Biología

Síntese de proteínas livres de células: etapas e aplicações

Proteínas

Você provavelmente sabe que o seu DNA codifica todas aquelas coisas complexas que fazem de você, você! O que exatamente o DNA codifica? Proteína! O modelo de DNA do seu corpo cria outro modelo de RNA de vida curta. Este modelo de RNA produz proteínas. É isso aí! Portanto, você pode supor que se as proteínas são o que o seu DNA constrói, elas devem ser muito importantes e devemos ser capazes de usar proteínas para todos os tipos de coisas. Você estaria certo!

DNA faz RNA faz proteína.
DNA faz RNA faz proteína.

Síntese proteíca

Às vezes, as pessoas querem fazer proteínas para fins científicos, médicos ou industriais. Eles poderiam fazer isso encontrando um organismo que produza a proteína que eles desejam, cultivando um monte desse organismo e, então, purificando a proteína de suas células. Ou eles poderiam modificar geneticamente as bactérias para produzir sua proteína e, em seguida, cultivar um monte dessas bactérias em um tanque. Às vezes, é exatamente isso que as pessoas fazem. Mas usar um organismo vivo como fábrica tem suas desvantagens. Por exemplo:

  1. Os organismos vivos demoram muito para produzir proteínas, porque eles precisam se engajar em outros processos biológicos da vida.
  2. Os organismos vivos nem sempre são muito eficientes na produção de proteínas, porque precisam se ocupar com os outros processos de que precisam para viver.
  3. Os organismos vivos devem ser mantidos a uma temperatura constante que conduza à vida.
  4. Algumas proteínas são tóxicas para as células vivas, especialmente em altas concentrações. E se quisermos produzir uma proteína tóxica para as células em altas concentrações?
  5. Você não pode abrir uma célula para verificar e ver como as coisas estão indo sem matar a célula.

É quando a síntese de proteínas livres de células , também conhecida como tradução in vitro , pode ajudar. A síntese de proteínas livres de células não é uma cura para tudo, entretanto. Freqüentemente, o DNA que codifica as proteínas que queremos produzir se degradará rapidamente na síntese protéica livre de células. Os cientistas estão atualmente trabalhando para melhorar o rendimento da síntese de proteínas livres de células, sem permitir que o DNA se degrade.

Recentemente, os cientistas começaram a se interessar por aminoácidos (os blocos de construção das proteínas) que não ocorrem naturalmente. E se quisermos fazer uma proteína que ocorre com aminoácidos não naturais? A síntese de proteínas livres de células é uma boa maneira de explorar esses aminoácidos.

Cientistas que desejam rotular proteínas para melhor usá-las em ressonância magnética nuclear, cristalografia de raios-X ou outras técnicas de visualização consideram a síntese de proteínas livre de células útil. Cientistas que desejam sintetizar muitas proteínas diferentes para estudar sua função também consideram isso útil. As vacinas também podem se beneficiar da síntese de proteínas livres de células, porque podemos sintetizar partículas semelhantes a vírus. Avanços empolgantes na medicina personalizada sugerem que a síntese de proteínas sem células pode ser usada para tornar os tratamentos individualizados para os pacientes. A síntese de proteínas livres de células também pode ser usada para a seleção de drogas candidatas para o tratamento de doenças.

Como fazemos proteínas sem células?

A síntese de proteínas livres de células precisa de duas coisas:

  1. Algo que codifica para a proteína
  2. Algo que inclui as matérias-primas para fazer a proteína.

Fácil, certo? O que codifica a proteína será uma amostra de DNA ou mRNA . O 'm' em mRNA significa 'mensageiro', e mRNA é o que transfere informações do DNA para o ribossomo. O DNA ou mRNA será o que dará as instruções sobre como fazer proteínas.

A síntese de proteínas livres de células também precisa de um extrato celular retirado de uma cultura celular. Isso é o que fornecerá a matéria-prima necessária para construir sua proteína. Existem muitos tipos de extratos disponíveis e você deve escolher aquele que funciona melhor para o seu sistema. O extrato celular mais popular vem da espécie bacteriana Escherichia coli . Os extratos de E. coli são baratos, eficientes e de alto rendimento, mas podem não ser a melhor escolha para proteínas muito grandes e complexas. Você também pode encontrar culturas de células de coelho, gérmen de trigo, inseto e até mesmo linhas de células humanas.

Normalmente, eles podem ser adquiridos em kits de fornecedores de biotecnologia online. Os kits fornecerão instruções detalhadas para você seguir.

Resumo da lição

O DNA produz o RNA, que produz a proteína. As proteínas são úteis para muitas coisas em seu corpo, e também conseguimos refinar proteínas para usos científicos, médicos e industriais.

Podemos fazer proteínas usando organismos vivos e culturas de células, mas esse processo nem sempre é o mais eficiente. Além disso, para fazer isso, temos que fornecer as condições de vida adequadas para as células ou organismos, o que nem sempre queremos fazer. Às vezes, é mais eficiente sintetizar proteínas sem células.

Sintetizar proteínas sem células tem muitos usos científicos e também pode ser usado para fins médicos, incluindo triagem de drogas, fabricação de vacinas e medicina personalizada.

Para a síntese de proteínas sem células , também chamada de tradução in vitro , precisamos de algo que forneça as instruções para a síntese de proteínas e algo que forneça a matéria-prima para a síntese de proteínas. O DNA ou mRNA fornecerá as instruções e uma cultura de células fornecerá as matérias-primas. As culturas de células para a síntese de proteínas livres de células normalmente vêm de E. coli , mas também podem vir de uma variedade de linhagens de plantas e animais.

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