Повна стаття Сучасні споріднені підходи для очищення рекомбінантних білків
Оглядова стаття
- Повна стаття
- Цифри та дані
- Список літератури
- Цитати
- Метрики
- Ліцензування
- Передруки та дозволи
Анотація
Рекомбінантні білки мають широке застосування у розробці фармацевтичних сполук, промисловому застосуванні ферментів та основних дослідженнях протеоміки. Таким чином, для ефективного виробництва рекомбінантних білків з високою чистотою потрібні ефективні методи очищення. Були розроблені різні стратегії для поліпшення очищення цих білків, такі як споріднене очищення та фізико-хімічні методи очищення, при яких споріднене очищення має деякі переваги перед іншими. Стратегії спорідненості, особливо стратегії злиття, були розроблені як необхідні інструменти для масового паралельного виробництва, ідентифікації та очищення рекомбінантних білків із систем хазяїна. Ці стратегії полегшують комерційні та промислові рецептури рекомбінантних білків, покращують вивчення білкових взаємодій на молекулярному рівні та розробляють високочутливі та специфічні біологічні аналізи. Нещодавно різні наночастинки, модифіковані поверхнею, широко розроблені для посилення відновлення та очищення рекомбінантних білків, таких як гідрофобні полімерні наночастинки та наночастинки Олеозину. У цьому огляді ми прагнемо обговорити технології очищення спорідненості та розглянути принципи, переваги, обмеження та потенційне їх застосування.
1. Вступ
Гетерологічна експресія білків є необхідним етапом для вивчення біологічних функцій генів, розробки фармацевтичних сполук, промислового застосування ферментів та основних досліджень протеоміки. Головною перевагою використання рекомбінантних білків є те, що часто вже існує велика кількість інформації про продукт та основні домішки, спрощуючи тим самим аналізи виявлення, методи підготовки зразків та стратегії очищення. Ця інформація дозволяє швидко розробити стратегії як промислового, так і науково-дослідного виробництва конкретних цілей рекомбінантних білків. Досягнення систем експресії білків дозволило виробляти майже будь-який бажаний білок та пептид, часто з високим виходом. Тим не менше, ці продукти повинні бути очищені, щоб дозволити їх вивчення та застосування (Banki, Gerngross, & Wood, 2005; Healthcare, 2007).
Різноманітність різних методів очищення зросла завдяки різним якостям і кількостям рекомбінантних білків, необхідних для дослідницьких та промислових цілей. З іншого боку, на вихід рекомбінантних білків також впливають використовувані умови експресії. Взяті разом, економічне виробництво рекомбінантних білків вимагає застосування ефективних методів очищення, а також високопродуктивних експресійних господарів (Healthcare, 2007). Для вирішення цієї потреби були розроблені різні стратегії для поліпшення швидкості відновлення бажаних рекомбінантних білків, включаючи фізико-хімічні методи очищення та споріднені методи очищення (Kimple, Brill, & Pasker, 2013; Кособокова, Скрипник та Косоруков, 2016; Wingfield, 2015).
В ідеальній стратегії очищення має бути баланс між низкою параметрів, які впливають на кінцевий результат. Сюди входять швидкість очищення, швидкість відновлення, ємність та роздільна здатність. Роздільна здатність відноситься до здатності техніки виробляти повністю відокремлені (вирішені за базовою лінією) піки. Проте домішки з властивостями, подібними до цільового білка, перешкоджають досягненню бажаної роздільної здатності на кожному етапі процесу очищення. Кількість цільового білка, яку можна завантажити на одну одиницю в процесі очищення, називається ємністю і може мати великий вплив на загальну економіку процесу. Відновлення відображає частку експресованого рекомбінантного білка, який в кінцевому підсумку очищається від забруднень організму господаря. Загалом, фізико-хімічні властивості зразка та необхідний рівень очищення є найбільш впливовими факторами, що визначають остаточну стратегію очищення (Healthcare, 2007).
З цих причин розробка простих, надійних, масштабованих та швидких методів очищення рекомбінантного білка залишається критичною метою нових технологій біосепарації. Зокрема, привабливими є платформні методи, які можна легко застосувати до нових цільових білків з мінімальною оптимізацією. Ці загальні методи можуть пришвидшити дослідження та розробку нових продуктів та скоротити час, необхідний для комерційної доставки.
В останні роки були розроблені різні злиті мітки для поліпшення виявлення або очищення рекомбінантних білків, підвищення розчинності (Loughran & Walls, 2017) та видалення міток (Arnau, Lauritzen, Petersen, & Pedersen, 2006; Young, Britton, & Robinson, 2012 ). Важливо згадати, що процес очищення полегшується шляхом злиття білків з різними типами міток; ці мітки використовуються для збільшення експресії та виходу очищення. Крім того, вони застосовуються для підвищення стабільності та розчинності цікавого білка, а також для зменшення токсичності рекомбінантного білка на клітині-хазяїні (Arnau et al., 2006; Young et al., 2012).
Що стосується важливості цих міток у виробництві рекомбінантного білка, ми прагнули розглянути останні досягнення в цій галузі та обговорити основи та характеристики різних нещодавно розроблених стратегій спорідненості.