初めてのこのメソッドは、 ・組成分析 (Komagataella phaffii)、炭素規制ソース プロモーター Pを用いた効率的な誘導メタノール無料組換えタンパク質生産の信頼性の高い実験手順を説明しますDCと PDF栽培中小規模な実験では、パラメーターはオンラインでに監視できます、定数グリセロール フィードが適用されます。
メタノールは老舗の炭素源とマイクロ、ラボ、産業規模でホストとして・組成分析(P. 分析) を用いた高効率タンパク質生産のための誘導です。しかし、毒性と可燃性のためP. 分析の高い生産性を維持しながらメタノールを避けるために願望があります。小規模なバイオリアクター耕作 (0.5-5 L 作業量) マイクロ ディープ ウェル プレートでほとんど制御することができますや高価な機器に依存しているので緊張とそのタンパク質の生産特性の評価に使われています。さらに、栽培とp. 分析の誘導のための従来のプロトコル確立された構成式またはメタノール誘導のため、これまでのところ、画面P. 分析式に記述されていた信頼できるプロトコルがありません。系統 (管理して監視された) のパラレル耕作の derepressible のプロモーター。メタノール バイオリアクター等フィード定数遅いグリセロールをシミュレートする表現の自由に対する単純なシェイク フラスコ栽培システムを設けてを特徴付ける新しいタンパク質生産系統を比較してこのような初期の耕作を簡素化するにはそしてオンライン監視、それにより適用小規模バッチ耕作主に比べてバイオリアクターの実際の条件に近い来ています。P. 分析の組換え蛋白質の表現の炭素源をドライブするには、 PDCとPDFが適用されたプロモーターを抑圧しました。高分子ディスク埋め込まれた炭素源、グリセロール、バイオマス発電を抑えながらアクティブなプロモーターを維持するために必要なエネルギーを提供する送り速度を保証の一定量を放出します。
収量と細菌や酵母などの微生物による組換えタンパク質生産の大規模で信頼性の高い栽培条件の改善はの主要な今日のバイオ1と産業の商業的成功のニーズアプリケーション。による簡単な栽培手順とメディア、高収率とよく特徴付けられてツール2 ・組成分析 (Komagataella phaffii)は組換えタンパク質の生産に広く使用されている非従来のイースト菌。その他の革新的なツールは常に、広く使われているPAOX1アルコール 1 酸化酵素遺伝子3,のプロモーター領域の代替として新しいプロモーターを含む新しい表現のベクトルのようなこの種の開発4,5。500 bp 長い DNA シーケンス上流CAT1 (CTA1) 遺伝子は、 p. 分析の新しい無料のメタノール、汎用性の高い表現戦略を可能にするプロモーター領域として識別されました。CAT1遺伝子は、 p. 分析の唯一のカタラーゼ遺伝子とタンパク質は、ペルオキシソームに位置します。カタラーゼが生じる、例えば活性酸素の解毒に重要な役割を果たしている。、メタノール酸化ペルオキシソームの MUT 経路や脂肪酸6、7のベータ酸化から。CAT1遺伝子の発現はグルコースやグリセロール栽培中の prescence で抑圧された、これらの炭素源8の枯渇時に derepressed。さらに、メタノールとオレイン酸、一見されてもととして同じような式のレベルに達してオレイン酸を誘起することp. 分析MUT 経路の遺伝子だけでも remarkebly とカタラーゼ遺伝子の発現を誘起することメタノール誘導9。
PDC (時々 また省略 PCAT1 500) と呼ばれる、このp. 分析 CAT1プロモーターの 500 bp のフラグメント、細胞内発現および分泌蛋白質の生産のために既にテストされ、それがあることを証明します。古典的な 2 に代わる魅力的なp. 分析プロモーター-強力な構成 Pギャップとメタノール誘導性 PAOX1、20 年以上も前に開発されました。PDC 21% (CalB)、砂糖豊富な媒体で Pのギャップと比較して体積活動の 35% (HRP) に到達することができた。メタノール誘導 PDCのみ PAOX1より速く応答しませんでしたが、CalB9の最終価の高い 2.8 倍でも明らかにそれを上回る可能性があります。
PDC以外にも同様の規制プロファイルを示すオーソログ プロモーター (PDF) が特定されました。ただし、PDC未満 derepressed し同様に条件 (に備えて原稿)3メタノール誘導下より大幅に強いです。
