wykłady produkcja bialek terapeutycznych (2)

WYKŁAD 1

1. Pozyskiwanie soku floemowego:

- łatwy do pozyskania w postaci eksudatów (wydzielina z korzeni roślin)

- duże stężenie białka

- zdolny do transportu dużych białek

2. Białka rekombinowane: wytwarzane w wyniku ekspresji rekombinowanego DNA (wypreparowane przy zastosowaniu technik inżynierii genetycznej)

3. Cele produkcji białek rekombinowanych

- modyfikacja fenotypu gospodarza,

- konstrukcja bioreaktora (biofabryki)

Zastosowanie:

- medycyna,

- ochrona środowiska

- rolnictwo,

- przemysł

4. Biofarmaceutyki- produkty lecznicze otrzymywane z użyciem technologii rekombinowanego DNA ……….z wykorzystaniem modyfikacji genetycznych, podczas której kodujący DNA pożądanego produktu jest wprowadzany do odpowiedniego organizmu.

5. Systemy produkcji białek rekombinowanych

- modyfikowane genetycznie bakterie,

- systemu drożdżowe,

- transgeniczne organizmy

6. Charakterystyka upraw molekularnych:

ALE

Stosunkowo niska wydajność

7. Etapy produkcji białek rekombinowanych w roślinach:

8. Rośliny modelowe:

- tytoń,

- Arabidopsis

WYKŁAD 2

1. Systemy produkcji białek rekombinowanych:

- modyfikacje genetyczne bakterii,

- systemy drożdżowe,

- transgeniczne zwierzęta,

- kultury komórkowe

2. Ekspresja białek rekombinowanych:

- E.coli,

- Lactococcus lactis,

- Pseudomonas fluorescens,

- Pseudomonas aeruginosa,

- Pseudomonas putida

-Corynebacterium glutamicum

- Corynebacterium ammoniagenes

- Streptomyces lividens

3. Systemy prokariotyczne:

-produkcja prostych białek, nieglikozylowanych: insulina, ludzki hormon wzrostu lub tych które nie wymagają glikozylacji do swojej aktywności: α, β, γ interferon, interleukina 2, albumina

4. E.coli jako biofabryka:

- od lat 80 XX wieku produkcja masowa hormonów peptydowych (1982- insulina, Somatotropina)

- najczęściej stosowany system ekspresyjny,

- dobrze poznana sekwencja genomowa, zdefiniowany układ transkrypcyjny i translacyjny,

- duży wybór opisanych promotorów, replikonów, wektorów i szczepów,(łatwość przygotowania systemów nadekspresji)

- prosta selekcja transformantów,

- relatywnie krótki czas pozyskiwania produktu,

-prosta hodowla, tanie pożywki,

- duże koszty

- prowadzenie hodowli o dużej gęstości (HCDC- ang. High cel densitycultures), przekraczającej 50 g. suchej masy komórek na litr (g(DCW/l) (ang. Dry cel weight)

- produkt nie posiada modyfikacji posttranslacyjnych

5. Sysetm pET: (nadekspresja w systemie pET)

6.Drożdżowe Systemy ekspresyjne:

- Saccharomycescerevisiae

- Pichiapastoris

- Hansenulapolymorpha

Cechy systemu drożdżowego:

- produkcja masowa hormonów peptydowych: insulina, somatotropina

-prosta hodowla, tanie pożywki,

- dostępność szerokiej gamy szczepów oraz wektorów

-produkt modyfikowany posttranslacyjnie

- relatywnie krótki czas pozyskiwania produktu

- brak możliwości produkcji białek multimerycznych,

- duże koszty zwiększania skali produkcji,

7. Pichia pastoris jako system ekspresyjny:

- bardzo popularny system,

- możliwość stosowania protokołów dla S. cerevisiae,

-10-100 razy wyższy poziom ekspresji genów rekombinowanych niż S. cerevisiae

- drożdże metanolotroficzne, zdolne do wykorzystywania metanolu jako jedynego źródła węgla,

