يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
نبلغ هنا أن التعبير عن مجمعات البروتين في الجسم الحي في الإشريكية القولونية يمكن أن يكون أكثر ملاءمة من تجارب إعادة التكوين التقليدية في المختبر. على وجه الخصوص ، نظهر أن الذوبان الضعيف للإشريكية القولونية DNA polymerase III ε الوحدة الفرعية (التي تتميز بنشاط نوكلياز خارجي 3'-5') يتحسن بشكل كبير عندما يتم التعبير عن نفس البروتين مع الوحدتين الفرعيتين α و θ (التي تتميز بنشاط بوليميراز الحمض النووي واستقرار ε ، على التوالي). نظهر أيضا أن التعبير المشترك للبروتين في بكتريا قولونية يمكن استخدامه لاختبار كفاءة كفاءة الوحدات الفرعية من الأنواع البكتيرية المختلفة للارتباط بمركب بروتين وظيفي. لقد أظهرنا بالفعل أن الوحدة الفرعية α من Deinococcus radiodurans DNA polymerase III يمكن التعبير عنها بشكل مشترك في الجسم الحي مع الوحدة الفرعية ε من بكتريا قولونية. بالإضافة إلى ذلك ، نبلغ عن استخدام التعبير المشترك للبروتين لتعديل تكرار الطفرات في الإشريكية القولونية. من خلال التعبير عن الوحدة الفرعية ε من النوع البري تحت سيطرة محفز araBAD (محفز أرابينوز) ، والتعبير المشترك عن متغير D12A المطفرة لنفس البروتين ، تحت سيطرة محفز lac (المحفز بواسطة الأيزوبروبيل-ثيو-β-D-galactopyranoside ، IPTG) ، تمكنا من تغيير بكتريا قولونية تردد طفرة باستخدام تركيزات مناسبة من المحفزات أرابينوز و IPTG. أخيرا ، نناقش التطورات الحديثة والتحديات المستقبلية للتعبير المشترك عن البروتين في الإشريكية القولونية.
إدخال تكنولوجيات overexpression عزز إما الدراسات البيوكيميائية لل-نسخة منخفضة الانزيمات عدد والإنتاج الصناعي من البروتينات الصيدلانية الفعالة (مثل الأنسولين). منذ ظهور هذه التقنيات، وقد تم تحقيق تقدم كبير لزيادة الغلة ونوعية البروتينات المؤتلف. وبالإضافة إلى ذلك، تم تطوير بدائية النواة 1،2 و حقيقية النواة 3 أنظمة overexpression على مر السنين، وتقديم بدائل مفيدة ل"حصان العمل" للتكنولوجيا الحيوية من البروتين، أي كولاي. على وجه الخصوص، وتوافر منصات بديلة لE. أدى القولونية إلى إنتاج الببتيدات المؤتلف أو البروتينات التي تحمل التعديلات بعد متعدية. ومع ذلك، فإنه يجب ذكره أن E. القولونية لا يزال يمثل كائن الاختيار لإنتاج البروتين المؤتلف. ويرجع ذلك إلى عدة عوامل، من بينها الأكثر صلة يمكن أن تكونتعتبر: أ) توافر عدد كبير من أنظمة overexpression (ناقلات التعبير وسلالات) لE. القولونية 1،2. ب) مرات الجيل القصير، وغلة الكتلة الحيوية العالية، من E. القولونية في مجموعة متنوعة من الوسائط الغنية والاصطناعية. ج) للتلاعب سطحي إما في الكيمياء الحيوية وعلى المستوى الجيني لهذه الكائنات الحية الدقيقة. د) عزل سلالات قادرة على إنتاج البروتينات السامة 4؛ ت) بناء سلالات تتميز تحريض متجانسة على مستوى السكان 5،6. وبالإضافة إلى ذلك، تبين في الآونة الأخيرة أن الأنظمة التعبير مناسبة للإنتاج في E. القولونية من البروتينات بعد translationally تعديل يمكن وضعها والتي شيدت 2.
