புகையிலை ஆலைகளில் மறுசீரமைப்பு புரத உற்பத்தியை அதிகப்படுத்துவதற்கான உத்திகள்

8Kc" data-src="KLe" data-sub-html="Representative proteins and their predominant glycosylation patterns associated with specific subcellular compartments, along with the pros and cons. Credit: <i>BioDesign Research</i> (2024). DOI: 10.34133/bdr.0047">

HQk" alt="களங்கத்திற்கு அப்பால்: புகையிலை ஆலைகளில் மறுசீரமைப்பு புரத உற்பத்தியை அதிகப்படுத்துவதற்கான உத்திகள்" title="பிரதிநிதித்துவ புரதங்கள் மற்றும் அவற்றின் முக்கிய கிளைகோசைலேஷன் வடிவங்கள் குறிப்பிட்ட துணைப் பெட்டிகளுடன் தொடர்புடையவை, நன்மை தீமைகள். கடன்: பயோ டிசைன் ரிசர்ச் (2024). DOI: 10.34133/bdr.0047" width="800" height="530"/>

தாவர மூலக்கூறு விவசாயம் (PMF) என்பது ஒரு நவீன, அதிநவீன தொழில்நுட்பமாகும், இது தொழில்துறை மற்றும் சிகிச்சை நொதிகள் உட்பட பல மறுசீரமைப்பு புரதங்களை ஒருங்கிணைக்க தாவரங்களின் உயிரியக்க இயந்திரங்களைப் பயன்படுத்துகிறது. நுண்ணுயிர் நொதித்தல் மற்றும் பாலூட்டிகளின் உயிரணு வளர்ப்பு போன்ற பாரம்பரிய அணுகுமுறைகளை விட இது பல நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது, இதில் குறைந்த செலவுகள், அதிக மகசூல் உற்பத்தி மற்றும் மனித நோய்க்கிருமிகள் மற்றும் எண்டோடாக்சின்கள் இல்லாமை ஆகியவை அடங்கும். தனிப்பயனாக்கப்பட்ட புரத உற்பத்தியை அனுமதிக்கும் கணிசமான நெகிழ்வுத்தன்மையையும் தாவரங்கள் வழங்குகின்றன.

Nicotiana benthamiana மற்றும் Nicotiana tabacum போன்ற புகையிலை இனங்கள் சமரசம் செய்யப்பட்ட அடித்தள நோய் எதிர்ப்பு சக்தி மற்றும் குறைந்த வலுவான ரிபோநியூக்ளிக் அமிலம் (RNA) அமைதிப்படுத்தும் பாதையில் வெளிநாட்டு ஆர்என்ஏவை ஒரு பாதுகாப்பு பொறிமுறையாக சிதைப்பதை உள்ளடக்கியது. இது, அதன் குறுகிய வாழ்க்கைச் சுழற்சி மற்றும் பெரிய உயிரி உற்பத்தி திறன் ஆகியவற்றுடன், விரைவான மற்றும் திறமையான மறுசீரமைப்பு புரத உற்பத்திக்கான சிறந்த தேர்வாக அமைகிறது.

இருப்பினும், இந்த பல நன்மைகள் இருந்தபோதிலும், இந்த புரத உற்பத்திக்கு சில வரம்புகள் உள்ளன. புகையிலை செல்கள் ஒவ்வொரு மறுசீரமைப்பு புரதத்தின் குறிப்பிட்ட துணை செல்லுலார் உள்ளூர்மயமாக்கலுக்கு பொறியியல் தேவைப்படுகிறது.

பல ஆய்வுகள் புகையிலையில் மறுசீரமைப்பு புரத உற்பத்தியை ஆராய்ந்தாலும், துணைக்கரு உள்ளூர்மயமாக்கல் உத்திகள் பற்றிய விரிவான ஆய்வு தேவைப்பட்டது. ஒரு விமர்சனம் வெளியிடப்பட்டது பயோ டிசைன் ஆராய்ச்சி இந்தச் சிக்கலைத் தீர்க்கிறது மற்றும் மறுசீரமைப்பு புரதங்களை நான்கு துணைப் பெட்டிகளுக்கு-எண்டோபிளாஸ்மிக் ரெட்டிகுலம் (ER), வெற்றிட, குளோரோபிளாஸ்ட் மற்றும் அப்போப்ளாஸ்ட் ஆகியவற்றிற்கு இயக்குவதற்கான இலக்கு உத்திகளில் கவனம் செலுத்துகிறது.

