Designing a professional-secretory synthetic endoplasmic reticulum in yeasts and plant cells

Das endoplasmatische Retikulum (ER) ist die Schlüsselorganelle für die Faltung und Prozessierung von sekretorischen Proteinen. Ineffiziente Faltung und Sekretion sind eine große Herausforderung bei der Herstellung rekombinanter Proteine, die als Biopharmazeutika oder zur Sicherung des künftigen Nahrungsmittelbedarfs benötigt werden. In den meisten Zellen, die keine Säugetiere sind, werden diese Prozesse durch das ER räumlich begrenzt. SynthER zielt darauf ab, über die bloße physische ER-Erweiterung hinauszugehen, indem die Funktionalität durch orthogonale und kombinatorische Expression von synthetischen ER-formenden Proteinen in Hefe- und Pflanzenzellen maßgeschneidert wird. Nach dem Vorbild professioneller sekretorischer Säugetierzellen will SynthER deren ER-Architektur in Hefe und Pflanzen biomimetisch nachbilden. Die neuen Morphologien werden mit einer breiten Palette von mikroskopischen Methoden und quantitativen Bildanalysen überwacht, und ihre Auswirkungen auf die Qualität und Quantität der sezernierten rekombinanten Proteine werden bestimmt. Darüber hinaus sollen synthetische ER-Exit-Vesikel (SERV) so konstruiert werden, dass sie ihre Proteinladung direkt an die Plasmamembran abgeben und so die oft nachteiligen Funktionen der Golgi und der Vakuole umgehen. SERVs sollen programmierbare synthetische Schaltkreise sein, die bei Bedarf exprimiert werden können. Insgesamt wird SynthER neuartige Zellfabrikkonzepte entwickeln, die einen bedeutenden Fortschritt gegenüber dem heutigen Stand der Technik darstellen. Das synthetische Endomembran-Engineering behandelt ein aktuelles Forschungsthema durch einen bahnbrechenden Ansatz der synthetischen Biologie, der das Potenzial hat, sowohl das wissenschaftliche Verständnis der Plastizität von Sekretionswegen als auch technologische Anwendungen voranzutreiben und damit der Medizin und Biotechnologie zu nutzen.