Специалисты Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН разработали эффективный способ получения большого количества поли(А)-полимеразы из кишечной палочки. Этот фермент необходим для исследования работы генов в клетках и создания мРНК-вакцин. Исследование опубликовано в журнале Biology.

Вакцины на основе мРНК — гибкий инструмент в борьбе с вирусами и бактериями (например, COVID-19), также они рассматриваются как средство терапии онкологических заболеваний, аллергий и иных патологий. Преимущества мРНК-вакцин — относительно высокая скорость и простота разработки по сравнению с классическими подходами. В фундаментальных исследованиях для анализа работы генов часто используются полиаденильные хвосты на одном из концов молекул мРНК. Эти хвосты повышают стабильность молекул мРНК в клетках и необходимы для эффективной работы мРНК-вакцин. Синтезируются полиаденильные хвосты специальным ферментом — поли(А)-полимеразой, который получают с помощью кишечной палочки (E. coli) в виде рекомбинантного белка. Однако рекомбинантная поли(А)-полимераза токсична для самих клеток E. coli, а также нарабатывается в кишечной палочке в нерастворимом виде, тогда как для использования необходима растворимая поли(А)-полимераза.

Исследователи сравнили продукцию поли(А)-полимеразы в семи штаммах кишечной палочки, варьируя температуру наработки рекомбинантного фермента. Было установлено, что штамм BL21 (DE3) pLysS показал наилучший баланс между плотностью культуры (показатель количества клеток), количеством, растворимостью и специфической активностью наработанной поли(А)-полимеразы. Оптимизация условий наработки поли(А)-полимеразы облегчит как проведение фундаментальных исследований, так и производство мРНК-вакцин.

Штамм BL21 (DE3) pLysS широко распространен и активно используется для наработки рекомбинантных белков. «В силу известных ограничений, связанных с экспортно-импортными операциями, получать штаммы E. coli из-за рубежа сейчас сложно, при их перевозке необходима непрерывная холодовая цепь с температурой минус 70 от момента упаковки производителем до момента распаковки в месте использования, поэтому работать с редкими коммерческими штаммами не всегда бывает удобно. В этом контексте то, что важный фермент хорошо нарабатывается в широко используемом штамме, является очень удачной находкой», — рассказал сотрудник лаборатории фармакогеномики ИХБФМ СО РАН кандидат биологических наук Игорь Петрович Оскорбин.

В дальнейшем ученые планируют исследовать особенности функционирования поли(А)-полимераз бактерий. На сегодняшний день известно, что они задействованы в важных физиологических процессах внутри клеток, однако детали работы поли(А)-полимераз остаются неизученными.

Исследования проводятся в рамках гранта РНФ № 24-24-00389.

Текст: Алиса Новохатская, Ольга Кириленко.
Источник: «Науки в Сибири».