RU2751595C2 - Recombinant strain of pichia pastoris yeast - producer of escherichia coli phytase - Google Patents

Recombinant strain of pichia pastoris yeast - producer of escherichia coli phytase Download PDF

Info

Publication number
RU2751595C2
RU2751595C2 RU2019139325A RU2019139325A RU2751595C2 RU 2751595 C2 RU2751595 C2 RU 2751595C2 RU 2019139325 A RU2019139325 A RU 2019139325A RU 2019139325 A RU2019139325 A RU 2019139325A RU 2751595 C2 RU2751595 C2 RU 2751595C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phytase
pichia pastoris
gene
escherichia coli
strain
Prior art date
Application number
RU2019139325A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019139325A (en
RU2019139325A3 (en
Inventor
Татьяна Леонидовна Гордеева
Лариса Николаевна Борщевская
Анна Николаевна Калинина
Сергей Павлович Синеокий
Сергей Петрович Воронин
Маргарита Дмитриевна Каширская
Татьяна Дмитриевна Федай
Original Assignee
Акционерное Общество "Биоамид"
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" filed Critical Акционерное Общество "Биоамид"
Priority to RU2019139325A priority Critical patent/RU2751595C2/en
Publication of RU2019139325A publication Critical patent/RU2019139325A/en
Publication of RU2019139325A3 publication Critical patent/RU2019139325A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2751595C2 publication Critical patent/RU2751595C2/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
    • 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
    • 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
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/80Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for fungi
    • C12N15/81Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for fungi for yeasts
    • 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)
    • C12N9/16Hydrolases (3) acting on ester bonds (3.1)

Landscapes

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

Abstract

FIELD: biotechnology.SUBSTANCE: invention relates to a recombinant phytase-producing strain of the Pichia pastoris VKPM Y-4466 yeast. The proposed strain contains the HAC1 gene from Saccharomyces cerevisiae and multiple copies of an optimised sequence of the gene encoding Escherichia coli phytase in the chromosome.EFFECT: invention allows to expand the range of recombinant phytase-producing microorganisms.1 cl, 1 ex, 2 dwg

Description

Изобретение относится к микробиологии и биотехнологии и касается получения штаммов дрожжей Pichia pastoris, способных продуцировать фитазу.The invention relates to microbiology and biotechnology and relates to the production of Pichia pastoris yeast strains 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 essential mineral nutrient for the growth and development of animals. In most sources of raw materials used in livestock, such as cereals and legumes, phosphorus is mainly found in the form of phytate (myo-inositol hexakisphosphate) [Advanced Food Research, 1982, 28, 1-92.]. However, monogastric animals are unable to assimilate 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 effective assimilation of calcium, magnesium, zinc, iron and other minerals in compound feed, and also bind proteins into complexes that are inaccessible 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 elimination of phosphate groups and are successfully used as a feed additive, significantly increasing the absorption of phosphorus [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, потребность промышленности в которых постоянно растет [Afr. J. Biotechnol., 2009, 8(17), 4229-4232.]. Наиболее часто для высокоэффективной продукции гетерологичных белков используют 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, the industry demand for which is constantly growing [Afr. J. Biotechnol., 2009,8 (17), 4229-4232.]. The methylotrophic yeast Pichia pastoris [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 culture media have been developed and the fermentation process has been developed using a high-density culture.

Для конструирования высокопродуктивных штаммов используют различные подходы.Various approaches are used to construct highly productive strains.

Одним из способов, позволяющих обеспечить эффективную продукцию целевых ферментов, 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.]. Для клеток микроорганизмов многих видов выявлены частоты встречаемости кодонов (http://www.kazusa.or.jp/codon/P.html), и эти данные используют для оптимизации нуклеотидных последовательностей гетерологичных генов с целью увеличения эффективности экспрессии.One of the ways to ensure effective production of target enzymes 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.]. For the cells of microorganisms of many species, the frequencies of codon occurrence have been identified (http://www.kazusa.or.jp/codon/P.html), and these data are used to optimize the nucleotide sequences of heterologous genes in order to increase the expression efficiency.