- szybki wzrost na niedrogich, prostych pożywkach,

- hodowle bardzo gęste,

- nadają się do produkcji na małą i duża skalę ( bioreaktory- pełne wykorzytsanie potencjału ekspresyjnego)

- integracja DNAwektora plazmidowego z DNA genomowym: rekombinanty bardziej stabilne, trudniejsza transformacja

-2 geny oksydazy alkoholowej AOX1 i AOX2 z promotorem silnie indukowalnym przez metanol a inhibowanym przez glukozę : promotor AOX1 wykorzystywany do konstrukcji indukowanego systemu ekspresyjnego,

- białko rekombinowane może być wydzielone do pożywki dzięki fuzji jego z czynnikiem α (α – matingfactor) z S. cerevisiae

- modyfikacje posttranslacyjne, w tym: O-glikozylacje, których brak u S. cerevisiae i glikozylacje białek posiadających w swej sekwencji, motyw Asn-X-ser

- wektor ekspresyjny: pPIC9k

8. Hansenula polymorpha:

-wyizolowany z fermentującego soku pomarańczowego,

-stabilność szczepów,

- w krótkim czasie bardzo gęste kolonie,

- bardzo wytrzymałe : tolerancja temp. Do 49 st. , zakres pH 2,5 do 6,5

- multikopijność wektorów (do 120 na komórkę)

- możliwość koekspresji trzech różnych genów,

- produkcja protein do 150 kDa

- ilość produkowanego białka, do 13,5 g/L

9. Tetrahymena thermophila:

-pierwotniak niepatogenny,

- Bardzo dobrze scharakteryzowany,

- w krótkim czasie gęste kolonie,

- możliwość hodowli w bioreaktorach,

- możliwość zaprojektowania białek rekombinowanych wydzielonych do pożywki (prekursor endogenicznej fosfolipazy A1)

- dotychczas udało się w nim wyprodukować : antygen powierzchniowy zarodźca sierpowego (Plasmodium falciparum), antygen powierzchniowy kulorzęska (Ichthyophthirius multifiliis) oraz ludzką Dnazę I

OPIS RYSUNKÓW (zdjęcie 2250025)

  1. Struktura kasety ekspresyjnej:

Białko- DNAza I z fragmentem fosfolipazy I (pod kontrola promotora his h4- aktywność zależna od cyklu komórkowego) terminator- β-tubuliny II

- gen selekcyjny daje odporność na neomycynę- H4 I (promotor) β-tubulina II (terminator) (selekcja stransformowanych komórek)

10. Systemy zwierzęce :

- kultury komórek zwierzęcych : owadzie, ssacze (kom. Jajnikowe chomika chińskiego, kom. Szpiczaka mysiego)

- kultury komórek ludzkich,

- transgeniczne zwierzęta: koza, krowa, mysz, królik

11. ssacze linie komórkowe, transgeniczne zwierzęta:

12. Zalety systemów roślinnych:

WYKŁAD 3

1.Problemy w systemach roślinnych:

- niska wydajność systemów roślinnych

- optymalizacja budowy transgenu,

- zastosowanie silnych promotorów,

- zastosowanie promotorów indukowalnych

- zastosowanie silnych terminatorów,

- enhancery,

- kierowanie produktu białkowego do wybranych przedziałów komórki

- zastosowanie znacznika ułatwiającego oczyszczenie białek (np. His Tag),

- skierowanie białka rekombinowanego na drogę wydzielniczą,

- ominięcie konieczności izolacji białka z tkanki (jadalne szczepionki).

2. Systemy ekspresyjne oparte na sekwencji roślinnej:

- płynne kultury komorek roślinnych: rzodkiewnik, ryż, soja, lucerna, pomidory, tytoń(BY2, NT-1), marchew

- rośliny in vitro

- ryzosekrecja ( RP wydzielone do apoplastu korzeni, a następnie do hydroponicznego śr. ) środowiska.

