RU2708446C1 - Pichia pastoris yeast transformer producing phytase - Google Patents

Pichia pastoris yeast transformer producing phytase Download PDF

Info

Publication number
RU2708446C1
RU2708446C1 RU2019105080A RU2019105080A RU2708446C1 RU 2708446 C1 RU2708446 C1 RU 2708446C1 RU 2019105080 A RU2019105080 A RU 2019105080A RU 2019105080 A RU2019105080 A RU 2019105080A RU 2708446 C1 RU2708446 C1 RU 2708446C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phytase
pichia pastoris
gene
yeast
transformants
Prior art date
Application number
RU2019105080A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Леонидовна Гордеева
Лариса Николаевна Борщевская
Анна Николаевна Калинина
Сергей Павлович Синеокий
Сергей Петрович Воронин
Маргарита Дмитриевна Каширская
Аннета Михайловна Агранович
Original Assignee
Акционерное Общество "Биоамид"
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное Общество "Биоамид", Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика) filed Critical Акционерное Общество "Биоамид"
Priority to RU2019105080A priority Critical patent/RU2708446C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2708446C1 publication Critical patent/RU2708446C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/14Fungi; Culture media therefor
    • C12N1/16Yeasts; Culture media therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/52Genes encoding for enzymes or proenzymes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: microbiology; biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to microbiology and biotechnology. Produced is Pichia pastoris yeast transformer producing phytase from Citrobacter freundii, carrying an optimized synthetic gene in the chromosome that codes said phytase, the nucleotide sequence of which is given in sequence listing under number SEQ ID NO: 1.
EFFECT: present invention extends the range of phytase-producing recombinant microorganisms.
1 cl, 1 tbl, 2 ex, 2 dwg

Description

Изобретение относится к микробиологии и биотехнологии и касается получения трансформантов дрожжей Pichia pastoris способных продуцировать фитазу.The invention relates to microbiology and biotechnology and for the production of transformants of the yeast Pichia pastoris capable of producing phytase.

Фосфор является важным минеральным питательным веществом для роста и развития животных. В большинстве источников сырья, используемого в животноводстве, такого, например, как зерновые и бобовые культуры, фосфор, в основном, содержится в форме фитата (мио-инозитол гексакисфосфат) [Advanced Food Research, 1982, 28, 1-92.]. Однако моногастричные животные не способны усваивать фитатный фосфор из-за отсутствия необходимого фермента в пищеварительном тракте [Can J Anim Sci., 2013, 93, 9-21.]. Кроме того, фитаты препятствуют эффективному усвоению кальция, магния, цинка, железа и других минеральных веществ комбикормов, а также связывают белки в недоступные для переваривания комплексы [Current Topics In Nutraceutical Research, 2008, 6(3), 131-144.].Phosphorus is an important mineral nutrient for the growth and development of animals. In most sources of raw materials used in animal husbandry, such as, for example, grains and legumes, phosphorus is mainly contained in the form of phytate (myo-inositol hexakisphosphate) [Advanced Food Research, 1982, 28, 1-92.]. However, monogastric animals are not able to absorb phytate phosphorus due to the lack of the necessary enzyme in the digestive tract [Can J Anim Sci., 2013, 93, 9-21.]. In addition, phytates interfere with the efficient absorption of calcium, magnesium, zinc, iron, and other minerals of compound feeds, as well as bind proteins to inaccessible complexes for digestion [Current Topics In Nutraceutical Research, 2008, 6 (3), 131-144.].

Ферменты фитазы (мио-инозитол гексакисфосфат фосфогидролазы) гидролизуют фитат с отщеплением фосфатных групп и с успехом используются в качестве кормовой добавки, значительно повышая усвоение фосфора [J. Sci. Food Agric., 2015, 95, 878-896.]. Они обеспечивают высвобождение не только фитат-связанного фосфора, но также белков, макро- и микроэлементов, повышая питательные свойства кормов [British Poultry Science, 2004, 45(1), 101-108.].Phytase enzymes (myo-inositol hexakisphosphate phosphohydrolase) hydrolyze phytate with the removal of phosphate groups and are successfully used as a feed additive, significantly increasing phosphorus uptake [J. Sci. Food Agric., 2015, 95, 878-896.]. They provide the release of not only phytate-bound phosphorus, but also proteins, macro- and micronutrients, increasing the nutritional properties of feed [British Poultry Science, 2004, 45 (1), 101-108.].

