Este Tema de Investigación forma parte de la serie sobre «Plataformas de Expresión y Producción de Proteínas Heterólogas: El cómo, el ahora y el guau de ello». Vea el segundo volumen aquí.
La expresión de proteínas es un proceso que implica la síntesis, modificación y regulación de las proteínas en las células de los organismos vivos. Cuando esta maquinaria celular se aprovecha como una poderosa herramienta de laboratorio para la fabricación de una proteína de elección mediante la tecnología del ADN recombinante, se denomina acertadamente producción de proteínas recombinantes.
Desde la aparición de las herramientas de ingeniería genética, los científicos básicos y los especialistas en aplicaciones realizaron esfuerzos concertados para optimizar los procedimientos de producción de proteínas recombinantes en la década de 1980. Con sus numerosas ventajas, Escherichia coli ha sido el huésped de expresión preferido. Las cepas de ingeniería genética de rápido crecimiento son huéspedes fáciles de manejar que crecen en medios baratos, su conjunto de herramientas genéticas está bien definido y se dispone de varios vectores con promotores regulables y selección de antibióticos, lo que da lugar a altos rendimientos de proteínas recombinantes. Sin embargo, algunas deficiencias son la formación de cuerpos de inclusión que producen proteínas insolubles, los problemas de sesgo de codones, el plegamiento inadecuado de las proteínas, la ausencia de un sistema de modificación postraduccional y la acumulación de endotoxinas que suponen un grave problema cuando la proteína recombinante se va a utilizar con fines terapéuticos. Esto ha dado lugar a sistemas anfitriones alternativos, bacterianos y no bacterianos, como Mycobacterium, algunas cepas de Bacillus, Caulobacter crescentus, virus, levaduras, hongos filamentosos, algas, plantas o cultivos de células de insectos y mamíferos, así como plataformas de expresión libres de células.
Las levaduras, como Hansenula, Kluyveromyces, Pichia, Saccharomyces y Yarrowia, se utilizan como alternativas preferidas a los procariotas y a los eucariotas superiores, principalmente debido a su rápido crecimiento en medios baratos y químicamente definidos, a su facilidad de manejo, a su facilidad de fabricación a gran escala, a su conjunto de herramientas genéticas fácilmente manipulables (dando lugar a un enorme número de cepas de levadura modificadas genéticamente), a la expresión de proteínas tanto intracelulares como secretoras, y a su capacidad para realizar modificaciones postraduccionales.
Sin embargo, los sistemas de mamíferos son preferidos a los de bacterias y levaduras por la alta calidad de las proteínas que producen, su mejor solubilidad proteica, su incorporación de modificaciones postraduccionales, su secreción de proteínas con altos rendimientos y su eficiencia en la producción de grandes complejos proteicos. Por esta misma razón, casi todas las empresas biofarmacéuticas del mundo hacen un uso desenfrenado de líneas celulares estables basadas en mamíferos para la fabricación de productos biológicos. Recientemente, se están desarrollando plantas superiores y microalgas, como Chlamydomonas reinhardtii, Schizochytrium sp., Synechococcus y la diatomea Phaeodactylum tricornutum, para la producción de proteínas valiosas. Son fácilmente escalables (con implicaciones para los invernaderos de bajo coste), corren menos riesgo de ser atacados por patógenos y se les persigue por ser la más barata de todas las plataformas de expresión de proteínas. ¿Existe una plataforma de sobreexpresión que reúna las ventajas de todos estos sistemas (en particular, una plataforma verde)?
Este tema de investigación es de interés para una amplia categoría de científicos, como biólogos moleculares y estructurales, genetistas, bioquímicos, clínicos, biofísicos, espectroscopistas e ingenieros de procesos que trabajan en la caracterización, diseño y producción de proteínas. Por lo tanto, invita a la investigación original y a los artículos de revisión que comprenden el uso de:
plataformas de expresión de huéspedes libres de células, procariotas y eucariotas
-desarrollos tecnológicos avanzados para mejorar la expresión y el diseño de proteínas tanto estables como transitorias
-avances recientes en el diseño y optimización de vectores (elección de promotores, sistemas híbridos, optimización de codones, mejora de la solubilidad de las proteínas, etc.)
-técnicas fácilmente escalables, así como enfoques computacionales y estadísticos, para aplicaciones biofarmacéuticas.

Palabras clave:Sobreexpresión de proteínas, proteína recombinante, vectores de sobreexpresión, etiquetas de afinidad, proteínas de fusión

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