Ulepszanie ekspresji białek u bakterii
Komórki eukariotyczne otrzymują i przetwarzają sygnały ze środowiska poprzez integralne białka błonowe (IMP). Badanie IMP nastręcza problemów w związku z trudnościami w uzyskaniu adekwatnych ilości stabilnych i funkcjonalnych białek. Receptory sprzężone z białkami G (GPCR), jedna z największych grup IMP, jest również ważną klasą celów molekularnych leków. Escherichia coli są powszechnie stosowane do heterologicznej ekspresji białkowej, lecz efektywność i wydajność uzyskiwania GPCR jest bardzo niska — niewystarczająca do badań charakteryzujących białka. Finansowany przez UE projekt BIOIMPROVE (Lessons from the genome of Escherichia coli: understanding heterologous expression of eukaryotic internal membrane proteins in bacterial cells) ma na celu przezwyciężenie tych ograniczeń i zbadanie procesów, które wpływają na biogenezę IMP u bakterii. Prace koncentrowały się na genach, które regulują heterologiczną produkcję eukariotycznych IMP. Naukowcy wzbogacali system produkcji w komórki z ekspresją wysokich poziomów funkcjonalnych GPCR i użyli zmutowanych względem różnych czynników szczepów bakteryjnych. Ich doświadczenia umożliwiły identyfikację pewnych wariantów bakteryjnych ze wzmocnioną ekspresją GPCR. Dzięki genetycznej analizie tych odkryto substytucję nukleotydu w genie rpoD, który koduje podjednostkę sigma 70 polimerazy RNA. W fazie eksponencjalnego wzrostu czynnik ten kieruje polimerazę na geny, które są wymagane do prawidłowego przebiegu tej fazy. Zidentyfikowany mutant sigma pokazuje, że wzmocniona aktywacja transkrypcyjna może umożliwić zmniejszanie toksycznych skutków ekspresji receptora. Analizy ekspresji genetycznej ujawniły wyraźne zmiany szlaków u mutantów rpoD w porównaniu do bakterii typu dzikiego. Wyniki projektu BIOIMPROVE pozwalają lepiej zrozumieć proces heterologicznej ekspresji IMP u bakterii, co jest niezbędne do optymalizacji produkcji GPCR. Jest to szczególnie ważne w przeprowadzaniu badań strukturalnych i określaniu funkcji tych receptorów, będących celami farmaceutycznymi.
Słowa kluczowe
Integralne białka błonowe, receptory sprzężone z białkami G, Escherichia coli, rpoD, czynnik sigma
