Ricercatori del Centro di biosostenibilità della Novo Nordisk Foundation presso la Technical University of Denmark (DTU), Chalmers University of Technology e KTH Royal Institute of Technology hanno identificato 9 target genici che con il silenziamento combinatorio migliorano la produzione di proteine in cellule di lievito di 2,2 volte.
“Il concetto può essere esteso ad altri produttori di proteine del lievito, persino ad alcuni funghi filamentosi e fabbriche di cellule di mammiferi.Qualsiasi organizzazione che collabora con produttori di proteine superiori può usare questi risultati”, dice il primo autore Postdoc Guokun Wang del Centro di Biosostenibilità della Fondazione Novo Nordisk a DTU.
Il metodo è stato usato per migliorare la produzione di α-amilasi del lievito – una proteina modello che indica i valori complessivi di produzione delle proteine ricercate (proteine ricombinanti) nella cellula.
Il silenziamento è uno strumento potente
Il ceppo di lievito ottimizzato è stato ottenuto determinando diversi target genici adatti per silenziare tramite l’interferenza del RNA (RNAi). Costruendo fili brevi / lunghi di RNA complementari al gene, l’RNA interferente interagisce con l’mRNA complementare e lo dirige per la degradazione, con conseguente minor mRNA da tradurre, abbassando quindi l’espressione del gene mirato.
La downregulation dell’espressione di RNAi è un potente strumento per uno screening razionale efficiente di nuovi target genetici per l’ottimizzazione delle espressioni benefiche poiché è economico e veloce.
Una vasta libreria ha portato a 9 geni bersaglio
I ricercatori hanno analizzato circa 243.000 effettori silenzianti nel lievito osservando la maggiore secrezione di α-amilasi come indicatore di una migliore produzione di proteine ricombinanti.
Utilizzando un ampio screening di minuscole goccioline contenenti singole cellule che secernono l’enzima, i ricercatori sono riusciti a individuare nove geni, che con il silenziamento hanno migliorato la secrezione proteica. Questi geni sono coinvolti nel metabolismo cellulare, nel ciclo cellulare e nella modificazione e degradazione delle proteine.
“Tutti questi geni possono avere un impatto sulla produzione di proteine ricombinanti quando espressi a livelli disregolati in modo differenziato.
Questa conoscenza è davvero importante quando si cerca di costruire fabbriche di lieviti ottimizzati per la produzione di enzimi industriali o proteine biofarmaceutiche”, afferma Guokun Wang.
Gli scienziati hanno prima esaminato i vantaggi degli obiettivi RNAi. Successivamente, hanno esaminato le combinazioni del silenzio, portando a un cosiddetto approccio semi-razionale. La ricerca è stata ora pubblicata su PNAS .