Lựa chọn hệ biểu hiện để sản xuất protein ở vi khuẩn pptx

Trong những năm gần đây, kỹ thuật
sản xuất protein tái tổ hợp trong các
hệ thống sinh học ngày càng được
ứng dụng rộng rãi và thường
xuyên. Trong đó, các "nhà máy" vi
khuẩn thường được lựa chọn do chi
phí thấp, sinh khối lớn và tốc độ
sản xuất nhanh. Hầu hết các phòng
thí nghiệm sinh học phân tử đều
giữ ít nhất một chủng E. coli biểu
hiện trong tủ lạnh sâu. Và không
chỉ tất cả các nghiên cứu viên trong
lab đều quen thuộc mà cả các sinh
viên khi lên thực tập cũng được
giới thiệu kỹ thuật này. Vì rằng mỗi
thí nghiệm có một mục đích biểu
hiện khác nhau nên thường không
có quy trình chuẩn duy nhất. Và
gần như đã thành thông lệ, những
"nghệ sĩ" biểu hiện luôn phải đối
mặt với những kết quả thất bại do

chết tế bào, không mọc khuẩn lạc
tái tổ hợp, protein ở thể không tan,
protein bị bất hoạt, lượng protein
tạo ra hoặc hoạt tính enzyme của
protein thấp hoặc không có.
Vậy khi đó chúng ta phải làm gì và
bắt đầu giải quyết từ đâu? Tất nhiên
là sẽ có rất nhiều con đường cùng
dẫn đến thành Roma nhưng đâu là
con đường đơn giản và dễ dàng
nhất vì chúng ta rất dễ đi nhầm vào
một con đường vừa dài, chông gai
và đôi khi hơi cay đắng nữa.
Xem lại trình tự protein quan
tâm


Mã di truyền với 61 codon nhưng
lượng tRNA của mỗi loại không
giống nhau ở các loài sinh vật
Để tránh một con đường chông gai
và cay đắng thì cách tốt nhất là hãy
cùng kiểm tra lại trình tự protein
quan tâm và sau đó thì lựa chọn hệ
thống biểu hiện phù hợp cho nó.
Rất nhiều protein từ sinh vật
eukaryote chỉ có hoạt tính khi ở
dạng đường hóa (glycosylated).
Thông thường, các hệ thống biểu
hiện ở vi khuẩn không có khả năng

đường hóa protein. Nếu protein mà
bạn quan tâm đòi hỏi phải được chế
biến sau dịch mã mới có hoạt tính
thì chắc chắn hệ biểu hiện ở vi
khuẩn không thể là giải pháp. Bạn
hãy thử với những hệ thống biểu
hiện ở nấm men, nấm sợi, tế bào
côn trùng hoặc động vật.
Một vấn đề then chốt trong kỹ thuật
biểu hiện chính là khả năng mã
(codon usage). Trước khi bắt tay
vào thí nghiệm, bạn nên so sánh
khả năng mã của vật chủ với thành
phần codon trong gene mã hóa
protein quan tâm. Những codon
hiếm như AGG, AGA, CUA,
AUA, CCC và GGA sẽ là những
trở ngại khi cố gắng biểu hiện trong
tế bào E. coli. Mỗi amino acid có
thể được mã hóa bởi nhiều hơn một
codon và đối với mỗi loài sinh vật,
hệ thống di truyền thường ưa thích
một số codon này hơn những codon
còn lại trong tất cả 61 codon có khả
năng mã hóa. Trong từng tế bào, số
lượng của mỗi thành phần RNA
vận chuyển có liên quan chắt chẽ
đến khả năng mã của mRNA có
tính đặc trưng loài. Khi muốn sản
xuất lượng lớn protein trongE.

coli từ một mRNA khác biệt về khả
năng mã của vật chủ, lượng sản
phẩm protein tạo ra sẽ không thể
nhiều bằng những protein khác
được biểu hiện trong cùng hệ thống
do tế bào không đủ một hoặc một
số tRNA nhất định. Việc thiếu
tRNA này có thể làm dừng quá
trình dịch mã giữa chừng hoặc làm
lệch khung đọc dẫn đến thay đổi
trình tự amino acid trong sản phẩm
protein. Quá trình tối ưu hóa khả
năng mã hoặc hóa tổng hợp gene
cấu trúc có thể khắc phục được sự
khác biệt này. Việc tổng hợp hóa
học một gene ngày nay đã khá
thuận tiện và giá thành có thể
xuống đến 1 dolla một cặp
nucleotide. Trong ngành công nghệ
dược phẩm, kỹ thuật này đã được
sử dụng triệt để và dường như việc
áp dụng kỹ thuật này rộng rãi trong
các phòng nghiên cứu chỉ là vấn đề
thời gian.