Xem mã nguồn của Kỹ thuật protein

<p>&nbsp;</p>

<p><strong>KỸ THUẬT</strong> <strong>PROTEIN </strong><em>(cg. </em><em>k</em><em>ỹ</em><em> ngh</em><em>ệ</em><em> protein</em><strong>, </strong><em>A. </em><em>protein engineering</em><strong>)</strong><strong>,</strong> kỹ thuật được sử dụng để thay đổi cấu tr&uacute;c ph&acirc;n tử của protein tự nhi&ecirc;n (đặc biệt l&agrave; enzyme) nhằm cải thiện c&aacute;c đặc t&iacute;nh của ch&uacute;ng th&iacute;ch hợp cho c&aacute;c lĩnh vực ứng dụng kh&aacute;c nhau.</p>

<p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Điều n&agrave;y li&ecirc;n quan đến việc sửa đổi tr&igrave;nh tự c&aacute;c nucleotide của đoạn gen m&atilde; ho&aacute; ch&uacute;ng, cho ph&eacute;p thay đổi c&aacute;c axit amin trong tr&igrave;nh tự protein hiện c&oacute;. Như vậy, đoạn DNA tổng hợp (hay t&aacute;i tổ hợp) c&oacute; thể được sử dụng l&agrave;m khu&ocirc;n để sinh tổng hợp (sản xuất) c&aacute;c ph&acirc;n tử protein t&aacute;i tổ hợp mới th&ocirc;ng qua c&aacute;c tế b&agrave;o chủ hoặc c&aacute;c hệ thống sinh học kh&aacute;c khi c&oacute; chứa đầy đủ c&aacute;c yếu tố cần thiết cho qu&aacute; c&aacute;c tr&igrave;nh phi&ecirc;n m&atilde; v&agrave; dịch m&atilde;. Qu&aacute; tr&igrave;nh sinh tổng hợp n&agrave;y thường bao gồm một quy tr&igrave;nh nh&acirc;n bản DNA điển h&igrave;nh, trong đ&oacute;, gen m&atilde; h&oacute;a cho một protein nhất định được ch&egrave;n v&agrave;o một đoạn DNA v&ograve;ng gọi l&agrave; plasmid nh&acirc;n d&ograve;ng hay plasmid biểu hiện. Đ&acirc;y l&agrave; một quy tr&igrave;nh phức tạp, bao gồm c&aacute;c bước cơ bản như sau: 1) Cắt/mở plasmid v&agrave; &quot;d&aacute;n&quot; gen, tạo plasmid t&aacute;i tổ hợp. Qu&aacute; tr&igrave;nh n&agrave;y phụ thuộc v&agrave;o c&aacute;c enzyme hạn chế (cắt v&agrave; nối DNA ở những vị tr&iacute; x&aacute;c định); 2) Chuyển (biến nạp) plasmid t&aacute;i tổ hợp v&agrave;o vi khuẩn. Sử dụng lựa chọn kh&aacute;ng sinh để x&aacute;c định vi khuẩn c&oacute; chứa plasmid t&aacute;i tổ hợp; 3) Nh&acirc;n nu&ocirc;i c&aacute;c loại vi khuẩn mang plasmid v&agrave; sử dụng ch&uacute;ng như l&agrave; &quot;c&aacute;c nh&agrave; m&aacute;y&quot; để sản xuất c&aacute;c protein/enzyme. Thu hoạch c&aacute;c protein/enzyme từ nu&ocirc;i cấy vi khuẩn, l&agrave;m sạch v&agrave; ứng dụng ch&uacute;ng v&agrave;o c&aacute;c mục đ&iacute;ch kh&aacute;c nhau.</p>

<p>Kỹ nghệ protein cũng thường được sử dụng để tổng hợp c&aacute;c enzyme (thường được gọi l&agrave; &ldquo;enzyme thiết kế, engineered enzyme&rdquo;) sử dụng trong nhiều lĩnh vực nghi&ecirc;n cứu cũng như ứng dụng c&ocirc;ng nghệ sinh học. C&oacute; thể liệt k&ecirc; c&aacute;c phương ph&aacute;p hay KTP kh&aacute;c nhau c&oacute; li&ecirc;n quan theo tr&igrave;nh tự thời gian đ&atilde; được c&ocirc;ng bố: Thiết kế hợp l&yacute; (Rational design), Đột biến điểm định hướng (Site-directed mutagenesis), C&aacute;c phương ph&aacute;p tiến h&oacute;a/Tiến h&oacute;a định hướng (Evolutionary methods/directed evolution), Đột biến ngẫu nhi&ecirc;n (Random mutagenesis), DNA shuffling, Động học ph&acirc;n tử (Molecular dynamics), M&ocirc; h&igrave;nh tương tự (Homology modeling), Peptidomimetics, C&ocirc;ng nghệ Phage display (Phage display technology), Hệ sinh tổng hợp kh&ocirc;ng tế b&agrave;o (Cell-free translation systems), Kỹ nghệ enzyme de novo (<em>De novo </em>enzyme engineering), mRNA display...</p>

