خالص سازی هورمون رشد انسانی تولید شده به شکل محلول از سویه نوترکیب اشریشیاکلی در مقیاس آزمایشگاهی
الموضوعات :سید مرتضی رباط جزی 1 , سید محمد حسن‌‌پور متی‌‌کلایی 2 , ولی اله بابایی پور، 3 , حمیده روحانی نژاد 4
1 - استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع شیمی و مهندسی شیمی، پژوهشکده علوم و فناوری زیستی،تهران، گروه مهندسی بیوشیمی
2 - دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع شیمی و مهندسی شیمی، پژوهشکده علوم و فناوری زیستی،تهران، گروه مهندسی بیوشیمی
3 - دانشیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع شیمی و مهندسی شیمی، پژوهشکده علوم و فناوری زیستی،تهران، گروه مهندسی بیوشیمی
4 - استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع شیمی و مهندسی شیمی، پژوهشکده علوم و فناوری زیستی،تهران، گروه علوم زیستی
الکلمات المفتاحية: کروماتوگرافی تمایلی, هورمون رشد نوترکیب انسانی (, )rhGHبیان سیتوپلاسمی,
ملخص المقالة :
سابقه و هدف: هورمون رشد انسانی یا سوماتوتروپین یک پلی پپتید تک زنجیره ای با وزن مولکولی kDa22 دارای 191 واحد آمینو اسیدی است. هدف از این پژوهش، ارزیابی تولید و خالص سازی فرم محلول هورمون رشد انسانی نوترکیب در مقیاس آزمایشگاهی می باشد.مواد و روش ها: در این تحقیق از باکتریاشریشیاکلی حاوی پلاسمید pET32a(+)-Trx-His6-hGH استفاده شد. به منظور دست یابی به میزان بالای تولید هورمون رشد انسانی نوترکیب در محیط سیتوپلاسم به شکل محلول از برچسب Trx و برای خالص سازی از برچسب هیستیدینی استفاده شد. باکتری در محیط LB و TB در دمای ⁰C 25 رشد داده شد. فرایند خالص سازی بر اساس روش کروماتوگرافی تمایلی با استفاده از ژل Ni-NTA انجام گردید.نتایج: نتیجه آنالیز ژل الکتروفورز بیان 55 % هورمون رشد نوترکیب را نشان داد که تقریبا 7/33 % تولید آن به شکل محلول و 8/18% آن به شکل نامحلول بود. میزان فیوژن پروتین هورمون رشد انسانی حاصل از تخلیص g1 رسوب سلولی mg 4/22 تعیین گردید.نتیجه گیری: بااستفاده از برچسب Trx فیوژن پروتین هورمون رشد انسانی نوترکیب محلول به خوبی بیان شد. همچنین با استفاده از روش خالص سازی بر اساس دنباله هیستیدینی، خلوص 91% و بازده کل 38 % هورمون رشد انسانی به دست آمد.
in human subjects. Endocr Re. 2009; 30(2): 152–177.
2. Mulinacci F, Capelle MA, Gurny R, Drake AF, Arvinte T. Stability of human growth hormone:
influence of methionine oxidation on thermal folding. J Pharm Sci. 2011; 100(2): 451-463.
3. Lu M, Flanagan JU, Langley RJ, Hay MP, Perry JK. Targeting growth hormone function: strategies and therapeutic applications. Signal Transduct Target Ther. 2019; 4: 3.
4. Laron Z. Growth hormone and insulin-like growth factor-I: effects on the brain, hormones,
brain and behavior. Exp Gerontol. 2015; 68: 76–81.
5. Ribela MT, Gout PW. Bartolini P. Synthesis and chromatographic purification of recombinant
human pituitary hormones. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2003; 790 (1–2):
285-316.
6. Andersen DC, Krummen L. Recombinant protein expression for therapeutic applications. Curr
Opin Biotech. 2002; 13(2): 117-123.
7. Jia B, Jeon CO. High-throughput recombinant protein expression in Escherichia coli: current
status and future perspectives. Open Biol. 2016; 6(8): 160-196.
8. Novagen, Competent cells. User Protocol TB009 Rev. 0104, EMD Biosciences, Inc., 2004;
1-23.
9. Kinna A, Tolner B, Rota EM, Titchener-Hooker N, Nesbeth D, Chester K. IMAC capture of
recombinant protein from unclarified mammalian cell feed streams. Biotechnol Bioeng. 2016;
113(1): 130-140.
