Op 5 februari, Nationale Universiteit van Seoul, College of Engineering (Dean Kookheon Char) heeft aangekondigd dat het onderzoeksteam van professor Sang Woo Seo (Dr. Jina Yang en Mr. Yong Hee Han) aan de School of Chemical and Biological Engineering een kwaliteitscontrolesysteem voor synthetische eiwitten heeft ontwikkeld om volledige vertaling te verbeteren bij bacteriën. Deze technologie zal naar verwachting de efficiëntie van de productie van biofarmaceutica verhogen, industriële enzymen, en biogebaseerde chemicaliën.

Recombinante eiwitten worden op verschillende industriële gebieden gebruikt, van eiwitgeneesmiddelen zoals insuline tot industriële eiwitten zoals wasmiddelen. Omdat eiwitten hun functies alleen kunnen uitvoeren met een volledige en juiste 3D-structuur, recombinante eiwitproductie met behulp van microbiële celfabrieken vereist verschillende eiwitzuiveringsstappen. Om de opbrengst van het productieproces te verhogen, stamverbeteringstechnieken zijn ontwikkeld om het expressieniveau van het doeleiwit te verhogen of om de onvoldoende aminozuren in een cel aan te vullen. Echter, omdat transcriptie- en translatiestappen in bacteriën op dezelfde plaats tegelijkertijd plaatsvinden, afgeknot mRNA kan dienen als een matrijs voor translatie door ribosoom, wat resulteert in de productie van onvolledige polypeptiden.

Het Protein Quality Control-systeem (ProQC), ontwikkeld door het onderzoeksteam van Prof. Seo, is een synthetische genexpressiecassette waarmee ribosomen alleen intact mRNA als sjabloon kunnen gebruiken. In eukaryote expressiesystemen, het vertaalproces wordt gestart nadat het transcriptieproces is voltooid. Door dit na te bootsen, wanneer het transcriptieproces is voltooid, het cis-trigger-element aan het 3'-uiteinde van mRNA kan hybridiseren met Toehold-schakelaar aan het 5'-uiteinde en ribosoombindingsplaatsen voor de translatie blootleggen. Ook, het mRNA wordt circulair en zorgt voor een efficiënte herinitiatie van ribosomen.

Door het ProQC-systeem toe te passen op verschillende eiwitexpressies, de bacteriecellen synthetiseerden meer eiwitten van volledige lengte (tot 250%). In aanvulling, wanneer de enzymen in de biochemische syntheseroutes tot expressie werden gebracht onder de controle van het ProQC-systeem, de productieniveaus van de beoogde metabolieten waren ook meer dan twee keer verhoogd.

Professor Sang Woo Seo zei:"Het genexpressiesysteem dat in deze studie is ontwikkeld, stelt bacteriën in staat om intact mRNA selectief te vertalen om zelf hoogwaardige eiwitten te synthetiseren. aangezien deze technologie wordt toegepast op een nieuw niveau van regelgeving, er zullen synergieën zijn bij gebruik met bestaande strategieën voor de productie van recombinante eiwitten. Het zal de efficiëntie van de op microbiële celfabriek gebaseerde recombinante eiwitten en biochemische productie drastisch verbeteren."