甲酸诱导毕赤酵母表达外源蛋白与代谢调控机制研究

基本信息
批准号:31870045
项目类别:面上项目
资助金额:59.00
负责人:张建国
学科分类:
依托单位:上海理工大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李代禧,于劲松,刘泰瑜,卢俊文,李梦腊,赵奕欣,姚兵莉,毛洪丽
关键词:
毕赤酵母辅助碳源诱导作用代谢调控甲酸
结项摘要

Non-methanol carbon source induction of Komagataella phaffii (K. phaffii) is an important topic. The major issue of current non-methanol induction K. phaffii strains is low expression level. Based on high expression level of heterologous protein expression from K. phaffii by formate induction combined with sorbitol in our previous work, this research builds a mechanism of K. phaffii expression by formate induction through the relationship between formate and the transcript factor, upstream active sequence, expression level of K. phaffii. Then metabolism of K. phaffii is reconstructed to synthesize formate through carbon dioxide reduction for higher formate concentration in vivo. The culture strategy of K. phaffii in the condition of supplemental carbon source is optimized for NADH generation without repression of K. phaffii through energy charge monitoring. The branch pathway of supplemental carbon source is blocked through gene knockout with result of high formate metabolic flux. The synergistic effect of carbon dioxide and supplemental carbon source is investigated by techniques of C13 label and mass spectrometry. The mechanism of high protein expression level from K. phaffii in the condition of formate and supplemental carbon source is clarified, establishing an efficient K. phaffii expression system without methanol. This system maintains the strict expression pattern and high expression level, with additional advantage of carbon dioxide utilization, which has an important influence on fundamental research and applied technology of K. phaffii.

非甲醇诱导是毕赤酵母研究的重要方向。但是目前非甲醇诱导系统的主要缺点是表达强度不高。本研究在甲酸可以诱导毕赤酵母,甲酸联合山梨醇使毕赤酵母高效表达外源蛋白的基础上,利用基因敲除和转录组学技术分析甲酸浓度、转录因子、启动子上调序列对毕赤酵母表达的影响,阐明甲酸诱导毕赤酵母的调控机制;重构毕赤酵母代谢途径利用胞内还原二氧化碳合成甲酸,提高胞内甲酸浓度;优化辅助碳源使其提供NADH而不抑制毕赤酵母表达,敲除辅助碳源的分支代谢以增强甲酸代谢,分析生理指标并解释辅助碳源显著提高表达强度的机理,用C13标记结合质谱技术解析二氧化碳和辅助碳源的协同作用,阐明二氧化碳还原为甲酸联合辅助碳源诱导毕赤酵母高效表达外源蛋白的机理,建立高效非甲醇诱导的毕赤酵母系统。该系统保持了毕赤酵母原有的诱导表达严谨性,还具有高表达强度,而且可以利用二氧化碳,对基础研究和工业应用都有重要意义。

项目摘要

毕赤酵母(Komagataella phaffii、原名Pichia pastoris)是一种高效表达重组蛋白的甲基营养型微生物。由于毕赤酵母传统上高效表达外源蛋白需要甲醇诱导,甲醇的毒性致使毕赤酵母表达的食品用酶和药物蛋白受到人们担忧;而且甲醇具有爆炸性,在工业上大量使用危险较大。近年来研究表明较为安全的甲酸可以诱导PAOX1。为阐明甲酸诱导毕赤酵母PAOX1的机理,本项目调控顺式作用元件、转录因子,优化辅助碳源使外源蛋白的表达量提高42%;RNA-seq分析揭示了能量代谢为甲酸诱导PAOX1差异的主要瓶颈,并利用强化辅酶转换的方式予以证明;重构毕赤酵母的甲酸代谢途径,解析了其代谢流向,使毕赤酵母能利用甲酸同时为诱导物和碳源,实现了逆生理代谢,使外源蛋白的表达量提高1倍。最后,建立了能还原CO2 为甲酸,表达强度为传统甲醇诱导系统的1.7倍,进而诱导外源蛋白表达的环境友好、能可持续发展的高效毕赤酵母表达系统。本项目的结果对毕赤酵母高效、环境友好地表达外源蛋白具有重要意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

转录组与代谢联合解析红花槭叶片中青素苷变化机制

转录组与代谢联合解析红花槭叶片中青素苷变化机制

DOI:
发表时间:
2

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.03.004
发表时间:2019
3

地震作用下岩羊村滑坡稳定性与失稳机制研究

地震作用下岩羊村滑坡稳定性与失稳机制研究

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1374
发表时间:2020
4

动物响应亚磁场的生化和分子机制

动物响应亚磁场的生化和分子机制

DOI:10.13488/j.smhx.20190284
发表时间:2019
5

面向园区能源互联网的多元负荷特性及其调控潜力研究现状与展望

面向园区能源互联网的多元负荷特性及其调控潜力研究现状与展望

DOI:
发表时间:2021

张建国的其他基金

批准号:39970218
批准年份:1999
资助金额:14.00
项目类别:面上项目
批准号:30972332
批准年份:2009
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:81671104
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:40901137
批准年份:2009
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41802130
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30570512
批准年份:2005
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:41471222
批准年份:2014
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
批准号:51675026
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:30972139
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:30471389
批准年份:2004
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:21803015
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:69308004
批准年份:1993
资助金额:7.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1830134
批准年份:2018
资助金额:62.00
项目类别:联合基金项目
批准号:31770919
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21071019
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:41877541
批准年份:2018
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:81070901
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:30672420
批准年份:2006
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:81171217
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:30872661
批准年份:2008
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:39270724
批准年份:1992
资助金额:6.00
项目类别:面上项目
批准号:41274079
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81372838
批准年份:2013
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:21306112
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31672486
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:10776002
批准年份:2007
资助金额:34.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51905194
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51404165
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31400734
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

毕赤酵母中表达的外源基因分泌特征识别与功能验证

批准号:30900839
批准年份:2009
负责人:田健
学科分类:C0608
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

酵母二硫键异构酶PDI对毕赤酵母分泌外源淀粉样蛋白的调控机制研究

批准号:31670103
批准年份:2016
负责人:何剑为
学科分类:C0105
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
3

毕赤酵母转录因子Fhl1p功能鉴定及其促进外源蛋白表达的机理

批准号:31400062
批准年份:2014
负责人:梁书利
学科分类:C0104
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于过氧化物酶体吞噬机制提高毕赤酵母表达外源蛋白的研究

批准号:21306112
批准年份:2013
负责人:张建国
学科分类:B0812
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目