原核生物および真核生物発現システムにおけるタンパク質生産を強化するためのSUMO融合技術

真核細胞では、小さなユビキチン様修飾子（SUMO）タンパク質の可逆的な付着は、さまざまな細胞プロセスで重要な役割を果たすことが実証されている翻訳後修飾です。さらに、N末端融合パートナーとしてのSUMOは、タンパク質の安定性と溶解度が大幅に改善されたことに基づいて、原核生物および真核生物の発現システムの機能性タンパク質産生を強化することがわかっています。融合タンパク質の発現と精製に続いて、SUMOタグは、in vitroでのエンドペプチダーゼ活性を介して特定の（SUMO）プロテアーゼによって切断され、放出されたタンパク質パートナーの目的のN末端を生成できます。したがって、SUMOは、真核生物における生理学的関連性に加えて、原核生物および真核細胞系におけるタンパク質発現の強力なバイオテクノロジーツールとして使用できます。この章では、SUMOタグを使用した融合タンパク質の構築について説明します。大腸菌でのその発現とその精製に続いて、in vitroでのSUMO特異的プロテアーゼによるSUMOタグの除去が続きます。

In eukaryotic cells, the reversible attachment of small ubiquitin-like modifier (SUMO) protein is a post-translational modification that has been demonstrated to play an important role in various cellular processes. Moreover, it has been found that SUMO as an N-terminal fusion partner enhances functional protein production in prokaryotic and eukaryotic expression systems, based upon significantly improved protein stability and solubility. Following the expression and purification of the fusion protein, the SUMO-tag can be cleaved by specific (SUMO) proteases via their endopeptidase activity in vitro to generate the desired N-terminus of the released protein partner. In addition to its physiological relevance in eukaryotes, SUMO can, thus, be used as a powerful biotechnological tool for protein expression in prokaryotic and eukaryotic cell systems.In this chapter, we will describe the construction of a fusion protein with the SUMO-tag, its expression in Escherichia coli, and its purification followed by the removal of the SUMO-tag by a SUMO-specific protease in vitro.