- hylosekrecja –Hyllosecretion( proces gutacji) (RP jest wydzielane do apoplastu liści a następnie wydzielana wraz z płynem gutacyjnym

3. kultury płynne i roślin in vitro:

- możliwość pozyskania białek rekombinowanych o złożonej strukturze (np. pojedyncze łańcuchy przeciwciał, monoklonalne przeciwciała)

- niska wydajność (1-5 ng/L pożywki – zawiesina komórek marchwi)

- systemy drogie,

- niestabilne (selekcja konieczna),

4. Sacharoza indukuje wzrost korzeni, zaś auksyny i stężenie węgla wpływają na indukcję korzeni

5. GUTACJA: Wydzielanie przez roślinę nadmiaru wodywraz z rozpuszczalnymi w niej związkami organicznymi i solami mineralnymi.(np. tytoń)

Intensywność gutacji jest zależna od :

- gatunku roślinnego,

- wieku rośliny,

- wilgotności powietrza

Gutacja zachodzi głównie poprzez wyspecjalizowane komórki tzw: hydatody umieszczone na brzegach blaszki liściowej, ale również poprzez aparaty szparkowe i kutikulę

6. Proces rekombinacji GFP w wydzielinie gutacyjnej tytoniu (GFP na zewnątrz komórki do apoplastu).

- alkaliczna fosfataza (testy ELISA) (promotor z mozaiki kalafiora)

7. Płyn gutacyjny tytoniu – biofabryka:

- alkaliczna fosfataza – poziom produkcji 1,1 µg/g suchej masy liścia na dzień, tj 3% TSP (totalsoluble protein) w wydzielinie gutacyjnej.

8. Rośliny jako bioreaktory:

Systemy produkcji białek rekombinowanych w tkankach roślinnych:

- całe rośliny,

-liście jako bioreaktory,

- korzenie,

- nasiona,

- bulwy,

Uprawy:

- polowe (uprawy molekularne)

- szklarniowe (droższe)

9. etapy produkowania białek rekombinowanych w roślinie ????

10. Transformacja genetyczna:

11. Warunki konieczne dla pozyskania transformantów:

- transfer DNA do wnętrza komórki docelowej,

- selekcja transformantów,’

- regeneracja transformowanych organizmów

12. Metody transformacji roślin:

- zastosowanie Agrobacterium jako wektora,

- mikrowstrzeliwanie,

- mikroiniekcja,

-transformacja protoplastu

13. Rhizobium radiobacter = Agrobacterium tumefeciens

-gram – bakteria glebowa,

- wywołuje guzowatość korzeni u dwuliściennych,

- wynikiem wirulencji jest plazmid Ti

- plazmid Ti – region T-DNA oflankowany sekwencjami granicznymi LB i RB,

- odcinek T-DNA pod kontrolą genów vir (wirulencji) znajdujących się w pozostałej części plazmidu zostaje przeniesiony i zintegrowany z genomem

- fragment Ti plazmidu ograniczony przez powtórzenia 20 pz,

- zawiera geny syntezy opin,

- geny syntezy regulatorów

14.

1. uszkodzona roślina wydziela związki fenolowe

2. ekspresja genów vir przez związki fenolowe

3. autofosforylacja białka virA na plazmidzie Ti

4. autofosforylacja virG

5. virG przyłącza się do regulatora CDEBFH. Aktywacja tych genów.

6. vir. D1 /virD2 (kompleks) rozpoznaje sekwencje graniczne T-DNA. Wycięcie 1 nici DNA (dolnej) i powstaje związany z nią na końcu 5’ T-DNA.

Vir C –regulacja drugiej nici T-DNA w plazmidzie Ti.

