Process Optimization for the Production of Recombinant 30Kc19α-Runx2 Protein

Abstract

Due to the expedite growth in protein therapeutics identified in biopharmaceutical market, an effective manufacturing of therapeutic drugs is in great demand. In this study, the recombinant 30Kc19α-Runx2 protein was analyzed by SDS-PAGE assay to suggest optimized process for expression of soluble protein. Twenty (20) experimental groups were analyzed based on cultivation protocol. The constructed pET23α/30Kc19α-Runx2plasmidwastransformedinE.coliandcultivatedat37◦C.Four cultivation temperature (20, 25, 30, and 37◦C) and five cultivation time (1, 2, 4, and 6 hours, and overnight) after IPTG induction to express soluble form in E. coli were investigated. The results were analyzed using SDS-PAGE and coomassie blue staining. The amount of soluble expression of 30Kc19α-Runx2 was increased with cultivation time through 4 hours at induced culture temperature of 20, 25, and 30 ◦C. The significantincreaseinsolublefractionwasobservedat20◦Cwithcultivationtimeof4hours after IPTG induction. The production at cultivation time of 4 hours at induced culture temperature of 20 ◦C showed the largest amount of soluble protein expression. The results suggested that the process optimized cultivation time for 4 hours after temperature shift to 20 ◦C increased the amount of soluble expression of 30Kc19α-Runx2.

치료용 단백질을 포함한 바이오 제약 시장이 빠르게 성장함에 따라 효율적인 치료용 의약품에 대한 생산 수요가 크게 성장하고 있다. 본 연구에서는 30Kc19αRunx2 재조합 단백질의 수용성 발현을 위한 생산 공정을 최적화하였다. 총 20 개의 실험 그룹이 지정된 생산 프로토콜에 따라 분석되었다. 제조된 pET-23a / 30Kc19aRunx2 plasmid 를 E. coli 에 도입 후 37 ◦C 에서 배양하였다. 수용성 단백질 발현 조건을 조사하기 위해,IPTGinduction 후 온도 (20,25,30,37◦C) 와 배양 시간 (1,2, 4, 6 시간, 그리고 하루) 을 조절하여 E. coli 에서 생산하였다. 각 조건은 SDS-PAGE 와 Coomassie blue staining 을 통해 분석되었다. 수용성 단백질량은 20, 25, 30 ◦C 조건에서 4시간 발현했을 때 증가하는 추세를 보였다. 전체 샘플에 포함된 불용성 단백질과 비교했을 때 20◦C 온도 조건의 4 시간 배양한 그룹에서 가장 높은 비율로 수용성 단백질이 발현되었으며, 단백질량 또한 20 ◦C 에서 4 시간 배양한 그룹에서 가장 높게 발현되었다. 결론적으로 수용성 단백질 발현은 20 ◦C에서 4 시간에서 발 현했을 때 가장 높은 비율과 양으로 발현되었다. 산업에서 해당 단백질을 생산할 때 다양한 조건 중 일부를 최적화하였으며, 이러한 최적화 과정을 통해 수용성 단백질 의 생산량을 늘릴 수 있을 것으로 기대된다.