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Sistemas de expressão

Necessita conter todos os fatores necessários para a síntese da proteína.

Sistemas de expressão

Há múltiplos Sistemas de expressão, baseados em diferentes hospedeiros:

  • Sistemas bacterianos
  • Sistemas com leveduras
  • Sistemas com células de mamíferos
Para escolher um sistema de expressão, é necessário levar em conta fatores como

  • tipo de proteína;
  • seus requisitos de ativação e
  • o rendimento desejado.

A expressão e produção de proteínas recombinantes funcionais é um processo desafiador, e busca-se novas ferramentas tanto que permitam a expressão funcional da proteína quanto o controle da transcrição e/ou tradução.

Escolha do método de expressão

Alguns dos principais fatores levados em consideração para a escolha do método de expressão, além dos comentados anteriormente, são:

O sistema de expressão mais utilizado são bactérias

Proporcionam um forma rápida e barata para produção de Proteínas recombinantes.

Fatores que influenciam a expressão

Vetores mais utilizados

Bactérias

E. coli

Mais usado atualmente, visto ser o mais estudado e compreendido, além de serem fáceis de cultivar em grande quantidade, não necessitarem de um meio de cultura de alto custo e multiplicarem-se rapidamente.
Estima-se que 20% das proteínas comerciais usadas como Biofármacos são produzidas a partir de E. coli.

Leveduras

Saccharomyces cerevisiae

Um dos modelos eucarióticos mais estudados, possui diversas ferramentas de manipulação disponíveis, tal como um banco de genoma próprio (Saccharomyces Genome Database). Considerada como segura.

Pichia pastoris

Possui vantagens com relação ao cultivo de Saccharomyces cerevisiae, como cultivo em alta densidade celular e maior produção da proteína heteróloga sem acúmulo de co-produtos (como o etanol). É capaz de utilizar o etanol como fonte de carbono e possui destaque na produção de Biofármacos farmacologicamente ativos.

Kluyveromyces lactis

Muito usado para processos lácteos, onde a lactose é o principal substrato. Pode produzir a proteína de forma intra e extracelular. Considerada como segura.

Fungos filamentosos

Ampla gama de condições de crescimento facilita a aplicação como produtores de proteínas em escala comercial. Conseguem secretar enzimas no meio de cultivo, podem realizar modificações pós-traducionais. Considerados excelentes hospedeiros para genes heterólogos que codificam proteínas de interesse biotecnológico.
Exige isolamento de linhagens hiperprodutoras[1].

Baculovirus

Virus de inseto, usado em diferentes áreas da biotecnologia, como controle de insetos-praga e como vetores de expressão de Proteínas recombinantes para eucarióticos (insetos). Ótimos candidatos a vetores de terapia gênica, pois não conseguem multiplicar-se em células de mamíferos mesmo promovendo a infecção. Considerados seguros para manipulação humana, em especial para testes in vitro.
Por serem capazes de causar reações imunológicas, podem ser usados como adjuvantes para vacinas.

Tencologia BEV

Baculovirus expression vector, é um sistema de expressão baseado em bacilovirus utilizado para expressão de proteínas eucarióticas, em sua maioria biologicamente ativas em com processamento pós-traducional (através da célula).

Combina a autenticidadeda proteína de organismos eucarióticoscom a eficiência dos sistemas baseados em micro-organismos.

O sistema possui alternativas na ampliação às escalas industriais.

Uma alternativa de baixocusto à expressão de proteínas em células pelo sistema BEV é o uso de larvas de inseto como biorreatores vivos

Células de mamíferos

A maioria das Proteínas recombinantes destinadas a uso terapêutico necessita de modificações pós-traducionais, o que é possível em células de mamíferos.
Essas células possuem a capacidade de sintetizar proteínas semelhantemente às naturais.
Implicam em um alto custo, pois necessitam de meios de cultura mais complexos, além de exigirem manipulação genética da célula para a eficiente expressão da proteína.

IPTG e alta produção de proteína

Pode prejudicar a célula hospedeira.
Os sistemas de expressão possuem recursos para controlar quando e como ocorre a expressão.
Normalmente, induz-se alta taxa de crescimento celular para posterior indução do promotor de expressão.
Isso deve ser levado em conta na produção do vetor.

O indutor mais usado é o IPTG.

Elementos essenciais dos vetores

  1. Os fungos filamentosos, devido à sua forma reprodutiva por esporos, possuem uma genética muito diversificada, o que embora permita que existam diferentes variantes que possam crescer em diferentes condições, também pode influenciar (de forma negativa) na eficiência da produção ou qualidade do produto final. ↩︎