فهرست مطالب
موضوعی گسترده اما فرایندی ظریف
پروتئینهای نوترکیب در سراسر علم بیولوژی و زیست
پزشکی استفاده میشوند.
به وجود آمدن سیستمهای جدید، تولید پروتئینهای
نوترکیب را گسترده تر کرده است.
از همه مهمتر،این پروتئینها به طورچشمگیری تعداد پروتئینهایی
را که میتوان از نظر ساختاری
مورد بررسی قرار داد، افزایش داده اند.
از آنجا که هر پروتئین متفاوت است، پروتکلها و استراتژیهای
خالص سازی، باید برای هر پروتئین جداگانه و با توجه
به استفاده مورد نظر آن تهیه شود.
اما به طورکلی، چگونه می توان پروتئینهای نوترکیب
را بیان و تخلیص کرد؟
پروتئینهای نوترکیب چیستند؟
پروتئینهای نوترکیب با انتقال ژنهای خارجی به سلول
میزبان تشکیل میشوند.
پروتئینهای نوترکیب معمولاً برای تولیدمحصولات دارویی،
پلیمرهای مبتنی بر پروتئین، آنتی بادیها و آنزیمها برای درمان
بیماری، داربست های پروتئینی برای مهندسی بافت و همچنین
برای موارد بی شمار دیگر استفاده میشوند.
مراحل تولید پروتئین نوترکیب چیست؟
ابتدا، mRNA ژن مورد نظر به cDNA تبدیل میشود تا DNA
رمزگذار را ارائه دهد.
cDNAبین یک پروموتر (اغازگر رونویسی) باکتری و یک
خاتمه دهنده باکتری شبیه سازی میشود، بنابراین
دستگاه رونویسی و ترجمه باکتری دنباله کدگذاری را بیان
میکند.
در تولید پروتئین نوترکیب، ژن پروتئین مورد نظر در یک ناقل،
کلون شده و در یک موجود زنده نمونه، بیان میشود.
تولید پروتئین نوترکیب
بيان پروتئین نوترکیب چیست؟
بیان پروتئین، به فرایندهایی اطلاق میشود که نحوه ی
سنتز، اصلاح و تنظیم پروتئینها را توسط سلولها یا موجودات
زنده نشان میدهند. در بياني ديگر، شامل ایجاد یک کپی
RNA از کد DNA است.
به طورخلاصه، فرایند بیان پروتئین شامل بیان ژن
و مراحل سنتز پروتئین است.
بیان پروتئین نوترکیب به ساخت
پروتئینهای مشتق شده از DNA نوترکیب اشاره دارد.
این روش، درحال حاضر، به طور معمول در زیست شناسی
مولکولی و در تولید داروهای مبتنی بر پروتئین و پپتید
استفاده میشود.
بسیاری از پروتئینهایی که در گذشته از منابع حیوانی
گرفته شده بودند، اکنون میتوانند با بیان پروتئین نوترکیب
و سپس برداشت و تصفیه آنها از سلولهای میزبان سنتز شوند.
با این حال، قبل از شروع بیان پروتئین در مقیاس بزرگ،
معمولاً بیان پروتئین در مقیاس کوچک انجام میشود.
بسیاری از سلولهای E. coli از نظر شیمیایی مناسب
برای تبدیل و بیان پروتئین، درحال حاضر، به عنوان کیت
تحقیقاتی در دسترس هستند.
سایر سیستمهای بیان پروتئینی که معمولاً مورد استفاده
قرار میگیرند شامل سیستمهای سلولی مشتق شده از
مخمر، باکولوویروس یا حشرات و سلولهای پستانداران،
و در سالهای اخیر، قارچهای رشتهای هستند.
فرآیند بیان پروتئین نوترکیب در یک
سیستم، به اطلاعات زیر نیاز دارد:
انتخاب بردار بیان مناسب برای درج توالی ژن
انتخاب سیستم مناسب که بتواند بردار را بیان کند
روشهای مناسب غربالگری و افزایش مقیاس
بردار بیان پروتئین نوترکیب چیست؟
بردارهای بیان، اغلب برای افزایش بیان ژن استفاده میشوند.
