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リフォールド溶液を透析すると凝集してしまう トピック削除
No.6894-TOPIC - 2018/05/04 (金) 14:51:32 - タンパク質
いつも勉強させていただいています。

この度、GST-タンパク質-His6として全長45 kDaのタンパク質をBL21で発現させ、精製したいです。

約10 Lの大腸菌カルチャーの可溶性画分から0.5 mgの機能的タンパク質をtandem affinity chromatographyにより得ました。

もう少し欲しいと思い、ほぼ99%が不溶性に行っていますので、封入体を6 Mグアニジンで可溶化し、そうタンパク質量として10 mg分 (実際には200 ul分)を、100 mlのリフォールドバッファーに一気に希釈しました。そのまま4度で一晩(12 hrsほど)緩やかに混和後、翌日その100 mlを見ると沈殿も生じず、透明な溶液でした。

その後、その100 mlを透析チューブに入れ、20 mM Tris, 100 mM NaCl (pH 7.6)で4度で約1日かけて3, 4回外液を交換することで透析を行いました。

ここで問題が生じました。
外液交換の2回目くらいで液が濁り出し、やがて目に見えるほどの凝集が生じてしまいました。

リフォールド経験はこれまでにありません。今回のタンパク質は過去に論文で報告されており、封入体から同様の方法でリフォールド、精製されています。

ここでいくつかまとめて質問させてください。

1. リフォールドといっても100%全てがリフォールドされるというわけではなく、せいぜい数十%がリフォールドされればもう万々歳という認識なのでしょうか?つまり、透析中に凝集がみられるのはやむを得ないことということでしょうか?

2. リフォールドは4度で一晩(12時間程度)は短いですか?これを1日、2日と延長させることで正しい構造を取るタンパク質が増える可能性はありますでしょうか?

3. リフォールドは4度ではなく室温でやることの方が望みが高いでしょうか?

4. 希釈法ではなく、透析法を行うと透析を初めて数時間で一気に白濁し、上清にはものはみられませんでした。なので今回の希釈法を行なっていますが、透析で生じた凝集体を遠心で除去したのち、上清を調べると100 ugほど機能的なタンパク質が取れました。なのでもう温度やらリフォールドの時間やら色んな条件検討をするよりかは、100 ug取れたのなら万々歳であとはスケールをあげるだけ、とみなさんは考えられますか?

質問は以上です。長文、駄文で大変恐縮しています。

リフォールドバッファーの組成は以下の通りです。

20 mM Tris, 100 mM NaCl, 1 M Arginine, 2 mM GSH, 0.5 mM GSSG, 1 mM EDTAです。

よろしくお願いします。
 
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19件 ( 1 〜 19 )  前 | 次  1/ 1. /1


(無題) 削除/引用
No.6894-19 - 2018/05/11 (金) 00:53:24 - 1qw2lo90p
極めて難溶性の薬剤を培地に添加したり動物に投与する際によく使用される界面活性剤がいくつかあります。検討してみてはどうでしょうか。

(無題) 削除/引用
No.6894-18 - 2018/05/08 (火) 11:51:23 - doi
リフォールドバッファーのpHをちゃんと確認していますか。アルギニンを溶かしただけではかなり塩基性ですよ。20mM Trisではたぶん緩衝できてないので、HClで中性にしたほうが良いと思います。

(無題) 削除/引用
No.6894-17 - 2018/05/08 (火) 09:33:27 - mon
> この凝集抑制効果というのは、ミスフォールドを減らすという可能性も含まれていますか?
可能性はあります。残念ながら低いでしょうけど。
「ミスフォールド状態+アルギニン−>正常フォール状態」のエントロピー?の山を越える時に、これらの凝集抑制剤が−>反応に有効である可能性です。
つまりアルギニンを透析で抜くときに、まずはこれらの凝集抑制剤入り溶液で透析する手法です。

(無題) 削除/引用
No.6894-16 - 2018/05/08 (火) 09:14:03 - qq
>尿素に比べグアニジンは大変効果なので、二の足を踏んでしまいます
高いのであれば、変性はグアニジンで行なっても、尿素で透析すればいいんだよ。
それに100mlを透析するのではなく、グアニジンで変性溶解したままなので、1ml程度を透析することになるんでしょ?