В настоящее время фитазы получают микробиологическим путем с использованием рекомбинантных штаммов-продуцентов и потребность промышленности в эффективных продуцентах постоянно возрастает Afr. J. Biotechnol., 2009, 8(17), 4229-4232.]. Наиболее часто для высокоэффективной продукции гетерологичных белков используются метилотрофные дрожжи Pichia pastoris [J. Mol. Recognit., 2005, 18(2), 119-138. doi: 10.1002/jmr.687], которые обладают мощными системами экспрессии и секреции рекомбинантных белков (в том числе, фитаз) и для которых разработаны питательные среды и отработан процесс ферментации с использованием культуры высокой плотности.Currently, phytases are obtained microbiologically using recombinant producer strains and the need for industry for efficient producers is constantly increasing Afr. J. Biotechnol., 2009, 8 (17), 4229-4232.]. Most often, methylotrophic yeast Pichia pastoris is used for highly efficient production of heterologous proteins [J. Mol. Recognit., 2005, 18 (2), 119-138. doi: 10.1002 / jmr.687], which have powerful systems for the expression and secretion of recombinant proteins (including phytases) and for which nutrient media have been developed and a fermentation process using a high-density culture has been developed.

Одним из способов, позволяющих обеспечить высокоэффективную продукцию целевых белков является оптимизация кодонового состава нуклеотидных последовательностей генов, кодирующих гетерологичные ферменты [Appl Microbiol Biotechnol., 2007, 74, 1074-1083, Appl Microbiol Biotechnol., 2006, 72(5), 1039-47.]. Суть способа заключается в следующем. Из-за вырожденности генетического кода одна и та же аминокислота может кодироваться несколькими кодонами, и зачастую ей соответствует несколько изоакцепторных тРНК. Частоты встречаемости разных тРНК в клетках различных организмов неодинаковы. Причем, как показали исследования, эти частоты положительно коррелируют с частотами использования кодонов в клетках тех же организмов [Mol Biol Evol, 1985. 2(1): p. 13-34.]. Это обстоятельство является определенным препятствием для процесса трансляции в случае гетерологичной экспрессии генов, поскольку в реципиентных клетках для некоторых кодонов чужеродного гена может не хватать тРНК.One of the ways to ensure highly efficient production of target proteins is to optimize the codon composition of the nucleotide sequences of genes encoding heterologous enzymes [Appl Microbiol Biotechnol., 2007, 74, 1074-1083, Appl Microbiol Biotechnol., 2006, 72 (5), 1039-47 .]. The essence of the method is as follows. Due to the degeneracy of the genetic code, the same amino acid can be encoded by several codons, and often it corresponds to several isoceptor tRNAs. The frequency of occurrence of different tRNAs in the cells of different organisms is not the same. Moreover, studies have shown that these frequencies positively correlate with the frequencies of codon use in the cells of the same organisms [Mol Biol Evol, 1985. 2 (1): p. 13-34.]. This circumstance is a definite obstacle to the translation process in the case of heterologous gene expression, since tRNA may be lacking for some codons of a foreign gene in recipient cells.

Для клеток многих видов микроорганизмов выявлены частоты встречаемости кодонов (http://www.kazusa.or.jp/codon/P.html). Эти данные используют для оптимизации нуклеотидных последовательностей гетерологичных генов с целью увеличения эффективности экспрессии.For the cells of many types of microorganisms, the frequencies of codons were found (http://www.kazusa.or.jp/codon/P.html). These data are used to optimize the nucleotide sequences of heterologous genes in order to increase expression efficiency.

Известны примеры использования оптимизированных синтетических нуклеотидных последовательностей для создания продуцентов гетерологичных фитаз на основе дрожжей Pichia pastoris.Examples of using optimized synthetic nucleotide sequences to create producers of heterologous phytases based on Pichia pastoris yeast are known.

Получены оптимизированные по кодоновому составу синтетические гены фитаз Citrobacter amalonaticus [ВМС Biotechnology, 2015, 15, 88.], Escherichia coli [J. Agric. Food Chem., 2013, 61(25), 6007-6015., CN 102586294, CN 102943083], Peniophora lycii [Appl Microbiol Biotechnol., 2006, 72(5), 1039-47.], Citrobacter braakii [Acta Microbiologica Sinica, 46(6), 945-950.], при экспрессировании которых в P. pastoris продуктивность некоторых штаммов возросла в 2,0-2,9 раз.Synthetic phytase genes Citrobacter amalonaticus optimized for codon composition were obtained [Naval Forces Biotechnology, 2015, 15, 88.], Escherichia coli [J. Agric. Food Chem., 2013, 61 (25), 6007-6015., CN 102586294, CN 102943083], Peniophora lycii [Appl Microbiol Biotechnol., 2006, 72 (5), 1039-47.], Citrobacter braakii [Acta Microbiologica Sinica , 46 (6), 945-950.], Upon expression of which in P. pastoris, the productivity of some strains increased 2.0–2.9 times.

