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Universidad Complutense de Madrid

Complutecno: Biotecnología

EXPRESIÓN DE PROTEÍNAS RECOMBINANTES EN LEVADURAS

 

Descripción:

Fotografía de microscopía electrónica de barrido de S. cerevisiae
Fig. 1: S. cerevisiae (microscopía electrónica de barrido )

Utilización de las levaduras Saccharomyces cerevisiae y Pichia pastoris para la expresión de proteínas de cualquier origen, tanto a gran escala como con fines de búsqueda de nuevos fármacos.

¿Cómo funciona?:

Aplicación de la tecnología
Fig. 2: Esquema del procedimiento de expresión,
liberación y purificación de proteínas heterólogas
producidas en levadura: Aplicación de la tecnología.

La transformación de levaduras con vectores de expresión que contienen el gen que codifica la proteína de interés permite su producción en la célula. El cultivo fácil, rápido y económico en fermentador de estas células transformadas permite la obtención de dicha proteína a gran escala. El uso de mutantes autolíticos condicionales confiere la ventaja adicional de poder liberar del interior celular la proteína expresada mediante autodestrucción de la envoltura celular. Esto se consigue mediante un choque térmico u osmótico, sin recurrir a métodos externos de rotura celular físicos, químicos o enzimáticos, en general más agresivos, costosos y contaminantes para el producto.

La generación de proteínas híbridas de fusión a un péptido con capacidad de unión a matrices específicas, mediante cromatografía de afinidad, permite un elevado grado de purificación en un sólo paso. La expresión en levadura de proteínas diana permite la realización de procesos de "screening" de fármacos, mediante la detección de las alteraciones en la fisiología celular causadas por la interferencia de las moléculas bioactivas sobre la funcionalidad de la proteína.

Ventajas:

Ejemplos de fermentadores a escala industrial y piloto
Fig. 3: Ejemplos de fermentadores a escala industrial y piloto.

La principal ventaja, para producción de proteínas recombinantes a gran escala, es la utilización de cepas modificadas en su pared celular que permiten una fácil y eficiente liberación del producto intracelular. Este sistema de recuperación del producto, desarrollado por nuestro grupo de investigación, se puede acoplar a procedimientos de purificación en un solo paso. Además, las levaduras son sistemas idóneos para mimetizar funcionalmente a las células humanas cuando expresan proteínas de ese origen. De esta manera se pueden también obtener levaduras "humanizadas" y utilizarlas en bioensayos para la identificación de moléculas con actividad farmacológica.

¿Dónde se ha desarrollado?:

Esta tecnología ha sido desarrollada en el Departamento de Microbiología II de la Facultad de Farmacia de la Universidad Complutense. Este Departamento, liderado durante muchos años por el Profesor César Nombela, tiene una experiencia acreditada en Biología Molecular de Levaduras, tanto en estudios básicos sobre pared celular y rutas de transducción de señales, como en aplicaciones biotecnológicas mediante la expresión de proteínas recombinantes y búsqueda de dianas para el desarrollo de nuevos fármacos.

Hemos colaborado con éxito con empresas farmacéuticas multinacionales como Lilly, SmithKline Beecham y GlaxoWellcome en este campo, concretamente para el desarrollo de sistemas de expresión heteróloga y sistemas de "screening" farmacológico. El sistema de liberación de proteínas mediante el uso de mutantes autolíticos de levaduras está protegido por una patente española. Aunque no existe una explotación comercial, viene siendo utilizado por otros grupos académicos con éxito.

[más información sobre el departamento y el grupo de investigación]

Y además:

Nuestro grupo ofrece la posibilidad de:

  • Expresar proteínas de diferentes orígenes en estas especies de levadura con el fin de obtener elevados rendimientos con alto grado de pureza.
  • Diseñar sistemas de screening in vivo utilizando las células de levadura que expresen la proteína diana como sistema de bioensayo, o de screening in vitro utilizando la proteína diana purificada.
  • Formación de profesionales en la utilización de estas tecnologías.

Científico responsable:

María Molina Martín email
Dpto. Microbiología II
Facultad de Farmacia

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