Nuevo proceso de fabricación de proteínas dio a conocer

Los científicos tienen ahora una manera de estudiar las proteínas especiales asociados con la enfermedad

Universidad del Noroeste

Investigadores de la Universidad de Northwestern y la Universidad de Yale han desarrollado una tecnología fácil de usar para ayudar a los científicos a entender cómo funcionan las proteínas y fijarlos cuando se rompen. Tal conocimiento podría allanar el camino para nuevos fármacos para una gran variedad de enfermedades, incluyendo el cáncer.

El cuerpo humano tiene una forma ingeniosa de convertir sus proteínas de encendido y apagado para alterar su función y actividad en las células: la fosforilación, la unión reversible de grupos fosfato a las proteínas. Estos “decoraciones” en proteínas proporcionan una enorme variedad de funciones y son esenciales para todas las formas de vida. Poco se sabe, sin embargo, acerca de cómo este proceso dinámico funciona en los seres humanos.

El uso de un de E. especial cepa. colibacilos, los investigadores han construido una plataforma de tecnología de síntesis de proteínas libre de células que se pueden fabricar grandes cantidades de estas fosfoproteínas humanos para el estudio científico. Esto permitirá a los científicos a aprender más sobre la función y la estructura de fosfoproteínas e identificar cuáles están implicados en la enfermedad.

“Esta innovación ayudará a avanzar en la comprensión de la bioquímica y fisiología humana,” saidMichael C. Jewett, ingeniero bioquímico que dirigió el equipo de Northwestern.

Los studywas publicado el 9 de septiembre por las Comunicaciones journalNature.

Problemas en el proceso de fosforilación puede ser una característica de la enfermedad, como el cáncer, la inflamación y la enfermedad de Alzheimer. Se estima que el proteoma humano (todo el conjunto de proteínas expresadas) para ser fosforilada en más de 100.000 sitios únicos, por lo que el estudio de las proteínas fosforiladas y su papel en la enfermedad de una tarea de enormes proporciones.

“Nuestra tecnología comienza a hacer de este un problema tratable”, dijo Jewett. “Ahora podemos hacer que estas proteínas especiales en los rendimientos sin precedentes, con una libertad de diseño que no es posible en los organismos vivos. La consecuencia de esta estrategia innovadora es enorme “.

Jewett, profesor asociado de ingeniería química y biológica de la Facultad de Ingeniería Northwestern’sMcCormick, y su equipo trabajaron con colegas de Yale llevado byJesse Rinehart. Jewett y Rinehart son co-autores del estudio correspondientes.

Como biólogo sintético, Jewett utiliza sistemas libres de células para crear nuevas terapias, productos químicos y materiales novedosos para afectar la salud pública y el medio ambiente.

“Este trabajo aborda la cuestión más amplia de cómo podemos cambiar la finalidad de la maquinaria de síntesis proteica de la célula para la biología sintética”, dijo Jewett. “Aquí estamos encontrando nuevas formas de aprovechar esta maquinaria para entender cuestiones biológicas fundamentales, específicamente la fosforilación de proteínas.”

Jewett y sus colegas herramientas de ingeniería del genoma del estado de la técnica combinaron y se dirigen “partes” biológicos en un “plug-and-play” plataforma expresión de la proteína que es libre de células. Los sistemas libres de células activan los sistemas biológicos complejos que viven sin utilizar células intactas. lisados ??celulares crudos, o extractos, se emplean en su lugar.

En concreto, los investigadores prepararon lisados ??celulares de las bacterias genómicamente recodificados que incorporan aminoácidos no presentes en la naturaleza. Esto les permitió aprovechar la maquinaria de ingeniería de la célula y la convierten en una fábrica, capaz de on-demand Biomanufactura nuevas clases de proteínas.

“Esta tecnología de fabricación permitirá a los científicos para descifrar la fosforilación” código “que existe en el proteoma humano”, dijo Javin P. Oza, el autor principal del estudio y estudiante postdoctoral en el laboratorio de Jewett.

Para demostrar su tecnología de la plataforma libre de células, los investigadores produjeron una quinasa humana que está implicado en la proliferación de células tumorales y mostró que era funcional y activo. Quinasa es una enzima (una proteína que actúa como catalizador) que transfiere un grupo fosfato a una proteína. A través de este proceso, quinasas activan la función de las proteínas dentro de la célula. Las quinasas están implicadas en muchas enfermedades y, por lo tanto, de particular interés.

“La capacidad de producir quinasas de estudio debe ser útil en el aprendizaje de cómo funcionan estas proteínas y en el desarrollo de nuevos tipos de drogas,” dijo Jewett.

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