بهبود توليد پروتئين‌هاي نوتركيب در باكتري اشرشياكلي

Progress in Escherichia coli production of recombinant proteins

امروزه با استفاده از مهندسي ژنتيك، پروتئين‌هاي نوتركيب مي‌توانند در حجم انبوه، كيفيت مطلوب و هزينه پايين براي پاسخگويي به خواسته‌هاي صنايع مختلف توليد شوند. پروتئين‌هاي نوتركيب مي‌توانند در روش‌هاي بياني مختلفي نظير سيستم‌هاي بياني عاري از سلول يا بر پايه سلول­هاي پروكاريوتي يا يوكاروتي بيان شوند. با توجه به مزاياي استفاده از سلول­هاي پروكاريوتي، يكي از سيستم­هاي متداول براي توليد پروتئين­هاي نوتركيب، استفاده از باكتري اشريشياكلي (E.coli) است. هدف از مطالعه حاضر بررسي دقيق­تر بيان پروتئين نوتركيب در باكتري E. coli و ارائه راه­كارهاي مناسب براي دستيابي به كشت با تراكم سلولي بالا و با قابليت بيان بيشينه است. از اين رو با مطالعه حدود 63 مقاله چاپ شده در زمينه مهندسي ژنتيك، سيستم­هاي بياني گوناگون براي توليد پروتئين­هاي نوتركيب معرفي و سپس راهكارهاي عمومي براي بيان بالاتر آنها بررسي شدند. رويكردهاي متعددي براي افزايش بازدهي و حلاليت به­ كار گرفته شده است؛ تغيير سرعت سنتز پروتئين­ها، استفاده از پروتئين­هاي اتصالي، موتاسيون در پروتئين هدف، بيان هم­زمان چاپرون­هاي ملكولي و بهينه سازي شرايط كشت از جمله روش­هايي است كه در اين مطالعه ارزيابي شده­اند. كلونينگ مجازي در بستر توسعه روش­هاي نرم­افزاري و پايگاه­هاي اطلاعاتي غني­تر به كمك ابزار و آزمون­هاي آزمايشگاهي آمده و توانسته است به رفع محدوديت­هاي بيان نوتركيب پروتئين­ها در ميزبان­هايي با سيستم بياني متفاوت منجر شود.

Today, using genetic engineering, recombinant proteins can be produced in large volumes, desirable quality and low cost to meet the demands of different industries. The recombinant proteins can be expressed in various expression methods such as cell-free expression systems or prokaryotic or eukaryotic cells. Considering the advantages of using prokaryotic cells, one of the commonly used systems for the production of recombinant proteins is the cultivation of Escherichia coli (E. coli). The aim of the present study was to evaluate the expression of recombinant protein in E. coli and provide a suitable methods for achieving high cell density and maximal expression capability. Hence, by studying about 63 published articles in the field of genetic engineering, various expression systems were introduced for recombinant proteins production. In spite of many advantages and vast applications for this method of recombinant protein production, its use may include problems such as false folding, production of aggregated proteins and the absence of expression of soluble and active ones. Several approaches have been developed to increase the efficiency and solubility; change in the rate of synthesis of proteins, use of binding proteins, mutations in the target protein, simultaneous expression of molecular chaperones and optimization of culture conditions, are among different methods which is evaluated in this study. Virtual cloning has come into the context of developing more advanced software tools and databases and has been able to eliminate the limitations of recombinant expression of proteins in hosts with a different expression system.