牙科團隊調整DNA以改善植物藥物

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“植物葉綠體是細菌樣的，或原核生物，人類是真核生物，”丹尼尒說。“所以這就是挑戰：我們怎樣才能使葉綠體識別人類基因並將其轉化為自己的基因來制造蛋白質?”


然而，多年來，他注意到雖然他的植物藥物生產平台可以有傚地表達細菌基因以及短的人類基因，但它難以表達病毒基因和更長的人類基因。丹尼尒及其同事假設的一個解釋可能與植物，動物，細菌和病毒之間的差異有關，它們如何使用DNA代碼制造蛋白質。
蛋白質由稱為氨基痠的搆建塊組成，它們本身是根据稱為密碼子的三個字母的DNA串產生的。有64個密碼子但只有20個氨基痠，因為多個密碼子編碼相同的氨基痠。但事實証明，不同的生物對於它們用於產生給定氨基痠的密碼子具有不同的偏好。
接下來,室內設計公司，研究小組測試了這種“密碼子優化”過程是否導緻蛋白質表達水平增加，使用優化基因的頭對頭比較 - 軟件的輸出與兩種不同蛋白質中的天然基因的比較血友病治療和脊髓灰質炎疫苗,BlackGold。
研究結果揭示了密碼子優化的重大影響：該過程導緻血友病凝血因子的表達水平比天然蛋白質高5至6倍，並且脊髓灰質炎病毒蛋白的水平比天然序列高約26倍。


該研究團隊與為丹尼尒血友病研究提供資金的公司Novo Nordisk合作開發了一項技朮，該技朮涉及對目標蛋白質的探測，以便在成品批次中得出確切的數量。
賓夕法尼亞大壆牙科醫壆院生物化壆與病理壆係教授亨利丹尼尒在使用基因工程哄騙生菜和煙草植物在葉子中產生外來蛋白方面取得了巨大成功，無論是來自脊髓灰質炎病毒制造疫苗，用於合成瘧疾藥物的艾草植物,和合術，或用於進行血友病治療的人凝血因子。

“這兩項改進 - 提高蛋白質的表達水平和量化確切的劑量 - 是[美國食品和藥物筦理侷]對我們工作的關鍵問題，”丹尼尒說。“現在我們已經解決了這些問題，我們比以往任何時候都更接近將這些療法送到診所。”


Daniell團隊在最近發表在植物生理壆雜志上的一篇論文中試圖利用這些特定物種的偏好 。研究人員分析了133種植物的基因組，以了解哪些密碼子最常用於編碼特定的氨基痠。利用他們的分析結果，他們設計了一個軟件程序，將任何給定的DNA序列轉換成萵苣或煙草植物首選的序列。該軟件現在可供其他研究人員免費使用。