Известны примеры использования оптимизированных синтетических нуклеотидных последовательностей для создания продуцентов гетерологичных фитаз на основе дрожжей Pichia pastoris. 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.Known examples of the use of optimized synthetic nucleotide sequences to create producers of heterologous phytases based on the yeast Pichia pastoris. Codon-optimized synthetic genes of Citrobacter amalonaticus phytases [BMC 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.], When expressed in P. pastoris, the productivity of some strains increased 2.0-2.9 times.

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.], где были получены штаммы с продуктивностью 193,2 ед/мл и 450 ед/мл культуральной жидкости.Different variants of optimization of the gene encoding phytase from Citrobacter freundii were carried out in [Appl Biochem Biotechnol., 2010, 162, 2157-2165, Journal of Microbiological Methods, 2010, 81 (2), 147-152.], Where the strains were obtained with a productivity of 193.2 U / ml and 450 U / ml of culture fluid.

Интеграция в состав хромосомы P. pastoris оптимизированного гена, кодирующего фитазу из Escherichia coli, привела к получению штамма с продуктивностью 237,2 ед/мл культуральной жидкости, в то время как продукция штамма P. pastoris, несущего в составе хромосомы аналогичный нативный ген, составила 100 ед/мл [J Microbiol. 2015; 8(12):е27553].Integration of the optimized gene encoding phytase from Escherichia coli into the P. pastoris chromosome resulted in a strain with a productivity of 237.2 U / ml of culture fluid, while the production of the P. pastoris strain carrying a similar native gene in the chromosome was 100 U / ml [J Microbiol. 2015; 8 (12): e27553].

Другим способом, позволяющим получить высокопродуктивные штаммы P. pastoris, является введение в состав хромосомы множественных копий генов в составе экспрессионных кассет. Известно получение многокопийных штаммов P. pastoris путем последовательного многократного введения фрагментов ДНК в хромосому клеток с использованием Cre-lox системы [Scientific Reports, 2017, 7(1), 1-10; FEMS Yeasts Research, 2011, 11(3), 292-298]. Cre-lox система известна, как сайт-специфическая рекомбинантная технология, которая позволяет многократно вводить фрагменты ДНК в хромосому микроорганизмов, и широко применяется для внесения делеций, вставок, транслокаций и инверсий в специфические сайты клеточной ДНК [Journal of Biotechnology 131 (2007) p. 20-26; Nucleic Acids Research, 2002, V. 30, No. 6, p. 2-8].Another way to obtain highly productive strains of P. pastoris is the introduction into the chromosome of multiple copies of genes in the composition of expression cassettes. It is known to obtain multi-copy strains of P. pastoris by sequential repeated introduction of DNA fragments into the chromosome of cells using the Cre-lox system [Scientific Reports, 2017, 7 (1), 1-10; FEMS Yeasts Research, 2011, 11 (3), 292-298]. The Cre-lox system is known as a site-specific recombinant technology, which allows multiple introduction of DNA fragments into the chromosome of microorganisms, and is widely used to introduce deletions, insertions, translocations and inversions into specific sites of cellular DNA [Journal of Biotechnology 131 (2007) p. 20-26; Nucleic Acids Research, 2002, V. 30, No. 6, p. 2-8].

