Estudio: Una alga unicelular produce por primera vez toda la proteína de pico del coronavirus

El equipo de Anna Kiefer y Justus Niemeyer apuesta por la microalga *Chlamydomonas reinhardtii* para producir la proteína Spike. (Foto: Koziel/TUK)

Para producir principios activos médicos, a menudo se emplean microorganismos como bacterias. Sin embargo, en el caso de moléculas complejas, estos microorganismos alcanzan sus límites, ya que no son capaces de sintetizarlas. Una alternativa es la especie unicelular de alga verde Chlamydomonas reinhardtii. Investigadores de la Universidad Tecnológica de Kaiserslautern (TUK) han logrado por primera vez que esta produzca toda la proteína espiga del coronavirus, que se une a las células humanas. Hasta ahora, esto no había sido posible. El trabajo demuestra qué papel podría jugar esta alga en la producción de principios activos en el futuro. El estudio fue publicado en la prestigiosa revista especializada Frontiers in Plant Science.

Microorganismos como bacterias y levaduras se utilizan como microfábricas, ya que con ellos se pueden producir ciertos proteínas a escala industrial de manera relativamente sencilla. Esto también es de interés para la investigación farmacéutica, por ejemplo, para desarrollar proteínas terapéuticas. Otros métodos suelen ser costosos y laboriosos.

En el caso de moléculas complejas, las bacterias alcanzan sus límites. "No son capaces de glicosilar proteínas", explica Justus Niemeyer, doctorando en el grupo de trabajo de Biotecnología Molecular y Biología de Sistemas del profesor Dr. Michael Schroda en la TU Kaiserslautern. Esto significa que se les añaden cadenas de azúcares a esas moléculas. "Cada organismo tiene un patrón característico propio", continúa. "Esta firma es necesaria para que las proteínas sean funcionales".

Por ello, la alga verde unicelular Chlamydomonas reinhardtii está cada vez más en el foco de la investigación. "Con ella se pueden sintetizar moléculas complejas", dice la doctoranda Anna Kiefer, primera autora del estudio actual. La alga, al igual que los humanos, pertenece a los eucariotas. Estos, en contraste con los procariotas, a los que pertenecen las bacterias, tienen un núcleo celular.

El equipo, formado por estos dos investigadores, ha utilizado ahora la alga para producir la proteína espiga del coronavirus. Esta proteína es la que permite que el virus se una a la célula humana. Por ello, es de interés para la investigación, ya que puede ser un posible punto de partida para la producción de medicamentos.

"La alga también añade una firma de azúcar a la proteína. En nuestros experimentos, hemos comprobado que está activa y cumple su función. Se une a las células humanas en la cultura celular, y también se une a la proteína ACE2 en la célula", explica la bióloga de Kaiserslautern.

Por primera vez, los investigadores han logrado producir esa proteína con la ayuda de la alga. "Otro grupo de trabajo ha producido partes de la proteína espiga, pero nadie ha logrado sintetizar toda la molécula con la alga hasta ahora", dice Niemeyer. Para adaptar la información genética para la producción de la proteína espiga en la alga, los científicos utilizaron un sistema modular. Con su ayuda, crearon rápidamente y de manera eficiente planos de ADN estandarizados para la proteína.

El trabajo demuestra que las algas verdes podrían ser utilizadas en un futuro cercano para la producción de principios activos. "Se cultivan de forma económica, rápida y sostenible, y son fáciles de cuidar", resume Kiefer.

El equipo desea continuar con la investigación. Entre otras cosas, quieren trabajar en la purificación de la proteína espiga de las otras proteínas producidas por la alga. También desean estudiar en profundidad los patrones de glicosilación que utiliza la alga. "Hasta ahora, hay poca información al respecto", dice Kiefer. "¿Existen similitudes con los patrones en los humanos? ¿Cuáles son las diferencias? Queremos profundizar en esto".

El estudio fue publicado en la prestigiosa revista Frontiers in Plant Science. "Producción y secreción de la proteína espiga funcional del SARS-CoV-2 en Chlamydomonas reinhardtii"
DOI 10.3389/fpls.2022.988870