Cloning of sericin-like proteins for recombinant production in bacteria

Abstract

Silk consists of two main proteins called fibroin and sericin. While fibroin is used in textile production and various biomaterial applications, sericin is considered as waste material in the textile industry. Sericin is a multi-component protein with an indefinite structure and it has been shown to be biocompatible and has biological activity. Because of the positive effects on keratinocytes and fibroblasts have led to the development of sericin-based biomaterials for the repair of skin tissue. Sericin from silkworm cocoons can be obtained by chemical treatment, enzymatic treatment and boiling in water. Although sericin can be separated from fibroin by chemical, enzymatic and boiling in water treatment methods, all these treatment methods are not enough to obtain recovery of high-quality sericin. Moreover, in these treatment methods, the exposure of sericin protein to high temperature causes even sericin protein obtained by the same method to indicate different characteristics. The fact that the obtained sericin demonstrate such major changes in the structure according to treatment methods bring inconsistencies in the quality of sericin produced as a biomaterial. The aim of the study is to produce native sequence of sericin that forms a tetramer contain each containing 38 amino acids with recombinant production in E.coli and to characterize structural properties Thus, obtaining sericin protein from the bacteria with recombinant methods will solve these problems in question The results indicate that for the first time, the conformational properties of recombinant sericin were obtained similar to the native sericin structure.

Fibroin ile birlikte ipeği oluşturan proteinden biri olan serisin, fibroinlerin birbirine bağlanmasına yardımcı olarak kozanın oluşmasını sağlar. Fibroin tekstil üretiminde ve çeşitli biyomalzeme uygulamaların da kullanılırken, serisin tekstil endüstrisinde bir atık malzeme olarak kabul edilmektedir. Serisin proteinin biyolojik aktiviteye sahip olduğu ve biyouyumlu olduğu yapılan çalışmalarla gösterilmiştir. Serisin değişken aminoasit bileşimi ve çeşitli fonksiyonel grupları ile biyomedikal uygulamalar için ilgi çekici biyoaktif özelliklere sahiptir. Antioksidan karakteri ve memeli hücreleri üzerindeki mitojenik etkisi nedeniyle serisinin hücre kültürü ve doku mühendisliğinde yararlı olduğu son yıllarda yapılan çalışmalarla gösterilmiştir. Ayrıca, keratinositler ve fibroblastlar üzerindeki olumlu etkileri, başta yara bakım malzemeleri olmak üzere deri dokusu onarımı için serisin bazlı biyomalzemelerin gelişmesine yol açmıştır. İpek böceği kozalarından serisin kimyasal muamele, enzimatik muamele ve suda kaynatma yöntemleri ile elde edilebilir. Kimyasal ve enzimatik muamele yöntemleriyle ile serisin fibroinden ayrılabilse de bu yöntemlerle serisin elde edilirken protein yüksek sıcaklıklara maruz kaldığından tutarlı ve özellikleri öngörülebilen serisin elde edilememektedir. Farklı zamanlarda üretilen serisin farklı kalitede ve miktarda elde edilmektedir. Elde edilen serisinin ayrıştırma yöntemine göre yapısında büyük değişiklikler göstermesi, serisinden elde edilen biyomalzemelerin kalitesinde tutarsızlıklar meydana getirmektedir. Çalışmanın amacı, doğal serisin sekansını 4 kez tekrar eden 38 amino asit dizisinden oluşan tetrameri E. coli’de rekombinant yöntem ile üretmek ve yapısal özelliklerini karakterize etmektir. Böylelikle, bakterilerden rekombinant yöntemlerle serisin proteini elde edilmesi, söz konusu sorunları çözecektir. Sonuçlar, ilk kez rekombinant yöntem ile üretilen serisin proteinin konformasyon özelliklerinin, doğal serisin yapısına benzer şekilde elde edildiğini gösterdi.