¿Qué papel tiene la bioquímica en la biología sintética?

Caso 1: imagina que tienes una proteína fluorescente que puede ser excitada por un rango estrecho de longitudes de onda, pero emite un amplio espectro de longitudes de onda. Desea que esta proteína actúe como un biosensor para un producto que produce su circuito genético, pero el amplio espectro de emisión hace que el detector produzca señales poco confiables con mucho ruido. Desea restringir el espectro de emisión para que su proteína fluorescente biosensora sea más modular ( es decir, un instrumento más preciso). Este es un desafío clásico en biología sintética: hacer que los componentes genéticos sean más predecibles para que podamos trabajar con ellos como ingenieros eléctricos que usan piezas de circuitos impresos.

Aquí, necesita bioquímica para rediseñar la estructura de la proteína fluorescente de modo que emite con un rango más estrecho, lo que permite que el detector produzca señales más precisas. Puede rediseñar la proteína ( es decir, biología molecular + bioinformática estructural ) de forma totalmente aleatoria mediante la evolución dirigida, racionalmente mediante mutagénesis dirigida al sitio, o de forma semirracional con métodos híbridos.

Caso 2: imagine que le gustaría diseñar metabólicamente E. coli en una fábrica microbiana, y ha reunido seis genes en un plásmido que expresará seis proteínas para convertir el sustrato A sin procesar en un producto farmacológico de alto valor B. Usted tome las constantes catalíticas y otros parámetros relevantes de cada proteína y el medio ambiente (inter / extracelular) y añádalos a un modelo matemático que hizo que predice la tasa de conversión final de A a B. Usted encuentra que no es lo suficientemente eficiente como para ser económicamente viable si fueras a comercializarlo.

Aquí, necesita bioquímica para determinar qué métodos abreviados se pueden hacer en la vía de síntesis ( es decir, química orgánica + metabolismo). Descubres que necesitas una enolasa para convertir un grupo cetona en un producto intermedio a la forma enol si quieres eliminar la necesidad de expresar cuatro proteínas diferentes ( es decir, seis → tres genes). Al hacer esto, esencialmente ha reducido a la mitad la carga metabólica de las células, por lo que ahora su OGM puede convertir A a B de manera más eficiente que un proceso quimiocatalítico tóxico actual.

La bioquímica aplicada es necesaria en biología sintética porque proporciona los medios para manipular las proteínas y las redes metabólicas según sus especificaciones de diseño. La bioquímica también puede ser importante cuando desee diseñar moléculas de ARN funcionales también ( p . Ej. ARNetilos y aptámeros de ARN).

Esto es importante porque los circuitos genéticos dependen de que los productos genéticos se comporten con un caos mínimo. Si puede modificarlos para que se comporten de manera más predecible ( es decir , digital, analógica, siguiendo algún tipo de función definida a lo largo del tiempo), específicamente ( es decir, mejor enlace para el objetivo, enlace inferior para fuera del objetivo) y eficientemente ( es decir , más rápido, menos lateral productos, menor barrera energética), entonces efectivamente ha modularizado y caracterizado algo que es uno de los objetivos principales de la biología sintética.

Sin bioquímica, tendría significativamente menos medios para aplicar la ingeniería a la biología. Del mismo modo, sin biología molecular, no tendría medios para manipular físicamente su sistema. Cuando se trata de diseño e implementación en el laboratorio húmedo , se necesita bioquímica y biología molecular.

Aclamaciones.

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