Den 5 februari, Seoul National University, College of Engineering (Dean Kookheon Char) meddelade att professor Sang Woo Seos forskargrupp (Dr. Jina Yang och Mr. Yong Hee Han) vid School of Chemical and Biological Engineering har utvecklat ett syntetiskt proteinkvalitetssystem för att förbättra översättning i full längd hos bakterier. Denna teknik förväntas öka effektiviteten i produktionen av biofarmaka, industriella enzymer, och biobaserade kemikalier.

Rekombinanta proteiner används inom olika industriområden från proteindroger såsom insulin till industriella proteiner som tvättmedel. Eftersom proteiner endast kan utföra sina funktioner med full längd och korrekt 3D-struktur, rekombinant proteinproduktion med användning av mikrobiella cellfabriker kräver flera proteinreningssteg. För att öka produktionsprocessens utbyte, stamförbättringstekniker har utvecklats för att öka målproteinexpressionsnivån eller för att komplettera de otillräckliga aminosyrorna i en cell. Dock, eftersom transkription och translation steg sker på samma plats samtidigt i bakterier, trunkerat mRNA kan serveras som en mall för translation av ribosom vilket resulterar i produktion av ofullständiga polypeptider.

Proteinkvalitetsstyrningssystemet (ProQC), utvecklat av Prof. Seos forskargrupp, är en syntetisk genuttryckskassett som tillåter ribosomer att endast använda intakt mRNA som mall. I eukaryota uttryckssystem, översättningsprocessen initieras efter att transkriptionsprocessen är klar. Genom att härma detta, när transkriptionsprocessen är klar, cis-triggerelementet vid 3'-änden av mRNA kan hybridisera med Toehold-omkopplaren vid 5'-änden och avslöja ribosombindningsställen för translationen. Också, mRNA blir cirkulärt och säkerställer effektiv återinitiering av ribosomer.

Genom att applicera ProQC -systemet på olika proteinuttryck, bakteriecellerna syntetiserade fler proteiner i full längd (upp till 250%). Dessutom, när enzymerna i de biokemiska syntesvägarna uttrycktes under kontroll av ProQC -systemet, målmetabolitproduktionsnivåerna ökades också mer än två gånger.

Professor Sang Woo Seo sa:"Genuttryckssystemet som utvecklats i denna studie gör det möjligt för bakterier att selektivt översätta intakt mRNA för att syntetisera proteiner av hög kvalitet själva. Också, eftersom denna teknik tillämpas på en ny regleringsnivå, det kommer att finnas synergier när det används med befintliga rekombinanta proteinproduktionsstrategier. Det kommer att dramatiskt förbättra effektiviteten hos den mikrobiella cellens fabriksbaserade rekombinanta protein och biokemisk produktion. "