Engenharia e otimização de sistemas de expressão de proteínas intrinsecamente desordenadas

• Processo: 19/02214-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 12 de julho de 2019
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2020
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Biologia Molecular
• Pesquisador responsável: Rosana Goldbeck Coelho
• Beneficiário: Fernando César Barbosa
• Supervisor: Pamela Silver
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia de Alimentos (FEA). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Harvard University, Boston, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 17/16159-0 - Otimização da produção de celo-oligossacarídeos a partir da hidrólise enzimática da palha da cana-de-açúcar via expressão heteróloga de enzimas celulolíticas e oxidativas, BP.DD
• Assunto(s): Expressão heteróloga Expressão de proteínas Proteínas intrinsicamente desordenadas Usos terapêuticos Descoberta de drogas Pichia pastoris
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Heterologous expression | In vitro translation | Intrinsically Disordered Proteins | mammalian cells | Pichia pastoris | Split Intein | Expressão heteróloga

Resumo

As proteínas intrinsecamente desordenadas (IDPs) são uma classe de proteína ou uma região de proteína que é biologicamente ativa, mesmo em um estado colapsado ou estendido e com um conjunto conformacional dinamicamente móvel. Em eucariotos, cerca de 25-30% das proteínas são na sua maioria desordenadas. Atualmente, IDP é um dos principais campos de pesquisa em ciência de proteína moderna devido às suas recentes funções descobertas, tais como (1) ser capaz de fornecer ligantes flexíveis entre estruturas de proteínas e (2) molas entrópicas parecidas com borracha; (3) contendo os sítios para modificações pós-traducionais, (4) protease reguladora de digestão e (5) para ligação a parceiros tais como DNA, RNAt, RNAr, RNAm, proteínas ou íons metálicos por mudança de forma para associar a alvos diferentes; (6) contendo domínios auto-inibitórios e (7) sinais (como para localização nuclear); e (8) permitir o movimento através de poros estreitos. No entanto, uma das funções mais relevantes das IDPs está correlacionada com terapêutica devido ao fato de que ela pode ser um alvo muito promissor para drogas terapêuticas, uma vez que o direcionamento de moléculas pequenas para o IDP deve permitir o desenvolvimento de técnicas mais eficazes de descoberta de drogas. Embora o potencial terapêutico dos IDPs seja completamente claro, a expressão heteróloga de IDPs é um campo pouco pesquisado e um sistema de expressão ideal para essas proteínas ainda não foi desenvolvido: estas proteínas longas mostram extrema heterogeneidade estrutural e possuem padrões complexos de modificação pós-traducional que são difíceis de interpretar, além do fato de que a expressão e a purificação dessas proteínas são freqüentemente comprometidas pela sua sensibilidade proteolítica. Além disso, os IDPs geralmente possuem uma taxa mais baixa de síntese e menor tempo de meia-vida de proteínas em comparação com as proteínas ordenadas. O grupo da professora Pamela Silver está planejando manipular IDPs para fins terapêuticos, no entanto, um sistema de expressão ideal para tais proteínas para superar os desafios da expressão de IDPs ainda não foi desenvolvido. Este projeto visa desenvolver um ótimo sistema de expressão heteróloga capaz de expressar diferentes IDP em alta produtividade e alta qualidade para fins terapêuticos. Para isso, quatro diferentes sistemas de expressão serão testados para desenvolver um sistema de expressão eficiente para IDPs: expressão em Pichia pastoris, expressão em células de mamíferos, expressão em um sistema intein dividido e expressão em um sistema livre de células. (AU)