زیست شناسی کاربردی

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

براساس موضوعات

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اخبار و اعلانات

اطلاعات آماری نشریه

راهنمای نویسندگان

جهت رفع مشکل پرداخت مالی در سامانه

راهنمای ثبت نام داروان در Publons

داوران سال 1398

داوران سال 1399

داوران سال 1400

داوران سال 1401

بهینه‏سازی کدونی و مقایسه‏ی بیان فاکتور رشد عصبی بتا انسانی (β-NGF) بصورت نوترکیب در میزبان‏های باکتریایی( BL21(DE3 و BL21(DE3)pLysS

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران، گروه مهندسی علوم زیستی، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران، گروه مهندسی علوم زیستی، تهران، ایران

3 دانشیار، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، گروه بیوشیمی بالینی، تهران، ایران

چکیده

فاکتور رشد عصبی بتا (β-NGF) برای اولین بار بدلیل نقش حیاتی‌اش در رشد و بقای سلول‏های عصبی مورد مطالعه قرار گرفت. این پروتئین که به خانواده‌ی نوروتروفین‌ها تعلق دارد در درمان بیماری‌های تخریب عصبی نظیر آلزایمر دارای نقش قابل ملاحظه‏ای می‏باشد. بدین منظور، β-NGF انسانی نوترکیب برای اولین‏بار در ایران در دو سویه‏ی متفاوت باکتری E.coli بیان شد. از آنجاییکه β-NGF در ساختار فعال و عملکردی خود دارای سه پیوند دی‏سولفیدی است، محیط احیا کننده‏ی سیتوپلاسم E.coli برای بیان آن مناسب نمی‌باشد. بنابراین، محیط اکسید کننده‌ی پری‏پلاسم جهت تولید β-NGF همراه با تاخوردگی صحیح مورد توجه قرار گرفت. در این تحقیق، cDNA β-NGFانسانی بدست آمده از بانک اطلاعاتی NCBI پس از بهینه‌سازی کدونی و ساب کلونینگ در وکتور pET39b(+)، حاوی ژن دی سولفید ایزومراز A، به روش ترنسفورماسیون (شوک حرارتی) به سویه‌های BL21(DE3)pLysS و BL21(DE3) انتقال یافت. بیان همزمان با استفاده از القای پروموتر با غلظت‌ 1 میلی مولار IPTG صورت گرفت. سپس، محتوای پروتئینی استخراج شده از دو سویه‏ی مذکور با استفاده از تکنیک‌های SDS-PAGE و دات بلات با یکدیگر مقایسه گردید. نتایج نشان دهنده بیان، بویژه در سویه باکتریایی BL21(DE3) می باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Codon Optimization and Comparison of Recombinant Human β-NGF Expression in BL21(DE3)pLysS and BL21(DE3) Bacterial Hosts

نویسندگان [English]

  • Masoumeh Rajabi bazl 1
  • zahra Hajihassan 2
  • Mona Sohrabi 3

چکیده [English]

