Una nueva técnica desarrollada en UC Davis puede haber roto la barrera del ensamblaje rápido de maquinaria de síntesis de proteínas puras fuera de las células vivas.

Para reconstituir reacciones celulares fuera de los sistemas biológicos, los científicos necesitan producir las proteínas involucradas. La reconstitución rápida pero de alta pureza de las reacciones celulares es fundamental para el estudio de alto rendimiento de las vías celulares y las pruebas de diagnóstico libres de células para diversas enfermedades. Reconstituyendo reacciones celulares fuera de las células, sin embargo, requiere la expresión y purificación por separado de cada proteína necesaria para ejecutar las reacciones. Este proceso es caro y requiere mucho tiempo, haciendo que la producción de más de varias proteínas a la vez sea extremadamente desafiante.

En un artículo publicado en Biología química de la naturaleza , Fernando Villarreal y sus colegas del laboratorio del profesor Cheemeng Tan en el Departamento de Ingeniería Biomédica de UC Davis describen la producción en un solo cultivo de las 34 proteínas necesarias para la traducción del ARNm (el proceso de síntesis de proteínas a partir del código genético) en las proporciones correctas.

En la actualidad, las proteínas se extraen de células completas y se utilizan directamente para la traducción in vitro. Las proteínas extraídas por este método pueden contener citoplasma y otros elementos de la célula original, y son indeseables para algunas aplicaciones. Otro método implica purificar cada una de las 34 proteínas por separado y mezclarlas para aproximar la mezcla, o "maquinaria", necesario para iniciar la traducción del ARNm.

El laboratorio de Tan eludió estas limitaciones mediante la ingeniería sintética de cepas de la bacteria Escherichia coli para producir las proteínas requeridas en la cantidad correcta dentro de un solo cultivo mixto. Al manipular las tasas de transcripción, tasas de traducción y densidades de deformación relativas, el grupo descubrió que podían inducir a los consorcios bacterianos a producir cantidades correctas de la maquinaria de traducción.

"Creo que el trabajo abrirá las puertas a una mejora fundamental en el rendimiento de proteínas de los sistemas de transcripción-traducción libres de células puros y al rendimiento del estudio de las vías relevantes para la enfermedad fuera de las células vivas". "Dijo Tan.

El equipo llama a su método TraMOS, para maquinaria de traducción One Shot. Utilizaron las proteínas producidas por TraMOS en una prueba que detecta la presencia de péptidos que inhiben una proteasa. Debido a que las proteasas están comúnmente involucradas en el ciclo de vida de los parásitos y el desarrollo del cáncer, una prueba que pueda localizar e identificar muchos de los inhibidores de proteasa a la vez será útil para el desarrollo de fármacos.

Al reducir el tiempo y el costo asociados con la preparación de sistemas multiproteicos, El enfoque de Tan lab permite aplicaciones de alto rendimiento de TraMOS sin tener que invertir en equipos de purificación adicionales. A diferencia de los enfoques existentes, Los científicos pueden personalizar la expresión y el control de proteínas utilizando el enfoque TraMOS. La mayoría de los laboratorios que realizan purificación de proteínas de forma rutinaria ya cuentan con el equipo para utilizar el enfoque TraMOS, haciéndolo fácil de implementar, y democratizar el acceso al sistema. El enfoque basado en consorcios microbianos puede generalizarse para la síntesis de otros sistemas de proteínas múltiples, lo que lo convierte en un potencial cambio de juego para las aplicaciones sin celdas de alto rendimiento.