Większe korzyści z transgenicznych liści
Izabela Klauza | 2007-05-28
Niemieccy naukowcy opracowali metodę lepszego wykorzystania roślin transgenicznych, z których są produkowane, następnie wyizolowane i oczyszczone związki wykorzystywane w przemyśle farmaceutycznym. Lepsza i szybsza metoda oczyszczania białek pozwoli na uzyskanie ich w większej ilości, przy niższych kosztach niż obecnie znane metody.
Grupa naukowców z Instytutu Biochemicznego Uniwersytetu Christiana Albrechta w Kilonii, którym przewodził dr Jürgen Scheller opracowała nowy sposób na izolację i oczyszczenie białek pochodzących z materiału roślinnego. Nowo opracowana metoda wykorzystuje metkę ELP (ELP-tag), która przyczepia się do pożądanego białka, a cały proces nosi nazwę ITC (Inverse Transition Cycle). Podstawą ITC jest odtwarzanie sfuzjowanego, nierozpuszczalnego polipeptydu ELP w roztworze wodnym wywołując odwrotną przemianę (inverse transition) poprzez podnoszenie lub obniżanie temperatury przejścia. Dokładnie ustawienie temperatury spowoduje agregacje polipeptydu ELP. Sfuzjowane polipeptydy przechodzą z fazy rozpuszczalnej, do nierozpuszczalnej (precypitacja).
Ogólnie metki (tagi) stosuję się po to, aby lepiej można było "wydobyć pożądane białko z proteinowej zupy". Taki system pomaga w oczyszczaniu białek rekombinowanych. System ELP (Elastin-like polypeptydies) o sekwencji aminokwasowej: Val-Pro-Gly-Xaa-Gly (gdzie Xxx to dowolny aminokwas, nie będący proliną) charakteryzuje się tym, że gen kodujący ELP łączy się z genem docelowego białka.
W tak oznakowanych białkach naukowcy mogą podnieść temperaturę do 40oC, czego następstwem jest oddzielenie białka z roztworu wodnego - taki proces nazywamy precypitacją. Podobna metoda została użyta w izolowaniu termostabilnego białka "pajęczego jedwabiu" z ekstraktu z liści z wzorowym skutkiem.
Naukowcy wykorzystali metodę ITC do zwiększenia wydajności oczyszczania glikoproteiny 130 (sgp 130), cytokiny łączącej się z interleukiną 6 (IL-6) hamując jej aktywność. IL-6 (również cytokina) pełni bardzo ważną rolę podczas inicjacji procesów zapalnych, jest ponadto czynnikiem pirogennym (powodującym gorączkę) i stymuluje wydzielanie białek ostrej fazy. W komórce IL-6 łączy się do receptora IL-6, a następnie taki kompleks łączy się z błonową sgp 130, co powoduje wewnątrzkomórkową drogę sygnału. Sgp 130 będąc naturalnym inhibitorem IL-6, hamuje rozwój choroby Leśniowskiego-Cohna. W chorobie tej występuje nadczynność IL-6, objawia się to silnym stanem zapalnym ściany przewodu pokarmowego. Można ją leczyć objawowo, stosując środki przeciwzapalne (jak np. sulfalazyna), czy za pomocą sgp 130 (jako inhibitora IL-6)- hamować rozwój choroby.
Dr J.Scheller wykorzystał zmodyfikowaną wersję glikoproteiny, która ma zdolność wiązania IL-6 i łączyć się z ELP-tagiem. Taka fuzja została przeprowadzona w liściach tytoniu na zasadzie ITC z bardzo dobrym rezultatem. Z jednego grama liści zostało oczyszczone aż 141 mikrogram białka. We wstępnych badaniach wykazano, że sgn 130 z ELP-tagiem nie traci swojej aktywności i w dalszym ciągu hamuje działanie IL-6.
Jednakże białko wyekspresjonowane w transgenicznej roślinie ciągle zawiera ELP-tag, który mimo, że jest bardzo pożyteczna podczas oczyszczania, jest dość duży i może zakłócić poprawne funkcjonowanie białka oraz powodować niepożądane efekty po ich użyciu w terapii. Aktywność inhibitorowa jest zachowana, ale w dalszym ciągu jest to białko transgeniczne i jego zachowanie w organizmie człowieka musi być jeszcze dobrze zbadane. Idealnym rozwiązaniem byłoby opracowanie sposobu wycięcia ELP-tagu z sgp 130-ELP po skończonym procesie oczyszczania.
"Produkcja farmaceutyków z transgenicznych roślin i to tak niskim kosztem, spowoduje, że poparcie tego typu technologii będzie rosło wśród opinii publicznej" - skomentował dr J.Scheller. Ważne jest by transgeniczne produkty były tak samo bezpieczne jak naturalne, wtedy nie będzie żadnych przeciwwskazań w stosowaniu ich w terapiach.
Źródło:
Lin M, Rose-John S, Grotzinger J, Conrad U, Scheller J.
Functional expression of a biologically active fragment of soluble gp130 as an ELP-fusion protein in transgenic plants: purification via inverse transition cycling.
Biochem J. 2006; 398(3):577-83.