強い構成 Pギャップが生理学的問題や細胞傷害性タンパク質10,11のため失敗した場合、PDCと PDFは、理想的な選択肢を表します。初期炭素源の枯渇後にこれらのプロモーターによって駆動式マイクロ スケール実験の開始 (e.g、グルコースやグリセロール)、バイオマス生産の過剰発現細胞に負担をかけることなく容易にする。右の初めから組換え蛋白質。P を用いた式と比較して preinduction 相の追加の使用これらのプロモーターの両方はまだメタノール誘導性、抑制が解除による活性化は、AOX1.また、PDCと PDFは、大規模な工業プロセス12のための望ましい目標であるメタノール由来無細胞タンパク質生産に使用できます。
該当する生産菌株と式の構成の開発の開発にいくつかの手順が多数の形質転換体からスケール アップの最寄りの候補を絞り込むために渡されるあります。通常上映はウェル プレートで高スループットで実行 (マイクロ スケール: 0.5 mL 未満) 可能な限り大量のクローンの範囲をキャプチャするために。その後再スクリーニングと re-re-screening はシェイク フラスコに続いて、次のステップ (小規模: 50 250 mL) または (マイクロ) バイオリアクター上映12。しかし、それはよく管理された無料のメタノール生産の後でスケール アップまでシェイク フラスコの数ミリリットルまでディープ ウェル プレートで microlitres の何百もの異なるスケール間最も似ているメソッドを持ちすることが望ましいバイオリアクター。シェイク フラスコは、小さなバイオリアクターとして既に同じようなボリュームを提供できますが、定数供給、通気および成長のオンライン監視13など大規模な蛋白質の生産の関連性の高いいくつかの制限があり、酸素供給。シェイク フラスコを適応光学監視を採用し、振動デバイスなど主要な文化パラメーターに関する一定のオンライン情報を提供しながら並列の耕作のためのより洗練された機器をコスト効果の高い代替手段を提供します。バイオマスと溶存酸素濃度。複雑な技術的なソリューションと、以前に適用された単純なフルよりもバイオリアクターのより同様の条件をシミュレートするデバイスに依存せず一定と制御フィードを保護する高分子キャリアから炭素源の遅い解放を適用ことができます。10,,炭素ソース9の枯渇を制限する継続的な蛋白質の表現のためのエネルギーになります。
次のメソッドを説明します小さな中規模メタノール フリー制御タンパク質発現するp. 分析のシステムに基づいて新しいプロモーター PDCと PDf.抑制が解除による誘導には、2 つのフェーズが含まれます。小さいながらも一定の濃度で炭素源を供給するプロモーターとターゲット蛋白質の生産の第 2 フェーズを鎮圧する炭素源を使用して興味の蛋白質の生産なしバイオマス蓄積の最初の短いフェーズderepressed プロモーターを維持します。最も重要な耕作パラメーターのオンライン監視、全栽培期間中に適用されます。目標は、 p. 分析のメタノール無料、信頼性が高く、スケーラブルな栽培システムを提供することでした。
このメソッドは、 PAOX112によって駆動される古典的なメタノール誘導蛋白質の表現の代わりにp. 分析による効率メタノール独立した誘導式の信頼性の高いプロトコルを提示します。PDC、PDF前述変異PAOX1亜種17などの脱抑制型プロモーターは、この新しいタンパク質生産コンセプトの分子基盤を構築します。典型的な結果を示す有用性と非抑圧されたプロモーターと簡単なオンライン監視と小規模なスクリーニングによるp. 分析の組換え蛋白質の表現の実用性に下線を引きます。一方で、栽培からAOX1プロモーターの誘導に使用される通常有害で有毒なメタノールを除去ことができます。その一方で、成長とタンパク質生産相が共役9構成蛋白質の表現、例えばと対照をなして。、一般的に使用されるPのギャップ。これは、細胞はそれらの負担を表示する有毒な又は有害なタンパク質を表現しなければならない場合に特に有益です。
種々 の炭素源濃度で栽培を開始する可能性ができます蛋白質生産フェーズの前に得るためにしたいどのくらいのバイオマスを開始の決定。バッチで低炭素ソース濃度の選択が、一方、高い細胞密度も高いタンパク質抗体なるも高い細胞密度に起因する酸素転送制限を削減できます。図 1に示すようバイオマス発電と酸素濃度の面での文化の開発を監視することによって供給バッチ開始の最適な時間ポイント簡単に決定できます。
