Ce sujet de recherche fait partie de la série sur « Les plateformes d’expression et de production de protéines hétérologues : The How, Now and Wow of It ». Voir le deuxième volume ici.
L’expression protéique est un processus impliquant la synthèse, la modification et la régulation des protéines dans les cellules des organismes vivants. Lorsque cette machinerie cellulaire est exploitée comme un puissant outil de laboratoire pour la fabrication d’une protéine de choix à l’aide de la technologie de l’ADN recombinant, on parle à juste titre de production de protéines recombinantes.
Depuis l’émergence des outils de génie génétique, des efforts concertés ont été investis par les scientifiques de base et les spécialistes des applications pour optimiser les procédures de production de protéines recombinantes dans les années 1980. Avec ses nombreux avantages, Escherichia coli a été l’hôte d’expression préféré. Les souches génétiquement modifiées à croissance rapide sont des hôtes faciles à manipuler qui se développent sur des milieux bon marché, leur boîte à outils génétique est bien définie, et plusieurs vecteurs avec des promoteurs régulables et une sélection antibiotique sont disponibles, ce qui permet d’obtenir des rendements élevés de protéines recombinantes. Cependant, certains défauts incluent la formation de corps d’inclusion produisant des protéines insolubles, des problèmes de biais de codon, un mauvais repliement des protéines, l’absence d’un système de modification post-traductionnelle, et l’accumulation d’endotoxines qui posent un sérieux problème lorsque la protéine recombinante doit être utilisée en thérapeutique. Cela a donné lieu à des systèmes hôtes bactériens et non bactériens alternatifs, tels que Mycobacterium, certaines souches de Bacillus, Caulobacter crescentus, des virus, des levures, des champignons filamenteux, des algues, des plantes ou des cultures de cellules d’insectes et de mammifères, ainsi que des plateformes d’expression acellulaire.
Les levures, telles que Hansenula, Kluyveromyces, Pichia, Saccharomyces et Yarrowia, sont utilisées comme alternatives préférées aux procaryotes et aux eucaryotes supérieurs, principalement en raison de leur croissance rapide dans des milieux peu coûteux et chimiquement définis, de leur facilité de manipulation, de leur aptitude à la fabrication à grande échelle, de leur boîte à outils génétique facilement manipulable (donnant lieu à un nombre énorme de souches de levures génétiquement modifiées), de l’expression de protéines tant intracellulaires que sécrétoires, et de leur capacité à effectuer des modifications post-traductionnelles.
Cependant, les systèmes mammaliens sont préférés aux systèmes bactériens et aux levures en raison de la haute qualité des protéines qu’ils produisent, de leur meilleure solubilité protéique, de leur incorporation de modifications post-traductionnelles, de leur sécrétion de protéines avec des rendements élevés et de leur efficacité à produire de grands complexes protéiques. C’est pour cette raison que presque toutes les entreprises biopharmaceutiques du monde utilisent de façon intensive des lignées cellulaires stables de mammifères pour la fabrication de produits biologiques. Depuis peu, des plantes supérieures et des microalgues, telles que Chlamydomonas reinhardtii, Schizochytrium sp., Synechococcus et la diatomée Phaeodactylum tricornutum, sont développées pour la production de protéines de valeur. Elles sont facilement extensibles (ce qui a des implications pour les serres peu coûteuses), présentent un risque moindre d’attaque par des pathogènes et sont recherchées pour être la moins chère de toutes les plateformes d’expression de protéines. Existe-t-il une plateforme de surexpression qui présente les avantages de tous ces systèmes (en particulier, une plateforme verte) ?
Ce sujet de recherche intéresse une large catégorie de scientifiques, tels que les biologistes moléculaires et structurels, les généticiens, les biochimistes, les cliniciens, les biophysiciens, les spectroscopistes et les ingénieurs des procédés qui travaillent à la caractérisation, à la conception et à la production de protéines. Il invite donc les articles originaux de recherche et de revue comprenant l’utilisation de :
-plateformes d’expression sans cellules, procaryotes et hôtes eucaryotes
-développements technologiques avancés pour améliorer l’expression et la conception de protéines stables et transitoires
-avancées récentes dans la conception et l’optimisation des vecteurs (choix des promoteurs, systèmes hybrides, optimisation des codons, amélioration de la solubilité des protéines, etc.)
-techniques facilement évolutives, ainsi que des approches computationnelles et statistiques, pour les applications biopharmaceutiques.

Mots-clés:Surexpression de protéines, protéine recombinante, vecteurs de surexpression, étiquettes d’affinité, protéines de fusion

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