Uma nova técnica desenvolvida na UC Davis pode ter quebrado a barreira para a rápida montagem do maquinário de síntese de proteína pura fora das células vivas.

A fim de reconstituir reações celulares fora dos sistemas biológicos, os cientistas precisam produzir as proteínas envolvidas. A reconstituição rápida, porém de alta pureza, das reações celulares é crítica para o estudo de alto rendimento das vias celulares e testes de diagnóstico sem células para várias doenças. Reconstituindo reações celulares fora das células, Contudo, requer a expressão separada e purificação de cada proteína necessária para executar as reações. Este processo é caro e demorado, tornando a produção de mais de várias proteínas ao mesmo tempo extremamente desafiadora.

Em um artigo publicado em Nature Chemical Biology , Fernando Villarreal e colegas do laboratório do professor Cheemeng Tan no Departamento de Engenharia Biomédica da UC Davis descrevem a produção em uma única cultura de todas as 34 proteínas necessárias para a tradução do mRNA - o processo de síntese de proteínas a partir do código genético - nas proporções corretas.

Atualmente, as proteínas são extraídas de células inteiras e usadas diretamente para tradução in vitro. As proteínas extraídas por este método podem conter citoplasma e outros elementos da célula original, e são indesejáveis ​​para alguns aplicativos. Outro método envolve purificar cada uma das 34 proteínas separadamente e combiná-las para aproximar a mistura, ou "maquinário", necessário para iniciar a tradução do mRNA.

O laboratório Tan contornou essas limitações por meio da engenharia sintética de cepas de bactérias Escherichia coli para produzir as proteínas necessárias na quantidade correta em uma única cultura mista. Ao manipular as taxas de transcrição, taxas de tradução e densidades de tensão relativas, o grupo descobriu que podiam induzir os consórcios bacterianos a produzir as quantidades corretas da máquina de tradução.

"Acredito que o trabalho abrirá portas para melhorias fundamentais no rendimento de proteínas de sistemas puros de transcrição-tradução livres de células e no estudo de vias relevantes para doenças fora das células vivas, "Tan disse.

A equipe chama seu método de TraMOS, para Máquinas de Tradução One Shot. Eles usaram as proteínas produzidas pelo TraMOS em um teste que rastreia a presença de peptídeos que inibem uma protease. Como as proteases estão comumente envolvidas no ciclo de vida dos parasitas e no desenvolvimento do câncer, um teste que pode localizar e identificar muitos dos inibidores da protease de uma só vez será útil para o desenvolvimento de drogas.

Ao reduzir o tempo e o custo associado à preparação de sistemas multiproteicos, a abordagem do laboratório Tan permite aplicações de alto rendimento de TraMOS sem ter que investir em equipamento de purificação adicional. Ao contrário das abordagens existentes, os cientistas podem personalizar a expressão e o controle de proteínas usando a abordagem TraMOS. A maioria dos laboratórios que realizam rotineiramente a purificação de proteínas já tem o equipamento para usar a abordagem TraMOS, tornando mais fácil de implementar, e democratizar o acesso ao sistema. A abordagem baseada em consórcios microbianos pode ser generalizada para a síntese de outros sistemas multiproteicos, tornando-o uma virada de jogo em potencial para aplicativos sem células de alto rendimento.