: The How, Now and Wow of It“. Druhý díl naleznete zde.
Exprese proteinů je proces zahrnující syntézu, modifikaci a regulaci proteinů v buňkách živých organismů. Pokud je tento buněčný mechanismus využit jako výkonný laboratorní nástroj pro výrobu vybraného proteinu pomocí technologie rekombinantní DNA, výstižně se označuje jako výroba rekombinantních proteinů.
Od vzniku nástrojů genového inženýrství bylo v 80. letech 20. století základními vědci a odborníky na aplikace investováno společné úsilí do optimalizace postupů pro výrobu rekombinantních proteinů. Díky mnoha výhodám byla preferovaným expresním hostitelem Escherichia coli. Rychle rostoucí geneticky modifikované kmeny slouží jako snadno ovladatelní hostitelé, kteří rostou na levných médiích, jejich genetické nástroje jsou dobře definované a k dispozici je několik vektorů s regulovatelnými promotory a selekcí antibiotiky, což vede k vysokým výtěžkům rekombinantních proteinů. K některým nedostatkům však patří tvorba inkluzních tělísek produkujících nerozpustné proteiny, problémy s kodonovým zkreslením, nesprávné skládání proteinů, absence systému posttranslační modifikace a hromadění endotoxinů, které představují vážný problém, pokud má být rekombinantní protein použit k léčbě. To vedlo k vytvoření alternativních bakteriálních a nebakteriálních hostitelských systémů, jako jsou Mycobacterium, některé kmeny Bacillus, Caulobacter crescentus, viry, kvasinky, vláknité houby, řasy, rostliny nebo hmyzí a savčí buněčné kultury, jakož i bezbuněčné expresní platformy.
Kvasinky, jako jsou Hansenula, Kluyveromyces, Pichia, Saccharomyces a Yarrowia, se používají jako preferovaná alternativa k prokaryotům a vyšším eukaryotům, a to především díky jejich rychlému růstu v levných a chemicky definovaných médiích, snadné manipulaci, možnosti výroby ve velkém měřítku, snadno manipulovatelnému genetickému instrumentáriu (což dává vzniknout obrovskému množství geneticky upravených kmenů kvasinek), expresi jak intracelulárních, tak sekrečních proteinů a jejich schopnosti provádět posttranslační modifikace.
Savčí systémy jsou však upřednostňovány před bakteriálními a kvasinkovými kvůli vysoké kvalitě proteinů, které produkují, lepší rozpustnosti proteinů, začlenění posttranslačních modifikací, sekreci proteinů s vysokými výtěžky a účinnosti při produkci velkých proteinových komplexů. Právě z tohoto důvodu téměř všechny biofarmaceutické společnosti na světě hojně využívají stabilní buněčné linie na bázi savců pro výrobu biologických léčiv. V poslední době se pro výrobu cenných proteinů vyvíjejí vyšší rostliny a mikrořasy, jako jsou Chlamydomonas reinhardtii, Schizochytrium sp., Synechococcus a diatom Phaeodactylum tricornutum. Jsou snadno škálovatelné (což má význam pro levné skleníky), jsou méně ohroženy napadením patogeny a jsou vyhledávány jako nejlevnější ze všech platforem pro expresi proteinů. Existuje platforma pro nadměrnou expresi, která v sobě skrývá výhody všech těchto systémů (zejména ekologická platforma)?
Toto výzkumné téma je zajímavé pro širokou kategorii vědců, jako jsou molekulární a strukturní biologové, genetici, biochemici, kliničtí lékaři, biofyzici, spektroskopisté a procesní inženýři, kteří pracují na charakterizaci, návrhu a výrobě proteinů. Vyzývá proto k zasílání původních výzkumných a přehledových článků zahrnujících využití:
bezbuněčné, prokaryotické a eukaryotické hostitelské expresní platformy
pokročilý technologický vývoj pro zlepšení exprese a návrhu stabilních i přechodných proteinů
nejnovější pokroky v návrhu a optimalizaci vektorů (výběr promotorů, hybridní systémy, optimalizace kodonů, zlepšení rozpustnosti proteinů atd.)
snadno škálovatelné techniky a výpočetní a statistické přístupy pro biofarmaceutické aplikace.

Klíčová slova: Nadměrná exprese proteinů, rekombinantní protein, vektory pro nadměrnou expresi, afinitní značky, fúzní proteiny

Důležité upozornění: Všechny příspěvky k tomuto výzkumnému tématu musí spadat do působnosti sekce a časopisu, do kterého jsou zasílány, jak je definováno v jejich poslání. Frontiers si vyhrazuje právo nasměrovat rukopis vymykající se rozsahu do vhodnější sekce nebo časopisu v kterékoli fázi recenzního řízení.