Producción de proteínas recombinantes: comparación de sistemas en VectorBuilder y superación de errores comunes

Esta publicación fue escrita por VectorBuilder, líder mundial en tecnologías de entrega de genes. En este artículo, comparan diferentes sistemas de expresión utilizados para la producción de proteínas recombinantes, resaltan los errores comunes y brindan una vista previa de las estrategias de próxima generación que se utilizan en VectorBuilder. Sus servicios están disponibles en el mercado Scientist.com.

Las proteínas recombinantes se utilizan ampliamente como fármacos biológicos y se utilizan para diversos fines de investigación. Sin embargo, la producción y purificación de proteínas recombinantes plegadas adecuadamente de alto rendimiento no suele ser sencilla.

Opciones para la producción de proteínas recombinantes

Expresión bacteriana: Éstos son los más sencillos técnicamente y rentables; además, se pueden cultivar fácilmente para lograr altos rendimientos. Sin embargo, las proteínas producidas en bacterias carecen de modificaciones postraduccionales eucariotas que pueden ser esenciales para la actividad biológica, la función y el plegamiento adecuado. Los vectores deben diseñarse cuidadosamente para la expresión bacteriana, ya que el uso de codones es diferente al de los eucariotas y, por lo tanto, se pueden usar estrategias de optimización de codones para mejorar la expresión.

Expresión de células de insectos: Al igual que los sistemas de expresión bacterianos, estas células son fáciles de ampliar a medida que crecen en cultivos en suspensión de alta densidad y brindan el beneficio adicional de realizar modificaciones postraduccionales y plegamiento de proteínas reflejadas en las células eucariotas. Las células de insectos también son capaces de producir proteínas secretoras, intracelulares y asociadas a membranas y también pueden producir grandes complejos proteicos juntos. Sin embargo, este sistema es técnicamente complejo y requiere mucho tiempo y trabajo.

Producción de proteínas de mamíferos: Este sistema se destaca en generar proteínas de mamíferos en su estado más natural, completo con todas las modificaciones postraduccionales necesarias y plegamiento adecuado, lo que lo hace ideal para producir una amplia variedad de proteínas. Sin embargo, los largos tiempos de producción y las condiciones de cultivo complejas, costosas y difíciles de escalar pueden plantear desafíos importantes para los rendimientos.

Producción de proteínas sin células: No depender de una producción celular específica ofrece una síntesis eficiente en el tiempo, que a menudo se completa en solo tres horas. Este sistema es ideal para producir proteínas tóxicas, complejas o inestables. Es particularmente adecuado para la expresión y el cribado de proteínas de alto rendimiento debido a su procedimiento sencillo, que es compatible con procesos automatizados. Aunque la optimización de las condiciones es relativamente fácil, este sistema está limitado en las modificaciones postraduccionales que puede proporcionar.

Evitar errores comunes

Caracterización de Proteínas recombinantes.
Las proteínas expresadas en entornos no nativos a menudo carecen de modificaciones postraduccionales clave, como glicosilación, acetilación, fosforilación y formación adecuada de enlaces disulfuro, que son fundamentales para el plegamiento y la actividad biológica adecuados. Sin estas modificaciones, las proteínas pueden plegarse mal o no lograr los efectos biológicos deseados. Por lo tanto, un control de calidad riguroso es esencial para caracterizar las proteínas recombinantes, incluidas pruebas de actividad biológica, evaluación de pureza mediante HPLC e incluso análisis estructural mediante cristalografía de rayos X. VectorBuilder proporciona una caracterización integral de proteínas y validación funcional para confirmar la eficacia de las proteínas recombinantes en aplicaciones de investigación.

Aumentar la cosecha y garantizar un plegado adecuado
Los cuerpos de inclusión son agregados de proteínas mal plegadas o parcialmente plegadas que a menudo se forman en bacterias cuando se sobreexpresan proteínas recombinantes, lo que conduce a rendimientos más bajos. La extracción de proteínas funcionales de cuerpos de inclusión implica procesos de purificación complejos que incluyen pasos de solubilización y replegamiento, que pueden llevar mucho tiempo y mano de obra. Los investigadores pueden minimizar la formación de cuerpos de inclusión optimizando las condiciones de expresión, como bajar la temperatura, reducir la tasa de expresión con un promotor inducible o usar una etiqueta de fusión para mejorar la solubilidad s. Además, la selección de un sistema huésped más adecuado puede reducir aún más el riesgo de formación de cuerpos de inclusión.

Utilice estrategias de próxima generación
La producción de proteínas recombinantes asociadas a membranas es difícil debido a su compleja estructura, vías y requisitos de plegado y regiones hidrofóbicas que dependen de las membranas para su adecuada funcionalidad. Cuando se extraen de su entorno de membrana nativo, estas proteínas a menudo pierden su conformación nativa, lo que dificulta su purificación a un estado funcional. Los métodos de purificación tradicionales pueden provocar un plegamiento incorrecto o agregación; por lo tanto, requieren enfoques especializados, como el uso de detergentes, liposomas o nanodiscos, para imitar el entorno natural de la membrana durante la purificación.

VectorBuilder empleó partículas similares a virus (VLP) para producir proteínas recombinantes y proteínas asociadas a membranas en su conformación nativa. Las VLP son partículas no infecciosas formadas por una envoltura viral pero que carecen de material genético viral. Las VLP de proteínas de membrana (MP-VLP) son un subtipo de VLP producidas por la coexpresión de una proteína central estructural retroviral (gag) con la proteína de membrana diana en las células huésped. Este método garantiza que las proteínas asociadas a la membrana se incorporen en su conformación nativa, lo que convierte a las MP-VLP en una herramienta valiosa para los investigadores que requieren proteínas de membrana funcionales y plegadas adecuadamente.

Conclusión
Elegir el sistema y la estrategia adecuados para la producción de proteínas recombinantes puede resultar abrumador, dadas las numerosas consideraciones y opciones. Cada sistema tiene fortalezas y desafíos únicos, y la mejor opción depende de factores como las modificaciones postraduccionales, el plegamiento adecuado, los rendimientos, la escalabilidad y el uso previsto de la proteína. VectorBuilder ofrece servicios integrales de producción de proteínas recombinantes, lo que ayuda a los investigadores a afrontar y superar estos desafíos de forma eficaz. Para comenzar, visite su página web de Proteína Recombinante.

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