Niniejszy temat badawczy jest częścią serii „Heterologous Protein Expression and Production Platforms: The How, Now and Wow of It”. Zobacz drugi tom tutaj.
Ekspresja białek to proces obejmujący syntezę, modyfikację i regulację białek w komórkach organizmów żywych. Kiedy ta komórkowa maszyneria jest wykorzystywana jako potężne narzędzie laboratoryjne do produkcji wybranego białka przy użyciu technologii rekombinacji DNA, jest to trafnie określane jako produkcja białka rekombinowanego.
Od momentu pojawienia się narzędzi inżynierii genetycznej, w latach 80-tych naukowcy zajmujący się naukami podstawowymi i specjaliści od zastosowań podjęli wspólne wysiłki w celu optymalizacji procedur produkcji białka rekombinowanego. Dzięki wielu zaletom, Escherichia coli stała się preferowanym gospodarzem ekspresji. Szybko rosnące, genetycznie modyfikowane szczepy służą jako łatwe w obsłudze gospodarze, rosnące na tanich podłożach, ich zestaw narzędzi genetycznych jest dobrze zdefiniowany, a kilka wektorów z regulowanymi promotorami i selekcją antybiotykową jest dostępnych, co skutkuje wysoką wydajnością rekombinowanych białek. Jednakże, pewne niedociągnięcia obejmują powstawanie ciałek wtrętowych produkujących nierozpuszczalne białka, problemy związane ze stronniczością kodonów, niewłaściwym składaniem białek, brakiem systemu modyfikacji potranslacyjnej oraz akumulacją endotoksyn, które stanowią poważny problem, gdy rekombinowane białko ma być użyte do celów terapeutycznych. Doprowadziło to do powstania alternatywnych bakteryjnych i niebakteryjnych systemów gospodarzy, takich jak Mycobacterium, niektóre szczepy Bacillus, Caulobacter crescentus, wirusy, drożdże, grzyby strzępkowe, glony, rośliny lub hodowle komórkowe owadów i ssaków, jak również platformy ekspresji bezkomórkowej.
Drożdże, takie jak Hansenula, Kluyveromyces, Pichia, Saccharomyces i Yarrowia, są wykorzystywane jako preferowane alternatywy dla prokariotów i wyższych eukariotów, głównie ze względu na ich szybki wzrost w niedrogich i chemicznie zdefiniowanych pożywkach, łatwość obsługi, podatność na produkcję na dużą skalę, łatwy do manipulowania zestaw narzędzi genetycznych (dający początek ogromnej liczbie genetycznie zmodyfikowanych szczepów drożdży), ekspresję zarówno białek wewnątrzkomórkowych, jak i wydzielniczych, oraz ich zdolność do przeprowadzania modyfikacji potranslacyjnych.
Jednakże systemy ssaków są preferowane w stosunku do bakteryjnych i drożdżowych ze względu na wysoką jakość produkowanych białek, ich lepszą rozpuszczalność, włączanie modyfikacji potranslacyjnych, wydzielanie białek z dużą wydajnością oraz wydajność w produkcji dużych kompleksów białkowych. Z tego właśnie powodu, prawie wszystkie firmy biofarmaceutyczne na świecie wykorzystują do produkcji leków biologicznych stabilne linie komórkowe oparte na ssakach. Ostatnio, do produkcji wartościowych białek rozwijane są rośliny wyższe i mikroalgi, takie jak Chlamydomonas reinhardtii, Schizochytrium sp., Synechococcus i okrzemki Phaeodactylum tricornutum. Są one łatwo skalowalne (z implikacjami dla niedrogich szklarni), są mniej narażone na ataki patogenów i dąży się do tego, aby były najtańszymi platformami ekspresji białek. Czy istnieje platforma nadekspresji, która posiada zalety wszystkich tych systemów (w szczególności, zielona platforma)?
Ten temat badawczy jest interesujący dla szerokiej kategorii naukowców, takich jak biolodzy molekularni i strukturalni, genetycy, biochemicy, klinicyści, biofizycy, spektroskopiści i inżynierowie procesu pracujący nad charakteryzacją, projektowaniem i produkcją białek. W związku z tym zapraszamy do publikacji oryginalnych artykułów badawczych i przeglądowych obejmujących zastosowanie:
bezkomórkowych, prokariotycznych i eukariotycznych platform ekspresji gospodarza
-zaawansowanych osiągnięć technologicznych w celu poprawy ekspresji i projektowania zarówno stabilnych, jak i przejściowych białek
-ostatnich postępów w projektowaniu i optymalizacji wektorów (wybór promotorów, systemy hybrydowe, optymalizacja kodonów, poprawa rozpuszczalności białek itp.)
-łatwo skalowalnych technik, jak również podejść obliczeniowych i statystycznych, do zastosowań biofarmaceutycznych.

Słowa kluczowe:Nadekspresja białek, białka rekombinowane, wektory nadekspresyjne, znaczniki powinowactwa, białka fuzyjne

Ważna uwaga: Wszystkie prace w ramach tego tematu badawczego muszą mieścić się w zakresie działu i czasopisma, do którego są zgłaszane, jak określono w ich misjach. Frontiers zastrzega sobie prawo do przeniesienia manuskryptu spoza zakresu do bardziej odpowiedniego działu lub czasopisma na każdym etapie peer review.