Cum afectează reactivul IPTG modificarea post-translațională a proteinelor?

Înainte de a explora modul în care IPTG afectează modificarea post-translațională, să trecem rapid peste ce este modificarea post-translațională. După ce o proteină este sintetizată din ARNm într-un proces numit traducere, aceasta suferă adesea diferite modificări chimice. Aceste modificări pot schimba structura proteinei, funcția, stabilitatea și capacitatea acesteia de a interacționa cu alte molecule. Unele modificări post-translaționale comune includ fosforilarea, glicozilarea, acetilarea și ubiquitinarea.

IPTG este utilizat pe scară largă ca inductor în exprimarea proteinelor recombinante în bacterii, în special în E. coli. La E. coli, operonul lac este un set de gene care sunt implicate în metabolismul lactozei. În mod normal, operonul lac este reprimat, dar atunci când IPTG este adăugat la cultură, se leagă de proteina represor lac, provocând o schimbare conformațională. Această schimbare eliberează represorul din regiunea operator a operonului lac, permițând ARN polimerazei să se lege și să transcrie genele în aval, inclusiv gena care codifică proteina recombinată de care suntem interesați.

Fosforilarea

Fosforilarea este una dintre cele mai importante modificări post-translaționale. Poate regla activitatea proteinelor, localizarea și interacțiunile. Când IPTG este utilizat pentru a induce expresia proteinei, acesta poate afecta indirect fosforilarea. De exemplu, supraexprimarea unei proteine ​​indusă de IPTG ar putea duce la un dezechilibru în sistemul kinază - fosfatază al celulei. Unele kinaze ar putea fi copleșite de cantitatea mare de substrat (proteina nou sintetizată), conducând fie la sub- sau supra-fosforilare.

Mai mult, activitatea metabolică crescută în celulă din cauza supraexprimării proteinelor poate modifica disponibilitatea ATP, care este donorul de fosfat pentru reacțiile de fosforilare. Acest lucru poate perturba și mai mult modelele normale de fosforilare ale proteinei exprimate.

Glicozilarea

Glicozilarea este adăugarea de grupe de carbohidrați la proteine. Bacteriile precum E. coli, care sunt utilizate în mod obișnuit pentru exprimarea proteinelor cu IPTG, nu au același mecanism de glicozilare ca și celulele eucariote.

Cu toate acestea, prezența expresiei proteinei induse de IPTG poate avea încă un impact. Cererea crescută de resurse celulare în timpul supraexprimării proteinelor poate duce la o lipsă de zaharuri nucleotidice, care sunt elementele de bază pentru glicozilare. Acest lucru poate duce la modele de glicozilare incomplete sau anormale dacă proteina are situsuri potențiale de glicozilare.

Acetilarea

Acetilarea este o altă modificare importantă post-translațională care poate afecta stabilitatea și funcția proteinelor. IPTG - expresia proteinei induse poate modifica mediul intracelular. De exemplu, producția crescută de proteine ​​poate modifica nivelurile de acetil - CoA, care este donatorul de acetil pentru reacțiile de acetilare. Dacă nivelurile de acetil - CoA sunt epuizate din cauza exprimării proteinelor de nivel înalt, aceasta poate duce la o acetilare redusă a proteinei exprimate.