Лекция_4_ГИ_М_2014
.pdf
Генетическая инженерия
Растения-продуценты
Системы экспрессии ценных рекомбинантных белков
E.coli; 58 |
клетки насекомых; 3 |
|
клетки млекопитающих; 74 |
Дрожжи; 21 |
Растения и клетки растений; 8 |
|
молоко трансгенных животных; 3
Сравнительная характеристика систем для получения рекомбинантных белков
|
Сложность/ |
Уровень |
Необходи- |
Экологи- |
|
время |
экспрессии |
мость |
ческий риск |
|
получения |
|
очистки |
|
|
продуцента |
|
|
|
|
|
|
|
|
Трансгенные |
Умеренное |
Низкий |
Не |
Достаточный |
растения |
|
|
обязательно |
|
|
|
|
|
|
Культуры |
Умеренное |
Умеренный |
Обязательно |
Низкий |
клеток |
|
|
|
|
животных |
|
|
|
|
Трансгенные |
Значительное |
Средний |
Не |
Умеренный |
животные |
|
|
обязательно |
|
|
|
|
|
|
Бактерии и |
Низкое |
Высокий/ |
Обязательно |
Низкий |
дрожжи |
|
Средний |
|
|
|
|
|
|
|
Сравнительная характеристика систем для получения рекомбинантных белков
|
Продук- |
Возможность |
ПТМ |
Риск |
|
тивность |
масштаби- |
(включая |
загрязнения |
|
|
рования |
гликозили- |
|
|
|
|
рование) |
|
Трансгенные |
кг/га |
Очень высокая |
Приемлемое |
Минимальный |
растения |
|
|
|
|
Культуры |
г/л |
Низкая |
Корректное |
Вирусы, |
клеток |
|
|
|
прионы, |
животных |
|
|
|
онкогенная |
|
|
|
|
ДНК |
Трансгенные |
г/л (г/м3) |
Высокая |
Корректное |
Вирусы, |
животные |
|
|
|
прионы, |
|
|
|
|
онкогенная |
|
|
|
|
ДНК |
Бактерии и |
г/л (г/м3) |
Средняя |
Нет или |
Эндотоксины |
дрожжи |
|
|
некорректное |
|
|
|
|
|
|
Стоимость рекомбинантных продуктов из
разных экспрессионных систем (по Knablein, 2005 и |
||||
$150 |
Desai et al., 2010) |
5% |
растения |
|
|
|
|||
|
|
|
||
материалсырогограмм$/,стоимость |
$2 |
$0.05 |
|
микроорганизмы |
|
|
|||
|
|
|
||
|
|
|
0,1% |
|
Культуры |
Трансгенное |
Трансгенные |
|
растения |
клеток |
молоко или |
растения |
|
клетки животных |
животных |
яйца |
|
|
|
|
|
|
||
Использование растений как биофабрик для наработки:
-фармацевтических белков
-антител
-вакцин
-новых биоматериалов
Использование растений для наработки белков шелка паутины
Паутина (шелк паутины) - упорядоченные белковые конгломераты, образующиеся в результате сложных процессов белок-белковых взаимодействий внутри соответствующих желез паука
Лучше всех изучены каркасные нити шелка паутины, образованные двумя белками – спидроином 1 и 2. Эти белки являются типичными представителями
фибриллярных белков.
Наличие большого количества повторов в составе генов белков паутины обусловливают структуры этих белков, состоящих из повторяющихся пептидных мотивов (модулей), в которых полиаланиновые блоки чередуются участками, обогащенными глицином.
повторяющийся элемент белка шелка паутины спидроина 1 Nephila clavipes :
[GGAGQGGYGGLGSQGAGRGGLGGQGAG(A)4-7]
Уникальные свойства спидроинов
•Высокая прочность и эластичность
•Низкая иммуногенность
•Низкая токсичность
•Деградация in vivo
Меняя последовательности исходных модулей и следя за изменениями механохимических свойств соответствующих фибрилл, можно, с одной стороны, моделировать структурно-функциональные взаимоотношения белков этого типа, а, с другой стороны, разрабатывать искусственные белки – аналоги белков паутины с заранее заданными свойствами и создавать на их основе материалы с различным сочетанием свойств прочности и эластичности
Поиск систем экспрессии синтетических генов спидроинов
Бактерии - низкий выход продукта:
-невозможность синтеза белка > 1000 а.о.
-нестабильность генов вследствие их периодической структуры