, với nồng độ IPTG
là 1,2 mM trong thời gian 8 giờ, tốc độ lắc 200
vòng/phút . Kết quả điện di kiểm tra sản phẩm
trên gel SDS-PAGE 15% (hình 8) cho thấy, khi
được cảm ứng ở nhiệt độ 25°C, 30°C và 35°C,
lượng protein thu được tương đương nhau và ở
mức cao hơn khi được cảm ứng ở các mức nhiệt
62
KHOA HỌC KỸ THUẬT THÚ Y TẬP XXV SỐ 3 - 2018
độ khác. Như vậy, nhiệt độ cảm ứng thích hợp
cho quá trình biểu hiện của gen eltB dao động
từ 25°C cho đến 35°C. Kết quả nghiên cứu của
chúng tôi tương tự với kết quả nghiên cứu của
Lee và cs (2006), nhiệt độ tối ưu để cảm ứng
biểu hiện L-threonine trong E. coli MT201 ở
quy mô phòng thí nghiệm là 30°C [10].
3.9. Mật độ tế bào tối ưu tại thời điểm bổ
sung chất cảm ứng
Để khảo sát ảnh hưởng của mật độ tế bào tại
thời điểm bổ sung chất cảm ứng lên quá trình
sản xuất protein tái tổ hợp LTB, chúng tôi đã
nuôi vi khuẩn mang gen eltB trong cùng một
điều kiện và bổ sung chất cảm ứng tại các thời
điểm dịch nuôi cấy đạt các mật độ tế bào khác
nhau (có OD600 dao động từ 0,2 - 4,0). Kết
quả cho thấy khả năng sinh tổng hợp protein
LTB đạt giá trị cao nhất nếu bổ sung chất cảm
ứng vào thời điểm mật độ tế bào vi khuẩn đạt
OD600 từ 0,8 đến 2,0 (hình 9). Kigawa và cs
(2004) cho rằng mật độ tế bào thích hợp nhất để
cảm ứng biểu hiện endoglucanase chịu nhiệt từ
Clostridium thermocellum là mật độ có OD600
từ 0,8 - 1 [8].
Hình 9. Ảnh hưởng của mật độ tế bào tại
thời điểm bổ sung chất cảm ứng IPTG lên
khả năng biểu hiện protein LTB
M: khối lượng thang chuẩn protein (10-170 kDa).
NC2: Tế bào E. coli tái tổ hợp không bổ sung
chất cảm ứng IPTG sinh trưởng ở 37oC. 0,2- 4,0:
OD600 của mật độ tế bào E. coli mang vector tái
tổ hợp tại thời điểm bổ sung chất cảm ứng.
3.10. Tinh sạch protein LTB tái tổ hợp
Sau khi đã xác định được điều kiện nuôi
cấy và điều kiện biểu hiện tối ưu, chúng tôi
tiến hành nuôi cấy vi khuẩn E. coli BL21
tái tổ hợp mang gen eltB trong 400 ml môi
trường YJ có bổ sung kanamycin (50 µg/
ml), nhiệt độ nuôi cấy 37ºC, tốc độ lắc 200
vòng/phút, khi mật độ tế bào vi khuẩn đạt
OD600 = 1,0 thì tiến hành cảm ứng với 1,2
mM IPTG, nuôi lắc 200 vòng/phút ở 25ºC
trong thời gian 8 giờ. Dịch thu được sau khi
phá vỡ tế bào có chứa protein tái tổ hợp LTB
được lọc bằng gel ProBondTM Purification
System Kit (Invitrogen, USA). Độ tinh sạch
của protein được thể hiện trong kết quả điện
di (hình 10). Kết quả cho thấy sản phẩm
protein thu được cho một băng protein với
kích thước khoảng 35kDa.
Hình 10. Kháng nguyên LTB thu được sau
tinh sạch bằng gel ProBondTM Nickel-
Chelating Resin
M: khối lượng thang chuẩn protein (10-170
kDa, Bio-Base). NC2: tế bào E. coli tái tổ hợp
không bổ sung chất cảm ứng IPTG, sinh trưởng
ở 37oC. 1: protein tái tổ hợp LTB sau khi lọc qua
cột sắc ký 2, 3 và 4: protein tái tổ hợp chưa lọc
qua cột sắc ký
IV. KẾT LUẬN
Chúng tôi đã tối ưu hóa được quy trình sản
xuất protein tái tổ hợp LTB ở quy mô phòng thí
nghiệm. Môi trường nuôi cấy TB và YJ cho khả
năng sinh trưởng tốt nhất với tỷ lệ tiếp giống 2%
(OD600 = 0,8), lắc 200 vòng/phút ở 37ºC sau
63
KHOA HỌC KỸ THUẬT THÚ Y TẬP XXV SỐ 3 - 2018
9 giờ nuôi cấy. Mức độ biểu hiện của protein
dung hợp 6xHis-LTB cho kết quả tốt nhất trên
môi trường YJ hoặc HSG, nồng độ chất cảm
ứng IPTG là 1,2 mM, nuôi lắc ở 200 vòng/phút,
nhiệt độ cảm ứng 25ºC-35ºC trong thời gian 8
giờ. Sắc ký lọc gel cho thấy sản phẩm protein
dung hợp 6xHis-LTB có khối lượng phân tử
khoảng 35 kDa.
