Bacterial expression of CRM197: investigation and optimization of gene expression factors for effective production in E. coli.

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

CRM197 (Cross Reacting Material 197) is an inactive form of C. diphtheriae exotoxin used as a carrier protein for the development and production of conjugated polysaccharide vaccines and immunotherapeutic drugs. However, the development of these research areas is not possible without an efficient and cost-effective technology to produce CRM197 of the proper quality. In this study, we developed a highly efficient method to produce recombinant CRM197 as a fusion with SUMO protein, yielding more than 3 grams per liter in form of the inclusion bodies. We examined the significant effect of expression vector type, heterologous gene expression conditions and cultivation on its solubility. Using a combination of reduced cultivation temperature and the promoter of the gene encoding the heat shock protein CspA, we achieved an increase in the solubility level of SUMO-CRM197 of more than 30%, with an overall biosynthesis level of more than 2 grams per liter. Coexpression of the target gene with the DsbC disulfide isomerase gene allowed us to obtain the target protein completely in the soluble state with a yield of more than 1.4 grams per liter. The results obtained may become the basis for the development of a promising domestic technology for the production of CRM197.

Full Text

Restricted Access

About the authors

S. O. Rogozhkin

Vyatka State University

Author for correspondence.
Email: usr22574@vyatsu.ru
Russian Federation, Kirov, 610000

A. S. Gerasimov

Vyatka State University

Email: usr22574@vyatsu.ru
Russian Federation, Kirov, 610000

References

  1. Broker M. // Human Vaccine and Immunotherapeutics. 2016. V. 12. № 3. P. 667–669.
  2. Zhou J., Petracca R.// J Tongji Med. Univ. 1999. V. 19. № 4. P. 253–256.
  3. Stefan A., Conti M., Rubboli D., Ravagli L., Presta E., Hochkoeppler A. // J. Biotechnol. 2011. V. 156. № 4. P. 245–252.
  4. Духовлинов И.В., Федорова Е.А., Богомолова Е.Г., Добровольская О.А., Черняева Е.Н., Аль-Шехадат Р.И., Симбирцев. А.С. // Инфекция и иммунитет. 2015. Т. 5. № 1. C. 37–44.
  5. Goffin P., Dewerchin M., De Rop P., Blais N., Dehottay P. // Biotechnol. J. 2017. V. 12. № 7. P. 1–11.
  6. Tarahomjoo S., Bandehpour M., Aghaebrahimian M., Ahangaran S. // Prot. and Pept. Lett. 2022. V. 29. № 4. P. 350–359.
  7. Khodak Y.A. Ryazanova A.Y. Vorobiev I.I., Kovalchuk A.L., Ovechko N.N., Aparin P.G. // BioTech. 2023. V. 12. № 1. P. 1–9.
  8. Патент США. 2015. № US10093704B2.
  9. Sambrook J., Green M.R. Molecular Сloning: a Llaboratory Manual.4th Ed. V. 3. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2012. 1546 p.
  10. Duetz W., Ruedi L., Hermann R., O’Connor K., Buchs J., Witholt B. // Appl. Biotech. Microbiol. 2000. V. 66. № . 6. P. 2641–2646.
  11. Studier W.F. // Protein. Expr. Purif. 2005. V. 41. № 1. P. 207–234.
  12. Zeder-Lutz G., Cherouati N., Reinhart C., Pattus F., Wagner R. // Protein Expr. Purif. 2006. V. 50. № 1. P. 118–127.
  13. Austin B.P., Waugh D.S. // Protein Expr. Purif. 2011. V. 82. № 1. P. 116–124.
  14. Carboni F., Kitowski A., Sorieul C., Veggi D., Marques M.C., Oldrini D. // Chem. Sci. 2022. V. 13. № 8. P. 2440–2449.
  15. Zhao Q., Gao Y., Xiao M., Huang X., Wu X. // Chem. Commun (Camb). 2021. V. 57. № 12. P. 1474–1477.
  16. Xiong A.W., Fang J.M., Ren S., Li W., Wang J, Zhao Y. et al. // Front. Oncol. 2022. V. 5. № 11. P. 1–10.
  17. Conde E., Bertrand R., Balbino B, Bonnefoy J., Stackowicz J, Caillot N. et al. // Nat. Comm. 2021. V. 2574. № 12. P. 1–14.
  18. Rathore A.S., Winkle H. // Nat. Biotech. 2009. V. 27. № 1. P. 26–34.
  19. Герасимов А.С., Рогожкин С.О., Шахова Е.С., Чепурных Т.В., Гороховатский А.Ю., Мышкина Н.М. и др. // Биоорг. химия. 2021. Т. 47. № 5. C. 610–622.
  20. Butt T.R., Edavettal S.C., Hall J.P., Mattern M.R. // Prot. Expr. Purif. 2005. V. 43. № 1. P. 1–9.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».