این بردارها یک پروموتر (اغازگر رونویسی یک ژن) قوی برای
بیان ژن کلون شده را فراهم میکنند.
بردارهای بیان، همچنین حاوی ژنهای مقاوم به آنتی بیوتیک
هستند که امکان انتخاب ناقل و پروتئین نوترکیب را فراهم
میکند.
بردارهای بیان برای ساخت پروتئینهای یوکاریوتی در باکتریها
استفاده میشوند.
این ناقل دارای محل اتصال ریبوزوم، توالی پایانی و یک
پروموتر قوی تنظیم شده است.
تخلیص پروتئینهای نوترکیب
چیست؟
پروتئینهای نوترکیب، در سلولهای میزبان به همراه تنوع زیادی
از مولکولها که به طور طبیعی در آنها وجود دارد، تولید میشوند.
با این حال، در بیشتر کاربردهای آنها (برای مثال در درمان)
یک پروتئین نوترکیب باید خالص شده و از بقیه، جدا شود.
در مطالعه ساختار پروتئین یا توالی ها، تخلیص پروتئین ضروری
است.
دراین مورد، نمیتوان پروتئین مورد نظر را با سایر مولکولها
مخلوط کنیم تا اطمینان حاصل شود که نتایج به دست آمده
قابل اعتماد هستند.
مثال دیگر یک پروتئین با کاربرد درمانی است؛ موردی که در آن
ما باید اطمینان حاصل کنیم که فقط پروتئین درمانی در
ارگانیسم گیرنده تزریق میشود تا از نتایج غیرمنتظره،
جلوگیری شود.
روشهای تخلیص پروتئین نوترکیب
بیشتر روشهای تخلیص پروتئینهای نوترکیب، بر اساس
کروماتوگرافی است که در واقع مجموعهای از تکنیکهای
مختلف است.
تکنیکهای کروماتوگرافی براساس تفاوت بین خواص پروتئین
مورد نظر و خواص بقیه مولکولهای نمونه، جداسازی را
انجام میدهند.
این ویژگیها میوانند ساختارهای خاص مولکول، بار الکتریکی
یا اندازه و سایر موارد باشند.
پرکاربردترین روش برای تصفیه پروتئین، کروماتوگرافی تمایلی
است. این یکی از موثرترین تکنیکها است، زیرا از ترکیب
ساختار دلخواه (به نام برچسب) بر روی پروتئین استفاده میکند.
چنین برچسبی در هیچ مولکول دیگری از نمونه وجود ندارد
و به پروتئین مورد نظر ما ویژگیهای خاصی را میدهد که برای
تمایز و جداسازی از بقیه، مورد استفاده قرار میگیرد.
کروماتوگرافی تمایلی
با این حال، در شرایط خاص، ما نمی توانیم یک برچسب
به مولکول خود اضافه کنیم و باید به روشهای کمتر
اختصاصی روی آوریم. یکی از این روشها، فیلتراسیون ژل
است که مولکولها را با توجه به اندازه آنها جدا میکند.
با استفاده از رزین، میتوان مولکولها را با مشکلاتی که
هنگام عبور از منافذ روبهرو میشوند، جدا کرد.
یکی دیگر از روشهای رایج، کروماتوگرافی تبادل یونی
است که مولکولها را بر اساس بار الکتریکی، جدا میکند.
دو روش رایج دیگر آنهایی هستند که پروتئینها را بر اساس
قطبیت جدا میکنند.
کروماتوگرافی متقابل آبگریز وکروماتوگرافی فاز معکوس
بیشترین استفاده را دارند.
نتیجه گیری
پروتئینهای نوترکیب، در علم امروز دارای جایگاه بسیار
مهمی هستند.
در نتیجه تولید آنها نیز باید با دقت کافی انجام شود تا این
جایگاه توسط یک فرایند اشتباه، به خطر نیفتد.
همچنین خالصسازی آنها، برای درمان بیماریها و موارد پزشکی
کاربرد دارد و واضح است که بیان و تخلیص پروتئینهای نوترکیب
دقت بسیاربالایی را طلب میکند.
گردآورنده: صبا معجزاتی
منابع
