САЙТ-СПЕЦИФИЧНОЕ БИОТИНИЛИРОВАНИЕ БЕЛКОВ И ПЕПТИДОВ, ИММОБИЛИЗОВАННЫХ НА МИКРОЧАСТИЦАХ, РЕКОМБИНАНТНОЙ БИОТИН ЛИГАЗОЙ

С целью получения каталитически активной рекомбинантной биотин лигазы (rBirA) разработан подход к получению сшитого белка MBP-BirA путем гетерологической экспрессии в клетках E. coli, с последующей его очисткой и высвобождением rBirA с помощью высокоспецифичного протеолиза TEV протеазой. Рекомбинантный белок получен в гомогенном состоянии и обладает специфической каталитической активностью. Использование иммобилизации на магнитных микрочастицах позволило разработать подход к эффективному ферментативному биотинилированию, совмещенному с очисткой целевых белковых молекул на аффинной матрице. 

1. Selective labeling of proteins with chemical probes in living cells / M. Z. Lin, L. Wang // Physiology (Bethesda). – 2008. – Vol. 23. – P. 131–141.

2. Avidin and streptavidin / N.M. Green // Methods Enzymol. – 1990. – Vol. 184 – P. 51–67.

3. Interaction of biotin with streptavidin. Thermostability and conformational changes upon binding / M. González [et al.] // J. Biol. Chem. – 1997. – Vol. 272, № 17. – P. 11288–11294.

4. Genetic engineering of streptavidin, a versatile affinity tag / T. Sano, S. Vajda, C. R. Cantor // J. Chromatogr. B. Biomed. Sci. Appl. – 1998. – Vol. 715, № 1. – P. 85–91.

5. A monovalent streptavidin with a single femtomolar biotin binding site / M. Howarth [et al.] // Nat. Methods. – 2006. – Vol. 3, № 4. – P. 267–273.

6. A streptavidin variant with slower biotin dissociation and increased mechanostability / C.E. Chivers [et al.] // Nat. Methods. – 2010. – Vol. 7, № 5. – P. 391–393.

7. Designed Auto-assembly of Nanostreptabodies for Rapid Tissue-specific Targeting in vivo / P. Valadon [et al.] // J. Biol. Chem. – 2010. – Vol. 285, № 1. – P. 713–722.

8. An artificial processivity clamp made with streptavidin facilitates oriented attachment of polymerase-DNA complexes to surfaces / J. G. K. Williams [et al.] // Nucleic Acids Res. – 2008. – Vol. 36, № 18. – P. e121-e121.

9. Ideal, catch, and slip bonds in cadherin adhesion / S. Rakshit [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. – 2012. – Vol. 109, № 46. – P. 18815–18820.

10. Cholesterol Loading and Ultrastable Protein Interactions Determine the Level of Tumor Marker Required for Optimal Isolation of Cancer Cells / J. Jain, G. Veggiani, M. Howarth // Cancer Res. – 2013. – Vol. 73, № 7. – P. 2310–2321.

11. A novel method for producing mono-biotinylated, biologically active neurotrophic factors: An essential reagent for single molecule study of axonal transport / K. Sung [et al.] // J. Neurosci. Methods. – 2011. – Vol. 200, № 2. – P. 121–128.

12. Site-directed immobilisation of antibody fragments for detection of C-reactive protein / I. Vikholm-Lundin, W.M. Albers // Biosens. Bioelectron. – 2006. – Vol. 21, № 7. – P. 1141–1148.

13. Biotination of proteins in vivo. A post-translational modification to label, purify, and study proteins / J. E. Cronan // J. Biol. Chem. – 1990. – Vol. 265, № 18. – P. 10327–33.

14. A minimal peptide substrate in biotin holoenzyme synthetase-catalyzed biotinylation / D. Beckett, E. Kovaleva, P. J. Schatz // Protein Sci. – 1999. – Vol. 8. – P. 921–929.

15. Efficient biotinylation and single-step purification of tagged transcription factors in mammalian cells and transgenic mice / E. de Boer [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. – 2003. – Vol. 100, № 13. – P. 7480–7485.

16. Metabolic Biotinylation of Secreted and Cell Surface Proteins from Mammalian Cells / M.B. Parrott, M. A. Barry // Biochem. Biophys. Res. Commun. – 2001. – Vol. 281, № 4 – P. 993–1000.

17. Targeting quantum dots to surface proteins in living cells with biotin ligase / M. Howarth [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. – 2005. – Vol. 102, № 21. – P. 7583–7588.

18. In vivo biotinylation of the major histocompatibility complex (MHC) class II/peptide complex by coexpression of BirA enzyme for the generation of MHC class II/tetramers / J. Yang [et al.] // Hum. Immunol. – 2004. – Vol. 65, № 7. – P. 692–699.

19. A native chromatin purification system for epigenomic profiling in Caenorhabditis elegans / S.L. Ooi, J.G. Henikoff, S. Henikoff // Nucleic Acids Res. – 2010. – Vol. 38, № 4. – P. e26.

20. How the biotin–streptavidin interaction was made even stronger: investigation via crystallography and a chimaeric tetramer / C.E. Chivers [et al.] // Biochem. J. – 2011. – Vol. 435, № 1. – P. 55–63.

21. Improvement of enzyme activity, stability and selectivity via immobilization techniques / C. Mateo [et al.] // Enzyme Microb. Technol. – 2007. – Vol. 40, № 6. – P. 1451–1463.

22. Молекулярное клонирование, гетерологическая экспрессия, выделение и очистка стабильной TEV протеазы / А. В. Свирид [и др.] // Прил. к журн. Вес. Нац. акад. навук Беларусі: материалы Междунар. науч. конф. «Молодежь в науке – 2015», Ч. 1. – Минск, 2016. – С. 69–73.

23. Пептидный фаговый дисплей в скрининге пептидомиметиков тромбоксан синтазы / Д. О. Дормешкин [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2015. – Т. 59, № 2. – С. 53–60.