あなたの質問の本論である「アルギニンのときに透析する場合」も、アルギニンの濃度を徐々に低下させると不溶化しにくくなるかもしれないと思います。
問題点はMさんのご指摘のとおりだろうと思います。

(無題) 削除/引用
No.6894-15 - 2018/05/08 (火) 01:39:47 - タンパク質
qqさんありがとうございます。

なるほど...透析外液中に4Mグアニジンですと大量にグアニジンが必要となりますね。。
尿素に比べグアニジンは大変効果なので、二の足を踏んでしまいます...一度スモールスケールで効果があるか調べてみます。ありがとうございます。

(無題) 削除/引用
No.6894-14 - 2018/05/08 (火) 01:36:44 - タンパク質
monさんありがとうございます。

この凝集抑制効果というのは、ミスフォールドを減らすという可能性も含まれていますか?
つまり、アルギニンに希釈した際には凝集は起きませんでしたが、その後透析すると凝集することから、少なくとも私にとってのアルギニンは、凝集は抑制するけれども、ミスフォールドした蛋白質が大多数を占める、との理解です。

他のものにも凝集抑制効果があるとのことですが、正しくフォールドしたものが増えるかどうかに興味があります。スモールスケールで実行可能か考えてみます。ありがとうございます。

(無題) 削除/引用
No.6894-13 - 2018/05/08 (火) 01:33:22 - タンパク質
Mさん、あありがとうございます。

> ですから、リフォールディングは成功していて、透析の条件に問題があると思うのです。

言葉の綾といいますか、正しい構造へのリフォールドは99%失敗しており、ただアルギニンで凝集が抑制されているだけかなと思ってしまいます...

> 確かに、濃度が低いと上手くいく可能性があります。
> しかし、最終的にaffinity chromatographyのbaitにするのであれば、担体上でタンパク質濃度は濃くなるはずです。さらに、担体に結合させるための結合バファー中で安定であることや塩濃度変化への耐性が必要となります。私もタンパク質をbaitとするカラムを作ったことはありますが、タンパクの安定性が一番気がかりでした(幸いにも私のタンパクは色のある補欠分子を結合していたので、それを目安にしていました)。

ありがとうございます。
一度正しい構造にリフォールドしてしまえば、担体上に高濃度に存在していても問題にならないのかなと思ってしまいます。事実、大量の大腸菌可溶性画分から0.5mg/mlの高濃度精製タンパク質(0.5ml分)を得ましたが、特に問題なくバイトとして使えています。

> 一度、試すべきは透析をせずにそのままアフィニティ精製を試すことでしょう。
> アルギニン共存下でNi-affinityをしてみて、純度を上げてからアルギニンを除いてみてはいかがでしょうか。

ありがとうございます。私もそれを当初考えました。純度が悪いのだろうと。
ただ調べると高濃度アルギニンはニッケルアフィニティクロマトを阻害するとのことで不可能ではないかと思い、やりませんでした。Mさんは、高濃度アルギニンの入ったリフォールドバッファーからヒスタグ精製されたことはありますでしょうか?

> それでも無理ならばコンストラクトの変更をお勧めします。

やはりそうですよね...昆虫細胞の系に変えてみようとも考えています...

(無題) 削除/引用
No.6894-12 - 2018/05/07 (月) 21:07:11 - qq
>4. 希釈法ではなく、透析法を行うと透析を初めて数時間で一気に
>白濁し、上清にはものはみられませんでした

このとき透析外液を一気にグアニジンなしで透析するのではなく、4M, 3M, 2M, 1.5M, 1M,0.75M 0.5M 0.25M, 0.125M のGuHClでそれぞれ1、2時間ずつ透析して、徐々にグアニジンの濃度を低下させるのが良いだろうなと思います。グアニジンの濃度は、タンパクが白濁し始める辺りを中心的に変化させるのが良いでしょう。

(無題) 削除/引用
No.6894-11 - 2018/05/07 (月) 16:05:23 - mon
アルギニンより弱いですが、0.1M Tris-HClや0.1M NaPO4、Betaine,トレハロース,Sucrose, glycerol等にも凝集抑制効果が有りますよ。
Tris-Citrateなんかも良いかも。

(無題) 削除/引用
No.6894-10 - 2018/05/07 (月) 15:23:36 - M
>[Re:7] タンパク質さんは書きました :
> リフォールドは費用対効果、労働力対効果が低すぎますね...自分が最適な条件を見つけられていないという可能性の方が大ですが...。

ですから、リフォールディングは成功していて、透析の条件に問題があると思うのです。

> 透析時に大部分、凝集してしまったので、最初にリフォールドバッファーに加え入れるグアニジン可溶性画分をうんと減らすと、うまくいったりするのでしょうか?
> 目に見えるほど今回は透析時に遠心しているので、ひょっとしたらタンパク質濃度が高すぎるのではないかと考えていますが...もう一度、ご意見伺えませんでしょうか?

