Este tópico de pesquisa faz parte da série sobre “Expressão Heteróloga de Proteínas e Plataformas de Produção”: The How, Now and Wow of It”. Veja o segundo volume aqui.
Expressão de proteínas é um processo que envolve a síntese, modificação e regulação de proteínas em células de organismos vivos. Quando esta maquinaria celular é aproveitada como uma poderosa ferramenta de laboratório para a fabricação de uma proteína de escolha usando tecnologia de DNA recombinante, ela é apropriadamente chamada de produção de proteína recombinante.
Desde o surgimento de ferramentas de engenharia genética, esforços concertados foram investidos por cientistas básicos e especialistas em aplicações para otimizar os procedimentos para a produção de proteína recombinante nos anos 80. Com suas muitas vantagens, a Escherichia coli tem sido o hospedeiro de expressão preferido. As estirpes geneticamente modificadas de crescimento rápido servem como hospedeiros fáceis de manusear que crescem em meios baratos, o seu kit de ferramentas genéticas está bem definido e estão disponíveis vários vectores com promotores reguláveis e selecção antibiótica, resultando em altos rendimentos de proteínas recombinantes. No entanto, algumas deficiências incluem a formação de corpos de inclusão que produzem proteínas insolúveis, problemas de viés de códon, dobramento inadequado da proteína, ausência de um sistema de modificação pós-tradução e o acúmulo de endotoxinas que representam um grave problema quando a proteína recombinante deve ser usada para terapêutica. Isto resultou em sistemas hospedeiros alternativos bacterianos e não bacterianos, tais como Mycobacterium, algumas cepas de Bacillus, Caulobacter crescentus, vírus, leveduras, fungos filamentosos, algas, plantas ou culturas de células de insetos e mamíferos, bem como plataformas de expressão livre de células.
Leveduras, como Hansenula, Kluyveromyces, Pichia, Saccharomyces e Yarrowia, são usadas como alternativas preferidas às procariotas e eucariotas superiores, principalmente devido ao seu rápido crescimento em meios baratos e quimicamente definidos, facilidade de manuseio, facilidade de fabricação em larga escala, kit de ferramentas genéticas facilmente manipuláveis (dando origem a um enorme número de cepas de leveduras geneticamente modificadas), expressão tanto de proteínas intracelulares quanto secretas, e sua capacidade de realizar modificações pós-tradução.
No entanto, os sistemas de mamíferos são favorecidos em relação às bactérias e leveduras devido à alta qualidade das proteínas que produzem, à sua melhor solubilidade proteica, à sua incorporação de modificações pós-tradução, à sua secreção de proteínas de alto rendimento e à sua eficiência na produção de grandes complexos proteicos. Por esta mesma razão, quase todas as empresas biofarmacêuticas em todo o mundo fazem uso desenfreado de linhas de células estáveis à base de mamíferos para a fabricação de produtos biológicos. De plantas e microalgas mais recentes, como a Chlamydomonas reinhardtii, Schizochytrium sp., Synechococcus e a diatomácea Phaeodactylum tricornutum, estão sendo desenvolvidas para a produção de proteínas valiosas. Elas são facilmente escaláveis (com implicações para estufas baratas), têm menor risco de ataque de patógenos e são procuradas por serem a mais barata de todas as plataformas de expressão de proteínas. Existe uma plataforma de expressão em excesso que abrigam as vantagens de todos estes sistemas (em particular, uma plataforma verde)?
Este tópico de pesquisa é de interesse para uma ampla categoria de cientistas, tais como Biólogos Moleculares e Estruturais, Geneticistas, Bioquímicos, Clínicos, Biofísicos, Espectroscopistas e Engenheiros de Processos que trabalham na caracterização, desenho e produção de proteínas. Assim, convida à pesquisa original e artigos de revisão que incluam o uso de:
plataformas de expressão de hospedeiros livres de células, procariotas e eucariotas
desenvolvimentos tecnológicos avançados para melhorar a expressão e desenho de proteínas estáveis e transitórias
avanços recorrentes no desenho e otimização de vetores (escolha de promotores, sistemas híbridos, otimização de códons, melhoria da solubilidade de proteínas, etc.)
técnicas facilmente escaláveis, assim como abordagens computacionais e estatísticas, para aplicações biofarmacêuticas.

Palavras-chave: Sobreexpressão de proteínas, proteína recombinante, vetores de sobreexpressão, tags de afinidade, proteínas de fusão

Nota importante: Todas as contribuições para este tópico de pesquisa devem estar dentro do escopo da seção e do periódico ao qual são submetidas, conforme definido em suas declarações de missão. Frontiers reserva-se o direito de orientar um manuscrito fora do escopo a uma seção ou revista mais adequada em qualquer estágio da revisão por pares.