10 mL 裂解試劑溶液的配方:10 mLB-Per 或 BugBuster,20/iLLysonaseBioprocessingReagent。如果需要減少蛋白質水解和增加目標蛋白質可溶性及穩定性可以添加,如 EDTA、蛋白酶抑制劑、5%~10% 甘油和還原劑等添加劑。選擇緩沖液的成分及其濃度時要考慮到隨后的純化和檢測的需要。
(1) 將 ImL 培養基加入 2 mLX96 孔板中, 或者將 5 mL 培養基加入 24 深孔的平板中,并用透氣的封口膜或 BugStopperTM 封口帽 (capmat) 封口以培養菌體和表達目標蛋白質。
(2) 離心收集菌體。
(3) 吸出并棄去培養基。
(4) 用移液器重懸菌體于 100~200yL 裂解緩沖液中。
(5) 混合并在搖床上振蕩 10 min 以進行反應。
(6) 吸取 10 混合液以進行全菌體裂解物分析。
(7) 離心 5 min 后取出 10 上清液以分析可溶性蛋白質。剩余的上清液則可用于其他分離或分析操作。
(8) 出現在不溶組分中的目標蛋白質的量可以通過比較第(6) 步的全部菌體提取物和第 (7) 步中的可溶性蛋白質之間的差別來間接估計。典型的樣品比較方法是電泳、酶聯免疫吸附實驗 (ELISA) 或酶學分析。不溶組分的直接檢測可通過吸出可溶性的上清液后,將剩余的沉淀部分溶于 SD^PAGE 上樣緩沖液中之后進行電泳的方式得出。
注意: 制備 SDS^PAGE 的蛋白質樣品的程序和技巧在 Grabski 和 Burgess(2001) 中可以得到。這篇文章提供了 SD&PAGE 樣品緩沖液的配方、蛋白質樣品制備、凝膠上樣建議,并且給出了分析難以分析的樣品的替代方法。
10 mL 裂解試劑的配方:10 mLPopCulture、FastBreak 或 B-PerDirect,200yLLysonaseBioprocessingReagent。隨后的規程能夠在多孔板利用自動液壓傳動平臺來完成,在一塊平板上可以采用多通道移液器來對多種培養物同時進行操作。用于將親和樹脂從培養物提取物和經過處理的溶液中分離的多孔過濾板能夠從多個制造商獲得。利用專門的磁性針板 (magneticpinplate) 或者平臺來分離磁珠已獲得成功。
(1) 在 2 mLX96 孔的板中加入 ImL 或者在 10 mLX24 深孔的平板內加入 5 mL 培養基培養細胞并表達目標蛋白質,并用透氣的封口膜或者 BugStopperTM 封口帽封口。
(2) 添加 1/10 培養基體積的裂解試劑。
(3) 用移液器混合,并在搖床上振蕩 10miri 以使反應充分進行。
(4) 取出 50yL 全細胞裂解液混合物以用于分析。樣品可采用電泳、ELISA 或酶法分析。直接的 SD^PAGE 分析和考馬斯亮藍染色分析需要髙表達水平和很大的樣品上樣量或通過沉淀的方法來檢測被稀釋的蛋白質樣品。用特別的濾板 (Pall,Millipore,3M) 能夠從蛋白質溶液中去除蛋白質聚集體和包涵體,從而在這一步能夠很容易的檢測蛋白質的可溶性表達水平。
(5) 直接將平衡好的親和捕獲樹脂 (affinitycaptureresin) 或親和磁珠加入到未經處理的細胞裂解物中。典型的加量為 50~100 ML 凝膠漿 (在捕獲緩沖液中含有 50% 的凝膠漿 VmL 起始培養基體積,根據凝膠對重組蛋白的捕獲能力和目標蛋白質的表達水平來決定具體添加量。
(6) 用 10~30 倍凝膠體積的漂洗緩沖液來清除雜質。
(7) 用 3 倍體積的洗脫緩沖液洗脫目標蛋白質。
10 mL 裂解試劑的配方:10niL 濃度為 50~100_ol/L 的裂解緩沖液 (采用甘氨酸、乙酸鈉、Tris-HCK 磷酸鈉或 HEPES 中的某一種取決于所期望使用的 PH),50~
300mrnol/LNaCl,30jixLLysonaseBioprocessingReagent。例如,EDTA、去垢劑、蛋白酶抑制劑、5%~10% 甘油和還原劑等可以按需要添加到裂解緩沖液中用于減少目標蛋白質的水解, 增加其溶解性和穩定性。當選擇裂解緩沖液成分及其濃度時要考慮到下游的純化及分析過程的要求。
凍融法裂解細胞的效率取決于細胞懸液的密度、凍融的循環數、冰凍的速率。但是實驗表明,其對于大腸桿菌中的蛋白質釋放的效率低于球珠渦旋法 (beadvortexing)、弗氏壓碎器或超聲 (BenovandAl-Ibraheem,2002)。然而,當結合溶菌酶裂解時,對于不穩定蛋白質來說其是一種溫和的釋放方法,并且不需要特殊的裝置。緩慢的凍融循環破裂細胞膜,將細胞壁暴露使之與酶接觸并被降解。
(1) 將 ImL 培養基放在 2 mLX96 孔板中,或者將 5 mL 培養基放在 10 mLX24 深孔的平板中,并用透氣的封口膜或 BugStcwerTM 封口帽封口以培養細胞并表達目標蛋白質。
(2) 離心使菌體形成沉淀。
(3) 吸出并棄去殘余培養基。
(4) 將菌體置于_20°C 至完全冰凍。
(5) 用移液器加人 100~200 裂解試劑并重懸菌體。
(6) 將之置于搖床上室溫振蕩反應 10 min。
(7) 再次將懸液重新置于一 20°C 至完全凍結。
