تولید پروتئین نوترکیب مزایا و چالش ها - صفحه هفتم

امتیاز کاربران

ستاره فعالستاره فعالستاره فعالستاره فعالستاره فعال
 

2-1-3- غیرفعال بودن پروتئین

به دست آوردن یک مقدار مطلوب از پروتئین نوترکیب پایان راه نیست.پروتئین ممکن است هنوز دارای کیفیت پایینی باشد.به عنوان مثال دارای فعالیت مناسب نباشد و یا به طور ناقص تا خوردده باشد.در این حالت پروتئین یک کنفورماسیون محلول پایدار می گیرد اما معماری دقیق جایگاه فعال هنوز برای فعالیت مناسب نیست.برخی از مواردی که در بالا توضیح داده شد می توانند در این مورد هم مفید باشند.

برخی پروتئین ها برای کسب کنفورماسیون تا شده نهایی نیازمند مولکول های کوچک یا گروه های پروتئولیتیک هستند. اضافه کردن این ترکیبات به محیط کشت می تواند بازده و کیفیت پروتئین بیان شده را به طور قابل توجهی افزایش دهد. شکل گیری باندهای دی سولفید اشتباه نیز می تواند منجر به غیر فعال شدن پروتئین شود.علاوه بر این تولید پروتئین در دماهای پایین تر دارای یک تاثیر عمیق بر کیفیت پروتئین است[10].

2-1-4- Publication bias

Publication bias یک پدیده شناخته شده در رابطه با متون کلینیکال و تجربی است، به طوریکه تحقیقاتی که منجر به نتایج مثبت شده اند نسبت به تحقیقات با نتیجه ی منفی شانس بیشتری برای چاپ شدن در مجلات علمی را دارا هستند. علت این پدیده می تواند ناشی از سه فاکتور باشد:

  • جذاب بودن نتایج مثبت
  • عدم تمایل محققان به انتشار نتایج منفی
  • تضاد نتایج با منافع شخصی محقق

متاسفانه به دلیل عدم چاپ مقالات دارای نتیجه ی منفی، خود به خود بخش اعظمی از اطلاعات در رابطه با بیان پروتئین نوترکیب از  دسترس خارج می گردد. به منظور حل این مشکل ژورنال هایی تاسیس شده اند که به طور ویژه مقالات دارای نتایج منفی را منتشر می کنند.

 

 

 

 نتیجه گیری:

از لحاظ بیان نوترکیب، E.coli اغلب کارخانه سلولی میکروبی است که ترجیح داده می شود. E.coli  میزبان مناسبی برای بیان پروتئین هایی که الگوی تا شدن پایداری دارند و یا پروتئین های گلوبولار پروکاریوت ها و یوکاریوت ها می باشد. اگرچه بیان پروتئین های غشایی و پروتئین های با وزن مولکولی بیشتر از kDa66 با مشکل مواجه است ،گزارش های موفقیت آمیزی در این زمینه ارائه شده است(پروتئین های گیاهی با وزن kDa  95-90 در آزمایشگاه ها تولید شده است). آزمایشات بیان پروتئین در مقیاس بالا نشان داده است که کمتر از 50% پروتئین های باکتریایی و کمتر از 15% از پروتئین های غیرباکتریایی می توانند به فرم محلول در E.coli بیان شوند که این امر نشان دهنده ی تطبیق پذیری سیستم است. با این وجود زمانیکه می خواهیم یک پروتئین که بیان آن مشکل است را بیان کنیم این مساله می تواند پیچیده شود. در متنی که پیش رو  دارید تلاش ما بر این بود که یک راهنمای نسبتا جامعی برای مواجه با چالش های پیشروی بیان پروتئین نوترکیب در E.coli را ارائه نماییم. با این وجود در اینجا یک واژه "احتیاط" ضروریست. متاسفانه بسیاری از رویکردهایی که ارائه گردید در عمل در بسیاری از موارد با شکست مواجه می شوند. در  واقع می توان گفت استراتژی هایی که به منظور راه حل برای بیان پروتئین های نوترکیب به کار می روند اغلب ویژه ی پروتئین هستند. به لطف تلاش های جامعه ی علمی، روش های کلی مربوط به بیان پروتئین های نوترکیب به صورت پراکنده نیستند و می توانند به طور سیستماتیک استفاده شوند. علاوه بر این، این رشته به قدری گسترده است که حتی پس از گذشت تقریبا 40 سال از دست یابی به اولین پروتئین انسانی در E.coli هنوز بخش های زیادی در این دانش وجود دارد که می بایست بهبود بخشیده شوند.از سوی دیگر پیشرفت های اخیر در بیان پروتئین های پیچیده مانند آنتی بادی ها گلایکوزیله با طول کامل، مهندسی سویه های جدید و N- گلایکوزیلیشن باکتریایی پیشنهاد می کنند که پروتئین های پیچیده و گلایکوپروتئین ها نیز ممکن است در آینده ای نزدیک در E.coli در مقادیر بالا سنتز شوند.                                                                                                                                

