هناك العديد من الأبطال المجهولين من حولنا، الذين يبدون عاديين، لكنهم في الواقع يُسهمون بصمتٍ في حياتنا بشكلٍ كبير. يُعدّ بروتينيز K أحد هؤلاء الأبطال المجهولين في مجال التشخيص الجزيئي، فرغم أنه بالمقارنة مع المنتجات "الكبيرة والقوية" في هذا المجال، إلا أنه لم يحظَ بالاهتمام الكافي، ما جعلنا نغفل أهميته لفترة طويلة. مع تفشي جائحة كورونا، ارتفع الطلب على بروتينيز K بشكلٍ كبير، وتجاوز العرض المحلي والدولي الطلب بكثير، فأدرك الجميع فجأةً مدى أهمية هذا البروتين.
ما فائدة بروتينيز K؟
إنزيم البروتينيز K هو بروتينيز سيرين ذو نشاط إنزيمي محلل للبروتين، ويحافظ على نشاطه في بيئات متنوعة (درجة حموضة من 4 إلى 12.5، محاليل ملحية عالية التركيز، درجة حرارة تصل إلى 70 درجة مئوية، إلخ). كما أن نشاطه لا يتأثر بـ SDS، أو اليوريا، أو EDTA، أو هيدروكلوريد الغوانيدين، أو إيزوثيوسيانات الغوانيدين، وغيرها، بل إن كمية معينة من المنظفات قد تعزز نشاطه. يُستخدم البروتينيز K في مجالات عديدة، منها: العلاج الطبي (التعقيم من الفيروسات والميكروبات)، والأغذية (تطرية اللحوم)، والجلود (تنعيم الشعر)، وصناعة النبيذ (تصفية الكحول)، وتحضير الأحماض الأمينية (معالجة الريش المتحلل)، واستخلاص الأحماض النووية، والتهجين الموضعي، وغيرها. ويُعد استخلاص الأحماض النووية من أكثر استخداماته شيوعًا.
يُمكن لبروتينيز K تحليل جميع أنواع البروتينات في العينة، بما في ذلك الهستونات المرتبطة بقوة بالأحماض النووية، مما يُتيح تحرير الأحماض النووية من العينة وإضافتها إلى المستخلص، مُسهلاً بذلك عملية الاستخلاص والتنقية اللاحقة. يُعد بروتينيز K أحد المكونات الهامة في محلول أخذ عينات الفيروسات للكشف عن الحمض النووي الفيروسي. فهو يُفكك ويُعطل البروتين الغلافي للفيروس، مما يُوفر أمانًا أكبر أثناء النقل والكشف. إضافةً إلى ذلك، يُمكن لبروتينيز K تحليل إنزيم RNase، مما يمنع تحلل الحمض النووي الريبي الفيروسي ويُسهل عملية الكشف عن الحمض النووي.
الشهرة المفاجئة لبروتينيز K
سواء في مجال البحث العلمي أو مجال التشخيص المختبري، يُعد استخلاص الأحماض النووية التجربة الأساسية، ولذلك لطالما كان إنزيم البروتينيز K عنصرًا بالغ الأهمية. مع ذلك، في الماضي، لم يكن إنزيم البروتينيز K معروفًا على نطاق واسع بقدر أهميته. ويعود جزء كبير من ذلك إلى استقرار العرض والطلب على هذا الإنزيم، إذ قلّما يخطر ببال أحد أن توفيره قد يُمثل مشكلة.
مع تفشي جائحة كوفيد-19، ارتفع الطلب على اختبارات الحمض النووي بشكل كبير. وبحلول أواخر يونيو 2020، أجرت الصين ما يقارب 90 مليون اختبار للكشف عن الفيروس، وهو رقم مثير للقلق على الصعيد العالمي. في تجارب استخلاص الحمض النووي، يتراوح تركيز بروتينيز K المستخدم بين 50 و200 ميكروغرام/مل. وعمومًا، يتطلب استخلاص عينة من الحمض النووي حوالي 100 ميكروغرام من بروتينيز K. وفي الاستخدام الفعلي، ولزيادة كفاءة الاستخلاص، غالبًا ما يُستخدم بروتينيز K بكميات أكبر. وقد أدى الكشف عن الحمض النووي لفيروس كورونا المستجد إلى زيادة الطلب على بروتينيز K بشكل كبير، مما أدى إلى اختلال التوازن بين العرض والطلب، ليصبح بروتينيز K مادة أساسية للوقاية من الأوبئة بين عشية وضحاها.
صعوبات في إنتاج بروتينيز K
على الرغم من تزايد تقدير الناس لأهمية بروتينيز K مع انتشار الوباء، إلا أنه من المؤسف أن قلة من الشركات المحلية انخرطت في إنتاجه بسبب قلة الاهتمام به. وعندما أرادت الشركات إنشاء مصانع لإنتاج بروتينيز K، تبين خلال عملية الإنتاج أنه بروتين شديد الخصوصية، مما يجعل توسيع طاقته الإنتاجية في فترة وجيزة تحديًا كبيرًا.
