Тельца включения (бактерии)

Тельца включения — это нерастворимые белковые агрегаты, образующиеся при суперэкспрессии рекомбинантных белков у бактерий.

Общие сведения

В клетках под электронным микроскопом чаще всего тельца включения выглядят как большие тёмные скопления^[1][2]. Выделенные из клеток тельца включения представляют собой аморфные сферические или палочковидные образования диаметром от 0,2 мкм до 1,2 мкм^[3][4][5].

Состав

Основой телец включения является суперэкспрессированный в бактерии белок. Согласно некоторым исследованиям в тельцах включения увеличена пропорция β-структур и, таким образом, многие тельца включения являются амилоидом^[6]. Наиболее часто, помимо основного белка, тельца включения содержат шапероны DnaK и GroEL, а также два специализированных белка IbpA (Inclusion body protein A) и IbpB (Inclusion body protein B), найденных преимущественно в тельцах включения^[7][8]. Шапероны DnaK находится на поверхности, где он совместно с ClpB участвует в разрушении белкового агрегата и рефолдинге белка, в то время как GroEL — внутри телец включения^[9]. Также тельца включения могут содержать дополнительные белки, в зависимости от того, какой конкретно белок экспрессируется. Так, тельца включения человеческого основного фактора роста фибробластов hFGF-2 дополнительно содержали шаперон DnaK, а также фактор трансляции EF-Tu и метаболические ферменты дигидролипоамид дегидрогеназу LpdA, триптофаназу TnaA, тагалоза-1,6-бисфосфат альдолазу GatY^[10].

Агрегация. Деагрегация. Роль шаперонов

Было показано, что агрегация белка в тельца включения — процесс обратимый. Если синтез белка прекращается, то тельца включения постепенно исчезают и полностью свёрнутый белок появляется в цитоплазме^[11]. Этот процесс происходит с участием шаперонов DnaK и ClpB и активным использованием энергии гидролиза АТФ^[12][13]. В процессе дезинтеграции телец включения также могут участвовать белки IbpA и IbpB и протеазы Lon и ClpP^[14].

Использование

Тельца включения содержат относительно чистый экспрессируемый белок и сравнительно легко выделяются. Единственная проблема — последующий рефолдинг (повторное сворачивание) белка. Поэтому существуют даже специальные системы экспрессии, намеренно направляющие белок в тельца включения. В частности, соединение экспрессируемого белка с такими белками как TrpLE, PurF, PagP, кетостероидизомеразой, приводит к образованию телец включения нужной чистоты^[15]. В качестве методов рефолдинга выделяют: разведение белкового раствора, диализ, хроматографический рефолдинг и использование высокого гидростатического давления^[16].