Το κύριο πρόβλημα με την εισαγωγή ενός μη τροποποιημένου γονιδίου θηλαστικού στο βακτηριακό χρωμόσωμα και στη συνέχεια να πάρει αυτό που εκφράζεται είναι αυτό;
* Διαφορετικοί γενετικοί κωδικοί: Τα βακτήρια και τα θηλαστικά χρησιμοποιούν ελαφρώς διαφορετικούς γενετικούς κώδικες. Ενώ τα περισσότερα κωδικόνια (αλληλουχίες τριών νουκλεοτιδίων που κωδικοποιούν αμινοξέα) είναι οι ίδιοι, ορισμένοι έχουν διαφορετικές έννοιες σε συστήματα βακτηριακών και θηλαστικών. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε λανθασμένη ενσωμάτωση αμινοξέων κατά τη διάρκεια της μετάφρασης.
* Επεξεργασία mRNA: Το ευκαρυωτικό mRNA (θηλαστικά) υποβάλλεται σε διάφορα στάδια επεξεργασίας πριν από τη μετάφραση, συμπεριλαμβανομένης της κάλυψης, της ματίσματος και της πολυαδενυλίωσης. Αυτές οι τροποποιήσεις είναι ζωτικής σημασίας για τη σωστή μετάφραση και τη σταθερότητα του mRNA. Τα βακτήρια στερούνται τα ένζυμα και τους μηχανισμούς για την εκτέλεση αυτών των σταδίων επεξεργασίας.
* Μεταγραφική ρύθμιση: Οι υποκινητές και τα ρυθμιστικά στοιχεία που ελέγχουν την έκφραση των γονιδίων στα θηλαστικά είναι συχνά διαφορετικά από αυτά στα βακτήρια. Ένα γονίδιο θηλαστικών μπορεί να μην αναγνωρίζεται ή να μεταγραφεί αποτελεσματικά με βακτηριακή πολυμεράση RNA.
* Αναδίπλωση πρωτεΐνης: Ακόμη και αν μια πρωτεΐνη θηλαστικών μεταφράζεται με επιτυχία, το βακτηριακό κυτταρικό περιβάλλον μπορεί να μην έχει τις απαραίτητες πρωτεΐνες συνοδού για να διπλώσει σωστά την πρωτεΐνη στη λειτουργική του διαμόρφωση.
Λύσεις:
Για να ξεπεραστούν αυτές οι προκλήσεις, οι ερευνητές χρησιμοποιούν διάφορες στρατηγικές:
* Βελτιστοποίηση γονιδίων: Τροποποιήστε την αλληλουχία γονιδίων θηλαστικών για να χρησιμοποιήσετε τις προτιμήσεις βακτηριακών κωδικονίων και αφαιρέστε τα ιντρόνια (μη κωδικοποιημένες περιοχές) ότι τα βακτήρια δεν μπορούν να συνδυαστούν.
* Διανύσματα έκφρασης: Χρησιμοποιήστε φορείς που περιέχουν βακτηριακούς προαγωγούς και άλλα στοιχεία που απαιτούνται για αποτελεσματική μεταγραφή και μετάφραση.
* Συστήματα ευκαρυωτικής έκφρασης: Χρησιμοποιήστε ευκαρυωτικά κύτταρα (π.χ. κύτταρα ζύμης, κύτταρα εντόμων ή κύτταρα θηλαστικών) που είναι καλύτερα εξοπλισμένα για επεξεργασία και εκφράζουν γονίδια θηλαστικών.
Συνοπτικά, ενώ είναι θεωρητικά δυνατό να εισαγάγετε ένα γονίδιο θηλαστικών σε ένα βακτηριακό χρωμόσωμα, οι διαφορές στα κυτταρικά μηχανήματα και τη ρύθμιση των γονιδίων συχνά δυσκολεύουν την απόκτηση λειτουργικής έκφρασης. Η βελτιστοποίηση των γονιδίων και η χρήση εξειδικευμένων συστημάτων έκφρασης είναι απαραίτητα για την επιτυχή έκφραση γονιδίων θηλαστικών σε βακτήρια.
