REFOLDING IN HIGH HIDROSTATIC PRESSURE OF RECOMBINANT PROTEINS FROM INCLUSION BODIES IN ESCHERICHIA Coli

A expressão de proteínas na forma de corpos de inclusão em bactérias é uma alternativa muito interessante para obtenção de proteínas recombinantes. No entanto, a agregação é uma dificuldade frequentemente encontrada durante a renaturação dessas proteínas. Altas pressões hidrostáticas são capazes de solubilizar os corpos de inclusão na presença de baixas concentrações de reagentes desnaturantes, favorecendo a renaturação protéica com alto rendimento e redução de custos. O presente trabalho tem como objetivo a renaturação de proteínas recombinantes expressas em Escherichia coli sob a forma de corpos de inclusão usando altas pressões hidrostáticas. Três toxinas, todas apresentando cinco ou mais pontes dissulfídicas foram estudadas: NXH8, Naterina 2 e Bothropstoxina 1. Suspensões dos corpos de inclusão das três proteínas foram pressurizadas em 2000 bares de pressão durante 16 horas. Os tampões de renaturação foram otimizados para as três proteínas. O tampão utilizado no processo de renaturação da NXH8 foi Tris HCl 50 mM, pH 9,0 com proporção de 1GSH:4GSSG em concentração de 6 mM e 2 M GdnHCl. Foram utilizados corpos de inclusão em D.O.(A600nm) de 0,5. Após o processo de renaturação foi realizada diálise em pH 7,0. O rendimento final de recuperação de NXH8 solúvel foi de 40%, sendo obtidos 28,6 mg/L de meio de cultura. A renaturação de Bothropstoxina 1 foi obtida em tampão de renaturação Tris HCl 50 mM pH 7,5 na proporção de 2 GSH:3 GSSG em concentração de 3 mM e 1 M GdnHCl. Utilizamos uma suspensão com D.O.(A600nm) de 0,5. O rendimento final de recuperação de Bothropstoxina 1 renaturada foi de 32 %, obtendo-se 9,2 mg/L de meio de cultura. A renaturação de Naterina 2 foi obtida em tampão de renaturação com 20 mM de Tris HCl pH 9,0 na proporção de 2 GSH:3 GSSG e concentração de 10 mM e 1 M GdnHCl e corpos de inclusão na D.O. (A600nm) de 6,0. Foram obtidas 3,7 mg de Nateria 2 renaturada /L de meio de cultura (20% de recuperação a partir dos corpos de inclusão). O rendimento da Naterina 2 renaturada foi de 20 %. Para a análise e a comprovação da eficácia do processo de renaturação sob pressão foram utilizadas as técnicas de SDS-PAGE, western blot, microscopia eletrônica de varredura, ensaios biológicos in vivo e in vitro e estruturais. As análises físicoquímicas realizadas em NXH8 não mostraram nenhuma comprovação da sua renaturação. O ensaio in vivo realizado com a Naterina 2 mostrou uma leve atividade de contração de vênulas, indicando que ela esteja em sua conformação correta. Os ensaios in vitro com a Bothropstoxina 1 mostraram uma atividade citotóxica dose-dependente em células musculares.The expression of proteins as inclusion bodies in bacteria is a widely used alternative for production of recombinante protein. However, the aggregation is a problem often encountered during refolding of these proteins. High hydrostatic pressure are able to solubilize the inclusion bodies in the presence of low concentrations of denaturant reagents, encouraging refolding protein with high efficiency and reduce costs. This work aims to refolding of recombinant proteins expressed in Escherichia coli from inclusion bodies using high hydrostatic pressure. Three toxins, all featuring five or more disulfide bonds were studied: NXH8, Natterin 2 and Bothropstoxin 1. Suspensions of inclusion bodies of the three proteins were pressurized to 2000 bars for 16 hours. The buffers were optimized for refolding of the three proteins. The buffer used in the refolding of NXH8 was 50 mM Tris HCl, pH 9.0 with proportion of 1GSH: 4GSSG at a concentration of 6 mM and 2 M GdnHCl. Inclusion bodies were used in O.D. (A600nm) of 0.5. After refolding process, dialysis was performed at pH 7.0. The final yield of obtaining soluble NXH8 was 40% (28,6 mg of soluble NXH8/L of culture medium). The refolding of Bothropstoxin 1 was obtained in refolding buffer of Tris HCl 50 mM, pH 7,5 with proportion of 2 GSH: GSSG 3 and concentration of 3 mM and 1 M GdnHCl. Use with a suspension of O.D. (A600nm) of 0.5. The final yield of recovery of Bothropstoxin 1 refolded was 32% (9,2 mg of refolded Bothropstoxin 1/L of culture medium). The refolding of Natterin 2 was performed in the refolding buffer: 20 mM Tris HCl pH 9.0 at a ratio of 2 GSH: 3GSSG and concentration of 10 mM and 1 M GdnHCl and inclusion bodies O.D. (A600nm) of 6.0. The yield of Natterin 2 refolded was 20% (3,7 mg/L of culture medium). Physico-chemical and biological analysis were performed by SDS-PAGE, western blot, scanning electron microscopy, biological tests in vivo and in vitro and structural. The analysis conducted in NXH8 did not show any evidence of refolding. An activity of contraction of venules was show by the in vivo test indicating a correct conformation of Natterin 2. Tests in vitro with Bothropstoxin 1 showed a dosedependent cytotoxic activity in muscle cells