قالب وردپرس درنا توس
خانه / تازه‌ها / بیوتکنولوژی / بیان ژن انترفرون در گیاهان

بیان ژن انترفرون در گیاهان

 

۰۳

تصویر مفهومی از میکروارگانیسم های تراریخته.

زینب زیوری: اینترفرون‌ها پروتئین‌هایی هستند که سلول‌های میزبان در پاسخ به تهاجم عامل بیماری زایی آزاد ساخته و موجب تحریک سیستم ایمنی و افزایش مقاومت بدن می‌شوند. اینترفرون گاما یکی از انواع اینترفرون‌ها می‌باشد. اینترفرون گاما نقش اساسی در ایمنی ذاتی و ایمنی تطبیقی در برابر ویروس‌ها، برخی باکتری‌ها دارد.  امروزه برای تولید داروهای بیولوژیکی از میکروارگانیسم‌هایی مثل باکتری E. coli، مخمر و یا سلول‌های جانوری استفاده می‌کنند. برخلاف مزایایی که هر کدام از این میکروارگانیسم‌ها می‌توانند داشته باشند دارای یک سری مشکلاتی در تولید نیز می‌باشند که شامل هزینه بالای تولید و نیز متفاوت بودن پروتئین‌های تولید شده می‌توان اشاره نمود.

مزیت استفاده از گیاهان نسبت به میکروارگانیسم‌ها این است که ساخت، ترشح و تغییرات پس از ترجمه که برای فعالیت پروتئین‌های نوترکیب نیازاست در گیاهان و جانوران بسیار به هم شبیه است. پروتئین‌های نوترکیب در اندام‌هایی مختلف گیاهی همچون برگ، بذر و بافتهای ذخیره رویشی مثل غده تولید می‌شوند.  از بین اندامهای گیاهی، بذر گیاهان مناسب‌تر می‌باشد زیرا باعث افزایش پایداری پروتئین، استخراج نسبتا راحت به دلیل کم بودن ترکیبات فنولیک و ترکیبات پیچیده پروتئینی و محدود شدن بیان پروتئین به یک اندام ذخیره‌ای و جلوگیری از اختلال در رشد بافتهای دیگر می‌شود. علاوه بر نوع بافت گیاه، بخشی از سلول که پروتئین نوترکیب در ان بیان می‌شود تیز در تجمع و پایداری آن موثر است.  اینترفرون گاما از جمله پروتئین‌هایی است که که ارزش درمانی بالایی دارد. از اینترفرون گاما برای درمان بیمارانی که با نقص مادرزادی از جمله گرانولوماتوس مزمن (Granulomatous Chronic) و عوامل درون سلولی مانند لیشمانیا و…. کاربرد دارد و همچنین در درمان سرطان‌هایی مختلف از جمله نوروبلاستوما و ملانوما رایج است. با توجه به کاربرد وسیعی که اینترفرون گاما در پزشکی دارد تلاشهای بسیار زیادی در جهت تولید انبوه آن صورت گرفته است اما پروتئین تولید شده در باکتری E. coli ساختار فضایی مناسبی نداشته و بخش اعظم ان به فرم انکلوژن بادی در می‌آید.

همچنین استفاده از سلول‌های یوکاریوتی جهت تولید آن نیز هزینه بسیار بالایی دارد. بنابراین دست ورزی ژنتیکی گیاهان برای تولید این گروه از پروتئین‌ها یک روش جایگزنی مناسب می‌باشد. مزیت عمده گیاهان نسبت به میکروارگانیسم‌ها این است که تغییرات پس از ترجمه که برای فعالیت پروتئین‌های نوترکیب مورد نیاز است در گیاهان بهتر انجام می‌شود. همچنین در این روش خطران ناشی از آلودگی. عوامل بیماری زایی برای انسانی یا بیماری‌های مشترک انسان و دام به حداقل می‌رسد.