<p>Ngo&agrave;i ra, c&aacute;c protein mới cũng c&oacute; thể được tổng hợp bằng phương ph&aacute;p h&oacute;a học, trong đ&oacute; c&aacute;c chuỗi polypeptit được lắp r&aacute;p từ c&aacute;c ax&iacute;t amin kh&aacute;c nhau dưới sự kiểm so&aacute;t của c&aacute;c h&oacute;a chất theo một quy tr&igrave;nh x&aacute;c định. Một đầu của phản ứng d&acirc;y chuyền được neo với một chất hỗ trợ vững chắc v&agrave; c&aacute;c h&oacute;a chất chọn lọc quyết định những axit amin n&agrave;o được li&ecirc;n kết v&agrave;o đầu tự do. C&aacute;c h&oacute;a chất th&iacute;ch hợp c&oacute; thể được bổ xung hoặc thay đổi trong suốt qu&aacute; tr&igrave;nh phản ứng. Sau khi tổng hợp, c&aacute;c polypeptide được ph&acirc;n t&aacute;ch v&agrave; tinh chế. Đặc biệt, do chức năng của đa phần c&aacute;c protein/enzyme phụ thuộc kh&ocirc;ng chỉ cấu tr&uacute;c bậc một, m&agrave; l&agrave; cấu tr&uacute;c kh&ocirc;ng gian của ph&acirc;n tử protein, qu&aacute; tr&igrave;nh thiết kế thường được tiến h&agrave;nh, m&ocirc; phỏng với sự trợ gi&uacute;p của m&aacute;y t&iacute;nh với c&aacute;c c&ocirc;ng cụ tin sinh chuy&ecirc;n biệt. Hiện nay, cấu tr&uacute;c v&agrave; chức năng của một protein tổng hợp (h&oacute;a học) hay t&aacute;i tổ hợp (sinh tổng hợp) đều c&oacute; thể được thiết kế th&ocirc;ng qua c&aacute;c c&ocirc;ng cụ tin sinh (bioinformatic tools) tr&ecirc;n m&aacute;y t&iacute;nh hoặc sản xuất th&ocirc;ng qua qu&aacute; tr&igrave;nh ph&aacute;t triển/tiến h&oacute;a định hướng (directed evolution) kh&ocirc;ng chỉ ở quy m&ocirc; ph&ograve;ng th&iacute; nghiệm, m&agrave; c&ograve;n ở mức c&ocirc;ng nghiệp.</p>

<p style="margin-left:.75in">&nbsp;</p>

<p style="margin-left:.75in"><strong>T&agrave;i liệu tham khảo:</strong></p>

<ol>
	<li>Porter JL,&nbsp;Rusli RA,&nbsp;Ollis DL. <em>Directed Evolution of Enzymes for Industrial Biocatalysis.</em>Chembiochem.&nbsp; Feb 2016</li>
	<li>Golynskiy, MV. &amp; Seelig, B., &nbsp;<em>De novo enzymes: from computational design to mRNA display</em>, Trends in Biotechnology, Vol. 28, No. 7, July 2010</li>
	<li>Labrou, NE. (2010). <em>Random mutagenesis methods for in vitro directed enzyme evolution</em>. Current Protein &amp; Peptide Science, Vol. 11, No. 1, February 2010</li>
	<li>Shimizu, Y., Kuruma, Y., Ying, BW., Umekage, S. &amp; Ueda, <em>Cell-free translation systems for protein engineering, </em>FEBS Journal, Vol. 273, No. 18, September 2006</li>
	<li>Antikainen, NM. &amp; Martin, SF. <em>Altering protein specificity: techniques and applications</em>, Bioorganic &amp; Medicinal Chemistry, Vol. 13, No. 8, April 2005</li>
	<li>Venkatesan, N. &amp; Kim, BH. (2002). <em>Synthesis and enzyme inhibitory activities of novel peptide isosteres,</em> Current Medicinal Chemistry<em>,</em> Vol. 9, No. 24, December 2002</li>
	<li>Anthonsen, HW., Baptista A., Drablos, F., Martel, P. &amp; Petersen SB. <em>The blind watchmaker and rational protein engineering</em>. Journal of Biotechnology, Vol. 36, No. 3, 1994 &nbsp;</li>
	<li>Arnold, FH., <em>Engineering proteins for non-natural environments</em>, The FASEB Journal, Vol. 7, No. 9, June 1993</li>
</ol>