منصة التعبير عن الخميرة

منصة التعبير الجيني في الخميرة هي سلالة من الخميرة تُستخدم لإنتاج كميات كبيرة من البروتينات أو السكريات أو مركبات أخرى لأغراض البحث أو الصناعة. ورغم أن الخميرة غالبًا ما تتطلب موارد أكثر من البكتيريا للحفاظ عليها ، إلا أن بعض المنتجات لا يمكن إنتاجها إلا بواسطة خلايا حقيقية النواة كالخميرة، مما يستلزم استخدام منصة التعبير الجيني في الخميرة. وتختلف أنواع الخميرة في إنتاجيتها وقدراتها على إفراز البروتينات ومعالجتها وتعديلها. ولذلك، فإن أنواعًا مختلفة من الخميرة (أي منصات تعبير جيني مختلفة) تُناسب تطبيقات بحثية وصناعية مختلفة بشكل أفضل.

منذ ظهور الهندسة الوراثية ، تم تطوير عدد من الكائنات الدقيقة لإنتاج منتجات بيولوجية. تُستخدم هذه المنتجات في الطب والصناعة لإنتاج أدوية مثل لقاحات التهاب الكبد ب أو الأنسولين . تشمل المنصات الشائعة لتطوير الأدوية وغيرها من المنتجات بكتيريا الإشريكية القولونية ، والعديد من أنواع الخميرة والخلايا الثديية (بما في ذلك، على وجه الخصوص، خلايا مبيض الهامستر الصيني ). بشكل عام، يجب أن يستوفي الكائن الدقيق المستخدم كمنصة للتعبير الجيني عدة معايير: يجب أن يكون قادرًا على النمو بسرعة في حاويات كبيرة، وإنتاج البروتينات بكفاءة (أي بأقل قدر من الموارد)، وأن يكون آمنًا، وفي حالة الأدوية، يجب أن ينتج ويعدل المنتجات لتكون جاهزة للاستهلاك البشري قدر الإمكان.

تُعدّ الخمائر من الكائنات المضيفة الشائعة لإنتاج البروتينات من الحمض النووي المُعاد تركيبه . فهي تُتيح سهولة نسبية في التعديل الجيني ونموًا سريعًا يصل إلى كثافة خلوية عالية في بيئات زراعية رخيصة الثمن. وباعتبارها كائنات حقيقية النواة ، فهي قادرة على إجراء تعديلات على البروتينات، مثل الغلكزة، وهي تعديلات شائعة في الخلايا حقيقية النواة، ولكنها نادرة نسبيًا في البكتيريا. ولهذا السبب، تستطيع الخميرة إنتاج بروتينات معقدة تُطابق أو تُشابه إلى حد كبير البروتينات الأصلية من النباتات أو الثدييات. استندت أول منصة للتعبير الجيني في الخميرة إلى خميرة الخباز Saccharomyces cerevisiae . ومنذ ذلك الحين، دُرست العديد من منصات التعبير الجيني في الخميرة، وهي تُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات متنوعة بناءً على خصائصها وقدراتها المختلفة. فعلى سبيل المثال، ينمو بعضها على نطاق واسع من مصادر الكربون، ولا يقتصر على الجلوكوز ، كما هو الحال مع خميرة الخباز. كما يُستخدم العديد منها في الهندسة الوراثية وإنتاج البروتينات الغريبة.

تختلف منصات التعبير الجيني في الخميرة في عدة خصائص، بما في ذلك إنتاجيتها وقدرتها على إفراز البروتينات ومعالجتها وتعديلها، على سبيل المثال لا الحصر. ومع ذلك، تتشابه استخدامات جميع منصات التعبير الجيني في بعض الجوانب الأساسية.

لإنتاج المنتج المطلوب، تُحوَّل سلالات الخميرة المناسبة باستخدام ناقل يحتوي على جميع العناصر الوراثية اللازمة لإنتاج المنتج البيولوجي المرغوب. يجب أن يحتوي الناقل أيضًا على علامة اختيار ، وهي ضرورية لتمييز الخميرة التي استقبلت الناقل بنجاح عن تلك التي لم تستقبله. كما يحتوي الناقل على عناصر DNA معينة تسمح للخميرة بدمج الحمض النووي الغريب في كروموسومها وتكراره. والأهم من ذلك، يحتوي الناقل على جزء مسؤول عن إنتاج المركب المطلوب، يُسمى كاسيت التعبير . يحتوي الكاسيت على تسلسل من العناصر التنظيمية التي تتحكم في كمية المنتج المُنتَج والظروف التي يتم فيها إنتاجه. يلي ذلك جين المنتج البيولوجي نفسه. وينتهي كاسيت التعبير بتسلسل إنهاء يوقف نسخ الجين المُعبَّر عنه.

• جيليسن جي (محرر) (2005) إنتاج البروتينات المؤتلفة - أنظمة التعبير الميكروبية وحقيقية النواة الجديدة. وايلي-في سي إتش، فاينهايم. ISBN 3-527-31036-3