Semplificata la produzione dei complessi proteici

Le proteine rappresentano i “mattoni” della vita e rivestono il ruolo principale anche in numerosi processi cellulari. Tuttavia questi processi, che presentano un elevato grado di complessità, sono disciplinati da una serie di proteine che interagiscono con i complessi proteici. Un gruppo di scienziati, finanziati in parte dall’Unione europea, ha sviluppato un nuovo metodo per la produzione di complessi multiproteici che potrebbe essere d’ausilio per lo studio di questi complessi, tanto importanti quanto difficili da comprendere. Questo innovativo metodo potrebbe aprire nuove vie per la scoperta di nuovi obiettivi farmaceutici, veicolandovi l’attenzione dell’industria farmaceutica.

In un articolo pubblicato sulla rivista Nature Methods, gli scienziati dello European Molecular Biology Laboratory (EMBL) e i loro colleghi in Francia, Svizzera, Svezia e Regno Unito descrivono il “primo processo interamente automatizzato per la produzione di complessi multiproteici,” chiamato ACEMBL.

Il team di ricercatori spiega che “gli studi funzionali e strutturali che mirano a decifrare i meccanismi molecolari rilevanti dal punto di vista fisiologico di questi complessi [multiproteici] sono sempre più importanti in biologia”. Le cellule, tuttavia, spesso non ne possiedono a sufficienza per consentire analisi significative. Inoltre, aggiungono i ricercatori, “la natura spesso eterogenea di numerosi complessi multisubunit ne preclude l’estrazione da una fonte originaria”.


Per aggirare gli ostacoli, i biologi tendono ad avvalersi di metodi di produzione ricombinanti, nei quali i batteri – in modo particolare il batterio intestinale Escherichia coli (E. Coli – sono manipolati, mediante l’introduzione di DNA ricombinante, per produrre le proteine necessarie (il DNA ricombinante non esiste in natura, ma è formato dalla combinazione di sequenze di DNA). Tuttavia, questo metodo è complesso e dispendioso in termini di tempo. Inoltre, lo stesso limita la complessità delle proteine che possono essere prodotte e ne rende difficile l’adattamento; l’adattabilità è essenziale negli esperimenti che richiedono una revisione.

Il nuovo metodo ACEMBL, d’altro canto, sfrutta un metodo definito “recombineering” (termine che deriva dall’unione di “recombinogenic” e “engineering”) al posto dell’ingegneria genetica convenzionale, che richiede passi intermedi e una sezione definita nel dettaglio del filamento di DNA da sostituire. Il sistema ACEMBL è in grado di produrre complessi con una varietà di componenti quali proteine e acido ribonucleico (RNA), per esempio.

“Con il sistema ACEMBL possono essere assemblate, divise e scambiate schiere di geni, che decodificano le subunità di un particolare complesso multiproteico, e potenzialmente anche proteine accessorie (proteine che accompagnano e supportano proteine che svolgono una funzione, primaria) “ affermano i ricercatori. “Offre interessanti possibilità per le analisi di tipo combinatorio delle interazioni tra le proteine e le interazioni tra i complessi proteici e modificatori”.

Attualmente, il sistema ACEMBL interamente automatizzato – così come i sistemi tradizionali – funziona sulla base del batterio E. coli. “Il batterio E. coli continua a costituire la base più affidabile nella maggior parte dei laboratori e questo per numerose ragioni, tra le quali i costi contenuti e la disponibilità di numerosi ceppi specializzati,” si legge nello studio. In futuro, i ricercatori auspicano di poter adeguare il sistema per la produzione in cellule più complesse, e in seguito in sistemi complessi attivi nel corpo umano.

Il lavoro è stato in parte finanziato da progetti UE, tra i quali i progetti del Sesto programma quadro denominati SPINE2C (“From receptor to gene: structures of complexes from signalling pathways linking immunology, neurobiology and cancer”) e 3D-Repertoire (“A multidisciplinary approach to determine the structures of protein complexes in a model organism”). Il progetto ha inoltre ricevuto il sostegno di European Infrastructures for Structural Biology (INSTRUCT) e Protein Production Platforms (PCUBE), entrambi supportati dal Settimo programma quadro (7° PQ).

Per maggiori informazioni, visitare:

Nature Methods:
http://www.nature.com/nmeth

Laboratorio europeo di biologia molecolare:
http://www.embl-heidelberg.de

Paul Scherrer Institute:
http://www.psi.ch

Fonte: Nature Methods; Paul Scherrer Institute
Documenti di Riferimento: Bieniossek C., et al. (2009) Automated unrestricted multigene recombineering for multiprotein complex production. Nature Methods 6:447-50. DOI: 10.1038/nmeth.1326.