细菌合成蛋白质量控制系统

2021年2月5日Nature Chemical Biology报道，韩国首尔国立大学工程学院研究团队开发了一个合成蛋白质质量控制系统（protein quality control，ProQC），可以增强细菌的蛋白质全长翻译能力。

重组蛋白质已经广泛应用于各种工业领域。蛋白质需要保持全长和适当的三维结构才能发挥功能。但是，由于细菌中的转录和翻译步骤同时发生在同一个地方，截短的基因可以作为核糖体翻译的模板，从而产生不完整的多肽。因此，微生物细胞工厂生产重组蛋白质需要多个蛋白质纯化步骤。

该研究团队开发的合成蛋白质质量控制系统是一种合成的基因表达盒，限制核糖体只使用完整的mRNA作为模板。真核表达系统翻译过程在转录过程完成后开始，该系统模拟这一过程，当位于mRNA 3’端的顺式触发元件与5’端的Toehold开关杂交，才能暴露核糖体结合位点进行翻译，序列特异性mRNA环化，确保核糖体有效地重新启动。

研究者将合成蛋白质质量控制系统应用于各种蛋白质表达，全长蛋白质合成增加至2.5倍，而不改变转录或翻译效率。此外，将ProQC系统应用于3-羟基丙酸，通过确保酶在生物合成途径中的全长表达来生产紫胶素和番茄红素，使生化产量提高1.6到2.3倍。

该基因表达系统可使细菌选择性地翻译完整的mRNA，自行合成高质量的蛋白质。该系统与现有重组蛋白生产策略结合，可以极大地提高微生物重组蛋白和生化生产的效率，在生物制药、工业酶和生物基化学品的领域有广泛应用前景。

吴晓燕 编译自https://phys.org/news/2021-02-synthetic-protein-quality-bacteria.html

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41589-021-00736-3

原文标题：Synthetic protein quality control to enhance full-length translation in bacteria