초음파 처리에 의한 BL21 세포의 용해

BL21 세포는 단백질을 매우 효율적으로 발현할 수 있어 연구실, 생명공학 및 산업 생산 분야에서 널리 사용되는 E. coli 균주입니다. 초음파 세포 파쇄, 세포 용해 및 단백질 추출은 BL21 세포 내부에서 표적 단백질을 분리하고 회수하는 데 일반적으로 사용되는 방법입니다. 초음파 처리는 세포를 완전히 파쇄하고 내부에 갇혀 있는 모든 단백질을 방출하여 단백질의 100%를 이용할 수 있게 합니다.

단백질 발현을 위한 BL21 세포

BL21 세포는 T7 RNA 중합효소-IPTG 유도 시스템을 이용한 형질전환과 고수준 단백질 발현에 적합한, 화학적으로 형질전환 능력이 부여된 E. coli 균주입니다. BL21 세포는 T7 프로모터의 제어를 받는 모든 유전자를 통해 단백질을 고효율로 발현할 수 있습니다. E. coli 균주 BL21(DE3)는 T7 프로모터 기반 발현 벡터와 함께 사용하는 T7 RNA 중합효소 기반 단백질 생산 균주로, 재조합 단백질 생산을 위해 실험실과 산업 현장에서 널리 사용됩니다. BL21(DE3)에서는 재조합 단백질을 암호화하는 유전자의 발현을 위해 염색체에 암호화된 T7 RNA 중합효소(T7 RNAP)가 전사를 수행하며, 이 효소는 일반적인 E. coli RNAP보다 여덟 배 빠르게 전사합니다. 이로 인해 BL21(DE3) 균주는 효율이 매우 높으며, 가장 선호되는 단백질 발현 세포 시스템 중 하나로 꼽힙니다.

BL21 세포의 초음파 세포 용해 및 단백질 추출 프로토콜

BL21 세포의 용해는 대부분 라우로일사르코신산 나트륨(사르코실이라고도 함)을 용해 완충액으로 사용하면서 초음파 처리를 병행하여 수행합니다. 초음파 세포 파쇄 및 단백질 추출의 장점은 신뢰성, 재현성뿐 아니라 초음파 처리기의 간편하고 안전하며 신속한 작동에 있습니다. 아래 프로토콜은 BL21 세포의 초음파 용해 방법을 단계별로 안내합니다:

• 샤페론 단백질을 제거하기 위해 BL21 세균 펠릿을 얼음처럼 차가운 Sodium Tris-EDTA(STE) 완충액 50 ml에 재현탁했습니다(조성: 10 mM Tris-HCL, pH 8.0, 1 mM EDTA, 150 mM NaCl에 100 mM PMSF 첨가).
• 그런 다음 라이소자임(10 mg/ ml) 500 ul를 첨가하고 세포를 얼음 위에서 15 min 동안 배양합니다.
• 이후 DTT 500 ul와 사르코실 7 ml(STE 완충액으로 조제한 10% (w/v) 용액)를 첨가합니다.
• 모든 정제 완충액을 얼음처럼 차갑게 유지하고 시료를 항상 얼음 위에 두는 것이 필수적입니다. 가능하면 모든 정제 단계는 저온실에서 수행해야 합니다.



• 초음파 세포 용해 및 단백질 추출을 위해 시료를 VialTweeter 다중 시료 초음파 처리기에서 진폭 100%로 4 x 30 sec 동안 처리하며, 각 초음파 처리 사이에 2 min 간격을 둡니다. 또는 마이크로팁이 장착된 프로브형 초음파 균질기, 예를 들어 UP200Ht에 S26d2를 장착하여 사용할 수 있습니다(3 x 30 sec, 초음파 처리 주기 사이에 2 min. 휴지, 진폭 80%).
• 추가 정제 단계를 위해 시료는 후속 처리 시까지 얼음 위에 두거나 -80°C에서 보관해야 합니다.

정밀한 온도 제어하에서의 초음파 세포 용해

생물학적 시료를 취급할 때는 정밀하고 신뢰할 수 있는 온도 제어가 매우 중요합니다. 높은 온도는 시료에서 열에 의한 단백질 분해를 유발합니다.
모든 기계적 시료 전처리 기법과 마찬가지로 초음파 처리도 열을 발생시킵니다. 그러나 VialTweeter를 사용하면 시료의 온도를 적절히 제어할 수 있습니다. VialTweeter와 VialPress로 분석용 시료를 전처리하는 동안 시료의 온도를 모니터링하고 제어할 수 있는 다양한 방법을 소개합니다.

