4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.3.2.Các hệ thống biểu hiện gen
Biểu hiện gen tái tổ hợp là kỹ thuật quan trọng quyết định tính thành bại của kỹ thuật gen. Hệ thống tế bào chủ thƣờng đƣợc dùng để biểu hiện gen bao gồm: Tế
bào vi khuẩn, tế bào nấm men, tế bào trứng của động vật có vú và Baculovirut.
1.3.2.1. Biểu hiện gen trong tế bào vi khuẩn
Vi khuẩn E. coli là tế bào chủ đƣợc ƣa chuộng nhất trong biểu hiện gen, do
mang nhiều ƣu điểm hơn so với các tế bào khác:
Vi khuẩn E. coli có tốc độ sinh trƣởng nhanh, khả năng biểu hiện protein tái
tổ hợp mạnh, chỉ sau khoảng 8 giờ nuôi cấy ở điều kiện thích hợp đã có sản phẩm protein tái tổ hợp, khả năng tạo ra sản phẩm gen cao từ 50mg/lít đến 500mg/lít.
Biểu hiện gen trong tế bào E. coli có thể giảm đƣợc các chi phí cho công
nghệ và hóa chất nên giá thành sản phẩm hạ.
Cấu trúc bộ gen E. coli và các đặc điểm di truyền đã đƣợc biết tƣơng đối đầy
đủ, tạo nên điều kiện thuận lợi khi biểu hiện protein tái tổ hợp ở E. coli.
Có rất nhiều chủng vi khuẩn E. coli đƣợc sử dụng trong biểu hiện gen, trong
đó chủng E.coli BL21 là một trong những chủng E. coli đƣợc ƣa chuộng và sử dụng
rộng rãi để biểu hiện các loại gen khác nhau.
Tuy nhiên, việc biểu hiện gen trên vi khuẩn E. coli cũng có những hạn chế sau:
- Các gen mã hóa các loại protein có kích thƣớc lớn hơn 50kD, protein giàu cystein (ví dụ nhƣ gen mã hóa plasminogen) hoặc những sản phẩm protein có sự
hình thành liên kết disunfua (S - S) rất khó biểu hiện gen trên vi khuẩn E. coli.
- Tế bào E. coli chỉ có thể cho biểu hiện tốt đối với các loại protein không
- Một số chủng vi khuẩn E. coli có thể gây bệnh hoặc có thể tạo độc tố khi biểu hiện gen của sinh vật bậc cao.
1.3.2.2.Biểu hiện gen trong tế bào Baculovirus
Biểu hiện gen trong tế bào Baculovirus có nhiều đặc điểm thuận lợi:
Baculovirus cho phép biểu hiện các protein có phản ứng glycosyl hóa chính xác và có phản ứng cắt chuỗi peptid tín hiệu.
Sử dụng Baculovirus trong biểu hiện gen có hiệu quả cao, giá thành sản
phẩm protein tái tổ hợp giảm.
Hạn chế lớn nhất khi biểu hiện gen ở Baculovirus là sự tạo thành protein tái
tổ hợp chậm, thƣờng sau 4 - 5 ngày mới có sản phẩm, thời gian nuôi cấy lâu từ 14 – 15 ngày, mặt khác điều kiện công nghệ và môi trƣờng nuôi cấy phức tạp.
1.3.2.3.Biểu hiện gen trong tế bào nấm men.
Nấm men là nhóm tế bào chủ đƣợc sử dụng rộng rãi trong biểu hiện gen của sinh vật bậc cao.
Nấm men có nhiều ƣu điểm: cho phép sử dụng cả hai loại vector biểu hiện trong prokaryote và trong eukaryote, biểu hiện protein kích thƣớc lớn 50 kD, cấu trúc bộ gen của nấm men đã đƣợc nghiên cứu đầy đủ, nấm men không gây bệnh.
Nấm men có khả năng tạo sản phẩm nhanh, chỉ sau khoảng 8 giờ nuôi cấy đã có sản phẩm protein tái tổ hợp, hiệu xuất biểu hiện gen khá cao (từ 50 mg đến 5000 mg/1lit dịch nuôi cấy).
Các vector biểu hiện trong tế bào nấm men thƣờng có promoter AOX (gen alcohol oxidase) rất mạnh, có khả năng kiểm soát gen cần biểu hiện cao. Biểu hiện gen trong tế bào nấm men có thể thực hiện các phản ứng glycosyl hóa chính xác, phản ứng cắt chuỗi tín hiệu hoặc thay đổi cấu trúc protein sau dịch mã. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.3.2.4. Biểu hiện gen trong tế bào động vật bậc cao.
Tế bào động vật bậc cao cho phép biểu hiện các protein có kích thƣớc lớn hơn 50 kD. Các vector biểu hiện thƣờng có các promoter mạnh SV 40 CMV, cho phép thực hiện các phản ứng glycosyl hóa, hoặc cắt chuỗi tín hiệu chính xác. Ví dụ
tế bào trứng chuột đất vàng ở Trung Quốc đƣợc ứng dụng để sản xuất nhiều loại protein tái tổ hợp sử dụng cho con ngƣời do khả năng tạo thành các protein có cấu trúc không gian thích hợp.
Sử dụng hệ thống biểu hiện gen là tế bào động vật bậc cao có một số hạn chế nhƣ: chỉ có thể biến nạp bằng xung điện, thời gian sàng lọc rất lâu, nuôi cấy phức tạp, giá thành cao.
Chƣơng 2
VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU