Ogataea polymorpha

Ogataea polymorpha
Vetenskaplig klassificering
Rike:
Svampar
Division:
Ascomycota
Klass:
Saccharomycetes
Beställa:
Saccharomycetales
Familj:
Saccharomycetaceae
Släkte:
Ogataea
Arter:
O. polymorpha
Binomialt namn
Ogataea polymorpha
(Morais & MHMaia) Y.Yamada, K.Maeda & Mikata
Synonymer 
  • Candida thermophila K.S.Shin, YKShin, JHYoon & YHPark
  • Hansenula angusta Wick.
  • Hansenula polymorpha Morais & MHMaia
  • Ogataea thermophila G. Péter, Tornai-Leh., KSShin & Dlauchy
  • Torulopsis methanothermo Urakami

Ogataea polymorpha är en metylotrofisk jäst med ovanliga egenskaper. Det används som en proteinfabrik för läkemedel .

Fig. 1. (A) Mikrofotografi av en spirande O. polymorpha- cell, odlad i en kemostat under metanolförhållanden. Cytosolen är full av peroxisomer (efter Gellissen et al . 2005).
(B) Metanolmetabolismväg i O. polymorpha (modifierad efter Gellissen et al. 2005). 1 - alkoholoxidas, 2 - katalas, 3 - dihydroxiacetonsyntas, 4 - formaldehyddehydrogenas, 5 - formiatdehydrogenas, 6 - dihydroxiacetonkinas, 7 - GSH - glutation, Xu5P - xylulos-5-fosfat, FBP-1 - fruktos -bisfosfat.

Ogataea polymorpha tillhör ett begränsat antal metylotrofa jästarter – jäst som kan växa på metanol . Utbudet av metylotrofa jäst inkluderar Candida boidinii , Pichia methanolica , Pichia pastoris och Ogataea polymorpha . O. polymorpha är taxonomiskt en art av familjen Saccharomycetaceae .

Stammar

Tre O. polymorpha- stammar, identifierade på 1950-talet, är kända. De har oklara relationer och är av självständigt ursprung. De finns i jordprover, insekters tarm eller i bortskämd koncentrerad apelsinjuice. De uppvisar olika egenskaper och används i grundforskning och för rekombinant proteinproduktion :

  • stam CBS4732 (CCY38-22-2; ATCC34438, NRRL-Y-5445)
  • stam DL-1 (NRRL-Y-7560; ATCC26012)
  • stam NCYC495 (CBS1976; ATAA14754, NRLL-Y-1798)

Stammarna CBS4732 och NCYY495 kan paras medan stam DL-1 inte kan paras med de andra två. Stammarna CBS4732 och DL-1 används för rekombinant proteinproduktion, stam NCYC495 används huvudsakligen för studiet av nitratassimilering. Hela genomet av stammen CBS4732 har fullständigt sekvenserats.

Ogataea polymorpha är en termotolerant mikroorganism med vissa stammar som växer vid temperaturer över 50 °C (122 °F). Organismen kan assimilera nitrat och kan växa på en rad kolkällor förutom metanol . Celler som odlas under förhållanden med förhöjd temperatur ackumulerar ett socker som heter trehalos (detta socker finns vanligtvis i insekter) som värmeskyddande förening. Det visades att trehalossyntes inte krävs för tillväxt under dessa förhållanden, utan för förvärv av termotolerans. Syntesstegen för trehalossyntes har beskrivits i detalj för O. polymorpha , och TPS1 , nyckelenzymgenen för denna väg, har isolerats och karakteriserats.

Alla metylotrofa jästsvampar delar en identisk metanolanvändningsväg (Fig. 1). Tillväxt på metanol åtföljs av en massiv proliferation av cellorganeller som kallas peroxisomer där de initiala enzymatiska stegen i denna väg äger rum. O. polymorpha är modellorganism för att studera alla aspekter av peroxisomala funktioner och den underliggande molekylära biologin. Under tillväxt på metanol nyckelenzymer i metanolmetabolismen i stora mängder. En särskilt hög mängd kan observeras för enzymer som kallas MOX (metanoloxidas), FMDH ( formiatdehydrogenas ) och DHAS (dihydroxiacetonsyntas). Deras närvaro regleras på transkriptionsnivån för respektive gener. I de besläktade arterna C. boidinii , P. methanolica och P. pastoris beror detta genuttryck strikt på närvaron av metanol eller metanolderivat, medan i O. polymorpha starkt uttryck framkallas av lämpliga nivåer av glycerol eller under förhållanden av glukossvält. . O. polymorpha producerar glykoproteiner med två typer av sockerkedjor, N- och O-kopplade glykaner är bundna till protein. Studier av strukturen av N-länkade kedjor har avslöjat en viss medellängd (Man8-12GlcNAc2) med terminala alfa-1,2-kopplade mannosrester, och inte med allergiframkallande terminala alfa-1,3-kopplade mannosrester som finns i andra jäst, särskilt i bagerijästen Saccharomyces cerevisiae .

Biotekniska tillämpningar

Ogataea polymorpha med sina ovanliga egenskaper ger en utmärkt plattform för genteknologisk produktion av proteiner, särskilt av läkemedel som insulin för behandling av diabetes , hepatit B -vacciner eller IFNalpha -2a för behandling av hepatit C. Derivat av både CBS4732 och DL-1 används vid framställning av sådana rekombinanta föreningar. Ytterligare jästsvampar som används för denna applikation är Pichia pastoris , Arxula adeninivorans och Saccharomyces cerevisiae och andra.

Liksom andra jästsvampar är O. polymorpha en mikroorganism som kan odlas i stora fermentorer till höga celldensiteter inom kort tid. Det är en säker organism som inte innehåller pyrogener , patogener eller virala inneslutningar. Det kan frigöra föreningar i ett odlingsmedium eftersom det har alla komponenter som krävs för utsöndring (detta är till exempel inte fallet med bakterier som Escherichia coli ). Det kan tillhandahålla attraktiva genetiska komponenter för en effektiv produktion av proteiner.

I fig. 2 den allmänna utformningen av en vektor (en genetisk vehikel för att transformera en jäststam till en genetiskt modifierad proteinproducent). Den måste innehålla flera genetiska element: 1. En selektionsmarkör som krävs för att välja en transformerad stam från en otransformerad bakgrund – detta kan göras om till exempel ett sådant element gör det möjligt för en bristfällig stam att växa under odlingsförhållanden utan en viss förening som en speciell aminosyra som inte kan produceras av den bristfälliga stammen). 2. Vissa element för att föröka sig och rikta det främmande DNA:t till jästens kromosom (ARS- och/eller rDNA-sekvens). 3. Ett segment som ansvarar för produktionen av den önskade proteinföreningen en så kallad expressionskassett. En sådan kassett består av en sekvens av regulatoriska element, en promotor som kontrollerar, hur mycket och under vilka omständigheter en efterföljande gensekvens transkriberas och som en konsekvens av hur mycket protein som slutligen tillverkas. Det betyder att segmentet som följer promotorn är variabelt beroende på den önskade produkten – det kan vara en sekvens som bestämmer aminosyrorna för insulin, för hepatit B-vaccin eller för interferon. Expressionskassetten avslutas av en följande terminatorsekvens som ger ett korrekt stopp av transkriptionen. Promotorelementen i O. polymorpha- systemet är härledda från gener som är starkt uttryckta, från till exempel från MOX-genen, FMD -genen eller TPS1- genen som nämnts tidigare. De är inte bara mycket starka, utan kan också regleras genom viss tillsats av kolkällor som socker, metanol eller glycerol.

Fig. 2. Design och funktionalitet för CoMed vektorsystem. CoMed basvektor innehåller alla E. coli- element för förökning i E. coli- systemet och en MCS för integration av ARS, rDNA, selektionsmarkör och expressionskassettmoduler. För detta ändamål flankeras ARS-fragment av Sac II- och Bcu I-restriktionsställen, rDNA-regioner av Bcu I- och Eco 47III-restriktionsställen, selektionsmarkörer av Eco 47III- och Sall -restriktionsställen och promotorelement av Sall- och Apal -restriktionsställen.

År 2000 grundades ett informellt sällskap av forskare vid namn HPWN ( Hansenula polymorpha worldwide network) grundat av Marten Veenhuis, Groningen och Gerd Gellissen, Düsseldorf. Vartannat år hålls möten.

Attraktionskraften hos O. polymorpha -plattformen utnyttjas kommersiellt av flera bioteknikföretag för utveckling av produktionsprocesser, bland annat av PharmedArtis, beläget i Aachen, Tyskland och Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK).

Bibliografi

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ogataea_polymorpha&oldid=1093162662 "