Study of optimal conditions to produce recombinant soluble suilysinprotein from Streptococcus suis in Escherichia coliexpression system

Abstract

Streptococcus suis is a pathogenic bacterim in pigs that can be transmitted to humans, causing Streptococcal toxic shock-like syndrome (STSS), commonly known as streptococcal meningitis or “pig ear disease”. One of the major virulence factors of this bacterium is suilysin (Sly), a cholesterol-dependent cytolysin that plays a crucial role in membrane disruption, facilitating bacterial invasion and increasing disease severity. Currently, treatment for S. suis infection relies on antibiotic therapy along with clinical symptom evaluation. However, there is no available vaccine for effective prevention. In vaccine development, Sly has gained attention due to its strong immunogenic properties (highly immunogenic protein), making it a promising candidate for future vaccine research. This study aimed to determine the optimal conditions for producing recombinant soluble suilysin protein from S. suis serotype 2 using an Escherichia coli expression system, followed by protein purification. Experimental results demonstrated that E. coli BL21(DE3)-pET28a-Sly successfully expressed suilysin protein, as confirmed by Western blot analysis, revealing a 54 kDa target protein band. The highest protein yield was obtained under induction with 0.5 mM isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG) at 28°C for 12 hours. Protein purification using Histidine tag column chromatography with 80, 100 and 200 mM imidazole resulted in a purified protein yield of 0.60 mg/l. These findings showed the potential of using recombinant suilysin protein for future vaccine development to protect STSS.

Streptococcus suis เป็นแบคทีเรียก่อโรคในสุกรที่สามารถติดต่อสู่คนและเป็นสาเหตุของโรคไข้หูดับ หนึ่งในปัจจัยรุนแรงของเชื้อนี้คือ ซูไลซิน (Sly) ซึ่งเป็นพิษชนิด cholesterol-dependent cytolysin มีบทบาทในการทำลายเยื่อหุ้มเซลล์ ส่งผลให้เชื้อสามารถบุกรุกและก่อโรคได้อย่างรุนแรง ปัจจุบันการรักษาโรคไข้หูดับอาศัยยาปฏิชีวนะร่วมกับการประเมินอาการ อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีวัคซีนที่สามารถใช้งานได้จริง ในการพัฒนาวัคซีน Sly ได้รับความสนใจเนื่องจากเป็นโปรตีนที่กระตุ้นภูมิคุ้มกันได้ดี (highly immunogenic protein) งานวิจัยนี้มุ่งศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตโปรตีนสายผสมซูไลซินที่ละลายน้ำได้จาก S. suis serotype 2 โดยใช้ระบบการแสดงออกของ Escherichia coli และกระบวนการทำให้โปรตีนบริสุทธิ์ ผลการทดลองพบว่า E. coli BL21(DE3)-pET28a-Sly สามารถผลิตโปรตีนซูไลซินได้ ซึ่งตรวจสอบโดย Western blot analysis พบแถบโปรตีนขนาด 54 kDa สภาวะที่ให้ผลผลิตดีที่สุดคือการเหนี่ยวนำด้วย 0.5 mM isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG) ที่อุณหภูมิ 28°C เป็นเวลา 12 ชั่วโมง การแยกโปรตีนด้วย Histidine tag column chromatography โดยใช้ 80, 100 และ 200 mM imidazole ทำให้ได้โปรตีนบริสุทธิ์ในปริมาณ 0.60 mg/l การค้นพบนี้แสดงศักยภาพในการนำโปรตีนสายผสมซูไลซินไปใช้สำหรับการพัฒนาวัคซีนเพื่อป้องกันโรคไข้หูดับได้ในอนาคต