Aloproteína

Una aloproteína es una proteína sintética novedosa que contiene uno o más aminoácidos "no naturales" . En este contexto, "no natural" se refiere a un aminoácido que no se encuentra en la naturaleza (aminoácidos novedosos y sintetizados) ^{[ 1 ]} o que se encuentra en la naturaleza pero no forma parte de las proteínas ( aminoácidos naturales pero no proteinogénicos ) ^{[ 2 ] .}

La posibilidad de nuevos aminoácidos y proteínas surge porque, en la naturaleza, el código genético responsable de la estructura proteica dispone de 64 codones posibles para codificar todos los aminoácidos utilizados en las proteínas (4 nucleótidos en cada una de las 3 bases ; 4 x 4 x 4 da 64 combinaciones posibles ^{[ 3 ]} ); sin embargo, en los seres humanos y otros eucariotas , estos codifican solo 20 aminoácidos estándar. ^{[ 4 ]} Este nivel de redundancia de información dentro de la tabla de codones se conoce en bioquímica como degeneración . Abre la puerta a la posible codificación de nuevos aminoácidos. ^{[ 4 ]}

Un enfoque aprovecha la redundancia de los 3 codones que codifican una señal de "parada". Si uno de estos puede ser sustituido por otro codón de parada, entonces ese codón puede, en principio, ser "reasignado" (junto con las modificaciones necesarias de ARNt , factor de liberación y enzima ) para codificar un aminoácido nuevo sin afectar otras codificaciones existentes. ^{[ 5 ] [ 6 ]} Usando este enfoque, se pueden crear aloproteínas y aminoácidos nuevos mediante técnicas que "expanden" el código genético para incluir codificaciones nuevas adicionales, usando codones de nuevo diseño y las enzimas relacionadas ARNt ( ARN de transferencia ) y ARNt sintetasa ( aminoacil-ARNt sintetasa ). Los mecanismos habituales, que producen aminoácidos y los combinan en proteínas, luego producen aminoácidos nuevos o no proteinogénicos y los incorporan para hacer proteínas nuevas de la misma manera. En 2010, esta técnica se utilizó para reasignar un codón en el código genético de la bacteria E. coli , modificándolo para producir e incorporar un nuevo aminoácido, sin afectar negativamente las codificaciones existentes ni al propio organismo. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Entre los usos de las aloproteínas se incluyen la incorporación de átomos inusuales o pesados ​​para el análisis de la estructura por difracción , enlaces fotorreactivos ( fotoreticulantes ), grupos fluorescentes (utilizados como sondas marcadas) e interruptores moleculares para vías de señalización. ^{[ 1 ] [ 7 ]}

Las técnicas modernas de aloproteínas fueron desarrolladas por primera vez a finales de la década de 1980 por Miyazawa y Yokoyama en la Universidad de Tokio para abordar las limitaciones de los métodos existentes: la manipulación genética se limitaba a los 20 aminoácidos estándar, y la síntesis química se limitaba a pequeña escala y bajo rendimiento. ^{[ 2 ]}

Un uso temprano del término se encuentra en un artículo de 1990 titulado "Biosíntesis de aloproteína", de Koide, Yokoyama y Miyazawa. ^{[ 8 ]}

Budisa et al. proporcionan una descripción de trabajo : ^{[ 9 ]}

La ingeniería del código genético es un nuevo campo de investigación que busca reprogramar la síntesis de proteínas mediante la reasignación de codones específicos a aminoácidos no canónicos (principalmente sintéticos). Las proteínas resultantes son aloproteínas con propiedades a medida que revisten un gran interés tanto para el ámbito académico como para la biotecnología industrial.