Vasta-ainefragmenttien ja muiden disulfidisidoksia sisältävien proteiinien tuotto Escherichia colin sytoplasmassa.

Disulfidisidokset ovat kovalenttisia liitoksia, jotka stabiloivat laskostuneiden proteiinien rakennetta. Niillä on usein ratkaiseva merkitys proteiinien biologisessa aktiivisuudessa ja niitä löytyy noin 20 % ihmisen proteiineista kuten vasta-aineista, hormoneista ja sytokiineistä. Disulfidisidoksia muodostuu vain tietyissä solun osissa kuten eukaryoottisolujen endoplasmisessa kalvostossa ja bakteerien periplasmassa.

Disulfidisidoksia sisältävien rekombinanttiproteiinien tuotto on haastavaa luoden siten omat rajoituksensa sekä akateemiselle tutkimukselle että bioteknologian teollisuudelle. Rekombinanttiproteiini on geenitekniikan avulla tuotettu proteiini. Ihmisen geeni jossa on informaatio halutun proteiinin tuottamiseksi, on siirretty sopivaan eliöön, kuten bakteeriin, hiivaan tai nisäkässoluihin, ja joka tuon informaation perusteella tuottaa kyseistä proteiinia. Valtaosa biologisista lääkkeistä, kuten insuliini ja rokotteet, on rekombinanttiproteiineja, samoin monet elintarviketeollisuudessa ja pesuaineissa käytetyt entsyymit.

Rekombinanttiproteiinien tuotto Escherichia coli-bakteereissa on paljon käytetty menetelmä. Disulfidisidoksia sisältävien proteiinien tuotto niissä on kuitenkin haastavaa bakteerin periplasmisen tilan rajallisuuden ja toisaalta sytoplasmassa olevien disulfidisidoksia pelkistävien entsyymien vuoksi.

Professori Ruddockin tutkimusryhmässä on kehitetty menetelmä, CyDisCo (cytoplasmic disulfide bond formation in E. coli), jossa kohdeproteiinin lisäksi E. colin sytoplasmassa tuotetaan kahta disulfidisidosten muodostumista katalysoivaa entsyymiä, sulfhydryyli oksidaasia ja proteiinidisulfidi-isomeraasia, bakteerissa olevia pelkistysreittejä poistamatta.

Tässä työssä osoitimme, että CyDisCo-menetelmän avulla voidaan tuottaa suuria määriä liukoisia, oikein laskostuneita ja biologisesti aktiivisia proteiineja, kuten vasta-aineita, vasta-ainefragmentteja, interleukiinia, kasvuhormonia, avidiinia, ja että CyDisCo on tehokas ja joustava menetelmä jolla disulfidisidoksia sisältäviä proteiineja voidaan tuottaa E. colin sytoplasmassa sekä kasvatuspulloissa, että bioreaktoreissa.

Menetelmä säästää aikaa ja rahaa ja on hyödynnettävissä niin akateemisessa tutkimuksessa kuin bioteknologian teollisuudessa.