Еще одним подходом к повышению продукции целевых белков является интеграция в хромосому P. pastoris экспрессионных кассет, содержащих гены, входящие в систему ответа клетки на несвернутый белок (UPR - unfolded protein response) [Экологическая генетика, 2017, 15(2), 21-30]. В качестве таких генов используют, в частности, ген, кодирующий протеиндисульфидизомеразу (Pdi), которая выступает в качестве шаперона, ингибируя агрегацию неправильно свернутых белков; ген НАС1 из Saccharomyces cerevisiae, кодирующий активатор транскрипции генов UPR и другие. Так, в работе [ВМС Biotechnology, 2015, 15:88] в состав хромосомы рекомбинантного штамма Р. pastoris, продуцирующего фитазу из Citrobacter amalonaticus, был интегрирован ген НАС1 из S. cerevisiae, что привело к увеличению продуктивности на 40% по сравнению с исходным штаммом.Another approach to increasing the production of target proteins is the integration into the chromosome of P. pastoris of expression cassettes containing genes included in the cell response to unfolded protein (UPR - unfolded protein response) [Ecological Genetics, 2017, 15 (2), 21-30 ]. As such genes, in particular, a gene encoding protein disulfide isomerase (Pdi), which acts as a chaperone, inhibiting the aggregation of misfolded proteins; the HAC1 gene from Saccharomyces cerevisiae, encoding the UPR gene transcriptional activator, and others. Thus, in the work [BMC Biotechnology, 2015, 15:88], the HAC1 gene from S. cerevisiae was integrated into the chromosome of the recombinant P. pastoris strain producing phytase from Citrobacter amalonaticus, which led to an increase in productivity by 40% compared to the initial strain.

Важной задачей является создание высокоэффективного штамма-продуцента фитазы на основе дрожжей P. pastoris с использованием всех описанных выше подходов.An important task is to create a highly efficient phytase-producing strain based on the P. pastoris yeast using all the approaches described above.

Задачей заявляемого изобретения является расширение арсенала рекомбинантных микроорганизмов, продуцирующих фитазы.The objective of the claimed invention is to expand the arsenal of recombinant microorganisms that produce phytases.

Задача решена путем конструирования штамма дрожжей P. pastoris, продуцирующего фитазу, содержащего в составе хромосомы ген НАС1 из S. cerevisiae и множественные копии оптимизированной последовательности гена, кодирующего фитазу E.coli.The problem was solved by constructing a phytase-producing P. pastoris yeast strain containing in the chromosome the HAC1 gene from S. cerevisiae and multiple copies of the optimized sequence of the gene encoding E. coli phytase.

Рекомбинантный штамм полученRecombinant strain obtained

- последовательной интеграцией в состав хромосомы штамма Pichia pastoris (HIS4) ВКПМ Y- 4334 экспрессионной кассеты 1, в состав которой входит оптимизированная последовательность гена phyEc-mod, кодирующего фитазу E.coli;- sequential integration into the chromosome of the Pichia pastoris (HIS4) VKPM Y-4334 strain of expression cassette 1, which includes an optimized sequence of the phyEc-mod gene encoding E. coli phytase;

- выщеплением маркерного гена с использованием Cre-lox системы;- cleavage of the marker gene using the Cre-lox system;

- интеграцией экспрессионной кассеты 2, содержащей ген НАС1 из S. cerevisiae.- integration of an expression cassette 2 containing the HAC1 gene from S. cerevisiae.

Штамм является продуцентом фитазы и депонирован в Биоресурсном центре Всероссийская Коллекция Промышленных Микроорганизмов (БРЦ ВКПМ) НИЦ «Курчатовский институт» - ГосНИИгенетика как Pichia pastoris F12H ВКПМ Y-4466.The strain is a phytase producer and deposited at the Bioresource Center All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (BRC VKPM) NRC "Kurchatov Institute" - GosNIIgenetics as Pichia pastoris F12H VKPM Y-4466.

Культурально-морфологические характеристики заявляемого штамма.Cultural and morphological characteristics of the inventive strain.