மேலும் சூழலை வழங்குவதன் மூலம், சீன வேளாண் அறிவியல் அகாடமி, சீனாவின் ஆராய்ச்சியாளரும், இந்த ஆய்வின் தொடர்புடைய ஆசிரியர்களில் ஒருவருமான டாக்டர். ஷி-ஜியான் சாங் கூறுகிறார், “தனிப்பட்ட இலக்கு புரதங்களுக்கான துணைச்செல்லுலார் உள்ளூர்மயமாக்கலை மேம்படுத்துவது வெற்றிகரமான புரதத் தொகுப்புக்கு முக்கியமானது. மருந்தியல் துறையில் பயன்பாடு.”

ER மறுசீரமைப்பு புரத உள்ளூர்மயமாக்கலுக்கு அங்கீகரிக்கப்பட்டுள்ளது, ஏனெனில் இது புரதம்-மடிப்புக்கு உதவும் மூலக்கூறு சேப்பரான்களைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் புரதச் சிதைவின் அபாயங்களைக் குறைக்கிறது. ER ஐ நோக்கி செலுத்தப்படும் புரதங்கள் ஒரே மாதிரியான கிளைகோசைலேஷனுக்கு உட்படுகின்றன, இது கார்போஹைட்ரேட்டுகளை சேர்ப்பதில் உள்ள ஒரு வினையாகும், இது பல சிகிச்சை புரதங்களுக்கு அவசியம். ஒரு N-முனையத்தில் குறிப்பிட்ட ER இலக்கு அல்லது சுரப்பு சிக்னல் பெப்டைடை ஒரு C-டெர்மினல் தக்கவைப்பு வரிசையுடன் இணைப்பதன் மூலம் ER ஆலையில் மறுசீரமைப்பு புரதங்களின் திரட்சியை அடைய முடியும்.

ஆய்வின் வரம்புகளை எடுத்துக்காட்டும்போது, ​​இந்த ஆய்வின் மற்ற தொடர்புடைய ஆசிரியரான டாக்டர். இன்ஹ்வான் ஹ்வாங் குறிப்பிடுகிறார், “ER ஐ ஓவர்லோட் செய்வது ER அழுத்தத்தை ஏற்படுத்தக்கூடும், இதன் விளைவாக இது போன்ற நிகழ்வுகளில் புரத விளைச்சல் கணிசமாகக் குறையும்.” வெளிப்பாடு நிலைகளின் போது கவனமாக மேலாண்மை செய்தால் இதை தவிர்க்கலாம்.

இந்த ஆய்வின் கண்டுபிடிப்புகள், பெரிய, சிக்கலான கிளைகோபுரோட்டீன்களுக்கு (கார்போஹைட்ரேட்டுகள் இணைக்கப்பட்ட புரதங்கள்) மடிப்பதற்கு சேப்பரான்கள் தேவைப்படும் ER உள்ளூர்மயமாக்கல் உகந்தது என்று தெரிவிக்கிறது. இந்த கிளைகோபுரோட்டீன்கள் பாலூட்டிகளின் புரதங்களைப் போலவே நைட்ரஜன் அணுவுடன் இணைக்கப்பட்ட கார்போஹைட்ரேட்டுகளின் வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளன.

தாவர வெற்றிடமானது புகையிலையில் உள்ள மற்றொரு முக்கியமான உறுப்பு ஆகும், இது புகையிலை இலைகளில் உள்ள செல் அளவின் 80% முதல் 90% வரை உள்ளது. PMF தொழில்நுட்பம் இந்த பெரிய சேமிப்பு திறனை மறுசீரமைப்பு புரத உள்ளூர்மயமாக்கலுக்கு பயன்படுத்துகிறது. வெற்றிட வரிசையாக்க சிக்னல்கள், அவை இருப்பிடம் சார்ந்ததாகவோ அல்லது வரிசை குறிப்பானதாகவோ இருக்கலாம், அவை வெற்றிட இலக்குக்கு முக்கியமானவை.

இந்த வெற்றிடங்களைப் பற்றிய ஒரு சுவாரசியமான அம்சத்தைச் சுட்டிக்காட்டி, டாக்டர். ஹை-பிங் டியாவோ கூறுகிறார், “புரதங்கள் வெவ்வேறு கடத்தல் வழிகள் வழியாக வெற்றிடத்திற்குள் நுழைய முடியும். புரதம் நேரடியாக ER இலிருந்து வெற்றிடத்திற்குக் கொண்டு செல்லப்படுவதை உறுதிசெய்ய, கோல்கியைத் தவிர்த்து, மறுசீரமைப்பு செய்யப்படுகிறது. கருவி.”

புரோட்டீஸ் எனப்படும் முறிவு நொதியின் காரணமாக சில புரதங்களும் வெற்றிடத்தில் சிதைவடைகின்றன. எனவே, அமில சூழல்களுக்கு சகிப்புத்தன்மையுள்ள அல்லது இயற்கையாகவே மனித லைசோசோமில் உள்ள புரதங்களை உள்ளூர்மயமாக்குவது சிறந்தது.