10. Magnusdottir A, Johansson I, Dahlgren LG, Nordlund P, Berglund H. Enabling IMAC
purification of low abundance recombinant proteins from E.coli lysates. Nat Methods. 2009; 6
(7): 477-478.
11. Susanne Graslund PN et al. Protein production and purification. Nat Methods. 2008; 5(2):
135-146.
12. Rouhani Nejad H, Yari S, Deldar AA. Hamidi AA. Cloning and expression of human
growth hormone gene by thioredoxin tag. J Cell Tissue, 2017; 7(4): 339-406. [In Persian]
13. Kim MJ, Park HS, Seo KH, Yang HJ, Kim SK, Choi JH. Complete solubilization and
purification of recombinant human growth hormone produced in Escherichia coli. PLoS One.
2013; 8(2): e56168-10.1371/journal.pone.0056168.
14. Ausubel FM, Brent R, Kingston RE, Moore DD, Seidman JG, Smith JA, Struhl K. Current
protocols in molecular biology, New York. John Wiley & Sons, Inc; 2004 .
15. Laemmli UK. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage
T4. Nature. 1970; 227(5259): 680-685.
16. Ku HK, Lim HM, Oh KH, Yang HJ, Jeong JS, Kim SK. Interpretation of protein quantitation
using the Bradford assay: comparison with two calculation models. Anal Biochem. 2013; 434
(1): 178-180.
17. Palmer I, Wingfield P T. Preparation and extraction of insoluble (inclusion-body) proteins
from Escherichia coli. Curr Protoc Protein Sci. 2004; 6: Unit 6(3).
18. Overton TW. Recombinant protein production in bacterial hosts. Drug Discov Today. 2014;
19(5): 590-601.
19. Rosano GL, Ceccarelli EA. Recombinant protein expression in Escherichia coli: advances and
challenge. Front Microbiol. 2014; 17(5): 172.
20. Zamani M, Berenjian A, Hemmati S, Nezafat N, Ghoshoon MB, Dabbagh F, Mohkam M,
Ghasemi Y. Cloning, expression, and purification of a synthetic human growth hormone in
Escherichia coli using response surface methodology. Mol Biotechnol. 2015; 57(3): 241-250.
21. Bolanos-Garcia VM, Davies OR. Structural analysis and classification of native proteins from
E.coli commonly co-purified by immobilised metal affinity chromatography. Biochim Biophys
Acta. 2006; 1760(9): 1304-1313.
22. Ghasemi R, Hashemzadeh H, Razavi H, Yakhchali B. Production of recombinant human
growth hormone and future challenges. Modares J Biotechnol. 2018; 9(1): 79-92. [In Persian]
23. Ghavim M, Abnous K, Arasteh F, Taghavi S, Nabavinia M S, Alibolandi M, Ramezani M.
High level expression of recombinant human growth hormone in Escherichia coli: crucial role
of translation initiation region. Res Pharm Sci. 2017; 12(2): 168–175.
24. Ghasemi F, Zomorodipour A, Shojai S, Ataei F, Khodabandeh M, Sanati MH. Using
L-arabinose for production of human growth hormone in Escherichia coli, studying the
processing of gIII: hGH precursor. Iran J Biotechnol, 2004; 2(4): 250-260.
25. Azadi S, Sadjady S K, Mortazavi S A, Naghdi N, Mahboubi A, Solaimanian R. Bioprocess
and downstream optimization of recombinant human growth hormone in Pichia pastoris. Res
Pharm Sci. 2018; 13(3): 222-238.
_||_
in human subjects. Endocr Re. 2009; 30(2): 152–177.
2. Mulinacci F, Capelle MA, Gurny R, Drake AF, Arvinte T. Stability of human growth hormone:
influence of methionine oxidation on thermal folding. J Pharm Sci. 2011; 100(2): 451-463.
3. Lu M, Flanagan JU, Langley RJ, Hay MP, Perry JK. Targeting growth hormone function: strategies and therapeutic applications. Signal Transduct Target Ther. 2019; 4: 3.
4. Laron Z. Growth hormone and insulin-like growth factor-I: effects on the brain, hormones,
brain and behavior. Exp Gerontol. 2015; 68: 76–81.
