Las modificaciones postraduccionales de proteínas provocan alteraciones de las propiedades bioquímicas y físicas de una proteína después del proceso de traducción debido a la unión de ciertos grupos bioquímicos a su estructura (fosfatos, carbohidratos, lípidos, etc.).

Estas modificaciones pueden ocurrir inmediatamente después de la traducción de las proteínas, tras el plegamiento de las mismas o después de la localización e inciden directamente en el adecuado plegamiento de muchas proteínas.

A la hora de trabajar con proteínas recombinantes, resulta crucial seleccionar cuidadosamente los sistemas de expresión que se utilizarán para su producción, de cara a obtener una proteína que presente las modificaciones postraduccionales de interés y un plegamiento correcto.

En esta entrada os traemos algunas recomendaciones para seleccionar el sistema de expresión más adecuado en función de las modificaciones postraduccionales que se quieran conseguir.

Modificaciones postraduccionales: cómo elegir el sistema de expresión

Los sistemas de expresión más comunes para la producción de proteínas recombinantes son E.coli, Levadura, Células de insecto y Células de mamífero. A continuación, comparamos estos cuatro sistemas desde el punto de vista de las modificaciones postraduccionales de proteínas que cada uno de ellos es capaz de producir:

SISTEMAS DE EXPRESIÓN DE E. COLI

El sistema de expresión de E. coli generalmente no genera modificaciones postraduccionales de proteínas, por lo que se utiliza normalmente para expresar proteínas procariotas y algunas proteínas eucariotas que no requieran este tipo de modificaciones.

Sin embargo, recientemente se han generado cepas modificadas de E.coli que, entre otras funcionalidades, permiten la formación de puentes disulfuro. Es el caso de las cepas Origami y Shuffle T7.

SISTEMA DE EXPRESIÓN DE CÉLULAS DE LEVADURA

Este sistema de expresión promueve el plegamiento adecuado de proteínas y algunas modificaciones postraduccionales como:

  • Glicosilaciones ligadas a nitrógeno y oxígeno, aunque las estructuras de glicanos pueden variar de las agregadas por los sistemas de insectos y mamíferos.
  • Eliminación de metionina N-terminal y la N-acetilación, función conservada entre las células de levadura y de mamífero, lo que convierte a este sistema en uno de los de elección a la hora de expresar proteínas de mamífero.
  • Fosforilación, que es la modificación postraduccional más común en las levaduras.

SISTEMA DE EXPRESIÓN DE CÉLULAS DE INSECTOS

Las células de insectos son capaces de generar la mayoría de modificaciones postraduccionales de las células de mamífero como glicosilaciones, fosforilaciones, acilaciones, acetilaciones, etc. y son especialmente eficientes en la formación de puentes disulfuro.

SISTEMA DE EXPRESIÓN DE CÉLULAS DE MAMÍFEROS

Las células de mamífero son el sistema de expresión que ofrecen un plegamiento óptimo de las proteínas recombinantes, además de proporcionar la capacidad para formar puentes disulfuro y glicosilación ligada a nitrógeno y oxígeno. Este sistema es capaz de generar todas las modificaciones postraduccionales que pueden darse en una proteína de mamífero, entre ellas las gamma-carboxilaciones que no son posibles con ningún otro sistema de expresión, y por ello es de gran interés para los investigadores que desarrollan productos biológicos.

Para terminar, os dejamos un cuadro resumen con las características de los distintos sistemas de expresión, así como la capacidad de los mismos para generar las principales modificaciones postraduccionales de proteínas:

Fuente: Gene Expression Systems. Using nature for the art of expression (Fernandez, J.M. & Hoeffler, J.P., eds), Academic Press, San Diego, 1999

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