Proteína de fusión

Para as proteínas implicadas na fusión de membranas ver proteína de fusión de membranas.
miniatura|331x331px|Unha proteína quimera que comprende dúas subunidades e unha proteína enlazadora (linker) sintetizada pola tecnoloxía da fusión recombinante.
As proteínas de fusión ou proteínas quimera (ou quiméricas) son proteínas creadas mediante a unión de dous ou máis xenes que orixinalmente codificaban proteínas separadas, xa sexa por causas naturais ou artificiais.NCI Dictionary of Cancer Terms A tradución destes xenes de fusión dá lugar a un só ou varios polipéptidos con propiedades funcionais derivadas de cada unha das proteínas orixinais. As proteínas de fusión recombinantes créanse artificialmente pola tecnoloxía do ADN recombinante para o seu uso en investigación biolóxica ou terapéutica. Co termo proteína quimera ou quimérica desígnanse xeralmente proteínas híbridas feitas de polipéptidos que teñen diferentes funcións ou diferentes patróns físico-químicos. As proteínas quiméricas mutantes aparecen de forma natural cando unha mutación complexa, como unha translocación cromosómica, duplicación en tándem, ou retrotransposición orixina unha nova secuencia codificante que contén partes das secuencias codificantes de dous xenes diferentes. As proteínas de fusión que aparecen de forma natural encóntranse xeralmente en células cancerosas, nas que funcionan como oncoproteínas. A proteína de fusión bcr-abl é un exemplo ben coñecido de proteína de fusión oncoxénica, e considérase que é o principal produto oncoxénico que leva ao desenvolvemento da leucemia mielóxena crónica.

Funcións
Algunhas proteínas de fusión combinan péptidos completos e, por tanto, conteñen todos os dominios funcionais das proteínas orixinais. Porén, outras proteínas de fusión, especialmente as que aparecen de forma natural, combinan soamente algunhas porcións das secuencias codificantes e non manteñen as funcións orixinais dos xenes parentais que as formaron.

Moitas fusións de xenes completos son totalmente funcionais, e poden actuar en substitución dos péptidos orixinais. Porén, algunhas outras, sofren interaccións entre as dúas proteínas que poden modificar as súas funcións. Alén destes efectos, algunhas fusións de xenes poden causar cambios reguladores que alteran o momento e o lugar en que actúan estes xenes. No caso das fusións de xenes parciais, os cambios de diferentes sitios activos e dominios de unión teñen a potencialidade de dar lugar a novas proteínas con novas funcións.

Tecnoloxía recombinante
miniatura|399x399px|Fusión de dous xenes (BCR-ABL) para codificar unha proteína oncoxénica recombinante.
Unha proteína de fusión recombinante é unha proteína creada por medio da alteración por enxeñaría xenética dun xene de fusión. Isto normalmente implica eliminar o codón de parada dunha secuencia de ADNc que codifica a primeira proteína, despois engádese respectando a pauta de lectura a secuencia de ADNc da segunda proteína ligándoa cunha ligase ou por PCR de extensión de solapamento. Esa secuencia de ADN expresarase despois nunha célula como unha soa proteína. A proteína pode ser alterada por enxeñaría para incluír a secuencia completa de ambas as proteínas orixinais ou só unha porción de ambas.

Se as dúas entidades son proteínas, a miúdo engádense tamén péptidos enlazadores ou linkers, que fan máis probable que as proteínas se preguen independentemente e se comporten como se espera.Xiaoying Chen, Jennica L. Zaro, Wei-Chiang Shen. Fusion protein linkers: Property, design and functionality. Advanced Drug Delivery Reviews. Volume 65, Issue 10, 15 October 2013, Pages 1357–1369.  Especialmente no caso no que os linkers permiten a purificación de proteínas, os linkers da proteína ou os péptidos de fusión son ás veces alterados por enxeñaría engadíndolles sitios de clivaxe para proteases ou axentes químicos que permiten a liberación das dúas proteínas separadas. Esta técnica úsase frecuentemente para a identificación e purificación de proteínas fusionándolles unha proteína GSTMargret B. Einarson, Elena N. Pugacheva and Jason R. Orlinick. Preparation of GST Fusion Proteins. doi 10.1101/pdb.prot4738. Cold Spring Harb Protoc. 2007. , un péptido FLAG, ou un péptido hexa-his (etiqueta 6xHis), que pode illarse utilizando a cromatografía de afinidade con resinas de níquel ou cobalto. As proteínas quiméricas diméricas ou multiméricas poden obterse por enxeñaría xenética por medio da fusión ás proteínas orixinais de dominios peptídicos que inducen unha dimerización ou multimerización de proteínas artificial (por exemplo, a estreptavidina ou as cremalleiras de leucina). As proteínas de fusión poden tamén fabricarse a partir de toxinas ou anticorpos unidos a elas para estudar o desenvolvemento dunha doenza.

