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Síntese de Genes: aplicações na pesquisa

por Patrícia Moromisato

A tecnologia de síntese personalizada de genes da GenScript é usada por dezenas de milhares de pesquisadores em todo o mundo, que estão usando técnicas como a biologia sintética, a edição do genoma CRISPR, os efetores de ativação da transcrição (TALEs) ou qualquer construção de DNA personalizada para investigar questões em muitas ciências da vida campos de pesquisa, incluindo biologia do câncer, neurociência, virologia e design de vacinas, engenharia de anticorpos terapêuticos, biologia vegetal, bioquímica e genética. A síntese de genes proporciona simplicidade e flexibilidade para superar desafios freqüentemente encontrados em projetos de biologia molecular como, por exemplo, a otimização de códons aumenta os níveis heterólogos de expressão da proteína e a solubilidade em até 100 vezes.

Os serviços de biblioteca de síntese de genes e mutagênese aceleram o rastreamento e detecção de variantes de proteínaspara descoberta de medicamentos ou engenharia protéica. Ambos os laboratórios acadêmicos e industriais rotineiramente escolhem síntese de genes, a fim de criar proteínas de fusão, construções promotoras e repórteres para estudar a regulação da expressão gênica, anticorpos recombinantes. A síntese de genes também gera novas estratégias para modificar geneticamente linhas celulares, plantas ou animais - de fermento a macacos!

Biologia Sintética

A Biologia Sintética aplica princípios de engenharia a sistemas biológicos, criando e construindo novas peças de DNA para transformar células em máquinas úteis para produzir biocombustíveis, medicamentos e outros materiais orgânicos de importância econômica. A plataforma de produção personalizada de genes revolucionou a biologia sintética através da síntese química  de novas moléculas de DNA, codificando proteínas novas ou otimizadas, mapeando circuitos metabólicos ou mesmo genomas inteiros. A síntese de genes expande as possibilidades de seqüências de DNA de design personalizado para aplicações específicas, de uma forma mais poderosa e eficiente do que a tecnologia de DNA recombinante, mais clássica, que exige o molde de DNA  natural como material de partida. Como pioneira na tecnologia em síntese de genes, e líder entre as empresas de biologia sintética em todo o mundo, nossa parceira GenScript permitiu uma nova era no campo da biologia sintética, produzindo novos insights sobre os princípios fundamentais da vida, bem como novos avanços em energia, medicina e outros empreendimentos economicamente importantes.

 

Referências:

  • Lentini R, 
  • et al.
  •  Integrating artificial with natural cells to translate chemical messages that direct E. coli behaviour. Nature Commun. 2014 May 30;5:4012. Free Full Text
  • Nunes S. et al. A Synthetic Biology Approach For a Vaccine Platform Against Known and Newly Emerging Serotypes of Bluetongue Virus. 
  • J Virol.
  •  2014 Nov;88(21):12222-32. Free Full Text
  • Angermayr SA, 
  • et al.

 Exploring metabolic engineering design principles for the photosynthetic production of lactic acid by Synechocystis sp. PCC6803. Biotechnol Biofuels. 2014 Jun 26;7:99. Free Full Text

  • Kang MK 

et al. Synthetic biology platform of CoryneBrick vectors for gene expression in Corynebacterium glutamicum and its application to xylose utilization. Appl Microbiol Biotechnol. 2014 Jul;98(13):5991-6002. Full Text

  • Bi C 

et al. Development of a broad-host synthetic biology toolbox for ralstonia eutropha and its application to engineering hydrocarbon biofuel production. Microb Cell Fact. 2013 Nov 13;12:107. Free Full Text

  • Lakshmi S. 

et al. Gene gymnastics: Synthetic biology for baculovirus expression vector system engineering.Bioengineered. 2013 Sep-Oct;4(5):279-87. Free Full Text

Neurociências

A síntese de genes é amplamente utilizada em estudos de pesquisa de neurociências: a otimização de códons das 'canalrhodopsins'  permite abordagens optogenéticas para a visualização de caminhos neuronais; Clones de ORFs personalizados e construções de RNAi estão elucidando caminhos de sinalização de glioblastoma; e as variantes de genes são utilizadas para investigar os mecanismos de sinalização neuronal que estão subjacentes à plasticidade da sinapse e aos comportamentos de aprendizagem. A parceira da FastBio, GenScript, tem se mostrado como a provedora de síntese de genes mais citada no mundo, com mais de 300 publicações de neurociência, incluindo outros produtos e serviços para o desenvolvimento biotecnológico. 

