Войти
| Ogataea polymorpha | |
|---|---|
| Научная классификация | |
| Королевство: | Грибы |
| Подразделение: | Ascomycota |
| Класс: | Saccharomycetes |
| Порядок: | Saccharomycetales |
| Семейство: | Saccharomycetaceae |
| Род: | Ogataea |
| Виды: | O. polymorpha |
| Биномиальное имя | |
| Ogataea polymorpha . (Morais MHMaia) Y.Yamada, K.Maeda Mikata | |
| Синонимы | |
| |
Ogataea polymorpha - это метилотрофные дрожжи с необычными характеристиками. Он используется как фабрика по производству белков фармацевтических препаратов.
Рис. 1. (A) Микрофотография почкования O. polymorpha, выращенные в хемостате в условиях метанола. Цитозоль переполнен пероксисомами (по Gellissen et al. 2005). 
(B) Путь метаболизма метанола у O. polymorpha (модифицированный после Gellissen et al. 2005). 1 - алкогольоксидаза, 2 - каталаза, 3 - дигидроксиацетонсинтаза, 4 - формальдегиддегидрогеназа, 5 - формиатдегидрогеназа, 6 - дигидроксиацетонкиназа, 7 - GSH - глутатион, Xu5P - ксилулозо-5-фосфат, FBP - фруктоза-1,6 -бисфосфат. Ogataea polymorpha принадлежит к ограниченному числу видов метилотрофных дрожжей - дрожжей, которые могут расти на метаноле. Ассортимент метилотрофных дрожжей включает Candida boidinii, Pichia methanolica, Pichia pastoris и Ogataea polymorpha. O. polymorpha таксономически относится к семейству Saccharomycetaceae.
Известны три штамма O. polymorpha, идентифицированные в 1950-х годах. У них неясные отношения и независимое происхождение. Они обнаруживаются в образцах почвы, кишечнике насекомых или в испорченном концентрированном апельсиновом соке. Они обладают разными свойствами и используются в фундаментальных исследованиях и для получения рекомбинантного белка :
Штаммы CBS4732 и NCYY495 могут быть скрещены, тогда как штамм DL-1 не может быть скрещен с два других. Штаммы CBS4732 и DL-1 используются для продукции рекомбинантного белка, штамм NCYC495 в основном используется для изучения ассимиляции нитратов. Полный геном штамма CBS4732 полностью секвенирован.
Ogataea polymorpha представляет собой термоустойчивый микроорганизм, некоторые штаммы которого растут при температуре выше 50 ° C (122 ° F). Организм способен ассимилировать нитрат и может расти на ряде источников углерода в дополнение к метанолу. Клетки, выращенные в условиях повышенной температуры, накапливают сахар, называемый трегалозой (этот сахар обычно содержится у насекомых), в качестве термозащитного соединения. Было показано, что синтез трегалозы необходим не для роста в этих условиях, а для приобретения термотолерантности. Синтетические этапы синтеза трегалозы были подробно описаны для O. polymorpha, а TPS1, ключевой ген фермента этого пути, был выделен и охарактеризован.
Все метилотрофные дрожжи разделяют идентичный путь утилизации метанола (рис. 1). Рост на метаноле сопровождается массовой пролиферацией клеточных органелл, называемых пероксисомами, в которых происходят начальные ферментативные этапы этого пути. O. polymorpha является модельным организмом для изучения всех аспектов пероксисомных функций и лежащей в основе молекулярной биологии. Во время роста на метаноле ключевые ферменты метаболизма метанола присутствуют в больших количествах. Особенно высокое содержание можно наблюдать для ферментов, называемых MOX (метанолоксидаза), FMDH (формиатдегидрогеназа ) и DHAS (дигидроксиацетонсинтаза). Их присутствие регулируется на уровне транскрипции соответствующих генов. У родственных видов C. boidinii, P. methanolica и P. pastoris эта экспрессия гена строго зависит от присутствия метанола или производных метанола, тогда как у O. polymorpha сильная экспрессия вызывается соответствующими уровнями глицерина. или в условиях глюкозного голодания. O. polymorpha продуцирует гликопротеины с двумя типами сахарных цепей: N- и O-связанные гликаны присоединены к белку. Исследования структуры N-связанных цепей выявили определенную среднюю длину (Man8-12GlcNAc2) с концевыми альфа-1,2-связанными остатками маннозы, а не с аллергенными концевыми альфа-1,3-связанными остатками маннозы, как обнаружено в других дрожжи, особенно хлебопекарные Saccharomyces cerevisiae.