يواجه الإنتاج واسع النطاق لبروتينيز K الصعوبات التالية
1. تعبير منخفض
يمكن لبروتينيز K أن يُحلل معظم البروتينات بشكل غير انتقائي، مما يُسبب سمية خطيرة للخلايا المضيفة. لذلك، يكون مستوى التعبير عن بروتينيز K منخفضًا جدًا في العادة. ويتطلب فحص أنظمة التعبير والسلالات التي تُنتج مستويات عالية من بروتينيز K دورة أطول.
2. بقايا الأصباغ والأحماض النووية
تُنتج عملية التخمير على نطاق واسع كمية كبيرة من بقايا الصبغة والأحماض النووية المضيفة. ويصعب إزالة هذه الشوائب بعملية تنقية بسيطة، كما أن عمليات التنقية المعقدة تزيد التكلفة وتقلل من معدل الاستخلاص.
3. عدم الاستقرار
إن بروتينيز K ليس مستقرًا بما فيه الكفاية، ويمكنه أن يحلل نفسه إنزيميًا، ومن الصعب تخزينه بشكل مستقر عند درجة حرارة 37 درجة مئوية لفترة طويلة دون عامل وقائي.
4. سهل الترسيب
عند تحضير مسحوق البروتينيز K المجفف بالتجميد، ولضمان أن يكون المحتوى الصلب من البروتينيز K في المسحوق المجفف بالتجميد كبيرًا، من الضروري إضافة عامل حماية مجفف بالتجميد بتركيز عالٍ، ولكن عندما يصل تركيز البروتينيز K إلى 20 ملغم/مل أو أكثر، فمن السهل أن يتجمع مكونًا راسبًا، مما يسبب صعوبات كبيرة في تجفيف البروتينيز K بالتجميد للحصول على محتوى صلب عالٍ.
5. استثمار كبير
يتمتع بروتينيز K بنشاط بروتيازي قوي، ويمكنه تحليل بروتيازات أخرى في المختبر. لذلك، يتطلب بروتينيز K مناطق إنتاج ومعدات وكوادر متخصصة للبحث والتطوير والإنتاج.
محلول بروتينيز K من XD BIOCHEM
تمتلك شركة XD BIOCHEM منصة متطورة لإنتاج البروتينات وتنقيها، ولديها خبرة واسعة في إنتاج البروتينات المؤتلفة وتنقيها، بالإضافة إلى تحسين عمليات الإنتاج. وبفضل تشكيل فريق بحث وتطوير سريع، تم التغلب على تحديات إنتاج بروتينيز K على نطاق واسع. ويبلغ الإنتاج الشهري من المسحوق المجفف بالتجميد أكثر من 30 كيلوغرامًا. يتميز المنتج بأداء مستقر، ونشاط إنزيمي نوعي عالٍ، وخلوه من بقايا السيتوكروم والأحماض النووية. تواصلوا مع شركة XD BIOCHEM للحصول على عبوة تجريبية (البريد الإلكتروني:sales@xdbiochem.comالهاتف: +86 513 81163739).
تشمل الحلول التقنية لشركة XD BIOCHEM
باستخدام دمج البلازميد متعدد النسخ، يتم اختيار السلالات ذات التعبير العالي بمستوى تعبير يبلغ 8 جم/لتر، مما يتغلب على مشكلة انخفاض مستوى التعبير عن البروتينيز K.
من خلال إنشاء عملية تنقية متعددة الخطوات، تمت إزالة السيتوكروم المضيف وبقايا الأحماض النووية لبروتينيز K بنجاح إلى ما دون القيمة القياسية.
من خلال الفحص عالي الإنتاجية لتركيبات المخازن الواقية، تم اختيار مخزن يمكنه تخزين بروتينيز K بشكل مستقر عند درجة حرارة 37 درجة مئوية.
تتغلب محاليل الفرز على مشكلة سهولة تكتل البروتينيز K وترسيبه عند التركيزات العالية، وتضع الأساس لتجفيف البروتينيز K بالتجميد ذي المحتوى الصلب العالي.
عينة بروتينيز K من XD BIOCHEM
اختبار ثبات بروتينيز K من XD BIOCHEM: لن يكون هناك تغيير ملحوظ في النشاط بعد 80 يومًا في درجة حرارة الغرفة
اختبار استقرار بروتينيز K من XD BIOCHEM: لن يكون هناك تغيير كبير في النشاط بعد 80 يومًا في درجة حرارة الغرفة.
مقارنة فعالية استخلاص الأحماض النووية باستخدام بروتينيز K من شركة XD BIOCHEM والمنتجات المنافسة. في عملية استخلاص الأحماض النووية، تم استخدام بروتينيز K من شركة XD BIOCHEM وبروتينيز K المنافس. وقد أظهرت النتائج أن كفاءة استخلاص الحمض النووي باستخدام بروتينيز K من شركة XD BIOCHEM أعلى، بينما كانت قيمة العتبة (Ct) للجين المستهدف أقل.
تاريخ النشر: 31 ديسمبر 2021