Un nuevo estudio publicado en el Revista de ingeniería metabólica describe un método basado en CRISPR / Cas9, que permite la ingeniería flexible de enzimas esenciales y no esenciales sin ingeniería adicional. Esto podría ser de gran importancia para varios aspectos, incluido el desarrollo de la producción de productos farmacéuticos, aditivos alimentarios, combustibles y cosméticos con base biológica.
"Al tener una cepa de producción, será más fácil para uno diseñar ciertas enzimas limitantes en la ruta biosintética y aumentar la eficiencia, especificidad o diversidad. Las personas podrían descubrir las mejores variantes de enzimas de compensación en la ruta y aumentarproducción de compuestos valiosos ", dice Tadas Jakociunas, investigador del Centro de Biosustentabilidad de la Fundación Novo Nordisk, DTU.
El método recientemente desarrollado se llama CasPER y se basa en tecnologías existentes, como CRISPR / Cas9, que se ha utilizado para la ingeniería del genoma y la reprogramación en levaduras durante los últimos años. Sin embargo, la nueva herramienta permite a los científicos diseñar enzimaso sus dominios activos mediante la integración de fragmentos diversificados mucho más largos que brindan la oportunidad de apuntar a cada nucleótido en una región específica. En la levadura, CasPER pudo integrar fragmentos de ADN mutagenizados con casi el 100% de eficiencia incluso de manera multiplex.
Descubrimiento de variantes de enzimas
La caracterización en profundidad del nuevo método concluye que la principal diferencia entre los métodos CRISPR / Cas9 ya existentes es que CasPER permite una integración muy eficiente y de manera múltiple de grandes fragmentos de ADN que llevan diversas mutaciones para generar grupos de células con cientos de miles de enzimasvariantes.
Mientras que otros métodos CRISPR se basan principalmente en la integración de secuencias más cortas para diversificar el ADN y requieren múltiples rondas de ingeniería, CasPER amplía significativamente la longitud de los fragmentos de ADN diseñados. Además, no requiere ningún paso adicional que lo haga más rápido y más efectivo para diversificarenzimas para producir mayores rendimientos de los productos químicos deseados.
plataforma de cribado
Antes de la introducción de CRISPR / Cas9 era un proceso bastante lento para diseñar enzimas esenciales en, por ejemplo, levadura. Hoy es mucho más flexible con respecto a lo que puede apuntar, y eso hace que sea más viable diseñar enzimas para que sea más eficiente y específicopermitiéndoles transformar más sustrato en un producto.
"Todavía es muy costoso y lleva mucho tiempo construir fábricas de células para la producción de compuestos valiosos, por lo que invertir todo ese dinero y tiempo en ingeniería necesita pagar. Es necesario producir una cierta cantidad de producto para que sea comercialmente relevante, y una herramienta como CasPER definitivamente ayudará a acelerar y mejorar este proceso ", dice Tadas Jakociunas.
Como prueba de concepto en este estudio, los científicos apuntaron a varias enzimas esenciales en la ruta del mevalonato. Esta ruta biosintética es responsable de la producción de esteroles y es esencial en la mayoría de los organismos vivos. Por estudios en humanos se conoce mejor comoel objetivo de las estatinas, una clase de medicamentos para reducir el colesterol. Estos medicamentos se basan en la inhibición de algunos de los pasos de la vía. En algunas bacterias y eucariotas, esta vía es responsable de producir la clase más grande de compuestos llamados isoprenoides.
Para demostrar la aplicabilidad y la eficiencia de los científicos de CasPER se enfocaron en dos enzimas esenciales en la ruta del mevalonato y pudieron seleccionar fábricas celulares con una producción de carotenoides aumentada hasta 11 veces.
Gran potencial en la industria y la academia
En el futuro, CasPER puede ser ampliamente utilizado tanto en la academia como en la industria para diversos fines. Aunque la aplicación principal del método fue acelerar y reducir los costos de ingeniería y optimización de fábricas de células, el método también se puede aplicar para cualquierexperimento donde se necesita la diversificación del ADN.
"Puede estudiar las funciones de las proteínas para desarrollar herramientas de predicción de la estructura de las proteínas y estudiar las interacciones de las proteínas con el ADN, sustratos y otras moléculas para diversificar elementos reguladores como promotores, terminadores y potenciadores", dice Tadas Jakociunas.
El método fue validado en levadura, pero también se puede aplicar en otros organismos con maquinaria de recombinación homóloga eficiente.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Dinamarca . Original escrito por Anders Østerby Mønsted. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :