Investigadores de la Fundación Instituto Leloir desarrollaron herramientas que servirán para aumentar la calidad y cantidad de las llamadas proteínas recombinantes.



Un hallazgo de científicos del Laboratorio de Resonancia Magnética Nuclear Bioestructural de la Fundación Instituto Leloir (FIL) apunta a mejorar el diseño de proteínas recombinantes: piezas claves para el desarrollo de biofármacos y otras moléculas de interés industrial.

Las proteínas recombinantes son aquellas que se obtienen al expresar un gen clonado en una especie o una línea celular distinta a la célula original y que se emplean como “fábricas”. Un caso familiar es el de la insulina: casi toda la producción global surge de insertar, en una bacteria, el gen humano que guarda las instrucciones para producir la hormona, lo que permite su elaboración en grandes cantidades y a muy bajo costo.

Sin embargo, la producción de proteínas recombinantes se enfrenta todavía a problemas. Y el más importante de ellos es la generación de un alto porcentaje de proteínas “insolubles” o que no son biológicamente activas, lo que impide su utilización como biofármacos.

Ahora los científicos de la FIL identificaron parámetros de la “receta” genética que pueden aumentar tanto la cantidad como la calidad de las proteínas recombinantes. “El estudio proporciona nuevas herramientas para el diseño racional de proteínas”, afirmó el doctor Martín Aran, del Laboratorio de Resonancia Magnética Nuclear Bioestructural de la FIL.

El trabajo “está en línea con la noción de que la secuencia de los genes puede dictar la velocidad de producción y modular la solubilidad de las proteínas recombinantes”, agregó Aran.

Para demostrar la eficacia del nuevo enfoque, Aran, junto otros integrantes del mismo laboratorio y también científicos del CONICET, los doctores Leonardo Pellizza, Guido Rodrigo y Clara Smal, introdujeron en la bacteria Escherichia coli 30 genes de una bacteria de la Antártida, Bizionia argentinensis, cuyo genoma completo fue secuenciado en 2008.

Los genes de todas las células y organismos tienen varias regiones llamadas codones que contienen instrucciones para que el ribosoma o “fábrica de proteínas” elija un aminoácido (ladrillo o unidades que forman cada proteína) para el ensamblado. “Lo interesante es que codones diferentes pueden indicarle a esa maquinaría que elija un mismo aminoácido para la construcción de las proteínas. Entonces nuestra pregunta fue: ¿cuáles de estos codones de Bizionia argentinensis sería el más adecuado para introducir en la maquinaría de Escherichia coli y lograr una mejor producción de proteínas recombinantes?”, subrayó Arán.

Los científicos de la FIL estudiaron la relación entre las frecuencias de los codones de los genes de Bizionia argentinensis y Escherichia coli y, al encontrar un patrón de relación, identificaron qué codones serían los más apropiados para mejorar la fabricación de proteínas recombinantes en cantidad y calidad. “Para nuestra sorpresa, comprobamos que este patrón también explicaba la mejor o peor producción de otras proteínas recombinantes producidas en Escherichia coli que están registradas en bases de datos internacionales”, indicó Pellizza, el primer autor del trabajo publicado en la revista “Scientific Reports”.

Además, en función de la relación entre las frecuencias de codones de Escherichia coli y Bizionia argentinensis, los investigadores de la FIL proponen qué tipo de modificaciones se deben agregar a los genes de interés para aumentar la cantidad y calidad de proteínas recombinantes. “La introducción de mutaciones específicas en el gen a insertar puede facilitar su mejor acomodamiento a la maquinaria genética del organismo fábrica”, destacó Pellizza.

“Una de las estrategias para solucionar los problemas relacionados a la producción de proteínas recombinantes consiste en modificar los genes de tal manera que se logre una mejor adaptación a la maquinaria de la célula fábrica y así aumentar la eficiencia de producción o una mejora en su función”, afirmó Aran, para quien es necesario conocer en profundidad los factores más importantes que dirigen este proceso con el fin de poder predecir las modificaciones a realizar. “Los parámetros que describimos podrán mejorar la producción de proteínas tanto en la industria como en la investigación básica”, concluyó.