Enterohemorraginen Escherichia coli (EHEC) ja sen osoittaminen PCR-menetelmällä

Summary: Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) and its detection with a PCR method

Heterologisen geenin DNA-sekvenssin optimointi sekä Fab-fragmentin DNA-sekvenssin vaikutus Escherichia colin kasvuun ja tuotto-ominaisuuksiin

Synonyymisillä kodoneilla tarkoitetaan kodoneja, jotka ovat erilaisia, mutta koodaavat samaa aminohappoa. Synonyymisten mutaatioiden, eli kodonin vaihtaminen samaa aminohappoa koodaavaan toiseen kodoniin, on pitkään ajateltu olevan yhdentekeviä, mutta synonyymit muutokset DNA-sekvenssissä voivat kuitenkin vaikuttaa esimerkiksi proteiinin laskostumiseen ja proteiinin toimintaan solussa. Eri organismit käyttävät synonyymisiä kodoneja eri frekvensseillä. Tätä ilmiötä kutsutaan kodonikäytön poikkeamaksi. Kodonikäytön poikkeamien on osoitettu olevan tärkein yksittäinen prokaryoottien geeniekspressioon vaikuttava tekijä, ja usein proteiineja on hankala tuottaa vieraassa isännässä, jos kodonikäytön poikkeamat ovat liian suuria. Erilaisia kodonioptimointistrategioita on kehitetty näiden ongelmien ratkaisemiseksi. Kodonikäyttöä optimoitaessa on otettava huomioon lisäksi erilaiset paikalliset muuttujat, jotka lisäävät optimoinnin monimutkaisuutta. Työn lähtökohtana oli synteettinen ihmisen vasta-aineen Fab-fragmentin geeni. Geeni oli optimoitu kahdella eri strategialla, jotka tuottivat eri DNA-sekvenssit, mutta saman aminohapposekvenssin. Toinen varianteista tuotti aktiivista Fab-fragmenttia, toinen ei. DNA-sekvenssin vaikutuksen tutkimiseksi, toimivan geenin osia korvattiin toimimattoman variantin vastaavalla osalla. Kaikkiaan seitsemän geenivariantin kykyä ilmentää Fab-fragmenttia sekä liukoisena proteiinina että filamenttifaagin pinnalla vertailtiin. Lisäksi tutkittiin varianttien vaikutusta isäntäsolun kasvukinetiikkaan. Muunneltuja variantteja verrattiin alkuperäiseen toimivaan varianttiin. Faagituotossa havaittiin Fab-fragmentin kevyen ketjun DNA-sekvenssin synonyymisten muutosten vaikuttavan faagien immunoreaktiivisuuteen. Erityisen olennainen oli kevyen ketjun vakioisen alueen muuttaminen, joka myös aiheutti 45 % laskun faagien kokonaismäärässä ja 54 % laskun faagien immunoreaktiivisuudessa. Liukoista proteiinia tuotettaessa kevyen ketjun vakioisen alueen muutos laski Fab-määrän tasolle, jota ei voitu mitata. Tämän lisäksi, avoimen lukukehyksen alun kodonien synonyymiset mutaatiot aiheuttivat 48-kertaisen laskun aktiivisen liukoisen proteiinin määrässä verrattuna alkuperäiseen toimivaan varianttiin.