Lời cảm ơn: Xin trân trọng cảm ơn Bộ Giáo
dục và Đào tạo đã cấp kinh phí cho nghiên cứu
này thông qua đề tài cấp Bộ với mã số B2016-
DHH-25.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Đinh Thị Bích Lân, Phùng Thăng Long,
Huỳnh Văn Chương, Đặng Thanh Long,
Hoàng Tấn Quảng, Lê Đức Thạo, Lê Quốc
Việt, Lê Công Thịnh, Đặng Thị Hương,
Hoàng Thị Thùy Nhung (2016). Cải thiện
mức độ biểu hiện kháng nguyên tái tổ hợp
3-1E của Eimeria trong Escherichia coli
BL21, Tạp chí Khoa học kỹ thuật thú y, Tập
XXII, (7), tr. 60-67.
2. Nguyễn Hoàng Lộc, Nguyễn Thị Khánh
Quỳnh, Hoàng Tấn Quảng, Trần Thúy Lan,
Lê Mỹ Tiểu Ngọc, Đinh Thị Bích Lân, Phùng
Thăng Long. 2014. Nghiên cứu cải thiện mức
độ biểu hiện của kháng nguyên bám dính K88
tái tổ hợp phân lập từ Escherichia coli mang
độc tố đường ruột của lợn con cai sữa. Tạp chí
sinh học, 36(1se): 120-125.
3. Cai Y., Yordan M.A., Yao Q., Li Y., Yu
L. (2016). Review of enterotoxigenic
Escherichia coli enterotoxins. Acad. J.
Microbiol. Res. 4(1): 005-008.
4. Gill D.M., Richardson S.H., 1980. Adenosine
diphosphate-ribosylation of adenylate cyclase
catalyzed by heat-labile enterotoxin of
Escherichia coli: comparison with cholera toxin.
The Journal of infectious diseases, 141: 64–70.
5. Gupta P., Sahai V., Bhatnagar R., 2001.
Enhanced expression of the recombinant
lethal factor of Bacillus anthracis by
fed-batch culture. Biochemical and
Biophysical Research Communications,
285: 1025-1033.
6. Hedren M., Ballagi A., Mörtsell L., Rajkai G.,
Stenmark P., Sturesson C., Nordlund P., 2006.
GRETA, a new multifermenter system for
structural genomics and process optimization,
Acta Crystallographica, 62(D): 1227-1231.
7. Javier E.F., Michael W.R., 1998. Role of
Immunoglobulin A Monoclonal Antibodies
against P23 in Controlling Murine
Cryptosporidium parvum infection. Infection
and Immunity, 66(9): 4496-4473.
8. Kigawa T., Yabuki T., Matsuda N., Matsuda
T., Nakajima R., Tanaka A., Yokoyama S.,
2004. “Preparation of Escherichia coli
cell extract for highly productive cell-free
protein expression”, Journal of Structural
and Functional Genomics, 5: 63-68.
9. Lee D.H., Kim M.D., Lee W.H., Kweon D.H.
Seo J.H., 2004. Consortium of fold-catalyzing
proteins increases soluble expression of
cyclohexanone monooxyase in recombinant
Escherichia coli. Apply of Microbiology and
Biotechnology, 63: 549-552.
10. Lee M.Y., Lee H.W., Park J.H., Ahn J.O.,
Jung J.K., Hwang Y.I., 2006. Improved
L-Threonine production of Escherichia coli
mutant by optimization of culture conditions.
Journal of Bioscience and Bioengineering,
101(2): 127-130.
11. Svennerholm A.-M., Tobias J., 2008.
Vaccines against enterotoxigenic Escherichia
coli, Expert review of vaccines, 7:. 795–804.
12. Xu J., Li W., Wu J., Zhang Y., Zhu Z., Liu
J., Hu Z., 2006. Stability of plasmid and
expression of a recombinant gonadotropin-
releasing hormone (GnRH) vaccine in
Escherichia coli, Applied Microbiology and
Biotechnology, 73: 780-788.
Ngày nhận 28-11-2017
Ngày phản biện 6-2-2018
Ngày đăng 1-5-2018
Các file đính kèm theo tài liệu này:
cai_thien_muc_do_bieu_hien_protein_tai_to_hop_ltb_cua_escher.pdf