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Methode zur Verbesserung des Hefeoberflächendisplays
Gentechnisch veränderte Zellen der Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae) synthetisieren interessante Proteine an ihren Zellwänden mit Hilfe des Hefeoberflächendisplays – einem Werkzeug, welches das Engineering und die gezielte Evolution von Proteinen unterstützt. (Bild: © M. Oeggerli/Micronaut , unterstützt durch das Universitätsspital Basel und das Biozentrum der Universität Basel)
Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben eine Methode zur Verbesserung des sogenannten Hefeoberflächendisplays entwickelt. Das Hefeoberflächendisplay ist ein wertvolles Werkzeug für das Protein-Engineering und die gezielte Evolution von Proteinen.
Bei diesem Verfahren werden Hefezellen mit spezifischen Genen ausgestattet. Diese enthalten die Baupläne für die Zelle, um auf der Zelloberfläche verschiedene Versionen eines Proteins zu bilden, die dann mit anderen Zellen, Proteinen oder Antikörpern interagieren und an diese binden können. Die Bindung ermöglicht es den Forschenden in einem automatisierten Prozess die Hefezellen auszuwählen, auf deren Oberfläche die gewünschten Proteine verankert wurden.
Die Methode wird inzwischen häufig eingesetzt, um Zellen mit einer bestimmten genetischen Ausstattung (Genotyp) anhand physiologischer Merkmale (Phänotyp) auszuwählen.
Beim Standard-Hefeoberflächendisplay kann jedoch die Kopienzahl der präsentierten Proteinvarianten nicht genau kontrolliert werden, was Screening-Experimente mit hohem Durchsatz erschweren kann. Ein Team um Professor Dr. Michael Nash vom Departement für Chemie (Universität Basel), dem Departement für Biosysteme (ETH Zürich in Basel) und dem Swiss Nanoscience Institute hat nun in der Fachzeitschrift «ACS Synthetic Biology» eine Methode entwickelt, mit der sich die Kopienzahl von Proteinen auf Hefezellen mithilfe eines genetischen Schaltkreises einstellen lässt.
"Anhand verschiedener Modellproteine haben wir gezeigt, dass wir durch die Regulierung der Kopienzahl der Proteine spezifische phänotypische Aktivitäten wie Enzymaktivität, Zellanhaftung oder Antikörperbindung beeinflussen können", erklärt Erstautor Joanan Lopez-Morales, Doktorand an der SNI-Doktorandenschule im Team von Michael Nash. "Die Möglichkeit, biologische Eigenschaften auf der Oberfläche von Hefezellen zu beeinflussen wird dem Protein-Engineering und der gerichteten Evolution für breite Klassen von therapeutischen und diagnostischen Proteinen zugute kommen", ergänzt Michael Nash.