Используя известные правила оптимизации [Biotechnoi Annu Rev, 2007. 13: p. 27-42., https://eu.idtdna.com/CodonOpt, https://www.genscript.com/tools/rare-codon-analysis] можно получать различные варианты нуклеотидных последовательностей, кодирующих один и тот же фермент, при этом, интеграция в хромосому этих последовательностей приводит к существенным различиям в уровне их экспрессии и продукции целевого гетерологичного фермента. Показано [Microbial Cell Factories, 2012, 11, 61.], что уровень продукции белка при использовании двух различных вариантов оптимизированных последовательностей гена целлобиогидролазы 2 из Trichoderma reesei различается в 4 раза.Using well-known optimization rules [Biotechnoi Annu Rev, 2007. 13: p. 27-42., Https://eu.idtdna.com/CodonOpt, https://www.genscript.com/tools/rare-codon-analysis] you can get different variants of the nucleotide sequences encoding the same enzyme, with this, integration into the chromosome of these sequences leads to significant differences in the level of their expression and production of the target heterologous enzyme. It has been shown [Microbial Cell Factories, 2012, 11, 61.] that the level of protein production when using two different variants of optimized cellobiohydrolase 2 gene sequences from Trichoderma reesei is 4 times different.

Разные варианты оптимизации гена, кодирующего фитазу из Citrobacter freundii, осуществлены в работах [Appl Biochem Biotechnol., 2010, 162, 2157-2165, Journal of Microbiological Methods, 2010, 81(2), 147-152.], что привело к получению трансформантов с продуктивностью 193,2 ед/мл и 450 ед/мл культуральной жидкости, соответственно.Different optimization options for the gene encoding the phytase from Citrobacter freundii were carried out in [Appl Biochem Biotechnol., 2010, 162, 2157-2165, Journal of Microbiological Methods, 2010, 81 (2), 147-152.], Which led to transformants with a productivity of 193.2 u / ml and 450 u / ml of culture fluid, respectively.

Таким образом, важной задачей является создание такого варианта оптимизированной нуклеотидной последовательности гетерологичного гена, который приведет к повышению эффективности ее экспрессии в штамме-хозяине.Thus, an important task is the creation of such a variant of the optimized nucleotide sequence of the heterologous gene, which will lead to an increase in the efficiency of its expression in the host strain.

Задачей заявляемого изобретения является расширение арсенала рекомбинантных микроорганизмов, продуцирующих фитазы.The task of the invention is the expansion of the arsenal of recombinant microorganisms producing phytase.

Задача решена путем получения трансформанта дрожжей P. pastoris, продуцирующего фитазу из Citrobacter freundii, несущего в составе хромосомы оптимизированный синтетический ген, кодирующий указанную фитазу, нуклеотидная последовательность которого приведена в перечне последовательностей под номером SEQ ID N0:1.The problem was solved by obtaining the yeast transformant P. pastoris, producing a phytase from Citrobacter freundii, carrying an optimized synthetic gene encoding the indicated phytase in the chromosome composition, the nucleotide sequence of which is listed in the sequence list under the number SEQ ID N0: 1.