مراجع  

  1. Li, Y., Recombinant production of antimicrobial peptides in Escherichia coli: a review. Protein expression and purification, 2011. 80(2): p. 260-267.
  2. Gerngross, T.U., Advances in the production of human therapeutic proteins in yeasts and filamentous fungi. Nature biotechnology, 2004. 22(11): p. 1409-1414.
  3. Chen, R., Bacterial expression systems for recombinant protein production: E. coli and beyond. Biotechnology advances, 2012. 30(5): p. 1102-1107.
  4. Walsh, G., Biopharmaceutical benchmarks 2014. Nature biotechnology, 2014. 32(10): p. 992-1000.
  5. Brondyk, W.H., Selecting an appropriate method for expressing a recombinant protein. Methods in enzymology, 2009. 463: p. 131-147.
  6. Demain, A.L. and P. Vaishnav, Production of recombinant proteins by microbes and higher organisms. Biotechnology advances, 2009. 27(3): p. 297-306.
  7. Houdebine, L.-M., Production of pharmaceutical proteins by transgenic animals. Comparative immunology, microbiology and infectious diseases, 2009. 32(2): p. 107-121.
  8. Martínez, J.L., et al., Pharmaceutical protein production by yeast: towards production of human blood proteins by microbial fermentation. Current opinion in biotechnology, 2012. 23(6): p. 965-971.
  9. Sahdev, S., S.K. Khattar, and K.S. Saini, Production of active eukaryotic proteins through bacterial expression systems: a review of the existing biotechnology strategies. Molecular and cellular biochemistry, 2008. 307(1-2): p. 249-264.
  10. Rosano, G.L. and E.A. Ceccarelli, Recombinant protein expression in Escherichia coli: advances and challenges. Frontiers in microbiology, 2014. 5.
  11. Sivashanmugam, A., et al., Practical protocols for production of very high yields of recombinant proteins using Escherichia coli. Protein Science, 2009. 18(5): p. 936-948.
  12. Rosano, G.L. and E.A. Ceccarelli, Rare codon content affects the solubility of recombinant proteins in a codon bias-adjusted Escherichia coli strain. Microbial cell factories, 2009. 8(1): p. 41.
  13. Widmann, M., et al., Analysis of the distribution of functionally relevant rare codons. BMC genomics, 2008. 9(1): p. 207.
  14. Kane, J.F., Effects of rare codon clusters on high-level expression of heterologous proteins in Escherichia coli. Current opinion in biotechnology, 1995. 6(5): p. 494-500.
  15. Kleber-Janke, T. and W.-M. Becker, Use of modified BL21 (DE3) Escherichia coli cells for high-level expression of recombinant peanut allergens affected by poor codon usage. Protein expression and purification, 2000. 19(3): p. 419-424.
  16. Baca, A.M. and W.G. Hol, Overcoming codon bias: a method for high-level overexpression of Plasmodium and other AT-rich parasite genes in Escherichia coli. International journal for parasitology, 2000. 30(2): p. 113-118.
  17. Huang, C.-J., H. Lin, and X. Yang, Industrial production of recombinant therapeutics in Escherichia coli and its recent advancements. Journal of industrial microbiology & biotechnology, 2012. 39(3): p. 383-399.
  18. Van Dat Nguyen, F.H., et al., Pre-expression of a sulfhydryl oxidase significantly increases the yields of eukaryotic disulfide bond containing proteins expressed in the cytoplasm of E. coli. Microbial cell factories, 2011. 10: p. 1.
  19. Khow, O. and S. Suntrarachun, Strategies for production of active eukaryotic proteins in bacterial expression system. Asian Pacific journal of tropical biomedicine, 2012. 2(2): p. 159-162.
  20. Bessette, P.H., et al., Efficient folding of proteins with multiple disulfide bonds in the Escherichia coli cytoplasm. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1999. 96(24): p. 13703-13708.
  21. Yoshimune, K., et al., Molecular chaperones facilitate the soluble expression of N-acyl-D-amino acid amidohydrolases in Escherichia coli. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 2004. 31(9): p. 421-426.
  22. Xu, H.-M., et al., Expression of soluble, biologically active recombinant human endostatin in Escherichia coli. Protein expression and purification, 2005. 41(2): p. 252-258.
  23. Roman, L.J., et al., High-level expression of functional rat neuronal nitric oxide synthase in Escherichia coli. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1995. 92(18): p. 8428-8432.
  24. De Marco, A., et al., Chaperone-based procedure to increase yields of soluble recombinant proteins produced in E. coli. BMC biotechnology, 2007. 7(1): p. 32.
  25. Qing, G., et al., Cold-shock induced high-yield protein production in Escherichia coli. Nature biotechnology, 2004. 22(7): p. 877-882.

 

 

[1]Food and Drug Administration

[2] European Medicines Agency

[3] Biopharmaceutical

[4] Transgenic plants

[5] Folding

[6] Transgenic Animals

[7] Renaturation

[8] Inclusion body  

[9] Refolding

[10] Codon bias

[11] Unfold

[12] Misfold

[13] De novo

[14] Co-expression

[15] Endostatin

[16] Refolding

ساعت کاری

بیو وان در تمامی زمینههای آموزشی و پژوهشی با تخصصیترین گروه آماده ارائه خدمات میباشد

  • شنبه تا چهارشنبه : 8.00 صبح - 8.00 عصر
  • پنجشنب : 7.30 صبح - 9.30 عصر
  • جمعه : 7.00 صبح - 10.00 عصر

تماس با ما

آدرس : تهران- میدان انقلاب، خیابان کارگر شمالی،کوی دانشگاه تهران

  • ایمیل :gholamitilko@gmail.com
  • ساعت کاری : 7.30 صبح - 9.30 شب
  • شماره تماس : 09108350291
  • facebook
  • twitter
  • google
  • instagram
تمام حقوق این سایت متعلق به گروه bio1 به سرپرستی پوریا غلامی تیلکو می باشد . نقل مطالب متمم به هر شیوه و با هر عنوان، تخلف محسوب شده و متخلفین بر اساس قوانین جاری کشور مورد پیگرد قانونی قرار می گیرند.