5. Ribela MT, Gout PW. Bartolini P. Synthesis and chromatographic purification of recombinant
human pituitary hormones. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2003; 790 (1–2):
285-316.
6. Andersen DC, Krummen L. Recombinant protein expression for therapeutic applications. Curr
Opin Biotech. 2002; 13(2): 117-123.
7. Jia B, Jeon CO. High-throughput recombinant protein expression in Escherichia coli: current
status and future perspectives. Open Biol. 2016; 6(8): 160-196.
8. Novagen, Competent cells. User Protocol TB009 Rev. 0104, EMD Biosciences, Inc., 2004;
1-23.
9. Kinna A, Tolner B, Rota EM, Titchener-Hooker N, Nesbeth D, Chester K. IMAC capture of
recombinant protein from unclarified mammalian cell feed streams. Biotechnol Bioeng. 2016;
113(1): 130-140.
10. Magnusdottir A, Johansson I, Dahlgren LG, Nordlund P, Berglund H. Enabling IMAC
purification of low abundance recombinant proteins from E.coli lysates. Nat Methods. 2009; 6
(7): 477-478.
11. Susanne Graslund PN et al. Protein production and purification. Nat Methods. 2008; 5(2):
135-146.
12. Rouhani Nejad H, Yari S, Deldar AA. Hamidi AA. Cloning and expression of human
growth hormone gene by thioredoxin tag. J Cell Tissue, 2017; 7(4): 339-406. [In Persian]
13. Kim MJ, Park HS, Seo KH, Yang HJ, Kim SK, Choi JH. Complete solubilization and
purification of recombinant human growth hormone produced in Escherichia coli. PLoS One.
2013; 8(2): e56168-10.1371/journal.pone.0056168.
14. Ausubel FM, Brent R, Kingston RE, Moore DD, Seidman JG, Smith JA, Struhl K. Current
protocols in molecular biology, New York. John Wiley & Sons, Inc; 2004 .
15. Laemmli UK. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage
T4. Nature. 1970; 227(5259): 680-685.
16. Ku HK, Lim HM, Oh KH, Yang HJ, Jeong JS, Kim SK. Interpretation of protein quantitation
using the Bradford assay: comparison with two calculation models. Anal Biochem. 2013; 434
(1): 178-180.
17. Palmer I, Wingfield P T. Preparation and extraction of insoluble (inclusion-body) proteins
from Escherichia coli. Curr Protoc Protein Sci. 2004; 6: Unit 6(3).
18. Overton TW. Recombinant protein production in bacterial hosts. Drug Discov Today. 2014;
19(5): 590-601.
19. Rosano GL, Ceccarelli EA. Recombinant protein expression in Escherichia coli: advances and
challenge. Front Microbiol. 2014; 17(5): 172.
20. Zamani M, Berenjian A, Hemmati S, Nezafat N, Ghoshoon MB, Dabbagh F, Mohkam M,
Ghasemi Y. Cloning, expression, and purification of a synthetic human growth hormone in
Escherichia coli using response surface methodology. Mol Biotechnol. 2015; 57(3): 241-250.
21. Bolanos-Garcia VM, Davies OR. Structural analysis and classification of native proteins from
E.coli commonly co-purified by immobilised metal affinity chromatography. Biochim Biophys
Acta. 2006; 1760(9): 1304-1313.
22. Ghasemi R, Hashemzadeh H, Razavi H, Yakhchali B. Production of recombinant human
growth hormone and future challenges. Modares J Biotechnol. 2018; 9(1): 79-92. [In Persian]
23. Ghavim M, Abnous K, Arasteh F, Taghavi S, Nabavinia M S, Alibolandi M, Ramezani M.
High level expression of recombinant human growth hormone in Escherichia coli: crucial role
of translation initiation region. Res Pharm Sci. 2017; 12(2): 168–175.
24. Ghasemi F, Zomorodipour A, Shojai S, Ataei F, Khodabandeh M, Sanati MH. Using
L-arabinose for production of human growth hormone in Escherichia coli, studying the
processing of gIII: hGH precursor. Iran J Biotechnol, 2004; 2(4): 250-260.
25. Azadi S, Sadjady S K, Mortazavi S A, Naghdi N, Mahboubi A, Solaimanian R. Bioprocess
and downstream optimization of recombinant human growth hormone in Pichia pastoris. Res
Pharm Sci. 2018; 13(3): 222-238.
