p Que pena do glicano - essas moléculas complexas de açúcar estão ligadas a 80% das proteínas do corpo humano, tornando-os um ingrediente essencial da vida. Mas este processo, conhecido como glicosilação, foi ofuscado por processos biomoleculares mais chamativos, como transcrição e tradução. p “A glicosilação é absolutamente essencial para a vida neste planeta. ainda sabemos relativamente pouco sobre isso, "disse Matthew DeLisa, o William L. Lewis Professor de Engenharia na Smith School of Chemical and Biomolecular Engineering. "Embora muita atenção tenha sido dada à compreensão do genoma e do proteoma, o glicoma - que representa todo o complemento de açúcares, livre ou presente em moléculas mais complexas, como glicoproteínas, de um organismo - foi relativamente pouco estudado. Precisamos de novas ferramentas para avançar o campo. "

p O laboratório de DeLisa criou essas mesmas ferramentas exigindo simples, microrganismos unicelulares - a saber E. coli bactérias - e projetando-as para explorar o complexo processo de glicosilação e o papel funcional que os glicanos ligados a proteínas desempenham na saúde e na doença.

p O jornal do grupo, "Engineering Orthogonal Human O-linked Glycoprotein Biosynthesis in Bacteria, "publicado em 27 de julho em Nature Chemical Biology . O autor principal é Aravind Natarajan, Ph.D. '19.

p Anteriormente, A equipe de DeLisa usou uma abordagem de glicoengenharia celular semelhante para produzir um dos tipos mais comuns de glicoproteínas - aquelas com estruturas de glicano ligadas ao aminoácido asparagina, ou N-ligado. Agora os pesquisadores voltaram sua atenção para outra glicoproteína abundante, ou seja, O-linked, em que os glicanos estão ligados ao átomo de oxigênio dos aminoácidos serina ou treonina de uma proteína.

p Os glicanos ligados a O são mais estruturalmente diversos do que seus primos ligados a N, e têm implicações importantes no desenvolvimento de novos tratamentos terapêuticos para doenças como o câncer de mama.

p "Nossos esforços de engenharia de células foram bastante complicados, pois não precisávamos apenas equipar E. coli com o conjunto completo de enzimas para fazer e anexar estruturas de glicano às proteínas, mas também tivemos que religar cuidadosamente as redes metabólicas nativas para garantir a disponibilidade de importantes blocos de construção de glicano, como o ácido siálico, "Natarajan disse." A adição de ácido siálico às nossas glicoproteínas é significativa porque este resíduo de açúcar é freqüentemente crucial para direcionar drogas para células específicas e aumentar sua meia-vida circulatória.

p Quando uma célula se torna cancerosa, expressa certos biomarcadores, incluindo proteínas de superfície anormalmente glicosiladas, que indicam a presença de câncer. Grupo DeLisa equipado E. coli com a maquinaria para produzir essas proteínas, incluindo um que se assemelhava muito a um biomarcador de câncer proeminente, mucina 1 (MUC1).

p "A versão glicosilada de MUC1 é um dos antígenos alvo de maior prioridade para a terapia do câncer. Tem sido muito desafiador desenvolver terapias contra esse alvo, "disse DeLisa, o autor sênior do artigo. "Mas, por ter uma ferramenta biossintética como a que criamos, que é capaz de replicar a estrutura do MUC1, temos esperança de que isso possa fornecer reagentes de glicoproteína que podem ser aproveitados para descobrir anticorpos ou empregados diretamente como imunoterapias, tudo isso pode ajudar na luta contra certos tipos de câncer. "

p Os glicanos O-ligados e N-ligados também foram descobertos em uma das proteínas de superfície do vírus SARS-CoV-2, que causa COVID-19. DeLisa está esperançoso de que o método de seu grupo de glicoengenharia de células bacterianas abrirá a porta para a criação de versões glicosiladas desta proteína S que podem levar a anticorpos terapêuticos contra o coronavírus, ou o desenvolvimento de uma vacina de subunidade.

p Por causa de seu trabalho anterior de replicação de glicanos ligados a N, os pesquisadores conseguiram colocar o sistema O-linked em funcionamento e rapidamente. Agora o laboratório de DeLisa está preparado para fazer proteínas que carregam os dois tipos de glicosilação, o que é significativo porque muitas glicoproteínas, como a proteína S em SARS-CoV-2, carregam estruturas de glicano ligadas a N e O.

p Os pesquisadores também estão explorando maneiras de aumentar o espectro de glicoproteínas que seus E. coli as células podem produzir e a eficiência com que esses produtos são gerados.

p "Nós pensamos em E. coli como um chassi limpo ou uma tela em branco quando se trata de glicosilação de proteínas, porque essas bactérias normalmente não realizam reações de glicosilação como as que instalamos, "DeLisa disse." Isso permite a construção desses caminhos de baixo para cima, dando-nos controle total sobre os tipos de estruturas de glicano que são feitas, e os locais específicos nas proteínas-alvo onde eles estão ligados. Esse é um nível de controle que é difícil de alcançar com outros sistemas baseados em células pré-existentes ou tecnologias para engenharia de glicoproteína. "