Migliorare l’espressione delle proteine nei batteri
Le cellule eucariote ricevono ed elaborano segnali dal loro ambiente attraverso le proteine integrali di membrana (IMP). Le IMP sono notoriamente difficili da studiare a causa delle complicazioni per ottenere quantità adeguate di proteine stabili e funzionali. I recettori accoppiati a proteine G (GPCR), una delle più grandi famiglie di IMP, costituiscono un’importante classe di bersagli farmacologici nella scoperta di nuovi farmaci. Gli Escherichia coli sono molto utilizzati come ospiti per l’espressione eterologa delle proteine, ma l’efficacia e la produzione dei GPCR sono molto ridotte e inadeguate per gli studi di caratterizzazione delle proteine. Il progetto BIOIMPROVE (Lessons from the genome of Escherichia coli: understanding heterologous expression of eukaryotic internal membrane proteins in bacterial cells), finanziato dall’UE, mirava ad affrontare questa limitazione e studiare i processi che influenzano la biogenesi delle IMP nei batteri. Il lavoro si è concentrato sui geni che regolano la produzione eterologa delle IMP eucariote. Gli scienziati hanno utilizzato un sistema basato sull’arricchimento delle cellule che esprimono alti livelli di GPCR funzionali e hanno utilizzato ceppi batterici mutati in diversi fattori. I loro esperimenti hanno identificato determinate varianti batteriche con espressione migliorata di GPCR. L’analisi genetica di queste varianti ha mostrato una sostituzione del nucleotide nel gene rpoD, che codifica la subunità sigma 70 dell’RNA polimerasi. Durante la crescita esponenziale questo fattore indirizza la polimerasi sui geni necessari per la crescita normale. Il mutante sigma identificato suggerisce che l’aumentata attivazione trascrizionale potrebbe essere la risposta per diminuire gli effetti tossici che si presentano durante l’espressione dei recettori. L’analisi dell’espressione genica ha rivelato significative alterazioni della via di segnalazione nei mutanti di rpod rispetto ai batteri wild type. I risultati di BIOIMPROVE offrono una comprensione più approfondita del processo dell’espressione eterologa delle IMP nei batteri, base di partenza per ottimizzare la produzione di GPCR. Ciò è d’importanza fondamentale per eseguire studi strutturali e delineare la funzione di questi target farmacologici.
Parole chiave
Proteine integrali di membrana, recettori accoppiati a proteine G, Escherichia coli, rpoD, fattore sigma