في الوقت الحاضر، ويستخدم البروتين overexpression أساسا للحصول على البروتينات أحادى أو وطي بلازميدة قليلة القسيمات، الذي لا يمكن أن يؤديها مع جين واحد مستنسخ إلى البلازميد المناسب hypersynthesis. ومع ذلك، كان الاهتمام في الآونة الأخيرةالمدفوعة لبناء E. أنظمة البروتين شاركت في التعبير القولونية، مما يشكل تحديا للإنتاج، في الجسم الحي، من مجمعات للمغاير بلازميدة قليلة القسيمات 2. ومن المثير للاهتمام، والتجارب في وقت مبكر من البروتين شاركت في التعبير كلمة أمام الجمعية بين الأنواع من مفارز كبيرة وصغيرة من كربوكسيلاز السيانوبكتيريا ريبولوز-1،5-bisphosphate / أوكسيجيناز 7،8، ورابطة أشكال اقتطاع وطول كامل من HIV-1 الناسخ 9 عكس. وأظهرت هذه الدراسات الرائدة التي البروتين شاركت في التعبير يمثل بديلا قويا لالتقليدية في إعادة المختبر. وبالإضافة إلى ذلك، والبروتين شارك في التعبير في E. وقد استخدم القولونية لإنتاج البروتينات المختلفة التي تحمل التعديلات بعد متعدية 2، للحصول على البروتينات التي تحتوي على الأحماض الأمينية غير طبيعية 2، وزيادة العائد من بروتينات الغشاء overexpressed 2. وعلاوة على ذلك، فإن احتمال من البروتين شاركت في التعبير كأداة لتمنح لE. القولونية المنافسةالامتحانات التنافسية الوطنية في إفراز البروتين هو قيد التحقيق النشط 2.
اثنين من الاستراتيجيات الرئيسية للبروتين شارك في التعبير في E. القولونية يمكن اتباعها: ط) استخدام البلازميد واحد لاستضافة جينات مختلفة إلى أن overexpressed. ب) استخدام البلازميدات متعددة في الخلايا واحد للمشاركة في التعبير عن البروتينات المستهدفة. في الحالة الأولى، ومعايير لاختيار البلازميد لا تختلف عن تلك التي واحدة من التجارب البروتين overexpression التقليدية، على الرغم من البلازميدات معينة تحتوي على العناصر جنبا إلى جنب المروج / المشغل شيدت للمشاركة في التعبير 10. ولذا فإن هذا النهج الأول هو بسيط جدا. ومع ذلك، فإنه تجدر الإشارة إلى أن استخدام البلازميد واحد للمشاركة في التعبير عن مختلف البروتينات يواجه صعوبات كبيرة اثنين: أ) الكتلة الجزيئية للزيادات ناقلات مع عدد من الجينات استضافت، مما يحد من عدد من البروتينات وأعرب المشترك؛ ب) عندما يتم استنساخ جينات متعددة تحت سيطرة أحد المروجين واحد، يمكن قطبية decreasالبريد التعبير عن الجينات البعيدة من المروج. استخدام البلازميدات مزدوجة أو متعددة في واحد E. خلايا القولونية ديها لتحقيق التوافق بين ناقلات الاختيار، وبالتالي فرض القيود على تركيبات المؤهلة من البلازميدات. ومع ذلك، فإن هذه الاستراتيجية شاركت في التعبير الثانية يتميز بميزة التي تحتوي على الكتلة الجزيئية للناقلات، ويحد قطبية. نحن شيدت مؤخرا نظام المشاركة في التعبير البروتين مصممة لتسهيل مكوكية من الجينات بين البلازميدات شاركت في التعبير 11. على وجه الخصوص، ونحن شيدت سلسلة نواقل pGOOD، الميزات ذات الصلة والتي هي: أ) أصل p15A النسخ المتماثل، لتوفير التوافق من البلازميدات pGOOD مع ناقلات التجارية التي تحتوي على أصل ColE1 (على سبيل المثال، سلسلة pBAD 12)؛ ب) الكاسيت التتراسيكلين المقاومة. ج) وجود لاك -derived العناصر التنظيمية، أي المروج-المشغل (O 1) الزوجين واسي س الجين. باستخدام زوجين pBAD-pGOOD المناسب، كنا قادرين على بإفراط عن جوهر الحفاز E. القولونية DNA بوليميريز الثالث، تتكون من ثلاثة مفارز مختلفة، أي α (في 'البلمرة، ε (و3'-5 5'-3) "نوكلياز خارجية) وθ (استقرار ε) 13. على وجه الخصوص، أثبتنا أن شارك في التعبير عن مجمع αεθ كان يعتمد بشكل صارم على بالإضافة إلى E. القولونية مستنبت كل من IPTG وأرابينوز، مما اثار overexpression من pGOOD وpBAD، على التوالي (الشكل 1A).
