Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed reze Zareie abarghoei
سیدرضا زارعی ابرقویی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahdi Abbasian
مهدی عباسیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1384

TITLE

Design, Gene Synthesis and Expression of MBP8298 Therapeutic Peptide in Escherichia coli
In resent years peptides have been shown to be more important that what it was previously believed in both plant and animal growth and development. This as well as the pharmaceutical and industrial applications of peptides have led to improved large scale production and purification of these compounds. Generally production of peptides intended for in vitro research, regulation of cell physiology and therapeutic applications, follows one of two main methods: chemical synthesis or hetrologous expression. Yet expression of very short polypeptide chains can sometimes be problematic in microbial systems, including in bacterial cells such as Escherichia coli . In these cases the use of tandem repeat of peptide units or insertion of fusion partners may increase expression efficiency. In the present study MBP8298, a 17-amino acid peptide, was selected as a model peptide for a study of heterologous expression in E. coli . Nucleotide coding sequence of MBP8298 was designed and synthesized based on the bacterial codon usage, mRNA secondary structure, as well as the required nucleotide restriction sites and polypeptide cleavage points. A nucleotide sequence encoding a fusion partner (based on the sequence by Paulus et al , 2004 and hence named Paulus Sequence) was also constructed the same gene synthesis technology. The fusion partner was subsequently attached upstream of two concatemers of MBP8298 coding sequence that in turn had a downstream 6His tag coding sequence. This construct, dubbed PM 2 H (comprising Paulus + 2 MBP8298 + 6His) was then cloned into a pET-21c(+) expression vector. The Paulus Sequence encodes an AU-rich sequence just after the start codon, followed by a stem-loop in the mRNA structure and is reported to increase expression of downstream polypeptides probably because of enhanced translation initiation. For comparison purposes two other constructs were also prepared. First, one named M 2 H, that had a similar structure to PM 2 H but lacked the Paulus Sequence and second, another one named UM 2 H that contained ubiquitin ORF (Isolated from Medicago truncatula ) in place of the Paulus Sequence. Once sequencing of the constructs were confirmed, they were transformed into the expression hosts BL21(DE3) and subsequently induced with IPTG to produce the recombinant proteins. Analysis of expressed proteins, by SDS-PAGE, indicated that UM 2 H and PM 2 H were present as soluble and inclusion body respectively. No expression of M 2 H was detected. Expressed fusion proteins were purified by Ni affinity batch chromatography (which in turn verified the expected presence of C-terminal His tags). In summary it was shown that both fusion partners (Paulus Sequence and ubiqutin) markedly increase the MBP8298 expression level that was otherwise non detectable
در سال های اخیر تولید مولکول های پپتیدی به دلیل نقش اساسی آنها در فرایندهای رشد و تمایز سلول های گیاهی و جانوری و همچنین اهمیت دارویی و تجاری مورد توجه روزافزون بوده است. تولید پپتید هایی با مقادیر زیاد و خلوص بالا که به منظور مطالعات in vitro ، کنترل فیزیولوژی سلولی یا به عنوان دارو مد نظر هستند به دو شیوه ی سنتز شیمیایی و بیان تراریختی انجام می پذیرد. از آنجا که بیان مستقیم پپتید های کوچک در سیستم های باکتریائی عمدتاً با شکست مواجه می شود، معمولاً با اتصال واحد های پپتیدی به یکدیگر یا اتصال توالی پپتید مورد نظر به یک توالی الحاقی (موسوم به "شریک الحاق")، می توان احتمال موفقیت بیان این دسته از مولکول ها را افزایش داد. در تحقیق حاضر پپتید 17-اسیدآمینه ای MBP8298 به عنوان یک مدل برای بیان در باکتری Escherichia coli انتخاب شد. توالی DNA کد‌کننده پلی‌پپتید MBP8298 با توجه به ردیف اسیدهای‌آمینه، ترجیح کدونی، تشکیل ساختار ثانویه‌ی مطلوب برای مولکول mRNA، لحاظ جایگاه های برشی مناسب در توالی DNA و جایگاه شکست در پلی پپتید نهایی، طراحی و تهیه‌گردید. برای افزایش احتمال بیان MBP8298، اتصال دو شریک الحاق، یکی پپتیدی موسوم به توالی پائولوس و دیگری پروتئین یوبی کویتین نیز مد نظر قرار گرفت. توالی پائولوس به ترتیب ذکر شده در فوق و با لحاظ جایگاه های برشی مناسب با استفاده از روشهای سنتز ژن تهیه‌گردید و بالاخره دستواره ی سنتتیک PM 2 H (شامل شریک الحاق پائولوس، دایمر MBP8298 و توالی برچسبی 6His برای تخلیص نهائی پروتئین تراریختی) در ناقل بیانی pET-21c(+) همسانه سازی شد. توالی پائولوس که به منظور بهینه سازی آغاز ترجمه در بالا دست این دستواره تعبیه شده بود، بعد از کدون آغاز مشتمل بر یک توالی غنی ازنوکلئوتید های AU و یک ساختار ساقه-حلقه (در مولکول mRNA) بود. دستواره ی UM 2 H که بجای شریک الحاق پائولوس دارای قطعه ی ORF یوبی کوئیتین (جداسازی شده از گیاه Medicago truncatula ) بود نیز به همین طریق ساخته شد و بالاخره به منظور مقایسه، دستواره ی سومی موسوم به M 2 H که فاقد شریک الحاق بود نیز ساخته شد. سه دستواره ی مذکور پس از توالی یابی به میزبان بیانی BL21(DE3) منتقل و برای بیان پروتئین ترکیبی مورد نظر با IPTG القاء شدند و میزان بیان پروتئین های تراریخت با استفاده از ژل SDS-PAGE مشاهده گردید. پروتئین های تراریخت UM 2 H و PM 2 H به ترتیب در بخش مایع و اجسام متراکم باکتری مشاهده شدند. در حالی که پروتئین تراریخت M 2 H بر روی ژل مشاهده نشد. پروتئین های الحاقی تولید شده با کمک کروماتوگرافی جذبی بر روی ستون Ni-NTA با موفقیت خالص سازی شدند. در پایان نتیجه گیری شد که هر دو شریک الحاق پائولوس و یوبی کوئیتین سبب بیان بالای MBP8298 می شوند، در حالی که در غیاب آنها بیان پپتید مشاهده نمی شود. همچنین توالی پائولوس منجر به بیان محصول به صورت اجسام نامحلول و توالی یوبی کوئیتین منتهی به بیان محصول به صورت محلول می گردد. وجود و عملکرد برچسب 6His نشان می دهد که توالی پروتئین های مذکور با توالی مورد ..

ارتقاء امنیت وب با وف بومی