Ingenieria de proteïnes

La Ingenieria de Proteïnes és una branca emergent de l'ingenieria. Aplica coneiximents de matemàtica, economia i biologia molecular al disseny de proteïnas. L'ingenieria de proteïnes opera de forma iterativa, seguint un procés cíclico que alterna etapes en les que es planegen i eixecuten els canvis a realisar en atres en les que s'evalua el resultat dels mateixos.

Existixen dos métodos per al disseny de proteïnes: el disseny racional (rational design) i l'evolució dirigida .

En el "disseny racional" s'introduïxen canvis en certs aminoàcits per mig de mutagénesis dirigida, basats en l'hipòtesis que alguns canvis específics causaran l'efecte funcional buscat. Existixen ocasions que dits canvis es donen combinat dominis o motius estructurals de distintes proteïnes, generant una proteïna híbrida o quimera. És un método senzill i barat. En l'evolució dirigida s'introduïxen mutacions aleatòries en la proteïna baix estudi i se seleccionen només aquelles variants que presenten les propietats desijades. Generalment s'ampren dos tècniques de biologia molecular per a realisar la mutagénesis aleatòria de gens aïllats. Una és la coneguda com a “error-prone PCR”consistent en l'amplificament per mig de PCR (reacció en cadena de la polimerasa) del gen que codifica la proteïna d'interés en condicions que induïxen a la DNA-polimerasa a cometre errors. L'atre procediment és el “DNA-shuffling”, que consistix en la fragmentació de la seqüència que es desija mutagenizar per mig de digestió conDNAsa, seguida d'un reensamblaje de la mateixa per mig de PCR. Vàries rondes de mutació i selecció donen lloc a una colecció de proteïnes modificades que presenten les característiques desijades, no obstant alguns ensajos funcionals poden ser considerablement complexos, i trobar la proteïna mutante que conté la modificació desijada pot implicar un número molt elevat d'ensajos. Per a solucionar estes dificultats cobra un creixent auge l'ocupació de processos robotizados o “high throughput screening”. Estes tècniques estan inspirades en l'evolució natural i la reproducció sexual respectivament.

La fase final o bioquímica del cicle de disseny té l'objectiu immediat de purificació la proteïna, com a etapa prèvia per a la resolució de la seua estructura tridimensional, ya que la determinació de l'estructura d'una proteïna és la millor ferramenta disponible per a explicar com eixercix la seua funció. L'estreta vinculació existent entre l'estructura d'una proteïna i la seua funció fa imprescindible el dispondre d'una sòlida informació estructural per a acometre en certa garantia d'èxit qualsevol plantejament d'ingenieria de proteïnes.

És freqüent que els investigadors apliquen abdós tècniques en el disseny d'una proteïna donada, primer s'aplica el disseny racional i posteriorment se somet al producte a evolució dirigida, seguint el cicle de disseny.