Получение заявляемого трансформанта включает синтез оптимизированного синтетического гена phyCf-mod, кодирующего фитазу из С.freundii [AAR89622.1, GenBank], и его трансформация в клетки дрожжей P. pastoris с помощью экспрессионной кассеты, включающей оптимизированный ген, промотор, работающий в дрожжах P. pastoris, сигнальный пептид для осуществления секреции фермента в культуральную жидкость, терминатор, маркерный ген и, предпочтительно, сайт для гомологичной интеграции в хромосому. Интеграцию осуществляют путем как гомологичной, так и негомологичной рекомбинации. Трансформацию экспрессионной кассеты в клетки дрожжей P. pastoris осуществляют любым подходящим методом, например, методом электоропорации [http://tools.thermofisher.com/content/sfs/manuals/pich_man.pfd] или методом с использованием полиэтиленгликоля или протопластов [http://www.thermofisher.com/order/catalog/product/K173001].Obtaining the inventive transformant involves the synthesis of an optimized synthetic phyCf-mod gene encoding phytase from C.freundii [AAR89622.1, GenBank], and its transformation into P. pastoris yeast cells using an expression cassette that includes an optimized gene promoter that works in yeast P pastoris, a signal peptide for secreting an enzyme into a culture fluid, a terminator, a marker gene, and preferably a site for homologous integration into a chromosome. Integration is carried out by both homologous and non-homologous recombination. The transformation of the expression cassette into P. pastoris yeast cells is carried out by any suitable method, for example, by electroporation [http://tools.thermofisher.com/content/sfs/manuals/pich_man.pfd] or by using polyethylene glycol or protoplasts [http: / /www.thermofisher.com/order/catalog/product/K173001].

Конструирование экспрессионных кассет осуществляют стандартными методами генетической инженерии [Рыбчин В.Н. Основы генетической инженерии. - СПб.: СПбГТУ, 1999, Sambrook J., Maniatis Т., Fritsch Е. Molecular cloning: a laboratory manual. - N.Y.: Cold Spring Harbor Laboratory, 1989.] с использованием генетических элементов, подходящих для работы с дрожжами Pichia pastoris. В качестве промоторов могут быть использованы AOX1, DAS, FLD1, ICL1, PHO89, THI11, ADH1, ENO1, GUT1, GAP, TEF1, PGK1, GCW14, G1, G6 или другие [Appl Microbiol Biotechnoi (2014) 98:5301-5317]. В качестве сигнальных пептидов используют α-фактор, PHO1, SUC2, PHA-E, KILM1, pGKL, CLY, CLY-L8, K28 pre-pro-toxin или другие [Appl Microbiol Biotechnol (2014) 98:5301-5317]. В качестве селективных маркеров используют любые подходящие маркеры, например, гены резистентности к антибиотикам зеоцину, генетицину (G418) или бластицидину С, а также гены комплементирующие ауксотрофные мутации в геноме Pichia pastoris, например, HIS4, МЕТ2, ADE1, ARG4, URA3, URA5, GUT1 [Yeast 2005; 22: 249-270]. В качестве плечей для гомологичной интеграции используют, например, последовательности генов АОХ1, HIS4 [http://www.thermofisher.com/order/catalog/product/V17520] или другие последовательности, гомологичные участкам хромосомы дрожжей Pichia pastoris.The construction of expression cassettes is carried out by standard methods of genetic engineering [Rybchin V.N. Fundamentals of Genetic Engineering. - SPb .: SPbSTU, 1999, Sambrook J., Maniatis T., Fritsch E. Molecular cloning: a laboratory manual. - N.Y .: Cold Spring Harbor Laboratory, 1989.] using genetic elements suitable for work with Pichia pastoris yeast. As promoters, AOX1, DAS, FLD1, ICL1, PHO89, THI11, ADH1, ENO1, GUT1, GAP, TEF1, PGK1, GCW14, G1, G6 or others can be used [Appl Microbiol Biotechnoi (2014) 98: 5301-5317] . As signal peptides, the α-factor, PHO1, SUC2, PHA-E, KILM1, pGKL, CLY, CLY-L8, K28 pre-pro-toxin or others are used [Appl Microbiol Biotechnol (2014) 98: 5301-5317]. As selective markers, any suitable markers are used, for example, antibiotic resistance genes Zeocin, Geneticin (G418) or Blasticidin C, as well as complementary auxotrophic mutations in the Pichia pastoris genome, for example, HIS4, MET2, ADE1, ARG4, URA3, URA5, URA5, URA5 GUT1 [Yeast 2005; 22: 249-270]. As shoulders for homologous integration, for example, gene sequences AOX1, HIS4 [http://www.thermofisher.com/order/catalog/product/V17520] or other sequences homologous to regions of the Pichia pastoris yeast chromosome are used.

Изобретение проиллюстрировано следующими фигурами.The invention is illustrated by the following figures.