7. Dojrzewanie lipoproteinyvirB. Heterodimer: vir B7 –S = SvirB9

8. Synteza vir E1 i virE2

9. 2 modele transportu T-DNA- vir D2:

A) kompleks T-DNA- VirD2 opłaszczony przez cząsteczkę białka vir E2

B) kompleks T-DNA –virD2 i cząsteczka białka virE2 są transportowane niezależnie

10. receptory cytoplazmatyczne komórki roślinnej rozpoznają NLS bialekvir E2 i virD2

11. kompleks transportujący wnika do jądra

12. Integracja T-DNA do genomu roślinnego w wyniku rekombinacji nieuprawnionej

15. System binarny:

Wektory do modyfikacji roślin:

- geny reporterowe,

- MCS- polilinker- miejsce do wstawiania wybranego genu, duża zawartość wielu miejsc restrykcyjnych (przecinamy i wstawiamy odcinek DNA niosący wybrany przez nas gen)

- promotor – musi być pod jego kontrolą fragment, gdzie wstawiamy: CaMV 35 S, T-DNA genes, ubikwityna, aktynowy promotor

- gen reporterowy, może też być naszym genem docelowym , GUS, LUC, GFP,

- za genem docelowym lub reporterowym terminator (CanV 35S, geny T-DNA),

- marker selekcyjny (wybranie stransformowanych genów) kanamycyna, hygromycyna

- lewa sekwencja graniczna (LB) (oktopiny, nopaliny)

16. Agrobacterium a transformacja jednoliściennych:

Wirulencja Agrobacterium mocno ograniczona do roślin dwuliściennych i nielicznych jednoliściennych, ale opracowano metody wspomagające transformacje jednoliściennych :

- zastosowanie infiltracji próżniowej,

- działanie acetosyringonu,

-zastosowanie ultradźwięków,

- działanie hiperwirulentnych szczepów Agrobacterium,

- zastosowanie wektorów superbinarnych

17. Wektory superbinarne:

- ulepszona wersja wektora binarnego,

- zawiera dodatkowy fragment 14,8 kb(oflankowany przez miejsca cięcia dla enzymu restrykcyjnego Kpnl zawierającego geny: virB, virG, virC wyizolowane z wektora pTi Bo542, odpowiedzialny za „superwirulencję” szczepu A Tumefeciens A28l.

- wektor pośredniczący, akceptorowy, kointegracyjny.

18. system superbinarny (wydajniejszy), jednoliścienne rośliny:

- 2 mniejsze wektory (przejściowy- mały, oflankowany przez prawy i lewy odcinek graniczny) (wektory wprowadzone do bakterii w wektorze akceptorowym- taki sam jak binarny)

Homologiczna rekombinacja tych 2 wektorów. Wytworzenie 1 dużego wektora działającego jak wektor binarny (kointegracyjny wektor)

19. Agrobacterium rhizogenes:

- gram -,

- wywołuje włosowatość korzeni

Wykład 4

1. Znaczenie hormonów w regeneracji In vitro:

BAP 6 –Benzyloaminopuryna

Kinetyna

Zeatyna

TDZ, Thidiazuron (hormon należący do cytokinin, który przedłuża żywotność roślin)

NAA kwas naftylo-1-octowy

IBA kwas indolilo-3-masłowy

IAA kwas indolili-3-octowy

2,4-D kwas (2,4-dichlorofenoksyoctowy -hamuje wzrost i rozwój rośliny)

2. Agroinfiltracja

Metoda polega na wtłoczeniu pod niewielkim ciśnieniem (np. za pomocą strzykawki) do przestrzeni międzykomórkowej wybranej tkanki roślinnej odpowiednio przygotowanej zawiesiny modyfikowanych genetycznie Agrobacterium.

3. Wzmacnianie wydajności roślinnych systemów ekspresyjnych:

Wzmacnianie ekspresji białek heterogenicznych

4. Struktura wektora binarnego (wykład 3)

5. Schematyczna budowa T-DNA

6. Promotor 35 S CaMV

- fragment dystalny o częściowej homologii do selekcji korowej wzmacniacza z faga SV40

- region środkowy zawierający kasetę CCAA5

- region proksymalny zawierający sekwencję TATA

7. Promotory tkankowo swoiste (nieindukowane)

8. Promotory indukowane

Wykład 5

1. Optymalizacja transgenu.

Ekspresja transgenu zależy od:

Korzyści z optymalizacji transgenu:

Struktura transgenu a poziom jego ekspresji:

2. Kod genetyczny= 61 trójek sensownych i 3 antysensowne

RCDI- (Relative Codon Deoptimization Index) Jest to miernik deoptymizacji (deoptynalizacji) kodonu. Oparty na porównaniu wykorzystania różnych kodonów w badanym genie do genomu referencyjnego. Np. wirus polio, wirus HPV.