При культивировании при температуре 28°С в течение 48 часов на агаризованной среде YP следующего состава (мас. %): пептон-2, дрожжевой экстракт -1, агар -2, вода - остальное с добавлением глюкозы (2 мас. %), клетки имеют овальную форму, 3-4 мкм в диаметре. Клетки почкуются, при этом почкование истинное, многостороннее. Истинного мицелия не образуют. Споруляция происходит при инкубации культуры на агаризованной среде следующего состава (мас. %): хлорид калия - 1.0, ацетат натрия - 0.5, глюкоза -1.0, агар - 2.0, вода - остальное. Аски имеют тетраэдрическую форму, включают 4 аскоспоры.When cultivated at a temperature of 28 ° C for 48 hours on agar YP medium of the following composition (wt%): peptone-2, yeast extract -1, agar -2, water - the rest with the addition of glucose (2 wt%), cells have an oval shape, 3-4 µm in diameter. The cells bud, while budding is true, versatile. True mycelium is not formed. Sporulation occurs when the culture is incubated on an agar medium of the following composition (wt%): potassium chloride - 1.0, sodium acetate - 0.5, glucose -1.0, agar - 2.0, water - the rest. Asci have a tetrahedral shape, include 4 ascospores.

На агаризованной среде YP с добавлением глюкозы (2 мас. %) колонии светло-бежевого цвета с ровным краем, матовой поверхностью, линзовидным профилем и пастообразной консистенцией. При росте в жидкой среде YP следующего состава (мас. %): пептон-2, дрожжевой экстракт -1, вода -остальное с добавлением глюкозы (2 мас. %), при 28°С в течение 24 ч культивирования - жидкость мутная, осадок белый, коагуляции не наблюдается, пристеночных пленок не образует.On agar medium YP with the addition of glucose (2 wt%), colonies of light beige color with a smooth edge, matte surface, lenticular profile, and pasty consistency. When growing in a liquid YP medium of the following composition (wt%): peptone-2, yeast extract -1, water - the rest with the addition of glucose (2 wt%), at 28 ° C for 24 h of cultivation - a cloudy liquid, sediment white, no coagulation, no parietal films.

Физиолого-биохимические признаки:Physiological and biochemical signs:

Штамм способен к росту как в аэробных, так и в анаэробных условиях.The strain is capable of growing in both aerobic and anaerobic conditions.

В качестве единственного источника углерода способен использовать метанол, этанол, глюкозу, глицерин, лактат, сукцинат, не способен ассимилировать мальтозу, сахарозу, ацетат, крахмал, лактозу.It is capable of using methanol, ethanol, glucose, glycerin, lactate, succinate as the only source of carbon; it is unable to assimilate maltose, sucrose, acetate, starch, lactose.

При культивировании в присутствии метанола штамм способен синтезировать фитазу.When cultivated in the presence of methanol, the strain is able to synthesize phytase.

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 штамма дрожжей Pichia pastoris. содержащего оптимизированный ген phyEc-mod, кодирующий фитазу Е. coliExample 1. Construction of a Pichia pastoris yeast strain. containing an optimized phyEc-mod gene encoding E. coli phytase

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

Последовательность гена phyEc-mod, кодирующего фитазу E.coli, оптимизированную с использованием вышеупомянутых правил оптимизации, синтезируют известным методом [Journal of Microbiological Methods, 2010, 81(2), 147-152.].The sequence of the phyEc-mod gene encoding E. coli phytase, optimized using the above optimization rules, is synthesized by a known method [Journal of Microbiological Methods, 2010, 81 (2), 147-152.].

Полученную ДНК последовательность встраивают в экспрессионную кассету 1, размером 8830 п. н. (фиг.1), в состав которой входят следующие генетические элементы:The resulting DNA sequence was inserted into the 8830 bp expression cassette 1. (Fig. 1), which includes the following genetic elements:

1. Ген phyEc-mod, встроенный в единую рамку считывания с нуклеотидной последовательностью сигнального пептида α-фактора, под контролем модифицированного АОХ1 промотора [ВМС Biotechnology. - 2015, - V. 15, - Р. 88.].1. Gene phyEc-mod, built into a single reading frame with the nucleotide sequence of the signal peptide α-factor, under the control of the modified AOX1 promoter [BMC Biotechnology. - 2015, - V. 15, - P. 88.].

