Comparación de la tecnología de fusión SUMO con los sistemas tradicionales de fusión génica: Expresión y solubilidad mejoradas con SUMO

A pesar de la disponibilidad de numerosos sistemas de fusión génica, la expresión de proteínas recombinantes en Escherichia coli sigue siendo difícil. Establecer el mejor socio de fusión para proteínas difíciles de expresar sigue siendo empírico. Para determinar qué etiquetas de fusión son más adecuadas para proteínas difíciles de expresar, se completó un análisis comparativo del sistema de fusión SUMO recientemente descrito con una variedad de sistemas de fusión comúnmente utilizados. Para este estudio, se unieron tres proteínas modelo, proteína verde fluorescente mejorada (eGFP), metaloproteasa de matriz-13 (MMP13) y miostatina (factor de diferenciación de crecimiento-8, GDF8), a los extremos C de la proteína de unión a maltosa (MBP), el glutatiltransferasa (GST), la tioredoxina (TRX), NUS A, ubiquitina (Ub) y las etiquetas SUMO. Estos constructos se expresaron en E. coli y se evaluaron por expresión y solubilidad. Como era de esperar, las etiquetas de fusión variaron en su capacidad para producir cantidades manejables de eGFP soluble, MMP13 y GDF8. Las fusiones SUMO y NUS A mejoraron la expresión y la solubilidad de las proteínas recombinantes de manera más dramática. Se determinó la facilidad con la que se eliminaron las etiquetas de fusión SUMO y NUS A de sus proteínas socias. Las fusiones SUMO son escindidas por la proteasa SUMO natural, mientras que se tuvo que diseñar un sitio de proteasa AcTEV entre NUS A y su proteína socia. Un análisis cinético mostró que las proteasas SUMO y AcTEV tenían valores KM similares, pero la proteasa SUMO tenía un kcat 25 veces mayor que la proteasa AcTEV, lo que indica una enzima más eficiente catalíticamente. En conjunto, estos resultados demuestran que SUMO es superior a las etiquetas de fusión comúnmente utilizadas en mejorar la expresión y la solubilidad con la distinción de generar proteínas recombinantes con secuencias nativas.