タンパク質の再展開、可溶化、および精製におけるアルギニンの役割

組換えタンパク質は、しばしば細菌の不溶性包含体の形で発現します。包含体から得られた組換えタンパク質の繰り返しを促進するために、0.1〜1 Mアルギニンは、透析または希釈によるタンパク質の再展開に使用される溶媒に慣習的に含まれます。さらに、高濃度のアルギニン、例えば0.5〜2 mは、大腸菌細胞が溶けた後に得られた不溶性ペレットから活性な折り畳まれたタンパク質を抽出するために使用できます。さらに、アルギニンは、ペリプラズムに分泌されるタンパク質の収量を増加させ、タンパク質Aカラムからの抗体の溶出を促進し、貯蔵中にタンパク質を安定化します。これらのすべてのアルギニン効果は、明らかにタンパク質凝集の抑制によるものです。しかし、メカニズムについてはほとんど知られていない。タンパク質に対する溶媒添加剤のさまざまな効果は、タンパク質との優先的な相互作用、表面張力への影響、またはアミノ酸溶解度への影響に起因しています。アルギニンによるタンパク質凝集の抑制は、表面張力効果または優先的な相互作用のいずれでも容易に説明することはできません。このレビューでは、アルギニンのグアニジニウムグループとトリプトファン側鎖の間の相互作用が、アルギニンによるタンパク質凝集の抑制に関与する可能性があることを示しています。

Recombinant proteins are often expressed in the form of insoluble inclusion bodies in bacteria. To facilitate refolding of recombinant proteins obtained from inclusion bodies, 0.1 to 1 M arginine is customarily included in solvents used for refolding the proteins by dialysis or dilution. In addition, arginine at higher concentrations, e.g., 0.5-2 M, can be used to extract active, folded proteins from insoluble pellets obtained after lysing Escherichia coli cells. Moreover, arginine increases the yield of proteins secreted to the periplasm, enhances elution of antibodies from Protein-A columns, and stabilizes proteins during storage. All these arginine effects are apparently due to suppression of protein aggregation. Little is known, however, about the mechanism. Various effects of solvent additives on proteins have been attributed to their preferential interaction with the protein, effects on surface tension, or effects on amino acid solubility. The suppression of protein aggregation by arginine cannot be readily explained by either surface tension effects or preferential interactions. In this review we show that interactions between the guanidinium group of arginine and tryptophan side chains may be responsible for suppression of protein aggregation by arginine.