Fármacos de proteínas quiméricas
miniatura|200px|Comparación entre anticorpos monoclonais quiméricos (arriba á dereita), humanizados (abaixo á esquerda) e quiméricos/humanizados (abaixo no centro). As partes humanas están representadas en cor castaña e as non humanas en azul.
A finalidade de crear proteínas de fusión no desenvolvemento de fármacos é darlle as propiedades de cada proteína "parental" ás proteínas quiméricas resultantes. Dispoñemos actualmente de varios fármacos de proteínas quiméricas para uso médico.

Moitos fármacos de proteínas quiméricas son anticorpos monoclonais cuxa especificidade por unha molécula diana determinada se desenvolveu en ratos e, por tanto, eran inicialmente anticorpos de ratos. Como non son proteínas humanas, os anticorpos de ratos tenden a provocar unha reacción inmunitaria ao administralos aos humanos. O proceso de quimerización implica a substitución por enxeñaría xenética dos segmentos da molécula de anticorpo que a distinguen dun anticorpo humano. Por exemplo, poden introducirse os dominios constantes de anticorpos humanos, eliminando dese modo a maioría das porcións potencialmente inmunoxénicas do fármaco sen alterar a súa especificidade pola diana terapéutica procurada. Deste modo orixínanse anticorpos quiméricos. A nomenclatura de anticorpos establece que este tipo de modificación se indique inserindo a raíz -xi- na Denominación Común Internacional (DCI) do anticorpo (por exemplo, abciximab). Se ademais se substitúen partes dos dominios variables do anticorpo polas porcións humanas, obtéñense anticorpos humanizadosHou S, Li B, Wang L, Qian W, Zhang D, Hong X, Wang H, Guo Y (July 2008). "Humanization of an anti-CD34 monoclonal antibody by complementarity-determining region grafting based on computer-assisted molecular modeling.". J Biochem 144 (1): 115–20. DOI:10.1093/jb/mvn052. PMID 18424812.. Aínda que non son conceptualmente distintos dos anticorpos quimeras, os deste tipo indícanse engadindo a raíz -zu-, como en daclizumab.

Ademais de para a formación de anticorpos quiméricos e humanizados, hai outros propósitos farmacéuticos para os que é conveniente a creación de construtos quiméricos. O etanercept, por exemplo, é un bloqueador do TNFα creado pola combinación dun receptor do factor de necrose tumoral (TNFR) coa rexión Fc da inmunoglobulina G1. O TNFR proporciona especificidade para a diana e o segmento Fc do anticorpo crese que engade estabilidade e facilita a distribución do fármaco.

Distribución natural
Os xenes de fusión que aparecen de forma natural orixínanse na maioría dos casos cando unha translocación cromosómica substitúe os exóns terminais dun xene por exóns intactos dun segundo xene. Isto crea un só xene que pode transcribirse, empalmarse, e traducirse para producir unha proteína de fusión funcional. Moitos importantes oncoxenes que promoven o cancro son xenes de fusión producidos deste modo.Mitelman, F; Johansson, B; Mertens, F (2007). "The impact of translocations and gene fusions on cancer causation". Nature reviews. Cancer 7 (4): 233–45. doi:10.1038/nrc2091. PMID 17361217.

Son exemplos:
 Proteína de fusión Gag-onc
 Proteína de fusión Bcr-abl
 Proteína de fusión Tpr-met

Os anticorpos son proteínas de fusión producidas por recombinación V(D)J.

Notas

 Véxase tamén
Outros artigos
Enxeñaría xenética
Enxeñaría de proteínas

Ligazóns externas


Categoría:Proteínas
Categoría:Biotecnoloxía