في هذا التقرير، فإننا توضيح كيفية البروتين شاركت في التعبير يمكن أن تحل بكفاءة صعوبات مرتبطة الذوبان الفقراء من حدة فرعية البروتين المعقدة. وبالإضافة إلى ذلك، وتبين لنا كيف في بروتين الجسم الحي الاختبارات تكامل لا يمكن أن يؤديها، ونحن تقريرا أخيرا على استخدام البروتين شاركت في التعبير للتردد طفرة في تناغم E. مضيق بين قمتينأنا. لتحقيق هذا الهدف، وكنا الأزواج pGOOD-pBAD مناسبة لتوضيح الأمثلة ذات الصلة في كل دراسة حالة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. عزل E. القولونية المشارك transformants
2. المشارك التعبير عن α ε والوحدات الصغرى من E. القولونية البلمرة DNA III
3. المشارك التعبير عن α الوحدة الفرعية من Deinococradiodurans سلطات الجمارك البلمرة DNA الثالث وε الوحدة الفرعية من E. القولونية البلمرة DNA III
4. جل الترشيح اللوني
5. تحليل الطفرة من السكان المشارك معربا عن البرية من نوع ε الوحدة الفرعية من E. القولونية البلمرة DNA الثالث والطفري εD12A البديل
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الوحيدات ε من E. يتكون القولونية DNA بوليميريز الثالث من 243 الأحماض الأمينية ويحتوي الفقراء الذوبان 17،18، ما لم يتم حذف مخلفات 187-243 17. ومع ذلك، لقد أظهرنا سابقا 11 أن شارك في التعبير عن α كامل طول، ε، ومفارز θ غلة البلمرة DNA للذوبان III الأساسية الحفاز (الشكل 1). على وجه الخصوص، وذلك باستخدام نظام pBAD-pGOOD شاركت في التعبير، أثبتنا أن: ط) على overexpression من α ومفارز ε يمكن التحكم بشكل مستقل من قبل أرابي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يمكن أن تكون البروتينات المختلين جوهريا، ويضم المناطق التي لا تقتصر على عدد محدود من التشكل 25 الهيكل العالي. هذه البروتينات المختلين وعادة ما تكون عرضة لتجميع 25، وعزلتهم وتوصيف قد تمثل مهمة صعبة. الوحيدات ε من E. القولونية DNA بوليميريز III ملامح اثنين من المجالات المتميزة 26،27، وهما: أ) المجال N-ثالثا، تحمل "النشاط نوكلياز خارجية 3'-5، والمختصة في ملزمة الوحيدات θ. ب) المجال C-ثالثا، المسؤولة عن الربط إلى α (البلمرة) فرعية. وم...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.
واعترف بشكل كبير على إذن من الوثاب وإلسفير في إعادة طبع الأرقام.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| أجار | سيجما ألدريتش | A1296 | |
| أمبيسلين | سيجما ألدريتش | A9518 | |
| كلوروفورم | سيجما ألدريتش | 288306 | |
| EDTA | سيجما ألدريتش | EDS | |
| جلسرين | سيجما ألدريتش | G5516 | |
| INT | سيجما ألدريتش | I8377 | |
| IPTG | سيجما ألدريتش | I5502 | |
| KCl | سيجما ألدريتش | P9541 | |
| L-أرابينوز | سيجما ألدريتش | A3256 | |
| MgCl2< / sub> | سيجما ألدريتش | M2670 | |
| كلوريد الصوديوم | سيجما ألدريتش | 31434 | |
| PMSF | سيجما ألدريتش | P7626 | |
| PNP-gluc | سيجما ألدريتش | N7006 | |
| pNP-TMP | سيجما ألدريتش | T0251 | |
| تتراسيكلين | سيجما ألدريتش | 87128 | |
| قاعدة تريزما ؛ | Sigma-Aldrich | T1503 | |
| Tryptone | Sigma-Aldrich | 95039 | |
| مستخلص الخميرة | Fluka | 70161 | |
| محلول أكريلاميد 30٪ | BioRad | 161-0158 | للهلام الكهربائي |
| الأمونيوم بيرسولفات | BioRad | 161-0700 | للرحلان الكهربائي |
| للهلام جلايسين | BioRad | 161-0718 | للهلام الرحلان الكهربائي |
| SDS | BioRad | 161-0302 | للرحلان الكهربائي للهلام |
| TEMED | BioRad | 161-0800 | للرحلان الكهربائي للهلام |
| تريس | BioRad | 161-0719 | للهلام الكهربائي |
| Cuvettes 0.1 سم | BioRad | 1652089 | لجهاز الطرد المركزي للتثقيب الكهربائي |
| 5415R | Eppendorf | ||
| جهاز الطرد المركزي Allegra 21R | Beckman | ||
| جهاز الكروماتوغرافيا GradiFrac | Pharmacia Biotech | ||
| Gene Pulser II التثقيب الكهربائي | BioRad | ||
| Microplate Reader 550 | Biorad | ||
| MiniProtean 3 خلايا | BioRad | ||
| مزود الطاقة | BioRad BioRad | ||
| سونيكاتور 3000 | ميسونيكس |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.