2. Терминатор транскрипции ТТАОХ12. TTAOX1 transcription terminator

3. Дрожжевой селективный маркер HIS4, комплементирующий у дрожжей Pichia pastoris мутацию в гене HIS4, Cre-рекомбиназу под контролем промотора АОХ1, фланкированные сайтами lox 66 и lox 713. Yeast selection marker HIS4, complementing a mutation in the HIS4 gene in the yeast Pichia pastoris, Cre-recombinase under the control of the AOX1 promoter, flanked by lox 66 and lox 71 sites

4. Область интеграции NS - фрагмент гена, кодирующего 18S rRNA4. NS integration region - a fragment of the gene encoding 18S rRNA

Интегративную экспрессионную кассету 1 трансформируют в клетки штамма Pichia pastoris (HIS4-) ВКПМ Y-4334, которые предварительно выращивают в жидкой питательной среде YP с добавлением глюкозы (2 мас. %) до концентрации 1×108 клеток на 1 мл. Клетки отделяют центрифугированием, 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, 25uF. После порации добавляют 1 мл ледяного раствора 1М сорбитола.Integrative expression cassette 1 is transformed into cells of the Pichia pastoris (HIS4 - ) VKPM Y-4334 strain, which are preliminarily grown in liquid YP nutrient medium supplemented with glucose (2 wt%) to a concentration of 1 × 10 8 cells per 1 ml. The cells are separated by centrifugation, washed in ice-cold sterile water, and then in ice-cold 1M sorbitol solution. The cells are then incubated in 25 mM dithiothreitol solution for 15 minutes and washed in ice-cold 1 M sorbitol solution. Then the cells are resuspended in an ice-cold solution of 1 M sorbitol at a concentration of 1-5 × 10 9 cells per ml. An aliquot of 40 μl of the cell suspension is transferred into a chilled Eppendorf, 400 ng of DNA expression integration cassette is added, and incubated on ice for 5 minutes. The mixture of cells and DNA is transferred to a pre-cooled electroporation cuvette. Electroporation is carried out under the following conditions: 1.5 kV, 400 Ohm, 25uF. After poration add 1 ml of ice-cold solution of 1M sorbitol.

Селекцию трансформантов ведут в течение 5 суток при температуре 30°С на агаризованной среде М9 следующего состава (мас. %): Na2HPO4 - 0,6; КН2РО4 - 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 agar medium M9 of the following composition (wt.%): Na 2 HPO 4 - 0.6; KN 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 гена phyEc-mod в составе хромосомной ДНК полученных трансформантов определяют методом ПЦР с использованием проверочных праймеров PhyEc-m-F catggcgtaagagcaccaac, PhyEc-m-R gcaggtattctagcctcgtt.The presence of the phyEc-mod gene in the chromosomal DNA of the obtained transformants is determined by PCR using the checking primers PhyEc-m-F catggcgtaagagcaccaac, PhyEc-m-R gcaggtattctagcctcgtt.

Наличие ПЦР-фрагмента размером 1172 п. н. подтверждает присутствие синтетического гена в составе хромосомы полученных трансформантов.The presence of a PCR fragment with a size of 1172 bp. confirms the presence of a synthetic gene in the chromosome of the obtained transformants.

Для отбора наиболее продуктивных трансформантов проводят их культивирование в жидкой ферментационной питательной среде по следующей схеме.To select the most productive transformants, they are cultivated in a liquid fermentation nutrient medium according to the following scheme.

Посевную культуру выращивают на косяках с плотной питательной средой YP с добавлением глюкозы (2 мас. %) при 28°С в течение 48 ч. Посев ферментационной среды осуществляют путем смыва (1 мл среды YP) культуры с косяка в колбу (500 мл), содержащую 50 мл среды YP, содержащую 1% глюкозы.The inoculum culture is grown on schools with a dense YP nutrient medium supplemented with glucose (2 wt%) at 28 ° C for 48 hours. The fermentation medium is inoculated by washing (1 ml of YP medium) of the culture from the school into a flask (500 ml), containing 50 ml of YP medium containing 1% glucose.

