Nicotiana benthamiana bitkisinde SUMO-G füzyon proteininin (small ubiquitin-like modifier domain ve rabies glycoprotein (G)) mühendisliği ve ekspresyonu
Engineering and expression of SUMO-G fusion protein (small ubiquitin-like modifier domain and rabies glycoprotein (G)) in Nicotiana benthamiana plant
Yazar: ÖZNUR ÜLGEN
Danışman: PROF. DR. TARLAN MAMMEDOV
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Ekspresyon = Expression ; Glikoproteinler = Glycoproteins ; Kuduz virüsü = Rabies virus ; Metilasyon = Methylation ; Nicotiana benthamiana = Nicotiana benthamiana

Özet:
Kuduz, kuduz virüsünün neden olduğu, en yaygın onuncu ölümcül enfeksiyon hastalığı olup, merkezi sinir sisteminin akut bulaşıcı bir enfeksiyonudur.  Hastalık evcil ve vahşi hayvanlar aracılığıyla yayılmakta ve her yıl dünya çapında tahmini 60.000 insanın ölümüne neden olmaktadır. Kuduz glikoproteini (G), viral patogenezde önemli bir rol oynar ve koruyucu bir antijen olarak işlev görür. Günümüzde kuduz hastalığına karşı insan ve hayvan aşıları mevcut olmasına rağmen, bunlar pahalıdır, üretimleri zahmetlidir ve nispeten zayıf bir immünojeniteye sahiptir. Protein translasyon sonrası modifikasyonlarından SUMOlasyon'un protein hücre altı lokalizasyonunu, protein-DNA bağlanmasını, protein-protein etkileşimlerini, transkripsiyonel düzenlemeyi, DNA onarımını ve genom organizasyonunu düzenlediği bildirilmiştir. Bir partner proteinin N-terminaline oldukça stabil bir yapının (SUMO gibi) eklenmesi, stabiliteyi artırarak verimi arttırır. İlgilenilen proteinlerle kaynaşmış SUMO, proteinlerin doğru katlanmasına yardımcı olarak ekspresyonu önemli ölçüde geliştirir ve çözünürlüğü destekler. Bitki bazlı geçici ekspresyon sistemi, aşı antijenleri, terapötik proteinler, antikorlar ve endüstriyel enzimler dahil olmak üzere çeşitli rekombinant proteinlerin üretimi için umut verici bir teknolojidir. Bu sistemler, hızlı üretim zaman çizelgesi, düşük maliyetli girdi, yüksek düzeyde ölçeklenebilir, yüksek üretim kapasitesi ve memeli patojenlerini barındırmayan diğer ifade sistemlerine göre üstün faydalar sunar. Bu çalışmada protein translasyon sonrası modifikasyonlarından Sumolasyona ait Sumo proteini ile kuduz virüsüne ait yüzey glikoproteini (GP) füzyon olarak (SumoGP) bitki geçici ekspresyon sisteminde kısa sürede başarıyla üretilmiştir. Sumo`ya özgü proteaz SENP1 enzimi de bitki geçici ekspresyon sistemiyle başarıyla ve yüksek saflıkta üretilmiştir. SENP1 ile SumoGP füzyon proteini koekspresyonları bitki geçici ekspresyon sisteminde açıkça ifade edilememiştir. Bununla ilgili SENP1 üzerinde aktivasyon çalışmaları devam etmektedir. 

ANAHTAR KELİMELER: Kuduz G proteini, Sumolasyon, SUMO, Bitki Geçici Ekspresyon Sistemi, Nicotiana Benthamiana, Kuduz

Abstract:
Rabies is an acute contagious infection of the central nervous system caused by the rabies virus, the tenth most common fatal infectious disease. The disease spreads through domestic and wild animals,  killing an estimated 60,000 people worldwide each year. Rabies glycoprotein (G) plays an important role in viral pathogenesis and functions as a protective antigen. Although human and animal vaccines against rabies are currently available, they are expensive, laborious to manufacture, and have relatively poor immunogenicity. One of the protein post-translational modifications, SUMOylation has been reported to regulate protein subcellular localization, protein-DNA binding, protein-protein interactions, transcriptional regulation, DNA repair, and genome organization. The addition of a highly stable construct (such as SUMO) to the N-terminus of a partner protein increases efficiency by increasing stability. SUMO fused with proteins of interest significantly improves expression and promotes solubility by aiding in correct folding of proteins. The plant-based transient expression system is a promising technology for the production of various recombinant proteins, including vaccine antigens, therapeutic proteins, antibodies and industrial enzymes. These systems offer fast production timelines, low-cost input, highly scalable, high production capacity, and superior benefits over other expression systems that are free of mammalian pathogens. In this study, the Sumo protein belonging to Sumolation, one of the post-translational modifications of the protein, and the surface glycoprotein (GP) of the rabies virus were successfully produced in a short time in the plant transient expression system as fusion (SumoGP). The sumo-specific protease SENP1 has also been successfully produced in a plant transient expression system with high purity. Coexpressions of the SENP1 and SumoGP fusion protein were not clearly expressed in the plant transient expression system. Activation studies on SENP1 are ongoing.

KEYWORDS: Rabies G protein, Sumolation, SUMO, Plant Transient Expression System, Nicotiana Benthamiana, Rabies