مطالعه فعالیت چپرونی آرتمین با استفاده از لوسیفراز بعنوان گزارشگر در شرایط استرسی مختلف

یکی از دلایل عمده¬¬ی مقاومت فوق¬العاده¬ بالای سیست آرتمیا به استرس در شرایط چالش بر¬انگیزی نظیر خشکی شدید، بی¬آبی، فقدان اکسیژن طولانی مدت، درجه حرارت¬های بالا و دوزهای بالای پرتو فرابنفش، سنتز منظم پروتئین آرتمین (یکی از اعضای فراخانواده¬ی فریتین) است. پیش از این، cdna¬ی آرتمین از جنین¬ سیت آرتمیا اورمیانای دریاچه¬ی¬ ارومیه جداسازی و درون وکتور pet28a به¬ منظور تولید سلول¬های e. coli نوترکیب کلون و بیان شد، و مشخص شد که می¬تواند به ¬عنوان یک چپرون کارآمد در شرایط in vitro عمل کند. به¬علاوه، نشان داده شد که بیان آرتمین در e. coli مقاومتی دمایی را به این سلول¬ها اعطا کرده و حیات سلول¬ها در برابر دماهای کشنده را بهبود می¬بخشد که احتمالا به ویژگی ضد تجمعی آن در شرایط in vivo باز می¬گردد. هرچند که اطلاعات کمی در مورد عملکرد آرتمین در سلول¬های زنده در دسترس می¬باشد. در این مطالعه، با توجه به نقش ضداسترسی پروتئین آرتمین، اثر محافظتی قابل توجه آرتمین تحت شرایط استرسی مختلف در شرایط in vivo بررسی شد. همچنین به¬منظور بررسی مستقیم فعالیت چپرونی، از ژن گزارشگر لوسیفراز به¬عنوان سوبسترای مدل استفاده شد. سیستم بیان همزمان لوسیفراز و آرتمین معرفی شده در این مطالعه، می¬تواند به¬عنوان یک سیستم گزارشگر real time جهت بررسی فعالیت چپرونی پروتئین¬ها در شرایط in vivo به¬کار گرفته شود و یک سنجش ساده و سریع برای چپرون¬های مولکولی را فراهم کند. از این¬رو، کوترنسفرماسیون سلول¬های e. coli سویه¬ی bl21 (de3) با دو وکتور بیانی حاوی ژن¬های آرتمین و لوسیفراز انجام شد. جهت بررسی فعالیت چپرونی در شرایط in vivo، ابتدا اثر آرتمین بر میزان بقا/رشد سلول¬¬ در برابر استرس های مختلف تعیین شد. باکتری¬های ترانسفورم شده¬ی حاوی ژن آرتمین تحت تیمارهای مختلف استرس قرار گرفتند و تاثیر بیان این پروتئین بر مقاومت باکتری به استرس بررسی شد. نتایج نشان داد که سلول¬های بیان کننده¬ی موقت آرتمین، مقاومت بسیار بالایی را به استرس¬های مختلف اعمال شده نشان دادند. بنابراین، با توجه به نتایج بدست آمده می¬توان حدس زد که آرتمین به ¬طور قابل توجهی، بقای سلول¬های باکتری ترانسفرم شده¬ی تحت استرس¬های گرما، اکسیداتیو، شوری، سرما و پرتو uv را افزایش می¬دهد. ازطرفی، قابلیت آرتمین بر محافظت لوسیفراز علیه غیرفعال سازی استرسی سنجیده شد. سلول¬های کوترانسفرم شده در معرض استرس¬های مختلف قرار گرفتند. فعالیت لوسیفرازی نمونه¬ها به¬عنوان گزارشی از وضعیت درون سلولی تحت این شرایط آشکار گردید. براساس نتایج بدس آمده، فعالیت لوسیفرازی باقیمانده در سلول¬های تحت القای آرتمین، به¬طور قابل توجهی بالاتر از نمونه¬های¬ فاقد آرتمین (کنترل) بود. جالب¬تر این¬که، این عملکرد به منظور بازیابی فعالیت لوسیفرازی در شرایط in vivo ضروری است، چرا که لوسیفراز به¬ تنهایی قادر به بازیابی فعالیت از دست رفته¬ی خود به¬طور کار¬آمد نیست. این¬طور به ¬نظر می¬رسد که در شرایط in vivo، آرتمین از طیف وسیعی از سوبستراها محافظت می¬کند و به ¬طور انتخابی توالی¬های پپتیدی را شناسایی کرده و به آن¬ها متصل می¬شود. حدس ما بر این است که: آرتمین علاوه بر لوسیفراز، از سایر پروتئین¬های درون سلولی حساس به شرایط استرس نیز محافظت می¬کند. روی هم رفته، با این نتایج می¬توان حدس زد که آرتمین در شرایط استرس، متحمل برخی تغییرات کانفورماسیونی وابسته می¬شود که در نهایت تغییر هیدروفوبیسیته¬ی سطحی آن را به دنبال دارد. این تغییرات جهت اتصال آرتمین به سوبستراهای پروتئینی و عملکرد آن ضروری است.