اگر چنانچه بتوان پروتئین نوترکیب تولید شده را به اجسام روغنی بذر مورد هدف قرارداد با توجه به مقدار بالای گلیسروئید در اجسام روغنی این بخش به راحتی با استفاده از سانتریفوژاز دیگر بذر‌ها و اجزای سلولی جدا می‌شود در نتیجه، استخراج پروتئین تولید شده با سهولت بیشتر و هزینه کمتری انجام می‌شود. در سال‌های اخیر انتقال ژن به درون کلروپلاست مزایایی از جمله سطح بالای بیان و تجمع پروتئین در داخل اندامک کلروپلاست به دلیل پلی پلوئید بودن سیستم ژنتیکی پلاستید و محدودیت تعداد مسیر‌های تجزیه پروتئین، نبود اثرات مکانی و عدم خاموشی ژن به دلیل ورود ژن به جایگاه مشخص در ژنوم پلاستیدی که دارد مورد توجه محققین قرار گرفته است. در این راستا با بهره گیری از مهندسی ژنتیک، تراریختی کلروپلاستی برای اصلاح صفات زراعی، بهبود مسیر‌های متابولیکی و همچنین در زراعت مولکولی برای تولید پروتئین‌های نوترکیب با منشا گیاهی گسترش یافته است. اولین تراریخته پایدار کلروپلاستی در جلبک کلامیدوموناس با الحاق دی. ان.‌ای برهسته، درون ژنوم کلروپلاست از طریق تفنگ ژنی انجام شده است.
همچنین در زمینه زراعت مولکولی به منظور تولید پروتئین‌های با ارزش دارویی با استفاده از تراریختی کلروپلاست پیشرفت‌های زیادی از جمله اینترفرون آلفا، هورمون رشد انسان و پپتید آنتی میکروبی می‌توان اشاره نمود.

اینترفرون‌ها به طورعمده به عنوان فعال کننده سلول‌های سیستم ایمنی عمل می‌نمایند. اینترفرون گاما یک مولکول همو دایمر ترشحی است که هر مونومر ۱۴۳ اسید امینه تشکیل شده است. ژن اینترفرون گاما بر روی کروموزم ۱۲ ما قرار درد و شامل ۳اینترون و ۴ اگزون می‌باشد. از اینترون برای بسیاری از بیماری‌های ویروسی و سرطان استفاده می‌شود. این عوامل معمولا به شکل تزریق زیر جلدی یا درون عضلانی استفاده می‌شود. نیمه عمر پلاسمایی آن ۴-۸ ساعت است و اثرات بیولوژیک آن ۲-۴ روز در بدن باقی می‌ماند. کاربرد‌های فراوانی که این دارو دارد باعث شده است که محققین درصدد تولید ین دارو با استفاده از روش‌های دی. ان.‌ای نوترکیب باشند. این پروتئین تاکنون در میزبان‌های مختلفی از جمله baculovirus-infected sf۹ insect cell و CHO بیان شده است. اما امروزه اینترفرون گامای نوترکیب تولید شده در باکتری E. coli به صورت تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. پروتئین اینترفرون گاما در گیاهان از جمله در سوسپانسیون برنج، سلول‌های کوتیلدونی گوجه فرنگی و توتون بوده است. اما میزان بیان آن کم بوده است. یکی از راه‌های افزایش بیان پروتئین نوترکیب در گیاهان استفاده از فناوری انتقال ژن به کلروپلاست می‌باشد.

منابع:
خدیجه باقری، مختارجلالی جواران، فریدون مهبودی، احمد معینی، علیرضا زبرجدی. طراحی و تهیه سازه حاوی ژن اینترفرون گاما و گیاه کلزا بیان ان در بذر. مجله زیست‌شناسی ایران. سال ۱۳۸۹. جلد ۲۳- شماره ۲. صفحه ۱۵۱ تا ۱۶۰

خدیجه باقری، مختار جلالی جواران، احمد معینی، علیرضا زبرجدی. طراحی و ساخت سازه ترکیبی اولئوسین اینترفرون گاما و انتقال ان به گیاه کلزا. ژنتیک نوین. سال پاییز ۱۳۸۷. دوره ۳. شماره ۳-صفحه ۵۷تا ۴۹

شهلا رزمی، مختار جلالی جواران، عبدالرضا باقری، حسین هنری، مهدی محب الدینی، مژگان سلیمانی‌زاده. ژن اینترفرون گاما انسانی در کلروپلاست گیاه توتون. ژنتیک نوین، سال زمستان ۱۳۸۹. دوره ۸. شماره ۴- صفحه ۳۴۰تا ۳۳۳

زینب زیوری. بیان ژن انترفرون در گیاهان. بنیاد تک. ۱۳۹۵٫

درباره حمید احمدیان مقدم

من به علوم و فناوری های نوین علاقه مند هستم!

این نوشته هم جالبه!

یماری کروهن

روشی نوین برای درمان بیماری کورهن با استفاده از باکتری‌ها

پژوهشگران دریافتند که آنزیم تولید شده توسط فلورمیکروبی نامتوازن در دستگاه گوارش انسان به بیماری …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *