El Auge de los Proteínas Bioestructurales Sintéticas

Las proteínas bioestructurales, macromoléculas naturalmente evolucionadas como la fibroína de seda, elastina y colágeno, poseen propiedades mecánicas excepcionales, biocompatibilidad y degradabilidad. Sus capacidades de ensamblaje jerárquico permiten la formación de materiales avanzados, incluidos fibras, haces, nanocargadores, microestructuras, andamios y materiales bio-vivos, todos ahora alcanzables mediante la síntesis artificial de genes.

Progreso de la Investigación:

• 2010: Se desarrolló una elastina artificial que imita las estructuras naturales de titina reorganizando módulos GB1 y repeticiones conservadas.
• 2016: Se creó un sistema artificial de captura de luz que imita las fotobacterias naturales utilizando la autoensamblaje de proteínas cíclicas SP1. También se logró su expresión en sistemas heterólogos como bacterias, levaduras y plantas transgénicas.
• 2021: Se diseñaron amarres fotosensibles para la regulación mecánica de células madre, ofreciendo un método para controlar la diferenciación celular a través de la mecanotransducción.

Aplicaciones:

El colágeno, hidrofílico y biocompatible, se utiliza en tendones artificiales, vasos sanguíneos, implantes dentales y más. Las fibrinas de seda y proteínas similares a la elastina forman nanocargadores para la liberación controlada de fármacos. Ensamblajes de péptidos se integran con fármacos funcionales, mejorando los nanocargadores de inmunoterapia.

Ventajas y Desventajas:

• Ventajas: Propiedades mecánicas, biocompatibilidad y degradabilidad.
• Desventajas: Inestabilidad en sistemas sintéticos debido a altos pesos moleculares y secuencias repetidas; baja compatibilidad con sistemas procariotas; daño en la estructura de las proteínas durante el ensamblaje; relaciones poco claras entre secuencia-estructura-función de aminoácidos.

Conclusión:

La biosíntesis eficiente, escalable y costo-efectiva de proteínas estructurales de alto rendimiento es crucial. Los sistemas sintéticos para la secreción de proteínas reducen los costos de purificación. La edición genética, la evolución dirigida y la biología sintética impulsarán el desarrollo de hospedadores eficientes. La "Factoría de Genes" de Yaohai Bio-Pharma automatiza la síntesis, reduciendo los costos de ADN y revolucionando la bio-ciencia.

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