Фиг. 1 Экспрессионная кассета 1FIG. 1 Expression cassette 1

Фиг. 2 Экспрессионная кассета 2FIG. 2 Expression cassette 2

Пример 1. Конструирование трансформантов дрожжей Pichia pastoris. содержащих оптимизированный ген. кодирующий фитазу из С. freundiiExample 1. Construction of transformants of the yeast Pichia pastoris. containing optimized gene. encoding phytase from C. freundii

При конструировании интегративной экспрессионной кассеты используют метод "фьюжн-ПЦР" [Gene. 1989 Apr 15; 77(1): 61-8.].When designing an integrative expression cassette using the method of "fusion-PCR" [Gene. 1989 Apr 15; 77 (1): 61-8.].

Последовательность гена, кодирующего фитазу из С. freundii оптимизированную с использованием вышеупомянутых правил оптимизации, синтезируют методом, описанным в [Journal of Microbiological Methods, 2010, 81(2), 147-152.] и получают ДНК последовательность, приведенную в перечне последовательностей под номером SEQ ID NO: 1.The sequence of the gene encoding the phytase from C. freundii optimized using the above optimization rules is synthesized by the method described in [Journal of Microbiological Methods, 2010, 81 (2), 147-152.] And get the DNA sequence listed in the sequence listing under number SEQ ID NO: 1.

Полученную последовательность ДНК встраивают в состав экспрессионной кассеты 1 (фиг. 1), в состав которой входят следующие генетические элементы:The resulting DNA sequence is integrated into the expression cassette 1 (Fig. 1), which includes the following genetic elements:

1. Ген, встроенный в единую рамку считывания с нуклеотидной последовательностью сигнального пептида α-фактора, под контролем АОХ1 промотора1. A gene integrated into a single reading frame with the nucleotide sequence of the α-factor signal peptide, under the control of the AOX1 promoter

2. Терминатор транскрипции ТТАОХ12. Transcriptional terminator TTAOX1

3. Дрожжевой селективный маркер HIS4, фланкированный сайтами lox 66 и lox 71, комплементирующий у дрожжей Pichia pastoris мутацию в гене HIS4.3. Yeast selective marker HIS4, flanked by lox 66 and lox 71 sites, complementing the mutation in the HIS4 gene in Pichia pastoris yeast.

4. Область интеграции - нуклеотидную последовательность гена АОХ14. The area of integration is the nucleotide sequence of the AOX1 gene

Полученную интегративную экспрессионную кассету трансформируют в штамм Pichia pastoris GS115 (his4-), который предварительно выращивают в жидкой питательной среде YP (мас. %: дрожжевой экстракт - 1, пептон - 2, вода - остальное) с добавлением глюкозы (2 мас. %) до концентрации 1×108 клеток на 1 мл. Клетки центрифугируют, промывают в ледяной стерильной воде, а затем в ледяном растворе 1М сорбитола. Затем клетки инкубируют в 25 мМ растворе дитиотрейтола в течение 15 минут и промывают в ледяном растворе 1М сорбитола. Далее клетки ресуспендируют в ледяном растворе 1 М сорбитола в концентрации 1-5×109 клеток на 1 мл. Аликвоту, объемом 40 мкл клеточной суспензии, переносят в охлажденный эппендорф, добавляют 400 нг ДНК экспрессионной интеграционной кассеты, и инкубируют во льду 5 минут. Смесь клеток и ДНК переносят в предварительно охлажденную кювету для электропорации. Электропорацию проводят при следующих условиях: 1,5 кВ, 400 Ом, 25 uF. После порации добавляют 1 мл ледяного раствора 1М сорбитола.The resulting integrative expression cassette is transformed into a strain of Pichia pastoris GS115 (his4 - ), which is previously grown in a liquid nutrient medium YP (wt.%: Yeast extract - 1, peptone - 2, water - the rest) with the addition of glucose (2 wt.%) to a concentration of 1 × 10 8 cells per 1 ml. The cells are centrifuged, washed in ice-cold sterile water, and then in an ice-cold solution of 1M sorbitol. Then the cells are incubated in a 25 mm solution of dithiothreitol for 15 minutes and washed in an ice-cold solution of 1M sorbitol. Next, the cells are resuspended in an ice-cold solution of 1 M sorbitol at a concentration of 1-5 × 10 9 cells per 1 ml. An aliquot of 40 μl of the cell suspension was transferred to chilled eppendorf, 400 ng of DNA of the expression integration cassette was added, and incubated in ice for 5 minutes. The mixture of cells and DNA is transferred to a pre-cooled cell for electroporation. Electroporation is carried out under the following conditions: 1.5 kV, 400 Ohms, 25 uF. After poreing, add 1 ml of ice-cold 1M sorbitol solution.

