Il 5 febbraio, Università Nazionale di Seul, Il College of Engineering (Dean Kookheon Char) ha annunciato che il team di ricerca del professor Sang Woo Seo (Dr. Jina Yang e Mr. Yong Hee Han) presso la School of Chemical and Biological Engineering ha sviluppato un sistema di controllo della qualità delle proteine ​​sintetiche per migliorare la traduzione integrale nei batteri. Questa tecnologia dovrebbe aumentare l'efficienza della produzione di biofarmaci, enzimi industriali, e prodotti chimici a base biologica.

Le proteine ​​ricombinanti sono utilizzate in vari campi industriali, dai farmaci proteici come l'insulina alle proteine ​​industriali come i detersivi per il bucato. Poiché le proteine ​​possono svolgere le loro funzioni solo con una struttura 3-D completa e corretta, la produzione di proteine ​​ricombinanti mediante fabbriche di cellule microbiche richiede diversi passaggi di purificazione delle proteine. Per aumentare la resa del processo produttivo, tecniche di miglioramento del ceppo sono state sviluppate per aumentare il livello di espressione della proteina bersaglio o per integrare gli amminoacidi insufficienti in una cellula. Però, poiché le fasi di trascrizione e traduzione avvengono nello stesso luogo e contemporaneamente nei batteri, l'mRNA troncato può essere servito come modello per la traduzione da parte del ribosoma con conseguente produzione di polipeptidi incompleti.

Il sistema di controllo della qualità delle proteine ​​(ProQC), sviluppato dal team di ricerca del Prof. Seo, è una cassetta di espressione genica sintetica che consente ai ribosomi di utilizzare solo mRNA intatto come modello. Nei sistemi di espressione eucarioti, il processo di traduzione viene avviato dopo il completamento del processo di trascrizione. Imitando questo, quando il processo di trascrizione è completato, l'elemento cis-trigger all'estremità 3' dell'mRNA può ibridarsi con l'interruttore Toehold all'estremità 5' ed esporre i siti di legame del ribosoma per la traduzione. Anche, l'mRNA diventa circolare garantendo un'efficace re-iniziazione dei ribosomi.

Applicando il sistema ProQC a varie espressioni proteiche, le cellule batteriche hanno sintetizzato più proteine ​​a lunghezza intera (fino al 250%). Inoltre, quando gli enzimi nelle vie di sintesi biochimica sono stati espressi sotto il controllo del sistema ProQC, anche i livelli di produzione del metabolita target sono stati aumentati più di due volte.

Il professor Sang Woo Seo ha detto:"Il sistema di espressione genica sviluppato in questo studio consente ai batteri di tradurre selettivamente l'mRNA intatto per sintetizzare da soli proteine ​​di alta qualità. Inoltre, poiché questa tecnologia viene applicata a un nuovo livello di regolamentazione, ci saranno sinergie quando usato con strategie di produzione di proteine ​​ricombinanti esistenti. Migliorerà notevolmente l'efficienza della proteina ricombinante basata sulla fabbrica di cellule microbiche e la produzione biochimica".