Introducción

La producción de proteínas recombinantes se ha convertido en una herramienta fundamental en la investigación biomédica y la biotecnología. Los microorganismos se han utilizado ampliamente como sistemas de expresión de proteínas debido a su facilidad para el cultivo, su bajo costo y su capacidad de producción a gran escala. En este artículo, exploraremos los diferentes sistemas de expresión de proteínas recombinantes en microorganismos y su importancia en la industria biotecnológica.

Sistemas de expresión en bacterias

Las bacterias son uno de los sistemas de expresión más utilizados para la producción de proteínas recombinantes debido a su capacidad de crecer rápidamente y su facilidad para su manipulación genética. Uno de los sistemas más comunes es el uso de la bacteria Escherichia coli. Esta bacteria es capaz de producir grandes cantidades de proteínas recombinantes en poco tiempo, lo que la convierte en un sistema de expresión a gran escala. Sin embargo, la expresión de proteínas recombinantes en E. coli puede estar limitada por la formación de cuerpos de inclusión, lo que puede dificultar la purificación y la actividad biológica de la proteína. Otro sistema de expresión de proteínas recombinantes es el uso de Bacillus subtilis, una bacteria gram-positiva que se utiliza como un sistema de expresión de proteínas recombinantes desde hace décadas. B. subtilis es capaz de producir grandes cantidades de proteínas recombinantes, y su sistema de secreción permite la purificación de proteínas en el medio de cultivo. Además, B. subtilis es capaz de ajustar la relación de metales en el medio de cultivo lo que lo hace ideal para la expresión de proteínas con afinidad por metales.

Sistemas de expresión en levaduras

Las levaduras son otro sistema de expresión popular para la producción de proteínas recombinantes. La levadura más utilizada para este propósito es la Saccharomyces cerevisiae, que es capaz de producir proteínas recombinantes con modificaciones post-traduccionales como la glicosilación y la fosforilación. Sin embargo, S. cerevisiae no es capaz de producir proteínas recombinantes con modificaciones de glicosilación complejas, lo que limita su uso en algunas aplicaciones biotecnológicas. Otras levaduras, como Pichia pastoris, se han utilizado para la producción de proteínas recombinantes. P. pastoris es capaz de producir grandes cantidades de proteínas recombinantes con modificaciones post-traduccionales complejas, como la glicosilación y la fosforilación.  Además, P. pastoris también se utiliza para la expresión de proteínas con afinidad por metales y la producción de enzimas.

Sistemas de expresión en células de mamíferos

Las células de mamíferos también se han utilizado como un sistema de expresión de proteínas recombinantes. Las células de mamíferos son capaces de realizar modificaciones post-traduccionales complejas, incluyendo la glicosilación, la fosforilación y la carboxilación, lo que permite la producción de proteínas recombinantes con características biológicas similares a las proteínas endógenas. La producción de proteínas recombinantes en células de mamíferos es más costosa que en sistemas bacterianos y de levaduras, pero la calidad de las proteínas recombinantes producidas es mayor. Además, las células de mamíferos son capaces de producir proteínas complejas, como anticuerpos monoclonales, que se utilizan ampliamente en la investigación biomédica y la terapia de enfermedades. Sin embargo, la producción de proteínas recombinantes en células de mamíferos es más difícil de escalar a nivel industrial debido a las exigencias de cultivo y a su alto costo.

Aplicaciones de proteínas recombinantes en la industria biotecnológica

La producción de proteínas recombinantes tiene una amplia gama de aplicaciones en la industria biotecnológica. Las proteínas recombinantes se utilizan en la producción de enzimas, terapias y diagnósticos médicos, así como en la investigación de biología molecular. Las enzimas producidas mediante proteínas recombinantes se utilizan ampliamente en la industria alimentaria, en la producción de detergentes, en la producción de biocombustibles y en la producción de productos químicos. Por ejemplo, la proteína recombinante celulasa se utiliza para la producción de etanol a partir de biomasa. Las proteínas recombinantes también se utilizan en la terapia médica, como la producción de Factor VIII utilizado en el tratamiento de la hemofilia, insulina utilizada en el tratamiento de la diabetes y la eritropoyetina utilizada en la terapia de anemia. En el campo de los diagnósticos médicos, las proteínas recombinantes se utilizan en la producción de ensayos de diagnóstico y en la producción de sueros de referencia. En la investigación biológica, las proteínas recombinantes se utilizan como herramientas para estudiar la función de proteínas específicas, la regulación génica y la interacción entre proteínas.

Conclusion

La producción de proteínas recombinantes en microorganismos tiene applicationes en múltiples ámbitos de la biotecnología, y los sistemas de expresión en bacterias, levaduras y células de mamíferos ofrecen diferentes beneficios en términos de costo, velocidad y calidad de las proteínas producidas. La producción de proteínas recombinantes tiene un impacto significativo en la industria alimentaria, la medicina, la biotecnología y la investigación científica.