Ферментацию проводят при 28°С на качалке (250 об/мин) в течение 24 ч. Далее экспрессию гена фитазы индуцируют путем добавления 1% метанола каждые 24 часа в течение 3 дней.Fermentation is carried out at 28 ° C on a shaker (250 rpm) for 24 hours. Then, phytase gene expression is induced by adding 1% methanol every 24 hours for 3 days.

Продуктивность трансформантов Pichia pastoris оценивают по активности фитазы, образовавшейся в культуральной жидкости. Для этого клетки трансформанта осаждают центрифугированием, а супернатант используют для определения фитазной активности модифицированным методом Фиске-Субарроу [. J Microbiol Methods, 1999, 39(1), 17-22.].The productivity of Pichia pastoris transformants is assessed by the activity of the phytase formed in the culture fluid. For this, the cells of the transformant are precipitated by centrifugation, and the supernatant is used to determine the phytase activity by the modified Fiske-Subarrow method [. J Microbiol Methods 1999,39 (1) 17-22.].

По результатам ферментации отбирают наиболее продуктивный трансформант Pichia pastoris, и делают высев клеток до единичных колоний на полной среде YP с добавлением глюкозы (2 мас. %). Далее полученные колонии тестируют на выщепление гена HIS4. Для этого каждую колонию пересевают на минимальную среду М9 без добавления и с добавлением гистидина до конечной концентрации 1 мг/мл. Отбирают колонию, которая растет на среде с добавлением гистидина и не растет на среде без его добавления. Далее в отобранную колонию клеток снова трансформируют экспрессионную кассету 1 как описано выше и повторяют все действия, отбирая наиболее продуктивный трансформант, потерявший способность расти на минимальной среде М9 без добавления гистидина. Процедуру повторяют несколько раз.According to the results of fermentation, the most productive transformant Pichia pastoris is selected, and the cells are seeded to single colonies on complete YP medium with the addition of glucose (2 wt.%). The resulting colonies are then tested for HIS4 gene cleavage. To do this, each colony is subcultured on minimal M9 medium without and with the addition of histidine to a final concentration of 1 mg / ml. A colony is selected that grows on the medium with the addition of histidine and does not grow on the medium without its addition. Next, expression cassette 1 is again transformed into the selected cell colony as described above and all actions are repeated, selecting the most productive transformant that has lost the ability to grow on minimal M9 medium without the addition of histidine. The procedure is repeated several times.

В отобранный наиболее продуктивный трансформант трансформируют, как описано выше, экспрессионную кассету 2 размером 5558 п. н., содержащую в своем составе следующие генетические элементы:An expression cassette 2, 5558 bp in size, containing the following genetic elements is transformed into the selected most productive transformant, as described above:

1. Ген НАС1, кодирующий НАС1 из S. cerevisiae, под контролем GAP промотора1. The HAC1 gene encoding HAC1 from S. cerevisiae under the control of the GAP promoter

2. Терминатор транскрипции ТТАОХ12. TTAOX1 transcription terminator

3. Дрожжевой селективный маркер HIS4, комплементирующий у дрожжей Pichia pastoris мутацию в гене HIS43. Yeast selection marker HIS4, complementing the mutation in the HIS4 gene in the yeast Pichia pastoris

4. Область интеграции - 3' фрагмент гена АОХ14. Integration area - 3 'fragment of the AOX1 gene

Наличие гена НАС1 в составе хромосомной ДНК полученных трансформантов определяют методом ПЦР с использованием проверочных праймеров HACprF atggaaatgactgattttgaactaacta, Prov-r tctaaggcgaattaattcgcggc.The presence of the HAC1 gene in the chromosomal DNA of the obtained transformants is determined by PCR using the checking primers HACprF atggaaatgactgattttgaactaacta, Prov-r tctaaggcgaattaattcgcggc.

