بهینه سازی تولید پروتئین نوترکیب نئورتورین انسانی در باکتری Escherichia coli

فهرست مطالب پروپوزال

1. 1. بیان مساله اساسی تحقیق
   2. اهمیت و ضرورت انجام تحقیق
   3. مرور ادبیات و پیشینه تحقیق
   4. جنبه جدید بودن و نوآوری در تحقیق
   5. اهداف مشخص تحقیق
   6. هدف کاربردی و نام بهره وران
   7. سوالات تحقیق
   8. تعریف واژه ها و اصطلاحات فنی و تخصصی
   9. روش شناسی تحقیق
   10. شرح کامل روش (میدانی، کتابخانه ای) و ابزار گردآوری داده ها
   11. جامعه آماري، روش نمونه‏ گيري و حجم نمونه
   12. روش‌ها و ابزار تجزيه و تحليل داده ‏ها
   13. منابع و مراجع

اهمیت و ضرورت تحقیق

پروتئین‌های خانواده فاکتورهای نوروتروفیک مشتق از سلول‌های گلیال (GDNF) نقش اساسی در رشد، بقا و حفاظت از نورون‌های دوپامینی در سیستم عصبی مرکزی دارند. در این میان، نئورتورین (NRTN) به‌عنوان یکی از اعضای این خانواده، پتانسیل بالایی برای استفاده به‌عنوان داروی زیستی در درمان اختلالات عصبی به‌ویژه بیماری پارکینسون نشان داده است. ساختار این پروتئین شامل دو زیرواحد یکسان با پیوندهای دی‌سولفیدی متعدد است که پایداری و فعالیت زیستی آن را تضمین می‌کنند. از این رو تولید این پروتئین در مقیاس آزمایشگاهی و صنعتی می‌تواند اهمیت درمانی و پژوهشی قابل توجهی داشته باشد.

مطالعات متعددی در زمینه تولید نئورتورین با استفاده از سیستم‌های مختلف بیان شامل باکتریایی، مخمری و سلول‌های پستانداران انجام شده است. در میان این سیستم‌ها، باکتری Escherichia coli به دلیل سرعت رشد بالا، هزینه کم و سهولت دست‌کاری ژنتیکی، به‌طور گسترده‌ای برای تولید پروتئین‌های نوترکیب مورد استفاده قرار گرفته است. با این حال، یکی از چالش‌های اصلی تولید پروتئین در این میزبان، تجمع آن به‌صورت «اینکلوژن بادی» یا اجسام نامحلول است. پروتئین‌های موجود در این ساختارها اغلب نیازمند فرایندهای  refolding  هستند که زمان‌بر و پرهزینه بوده و همواره با کاهش راندمان بازیابی همراه است (Hajihassan و همکاران، 2025). بنابراین، دستیابی به شرایطی که بیان نئورتورین در E. Coli به‌صورت محلول و فعال انجام شود، از اهمیت بالایی برخوردار است. استفاده از طراحی‌های آماری و روش‌های بهینه‌سازی چندمتغیره نظیر روش سطح پاسخ (RSM)، نه تنها امکان بررسی همزمان چندین عامل مؤثر را فراهم می‌سازد، بلکه می‌تواند شرایط بهینه برای افزایش بازده بیان پروتئین محلول را نیز تعیین کند. این رویکرد به‌طور قابل توجهی کارآمدتر از روش‌های سنتی تغییر یک متغیر در هر زمان است.از این رو، پژوهش حاضر با هدف بهینه‌سازی تولید پروتئین نوترکیب نئورتورین انسانی در باکتری E. coli طراحی شده است تا با شناسایی شرایط بهینه بیان و کشت، میزان پروتئین محلول افزایش یافته و هزینه‌ها و زمان لازم برای خالص‌سازی و بازتولید پروتئین کاهش یابد. این امر نه‌تنها به پیشرفت‌های علمی در حوزه بیوتکنولوژی و مهندسی پروتئین کمک خواهد کرد، بلکه می‌تواند زمینه‌ساز تولید داروهای نوترکیب مؤثر در درمان بیماری‌های تحلیل‌برندۀ عصبی مانند پارکینسون باشد.