07/01/2015 Alfa-complementazione Se il Multiple cloning site viene posizionato all’interno della sequenza codificante per il peptide a della b-galattosidasi, in caso di inserzione di un frammento di DNA estraneo, il peptide a non verrà più prodotto. Questo porta ad una mancata ricostituzione di una b-galattosidasi attiva, con conseguente fenotipo bianco su piastre addizionate con X-gal. Controllo della correttezza del costrutto Markers Vettore Inserto Esercizio x esame: disegno primers Formula standard (per oligo > 15 nt) Tm= 64.9 °C + 41°C x (n (G+C)-16.4) N Esempio: TAATACGACTCACTATAGGG (20 nt, G+C=8, A+T=12) 1 07/01/2015 Vettori di ultima generazione permettono di superare il clonaggio con nucleasi di restrizione 5’ 3’-A Gene d’interesse (prodotto PCR) Plac A-3’ 5’ Vettori di ultima generazione permettono di superare il clonaggio con nucleasi di restrizione e l’utilizzo della ligasi...... ....e dove la reazione di ligazione è catalizzata da una DNA-topoisomerasi La DNA-topoisomerasi I introduce e richiude tagli a singola elica in una molecola di DNA (superavvolto) 2 07/01/2015 Tre criteri fondamentali per la produzione di proteine eterologhe Espressione ad alto livello, affidabile e stabile del gene di interesse (livello DNA/RNA) La proteina prodotta deve mantenere la propria attività biologica in E. coli (livello struttura/ conformazione della proteina) La proteina deve essere facilmente re-isolata dal rimanente materiale cellulare Tre criteri fondamentali per la produzione di proteine eterologhe Espressione ad alto livello, affidabile e stabile del gene di interesse (livello DNA/RNA) La proteina prodotta deve mantenere la propria attività biologica in E. coli (livello struttura/ conformazione della proteina) La proteina deve essere facilmente re-isolata dal rimanente materiale cellulare Cosa occorre per l’espressione ad alto livello di una proteina nella cellula? Trascrizione/traduzione/stabilità Promotore forte (trascrizione) Presenza di segnali per il riconoscimento dell’mRNA da parte dei ribosomi (traduzione) Assenza di proteasi specifiche (stabilità) 3 07/01/2015 Il “Promotore perfetto” (?) UP element -35 Ext. -10 D +1 AAATAAAATTTTTAAn..nTTGACAnnn…nnnTGnTATAATnnattAn 4-6nt 14nt 4-6nt 17nt Riconosciuto dalla subunità a Riconosciuti dalla subunità s +1 5-7 nt An....nAGGAGGnn..nnATG~ ORF (gene di interesse)-TAAnnnnn Term. (Ribosome Binding Site/ SD box (Shine-Dalgarno) Terminatore di trascrizione Produzione di proteine eterologhe Domanda: Un sistema “spinto al massimo”, cioè alto livello di trascrizione unito ad un alto livello di traduzione è il meglio che si possa avere per la produzione di proteine eterologhe? Risposta: NO Problemi di “tossicità” di proteine eterologhe, e della loro conformazione corretta Tossicità di proteine eterologhe nell’ospite Escherichia coli Peso sul bilancio energetico della cellula batterica Interazione “erronea” con componenti cellulari: Legame al DNA Danno al DNA Stress ossidativo Interazione/sequestro di altre proteine essenziali Induzione di sistemi di risposta allo stress 4 07/01/2015 Induzione di un promotore: un modo di superare problemi di tossicità Induzione Crescita non inibita Crescita bloccata e/o lisi cellulare Produzione di proteina (unità arbitrarie) Crescita rallentata Induzione di un promotore: un modo di superare problemi di tossicità Induzione Crescita non inibita Crescita rallentata Crescita bloccata e/o lisi cellulare Crescita di un ceppo che esprime una proteina tossica da un promotore costitutivo 5