¿Qué sucede cuando una proteína se expresa constitutivamente en una célula?

El impacto de una proteína expresada constitutivamente depende en gran medida de la velocidad de expresión y el crecimiento de la célula.

Es importante reconocer que en el contexto de estos problemas de expresión de proteínas, las células no son estáticas. De hecho, a menudo siguen creciendo y se agrandan o se dividen para comenzar nuevamente el proceso. Esto esencialmente causa que el volumen “efectivo” de la célula crezca y esencialmente diluya su proteína de interés.

Así es exactamente como funcionan los quimiostatos de perfusión. En nuestro modelo de quimiostato básico, tiene un flujo regular ([matemática] F [/ matemática]) de reactivos nuevos ([matemática] S [/ math]) y un flujo (o sangrado) regular de productos ([matemática] X [/ math]) fuera.

En estado estacionario, la tasa de crecimiento de la celda es equivalente a la tasa de dilución ([matemática] D [/ math] o [math] \ mu [/ math]). En los quimiostatos, esa tasa de dilución es igual a la velocidad de flujo ([matemática F [/ matemática]) dividida por el volumen ([matemática] V [/ matemática]). En nuestro sistema celular, en cambio, tenemos un volumen cambiante. Suponiendo que tengamos una fuente regular de nutrientes, para evitar una acumulación de su producto, desea que la formación de su producto coincida con su tasa de dilución.

Una de las cosas buenas del modelo de sustrato a crecimiento celular es que generalmente siguió la ecuación de Monod. En estado estacionario, su tasa de crecimiento está ligada a una concentración de sustrato límite [matemática] S [/ math] en la siguiente relación. En altas concentraciones de sustrato, alcanzará su [matemática] \ mu_ {max} [/ math]. Sin embargo, cuando la concentración de su subestado coincida con su [math] K_S [/ math], entonces alcanzará eficazmente su punto medio.

Por lo tanto, si conoce su tasa de producción [matemática D] [/ math], puede hacer coincidir efectivamente su tasa de crecimiento celular [matemática] \ mu [/ math] controlando la concentración de su sustrato [matemático S [/ math] y mantener su células que regularmente producen su proteína de interés para siempre.

Que es como se hacen sus proteínas recombinantes.

Hay una versión de esto en E.coli , aunque es cuando se expresa una proteína particular, y Durant realmente necesita tener una expresión particularmente alta.

La ARN polimerasa de fagos T7 bombardea a través de las señales de terminación de la transcripción de E. coli ordinarias. Si expresas T7 RNAP en una célula que porta un plásmido de alto número de copias que contiene un promotor T7, la polimerasa simplemente continuará dando vueltas y vueltas al plásmido, usando ribonucleótidos más rápido de lo que la célula puede sintetizarlos. Esto matará a la célula.

Tom Schneider utilizó esto como un ensayo para explorar los requisitos de secuencia de los promotores T7 y demostró que una gran parte de la secuencia que se conserva en las impresoras es realmente prescindible, lo que coincide con su descubrimiento de que los promotores T7 tienen mucha más conservación de secuencia de la requerida ubíquelos en un espacio genómico E.coli + T7.

Entonces, si una proteína se expresa tanto que la célula se queda sin recursos, ¿la célula morirá?

Si esa es su pregunta, entonces la respuesta es sí, la celda morirá.

En esencia, mueres de hambre a la célula de un nutriente específico, ya que produce demasiada proteína. Esto no es muy probable, sin embargo. Las células humanas al menos tienen un suministro abundante de nutrientes, por lo que no se podría realmente agotarlas solo mediante la regulación positiva de una sola proteína.

Sin embargo, como esto es hipotético, una célula que produce más proteínas que otra célula morirá de hambre más rápido ya que está utilizando más recursos.

Esto matará a la célula ya que no podrá producir una proteína que necesita. Esto podría significar que tiene una tonelada de proteína A, pero la proteína B es necesaria para la vida, etc. A través de cualquier cantidad de mecanismos, esto podría inducir la apoptosis en una célula.

Supongo que me gustaría aclarar si me preguntas si la proteína “morirá”.

Las proteínas no mueren ya que no son un organismo vivo.

Ahora, si usted está preguntando si el organismo morirá si produce una proteína que no está regulada, yo diría que eventualmente morirá como todas las células. La pregunta sería la duración antes de que la célula muera.