Селекцию трансформантов ведут в течение 5 суток при температуре 30°С на агаризованной среде следующего состава (мас. %): Na2HPO4 - 0,6; KH2PO4 - 0,3; NaCl - 0,05; NH4Cl - 0,1; MgSO4 7H2O - 0,065; агар - 2; глюкоза - 2; CaCl2 - 0,07; биотин, мг - 0,0002; кальций пантотенат - 0,04; фолиевая кислота - 0,0002; ниацин - 0,04; р-аминобензойная к-та - 0,02; пиридоксин гидрохлорид - 0,04; рибофлавин - 0,02; тиамин гидрохлорид - 0,04; борная кислота - 0,05; CuSO4 - 0,004; KJ - 0,01; FeCl3 - 0,02; натрий молибдат - 0,02; ZnSO4 - 0,04, вода - остальное.The selection of transformants is carried out for 5 days at a temperature of 30 ° C on an agar medium of the following composition (wt.%): Na 2 HPO 4 - 0.6; KH 2 PO 4 0.3; NaCl - 0.05; NH 4 Cl - 0.1; MgSO 4 7H 2 O - 0.065; agar - 2; glucose - 2; CaCl 2 - 0.07; biotin, mg - 0.0002; calcium pantothenate - 0.04; folic acid - 0,0002; niacin - 0.04; p-aminobenzoic acid - 0.02; pyridoxine hydrochloride - 0.04; riboflavin - 0.02; thiamine hydrochloride - 0.04; boric acid - 0.05; CuSO 4 - 0.004; KJ - 0.01; FeCl 3 - 0.02; sodium molybdate - 0.02; ZnSO 4 - 0.04, water - the rest.

Наличие целевого гена в составе хромосомной ДНК полученных трансформантов определяют методом ПЦР с использованием праймеров PhyCf-m-F gaagagcagaaeggtatgaaact, PhyCf-m-R ttattccgtaactgcacactc.The presence of the target gene in the chromosomal DNA of the obtained transformants is determined by PCR using primers PhyCf-m-F gaagagcagaaeggtatgaaact, PhyCf-m-R ttattccgtaactgcacactc.

Наличие ПЦР-фрагментов размером 1236 п.н. подтверждает присутствие синтетического гена в составе хромосомы полученных трансформантов.The presence of PCR fragments 1236 bp in size confirms the presence of a synthetic gene in the chromosome of the obtained transformants.

В качестве контрольного образца используют трансформанты, несущие нативный ген кодирующий фитазу из С. freundii.As a control sample, transformants using the native gene encoding phytase from C. freundii are used.

Фрагмент ДНК, содержащий кодирующую область нативного гена бактериальной фитазы из С. freundii синтезируют методом ПЦР с использованием праймеров PhyCf-F gaggctgaagcttacgtagaattcgaagagcagaacggtatgaa и PhyCf-R aggcgaattaattcgcggccgcttacttattccgtaactgca. В качестве матрицы используют общую ДНК бактерии С. freundii.A DNA fragment containing the coding region of a native bacterial phytase gene from C. freundii is synthesized by PCR using the PhyCf-F gaggctgaagcttacgtagaattcgaagagcagaacggtatgaa and PhyCf-R aggcgaattaattcgcggccggccgcttctccccta gctg primers. As the matrix using the total DNA of the bacteria C. freundii.

Полученную последовательность ДНК встраивают в состав экспрессионной кассеты 2 (фиг. 2), которая состоит из генетических элементов, указанных в составе кассеты 1.The resulting DNA sequence is inserted into the expression cassette 2 (Fig. 2), which consists of the genetic elements indicated in the cassette 1.

Трансформацию экспрессионной кассеты 2 и селекцию полученных трансформантов осуществляют как описано выше.The transformation of the expression cassette 2 and the selection of the obtained transformants is carried out as described above.

Наличие нативного гена в составе хромосомной ДНК полученных трансформантов определяют методом ПЦР с использованием праймеров PhyCf-m-F gaagagcagaacggtatgaaact, PhyCf-m-R ttattccgtaactgcacactc.The presence of a native gene in the chromosomal DNA of the obtained transformants is determined by PCR using primers PhyCf-m-F gaagagcagaacggtatgaaact, PhyCf-m-R ttattccgtaactgcacactc.

