ผลของ codon usage ต่อการแสดงออกของเอนไซม์ plasmepsin ll ในระบบ Escherichia coli

ชื่อผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
  • ีรวัฒน์ ประเสริฐอนันต์

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
  • จิรันดร ยูวะนิยม

สถาบันการศึกษาที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

มหาวิทยาลัยมหิดล

ระดับการศึกษา

โครงงานในระดับการศึกษาปริญญาโทขึ้นไป

หมวดวิชา

โครงงานในสาขาวิชาชีววิทยา

วันที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

01 มกราคม 2541

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

Plasmepsin ll เป็นเอนไซม์ในกลุ่ม aspartic proteases ของ Plasmodium falciparum ซึ่งเป็นเชื้อปรสิตที่ก่อให้เกิดโรคมาลาเรีย เอนไซม์นี้มีบทบาทสำคัญในการย่อยสลาย ฮีโมโกบินใน food vacuole ของเม็ดเลือดแดง เพื่อใช้ในกระบวนการเมทาบอลิซึมขิงเชื้อ จากการวิจัยพบว่า การยับยั้งเอนไซม์ Plasmepsin ll ทำให้เชื้อนี้มีความสามารถในการอยู่รอดน้อยลง ดังนั้นเอนไซม์ Plasmepsin ll จึงเป็นเป้าหมายสำคัญในการพัฒนายารักษาโรคมาลาเรียที่ออกฤทธิ์โดยการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ดังกล่าว ในการศึกษาเอนไซม์ Plasmepsin ll ในปัจจุบันใช้การแสดงออกของเอนไซม์ดังกล่าวใน Escherichia coli ซึ่งเป็น heterologous expression พบว่าเป็นโปรตีนที่มีสภาพการละลายต่ำและตกตะกอนภายในเซลล์ เนื่องจากการม้วนตัวในโปรตีนใน E. coli เกิดขึ้นไปพร้อม ๆ กับการสังเคราะห์โปรตีนนั้น ๆ (co translational protein folding) ความเร็วของการสังเคราะห์โปรตีนที่บริเวณต่าง ๆ ซึ่งแปรเปลี่ยนไปตามปริมาณของ tRNA สำหรับแต่ละโคดอน จึงน่าจะส่งผลต่อประสิทธิภาพของการม้วนตัวของโปรตีนได้ อนึ่งมีรายงานว่าความถี่ของการใช้โคดอนแต่ละโคดอนในสิ่งมีชีวิตหนึ่ง ๆ มีความสัมพันธ์กับปริมาณ tRNA ที่จำเพาะต่อโคดอนนั้น ๆ งานวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์เพื่อศึกษา codon usage และปรับเปลี่ยนการใช้โคดอนใน E. coli ให้มีค่าความถี่ใกล้เคียงกับความถี่โคดอนที่ใช้เดิมใน P. falciparum เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการม้วนตัวซึ่งอาจช่วยให้การละลายของเอนไซม์ Plasmepsin ll ดีขึ้น รูปแบบความถี่แต่ละโคดอนในยีน Plasmepsin llที่แสดงออกใน E. coli และ P. falciparum ได้ถูกนำมาเปรียบเทียบทางสถิติจาก codon usage database โดย โคดอนที่มีความถี่แตกต่างกันมากระหว่างสิ่งมีชีวิตทั้งสองจะถูกแทนที่โดยโคดอนที่มีความถี่ใกล้เคียงกัน โดยเทียบกับ P. falciparum จากผลการทดลองการเปลี่ยนแปลงโคดอนของยีน Plasmepsin llไป 6 โคดอนจากโคดอนทั้งหมด 391 โคดอนของยีน Plasmepsin ll รวมถึงการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของ lsopropyl Dthiogalactoside (IPTG) และอุณหภูมิที่ใช้ในการแสดงออก พบว่ายังไม่สามารถปรับปรุงสภาพการละลายของเอนไซม์ Plasmepsin ll ที่แสดงออกใน E. coli ได้โดยใช้ Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS PAGE) ในการวิเคราะห์ซึ่งงานวิจัยในขณะนี้อยู่ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงโคดอนเพิ่มเติมอยู่