La investigación en el campo de la proteómica puede abarcar aspectos tan diversos como la estructura, la función, las modificaciones, la localización o las interacciones entre proteínas. En cualquiera de estos campos, habitualmente se requiere una fuente de la que obtener la cantidad suficiente de la proteína de interés para el estudio.

La síntesis química, válida para péptidos de pequeña longitud, no es una opción viable para proteínas completas, debido a su tamaño y complejidad estructural. Es por ello que, a falta de una fuente de proteína nativa, se recurre con frecuencia a la expresión de proteínas recombinantes.

El proceso de obtención de proteínas heterólogas consiste básicamente en clonar el gen codificante de la proteína de interés en un organismo distinto al que la produce de manera original:

expresion-de-proteinas-recombinantes

Sin embargo, la expresión de proteínas recombinantes, al igual que cualquier otro proceso biotecnológico, está sujeto a las particularidades de cada proteína en concreto, teniendo que resolver en cada caso algunos retos como:

  • Solubilidad
  • Conformación
  • Rendimiento
  • Pureza
  • Dificultades adicionales para proteínas de membrana, tóxicas, que se degradan con facilidad…

Factores que impactan en la expresión de proteínas recombinantes

Son innumerables los factores que pueden influir directamente en la viabilidad y el rendimiento al expresar proteínas de forma recombinante. Aquí os resumimos algunos de los más relevantes:

1. Secuencia: una misma proteína puede estar codificada por distintas secuencias formando distintos codones que den lugar a un mismo aminoácido. La variabilidad en cuanto al nivel de expresión entre dos codones distintos que codifican para un mismo aminoácido puede llegar a ser de hasta 250 veces. Por lo tanto, antes de sintetizar el DNA de interés para la expresión de nuestra proteína recombinante es de suma importancia realizar un proceso de optimización de codones que nos permita seleccionar la secuencia más apropiada.

2. Vector: cada una de las unidades estructurales de los vectores puede influir en el rendimiento de expresión de una proteína recombinante, desde las secuencias de unión a ribosomas (RBS) hasta las secuencias que codifican para el tag. Pero entre todas ellas, es de especial relevancia la secuencia del promotor. A tener en cuenta que aunque de manera general cuanto más fuerte sea el promotor mayor será el rendimiento de la expresión, existen excepciones. Por ejemplo, en el caso de proteínas tóxicas, es previsible que un promotor débil mejore el rendimiento.

3. Sistema de expresión: la selección del sistema de expresión es clave para que la expresión de la proteína recombinante resulte exitosa. Esta selección debe basarse en los siguientes criterios:

  • Características de la proteína, tales como tipo (de membrana, citoplasmáticas…), peso molecular, modificaciones postraduccionales…
  • Aplicación: biología estructural, ensayos funcionales, antígenos para la producción de anticuerpos, estudios de interacción proteína-proteína, aplicaciones terapéuticas…
  • Rendimiento que se desea obtener
  • Coste o presupuesto disponible

Os dejamos un resumen con los puntos fuertes y débiles de los sistemas de expresión más habituales:

expresion-de-proteinas-recombinantes-caracteristicas

4. Cepa (en caso de procariotas) o línea celular (en eucariotas): una vez seleccionado el sistema de expresión, es necesario prestar atención a la cepa/línea celular concreta que se va a utilizar, ya que éstas pueden influir directamente en aspectos como la formación de puentes disulfuro o en la reducción de la toxicidad celular.

5. Condiciones de expresión: también es recomendable realizar una pequeña prueba de expresión para optimizar las distintas condiciones que pueden afectar al rendimiento como la composición del medio, la temperatura, la concentración de los inductores y el tiempo de inducción o el volumen de inoculación entre otras.

La expresión de proteínas recombinantes es un procedimiento complejo, que requiere ajustar multitud de variables para optimizar el rendimiento y obtener proteínas solubles y funcionales. Esperamos que estas breves pinceladas os hayan ayudado a despejar algunas dudas.

Puedes consultar nuestro servicio de expresión de proteínas recombinantes aquí, y no dudes en contactarcon nosotros para consultarnos cualquier duda en la que te podamos asesorar.

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