بخشی از مقاله
نمایش سطحی باکتریائی یک ابزار قدرتمند براي استقرار پروتئین ها و پپتیدهاي بیگانه در سطح باکتریها با کاربردهاي متعدد در حوزه زیست فناوري است. سیستم هاي نمایش سطحی باکتریائی متعددي بر پایه پروتئینهاي غشاء خارجی، تاژك - پیلی - ، تاژه و... باکتریها توسعه داده شده است. تاژکها مزایاي خاصی نسبت به سایر مولکولهاي حامل دارند. این اجزاء سطح سلولی از صدها زیر واحد یکسان تشکیل شده اند که به تعداد زیاد روي کل سطح باکتري قرار گرفته و به سهولت در تماس با محیط هستند. در نتیجه، یک شاخص آنتی ژنیک خارجی وارد شده در تاژك این امکان را پیدا می کند که در طول تاژك در محل مناسب بطور مکرر قرار گرفته و در کل سطح سلول ابراز - مستقر - شود.
تاژك CS3 اشریشیا کلی مولد انتروتوکسین یک حامل مناسب براي ابراز و نمایش اپی توپهاي بیگانه در سطح سلول باکتریائی است. CS3 از رشته هاي نازك قابل انعطاف با قطر حدود 2 نانومتر تشکیل شده است. خصوصیات پیلی CS3 به آن توان پذیرش پپتیدهاي خارجی در محلهاي مجاز در معرض محیط خارجی بدون از دست دادن عملکردش را می دهد. بنابراین این پیلی می تواند بعنوان یک حامل مناسب باقوه براي ساخت پیلی هیبرید در جهت اهداف توسعه واکسن و جاذب فلزات سنگین در نظر گرفته شود. براي این منظور، ابتدا لازم است مناسب ترین نقاط پروتئین سازنده پیلی - CstH - براي وارد کردن پپتید خارجی بدوت تداخل با ساخت و عملکرد پیلی تعیین شود که مستلزم تعیین خصوصیات مناطق در معرض سطح CS3 است. مطالعات نرم افزاري زیر واحد اصلی تاژك CS3 شامل پیش گوئی ساختمان دوم پروتئین، احتمال بیان به صورت اینکلوژن بادي، آبدوستی پروتئین و قرار گیري در معرض حلال توسط برنامه ها و نرم افزارهاي مربوطه انجام شد.
با تعیین مناطق در معرض و ساختمان دوم CstH، پنج نقطه با آبدوستی بالا و ساختارهاي لوپ، پیچه - coil - و خم بعنوان نقاط مجاز ورود اپی توپهاي خارجی در نظر گرفته شد. در بررسی تجربی اپی توپهاي خطی از زیر واحد B سم حساس به حرارت اشریشیا کلی، گلیکوپروتئین غیر ساختمانی NSP4 روتاویروس، پپتیدهاي کوتاه غنی از هیستیدین و سیستئین متصل شونده به فلزات سنگین و توالی رمز کننده سم مقاوم به حرارت اشریشیا کلی - اپی توپ ساختاري - وارد این مناطق شد. توانائی پیلی هیبرید در بیان و استقرار در سطح E. coli K12 توسط وسترن بلات و میکروسکوپ ایمونوفلورسانس نشان داده شد. پیلی هاي هیبرید CS3::ST و CS3::LTBepitop در سطح سالمونلا تیفی موریوم نیز بیان شدند. بررسی سرم و مخاط روده موشهاي ایمن شده با سویه واکسن سالمونلاي بیان کننده پیلی هاي هیبرید فوق توسط ELIZA نشان دهنده حضور آنتی بادیهاي IgG و IgA بر علیه LTB, ST و CS3 بود.
نمایش اپی توپ - اسید آمینه هاي - 114-135 گلیکوپروتئین NSP4 روتاویروس در سطح E. coli توسط این سیستم بوسیله وسترن بلات و میکروسکوپ ایمونوفلورسانس نشان داده شد. پپتیدهاي کوچک متصل شونده به فلزات مانند پلی هیستیدین و پپتید غنی از سیستئین نیز در پیلی CS3 وارد شده و در سطح E. coli نمایش داده شدند. باکتریهاي نوترکیب تولید کننده پیلی هیبرید حاوي هگزاهیستیدین تراکم هاي بالاي کادمیوم و نیکل را به ترتیب به میزان 656.2 و 276.5 نانومول در میلی گرم سلول باکتریائی - وزن خشک - جذب کردند. باکتریهاي بیان کننده پپتید غنی از سیستئین نیز می توانستند نیکل، کادمیوم و سرب را در مقادیر 392.5، 510 و 905 نانومول بر میلی گرم وزن خشک باکتري جذب کنند. بنابراین بیان پلی هیستیدین و پپتید غنی از سیستئین باکتریها را تبدیل به یک جاذب فلز سنگین کرد.
نتایج آزمایشهاي فوق نشان داد که پپتیدهاي حداقل 22 اسید آمینه اي می توانند وارد CS3 شده و در سطح باکتري ابراز - مستقر - شوند بدون اینکه تشکیل تاژك را مختل کنند. بنابراین پیلی CS3 حامل مناسبی براي حمل پپتیدهاي خارجی براي کاربرد در توسعه واکسن، حذف آلاینده ها مانند فلزات سنگین و سایر کاربرد هاي زیست فناوري پیشنهاد می شود. این مطالعات همچنین سودمندي برنامه هاي بیوانفورماتیک براي پیش گوئی نقاط مجاز پروتئینها براي وارد کردن پپتیدهاي خارجی را نشان می دهد. این پیشگوئی ها که با آزمایشهاي تجربی نیز همخوانی دارد می تواند باعث کاهش زمان و هزینه پژوهشهاي مهندسی پروتئین شود. تشکر و قدردانی: از همکاري خانمها دکتر بهناز صفار و وجیهه اسکندري و آقاي دکتر سید ابوالفضل حسینی در اجراي بخشهاي مختلف این پژوهش تشکر و قدردانی می شود.
