ผลของ codon usage ต่อการแสดงออกของเอนไซม์ plasmepsin ll ในระบบ Escherichia coli
- ชื่อผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
ีรวัฒน์ ประเสริฐอนันต์
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
จิรันดร ยูวะนิยม
- สถาบันการศึกษาที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ระดับการศึกษา
- หมวดวิชา
- 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