The How, Now and Wow of It”. Se andet bind her.
Proteinekspression er en proces, der omfatter syntese, ændring og regulering af proteiner i levende organismers celler. Når dette cellulære maskineri udnyttes som et kraftfuldt laboratorieværktøj til fremstilling af et valgfrit protein ved hjælp af rekombinant DNA-teknologi, kaldes det rammende for rekombinant proteinproduktion.
Siden fremkomsten af genteknologiske værktøjer blev der i 1980’erne investeret en samordnet indsats fra grundforskere og applikationsspecialister for at optimere procedurerne for rekombinant proteinproduktion. Med sine mange fordele har Escherichia coli været den foretrukne ekspressionsvært. De hurtigt voksende genetisk manipulerede stammer er let håndterbare værter, der vokser på billige medier, deres genetiske værktøjskasse er veldefineret, og der findes adskillige vektorer med regulérbare promotorer og antibiotikaudvælgelse, hvilket resulterer i et højt udbytte af rekombinante proteiner. Nogle af manglerne omfatter imidlertid dannelse af inklusionskroppe, der producerer uopløselige proteiner, problemer med kodonbias, ukorrekt proteinfoldning, fravær af et posttranslationelt modifikationssystem og akkumulering af endotoksiner, der udgør et alvorligt problem, når det rekombinante protein skal anvendes til terapeutiske formål. Dette har resulteret i alternative bakterielle og ikke-bakterielle værtssystemer, såsom Mycobacterium, visse Bacillus-stammer, Caulobacter crescentus, vira, gær, filamentøse svampe, alger, planter, insekt- og pattedyrcellekulturer samt cellefri ekspressionsplatforme.
Gær, såsom Hansenula, Kluyveromyces, Pichia, Saccharomyces og Yarrowia, anvendes som foretrukne alternativer til prokaryoter og højere eukaryoter, hovedsagelig på grund af deres hurtige vækst i billige og kemisk definerede medier, nem håndtering, mulighed for fremstilling i stor skala, let manipulerbar genetisk værktøjskasse (hvilket har givet anledning til et enormt antal genetisk manipulerede gærstammer), ekspression af både intracellulære og sekretoriske proteiner og deres evne til at udføre posttranslationelle modifikationer.
Pattedyrsystemer foretrækkes imidlertid frem for bakterie- og gærsystemer på grund af den høje kvalitet af de proteiner, de producerer, deres forbedrede proteinopløselighed, deres inkorporering af posttranslationelle modifikationer, deres sekretion af proteiner med et højt udbytte og deres effektivitet ved produktion af store proteinkomplekser. Netop af denne grund gør næsten alle biofarmaceutiske virksomheder verden over i vid udstrækning brug af stabile cellelinjer baseret på pattedyr til fremstilling af biologiske lægemidler. I den seneste tid er højere planter og mikroalger, såsom Chlamydomonas reinhardtii, Schizochytrium sp., Synechococcus og diatomeen Phaeodactylum tricornutum, ved at blive udviklet til fremstilling af værdifulde proteiner. De er let skalerbare (hvilket har betydning for billige drivhuse), har mindre risiko for patogenangreb og er efterstræbt som den billigste af alle proteinekspressionsplatforme. Findes der en overekspressionsplatform, der har fordelene ved alle disse systemer (især en grøn platform)?
Dette forskningstema er af interesse for en bred kategori af forskere, f.eks. molekylær- og strukturbiologer, genetikere, biokemikere, klinikere, biofysikere, spektroskopikere og procesingeniører, der arbejder med at karakterisere, designe og producere proteiner. Det indbyder derfor til originale forsknings- og oversigtsartikler, der omfatter brugen af:
-cellefri, prokaryote og eukaryote værts-ekspressionsplatforme
-avanceret teknologisk udvikling til forbedret ekspression og design af både stabile og transiente proteiner
-nylige fremskridt inden for vektordesign og optimering (valg af promotorer, hybridsystemer, kodonoptimering, forbedring af proteinopløseligheden osv.)
-let skalerbare teknikker samt beregningsmæssige og statistiske metoder til biofarmaceutiske anvendelser.

Nøgleord: Proteinoverekspression, rekombinant protein, overekspressionsvektorer, affinitetsmærker, fusionsproteiner

Vigtig bemærkning: Alle bidrag til dette forskningstema skal ligge inden for anvendelsesområdet for den sektion og det tidsskrift, hvortil de indsendes, som defineret i deres mission statements. Frontiers forbeholder sig ret til at henvise et manuskript, der ligger uden for anvendelsesområdet, til en mere egnet sektion eller et mere egnet tidsskrift på ethvert tidspunkt i peer review-processen.