Aloproteína - Alloprotein
Una aloproteína es una nueva proteína sintética que contiene uno o más aminoácidos "no naturales" . No natural en el contexto significa un aminoácido que no se encuentra en la naturaleza (aminoácidos nuevos y sintetizados), o que se encuentra en la naturaleza pero que no ocurre naturalmente en las proteínas ( aminoácidos naturales pero no proteinogénicos ).
La posibilidad de nuevos aminoácidos y proteínas surge porque, en la naturaleza, el código genético responsable de la estructura de la proteína tiene 64 posibles codones disponibles para codificar todos los aminoácidos utilizados en las proteínas (4 nucleótidos en cada una de las 3 bases ; 4 x 4 x 4 da 64 posibles combinaciones); sin embargo, en los seres humanos y otros eucariotas , estos codifican solo 20 aminoácidos estándar. Este nivel de redundancia de información dentro de la tabla de codones se conoce en bioquímica como degeneración . Abre la puerta a la posible codificación de nuevos aminoácidos.
Un enfoque aprovecha la redundancia de los 3 codones que codifican una señal de "parada". Si uno de estos puede ser sustituido por otro codón de terminación, entonces ese codón puede, en principio, ser "reasignado" (junto con el tRNA requerido , el factor de liberación y las modificaciones enzimáticas ) para codificar un nuevo aminoácido sin afectar otras codificaciones existentes. Usando este enfoque, se pueden crear aloproteínas y nuevos aminoácidos mediante técnicas que "expanden" el código genético para incluir codificaciones nuevas adicionales, utilizando codones recién diseñados y enzimas relacionadas con ARNt ( ARN de transferencia ) y ARNt sintetasa ( aminoacil ARNt sintetasa ). Los mecanismos habituales, que producen aminoácidos y los combinan en proteínas, luego producen aminoácidos nuevos o no proteinogénicos y los incorporan para hacer proteínas nuevas de la misma manera. En 2010 se utilizó esta técnica para reasignar un codón en el código genético de la bacteria E. coli , modificándolo para producir e incorporar un nuevo aminoácido, sin afectar negativamente a las codificaciones existentes ni al propio organismo.
Los usos de las aloproteínas incluyen la incorporación de átomos pesados o inusuales para el análisis de estructura difractiva , enlazadores fotorreactivos ( fotorreticuladores ), grupos fluorescentes (utilizados como sondas marcadas) e interruptores moleculares para rutas de señalización.
Definición e historia
Las técnicas modernas de aloproteínas fueron desarrolladas por primera vez a fines de la década de 1980 por Miyazawa y Yokoyama en la Universidad de Tokio para abordar las limitaciones de los métodos existentes: la manipulación genética se limitó a los 20 aminoácidos estándar, la síntesis química se limitó a pequeña escala y bajo rendimiento.
Un uso temprano del término se encuentra en un artículo de 1990 "Biosíntesis de aloproteína", de Koide, Yokoyama y Miyazawa.
Budisa et al proporcionan una descripción de trabajo :
- "La ingeniería de código genético es [un] nuevo campo de investigación que intenta reprogramar la síntesis de proteínas mediante la reasignación de codones específicos a aminoácidos no canónicos (principalmente sintéticos). Las proteínas resultantes son aloproteínas con propiedades personalizadas que son de gran interés para ambos , academia y biotecnología industrial ".
Referencias
- ^ a b Equipo de investigación del sistema de código genético expandido , Instituto de Yokohama , Japón
- ^ a b Método para producir proteínas que contienen aminoácidos no proteicos - 1988, Miyazawa & Yokoyama et al. Estados de la descripción: La presente invención se refiere a un método para producir proteínas que comprenden aminoácidos no proteicos (en lo sucesivo denominadas proteínas no naturales) utilizando organismos productores de proteínas. El término "aminoácidos no proteicos" como se usa en este documento implica a todos los aminoácidos excluyendo los 20 aminoácidos naturales mencionados anteriormente. Por tanto, todos los aminoácidos, excepto los 20 aminoácidos antes mencionados, se denominan aminoácidos no proteicos incluso si están presentes de forma natural .
- ^ Crick, Francis (1988). "Capítulo 8: El código genético". Qué búsqueda loca: una visión personal del descubrimiento científico . Nueva York: Basic Books. págs. 89-101 . ISBN 0-465-09138-5 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
- ↑ a b Hahn, Ulrich (2004). "Codones viejos, nuevos aminoácidos". Angewandte Chemie International Edition . 43 : 1190-1193. doi : 10.1002 / anie.200301720 .
- ^ a b Primer código genético de un organismo revisado en un laboratorio de investigación - RIKEN
- ^ a b Reasignación de codones en el código genético de Escherichia coli - 2010
- ^ Riken Systems and Structural Biology Center: síntesis de proteínas y estudios funcionales
- ^ Koide, H; Yokoyama, S; Miyazawa, T. "[Biosíntesis de aloproteína]". Nihon Rinsho . 48 : 208-13. PMID 2406480 .
- ^ Un enfoque holístico de la ingeniería de código genético - Wiltschi, Merkel y Budisa, Instituto Max Planck de Bioquímica