Avances en Biociencias e Inocuidad Alimentaria en el Ecuador – 2019

ISBN: 978-9942-36-373-2

Sortasa A: herramienta biotecnológica para el desarrollo de proteínas recombinantes

Janneth Fernanda Cárdenas Cordero 1, Antonio Javier Vallecillo Maza 2

¹ Facultad de Ciencias Químicas. Universidad de Cuenca. Ecuador-Cuenca. Av. 12 de abril y Agustín Cueva.

janneth.cardenasc@ucuenca.edu.ec

² Facultad de Ciencias Agropecuarias. Universidad de Cuenca. Ecuador-Cuenca. Av. 12 de octubre y Bonicatti

antonio.vallecillo@ucuenca.edu.ec

La Sortasa A pertenece a un grupo de enzimas transpeptidasas que fueron descubiertas en los años 1990 (1–3) y se presentan principalmente en las superficies de bacterias Gram-positivas (4), pero también se las ha reportado en bacterias Gram negativas y arqueobacterias(5,6) permiten que cada microorganismo interactúe efectivamente con su entorno permitiendo la unión covalente de proteínas a la pared bacteriana o el ensamblaje de los pilis(5,7). Aunque no son esenciales para la viabilidad bacteriana(7,8), tiene roles importantes en el proceso de infección tales como: la adhesión bacteriana a los tejidos del huésped, entrada de células huésped, evasión y supresión de la respuesta inmune y nutrientes(4,9,10).Contrapuesto a su función de factor de virulencia en los patógenos a través de la ingeniería genética se las ha utilizado como herramientas biotecnológicas. Las primeras investigaciones que presentaron su potencial en la biotecnología fueron  realizadas  por Mao en  2004,­­ en donde se desarrolló una fusión autodescindible de SrtA para la purificación en un paso de proteínas recombinantes solubles (11) y en el mismo año también Mao y sus colaboradores lograron realizar la primera ligadura por la acción de transpeptidasa de la Sortasa A. En 2007 se describió a la Sortasa A como una «grapadora» molecular por Eric Boder y sus colegas, que utilizaron una forma recombinante de SrtA de S. aureus para unir covalentemente una proteína modelo etiquetada con el péptido LPETG (Proteína fluorescente verde) a perlas de poliestireno químicamente modificadas(12). En el mismo año, el grupo de Hidde Ploegh describió el etiquetado específico del sitio de proteínas con una variedad de sondas moleculares mediante transpeptidación mediada por sortasa y acuñó el término ‘sortagging’ (13). La utilización de la Sortasa A ha generado una innovación en la bioingeniería de proteínas permitiendo la incorporación de análogos de péptidos, fluoróforos, aminoácidos no naturales, marcadores isotópicos, modificaciones postraduccionales y otras sondas bioquímicas o biofísicas(14,15).

Figura 1: Mecanismo de ligación de Sortasa A in vivo (15).

El mecanismo de la Sortasa A in vivo para generar la ligación de moléculas a proteínas es realizar un corte proteolítico entre Treonina (T) y Glicina (G) al reconocer la secuencia de aminoácidos LPETG, generando un intermediario al unirse al segmento de la proteína LPET y liberar el segmento proteico con la G excedente. El intermediario permite la ligación a otra molécula que tenga una etiqueta de Glicinas, este es el mismo mecanismo que in vitro ha permitido la ligación a una matriz proteica de una serie de moléculas siempre que están presenten la etiqueta de G(15,16). La Sortasa A es una  herramienta  biotecnológica innovadora para la generación de una gran diversidad de proteínas recombinantes y su importancia está dada por el impacto de estas en diferentes campos de aplicación como farmacéutico, alimentario, ambiental, industrial, energético y agrícola(17–19); el crecimiento exponencial en la demanda de bioproductos a nivel mundial cada año, la expansión del mercado global de proteínas recombinantes (20–22) y la capacidad de estas proteínas para reemplazar productos de origen animal, vegetal y de síntesis química (17,22,23). El crecimiento exponencial del mercado de proteínas recombinantes  ha  convertido   a la industria biotecnológica como la clave para la producción del futuro (24–26). Sin embargo, en Latinoamérica la creciente brecha tecnológica, los altos costos y las dificultades generadas en los procesos de importación por las legislaciones de algunos países han limitado la adquisición de una gran cantidad de proteínas recombinantes requeridas tanto para investigación y a nivel industrial, lo que restringe el avance de estos 2 campos (27,28). Un sistema de purificación basado en Sortasa A de Staphylococcus aureus tiene las características biotecnológicas que permitiría la purificación de proteínas por afinidad, la escisión y la separación de la proteína de fusión para generar un sistema de producción de proteínas recombinantes(29,30). Este sistema de purificación tiene la capacidad de  obtener bioproductos importantes para el desarrollo de las investigaciones básicas y también con un gran potencial para la producción de proteínas de amplia  aplicabilidad por la versatilidad del sistema que ha  permitido obtener desde enzimas, anticuerpos, biofármacos, biomarcadores pero además ha permite la ligación de una variedad moléculas de diferente naturaleza a proteínas dando características especiales.(15).

Figura 2: Mecanismo de purificación de la Sortasa A in vitro (11).

El mecanismo que permite la purificación de proteínas recombinantes del sistema de Sortasa A se basa en la incorporación de la etiqueta de (His)6 y la inducción de la actividad proteolítica de la Sortasa A en presencia de calcio, cofactor de la reacción, la cual cortar entre T y G al reconocer la secuencia de aminoácidos LPXTG, la triglicina (Gly)3 actúa como un grupo donante de grupo amino y permite la formación de un enlace cruzado entre la Sortasa A y la G del (Gly)3 y liberación de la proteína diana con una G extra(11,31).

Las ventajas del sistema de purificación de Sortasa A son los siguientes:

-Generar proteínas recombinantes sin etiquetas de afinidad que permite una purificación fácil y eficiente de los lisados celulares(11,15).

-La simplificación del proceso de purificación de proteínas evitando el uso de proteasas para la eliminación de etiquetas de afinidad(11,15).

Referencias

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