Las proteínas son el caballo de batalla de los sistemas biológicos que facilitan la mayoría de los procesos biológicos de una célula, como la expresión genética, el crecimiento celular, la proliferación, la absorción de nutrientes, la comunicación intercelular y la apoptosis. El plan para la síntesis de proteínas se almacena en el ADN, que sirve como plantilla para los procesos de transcripción altamente regulados para producir ARN mensajero (ARNm). El mensaje codificado por el ARNm se traduce entonces en secuencias definidas de aminoácidos que forman una proteína. Las proteínas se sintetizan en un proceso similar de dos pasos en todos los organismos: el ADN se transcribe primero en ARN y luego el ARN se traduce en proteína.

¿Qué son las proteínas recombinantes?

Las proteínas recombinantes son proteínas codificadas por ADN recombinante que ha sido clonado en un vector de expresión que soporta la expresión del gen y la traducción del ARN mensajero. La modificación del gen mediante la tecnología del ADN recombinante puede dar lugar a la expresión de una proteína mutante. La proteína recombinante es una forma manipulada de la proteína nativa, que se genera de diversas maneras con el fin de aumentar la producción de proteínas, modificar las secuencias de genes y fabricar productos comerciales útiles.

¿Cómo se fabrican las proteínas recombinantes?

La producción de proteínas recombinantes comienza a nivel genético, donde primero se aísla la secuencia codificadora de la proteína de interés y se clona en un vector plasmídico de expresión. La mayoría de las proteínas recombinantes para uso terapéutico proceden de seres humanos, pero se expresan en microorganismos como bacterias, levaduras o células animales en cultivo. Los genes humanos son muy complejos y a menudo contienen secuencias de ADN no codificantes conocidas como intrones. Por lo tanto, a menudo se hace una versión del gen sin intrones convirtiendo el ARNm en ADNc. Dado que el ADNc carece de regiones reguladoras, los vectores de expresión proporcionan secuencias promotoras, de unión a ribosomas y terminadoras. La producción de proteínas recombinantes con fines de investigación se basa principalmente en la rentabilidad, la sencillez y la rapidez del proceso, junto con un rendimiento adecuado del producto. Las proteínas coexpresadas en bacterias no poseerían modificaciones postraduccionales, por ejemplo, fosforilación o glicosilación; para ello se necesitan sistemas de expresión eucariótica.
Muchas proteínas recombinantes requieren modificaciones proteicas, como la glicosilación, que sólo están disponibles en las células eucariotas. Los sistemas de cultivo de levaduras, insectos y células de mamíferos ofrecen estas modificaciones posteriores a la traducción. En la última década, se han desarrollado protocolos de transfección transitoria eficientes. Las líneas celulares derivadas de HEK293 se emplean para la producción transitoria de proteínas. En la actualidad, la mayoría de las proteínas terapéuticas recombinantes se producen en células de mamífero porque éstas son capaces de producir proteínas de alta calidad similares a las naturales. Además, muchas proteínas terapéuticas recombinantes aprobadas se generan en E.coli debido a su genética bien caracterizada, su rápido crecimiento y su alto rendimiento de producción.

Investigación biomédica para entender la salud y la enfermedad

Las proteínas recombinantes son herramientas útiles para entender las interacciones proteína-proteína. Las interacciones proteicas se caracterizan fundamentalmente por ser estables o transitorias y desempeñan un papel importante en los procesos celulares. Recientemente se han popularizado los microarrays de RP para examinar las interacciones proteína-proteína. Para este enfoque, los investigadores siembran un portaobjetos con numerosas proteínas inmovilizadas, que luego tratan con una variedad de moléculas para examinar cómo los dos agentes interactúan entre sí. Con este sistema, los científicos han estudiado las interacciones de las proteínas con otras proteínas o péptidos, enzimas, pequeñas moléculas, lípidos y ácidos nucleicos. Esto permite un rendimiento mucho mayor cuando se trata de estudiar las interacciones proteína-proteína.
Las proteínas recombinantes han demostrado su rendimiento en varias técnicas de laboratorio, como ELISA, western blot e inmunohistoquímica (IHC). Las proteínas recombinantes se utilizan para desarrollar ensayos enzimáticos. Cuando se emplean junto con un par de anticuerpos adecuados, las proteínas recombinantes pueden utilizarse como estándares en ELISA y como controles positivos en western blot e IHC. Las proteínas recombinantes sirven como valiosas herramientas para investigar la respuesta celular al estrés y las situaciones de enfermedad. Las proteínas y péptidos recombinantes administrados a modelos animales de enfermedad ayudan a los investigadores a identificar nuevos candidatos terapéuticos potenciales.

