Poszukiwanie nowych enzymów termostabilnych
Mikroorganizmy termofilne są przedmiotem intensywnych badań. Enzymy termostabilne występujące w bakteriach termofilnych są wytwarzane w sposób rekombinowany i wykorzystywane zarówno w przemyśle, jak i biotechnologii. Na przykład, termostabilny enzym polimeraza Taq jest stosowany w reakcji łańcuchowej polimerazy, będącej bardzo czułą i popularną metodą analizy genetycznej. Poszukiwanie nowych enzymów termostabilnych trwa. Projekt "Exgenome Molecular Enzymes" (EXGENOMES) miał na celu opracowanie nowych i udoskonalonych enzymów do zastosowania w masowej syntezie DNA. Docelowym źródłem dla nowych enzymów były samoreplikujące się ruchome elementy genetyczne (fagi, plazmidy i transpozony) uzyskane z bakterii termofilnych. Oprócz wykorzystania istniejących baz danych genetycznych w zakresie bakterii termofilnych i fagów uzyskano nowy materiał genetyczny z gorących źródeł na Islandii, a następnie poddano go sekwencjonowaniu. Potencjalne geny wybrano, sklonowano i poddano ekspresji. Uzyskane w ten sposób enzymy oczyszczono, opisano i przebadano. Łącznie do klonowania i ekspresji wybrano 39 nowych enzymów, z czego 23 wyprodukowano i oczyszczono w celu oceny działania. Reprezentowały one osiem rodzajów enzymów termostabilnych: polimerazy DNA, prototelomerazy, lizozymy, helikaza, RNAaza H, Rec A, prymaza oraz białko SSB (single-stranded DNA binding protein). Po ocenie aktywności 14 enzymów poddano dalszemu oczyszczeniu i opisano, by ostatecznie opracować 6 enzymów nadających się do produkcji komercyjnej. Są to: lizosom LysT uzyskany z Thermus phage Pro2631; lizosom Lys2119 uzyskany z Thermus phage Ph2119; rekombinaza RecA uzyskana z Thermus phage T72; rekombinaza RadA uzyskana z Pyrococcus woesei; polimeraza DNA Pol72 uzyskana z Thermus islandicus; SSB M2 uzyskany z metagenomu. Ponadto, sklonowano dwie nowe protelomerazy, TelA i TelK, poddano je ekspresji i oczyszczono oraz wykorzystano w doświadczeniach związanych z tworzeniem nowych struktur szczepionek DNA. Nowe enzymy opisano w sześciu publikacjach naukowych, złożono też dwa wnioski patentowe. Opracowanie nowych enzymów termostabilnych do zastosowań komercyjnych powinno przynieść korzyści mniejszym przedsiębiorstwom zaangażowanym w projekt, a także poprawić konkurencyjność UE w sektorze biotechnologicznym dla zastosowań w służbie zdrowia i przemyśle farmaceutycznym.
Słowa kluczowe
Enzymy termostabilne, enzymy, biotechnologia, termofilne, enzymy molekularne