Beta Nerve growth factor (β-NGF) was first known for its vital role in development and survival of neurons. This protein, which belongs to the neurotrophin family, plays a considerable role in the treatment of neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s disease (AD). As a result of its characteristic, recombinant human β-NGF (rhβNGF) was expressed in two different strains of E.coli for the first time in Iran. β-NGF has three disulfide bonds in its native and functional structure, so the cytoplasmic reducing environment of E.coli is not appropriate for its expression. Therefore, the oxidative space of periplasm for production of correctly folded β-NGF was considered. In this study, hβNGF cDNA obtained from NCBI data bank after codon optimization and subcloning in pET39b(+) vector containing DsbA gene was transformed (using heat shock) to BL21(DE3)pLysS and BL21(DE3) strains of E.coli. Co-expression occurred via induction of promoter with 1 mM of IPTG. Consequently, extracted proteins from these two strains were compared with each other with SDS-PAGE and Dot blot techniques. The data shows βNGF expression especially in BL21(DE3) strain of E.coli.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nerve Growth Factor
  • Periplasmic Expression
  • Recombinant Protein
  • Escherichia coli
مراجع
 Althaus, H.H. (2004). Remyelination in multiple sclerosis: a new role for neurotrophins?. Progress in brain research. 146: 415-432.
 Barnett, J., Baecker, P., Routledge-Ward, C., Bursztyn-Pettegrew, H., Chow, J., Nguyen, B., Bach, C., Chan, H., Tuszynski, M.H., Yoshida, K., et al. (1990). Human β nerve growth factor obtained from a baculovirus expression system has potent in vitro and in vivo neurotrophic activity. Experimental Neurology. 110: 11-24.
 Bax, B., Ferguson, G., Blaber, M., Sternberg, M.J., Walls, P.H. (1993). Prediction of the three‐dimensional structures of the nerve growth factor and epidermal growth factor binding proteins (kallikreins) and an hypothetical structure of the high molecular weight complex of epidermal growth factor with its binding protein. Protein Science. 2: 1229-1241.
 Berkmen, M. (2012). Production of disulfide-bonded proteins in Escherichia coli. Protein Expression and Purification. 82: 240-251.
 Bruce, G., Heinrich, G. (1989). Production and characterization of biologically active recombinant human nerve growth factor. Neurobiology of Aging. 10: 89-94.
 Dechant, G., Neumann, H. (2002). Neurotrophins. Advances in Experimental Medicine and Biology. 513: 303-334.
 Dicou, E. (1992). Expression of recombinant human nerve growth factor in Escherichia coli. Neurochemistry International. 20: 129-134.
 Fahnestock, M. (1991). Structure and biosynthesis of nerve growth factor. Current Topics in Microbiology and Immunology. 165: 1-26.
 Fan, B.S., Lou, J.Y. (2010). Recombinant expression of human nerve growth factor beta in rabbit bone marrow mesenchymal stem cells. Molecular Biology Reports. 37: 4083-4090.
 Fujimori, K., Fukuzno, S., Kotomura, N., Kuno, N., Shimizu, N. (1992). Overproduction of biologically-active human nerve growth factor in Escherichia coli. Bioscience, Biotechnology and Biochemistry. 56: 1985-1990.
 Heese, K., Low, J.W., Inoue, N. (2006). Nerve growth factor, neural stem cells and Alzheimer’s Disease. Neurosignals. 15: 1-12.
 Ibáñez, C.F. (1998). Emerging themes in structural biology of neurotrophic factors. Trends in Neurosciences. 21: 438-444.
 Iwane, M., Kitamura, Y., Kaisho, Y., Yoshimura, K., Shintani, A., Sasada, R., Nakagawa, S., Kawahara, K., Nakahama, K., Kakinuma, A. (1990). Production, purification and characterization of biologically active recombinant human nerve growth factor. Biochemical and Biophysical Research Communications.171: 116-122.
 Kawamoto, K., Matsuda, H. (2004). Nerve growth factor and wound healing.Progress in Brain Research.146: 369-384.
 Kurokawa, Y., Yanagi, H., Yura, T. (2001). Overproduction of bacterial protein disulfide isomerase (DsbC) and its modulator (DsbD) markedly enhances periplasmic production of human nerve growth factor in Escherichia coli. Journal of Biological Chemistry. 276: 14393-14399.
 Laemmli, U.K. (1970). Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 227: 680-685.
 Lambiase, A., Sacchetti, M., Bonini, S. (2012). Nerve growth factor therapy for corneal disease. Current Opinion In Ophthalmology. 23: 296-302.
 Levi-Montalcini, R. (1987). The nerve growth factor 35 years later. Science. 237: 1154-1162.
 McDonald, N.Q., Lapatto, R., Murray-Rust, J., Gunning, J., Wlodawer, A., Blundell, T.L. (1991). New protein fold revealed by a 2.3-A resolution crystal structure of nerve growth factor. Nature. 354: 411-414.
 Muangman, P., Muffley, L.A., Anthony, J.P., Spenny, M.L., Underwood, R.A., Olerud, J.E., Gibran, N.S. (2004). Nerve growth factor accelerates wound healing in diabetic mice. Wound Repair and Regeneration. 12: 44-52.
 Nguyen, B., Jarnagin, K., Williams, S., Chan, H., Barnett, J. (1993). Fed-batch culture of insect cells: a method to increase the yield of recombinant human nerve growth factor (rhNGF) in the baculovirus expression system. Journal of Biotechnology. 31: 205-217.
 Nishizawa, M., Ozawa, F., Higashizaki, T., Hirai, K., Hishinuma, F. (1993). Biologically active human and mouse nerve growth factors secreted by the yeast Saccharomyces cerevisiae. Applied Microbiology and Biotechnology. 38: 624-630.
 Rattenholl, A., Lilie, H., Grossmann, A., Stern, A., Schwarz, E., Rudolph, R. (2001). The pro-sequence facilitates folding of human nerve growth factor from Escherichia coli inclusion bodies. European Journal of Biochemistry. 268: 3296-3303.
Sambrook, J., Russel, D.W. (2001). Molecular cloning: A laboratory manual. Cold spring harbor laboratory press, New York.
Schmelzer, C.H., Burton, L.E., Chan, W.P., Martin, E., Gorman, C., Canova‐Davis, E., Ling, V.T., Sliwkowski, M.B., McCray, G., Briggs, J.A., et al. (1992). Biochemical characterization of recombinant human nerve growth factor. Journal of Neurochemistry. 59: 1675-1683.
 Seidah, N.G., Benjannet, S., Pareek, S., Savaria, D., Hamelin, J., Goulet, B., LaliberteÂ, J., Lazure, C., ChreÂtien, M., Murphy, R.A. (1996). Cellular processing of the nerve growth factor precursor by the mammalian pro-protein convertases. Biochemical Journal. 314: 951-960.
 Snider, W.D. (1994). Functions of the neurotrophins during nervous system development: What the knockouts are teaching us. Cell. 77: 627-638.
 Torcia, M., Bracci-Laudiero, L., Lucibello, M., Nencioni, L., Labardi, D., Rubartelli, A., et al. (1996). Nerve growth factor is an autocrine survival factor for memory B lymphocytes. Cell. 85: 345-356.
 Vigentini, I., Merico, A., Tutino, M.L., Compagno, C., Marino, G. (2006). Optimization of recombinant human nerve growth factor production in the psychrophilic Pseudoalteromonas haloplanktis. Journal of Biotechnology.127: 141-150.
 Wiesmann, C., Ultsch, M.H., Bass, S.H., Vos A.M. de. (1999). Crystal structure of nerve growth factor in complex with the ligand-binding domain of the TrkA receptor. Nature. 401: 184-188.
 Wiesmann, C., Vos A.M. de. (2001). Nerve growth factor: structure and function. Cellular and Molecular Life Sciences. 58: 748-759.
زیست شناسی کاربردی
دوره 29، شماره 2
اسفند 1395
صفحه 101-116
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار