Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания животных – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр животноводства – ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста»
ПОЛУЧЕНИЕ РЕКОМБИНАНТНОГО МОДИФИЦИРОВАННОГО МИОСТАТИНА С ПОВЫШЕННОЙ ИММУНОГЕННОСТЬЮ
- Номер: 4
- Страницы: 19-28
Журнал: Проблемы биологии продуктивных животных
Аннотация:
Использование иммунобиотехнологических методов повышения мясной продуктивности сельскохозяйственных животных перспективно для эффективного животноводства. Ген, кодирующий миостатин (МСТН), тормозит рост скелетных мышц, а блокировка его действия приводит к увеличению мышечной массы. Для блокировки действия миостатина ранее было предложено использовать рекомбинантный миостатин как вакцину для образования ауто-антител к нему самим организмом, однако в проведенных исследованиях его иммуногенность оказалась недостаточной. В данной работе для повышения иммуногенности рекомбинантного миостатина создана генетическая конструкция для экспрессии модифицированного целевого рекомбинантного белка (РБ), в котором цистеин в аминокислотной последовательности зрелого миостатина был заменен на серин. Для высокоэффективной экспрессии РБ в штамме продуценте E. сoli полученная нуклеотидная последовательность оптимизирована и интегрирована в плазмиду-вектор pET-28a(+), предназначенную для экспрессии N-терминированных 6xHis-тэгированных белков с тромбиновым сайтом. Этой плазмидой был трансформирован штамм E. coli BL21(DE3). Были подобраны условия культивирования штамма-продуцента и проверена эффективность индукции синтеза РБ. Модифицированный рекомбинантный миостатин с высокой эффективностью наработан в виде нерастворимых телец включения и очищен в денатурирующих условиях методом металло-хелатной хроматографии на Ni-сефарозе. Полученный рекомбинантный белок может быть использован для иммунизации бычков, создания ИФА тест-системы для определения титра антител к миостатину у крупного рогатого скота и разработки иммунобиотехнологических способов повышения мясной продуктивности.
Литература:
1. Езерский В.А., Колоскова Е.М. Зависимость антительного ответа молодняка овец от способа иммунизации рекомбинантным миостатином // Биомедицина. 2024. Т. 20. № 3. С. 42–48. https://doi.org/10.33647/2713-0428-20-3Е-42-48
2. Епишко О.А., Сонич Н.А., Танана Л.А., Чебуранов Е.С., Петрова А.П., Вертинская О.В., Глазев А.А. Полиморфизм гена миостатина (MSTN) и его взаимосвязь с убойными показателями крупного рогатого скота // Сельское хозяйство - проблемы и перспективы: сборник научных трудов: Зоотехния. 2018. Т. 41. С. 85-96.
3. Жукова О.Б., Колоскова Е.М. Иммунизация ягнят рекомбинантным миостатином влияет на показатели роста // Биомедицина. 2024. Т.20. № 3. С. 54–58. https://doi.org/10.33647/2713-0428-20-3Е-54-58
4. Колоскова Е.М., Езерский В.А., Жукова О.Б.. На пути к разработке биоинженерных методов повышения мясной продуктивности животных: получение бактериального штамма – продуцента рекомбинантного миостатина. // Проблемы биологии продуктивных животных. 2022. № 4. С.49-60.
5. Колоскова Е.М., Езерский В.А.. Рекомбинантный миостатин: выделение и использование в вакцинах. // Биомедицина. 2023. № 3. С.
6. Колпаков В.И. Влияние некоторых полиморфных генов на мясную продуктивность и качество мяса у крупного рогатого скота (обзор). // Животноводство и кормопроизводство, 2020. Том 103. № 4. С. 47-64.
7. Кукес В.Г., Газданова А.А., Фуралев В.А., Маринин В.Ф., Перков А.В., Ленкова Н.И., Соловьева С.А., Рязанцева О.В. Современное представление о биологической роли и клиническом значении миостатина – главного регулятора роста и дифференцировки мышц. // Медицинский вестник Северного Кавказа. 2021. Т. 16. № 3. С. 327-332. https://doi.org/10.14300/mnnc.2021.16079
8. Селионова М.И., Евстафьева Л.В., Коновалова Е.Н.Белая Е.В. Маркер-ассоциированная и геномная селекция мясного скота. // Тимирязевский биологический журнал. 2023. № 2. С. 37-48. http://dx.doi.org/10.26897/2949-4710-2023-2-37-48
9. Шевхужев А.Ф., Криворучко А.Ю., Погодаев В.А., Скорых Л.Н., Сафонова Н.С. Полиморфизм генов, ассоциированных с качеством мяса у крупного рогатого скота (обзор) // Сельскохозяйственный журнал. 2022. Т.15. № 4. С. 128-135. doi: 10.25930/2687-1254/014.4.15.2022
10. Baneyx F., Mujacic M. Recombinant protein folding and misfolding in Escherichia coli.// Nat. Biotechnol. 2004. Vol. 22. nr 11. Р.1399-1408. doi: 10.1038/nbt1029.
