Evaluación y comparación de la concentración y solubilidad de la proteína ClpC1 de Mycobacterium tuberculosis producida de manera recombinante mediante el uso de los plásmidos pET28a(+) y pMAL-cHT en tres cepas distintas de Escherichia coli

Abstract

Las proteínas Clp son un grupo de proteasas caseolíticas del grupo serina dependiente de ATP. Su función principal es el control de calidad de las proteínas. En Mycobacterium tuberculosis, ClpC1 participa del mecanismo de acción de fármacos antituberculosos como pirazinamida (PZA) por ello es importante estudios sobre su función y estructura. Asimismo, monómero de ClpC1 de Bacillus subtilis se ha cristalizado completamente por ello se utiliza como plantilla para modelar ClpC1 de otras bacterias. ClpC1 es una proteína citosólica por lo que su expresión en forma soluble ha sido confirmada en estudios previos. El sistema de expresión en Escherichia coli usando el plásmido pET28a(+) como vector de expresión, ha sido utilizado para producir ClpC1; sin embargo, no hay información acerca del porcentaje de solubilidad y concentración de proteína producida. Por otro lado, el plásmido pMAL-cHT es ampliamente utilizado para aumentar la solubilidad de proteínas recombinantes en E. coli. pMAL-cHT adiciona el gen malE, que codifica la proteína de unión a maltosa (MBP), en la proteína a expresar y por mecanismos aún no confirmados aumenta la solubilidad y cantidad de las proteínas recombinantes. En este estudio se estimó la concentración y porcentaje de solubilidad de ClpC1 de M. tuberculosis expresada en diferentes sistemas de expresión usando vectores que incluían o no la proteína de fusión MBP, diferentes concentraciones de inductor y tiempos de inducción. Las mejores condiciones para obtener mayor concentración y porcentaje de solubilidad de ClpC1 fueron con la cepa BL21(DE3)pLysS, el plásmido pMAL-cHT-clpC1 inducido con 0.5 mM de IPTG por 10 horas a 16°C. En este sistema se obtuvo 45,54 mg/ml (IC 95% 44,68 - 46,40) de ClpC1 con un porcentaje de solubilidad de 86.93% (IC 95% 80,41 - 93,45). De la misma manera, el modelo bioinformático de ClpC1 con MBP presentó mayor solubilidad global comparación de ClpC1.

Clp proteins are a group of caseolytic proteases of the ATP-dependent serine group. Its main function is the quality control of proteins. In Mycobacterium tuberculosis, ClpC1 participates in the mechanism of action of antituberculous drugs such as pyrazinamide (PZA), which is why studies on its function and structure are important. Also, ClpC1 monomer from Bacillus subtilis has been completely crystallized so it is used as a template to model ClpC1 from other bacteria. ClpC1 is a cytosolic protein so its expression in soluble form has been confirmed in previous studies. The expression system in Escherichia coli using the plasmid pET28a (+) as an expression vector has been used to produce ClpC1; however, there is no information about the percentage of solubility and concentration of protein produced. On the other hand, the plasmid pMAL-cHT is widely used to increase the solubility of recombinant proteins in E. coli. pMAL-cHT adds the malE gene, which encodes the maltose-binding protein (MBP), to the protein to be expressed and, by mechanisms not yet confirmed, increases the solubility and quantity of recombinant proteins. In this study, the concentration and percentage of solubility of M. tuberculosis ClpC1 expressed in different expression systems were estimated using vectors that included or did not include the MBP fusion protein, different concentrations of inducer and induction times. The best conditions to obtain a higher concentration and percentage of solubility of ClpC1 were with the strain BL21 (DE3) pLysS, the plasmid pMAL-cHT-clpC1 induced with 0.5 mM of IPTG for 10 hours at 16 ° C. In this system, 45.54 mg / ml (95% CI 44.68 - 46.40) of ClpC1 was obtained with a solubility percentage of 86.93% (95% CI 80.41 - 93.45). In the same way, the bioinformatic model of ClpC1 with MBP presented greater global solubility compared to ClpC1.