Humanização de leveduras

Um dos problemas da produção heteróloga de proteínas, por exemplo a produção de proteínas humanas com potencial terapêutico em microrganismos como bactéria ou levedura, é a diferente modificação pós-tradução, normalmente por glicosilação, que ocorre de modo diferente de organismo para organismo. O padrão de glicosilação de proteínas ainda não está completamente esclarecido, no entanto sabe-se que condiciona a actividade biológica da proteína, podendo masmo ser determinante. Assim, a grande vantagem da produção heteróloga de proteínas humanas em microrganismos (ausência de transmissão de agentes infecciosos, rendimento e economia) pode ser completamente anulada pela ausência de actividade do produto final devido ao padrão de glicosilação ser diferente ou mesmo ausente. Este é o resultado do uso de bactéria como sistema de expressão, pois na ausência de organelos não há as modificações pós-tradução que ocorrem tipicamente no retículo endoplasmático e no aparelho de Golgi.

Um dos microrganismos mais usados na expressão de proteínas de mamífero é a levedura Pichia pastoris devido ao facto de ser metanoltrófica, sendo os genes associados a este metabolismo serem conhecidos e a sua expressão ser regulada pela presença de metanol no meio de cultura. Deste modo, clonando um gene com um promotor para a enzima álcool oxidase (do primeiro passo do catabolismo do metanol), pode-se induzir fortemente a produção da respectiva proteína apenas por transferência das células da cultura para um meio contendo metanol como única fonte de carbono e energia. No entanto, não há só vantagens: o padrão de glicosilação das proteínas de secreção em P. pastoris não é igual ao de células humanas.

Só que as leveduras são excelentes modelos científicos, em particular na manipulação genética em que a introdução de genes de outros organismos é facílima (mais a Saccharomyces cerevisiae, sendo que o superlativo só é justificável em termos relativos por camparação com outros organismos, ou seja, não deixa de ser difícil). Foi assim que Hamilton e colaboradores inactivaram os genes responsáveis pela glicosilação de P. pastoris e introduziram 14 genes heterólogos que permitem recriar os passos da glicosilação humana nesta levedura. Para demonstrar o sucesso, produziram eritropoietina funcional, a hormona glicoproteica responsável pela indução da produção de eritrócitos na medula óssea.

Foto: Peter Hollenhorst e Catherine Fox