Наличие ПЦР-фрагментов размером 1236 п.н. подтверждает присутствие нативного гена в составе хромосомы полученных трансформантов.The presence of PCR fragments 1236 bp in size confirms the presence of the native gene in the chromosome of the obtained transformants.

Пример 2. Оценка продуктивности трансформантов Pichia pastoris с оптимизированным геном фитазы из С. freundiiExample 2. Evaluation of the productivity of transformants of Pichia pastoris with optimized phytase gene from C. freundii

Для оценки влияния оптимизации нуклеотидного состава гена на уровень продукции фитазы произвольно отбирают по десять трансформантов Pichia pastoris с оптимизированным и нативным (для использования в качестве контроля) генами фитазы из С. freundii и проводят ферментацию.To assess the effect of optimization of the nucleotide composition of the gene on the phytase production level, ten Pichia pastoris transformants with optimized and native phytase genes from C. freundii are randomly selected and fermented.

Посевную культуру выращивают в пробирках (50 мл) с 10 мл жидкой питательной среды YP с добавлением глюкозы (2 мас. %) при 30°С в течение 24 ч на качалке (250 об/мин). Посев ферментационной среды осуществляют в соотношении 1/10.The seed culture is grown in test tubes (50 ml) with 10 ml of YP liquid nutrient medium with the addition of glucose (2 wt.%) At 30 ° C for 24 hours on a shaker (250 rpm). Sowing the fermentation medium is carried out in a ratio of 1/10.

Ферментацию проводят при 30°С на качалке (250 об/мин) в питательной среде YP с добавлением 1% глюкозы в течение 24 ч, затем индуцируют экспрессию гена фитазы путем добавления метанола до конечной концентрации 1% каждые 24 ч в течение 5 суток.Fermentation is carried out at 30 ° C on a shaker (250 rpm) in YP medium supplemented with 1% glucose for 24 hours, then phytase gene expression is induced by adding methanol to a final concentration of 1% every 24 hours for 5 days.

Figure 00000001
Figure 00000001

Продуктивность трансформантов Pichia pastoris оценивают по уровню активности фитазы из С. freundii в культуральной жидкости. Для этого по окончании ферментации клетки трансформанта осаждают центрифугированием, а в отделенном супернатанте определяют фитазную активность модифицированным методом Фиске-Субарроу [.J Microbiol Methods, 1999, 39(1), 17-22.]. Результаты измерения продуктивности трансформантов с оптимизированным геном фитазы представлены в табл. 1, из которой следует, что среднее значение продуктивности трансформантов Pichia pastoris с оптимизированным геном фитазы из С. freundii на 59% превышает таковое для трансформантов Pichia pastoris с нативным геном фитазы С. freundii.The productivity of Pichia pastoris transformants is assessed by the level of phytase activity from C. freundii in the culture fluid. For this, at the end of fermentation, transformant cells are precipitated by centrifugation, and phytase activity is determined in the separated supernatant by the modified Fiske-Subarrow method [.J Microbiol Methods, 1999, 39 (1), 17-22.]. The results of measuring the productivity of transformants with an optimized phytase gene are presented in table. 1, from which it follows that the average productivity of Pichia pastoris transformants with an optimized phytase gene from C. freundii is 59% higher than that for Pichia pastoris transformants with a native C. freundii phytase gene.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет получать трансформанты Pichia pastoris с повышенной продуктивностью фитазы из С. freundii.Thus, the claimed invention allows to obtain transformants of Pichia pastoris with increased phytase productivity from C. freundii.

Claims (1)

Трансформант дрожжей Pichia pastoris, продуцирующий фитазу из Citrobacter freundii, несущий в составе хромосомы оптимизированный синтетический ген, кодирующий указанную фитазу, нуклеотидная последовательность которого приведена в перечне последовательностей под номером SEQ ID NO: 1.The yeast transformant Pichia pastoris, producing a phytase from Citrobacter freundii, carrying an optimized synthetic gene encoding the indicated phytase in the chromosome composition, the nucleotide sequence of which is shown in the sequence listing under the number SEQ ID NO: 1.
RU2019105080A 2019-02-22 2019-02-22 Pichia pastoris yeast transformer producing phytase RU2708446C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019105080A RU2708446C1 (en) 2019-02-22 2019-02-22 Pichia pastoris yeast transformer producing phytase

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019105080A RU2708446C1 (en) 2019-02-22 2019-02-22 Pichia pastoris yeast transformer producing phytase