(8) 室溫溶解, 混勻,并取出 10fxL 全細胞裂解混合物以備分析。
(9) 離心 5 min, 取出 10juL 上清液以分析可溶性蛋白質,剩余的已經澄清的上清液則可用于其他純化或檢測過程。『’
(10) 不溶組分中目標蛋白質的量可以通過比較第(8) 步獲得的全細胞裂解液和第 (9) 步獲得的可溶性蛋白質樣品之間的差別間接分析得出。典型的比較分析方法是電泳、ELISA 或酶法。不溶組分的直接分析可以通過吸出上清液后,將沉淀部分溶于 SDSPAGE 上樣緩沖液中,并 SD^PAGE 分析得出。
以下所述超聲流程適用于 2~50 g 菌體的裂解。
(1) 用已稱重去皮的離心桶或離心管 9000 g 離心 15 min 以收集菌體。
(2) 傾出并棄去培養基,將離心桶倒置在紙巾上以去除殘余的培養基,記錄菌體濕重。
(3) 將菌體置于一 20°C 完全凍結, 并于一周內處理以獲得最佳的結果。長期儲存菌體應置于一 80°C 以使蛋白酶水解最小化。新鮮的未凍結的菌體也可以使用,但是由于細胞膜還很完整,使得用溶菌酶對菌體進行預處理的效率很低。
(4) 用手持勻漿機在低轉速情況下將菌體按照 7~10 mL/g 的比例完全重懸于 4°C 的裂解緩沖液中,避免劇烈的攪拌產生氣泡以防止氧化作用。
(5) 可選擇的:加雞蛋中提取的溶菌酶 (0.2 mg/mL) 或重組的溶菌酶(60KU 或 0.2pL/mL) 并添加核酸酶,如 DNaseClOpg/mL) 或 Benzonase(l.0pL/mL)。
(6) 將懸浮液置于玻璃燒杯內,并置于冰上超聲 60~90s。通過調整機器設定、探針插入深度和超聲持續時間防止過熱和打空。注意: 操作時不能使超聲探頭接觸到玻璃燒杯,以防止玻璃破裂。對于 100 mL 菌體懸液來說,用 BransonModelS-450sonifier(BransonSonicPowerCo.,Danbury,CT;www.bransonultrasonics.com) 采用 1/2 英寸直徑的探頭, 設定 4 組超聲,每組 8 次,占空比為 70%,通常就能達到裂解效果。每次超聲間隔幾分鐘, 并置于冰上攪拌。如果需要,在此處取出 5(VL 樣品 (在離心之前) 用于分析全菌體的蛋白質。
(7)4°C、15000 g■離心 15 min, 將上清液轉移到另一個容器中,小心操作,不要攪動菌體沉淀。依照下一個分離步驟對顆粒的耐受情況,可溶的組分可以通過低蛋白質吸附的濾器過濾進一步澄清。如果采用注射器式濾器 (syringefilter) 進行澄清,可以以串聯的方式在上面放置 0.8yin 濾膜,下面放置 0.45 濾膜。大孔徑的濾器在流路中首先防止小孔徑尺寸濾器處的污垢沉積過快。最終澄清的上清液含有菌體蛋白質的可溶的組分,并且可以直接進行色譜層析或其他下游的分離或分析操作。
下面所介紹的批量化的高壓勻漿操作適用于采用 APVGaulin 勻漿機(APVFluidHandling,Delevan,WI;www.apv.com)、Microfluidizer 或 ConstantSystem 的液壓破碎儀處理濕重為 50~500 g 菌體的操作。高于 500 g 菌體的裂解應該采用多批次的處理方法,或采用之前所提到的連續的菌體裂解設備。
(1) 接著上面所說的超聲處理方法的第 (3) 步和第⑷步的方式重懸新鮮或冰凍的菌體,如果采用瓦林式(Waring) 或小型混合器(WaringProducts,Torrington,CT;WWW.waringproducts.com),則注意需要低速重懸菌體,不要過度攪拌并且在全程保持提取物處于冷卻狀態。算上裂解之后漂洗裂解設備的緩沖液,重懸的體積應該少于 10 mL/g 的比例。混合之前,從已經計算好的重懸體積中取出 50~100 mL 的裂解緩沖液放在一邊備用。這些緩沖液將用來在樣品處理之后沖洗設備。用這些緩沖液沖洗可以將設備死體積中的殘余提取物沖出。
(2) 如果采用 Gaulin 細胞裂解器,在裂解大腸桿菌時,在 10000psi 壓力下處理兩次。當處理難以裂解的菌體,如酵母菌,可能需要更多的處理次數或持續循環處理。如果采用的是 Microfluidizer 或液壓式的細胞勻漿機,則按照廠商的操作說明進行操作。在處理過程中,特別是小體積的操作時, 樣品會發生非常明顯的產熱現象。在處理過程中,通過將收集管路浸入到干冰乙醇浴 (dryiceethanolbath) 中將裂解液冷卻到 5~10°C。通過持續攪拌和定時將管路從冷浴 (coolingbath) 中移出來減少裂解液在收集管底部和邊上的凍結。
(3)4°C、15000 g 離心 30 min 裂解液。傾倒出上清液并用 Miracloth(EMDBiosciences-Calbiochem,Gibbstown,NJ;www.emdbiosciences.com) 將之過濾到另一個容器中,小心不要攪動沉淀。可溶組分按照隨后的分離步驟對顆粒的忍耐度可以用較小孔徑的低蛋白質吸附的濾器進行進一步澄清。最終澄清的上清液中含有菌體蛋白質的可溶組分,并且可以用于進行色譜層析或其他下游的分離或分析操作。