これらの栽培パラメーターのオンライン監視、適切な測定システムを適用してください。測定装置 (例えば、SFR バリオ) バイオマスは単純な文化の監視するため経済オンライン測定システムはフラスコを振る。光リーダーは散乱光検出によりフラスコの細胞の成長を決定し、フラスコ内で統合された酸素センサーの信号を読み出します。バイオマス計測のための光学系は、培養液中の粒子 (細胞) による散乱、フォト ダイオードで検出された光信号を発する LED で構成されます。光センサーは、特定の波長の光で励起されると蛍光を出力します。試料分子の量、に応じてこの蛍光信号の変化、あるリーダー光学系によって検出され、濃度値に変換します。しかし、細胞密度測定校正は測定システムは実際の外径600の値を測定していないので、あらかじめ確立しています。リーダー ソフトウェアと酸素曲線の傾きから酸素吸収速度を計算でき、温度と回転数は継続的にその他のパラメーターと共に記録されます。このシステムの監視を有効にするには、目的のパラメーターの適切なセンサーが装備される以前にシェイク フラスコがあります。
4 のリリースが遅い高分子添加による培養液にグリセリンの一定量を提供するディスク バイオマス蓄積はほぼ停止し、組換えタンパク質の生産を続けた。フィード ディスク追加時点の決定は、この実験の重要なステップではありませんが、時に式が開始されると、急激な成長フェーズの前に時期尚早のフィードのスタートでしたプロモーター活性化に抑制することを考慮すべき炭素源の枯渇。さらに、授乳時間高分子容量制限のため合計を減少するかもしれません、飢えにつながるかもしれない細胞が静止した段階に到達した後、フィードを遅らせることとすでに生産してタンパク質の分解に対し。このプロトコルで使用されるフィードのディスクの量はバイオマス発電低 (データは示されていない) を押しながら逆に抑圧されたプロモーターを保つために最適な炭素ソース リリースの実験的に決定されました。この方法で栽培することができます設定しなくても簡単に以上 160 180 h を実行します。
この新しいプロトコルの主な用途は、発現クローンのスクリーニング、酵素の進化と発見、評価、十分に監視条件でのメタノール フリー栽培プロトコルを用いた新しいプロモーター エンジニア リングになります。原則として、同じプロトコルはメタノールとパヌラ Peräläらによって記述されたように限られた発酵炭素源の供給を用いた混合飼料戦略の適用されるべき。201418。
The authors have nothing to disclose.
ROBOX は、アクション H2020 LEIT 生物-2014-1 ROBOX (グラント契約 n ° 635734) EU のホライゾン 2020年プログラム研究と技術革新の下で欧州連合 (EU) プロジェクトから資金を受けています。見解や意見を表明、著者し、必ずしも欧州連合研究機関のものを反映しています。欧州連合はここに含まれる情報の行われる可能性があります使用するため責任を負うべきではありません。
J. フィッシャーの博士論文は、協調融資助成金」Industrienahe 論文「オーストリア ファンディングエージェンシー フリのため。
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Bacto Yeast Extract | BD Biosciences | 212720 | |
Baffled Flask 250 mL | DWK Life Science | 212833655 | |
BBL Phytone Peptone | BD Biosciences | 298147 | |
BioPhotometer | Eppendorf AG | 5500-200-10 | |
Certoclav-EL | CertoClav GmbH | 9.842 014 | |
Difco Yeast nitrogen base w/o amino acids | BD Biosciences | 291920 | |
Feed discs glycerol | Adolf Kuhner AG | 315060 | |
Glucose-monohydrate | Carl Roth GmbH + Co. KG | 6887 | |
Glycerol ≥98 % | Carl Roth GmbH + Co. KG | 3783 | |
K2HPO4 | Carl Roth GmbH + Co. KG | 6875 | |
KH2PO4 | Carl Roth GmbH + Co. KG | 3904 | |
Multitron Standard | Infors AG | 444-4226 | |
SFR Vario v2 | PreSens GmbH | 200001689 |