New Applications of Bacterial Systems to Problems in Toxicology

Abstract

Bacterial systems have long been of use in toxicology. In addition to providing general models of enzymes and paradigms for biochemistry and molecular biology, they have been adapted to practical genotoxicity assays. More recently, bacteria also have been used in the production of mammalian enzymes of relevance to toxicology. Escherichia coli has been used to express cytochrome P450, NADPH-cytochrome P450 reductase, flavin-containing monooxygenase, glutathione S-transferase, quinone reductase, sulfotransferase, N-acetyltransferase, UDP-glucuronosyl transferase, and epoxide hydrolase enzymes from humans and experimental animals. The expressed enzymes have been utilized in a variety of settings, including coupling with bacterial genotoxicity assays. Another approach has involved expression of mammalian enzymes directly in bacteria for use in genotoxicity systems. Particularly with Salmonella typhimurium. Applications include both the reversion mutagenesis assay and a system using a chimera with an SOS-response indicator and a reporter.

Oxidation of Endogenous N-Arachidonoylserotonin by Human Cytochrome P450 2U1

“…We suspect that they are not active but have based all calculations of activity on the total amount of spectrally detectable P450. As indicated earlier, the repeated proteolytic cleavage of a mammalian P450 expressed in E. coli was unexpected (60,61).…”

Heterologous Expression of Recombinant Mouse Cytochrome P450 2e1 in Escherichia Coli

“…Ìодификаöия заклю÷ается в заìене кодона второй аìинокислоты на наиболее ÷асто встре÷аеìый в белках E. coli кодон аланина GCT. Êроìе этого, в последующих нескольких кодонах кодируеìой последовательности необходиìо увели÷ение содержания ÀÒ за с÷ет ìол÷ащих заìен, ÷то снижает потенöиал синтезированных ìÐНÊ к форìированию втори÷ной структуры, препятствующей их связыванию с рибосоìаìи [3,9]. Данная ìодификаöия, ÷асто в со÷етании с делеöией нуклеотидной последовательности первых 10-30 аìинокислот N-конöевой ГÅÒÅÐОЛОГІЧНÀ ÅÊÑПÐÅÑІЯ ÐÅÊОÌБІНÀНÒНОГО ÖÈÒОХÐОÌÓ Ð450 2Å1 ÌÈШІ ... сигнальной последовательности белков, а также использование вектора pCWOri+ позволили полу÷ить большинство каталити÷ески активных рекоìбинантных изофорì öитохроìов Ð450 ìлекопитающих, в тоì ÷исле Cyp2E1 кролика и ÷еловека [7,9,15].…”

“…Наиболее перспективныì способоì полу÷ения большого коли÷ества гоìогенного белка является генно-инженерный ìетод. В настоящее вреìя индивиду-ально ÷истые функöионально активные форìы ìногих öитохроìов Ð450 полу÷ены в разли÷ных гетерологи÷ных систеìах -бактериях, дрожжах, бакуловирусах и клетках животных [7,9,15]. Наиболее предпо÷тительной с÷итается бактериальная систеìа E. coli, преиìуществоì которой по срав-нению с другиìи систеìаìи является нали÷ие ряда высокоэффективных экспрессирующих векторов, возìожность быстрого полу÷ения большого коли÷ества исследуеìых белков в гоìогенноì состоянии, простота их выделения и о÷истки, легкость проведения ìутагенеза, а также относи-тельная дешевизна бактериальных сред [9].…”

Bacterial expression of two human aryl sulfotransferases

“…Other investigators [7] have also used this system to express sulfotransferases but only a limited analysis of factors that influence the level of recombinant protein expression has been reported. Numerous studies conducted with other xenobiotic metabolising enzymes have attempted to maximise the levels of recombinant protein by manipulating factors thought to influence transcription and translation rate and efficiency, mRNA and protein stability, and host toxicity due to the expressed protein.…”

“…Numerous studies conducted with other xenobiotic metabolising enzymes have attempted to maximise the levels of recombinant protein by manipulating factors thought to influence transcription and translation rate and efficiency, mRNA and protein stability, and host toxicity due to the expressed protein. In particular, modifications to the Nterminal nucleotide sequence have been shown to improve the yields of some recombinant proteins [7].…”