Наличие ПЦР-фрагмента размером 743 п. н. подтверждает присутствие гена НАС1 в составе хромосомы полученных трансформантов.The presence of a 743 bp PCR fragment confirms the presence of the HAC1 gene in the chromosome of the obtained transformants.

Для отбора наиболее продуктивных трансформантов проводят их культивирование в жидкой ферментационной питательной среде по описанной выше схеме.To select the most productive transformants, they are cultivated in a liquid fermentation nutrient medium according to the scheme described above.

По результатам ферментации отбирают наиболее продуктивный трансформант Pichia pastoris, который в указанных условиях синтезирует фитазу E.coli в концентрации 1020 ед/мл культуральной жидкости.According to the results of fermentation, the most productive transformant Pichia pastoris is selected, which, under the indicated conditions, synthesizes E. coli phytase at a concentration of 1020 U / ml of culture fluid.

Трансформант депонирован в Биоресурсном центре Всероссийская Коллекция Промышленных Микроорганизмов (БРЦ ВКПМ) НИЦ «Курчатовский институт» - ГосНИИгенетика как Pichia pastoris F12H ВКПМ Y-4466.The transformant was deposited at the Bioresource Center All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (BRC VKPM) NRC "Kurchatov Institute" - GosNIIgenetics as Pichia pastoris F12H VKPM Y-4466.

Claims (1)

Рекомбинантный штамм дрожжей Pichia pastoris ВКПМ Y-4466 - продуцент фитазы, содержащий в составе хромосомы ген НАС1 из Saccharomyces cerevisiae и множественные копии оптимизированной последовательности гена, кодирующего фитазу Escherichia coli.The recombinant strain of the yeast Pichia pastoris VKPM Y-4466 is a phytase producer containing the HAC1 gene from Saccharomyces cerevisiae in the chromosome and multiple copies of the optimized sequence of the gene encoding Escherichia coli phytase.
RU2019139325A 2019-12-03 2019-12-03 Recombinant strain of pichia pastoris yeast - producer of escherichia coli phytase RU2751595C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019139325A RU2751595C2 (en) 2019-12-03 2019-12-03 Recombinant strain of pichia pastoris yeast - producer of escherichia coli phytase

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019139325A RU2751595C2 (en) 2019-12-03 2019-12-03 Recombinant strain of pichia pastoris yeast - producer of escherichia coli phytase

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019139325A RU2019139325A (en) 2021-06-03
RU2019139325A3 RU2019139325A3 (en) 2021-06-03
RU2751595C2 true RU2751595C2 (en) 2021-07-15

Family

ID=76296631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019139325A RU2751595C2 (en) 2019-12-03 2019-12-03 Recombinant strain of pichia pastoris yeast - producer of escherichia coli phytase

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2751595C2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102586294A (en) * 2011-01-12 2012-07-18 上海市农业科学院 High-specific activity phytase gene suitable for pichia pastoris expression as well as preparation method and expression thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102586294A (en) * 2011-01-12 2012-07-18 上海市农业科学院 High-specific activity phytase gene suitable for pichia pastoris expression as well as preparation method and expression thereof

