Công Nghệ Sinh Học

Thúc đẩy quan hệ hợp tác protein

Ngày đăng: 18-09-2016

Chi tiết bài viết
Bài viết liên quan

Rate this post

Sự tương tác giữa các POI và protein mục tiêu làm cho RNA polymerase của E. coli tiếp cận với promoter của gene III (màu đen) dẫn đến quá trình sao mã (transcription). Như vậy, chỉ những virus nào mà POI phát triển ái lực bám mạnh mẽ lên các mục tiêu đích sẽ có thể điều khiển sự biểu hiện của gen III, lây nhiễm E. coli một cách liên tục, và tồn tại.

Từ khi các nhà khoa học bắt đầu định hướng quá trình tiến hóa của các protein để thu được các kết quả khác nhau theo ý muốn, các công cụ và kỹ thuật được sử dụng để thực hiện điều này cũng tiến hóa không ngừng. Gần đây, các nhà khoa học phát triển thành công một kỹ thuật mới được gọi là phương pháp tiến hóa liên tục được hỗ trợ bởi thể thực khuẩn (PACE hay phage-assisted continuous evolution) có thể tạo ra các biến thể protein (protein variants) mong muốn trong một thời gian ngắn hơn so với sử dụng các phương pháp phát triển từng bước như truyền thống.

Một sự kết hợp hoàn hảo: Để phát triển một ái lực bám (binding affinity) chặt chẽ giữa một protein đích (POI) và một mục tiêu mong muốn, gene mã hóa cho protein đích (hợp nhất với một tiểu đơn vị RNA polymerase) trước tiên sẽ được mã hóa vào hệ gene của một thể thực khuẩn khuẩn thiếu một gene (gene III) quan trọng trong việc lây nhiễm của vi khuẩn. Những virus mang POI này sau đó được nuôi cấy với E. coli có chứa gene III cũng như mục tiêu mong muốn của POI.

Hiện nay, PACE cũng đã và đang phát triển. Ứng dụng sớm của PACE chủ yếu là sử dụng để thúc đẩy sự tiến hoá của các protein bám DNA và cho kết quả khá khả quan, theo nhận xét của giáo sư Greg Weiss (Đại Hoc California, Irvine), nhưng kỹ thuật ‘PACE bám protein’ là minh chứng mới nhất của PACE hiện nay. Khả năng tiến triển của các tương tác protein-protein mới mang công nghệ này đến gần với mục tiêu trị liệu (therapeutics), phát triển kỹ thuật chuẩn đoán (diagnostics) và nhiều lĩnh vực khác.

Theo Giáo sư David Liu – người đầu tiên phát triển kỹ thuật này vào năm 2011, thì nguyên tắc cơ bản của bất kỳ hướng tiếp cận PACE nào cũng dựa trên nguyên tắc các virus thể thực khuẩn và E.coli mà chúng lây nhiễm phải được điều phối sao cho sự sống sót của virus phụ thuộc vào sự tương tác cụ thể mà các nhà nghiên cứu đang cố gắng phát triển. Trong trường hợp PACE gắn protein, POI (được biểu hiện bởi virus) phải phối hợp với protein đích (được biểu hiện trong vi khuẩn) để định hướng sự biểu hiện của một gene virus cần thiết. Đơn giản là, các virus cần phái tiến hoá khả năng của POI để hoặc gắn vào protein đích hoặc sẽ chết.

Liu và các đồng nghiệp, hợp tác với Monsanto, đã sử dụng PACE bám protein để tạo ra một biến thể mới của một độc tố vi khuẩn gắn lên một thụ thể ở loài côn trùng gây hại Trichoplusia ni, còn được biết đếnvới tên gọi sâu bắp cải (cabbage looper), và điều này giúp tạo ra một thuốc trừ sâu (insecticide) mạnh gấp hàng trăm lần so với các loại độc tố dạng dại (wild type toxin), mà nhiều sâu bệnh đã trở nên đề kháng. Điều chỉnh hệ thống thụ thể độc tố tốn rất nhiều công sức, Liu nói, nhưng “mọi sự phát triển sẽ mang lại lợi ích to lớn cho các ứng dụng trong tương lai… mà không đòi hỏi chúng ta phải tốn thời gian quá nhiều.”

Kỹ thuật	Cách hoạt động	Tính dễ thiết lập
Hiển thị bề mặt tế bào	Một thư viện vi khuẩn hoặc nấm men có chứa biến thể của một protein đích (POI) hiển thị trên bề mặt tế bào. Các tế bào có POI bám mục tiêu được cô lập và các gen POI tiếp tục đột biến để cải thiện ái lực bám.	Tương đối dễ
PACE bám protein	Các bacteriophage thiếu một gene cần thiết (gene III) được thiết kế để biểu hiện POI. E. Coli được thiết kế để chứa gene III và mục tiêu của POI. Lúc lây nhiễm thể thực khuẩn vào E. coli, chỉ những virus gây ra tương tác POI-đích mạnh mẽ để tạo ra gene III và các virion khả sinh.	Đòi hỏi khối lượng lớn media – xấp xỉ 6 lít/ngày trong 3 tuần, cùng với hệ thống ống nước phức tạp tạo ra lưu lượng môi trường nuôi cấy chính xác.