Engenharia Genética

A síntese de genes é rotineiramente utilizada para gerar construções de DNA usadas para engenharia genética em células, tecidos e organismos. Os projetos de engenharia genética podem usar genes sintéticos para expressar as proteínas desejadas, mapear circuitos metabólicos ou outras características, para fins de pesquisa básica de ciências da vida, estudos biomédicos / translacionais ou aplicações industriais. A engenharia genética é uma porção chave do campo crescente da biologia sintética, e a síntese de genes está impulsionando desenvolvimentos de ponta. Ela oferece flexibilidade máxima na geração de genes mutantes, bibliotecas variantes ou genes otimizados  para a expressão eficiente de proteínas recombinantes, em qualquer sistema hospedeiro. Novas tecnologias, como a plataforma CRISPR, fornecem ferramentas poderosas para modificações genéticas, através de  edições genômicas, que incorporam a plataforma de síntese de genes para corrigir ou modificar sequências genômicas com alta eficiência e especificidade. 

Biologia Vegetal e pesquisa agrícola

A síntese de genes é amplamente utilizada em biologia vegetal e estudos de pesquisa agrícola, desde a compreensão de caminhos de sinalização de plantas até os estudos para a proteção de espécies e ecossistemas ameaçados de extinção. Os resultados da pesquisa em biologia vegetal têm aplicações críticas, incluindo a descoberta de produtos naturais com usos farmacêuticos ou industriais, bem como a criação de novas variedades de culturas alimentares para superar os desafios da segurança alimentar e da nutrição global. Centenas de artigos no campo de Biologia vegetal citam serviços e produtos GenScript em suas seções de métodos, incluindo dezenas de trabalhos em Fisiologia Vegetal, o jornal do ASPB.

 

Referências:

  • Yang 
  • et al.
  •  RNA silencing is induced by the expression of foreign recombinant products in transgenic rice.Plant Sci. 2014 Aug;138-146 Read Free Full Text
  • Candat 
  • et al.

 The Ubiquitous Distribution of Late Embryogenesis Abundant Proteins across Cell Compartments in Arabidopsis Offers Tailored Protection against Abiotic Stress. Plant Cell. 2014 Jul;26(7);3148-66 Read Free Full Text

  • Gruhn 

et al. A new subfamily of putative cytokinin receptors is revealed by an analysis of the evolution of the two-component signaling system of plants. Plant Physiol. 2014 Feb Read Free Full Text

  • Blommert 

et al. The maize Gα gene COMPACT PLANT2 functions in CLAVATA signalling to control shoot meristem size. Nature 502, 555–558 (24 October 2013). Read Free Full Text

Desenho de vacinas

A síntese de genes é rotineiramente utilizada na pesquisa de vacinas, a partir de estudos básicos em imunologia e microbiologia que são críticos para o projeto de vacina racional, seja para o uso direto na imunização, ou indireto nas construções e desenvolvimento vacinal. Novas vacinas são necessárias para controlar ameaças emergentes, como o SARS-CoV2 e Ebola, bem como vírus infecciosos persistentes, como a influenza sazonal A. Construções vacinais, por sua vez, podem  prevenir  infecções por vírus oncogênicos e/ou estimular uma resposta imunitária contra tumores. Importante ressaltar que o desenvolvimento de vacinas pode ser acelerado através da plataforma de síntese de genes - O pacote 'Rush Gene Synthesis' ajudou a Novavax a desenvolver um candidato a vacina contra gripe aviária A / H7N9 em tempo recorde de apenas 28 dias, menos de 6 semanas após os relatos iniciais de infecções por H7N9 em abril de 2013.

Não perca tempo! Entre em contato com nossa equipe, que o ajudará nos projetos de síntese de genes. 

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