molekulární biotechnologie č.11 produkce ... · lidský růstový hormon). dále byla...
TRANSCRIPT
![Page 1: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/1.jpg)
Molekulární biotechnologie č.11
Produkce vysokomolekulárních a nízkomolekulárních látek
GM mikroorganismy
![Page 2: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/2.jpg)
Využití transgenních organismů
• Transgenní organismus: Organismus,
jehož genom byl geneticky modifikován
cizorodou DNA.
• Transgenní mikroorganismy
• Transgenní rostliny
• Transgenní živočichové
![Page 3: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/3.jpg)
Transgenní mikroorganismy
• umožňují přípravu proteinů
• které se přirozeně vytvářejí v jiných, nepříbuzných organismech (např. lidský inzulin, lidský růstový hormon).
![Page 4: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/4.jpg)
Dále byla zkonstruována
• řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny metabolické dráhy pro tvorbu
• enzymů
• antibiotik
• aminokyselin
• vitaminů aj.
• Výsledné organismy se vyznačují novými vlastnostmi.
![Page 5: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/5.jpg)
Farmaceutické proteiny
• Dříve produkovány v omezeném množství
• Bylo klonováno více než 300 genů (cDNA)
kódujících různé proteiny využitelné jako
lidské terapeutické agens
![Page 6: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/6.jpg)
Lidské farmaceutické proteiny produkované GM
mikroorganismy (Glick a spol. 2003)
![Page 7: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/7.jpg)
Lidské interferony
• INFα, INFβ jsou syntetizovány v buňkách
infikovaných viry
• INFγ je syntetizován v reakci na růstový
stimulační agens
• Připravují se interferony s kombinovanými
vlastnostmi (hybridní geny)
• jsou exprimovány v E.coli
![Page 8: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/8.jpg)
Hybridní interferonové geny (Glick a
spol.2003)
![Page 9: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/9.jpg)
Lidský růstový hormon
• Somatotropin
• Podává se denně mnoho roků (pokud trvá
růst dítěte)
• Produkovaný v E.coli jako jeden z prvních
rekombinantních proteinů (firma
Genentech)
![Page 10: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/10.jpg)
Interleukiny
• Se používají při terapii rakoviny
• k léčbě poruch imunity
![Page 11: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/11.jpg)
Nejvhodnějším mikroorganismem
• Pro produkci interleukinu-3 je Bacillus
licheniformis
• produkuje 15 kD protein v dostatečném
množství
![Page 12: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/12.jpg)
Hladiny interleukinu-3 v různých GM
organismech (Glick a spol.2003)
![Page 13: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/13.jpg)
Další využití GM mikroorganismů
• Při produkci enzymů:
• DNaseI
• Alginát lyáza
alginát je polysacharid produkovaný půdními a
mořskými mikroorganismy a mukózními kmeny
Ps. aeruginosa (pacienti s cystickou fibrózou)
• Glykozidázy (využití při transfuzích)
• Restriktázy
• Lipázy
![Page 14: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/14.jpg)
Selekce genů kódujících restriktázy
• Geny jsou izolovány a klonovány v E.coli
• Na trhu je k dispozici stovky různých restriktáz
• Včetně rekombinantních restriktáz
![Page 15: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/16.jpg)
Syntéza nízkomolekulárních látek s využitím
mikroorganismů
• Kyselina askorbová
• Prekursorem je kys. 2-keto L-gulonová (2-KLG)
• Kys. 2-KLG je syntetizována různými drahami různými baktériemi (Acetobacter, Gluconobacter, Erwinia nebo Corynebacterium, Brevibacterium, Arthrobacter)
• Produkce 2-KLG bylo docíleno: geneticky modifikovanými drahami
• GM Erwinia herbicola nesoucí gen z Corynebacterium)
![Page 17: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/17.jpg)
![Page 18: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/18.jpg)
Syntéza kys.keto gulonové (Glick a
spol.2003)
![Page 19: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/19.jpg)
Biosyntéza barviv GM baktériemi
• Biosyntéza indiga v různě GM E. coli
• S využitím imobilizovaných buněk v bioreaktoru
![Page 20: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/20.jpg)
Biosyntéza indiga v GM E.coli (Glick a
spol.2003)
![Page 21: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/21.jpg)
Bioreaktor pro podukci indiga
![Page 22: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/22.jpg)
Syntéza aminokyselin
• Donorové mikroorganismy: Corynebacterium
nebo Brevibacterium
• Konstruovány kyvadlové vektory E.coli-
Corynebacterium
• Aminokyseliny jsou významné:
• v potravinářském průmyslu (antioxidanty,
doplňky potravin a krmiv)
• v medicině (infuzní roztoky, výroba polymerů)
• v kosmetice
![Page 23: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/23.jpg)
Produkce tryptofanu GM Corynebacterium
glutamicum (Glick a spol.2003)
![Page 24: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/24.jpg)
Komerční aplikace aminokyselin (Glick a
spol. 2003)
![Page 25: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/25.jpg)
Produkce antibiotik
• Producenti jsou zástupci rodu
Streptomyces (G+ půdní baktérie), houby,
další G- a G+ baktérie
• Využívá se klonování biosyntetických
genů (kódují 10 až 30 enzymatických
reakcí)
• Klonují se dlouhé fragmenty DNA
![Page 26: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/26.jpg)
Antibiotika produkovaná různými GM kmeny
Streptomyces
![Page 27: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/27.jpg)
Produkce biopolymerů
• Xantamová guma (exopolysacharid)
• Má vlastnosti podobné plastickým hmotám
• Vysoce viskosní a stabilní za extremních
podmínek
• Xanthomonas campestris, G- aerobní
půdní baktérie, využívá glukózu,
sacharózu a škrob jako zdroj C (ne
laktózu)
![Page 28: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/28.jpg)
Struktura xantamové gumy
![Page 29: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/29.jpg)
Produkce xantamové gumy GM Xanthomonas
campestris, která utilizuje laktózu a syrovátku
![Page 30: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/30.jpg)
Produkce
• Melaninu – polymeru, který absorbuje
světlo
• Je syntetizován baktériemi, živočichy,
rostlinami, houbami
• Používá se v kosmetickém průmyslu a
• v plastech odolných vůči slunečnímu
záření
![Page 31: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/31.jpg)
Expresní plasmidy s klonovanými geny pro
biosyntézu melaninu
![Page 32: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/32.jpg)
Produkce dalších proteinů v GM
mikroorganismech
• Adhesivní protein
• biopolymer původně izolovaný z Mytilus edulis (Slávka jedlá, mlž z čeledi Slávkovitých)
• Odolný vůči vodě, silně adhesivní
• Gumy (biopolymer z různých rostlin)
• Polyhydroxyalkanoáty (biodegradabilní polymery s termoplastickými a elastickými vlastnostmi, produkované různými mikroorganismy např. Alcaligenes eutrophus)
• Hyaluronová kyselina (polymer glukosoaminoglykan, používá se v medicině, v kosmetickém průmyslu, gen izolován ze Streptococcus pyogenes a klonován v Bacillus subtilis)
![Page 33: Molekulární biotechnologie č.11 Produkce ... · lidský růstový hormon). Dále byla zkonstruována •řada geneticky modifikovaných mikroorganismů, u nichž byly pozměněny](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040217/5d5d2a9388c993204a8ba5ac/html5/thumbnails/33.jpg)
Postranslační hydroxylace adhesivního proteinu
Mytilus edulis