Potrzebne do obliczenia:

3. eRCDI- (expected Relative…) określony przez losowe wygenerowanie sekwencji podobnych pod względem składu aminokwasowego i zawartości par G C do sekwencji analizowanego genu. Jest wskaźnikiem istotności RCDI.

4. CAI – wskaźnik adaptacji kodonu. Uniwersalny sposób mierzenia częstości występowania kodonów w genomie. Wyliczony na podstawie porównania częstości kodonów w sekwencjach genów silnie eksprymowanych w genomie referencyjnym.

5. Optymalizacja transgenu w programie Genscript

Wykład 6

1. Wzmacnianie wydajności systemów ekspresyjnych:

Wzmacnianie wydajności oczyszczania białek:

2. Znaczniki ułatwiające oczyszczanie białek:

3. Miejscowa ekspresja białek rekombinowanych:

Skierowanie białka rekombinowanego do wybranego kompartymentu komórkowego:

- cytoplazma,

- apoplast,

- Retikulum endoplazmatyczne,

- chloroplast,

- wakuola,

- jądro komórkowe.

4. Wybór kompartymentu komórkowego (przykłady)

5. Wybór organu roślinnego:

6. Produkcja białek rekombinowanych w nasionach i organach spichrzowych:

7. Nasiona i organy spichrzowe jako bioreaktory:

8. Produkcja biofarmaceutyków w ziarnach kukurydzy

9. Immunoglobuliny:

10. Budowa przeciwciała:

- łańcuch ciężki i lekki

- część stała i zmienna

11. Przeciwciała roślinne:

12. Pierwsza kliniczna próba wykorzystania produkowanych przez rośliny biofarmaceutykó dotyczyła preparatu CaroRX zawierającego wydzielnicze IgA przeciwko Streptococcus mutant, chroniącego zęby przed pruchnicą

13. Immunoglobuliny sekrecyjne S- IgA

Grupa immunoglobulin wydzielanych na powierzchni błon śluzowych organizmu

- Immunoglobulina- białko na błonie śluzowej nosa

14. DoxoRX

- neutralizuje toksyczne działanie Doxorubicyny

- testowany jest DoxoRX podawany miejscowo w postaci liposomów

15. Produkcja rekombinowanych białek glikozydowych:

16. Jak upodabniać rekombinowane glikoproteiny roślinne do ludzkich?


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Badania Operacyjne UW, wykład 3 produkcja-zapasy, Programowanie dynamiczne
WYKŁAD PRODUKCJA SOKÓW OWOCOWYCH I WARZYWNYCH
Wykład 2 Produkty kredytowe
Wykład 6 1 Produkty kondensacji pary wodnej
higiena psz wykład 1, produkty pochodzenia zwierzęcego
Ściągi mikro, Ściąga wykład 2, Produkcja natur-producent wytwarza na potrzeby własne i swoich bliski
Wykład 2 Produkt, AON, Zarządzanie produkcją i usługami
Wykład 5 - Formy postępowania terapeutyczno - wychowawczego, Fizjoterapia, Notatki i prezentacje, Pe
Produkcja bialek
Wykład #3 1 PRODUKT 2h
Wykład 2 Produkty kredytowe
schemat umaszynowiony instalacji produkcja białek serwatkowych WPC(2)
Wyklad 2 zarzadzanie produkcja
Wykład 3 Usługa jako produkt
Zarzadzanie produktem, wyklad 5
KLASYFIKACJA FUNKCJONALNA I TERAPEUTYCZNA PACJENTÓW Z NIEWYDOLNOŚCIĄ UKŁADU KRĄŻENIA, Wykłady-Roniki

więcej podobnych podstron