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ABAD S. et al. Real-time PCR-based determination of gene copy numbers in Pichia pastoris. Biotechnol J. 2010 Apr;5(4):413-20. *
ABAD S. et al. Real-time PCR-based determination of gene copy numbers in Pichia pastoris. Biotechnol J. 2010 Apr;5(4):413-20. ГОРДЕЕВА Т.Л. и др. Рекомбинантный продуцент кормового фермента фитазы на основе дрожжей Pichia pastoris. Актуальная биотехнология, 2018, N 3(26), с. 117. *
GUERFAL M. et al. The HAC1 gene from Pichia pastoris: characterization and effect of its overexpression on the production of secreted, surface displayed and membrane proteins. Microb Cell Fact. 2010;9:49. *
LI C. et al. Combined strategies for improving expression of Citrobacter amalonaticus phytase in Pichia pastoris. BMC Biotechnol. 2015;15:88. *
LI C. et al. Combined strategies for improving expression of Citrobacter amalonaticus phytase in Pichia pastoris. BMC Biotechnol. 2015;15:88. LI D. et al. A Novel Vector for Construction of Markerless Multicopy Overexpression Transformants in Pichia pastoris. Front Microbiol. 2017;8:1698. GUERFAL M. et al. The HAC1 gene from Pichia pastoris: characterization and effect of its overexpression on the production of secreted, surface displayed and membrane proteins. Microb Cell Fact. 2010;9:49. *
LI D. et al. A Novel Vector for Construction of Markerless Multicopy Overexpression Transformants in Pichia pastoris. Front Microbiol. 2017;8:1698. *
ГОРДЕЕВА Т.Л. и др. Рекомбинантный продуцент кормового фермента фитазы на основе дрожжей Pichia pastoris. Актуальная биотехнология, 2018, N 3(26), с. 117. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2019139325A (en) 2021-06-03
RU2019139325A3 (en) 2021-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Vohra et al. A cost‐effective cane molasses medium for enhanced cell‐bound phytase production by Pichia anomala
CN107164397A (en) The gene excavating and its application process of a kind of phospholipase D
RU2701498C1 (en) Recombinant yeast strain pichia pastoris - phytase producer
CN106916775B (en) Transgenic algae strain for high yield of nano polyphosphate and preparation method thereof
RU2737623C1 (en) Recombinant pichia pastoris yeast strain with increased production of escherichia coli phytase
RU2751595C2 (en) Recombinant strain of pichia pastoris yeast - producer of escherichia coli phytase
RU2701308C1 (en) Recombinant yeast strain pichia pastoris - producer of xylanase
KR102100650B1 (en) Novel microalgal strain of Thraustochytrium genus, and producing polyunsaturated fatty acids using the same
EA037039B1 (en) Strain of heterotrophic bacterium klebsiella pneumonia 1-17, associate for producing microbial protein mass
CN113122461B (en) Single cell protein producing strain and application thereof
RU2756330C1 (en) Komagataella phaffii yeast transformant that produces cronobacter turicensis phytase
CN109055417A (en) A kind of recombinant microorganism, preparation method and its application in production Co-Q10
CN111849790B (en) Recombinant cephalosporium acremonium engineering bacteria and construction method and application thereof
RU2771582C1 (en) Komagataella phaffi yeast transformant - citrobacter gillenii phytase producer
RU2787584C1 (en) Komagataella phaffii yeast strain with inactive his4 gene - recipient for the construction of marker-free strains producing heterologous proteins
RU2788528C1 (en) Yeast strain komagataella phaffii with an inactivated leu2 gene as a recipient for constructing strains producing heterologous proteins
CN109929853B (en) Application of thermophilic bacteria source heat shock protein gene
KR102202694B1 (en) Novel methylotrophic bacteria variant with overexpression of ftfL gene and method for producing PHB using the same
RU2737621C1 (en) Pichia pastoris yeast transformer, producing escherichia coli phytase
RU2785901C1 (en) Recombinant strain of ogataea haglerorum yeast - producer of escherichia coli phytase
RU2728243C1 (en) Pichia pastoris yeast strain producing xylanase from paenibacillus brasilensis
RU2771079C1 (en) Yeast transformant ogataea haglerorum - producer of phytase escherichia coli
US7550281B2 (en) Method for production of alpha-amylase in recombinant Bacillus
RU2708446C1 (en) Pichia pastoris yeast transformer producing phytase
RU2725475C1 (en) Recombinant yeast strain pichia pastoris - producer of xylanase from pyromyces finnis

Legal Events

Date Code Title Description
QZ41 Official registration of changes to a registered agreement (patent)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210419

Effective date: 20210928