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2708446C1 true RU2708446C1 (en) 2019-12-06

Family

ID=68836682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019105080A RU2708446C1 (en) 2019-02-22 2019-02-22 Pichia pastoris yeast transformer producing phytase

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2708446C1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2006110097A (en) * 2006-03-30 2007-10-10 Ооо "Биотех" (Ru) YEAST STRAIN Pichia pastoris PS106 (pHIG), A PRODUCER OF IMMUNE HUMAN INTERFERON, RECOMBINANT pHIG PLASMID AND METHOD FOR ITS DESIGN

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2006110097A (en) * 2006-03-30 2007-10-10 Ооо "Биотех" (Ru) YEAST STRAIN Pichia pastoris PS106 (pHIG), A PRODUCER OF IMMUNE HUMAN INTERFERON, RECOMBINANT pHIG PLASMID AND METHOD FOR ITS DESIGN

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GORDEEVA T.V. et al., Improved PCR-based gene synthesis method and its application to the Citrobacter freundii phytase gene codon modification, Journal of Microbiological Methods, 2010, vol.81, N2, pp.147-152. *
GORDEEVA T.V. et al., Improved PCR-based gene synthesis method and its application to the Citrobacter freundii phytase gene codon modification, Journal of Microbiological Methods, 2010, vol.81, N2, pp.147-152. HSUEH-MING TAI et al., Overexpression of Escherichia coli Phytase in Pichia pastoris and Its Biochemical Properties, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2013, vol.61, N25, pp.6007-6015. HOSSEINKHANI B. et al., Analysis of phytase producing bacteria (Pseudomonas sp.) from poultry faeces and optimization of this enzyme production, African journal of biotechnology, 2009, vol.8, N17, pp.4229-4232. *
HOSSEINKHANI B. et al., Analysis of phytase producing bacteria (Pseudomonas sp.) from poultry faeces and optimization of this enzyme production, African journal of biotechnology, 2009, vol.8, N17, pp.4229-4232 *
HSUEH-MING TAI et al., Overexpression of Escherichia coli Phytase in Pichia pastoris and Its Biochemical Properties, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2013, vol.61, N25, pp.6007-6015 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2257101C (en) Dna sequences encoding phytases of ruminal microorganisms
CN101679992A (en) Expression system
EP3910062A1 (en) Pichia pastoris mutant strain for expressing exogenous gene
Corrêa et al. Cloning, recombinant expression and characterization of a new phytase from Penicillium chrysogenum
AU2018202269A1 (en) Endogenous dnase activity to reduce dna content
JP2011055722A (en) Method for producing inositol
JP7160829B2 (en) Phytase expression in ASPERGILLUS NIGER
US20230174999A1 (en) Systems and methods for high yielding recombinant microorganisms and uses thereof
RU2701498C1 (en) Recombinant yeast strain pichia pastoris - phytase producer
CN102459609B (en) Eukaryotic host cell comprising an expression enhancer
RU2708446C1 (en) Pichia pastoris yeast transformer producing phytase
Hesampour et al. Comparison of biochemical properties of recombinant phytase expression in the favorable methylotrophic platforms of Pichia pastoris and Hansenula polymorpha
Punt et al. Protein targeting and secretion in filamentous fungi: a progress report
RU2737623C1 (en) Recombinant pichia pastoris yeast strain with increased production of escherichia coli phytase
RU2737621C1 (en) Pichia pastoris yeast transformer, producing escherichia coli phytase
RU2756330C1 (en) Komagataella phaffii yeast transformant that produces cronobacter turicensis phytase
KR20040064715A (en) Novel phytases and method for producing these phytases
RU2771582C1 (en) Komagataella phaffi yeast transformant - citrobacter gillenii phytase producer
RU2751595C2 (en) Recombinant strain of pichia pastoris yeast - producer of escherichia coli phytase
CN113122461A (en) Single cell protein producing strain and its application
RU2771079C1 (en) Yeast transformant ogataea haglerorum - producer of phytase escherichia coli
RU2728033C1 (en) Transformant of pichia pastoris yeast, producing endo-1,4-β-xylanase from paenibacillus brasilensis
Xuan et al. Cloning and over Expression of an Aspergillus niger XP Phytase Gene (phyA) in Pichia pastoris
RU2714113C1 (en) Pichia pastoris yeast transformer producing xylanase
RU2785901C1 (en) Recombinant strain of ogataea haglerorum yeast - producer of escherichia coli phytase