確かに、濃度が低いと上手くいく可能性があります。
しかし、最終的にaffinity chromatographyのbaitにするのであれば、担体上でタンパク質濃度は濃くなるはずです。さらに、担体に結合させるための結合バファー中で安定であることや塩濃度変化への耐性が必要となります。私もタンパク質をbaitとするカラムを作ったことはありますが、タンパクの安定性が一番気がかりでした(幸いにも私のタンパクは色のある補欠分子を結合していたので、それを目安にしていました)。

一度、試すべきは透析をせずにそのままアフィニティ精製を試すことでしょう。
アルギニン共存下でNi-affinityをしてみて、純度を上げてからアルギニンを除いてみてはいかがでしょうか。
それでも無理ならばコンストラクトの変更をお勧めします。

(無題) 削除/引用
No.6894-9 - 2018/05/07 (月) 14:12:48 - タンパク質
おおさま、

ありがとうございます。

実験目的はaffinity chromatographyのためのbait作りです。
0.5-1.0 mgほど必要になります。

可溶性画分からですと、12 litterから0.5 mgが精製できました。
リフォールドに時間をかけすぎですね。はい、書いていてそう確信しました。

> この手の実験はしたことがないけど、たとえばリフォールドで沈殿してしまったものを集めてもう一度変性させてリフォールドするとどの程度がリフォールドしたと考えられるものとして回収できるのか興味あるところです。

どうなんでしょうかね・・・

(無題) 削除/引用
No.6894-8 - 2018/05/07 (月) 13:57:40 - おお
>約100マイクログラムほどしか精製できませんでした。労力には見合わないですね...

100マイクログラムあれば実験内容によっては一つの論文を書くのに必要な実験を十分にカバーできる量であったりします。どんな実験を考えていてどれくらいのタンパク量が必要と考えているのでしょうか。
また500マイクログラム必要として5回やることをあなたのやっている研究におけるこの蛋白精製の位置づけを考えた場合労力としてやる価値があるかどうかなど考えてみることも必要かもしれません。

この手の実験はしたことがないけど、たとえばリフォールドで沈殿してしまったものを集めてもう一度変性させてリフォールドするとどの程度がリフォールドしたと考えられるものとして回収できるのか興味あるところです。

(無題) 削除/引用
No.6894-7 - 2018/05/07 (月) 12:03:25 - タンパク質
M様、ありがとうございます。

> これはリフォールディングの問題ではなく、透析の問題だと思います。

なるほど...
不安定なタンパク質は不安定です、という一文に大きなため息がでました。そうですよね...

> 実験スキームによりますが、アルギニン共存下でも問題ないようであれば、透析しないという選択もあるかと思います。

う”ーん、できればその後のダウンストリームの実験を考えると透析をしたいというのが正直なところです。。

リフォールドは費用対効果、労働力対効果が低すぎますね...自分が最適な条件を見つけられていないという可能性の方が大ですが...。


透析時に大部分、凝集してしまったので、最初にリフォールドバッファーに加え入れるグアニジン可溶性画分をうんと減らすと、うまくいったりするのでしょうか?

目に見えるほど今回は透析時に遠心しているので、ひょっとしたらタンパク質濃度が高すぎるのではないかと考えていますが...もう一度、ご意見伺えませんでしょうか?

よろしくおねがいいたします。

(無題) 削除/引用
No.6894-6 - 2018/05/07 (月) 11:58:43 - タンパク質
mon様、

> 今後の実験(の必要量/精度)によります。時間とコストの兼ね合いです。正解はないです。工業用製品ではないなら、そうなります。

やはりそうですか...

> > 2. リフォールドは4度で一晩(12時間程度)は短いですか?
> > 3. リフォールドは4度ではなく室温でやることの方が望みが高いでしょうか?
> 実験条件によります。

> 以下のような総説もあります。ご参考になれば。
> http://www.naro.affrc.go.jp/org/nfri/publications/pdf/sousetsu/kanko_sou43/p053.pdf

シクロデキストリンにそのような効果があるのですね。
一度考えてみます。

そして先週末行った実験では、

4度で48時間以上透析を行いました。
5-6回はバッファーは替えました。しかし、やや霞がかかったような液に3回ほど目からなり、最終的に5000gで遠心するとペレットが生じました。上清とペレットをわけ、上清からGSHビーズ、ニッケルビーズで精製し、タンパク質電気泳動を行うと、

やはり透析時の霞のようなものは欲しい目的のタンパク質でした。
約100マイクログラムほどしか精製できませんでした。労力には見合わないですね...

