Production of recombinant proteins from Plasmodium falciparum in Escherichia coli / Producción de proteínas recombinantes de Plasmodium falciparum en Escherichia coli

ABSTRACT

Introduction: The production of recombinant proteins is essential for the characterization and functional study of proteins from Plasmodium falciparum . However, the proteins of P . falciparum are among the most challenging to express, and when expression is achieved, the recombinant proteins usually fold incorrectly and lead to the formation of inclusion bodies. Objective: To obtain and purify four recombinant proteins and to use them as antigens to produce polyclonal antibodies. The production efficiency and solubility were evaluated as the proteins were expressed in two genetically modified strains of Escherichia coli to favor the production of heterologous proteins (BL21-CodonPlus (DE3)-RIL and BL21-pG-KJE8). Materials and methods: The four recombinant P. falciparum proteins corresponding to partial sequences of PfMyoA (Myosin A) and PfGAP50 (gliding associated protein 50), and the complete sequences of PfMTIP (myosin tail interacting protein) and PfGAP45 (gliding associated protein 45), were produced as glutathione S-transferase-fusion proteins, purified and used for immunizing mice. Results: The protein expression was much more efficient in BL21-CodonPlus, the strain that contains tRNAs that are rare in wild-type E. coli , compared to the expression in BL21-pG-KJE8. In spite of the fact that BL21-pG-KJE8 overexpresses chaperones, this strain did not minimize the formation of inclusion bodies. Conclusion: The use of genetically modified strains of E . coli was essential to achieve high expression levels of the four evaluated P . falciparum proteins and lead to improved solubility of two of them. The approach used here allowed us to obtain and purify four P . falciparum proteins in enough quantity to produce polyclonal antibodies in mice, and a fair amount of two pure and soluble recombinant proteins for future assays.

RESUMEN

Introducción. La producción de proteínas recombinantes es fundamental para el estudio funcional de las proteínas de Plasmodium falciparum . Sin embargo, las proteínas recombinantes de P . falciparum están entre las más difíciles de expresar y, cuando lo hacen, usualmente se agregan dentro de cuerpos de inclusión insolubles. Objetivo. Evaluar la producción de cuatro proteínas de P. falciparum usando como sistema de expresión dos cepas de Escherichia coli genéticamente modificadas para favorecer la producción de proteínas heterólogas y establecer una reserva de proteínas recombinantes puras y solubles, y producir anticuerpos policlonales a partir de ellas. Materiales y métodos. Las proteínas recombinantes, las cuales correspondían a secuencias parciales de PfMyoA (Miosina-A) y PfGAP50 (proteína-asociada a glideosoma de 50 kDa) y a las secuencias completas de PfMTIP (proteína de interacción con miosina-A) y PfGAP45 (proteína asociada a glideosoma de 45 kDa), fueron expresadas como proteínas de fusión con la glutatión S-transferasa y luego purificadas y usadas para producir anticuerpos policlonales en ratón. Resultados. La expresión de las proteínas recombinantes fue mucho más eficiente en la cepa BL21-CodonPlus (la cual expresa tRNAs escasos en las bacterias silvestres), que en la cepa BL21-pG-KJE8. Por el contrario, aunque la cepa BL21-pG-KJE sobreexpresa chaperonas, no redujo la formación de cuerpos de inclusión. Conclusión. El uso de cepas de E . coli genéticamente modificadas fue fundamental para alcanzar altos niveles de expresión de las cuatro proteínas recombinantes evaluadas y permitió obtener dos de ellas en forma soluble. La estrategia utilizada permitió expresar cuatro proteínas recombinantes de P . falciparum en cantidad suficiente para inmunizar ratones y producir anticuerpos policlonales y, además, conservar proteína pura y soluble de dos de ellas para ensayos futuros.