La producción de proteínas recombinantes es una arte completamente multidisciplinario, donde las ingenierías genética y bioquímica por parte esencial del desarrollo de un bioproceso. Grandes esfuerzos se han hecho con la finalidad de maximizar las productividades de los cultivos productores de proteínas recombinantes, en especial de aquellos donde se usa como productor a Escherichia coli (Riesenberg, 1991; Bunch, 1994; Lee, 1996; Panda, 2003; Shiloach and Fass, 2005; Graslund et al., 2008). Numerosos estudios se han enfocado a mejorar la productividad de los procesos por métodos moleculares y construcción de nuevos vectores (Balbas and Bolivar, 2004; Sorensen and Mortensen, 2005; Nuc and Nuc, 2006; Saida et al., 2006). Mientras tanto, otros reportes se han enfocado en aumentar la productividad por medios ingenieriles empleando cultivos de alta densidad celular (HCDC) y estrategias de control de los cultivos que eviten la formación de sub-productos y limitaciones nutricionales (Lee, 1996; Shiloach and Fass, 2005). Sin embargo, el crecer microorganismos recombinantes aeróbicamente en cultivos de alta densidad celular se basan en el uso de cultivos severamente limitados de energía, donde las consecuencias fisiológicas sobre el crecimiento y la producción de la proteína heteróloga aún no está bien descrito (Andersson et al., 1996). Se ha propuesto que la productividad de las proteínas recombinantes en cultivos de alta densidad celular son fuertemente determinadas por varios factores como la línea celular, el plásmido y su estabilidad, la forma de cultivo y el inserto que codifica para la proteína específica (Andersson et al., 1996). Es más, debido al impacto global de la expresión de proteínas recombinantes en la compleja red de respuestas celulares, el monitoreo global de estas respuestas, como por ejemplo la proteómica se convierten en las herramientas más apropiadas de investigación (Durrschmid et al., 2008). Por lo anterior, en este proyecto se pretende producir tres proteínas de Mycobacterium tuberculosis con gran importancia inmunogénica (APA, ESAT-6 y CFP-10) en cultivos de E. coli recombinante de alta densidad celular, en un biorreactor altamente controlado, usando un mismo hospedero como lo es E. coli Rosetta (DE3) (NOVAGEN®), contenidas en el mismo plásmido (pET15b). Bajo nuestro conocimiento no hay reportes en la literatura sobre respuestas globales del efecto de producir tres proteínas tres proteínas recombinantes provenientes de una misma cepa (M. tuberculosis) en cultivos de alta densidad. Por otra parte, la producción de proteínas extracelulares de M. tuberculosis permitirá ampliar los estudios de estas, no sólo como candidatas a la vacunación y pruebas de diagnóstico, sino también en la comprensión de la evasión de la micobacteria a la inmunidad protectora en personas sensibles (Dhiman and Khuller, 1999; Trajkovic et al., 2004). Tres de estas proteínas, que han venido ganando importancia son APA, ESAT-6 y CFP-10. Sin embargo, la producción de estas en Micobacterias es complejo, costoso y riesgoso por ser altamente patogénico. Esta es la una de las principales razones para la selección de estas tres proteínas como modelos de producción en E. coli. Además, se podrán obtener altas cantidades de cada una de estas proteínas para ser usadas en los proyectos asociados del grupo de investigación al que pertenece el Investigador principal de este proyecto. Es así, como además de estudiar la producción de las proteínas, se requiere alcanzar altas concentraciones para subsecuentes ensayos inmunogénicos, por lo que el diseño del bioproceso será uno de los objetivos centrales.

Este proyecto pretende cumplir contribuir en dos aspectos de suma relevancia: el primero consiste en poder producir de forma recombinante cantidades importantes de tres proteínas de Mycobacterium tuberculosis (APA, ESAT-6 y CFP-10) que al parecer son excelentes candidatas al desarrollo de nuevas vacunas, mejoramiento de las ya existentes y/o generación de nuevas pruebas de diagnóstico. Como también, tener suficiente cantidad de proteína para poder mejorar la comprensión de la evasión de la micobacteria a la inmunidad protectora en personas sensibles. El segundo aspecto y no menos importante donde este proyecto pretende contribuir, es que bajo un amplio conocimiento de las características moleculares del gen que codifica para cada proteína y de los mecanismos que gobiernan la producción y efecto de las condiciones ambientales en cultivos en alta densidad celular, se puedan proponer nuevas estrategias de producción de proteínas recombinantes de origen Micobacteriano usando E. coli Rosetta (DE3) como modelo de producción.