Acest subiect de cercetare face parte din seria „Heterologous Protein Expression and Production Platforms: The How, Now and Wow of It”. Vedeți al doilea volum aici.
Expresia proteinelor este un proces care implică sinteza, modificarea și reglarea proteinelor în celulele organismelor vii. Atunci când această mașinărie celulară este exploatată ca un instrument de laborator puternic pentru fabricarea unei proteine la alegere, folosind tehnologia ADN-ului recombinant, se numește în mod adecvat producție de proteine recombinante.
De la apariția instrumentelor de inginerie genetică, în anii 1980, cercetătorii de bază și specialiștii în aplicații au investit eforturi concertate pentru a optimiza procedurile de producție de proteine recombinante. Cu numeroasele sale avantaje, Escherichia coli a fost gazda de expresie preferată. Tulpinile modificate genetic cu creștere rapidă servesc drept gazde ușor de manevrat care cresc pe medii ieftine, setul lor de instrumente genetice este bine definit și sunt disponibili mai mulți vectori cu promotori reglabili și selecție antibiotică, ceea ce duce la randamente ridicate de proteine recombinate. Cu toate acestea, unele neajunsuri includ formarea de corpuri de incluziune care produc proteine insolubile, probleme de polarizare a codonilor, plierea necorespunzătoare a proteinelor, absența unui sistem de modificare posttranslațională și acumularea de endotoxine care reprezintă o problemă serioasă atunci când proteina recombinantă urmează să fie utilizată în scopuri terapeutice. Acest lucru a dus la apariția unor sisteme gazdă alternative bacteriene și nonbacteriene, cum ar fi Mycobacterium, unele tulpini de Bacillus, Caulobacter crescentus, virusuri, drojdii, ciuperci filamentoase, alge, plante sau culturi de insecte și de celule de mamifere, precum și platforme de expresie fără celule.
Leguminoasele, cum ar fi Hansenula, Kluyveromyces, Pichia, Saccharomyces și Yarrowia, sunt utilizate ca alternative preferate la procariote și eucariote superioare, în principal datorită creșterii lor rapide în medii necostisitoare și definite din punct de vedere chimic, ușurinței de manipulare, posibilității de fabricare pe scară largă, setului de instrumente genetice ușor de manipulat (care a dat naștere unui număr enorm de tulpini de drojdii modificate genetic), exprimării atât a proteinelor intracelulare, cât și a celor secretorii și capacității lor de a efectua modificări posttraducționale.
Cu toate acestea, sistemele de mamifere sunt preferate față de cele bacteriene și de drojdie datorită calității ridicate a proteinelor pe care le produc, a solubilității îmbunătățite a proteinelor, a încorporării modificărilor post-translaționale, a secreției de proteine cu randamente ridicate și a eficienței lor în producerea de complexe proteice mari. Tocmai din acest motiv, aproape toate companiile biofarmaceutice de la nivel global utilizează în mod galopant liniile celulare stabile bazate pe mamifere pentru fabricarea produselor biologice. Recent, plantele superioare și microalgele, cum ar fi Chlamydomonas reinhardtii, Schizochytrium sp., Synechococcus și diatomeea Phaeodactylum tricornutum, sunt în curs de dezvoltare pentru producerea de proteine valoroase. Acestea sunt ușor de extins (cu implicații pentru sere ieftine), prezintă un risc mai mic de atac al agenților patogeni și sunt urmărite pentru că sunt cele mai ieftine platforme de exprimare a proteinelor. Există o platformă de supraexprimare care să prezinte avantajele tuturor acestor sisteme (în special, o platformă ecologică)?
Acest subiect de cercetare prezintă interes pentru o categorie largă de oameni de știință, cum ar fi biologii moleculari și structurali, geneticienii, biochimiștii, clinicienii, biofizicienii, spectroscopiștii și inginerii de proces care lucrează la caracterizarea, proiectarea și producerea de proteine. Astfel, invită la cercetări originale și articole de analiză care cuprind utilizarea de:
platforme de expresie fără celule, cu gazde procariote și eucariote
dezvoltări tehnologice avansate pentru îmbunătățirea exprimării și conceperii de proteine stabile și tranzitorii
– progrese recente în proiectarea și optimizarea vectorilor (alegerea promotorilor, sisteme hibride, optimizarea codonilor, îmbunătățirea solubilității proteinelor etc.)
-tehnici ușor scalabile, precum și abordări computaționale și statistice, pentru aplicații biofarmaceutice.

Cuvinte cheie: Supraexprimarea proteinelor, proteine recombinante, vectori de supraexprimare, etichete de afinitate, proteine de fuziune

Notă importantă: Toate contribuțiile la această temă de cercetare trebuie să se încadreze în domeniul de aplicare al secțiunii și revistei la care sunt trimise, așa cum sunt definite în declarațiile de misiune ale acestora. Frontiers își rezervă dreptul de a îndruma un manuscris care nu face parte din domeniul de aplicare către o secțiune sau o revistă mai potrivită în orice etapă a evaluării colegiale.