Proteínas recombinantes para la bioterapéutica

La mayoría de las enfermedades humanas están relacionadas sistémica o parcialmente con la disfunción de proteínas específicas. Las proteínas terapéuticas proporcionan importantes terapias para una variedad de enfermedades, como la diabetes, el cáncer, las enfermedades infecciosas, la hemofilia y la anemia. Las proteínas terapéuticas más comunes son los anticuerpos, las proteínas de fusión Fc, las hormonas, las interleucinas, las enzimas y los anticoagulantes. Las proteínas humanas obtenidas mediante ingeniería genética desempeñan un papel fundamental en el mercado de los medicamentos terapéuticos. Una de las muchas vacunas RP aprobadas por la FDA es la vacuna contra la hepatitis B para la prevención de la infección causada por todos los subtipos conocidos del virus de la hepatitis B.
La primera proteína recombinante utilizada en un tratamiento fue la insulina humana recombinante en 1982 y la industria de los RP ha crecido rápidamente desde entonces. Hasta la fecha, la FDA estadounidense ha aprobado más de 130 RP para su uso clínico. Sin embargo, en todo el mundo se producen y utilizan más de 170 RP en medicina. La insulina humana recombinante fue un ejemplo muy temprano del uso de la biotecnología en el desarrollo de medicamentos. Las proteínas recombinantes son medicamentos potentes que están a salvo de los efectos secundarios fuera del objetivo, y tardan menos en desarrollarse que las moléculas pequeñas. En la actualidad, todas las grandes farmacéuticas desarrollan RP como medicamentos, por lo que se trata de una industria multimillonaria.

Las proteínas recombinantes utilizadas en la clínica incluyen hormonas recombinantes, interferones, interleucinas, factores de crecimiento, factores de necrosis tumoral, factores de coagulación de la sangre, fármacos trombolíticos y enzimas para tratar enfermedades importantes como la diabetes el enanismo, el infarto de miocardio, la insuficiencia cardíaca congestiva, la apoplejía cerebral, la esclerosis múltiple, la neutropenia, la trombocitopenia, la anemia, la hepatitis, la artritis reumatoide, el asma, la enfermedad de Crohn y las terapias contra el cáncer. Respaldada por numerosas citas revisadas por pares, Enzo ofrece una amplia gama de proteínas recombinantes y nativas para una variedad de campos de investigación. Nuestras proteínas están validadas en ensayos funcionales específicos y se fabrican con la más alta calidad.

Las proteínas recombinantes se utilizan en la producción de alimentos, la agricultura y la bioingeniería. Por ejemplo, en la industria de la cría, las enzimas pueden añadirse a los piensos para aumentar el valor nutricional de los ingredientes de los piensos, reducir los costes de gestión de los piensos y los residuos, favorecer la salud intestinal de los animales, aumentar su rendimiento y mejorar el medio ambiente. Además, las bacterias lácticas (BL) se han utilizado durante mucho tiempo para la producción de alimentos fermentados. Recientemente, las BAL han sido diseñadas para la expresión de proteínas recombinantes, que tendrán una amplia gama de aplicaciones, como la mejora de la digestión y la nutrición humana/animal.
Los avances en el campo de la biotecnología han aumentado y facilitado la producción de proteínas recombinantes para diversas aplicaciones. La importancia de las RP ha aumentado rápidamente para la investigación básica de las ciencias de la vida, los reactivos de diagnóstico y los medicamentos terapéuticos. Su papel en la biotecnología es insustituible. También esperamos ver más avances en el tratamiento de diversas enfermedades con proteínas recombinantes. El catálogo de proteínas nativas y recombinantes de Enzo, ampliamente citado y validado, ayudará a acelerar esta investigación. Nuestras décadas de experiencia en el diseño y la fabricación de enzimas activas y kits de descubrimiento de fármacos ofrecen herramientas para el cribado de inhibidores de enzimas específicas y la identificación de una posible diana terapéutica. Póngase en contacto con nuestro equipo de asistencia técnica para obtener más ayuda.