Importancia de la Carga Metabólica en la producción industrial de proteínas recombinantes

Los efectos negativos de carga metabólica que suele acarrear la introducción así como la expresión de ADN foráneo en la célula hospedadora puede deberse a varios factores:

1- Alto número de copias o gran tamaño del vector.
2- Limitación de oxígeno disuelto en el medio de cultivo.

Debe tenerse en cuenta que altos rendimientos de producción de proteína recombinante puede agotar las reservas de ciertos aminoacil-ARNt (e incluso de ciertos aminoácidos) y drenar a la célula de su energía. Si la proteína heteróloga se expresa a alto nivel y se exporta desde el citoplasma hasta la membrana o el periplasma, esto puede producir “atascos” en los sitios de exportación, pudiendo dificultarse la localización correcta de proteínas en la célula hospedadora.
Además las proteínas recombinantes pueden tener efectos negativos interfiriendo con la célula hospedadora pudiendo generar algún tipo de efecto tóxico.

Para evitar el inconveniente de la sobrecarga metabólica, se puede realizar un buen diseño experimental, mejorando los rendimientos de proteína recombinante y la estabilidad de las células transformadas. Por ejemplo:

1- En muchos casos es mejor usar un vector de bajo número de copias, e incluso trabajar con sistemas de integración cromosómica.
2- Es deseable trabajar con promotores fuertes pero regulables, de modo que durante la mayor parte del crecimiento celular se tenga al gen en estado reprimido, y cuando la concentración celular es la deseada, inducir la expresión del gen recombinantes.
3- En lo posible, sería deseable adaptar los codones del gen recombinante a expresar al sesgo peculiar de uso de codones de la célula hospedadora. Esto puede suponer en algunos casos tener que construir un gen “sintético” que sea sinónimo del original, pero adaptado al hospedador.

Para evitar los problemas de falta de disposición de oxígeno, se ha diseñado un sistema en el que se expresa la hemoglobina de Vitreoscilla en Escherichia coli, lo que incrementa la concentración de ribosomas y ARNt al final de una fermentación de 30 horas.

Debe tenerse en cuenta, que a nivel de producción industrial, en algunos casos es mejor el rendimiento que se logra en una célula hospedador con un nivel modesto de producción, por ejemplo del 5% de proteína recombinante pero que puede alcanzar densidades en el fermentador de 40 g de peso seco por litro; que el que se lograría con un 15% de eficiencia en proteína recombinante pero con una densidad de solo 10 g de peso seco de biomasa por litro.

Envía tu Respuesta