Sự glycosyl hóa protein ở Eukaryote

Các glycoprotein chiếm thị phần chính trên thị trường các protein dược phẩm. Hầu hết các protein này đều được sản xuất bởi công nghệ protein tái tổ hợp nhờ vào việc sử dụng các hệ thống biểu hiện như vi khuẩn, nấm men, tế bào động vật. Hệ thống biểu hiện của nấm men và tế bào động vật có nhiều ưu điểm trong sản xuất các protein tái tổ hợp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sự glycosyl hóa protein ở Eukaryote Sự glycosyl hóa protein ở EukaryoteCác glycoprotein chiếm thị phầnchính trên thị trường các proteindược phẩm. Hầu hết các proteinnày đều được sản xuất bởi côngnghệ protein tái tổ hợp nhờ vàoviệc sử dụng các hệ thống biểu hiệnnhư vi khuẩn, nấm men, tế bàođộng vật. Hệ thống biểu hiện củanấm men và tế bào động vật cónhiều ưu điểm trong sản xuất cácprotein tái tổ hợp. Ở sinh vật nhânchuẩn, các protein thường đượcbiến đổi sau quá trình dịch mã, điềunày có liên quan mật thiết đến hoạttính của các protein. Sự glycosylhóa là sự biến đổi thông dụng nhấttrong các hệ thống này và nó cầnthiết cho các chức năng của proteinnhư sự nhận diện, sự truyền tínhiệu, sự tương tác giữa các proteinvà tế bào. Vì vậy, bộ máy glycosylhóa của các hệ thống này là mộtvấn đề rất quan trọng mà chúng tacần phải hiểu khi biểu hiện mộtprotein nào đó.1. Các dạng glycosyl hóa protein1.1. Glycosyl hóa protein ở vị trí NSự glycosyl hóa protein ở vị trí N làquá trình biến đổi sau dịch mã đượcbảo tồn ở nấm men và cáceukaryote khác. Glycosyl hoá ở vịtrí N bắt đầu từ mạng lưới nội chất(ER) với sự chuyển chuỗioligosaccharide vào vị tríasparagine của một protein [19,20].Vị trí gắn bao gồm trình tự ba axitamin là Asn-Xaa-Ser/Thr nơi mà vịtrí thứ hai không phải là Pro. Chuỗioligosaccharide này chứa 3 phân tửđường glucose ở đuôi không khửcủa cấu trúc lõi Man9GlcNAc2 gắnvào protein và nó bị cắt bởi cácenzyme glucosidase của lưới nộichất và enzyme α-1,2 mannosidasevà đi vào bộ máy Golgi .Cơ chế glycosyl hóa ở vị trí N:- Glc3Man9GlcNAc2 được tập hợpở mạng lưới nội chất nhám và đượcbiến đổi thành Man8GlcNAc2. - Sự cắt bỏ bớt các phân tử đườngdiễn ra trong Golgi bởi các enzymemannosidase tạo thànhMan5GlcNAc2 để tổng hợp cácoligosaccharide phức tạp hoặc hìnhthành các oligomannoside. - Sự chuyển thành dạng đa antenphức tạp xảy ra ở thuỳ giữa củaGolgi và trans-Golgi, có hoặckhông có đuôi sialic acid, và từ đóprotein được tiết ra môi trườngngoại bào.1.2. Glycosyl hóa ở vị trí OSự glycosyl hóa ở vị trí O là việctạo liên kết cộng hóa trị giữa mộtmonosaccharide với axit amin Serhay Thr. Tính đặc hiệu của trình tựcho thấy Glycosyl hoá ở vị trí Okhông quyết định sự gấp cuộn vàtính tan của protein. Dạng phổ biếncủa hiện tượng glycosyl hoá ở vị tríO ở người thường xảy ra ở Golgi ,liên quan tới sự chuyển GalNAc từUDP-GalNAc sang axit amin Serhoặc Thr thông qua hoạt động củaenzyme GalNAc transferase kéotheo sự chuyển của hàng hoạt cácphân tử đường khác nhau nhưgalactose, GalNAc, and N-GlcNAc,fucose, glucose, mannose,hydroxyproline…2. Sự glycosyl hóa protein ở tếbào động vật có vúCác tế bào động vật có vú (như tếbào CHO, tế bào myeloma, tế bàoHEK) đang được ưa chuộng bởi vìbộ máy glycosyl hoá của chúng rấtgiống ở người, mặc dù các phân tửđường được gắn vào protein khônghoàn toàn giống ở người, chúngvẫn được bán trên thị trường.Các protein được glycosyl hóa ở vịtrí N đều có cấu trúc nhánh chuẩnbao gồm mannose, galctose, N-acetylglucosamine (GlcNAc) vàaxit neuramic. Các protein đượcglycosyl hóa ở vị trí O thì bao gồmmột số lượng phân tử đường khácnhau bao gồm galactose, N-acetylglucosamine, N-acetylgalactosamine, axit sialic vàaxit neuramic.Kiểu mẫu glycosyl hóa các proteindược phẩm được sản xuất bởi hệthống tế bào động vật có vú là khácnhau và thay đổi theo từng mẻ. Vìvậy, sự đa dạng này phải đượckiểm tra lâm sàng và tiền lâm sàng.Trong thực tế, các kiểu mẫuglycosyl hóa này có thể được thayđổi bằng cách tối ưu hóa quy trìnhlên men, sử dụng các enzyme biếnđổi, hoặc tạo ra những hệ thốngbiểu hiện được làm giàu hoặc loạibỏ những dạng gắn phân tử đườngđặc biệt nào đó.3. Sự glycosyl hóa protein ở hệthống nấm menSaccharomycescerevisae and Pichia pastoris đangngày càng được sử dụng rộng rãitrong việc sản xuất cácglycoprotein dược phẩm bởi dễthao tác, dễ sản xuất với quy môlớn, chi phí sản xuất thấp và chu kỳsản xuất ngắn. Một ưu điểm khác làchúng có khả năng tạo ra các kiểumẫu glycosyl hóa giống nhau và đãđược hiểu rõ vai trò của phầncarbonhydrate.Các protein được glycosyl hóa ở vịtrí N trong S. cerevisiae có đặcđiểm phân nhánh rất nhiều và mangrất nhiều đường mannose. Trongkhi các protein được glycosyl hóa ởvị trí O chỉ bao gồm nhiều nhất là 5phân tử mannose.Sự glycosyl hóa ở vị trí Ntrong Pichia hầu hết bao gồm chuỗiManGlcNAc, giống với kiểuglycosyl hóa protein điển hìnhtrong tế bào động vật cóvú. In Pichia, the outeroligosaccharide chain of secretedproteins is mostly unaltered andconsists of Man8–9GlcNAc2. Mặcdù có nhiều sự khác nhau về sốlượng và độ phức tạp của sự kiểuglycosyl hóa liên kết với N đượcthấy, nhưng chúng vẫn có chứatrình tự bảo tồn nhận biết cho sựkhởi đầu sự glycosyl hóa, Asn-Xaa-Ser/Thr.Ở Pichia có sự gắn chuỗioligosaccharide tại vị trí O nhưngnó không phải là thành phần quantrọng của các glycoprotein tan. Sựgắn ...