تولید پپتید YY(3-36) در سیستم بیانی Escherichia Coli با استفاده از پروموتر خود القایی

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی


1 دانشجوی دکتری، گروه میکروبیولوژی، دانشکده‌ی علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد کرج، کرج، ایران

2 استادیار، گروه زیست‌فن‌آوری سامانه‌ای، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست‌فن‌آوری، تهران، ایران

3 استادیار، گروه میکروبیولوژی، دانشکده‌ی علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد کرج، کرج، ایران


مقدمه: استفاده از القاگرهای سمی، مانند Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG)، در تولید زیست‌داروها بر اساس رهنمودهای سازمان‌های نظارتی ممنوع می‌باشد. از این رو، مطالعه‌ی حاضر با هدف ارزیابی و بررسی امکان استفاده از سیستم‌های بیانی خود القایی برای تولید پپتید YY(3-36) به عنوان یک ماده‌ی اولیه‌ی دارویی (Active pharmaceutical ingredient یا API) در سیستم بیانی Escherichia coli انجام شد.روش‌ها: توالی پروموتر خود القایی با استفاده بانک‌های اطلاعاتی به دست آمد. سپس، توالی مورد نظر در وکتور pUC18 سنتز شد. ژن کد کننده‌ی YY(3-36) نیز با سنتز پرایمر در انتهای’3 پروموتر قرار داده شد. البته، جهت بیان خارج سلولی، یک توالی 22 اسید آمینه‌ای سیگنال ترشحی آنزیم آسپاراژیناز در قسمت بالادستی ژن پپتید مورد نظر قرار داده شد. پس از آماده‌سازی باکتری Escherichia coli از وکتور pUC18 برای انتقال ژن به باکتری استفاده شد. سپس، با مقایسه‌ی بیان ژن پپتید در سیستم بیانی pET22 به عنوان شاهد مثبت، بیان پپتید در دو حالت خودالقایی و استفاده از IPTG با استفاده از ژل الکتروفورز بررسی گردید.یافته‌ها: میزان بیان با پروموتر خود القاگر در مقایسه با شاهد مثبت (IPTG با غلظت 1 میلی‌مولار) مناسب بود.نتیجه‌گیری: یافته‌های مطالعه‌ی حاضر حاکی از سهولت و اقتصادی بودن کاربرد پروموتر انتخابی در تولید زیست‌داروهای با ارزش افزوده‌ی بالا می‌باشد.


عنوان مقاله [English]

Production of YY Peptides in the Escherichia Coli Expression System Using Self-Induction Promoter

نویسندگان [English]

  • Amirhossein Momen 1
  • Bijan Bambai 2
  • Naser Harzandi 3
  • Azam Hadadi 3
1 PhD Student, Department of Microbiology, School of Basic Sciences, Karaj Branch, Islamic Azad University, Karaj, Iran
2 Assistant Professor, Department of System Biotechnology, National Institute of Genetic Engineering and Biotechnology, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Department of Microbiology, School of Basic Sciences, Karaj Branch, Islamic Azad University, Karaj, Iran
چکیده [English]

Background: Application of toxic inducers, i.e. isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG), for production of biopharmaceuticals has been prohibited by regulatory agencies. Here, we sought to evaluate the feasibility of a self-induced expression system for production of YY(3-36) peptide as an active pharmaceutical ingredient (API) in the Escherichia coli expression system.Methods: The sequence of self-induced promoter was obtained from Data banks, and synthetized in pUC18 vector. The nucleotide sequence of YY(3-36) was inserted downstream of the promoter, after the 22 residue of asparaginase II signal sequence. The expression of the peptide was compared with pET21 harboring the same construct under isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside induction in sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE).Findings: The expression of target peptide was comparable with isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside (1 mM) expressed peptide.Conclusion: Our results demonstrate the ease and economical application of used self-induced promoter as an alternative system in production of high value added biopharmaceuticals.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Escherichia coli
  • Peptide YY
  • Promoter
  1. Bashyam MD, Tyagi AK. Identification and analysis of "extended -10" promoters from mycobacteria. J Bacteriol 1998; 180(9): 2568-73.
  2. Ojala V, Laitalainen J, Jalasvuori M. Fight evolution with evolution: plasmid-dependent phages with a wide host range prevent the spread of antibiotic resistance. Evol Appl 2013; 6(6): 925-32.
  3. Campbell JL, Richardson CC, Studier FW. Genetic recombination and complementation between bacteriophage T7 and cloned fragments of T7 DNA. Proc Natl Acad Sci USA 1978; 75(5): 2276-80.
  4. Adham SA, Rodriguez S, Ramos A, Santamaria RI, Gil JA. Improved vectors for transcriptional/translational signal screening in corynebacteria using the melC operon from Streptomyces glaucescens as reporter. Arch Microbiol 2003; 180(1): 53-9.
  5. Davanloo P, Rosenberg AH, Dunn JJ, Studier FW. Cloning and expression of the gene for bacteriophage T7 RNA polymerase. Proc Natl Acad Sci USA 1984; 81(7): 2035-9.
  6. Backman K, Ptashne M, Gilbert W. Construction of plasmids carrying the cI gene of bacteriophage lambda. Proc Natl Acad Sci USA 1976; 73(11): 4174-8.
  7. Bolivar F, Rodriguez RL, Greene PJ, Betlach MC, Heyneker HL, Boyer HW, et al. Construction and characterization of new cloning vehicles. II. A multipurpose cloning system. Gene 1977; 2(2): 95-113.
  8. Carter AD, Morris CE, McAllister WT. Revised transcription map of the late region of bacteriophage T7 DNA. J Virol 1981; 37(2): 636-42.
  9. Fazen CH, Kahkoska AR, Doyle RP. Expression and purification of human PYY(3-36) in Escherichia coli using a His-tagged small ubiquitin-like modifier fusion. Protein Expr Purif 2012; 85(1): 51-9.
  10. Choi JH, Lee SY. Secretory and extracellular production of recombinant proteins using Escherichia coli. Appl Microbiol Biotechnol 2004; 64(5): 625-35.
  11. Ehira S, Teramoto H, Inui M, Yukawa H. Regulation of Corynebacterium glutamicum heat shock response by the extracytoplasmic-function sigma factor SigH and transcriptional regulators HspR and HrcA. J Bacteriol 2009; 191(9): 2964-72.
  12. Mahboobi M, Sedighian H, Hedayati CH M, Bambai B, Esmaeil Soofian S, et al. Applying bioinformatic tools for modeling and modifying type II E. coli l-asparginase to present a better therapeutic agent/drug for acute lymphoblastic leukemia. Int J Cancer Manag. 2017; 10(3): e5785.
  13. Maxam AM, Gilbert W. Sequencing end-labeled DNA with base-specific chemical cleavages. Methods Enzymol 1980; 65(1): 499-560.
  14. McAllister WT, Morris C, Rosenberg AH, Studier FW. Utilization of bacteriophage T7 late promoters in recombinant plasmids during infection. J Mol Biol 1981; 153(3): 527-44.
  15. Heiss S, Hormann A, Tauer C, Sonnleitner M, Egger E, Grabherr R, et al. Evaluation of novel inducible promoter/repressor systems for recombinant protein expression in Lactobacillus plantarum. Microb Cell Fact 2016; 15: 50.
  16. Conway T, Creecy JP, Maddox SM, Grissom JE, Conkle TL, Shadid TM, et al. Unprecedented high-resolution view of bacterial operon architecture revealed by RNA sequencing. MBio 2014; 5(4): e01442-14.