超音波処理によるBL21細胞の細胞溶解

BL21細胞は大腸菌の一種で、タンパク質を高効率で発現させることができるため、研究室、バイオテクノロジー、工業生産などで広く使用されている。超音波による細胞破砕、溶解、タンパク質抽出は、BL21細胞の細胞内部から目的のタンパク質を分離・回収するための一般的な方法です。超音波処理により細胞は完全に破壊され、内包されていたタンパク質がすべて放出されるため、タンパク質を100%利用することができます。

タンパク質発現用BL21細胞

BL21細胞は、T7 RNAポリメラーゼ-IPTG誘導系を用いた形質転換および高タンパク質発現に適した化学的にコンピテントな大腸菌株である。BL21細胞は、T7プロモーターの制御下にあるあらゆる遺伝子の高効率タンパク質発現を可能にする。大腸菌BL21(DE3)株は、T7 RNAポリメラーゼベースのタンパク質生産株であり、T7プロモーターベースの発現ベクターと組み合わされ、組換えタンパク質を生産するために研究室や産業界で広く応用されている。BL21(DE3)では、組換えタンパク質をコードする遺伝子の発現は、染色体にコードされたT7 RNAポリメラーゼ（T7 RNAP）によって転写され、このポリメラーゼは従来の大腸菌RNAPよりも8倍速く転写する。これにより、BL21(DE3)株は非常に効率的になり、最も好ましいタンパク質発現細胞系のひとつとなる。

BL21細胞からの超音波溶解とタンパク質抽出のプロトコール

BL21細胞の細胞溶解は、ほとんどの場合、溶解バッファーとしてラウロイルサルコシン酸ナトリウム（サルコシルとしても知られる）を併用した超音波処理を用いて行われる。超音波による細胞破砕とタンパク質抽出の利点は、信頼性、再現性、超音波装置の簡単で安全かつ迅速な操作にある。以下のプロトコールは、超音波によるBL21細胞の溶解を段階的に説明したものである：

• シャペロンタンパク質を除去するために、BL21細菌のペレットを氷冷したSodium Tris-EDTA（STE）バッファー（10 mM Tris-HCL、pH 8.0、1 mM EDTA、150 mM NaClに100 mM PMSFを加えたもの）50 mlに懸濁した。
• 500ulのリゾチーム（10mg/ml）を加え、細胞を氷上で15分間インキュベートする。
• その後、500μlのDTTと7mlのサルコシル（STEバッファーに10%(w/v)を加えたもの）を加える。
• すべての精製バッファーを氷冷し、サンプルを常に氷上に保つことが不可欠である。すべての精製工程は、可能であれば冷蔵室で行う。



• 超音波溶解とタンパク質抽出のために、サンプルは超音波処理される。 バイアルトゥイーター マルチサンプル超音波発生器 を100%の振幅で4 x 30秒間、各音波処理の間に2分間のインターバルを置く。あるいは、マイクロチップ付きプローブ型超音波ホモジナイザー（例． UP200Ht S26d2（30秒×3回、超音波サイクル間の休止2分、振幅80％）を使用することができる。
• さらに精製を行う場合、サンプルは氷上で保存するか、あるいは-80℃で保存しなければならない。

正確な温度制御下での超音波溶解

正確で信頼できる温度制御は、生物学的サンプルを取り扱う際に極めて重要である。高温はサンプルの熱によるタンパク質分解を引き起こします。
すべての機械的サンプル前処理技術と同様に、超音波処理でも熱が発生します。しかし、VialTweeterを使用すると、サンプルの温度を適切に制御できます。VialTweeterとVialPressを使用して分析用の試料を調製する際に、試料の温度をモニターおよび制御するためのさまざまなオプションをご紹介します。

1. サンプル温度のモニタリングVialTweeterを駆動する超音波プロセッサUP200Stには、インテリジェントなソフトウェアとプラグ式温度センサが搭載されています。温度センサーをUP200Stに差し込み、温度センサーの先端をサンプルチューブに挿入します。デジタルカラータッチディスプレイにより、UP200Stのメニューでサンプルの超音波処理に必要な特定の温度範囲を設定できます。最大温度に達すると超音波処理装置が自動的に停止し、試料温度が設定温度∆の下限値まで下がるまで一時停止します。その後、超音波処理を自動的に再開します。このスマートな機能により、熱による劣化を防ぐことができます。
2. VialTweeterブロックは予冷できます。VialTweeterブロック（トランスデューサなしのソノトロードのみ！）を冷蔵庫または冷凍庫に入れ、チタンブロックを予冷することで、サンプルの温度上昇を遅らせることができます。可能であれば、サンプル自体も予冷することができます。
3. 超音波処理中の冷却にはドライアイスを使用します。ドライアイスを満たした浅いトレイを使用し、VialTweeterを氷の上に置いて、熱が急速に放散するようにします。

VialTweeterとVialPressは、生物学、生化学、医学、臨床検査室での毎日のサンプル前処理作業に、世界中のお客様にご利用いただいています。UP200Stプロセッサーのインテリジェントなソフトウェアと温度制御により、温度は確実に制御され、熱によるサンプルの劣化は回避されます。VialTweeterとVialPressによる超音波サンプル前処理は、高い信頼性と再現性を実現します！
 

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下の表は、コンパクトなハンドヘルド・ホモジナイザーやマルチサンプル超音波処理装置から、業務用の工業用超音波処理装置まで、当社の超音波処理システムのおおよその処理能力を示しています：

文献・参考文献