Новый метод массового производства рекомбинантных белков с использованием глутамата натрия

Новый метод массового производства рекомбинантных белков с использованием глутамата натрия
Новый метод массового производства рекомбинантных белков

Иллюстрация нового процесса, разработанного лабораторией П.Н. Рангараджана. 1 кредит

Массовое производство рекомбинантных белков с использованием «фабрик» дрожжевых клеток требует метанола — соединения, требующего безопасного обращения, сопряженного с риском возгорания и иногда производящего вредные побочные продукты. Исследователи из Департамента биохимии (BC) Индийского института науки (IISc) разработали альтернативный, более безопасный процесс, который вместо этого основан на распространенной пищевой добавке, называемой глутаматом натрия (MSG).

Рекомбинантные белки, такие как вакцинные антигены, инсулин и моноклональные антитела, производятся массово путем выращивания модифицированных бактериальных, вирусных клеток или клеток млекопитающих в крупных биореакторах. Наиболее широко используемым организмом являются дрожжи Pichia Pastoris (теперь называемые Komagataella phaffii). Он содержит уникальный промотор — определенную область гена, которую можно активировать метанолом. Этот промотор кодирует фермент алкогольоксидазу (АОХ).

Для массового производства рекомбинантного белка ген, кодирующий этот белок, встраивают в геном дрожжей рядом с промотором АОХ. Затем дрожжевые клетки получают глицерин или глюкозу в качестве источника углерода. Как только образуется достаточное количество клеток, добавляется метанол, который затем активирует промотор АОХ, и клетки начинают производить рекомбинантный белок в больших количествах.

В большинстве отраслей промышленности этот индуцированный метанолом процесс используется для производства рекомбинантных белков. Однако метанол легковоспламеняем и опасен, что требует строгих мер предосторожности, отмечает П.Н. Рангараджан, профессор Британской Колумбии и автор исследования, опубликованного в Заводы по производству микробных клеток. Метанол также метаболизируется с образованием перекиси водорода, которая может вызвать окислительный стресс в дрожжевых клетках или повредить рекомбинантные белки.

Чтобы решить эту проблему, Тришна Дей, бывший доктор философии. студент БК, начал искать альтернативы. После обширных поисков команда обнаружила, что глутамат натрия (MSG), пищевая добавка, одобренная USFDA, может активировать другой промотор в геноме дрожжей, который кодирует фермент под названием фосфоенолпируваткарбоксикиназа (PEPCK). Активация этого промотора с помощью MSG привела к продукции белка, аналогичной активации метанолом промотора АОХ.

Оптимизация среды для культивирования клеток для этого нового и непроверенного процесса была сложной задачей, говорит Ниту Раджак, первый автор и доктор философии. студент БК. В течение длительного времени дрожжевые клетки плохо росли во встряхиваемых колбах и продуцировали очень мало рекомбинантного белка. «Было время, когда мы почти сдались, потому что думали, что это не сработает», — вспоминает Рангараджан.

В конце концов группа поняла, что одного использования глутамата натрия недостаточно. Ведант Беллад и Яш Шарма, ассистенты проекта в Британской Колумбии и соавторы, объясняют, что они пытались дополнить культуру различными другими соединениями, пока одно, наконец, не добилось цели: этанол.

Добавление этанола помогло клеткам расти быстрее, что увеличило биомассу и количество вырабатываемого рекомбинантного белка. Этанол также безопаснее для дрожжевых клеток по сравнению с метанолом, поскольку при расщеплении он не образует токсичных побочных продуктов.

Чтобы проверить свой процесс, команда попыталась создать домен, связывающий рецептор SARS-CoV-2 — широко используемый вакцинный антиген, который успешно экспрессируется в клетках дрожжей и млекопитающих. Они обнаружили, что их новая система экспрессии производит вдвое больше антигена по сравнению с процессом, индуцированным метанолом.

Исследователи надеются, что эта новая и местная система экспрессии может быть использована в биотехнологических отраслях для массового производства ценных белков, включая белки молока и яиц, добавки для детского питания и нутрицевтики, помимо терапевтических молекул.

Больше информации:
Ниту Раджак и др., «Открывая набор инструментов природы: индуцируемое глутаматом производство рекомбинантного белка из промотора PEPCK Komagatella phaffii», Заводы по производству микробных клеток (2024). DOI: 10.1186/s12934-024-02340-1

Предоставлено Индийским институтом науки

Цитирование: Новый метод массового производства рекомбинантных белков использует глутамат натрия (2024 г., 30 мая), получено 31 мая 2024 г. с https://phys.org/news/2024-05-method-mass-production-recombinant-proteins.html.

Этот документ защищен авторским правом. За исключением любых добросовестных сделок в целях частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Содержимое предоставлено исключительно в информационных целях.

Поделиться в соцсетях