புகையிலை இலை திசுக்களில் உள்ள குளோரோபிளாஸ்ட்கள் மிக உயர்ந்த அளவிலான பூர்வீக புரதங்களை சேமித்து வைக்கின்றன, இது பெரிய அளவிலான மறுசீரமைப்பு புரதத்தை குவிப்பதற்கு ஏற்றதாக அமைகிறது. பெரிய அளவிலான மறுசீரமைப்பு புரதங்களைக் குவிப்பதற்கு இரண்டு முதன்மை உத்திகள் உள்ளன – குளோரோபிளாஸ்ட் மாற்றம் மற்றும் அணுக்கரு மாற்றம்.

குளோரோபிளாஸ்ட் மாற்றம் வெளிநாட்டு மரபணுக்களின் நிலையான வெளிப்பாடு, உகந்த புரதம்-மடிப்பு நிலைகள் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் பரிமாற்றத்தின் குறைந்தபட்ச ஆபத்து ஆகியவற்றை அனுமதிக்கிறது. இருப்பினும், இந்த செயல்முறையின் மூலம் அதிக மகசூல் தரும் டிரான்ஸ்ஜெனிக் தாவரங்களை உருவாக்குவது சில தொழில்நுட்ப சவால்களால் கடினமானது மற்றும் நேரத்தை எடுத்துக்கொள்ளும்.

அணுக்கரு மாற்றம், மறுபுறம், குளோரோபிளாஸ்ட் டிரான்சிட் பெப்டைடுடன் இணைந்த மறுசீரமைப்பு புரதத்தை உள்ளடக்கியது, இது வேகமான புரத உற்பத்தியை அனுமதிக்கிறது. விரிவான உயிர்வேதியியல் மாற்றங்கள் தேவைப்படாத புரதங்களுக்கு குளோரோபிளாஸ்ட்-உள்ளூர்மயமாக்கல் சிறப்பாகச் செயல்படும் என்று ஆய்வு சுட்டிக்காட்டுகிறது.

தாவர உயிரணுக்களில் உள்ள செல்-சவ்வு மற்றும் செல்-சுவருக்கு இடையே உள்ள முக்கியமான இடைவெளியான தாவர அப்போபிளாஸ்ட், மறுசீரமைப்பு புரதக் குவிப்புக்கான சிறந்த தளமாகக் கருதப்படுகிறது. அப்போபிளாஸ்டில் உள்ள புரதக் குவிப்பும் சுத்திகரிப்பு முறையை எளிதாக்குகிறது.

சிறிய மறுசீரமைப்பு புரதங்களை அப்போபிளாஸ்ட் திரவத்திலிருந்து நேரடியாக பிரித்தெடுக்க முடியும் என்றாலும், பெரிய புரத வளாகங்களுக்கு வழக்கமான சுத்திகரிப்பு செயல்முறை தேவைப்படுகிறது. அப்போபிளாஸ்டில் புரோட்டீஸ் இருப்பதால், மறுசீரமைப்பு புரதங்கள் கட்டமைப்பு ஒருமைப்பாட்டை சமரசம் செய்திருக்கலாம். இந்த சிக்கலைத் தவிர்க்க, ஒரு புரோட்டீஸ் தடுப்பானின் இணை வெளிப்பாடு வளர்ந்து வரும் உத்தியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

மறுசீரமைப்பு புரத உற்பத்தியில் புரட்சியை ஏற்படுத்தும் திறனை PMF கொண்டுள்ளது. இருப்பினும், மாற்றியமைக்கக்கூடிய உற்பத்தி நிலைகள், ஒப்பிடக்கூடிய குணங்கள் மற்றும் செலவு-சிக்கல்கள் உள்ளன. டாக்டர். ஷி-ஜியான் சாங் கூறுகிறார், “தொழில்துறை ஆராய்ச்சியில் மரபணு மாற்றப்பட்ட தாவரங்களின் பயன்பாட்டை இயல்பாக்குவதற்கு, நெறிமுறைகளை கண்டிப்பாக கடைபிடிப்பது, பொது ஈடுபாட்டை மேம்படுத்துவது மற்றும் வலுவான பாதுகாப்பு நெறிமுறைகளைப் பின்பற்றுவது முக்கியம்.”

குறைந்த செயல்திறன் கொண்ட புரோட்டீஸ் செயலாக்கம், வளங்களை திறம்பட ஒதுக்கீடு செய்தல் மற்றும் நச்சு இல்லாத ஆலை உலையை நிறுவுதல் உள்ளிட்ட புகையிலை ஆலை சேசிஸை மறுவடிவமைப்பது மேலும் முன்னேற்றங்களுக்கு உதவும். உயிரி உற்பத்தியின் இறுதியில் வணிகமயமாக்கல் PMF வளர்ச்சியின் ஒரு முக்கிய அறிகுறியாகும்.