Ogataea polymorpha с его необычными характеристиками обеспечивает отличную платформу для генного технологического производства белков, особенно таких фармацевтических препаратов, как инсулин для лечения диабета, гепатита B вакцины или IFNalpha-2a для лечения гепатита C. Производные как CBS4732, так и DL-1 используются в производстве таких рекомбинантных соединений. Другими дрожжами, используемыми для этого применения, являются Pichia pastoris, Arxula adeninivorans, Saccharomyces cerevisiae и другие.
Как и другие дрожжи, O. polymorpha представляет собой микроорганизм, который можно культивировать в больших ферментерах до высокой плотности клеток за короткое время. Это безопасный организм, не содержащий пирогенов, патогенов или вирусных включений. Он может выделять соединения в культуральную среду, поскольку в нем есть все компоненты, необходимые для секреции (это, например, не относится к таким бактериям, как Escherichia coli ). Он может предоставить привлекательные генетические компоненты для эффективного производства белков.
На фиг. 2 представлена общая конструкция вектора (генетического носителя для трансформации штамма дрожжей в продуцента белка, созданного методами генной инженерии). Он должен содержать несколько генетических элементов: 1. Маркер отбора, необходимый для отбора трансформированного штамма из нетрансформированного фона - это может быть сделано, если, например, такой элемент позволяет дефицитному штамму расти в условиях культивирования, лишенных определенного соединения, такого как определенная аминокислота, которая не может быть произведена дефицитным штаммом) 2. Определенные элементы для размножения и нацеливания чужеродной ДНК на хромосому дрожжей (последовательность ARS и / или рДНК). 3. Сегмент, ответственный за продукцию желаемого белкового соединения, так называемая экспрессионная кассета. Такая кассета состоит из последовательности регуляторных элементов, промотора, который контролирует, сколько и при каких обстоятельствах транскрибируется следующая последовательность гена и, как следствие, сколько белка в конечном итоге производится. Это означает, что сегмент, следующий за промотором, варьируется в зависимости от желаемого продукта - это может быть последовательность, определяющая аминокислоты для инсулина, вакцины против гепатита B или интерферона. Кассета экспрессии заканчивается следующей последовательностью терминатора, которая обеспечивает надлежащую остановку транскрипции. Промоторные элементы системы O. polymorpha происходят из генов, которые высоко экспрессируются, например, из гена MOX, гена FMD или гена TPS1, упомянутого ранее. Они не только очень сильны, но также могут регулироваться путем добавления определенных источников углерода, таких как сахар, метанол или глицерин.
Фиг. 2. Дизайн и функциональность векторной системы CoMed. Базовый вектор CoMed содержит все элементы E. coli для размножения в системе E. coli и MCS для интеграции модулей ARS, рДНК, маркера селекции и кассетных модулей экспрессии. Для этой цели ARS-фрагменты фланкированы сайтами рестрикции SacII и BcuI, участки рДНК - сайтами рестрикции BcuI и Eco47III, маркеры отбора - сайтами рестрикции Eco47III и SalI, а промоторные элементы - сайтами рестрикции SalI и ApaI. В 2000 г. ученых была основана под названием HPWN (всемирная сеть Hansenula polymorpha), основанная Мартеном Винхуисом, Гронинген, и Гердом Геллиссеном, Дюссельдорф. Каждые два года проводятся собрания.
Привлекательность платформы O. polymorpha в коммерческих целях используется несколькими биотехнологическими компаниями для разработки производственных процессов, в том числе компанией PharmedArtis, расположенной в Ахене, Германия, и Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK).
