ผลของ codon usage ต่อการแสดงออกของเอนไซม์ plasmepsin II ในระบบ Escherichia coli

ชื่อผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
  • ธีรวัฒน์ ประเสริฐอนันต์

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
  • จิรันดร ยูวะนิยม

สถาบันการศึกษาที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ระดับการศึกษา

โครงงานในระดับการศึกษาปริญญาโทขึ้นไป

หมวดวิชา

โครงงานในสาขาวิชาเคมี

วันที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

01 มกราคม 2541

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

Plasmepsin II เป็นเอนไซม์ในกลุ่ม aspartic proteases ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการย่อยสลายฮีโมโกลบินในฟู๊ดแวคิวโอลของเม็ดเลือดเเดง เพื่อใช้ในกระบวนการเมทาบอลิซึมของ Plasmodium falciparum ซึ่งเป็นเชื้อปรสิตที่ก่อให้เกิดโรคมาลาเรีย จากการวิจัยพบว่า การยับยั้งเอนไซม์ plasmepsin II นี้จะทำให้เชื้อนี้มี ความสามารถในการอยู่รอดน้อยลง ดังนั้นเอนไซม์ plasmepsin II จึงเป็นเป้าหมายสำคัญในการพัฒนายารักษาโรคมาลาเรีย จากการแสดงออกของเอนไซม์ plasmepsin II ใน Escherichia coli ซึ่งเป็น heterologous expression ทำให้ได้โปรตีนที่มีสภาพการละลายต่ำและตกตะกอนภายในเซลล์ งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษา codon usage เพื่อที่จะปรับค่าความถี่ของโคดอนใน E. coli ให้ใกล้เคียงกับ P. falciparum เพื่อปรับปรุงการละลายของเอนไซม์ plasmepsin II เนื่องจากความถี่ของแต่ละโคดอนมีความสัมพันธ์กับความเร็วของการสังเคราะห์โปรตีนที่บริเวณหนึ่งๆโดยจะส่งผลให้เกิด co translational protein folding ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพของการม้วนตัวของโปรตีนดีขึ้น การปรับรูปแบบค่าความถี่ของแต่ละโคดอนใน expression host ให้ใกล้เคียงกับต้นแบบอาจทำให้การแสดงออกของเอนไซม์ plasmepsin II มีความสามารถในการละลายดีขึ้น รูปแบบความถี่แต่ละโคดอนในยีนplasmepsin II ที่แสดงออกใน E. coli และ P. falciparum ได้ถูกนำมาเปรียบเทียบทางสถิติจาก codon usage database โดยโคดอนที่มีความถี่แตกต่างกันมากระหว่างสิ่งมีชีวิตทั้งสองจะถูกแทนที่โดยโคดอนที่มีความถี่ใกล้เคียงกัน โดยเทียบกับ P. falciparum จากผลการทดลองการเปลี่ยนแปลงโคดอนของยีน plasmepsin II ไป 9 โคดอนจากโคดอนทั้งหมด 391 โคดอนของยีน plasmepsin II รวมทั้งเปลี่ยนแปลง ความเข้มข้นของ Isopropyl β D thiogalactoside (IPTG) และอุณหภูมิที่ใช้ในการแสดงออก พบว่ายังไม่สามารถปรับปรุงสภาพ การละลายของเอนไซม์ plasmepsin II ที่แสดงออกใน E. coli ได้โดยใช้ Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS PAGE) ในการวิเคราะห์ ซึ่งงานวิจัยในขณะนี้อยู่ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงโคดอนเพิ่มเติมอยู่