11. Chen Y.S., Guo Q., Guo L.J., Liu T., Wu X.P., Lin Z.Y., He H.B., Jiang T.J. GDF8 inhibits bone formation and promotes bone resorption in mice. // Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. 2017. Vol. 44. nr 4. P. 500-508. doi: 10.1111/1440-1681.12728
12. Huang L., Sayers R.O. Monoclonal antibodies to myostatin and their applications. Patent US: EA015916B1 Application submission date: 2011.12.30. Publication date: 2011.12.30.
13. Jackson M.F., Luong D., Vang D.D., Garikipati D.K., Stanton J.B., Nelson O.L., Rodgers B.D. The aging myostatin null phenotype: reduced adiposity, cardiac hypertrophy, enhanced cardiac stress response, and sexual dimorphism. // J. Endocr. 2012. Vol. 213. nr 3. P. 263-275. doi: 10.1530/JOE-11-0455
14. Ikai A.J. Thermostability and aliphatic index of globular proteins. // J. Biochem. 1980. Vol. 88. P. 1895-1898. Pubmed: 7462208.
15. Kyte J., Doolittle R.F. A simple method for displaying the hydropathic character of a protein. // J. Mol. Biol. 1982. Vol. 157. P. 105-132. PubMed: 7108955
16. Lee S.-J., McPherron A.C. Regulation of myostatin activity and muscle growth. // Proc. Nat. Acad. Sci. 2001. Vol. 98. nr 16. P. 9306-9311.
17. Lee S.J., Reed L.A., Davies M.V. et al. Regulation of muscle growth by multiple ligands signaling through activin type II receptors. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005. Vol. 102. nr 50. P. 18117-18122. doi: 10.1073/pnas.0505996102.
18. Makrides S.C. Strategies for achieving high-level expression of genes in Escherichia coli. // Microbiol. Rev. 1996. Vol. 60. nr 3. Р.512-538. doi: 10.1128/mr.60.3.512-538.1996.
19. McPherron A.C., Lee S.J. Double muscling in cattle due to mutations in the myostatin gene. // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1997. Vol. 94. nr 23. P. 12457-12461.
20. Miretti S, Martignani E, Accornero P, Baratta M. Functional effect of mir-27b on myostatin expression: a relationship in piedmontese cattle with double-muscled phenotype. // BMC genomics. 2013. Vol. 14. nr 1: 194. doi: 10.1186/1471-2164-14-194
21. Ou K., Li Y., Wu P., Guo J., Hao X., Sheng J., Chen C. A novel nanobody directed against ovine myostatin to enhance muscle growth in mouse. // Animals (Basel). 2020. nr 10. P. 1-9. doi: 10.3390/ani10081398.
22. Saetang J., Roongsawang N., Sangkhathat S. et al. Surface cysteine to serine substitutions in IL-18 reduce aggregation and enhance activity. // Peer J. 2022 10: e13626 https://doi.org/10.7717/peerj.13626
23. Tang L., Yan Z., Wan Y., Han W., Zhang Y. Myostatin DNA vaccine increases skeletal muscle mass and endurance in mice. // Muscle Nerve. 2007. Vol. 36. nr 3. P. 342-348. doi: 10.1002/mus.20791
24. Vieira J.P., Racle J., Hatzimanikatis V. Analysis of Translation Elongation Dynamics in the Context of an Escherichia coli Cell. // Biophysical Journal. 2016. Vol. 110. nr 9. P. 2120–2131. doi: 10.1016/j.bpj.2016.04.004.
25. Xu Y., Mao L., Zheng Y. Prokaryotic expression and immunogenicity analysis of yak recombinant myostatin. // Anim. Biotechnol. 2012. Vol. 23. nr 4. P. 253-60. doi: 10.1080/10495398.2012.722157.
26. Zhang T., Yang H., Wang R. et al. Oral administration of myostatin-specific whole recombinant yeast Saccharomyces cerevisiae vaccine increases body weight and muscle composition in mice. // Vaccine. 2011. Vol. 29. nr 46. P. 8412-8416. doi: 10.1016/j.vaccine.2011.08.007.
27. Zhang T., Sun L., Xin Y. et al. A vaccine grade of yeast Saccharomyces cerevisiae expressing mammalian myostatin. // BMC Biotechnol. 2012. nr. 12. Art. 97. doi: 10.1186/1472-6750-12-97.