(無題) 削除/引用
No.6894-5 - 2018/05/07 (月) 10:09:43 - M
これはリフォールディングの問題ではなく、透析の問題だと思います。
透析前
20 mM Tris, 100 mM NaCl, 1 M Arginine, 2 mM GSH, 0.5 mM GSSG, 1 mM EDTA
透析後
20 mM Tris, 100 mM NaCl (pH 7.6)

アルギニンは凝集抑制効果があるので、アルギニンを除くことで再凝集したのだと思います。
リフォールディングすれば、安定なフォールドをもつようになるわけではなく、不安定なタンパク質は不安定です。
実験スキームによりますが、アルギニン共存下でも問題ないようであれば、透析しないという選択もあるかと思います。

(無題) 削除/引用
No.6894-4 - 2018/05/05 (土) 04:06:07 - mon
同じ質問が繰り返されていますね。
> 1. せいぜい数十%がリフォールドされればもう万々歳という認識なのでしょうか?
> 4. 100 ug取れたのなら万々歳であとはスケールをあげるだけ、とみなさんは考えられますか?
今後の実験(の必要量/精度)によります。時間とコストの兼ね合いです。正解はないです。工業用製品ではないなら、そうなります。

> 2. リフォールドは4度で一晩(12時間程度)は短いですか?
> 3. リフォールドは4度ではなく室温でやることの方が望みが高いでしょうか?
実験条件によります。

以下のような総説もあります。ご参考になれば。
http://www.naro.affrc.go.jp/org/nfri/publications/pdf/sousetsu/kanko_sou43/p053.pdf

(無題) 削除/引用
No.6894-3 - 2018/05/04 (金) 23:34:03 - タンパク質
TK-1さま、

いえ、含んでいません。
そうなると亜鉛を加える必要がありますよね。

(無題) 削除/引用
No.6894-2 - 2018/05/04 (金) 22:24:26 - TK-1
そのタンパクはZn-fingerを含んでませんか?

リフォールド溶液を透析すると凝集してしまう 削除/引用
No.6894-1 - 2018/05/04 (金) 14:51:32 - タンパク質
いつも勉強させていただいています。

この度、GST-タンパク質-His6として全長45 kDaのタンパク質をBL21で発現させ、精製したいです。

約10 Lの大腸菌カルチャーの可溶性画分から0.5 mgの機能的タンパク質をtandem affinity chromatographyにより得ました。

もう少し欲しいと思い、ほぼ99%が不溶性に行っていますので、封入体を6 Mグアニジンで可溶化し、そうタンパク質量として10 mg分 (実際には200 ul分)を、100 mlのリフォールドバッファーに一気に希釈しました。そのまま4度で一晩(12 hrsほど)緩やかに混和後、翌日その100 mlを見ると沈殿も生じず、透明な溶液でした。

その後、その100 mlを透析チューブに入れ、20 mM Tris, 100 mM NaCl (pH 7.6)で4度で約1日かけて3, 4回外液を交換することで透析を行いました。

ここで問題が生じました。
外液交換の2回目くらいで液が濁り出し、やがて目に見えるほどの凝集が生じてしまいました。

リフォールド経験はこれまでにありません。今回のタンパク質は過去に論文で報告されており、封入体から同様の方法でリフォールド、精製されています。

ここでいくつかまとめて質問させてください。

1. リフォールドといっても100%全てがリフォールドされるというわけではなく、せいぜい数十%がリフォールドされればもう万々歳という認識なのでしょうか?つまり、透析中に凝集がみられるのはやむを得ないことということでしょうか?

2. リフォールドは4度で一晩(12時間程度)は短いですか?これを1日、2日と延長させることで正しい構造を取るタンパク質が増える可能性はありますでしょうか?

3. リフォールドは4度ではなく室温でやることの方が望みが高いでしょうか?

4. 希釈法ではなく、透析法を行うと透析を初めて数時間で一気に白濁し、上清にはものはみられませんでした。なので今回の希釈法を行なっていますが、透析で生じた凝集体を遠心で除去したのち、上清を調べると100 ugほど機能的なタンパク質が取れました。なのでもう温度やらリフォールドの時間やら色んな条件検討をするよりかは、100 ug取れたのなら万々歳であとはスケールをあげるだけ、とみなさんは考えられますか?

質問は以上です。長文、駄文で大変恐縮しています。

リフォールドバッファーの組成は以下の通りです。

20 mM Tris, 100 mM NaCl, 1 M Arginine, 2 mM GSH, 0.5 mM GSSG, 1 mM EDTAです。

よろしくお願いします。

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