1. 시료 온도 모니터링: VialTweeter를 구동하는 초음파 프로세서 UP200St에는 지능형 소프트웨어와 연결식 온도 센서가 탑재되어 있습니다. 온도 센서를 UP200St에 연결하고 온도 센서의 끝부분을 시료 튜브 중 하나에 삽입하십시오. 디지털 컬러 터치 디스플레이를 통해 UP200St 메뉴에서 시료의 초음파 처리를 위한 특정 온도 범위를 설정할 수 있습니다. 초음파 처리기는 최고 온도에 도달하면 자동으로 정지하고 시료 온도가 설정된 온도 ∆의 하한값까지 내려갈 때까지 일시 정지합니다. 그런 다음 초음파 처리가 자동으로 다시 시작됩니다. 이 스마트 기능은 열에 의한 분해를 방지합니다.
2. VialTweeter 블록은 사전 냉각할 수 있습니다. VialTweeter 블록을 냉장고나 냉동고에 넣어 티타늄 블록을 사전 냉각하면 시료의 온도 상승을 지연하는 데 도움이 됩니다(트랜스듀서를 제외한 소노트로드만 넣으십시오!). 가능하다면 시료 자체도 사전 냉각할 수 있습니다.
3. 초음파 처리 중에는 드라이아이스를 사용하여 냉각하십시오. 드라이아이스를 채운 얕은 트레이를 사용하고 그 위에 VialTweeter를 놓아 열이 빠르게 방출되도록 하십시오.

전 세계 고객들은 생물학, 생화학, 의학 및 임상 실험실에서 일상적인 시료 전처리 작업에 VialTweeter와 VialPress를 사용합니다. UP200St 프로세서의 지능형 소프트웨어와 온도 제어 기능을 통해 온도를 신뢰성 있게 제어하고 열에 의한 시료 분해를 방지합니다. VialTweeter와 VialPress를 사용한 초음파 시료 전처리는 신뢰성과 재현성이 매우 높은 결과를 제공합니다!
 

세포 용해 용도에 최적인 초음파 파쇄기를 찾아보십시오

Hielscher Ultrasonics는 실험실용, 벤치탑 및 산업 규모 시스템을 위한 고성능 초음파 세포 파쇄기와 균질기를 제조하는 오랜 경험을 보유한 제조업체입니다. 세균 세포 배양 규모, 연구 또는 생산 목표, 시간당 또는 일일 처리할 세포의 부피는 용도에 적합한 초음파 세포 파쇄기를 찾는 데 필수적인 요소입니다.
Hielscher Ultrasonics는 여러 시료의 동시 초음파 처리(VialTweeter로 최대 10개 바이알)와 대량 시료의 초음파 처리(예: UIP400MTP를 이용한 마이크로타이터 플레이트 / ELISA 플레이트)를 위한 다양한 솔루션을 제공합니다. 또한 출력 수준이 50–400와트인 일반적인 프로브형 실험실용 초음파 처리기부터 대규모 생산에서 상업적 세포 파쇄와 단백질 추출에 사용하는 장치당 최대 16,000와트의 완전 산업용 초음파 프로세서까지 제공합니다. 모든 Hielscher 초음파 처리기는 전부하 상태에서 24/7/365 가동하도록 제작되었습니다. 견고함과 신뢰성은 당사 초음파 장치의 핵심 특성입니다.
모든 디지털 초음파 균질기에는 스마트 소프트웨어, 컬러 터치 디스플레이 및 자동 데이터 기록 기능이 탑재되어 있어 실험실과 생산 시설에서 편리한 작업 도구로 사용할 수 있습니다.
어떤 종류의 세포를 어떤 부피로, 얼마나 자주, 어떤 목표로 처리해야 하는지 알려주십시오. 공정 요구 사항에 가장 적합한 초음파 세포 파쇄기를 추천해 드리겠습니다.

아래 표는 소형 휴대용 균질기와 다중 시료 초음파 처리기부터 상업적 용도의 산업용 초음파 프로세서까지 당사 초음파 시스템의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다.

문헌 / 참고 자료

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