فرآیند بیان و تخلیص پروتئین نوترکیب در سیستم بیانی پروکاریوتی

میزبان های سیستم بیانی پروکاریوتی

میزبان های متفاوتی در سیستم بیانی پروتئین های نوترکیب پروکاریوتی وجود دارد که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد :

1. E. Coli
2. Bacillus megaterium
3. B.licheniformis
4. B.subtilis
5. B. brevis

باکتری E. Coli یکی از اولین و گسترده ترین میزبان های استفاده شده برای تولید پروتئینهای نوترکیب می باشد. این سیستم برای بیان عملکردی پروتئین های غیر گلیکوزیله بسیار عالی است. سیستم های مفید دیگر پروکاریوتی برای تولید پروتئین نوترکیب که در بالا به آن اشاره شده است که مهمترین آن ها همان باکتری E. Coli می باشد.

مزایا :

از مزایای این سیستم می توان به رشد سریع، تراکم بالا در محیط های ساده و ارزان قیمت، اطلاعات ژنتیکی کاملاً شناخته شده، در دسترس بودن تعداد زیادی از ناقل های کلونینگ و سویه های جهش یافته میزبانی، انتقال ساده، کنترل آسان پروموتور آن، امکان تولید انبوه پروتئین نوترکیب اشاره کرد.

معایب :

با این حال سیستم پروکاریوتی دارای برخی معایب است. یکی از این معایب، تراکم سلولی بالا به علت تشکیل استات است که منجر به مسمومیت میشود. همچنین پروتئین هایی که در اجسام انکلوژن تولید می شوند اغلب غیر فعال و غیرقابل حل هستند و نیاز به تا خوردن مجدد دارند.

این سیستم در تولید پروتئین هایی با دی سولفید زیاد، عاجز است. محدودیت های دیگرسیستمهای بیان پروکاریوتی شامل فقدان تغییرات پس از ترجمه به عنوان مثال گلیکوزیلاسیون پروتئین، تغییرات یا جایگزینی اسیدآمینه ها به دلیل ترجیح کدونی، آلودگی با اندوتوکسین، تخریب پروتئین خارجی در میزبان، پردازش ناصحیح به دلیل فقدان چاپرون ها، عدم تولید پروتئین فعال، بی ثباتی پلاسمیدها، تولید مقادیر اندک پروتئین های عملکردی و تجمع محصول نوترکیب به عنوان انکلوژن  بادی و دشوار شدن خالص سازی پروتئین است.

نکته :

از میان سیستم های مختلف تولیدکننده پروتئین های نوترکیب، سیستم یوکاریوتی به دلیل تولید پروتئین های بزرگ به ویژه پروتئین های غنی از باند دی سولفید و تغییرات پس از ترجمه بروی آنها نسبت به سیستم پروکاریوتی ترجیح داده میشود.

این در حالی است که سیستم های پروکاریوتی جهت سنتز پروتئین های کوچک کاراتر است.

به دلیل ساده بودن روش و کم هزینه بودن، سامانه بیان اشرشیاکلای همچنان به عنوان پرکاربردترین سامانه بیانی باکتریایی و بعنوان اولین انتخاب برای تحقیقات آزمایشگاهی و توسعه اولیه محصول در فعالیت های تجاری مورد استفاده قرار می گیرد.

فرآیند کلی بیان و تخلیص 

این فرآیند شامل مراحل زیر است، که در پست های بعدی در مورد هر مرحله بیشتر توضیح می دهیم:
برای تولید پروتئین نوترکیب ابتدا ژن مورد نظر را داخل وکتور (پلاسمید) بیانی کلون می کنیم، سپس وکتور را به داخل سلول میزبان منتقل می کنیم. به این فرآیند ترانسفورماسوین می گویند. بعد از رشد و تکثیر سلول میزبان، سلول ها را باید لیزکرد تا پروتئین های سلولی آزاد شوند. در مرحله بعد محلول حاوی پروتئین های سلولی و پروتئین نوترکیب را به ستون کروماتوگرافی منتقل می کنیم. پس از چند مرحله شستشو ستون، پروتئین های اضافی از ستون خارج می شوند و فقط پروتئین نوترکیب به ستون متصل باقی می ماند. در مرحله آخر با افزودن بافر elution به ستون، پروتئین نوترکیب از ستون خارج می شود.

مطالب مرتبط: بیان پروتئین های نوترکیب یوکاریوتی – اجزا و نواحی تشکیل دهنده وکتورها یا پلاسمیدهای بیانی