Questão de Biologia — Bioinformática — VUNESP 2024

Expressão de proteínas recombinantes em células de mamífero

Gabarito: letra A. A falha na expressão ocorre porque a sequência do promotor não é reconhecida pela maquinaria de transcrição da célula hospedeira. O promotor é o sítio onde a RNA polimerase se liga para iniciar a transcrição; se ele não for compatível com a célula hospedeira, o gene não será transcrito e, consequentemente, a proteína não será produzida.

A expressão de uma proteína recombinante em células de mamífero depende de uma série de elementos que precisam ser compatíveis com a maquinaria celular do hospedeiro. O promotor é uma sequência de DNA que sinaliza o início da transcrição e é reconhecido por fatores de transcrição e pela RNA polimerase da célula. Cada organismo possui promotores específicos; um promotor forte para bactérias, como o promotor T7, não é reconhecido pela RNA polimerase de células de mamífero. Portanto, ao construir um vetor de expressão para células de mamífero, é essencial utilizar um promotor que seja funcional nesse tipo celular, como o promotor do citomegalovírus (CMV) ou o promotor do gene da beta-actina.

Além do promotor, outros elementos são importantes para a expressão eficiente em células de mamífero, como o sinal de poliadenilação, que estabiliza o mRNA e permite sua exportação para o citoplasma, e a presença de íntrons, que podem aumentar a eficiência da expressão. No entanto, a ausência de um íntron não impede a expressão, pois muitos vetores utilizam cDNA sem íntrons e ainda assim produzem proteínas. O sinal de localização nuclear (NLS) é relevante para proteínas que precisam ser transportadas para o núcleo, mas não é um requisito para a expressão da proteína em si. A origem de replicação é necessária para a replicação do vetor, mas em células de mamífero, a integração do vetor no genoma ou a manutenção episomal pode não depender de uma origem específica. A concentração de soro no meio de cultura pode afetar o crescimento celular e a produção de proteínas, mas não é a causa primária da ausência total de expressão.

A pegadinha desta questão está em distinguir os elementos que são essenciais para a transcrição (promotor) daqueles que são importantes para outros processos, como replicação (origem de replicação) ou localização subcelular (NLS). O candidato pode ser levado a escolher uma alternativa que pareça plausível, mas que não explica diretamente a falha na transcrição. A alternativa A é a única que aborda diretamente o reconhecimento do promotor pela maquinaria de transcrição, que é o passo inicial e fundamental para a expressão gênica.

Alternativa A — ✅ Correta ⟵ GABARITO

A alternativa está correta porque o promotor é a sequência de DNA que a RNA polimerase reconhece para iniciar a transcrição. Se o promotor não for compatível com a célula hospedeira, a transcrição não ocorre, e a proteína não é expressa. No contexto de células de mamífero, é necessário usar um promotor que seja reconhecido pela RNA polimerase II dessas células, como o promotor CMV. A alternativa aponta exatamente essa incompatibilidade como a causa da falha.

Alternativa B — ❌ Incorreta

A presença de um íntron no vetor de expressão não impede a expressão em células de mamífero. Pelo contrário, a presença de íntrons pode até aumentar a eficiência da expressão, pois o splicing é um processo natural em eucariotos e pode melhorar a estabilidade do mRNA. Muitos vetores de expressão para células de mamífero utilizam cDNA, que não possui íntrons, e ainda assim produzem proteínas de forma eficiente. Portanto, a presença de um íntron não é a causa da falha.

Alternativa C — ❌ Incorreta

O sinal de localização nuclear (NLS) é uma sequência que direciona a proteína para o núcleo, mas não é necessário para a expressão da proteína em si. A expressão envolve transcrição e tradução, que ocorrem independentemente da localização final da proteína. A ausência de NLS pode afetar a função da proteína se ela precisar atuar no núcleo, mas não impede sua síntese. Portanto, essa alternativa não explica a falha na expressão.

Alternativa D — ❌ Incorreta

A origem de replicação é necessária para a replicação do vetor, mas em células de mamífero, a expressão pode ocorrer mesmo sem uma origem de replicação compatível, pois o vetor pode se integrar ao genoma ou ser mantido de forma episomal. A ausência de uma origem de replicação compatível pode afetar a manutenção do vetor, mas não impede diretamente a transcrição do gene. Portanto, essa alternativa não é a causa mais provável da falha na expressão.

Alternativa E — ❌ Incorreta

A concentração de soro no meio de cultura pode influenciar o crescimento celular e a produção de proteínas, mas não é a causa primária da ausência total de expressão. Se o promotor não for reconhecido, a proteína não será expressa independentemente da concentração de soro. A alternativa E aborda um fator que pode afetar a quantidade de proteína produzida, mas não explica a falha completa na expressão.

Gabarito: letra A