"Evolución dirigida" es el proceso mediante el cual los científicos producen proteínas a medida para la biología celular, la fisiología y la biomedicina en el laboratorio. Sobre la base de este método, los investigadores de Max Planck de Martinsried han desarrollado un método para optimizar proteínas directamente en células de mamíferosUsando el nuevo método, los científicos han producido la proteína fluorescente mCRISPRred, que fluoresce brillantemente en los lisosomas, vesículas celulares muy ácidas y en descomposición, que antes eran difíciles de etiquetar.
En la evolución dirigida de las proteínas, se producen un gran número de variantes ligeramente alteradas de una proteína de partida. Esto crea un gran grupo de posibles candidatos para su uso posterior en la investigación biomédica. En un segundo paso, los investigadores seleccionan las variantes de proteínas con mejoras,propiedades deseadas. La caracterización de los candidatos a proteínas adecuadas se lleva a cabo en el tubo de ensayo o en células microbianas. En general, el proceso es muy exitoso para muchas aplicaciones. Sin embargo, las variantes de proteínas que se supone que funcionan bajo las condiciones específicas de la célula de mamífero olos orgánulos son difíciles de identificar de esta manera.
Junto con colegas del vecino Instituto de Bioquímica Max Planck, investigadores del grupo de Oliver Griesbeck desarrollaron un nuevo método basado en CRISPR-Cas9 para la evolución dirigida de proteínas: "Nuestra técnica no tiene nada que ver con la edición del genoma para la cual CRISPR es tanbien conocido ", explica Arne Fabritius, uno de los dos primeros autores del estudio." Utilizamos el método para separar la cadena de ADN en una ubicación específica. Los errores en el mecanismo de reparación conducen a la diversidad genética, y esto, directamente enuna célula de mamífero viviente "
El nuevo método introduce el gen de la proteína deseada en el genoma de la célula como una sola copia. Aquí, se incrusta de manera estable y se pasa a las células hijas durante la división celular. Utilizando las tijeras del gen CRISPR-Cas9, los investigadores puedencortar en sitios específicos en el gen de la proteína insertada. Al agregar bloques de construcción especialmente hechos, los errores planeados que ocurren durante la reparación del corte pueden conducir a variantes alteradas y, con un poco de suerte, mejoradas de la proteína original.
De esta forma, los investigadores de Martinsried han desarrollado la proteína mCRISPRed, que tiene una fluorescencia más brillante al pH ácido en los lisosomas y es mucho más robusta que todas las proteínas previamente diseñadas.
Los lisosomas son los orgánulos de eliminación de desechos de la célula. Su pH ácido disuelve casi todo con lo que entran en contacto. Durante bastante tiempo, los investigadores habían estado buscando una forma de introducir proteínas fluorescentes brillantes en los lisosomas para etiquetarlos y asímejorar su investigación dentro de las células.
La proteína mCRISPRed recientemente desarrollada muestra que las propiedades de una proteína pueden adaptarse incluso a condiciones muy específicas como las del lisosoma. "La nueva aplicación de CRISPR-Cas9 abre posibilidades completamente diferentes para avanzar en el desarrollo de biosensores, receptores, proteínas terapéuticas o proteínas de señalización ", entusiasma Oliver Griesbeck." ¡Para mí, este es definitivamente el siguiente paso en la ingeniería de proteínas! "
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Materiales proporcionado por Max-Planck-Gesellschaft . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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