Ogataea polymorpha es una levadura metilotrófica con características inusuales. Se utiliza como fábrica de proteínas para productos farmacéuticos .
Ogataea polymorpha | |
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clasificación cientifica | |
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Género: | |
Especies: | O. polymorpha |
Nombre binomial | |
Ogataea polymorpha (Morais y MHMaia) Y.Yamada, K.Maeda y Mikata | |
Sinónimos [1] | |
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Ogataea polymorpha pertenece a un número limitado de especies de levaduras metilotróficas, levaduras que pueden crecer en metanol . La gama de levaduras metilotróficas incluye Candida boidinii , Pichia methanolica , Pichia pastoris y Ogataea polymorpha . O. polymorpha es taxonómicamente una especie de la familia Saccharomycetaceae .
Son
Se conocen tres cepas de O. polymorpha , identificadas en la década de 1950. Tienen relaciones poco claras y son de origen independiente. Se encuentran en muestras de suelo, el intestino de insectos o en jugo de naranja concentrado echado a perder. Presentan diferentes características y se utilizan en la investigación básica y para la producción de proteínas recombinantes :
- cepa CBS4732 (CCY38-22-2; ATCC34438, NRRL-Y-5445)
- cepa DL-1 (NRRL-Y-7560; ATCC26012)
- cepa NCYC495 (CBS1976; ATAA14754, NRLL-Y-1798)
Las cepas CBS4732 y NCYY495 se pueden aparear, mientras que la cepa DL-1 no se puede aparear con las otras dos. Las cepas CBS4732 y DL-1 se emplean para la producción de proteínas recombinantes, la cepa NCYC495 se utiliza principalmente para el estudio de la asimilación de nitratos. Se ha secuenciado completamente el genoma completo de la cepa CBS4732.
Ogataea polymorpha es un microorganismo termo tolerante con algunas cepas que crecen a temperaturas superiores a 50 ° C (122 ° F). El organismo es capaz de asimilar nitratos y puede crecer en una variedad de fuentes de carbono además del metanol . Las células que crecen en condiciones de temperatura elevada acumulan un azúcar llamado trehalosa (este azúcar se encuentra generalmente en insectos) como compuesto termoprotector. Se demostró que la síntesis de trehalosa no es necesaria para el crecimiento en estas condiciones, sino para la adquisición de termotolerancia. Se han detallado los pasos sintéticos para la síntesis de trehalosa para O. polymorpha , y se ha aislado y caracterizado TPS1 , el gen enzimático clave de esta vía.
Todas las levaduras metilotróficas comparten una vía de utilización de metanol idéntica (Fig. 1). El crecimiento en metanol se acompaña de una proliferación masiva de orgánulos celulares denominados peroxisomas en los que tienen lugar los pasos enzimáticos iniciales de esta vía. O. polymorpha es un organismo modelo para estudiar todos los aspectos de las funciones peroxisomales y la biología molecular subyacente. Durante el crecimiento en metanol, las enzimas clave del metabolismo del metanol están presentes en grandes cantidades. Se puede observar una abundancia especialmente alta para las enzimas llamadas MOX (metanol oxidasa), FMDH ( formiato deshidrogenasa ) y DHAS (dihidroxiacetona sintasa). Su presencia está regulada a nivel transcripcional de los genes respectivos. En las especies relacionadas C. boidinii , P. methanolica y P. pastoris, esta expresión génica depende estrictamente de la presencia de metanol o derivados de metanol, mientras que en O. polymorpha la expresión fuerte se produce mediante niveles adecuados de glicerol o en condiciones de privación de glucosa. . O. polymorpha produce glicoproteínas con dos tipos de cadenas de azúcar, los glicanos unidos a N y O están unidos a la proteína. Los estudios sobre la estructura de las cadenas unidas a N han revelado una cierta longitud promedio (Man8-12GlcNAc2) con residuos de manosa unidos en alfa-1,2 terminales, y no con residuos de manosa unidos en alfa-1,3 terminales alergénicos como se encuentran en otros levaduras, especialmente en la levadura de panadería Saccharomyces cerevisiae .
Aplicaciones biotecnológicas
Ogataea polymorpha con sus características inusuales ofrece una excelente plataforma para el gen de producción tecnológica de las proteínas, sobre todo de productos farmacéuticos como insulina para el tratamiento de la diabetes , la hepatitis B vacunas o IFNalpha-2a para el tratamiento de la hepatitis C . Se emplean derivados tanto de CBS4732 como de DL-1 en la producción de tales compuestos recombinantes. Otras levaduras empleadas para esta aplicación son Pichia pastoris , Arxula adeninivorans y Saccharomyces cerevisiae y otras.
Como otras levaduras, O. polymorpha es un microorganismo que se puede cultivar en grandes fermentadores hasta altas densidades celulares en poco tiempo. Es un organismo seguro al no contener pirógenos , patógenos o inclusiones virales. Puede liberar compuestos en un medio de cultivo, ya que tiene todos los componentes necesarios para la secreción (este no es el caso, por ejemplo, de bacterias como Escherichia coli ). Puede proporcionar componentes genéticos atractivos para una producción eficiente de proteínas.
En la Fig. 2, el diseño general de un vector (un vehículo genético para transformar una cepa de levadura en un productor de proteínas modificado genéticamente). Debe contener varios elementos genéticos: 1. Un marcador de selección, necesario para seleccionar una cepa transformada de un fondo no transformado; esto se puede hacer si, por ejemplo, dicho elemento permite que una cepa deficiente crezca en condiciones de cultivo sin un determinado compuesto como un aminoácido particular que no puede ser producido por la cepa deficiente). 2. Ciertos elementos para propagar y dirigir el ADN extraño al cromosoma de la levadura (ARS y / o secuencia de ADNr). 3. Un segmento responsable de la producción del compuesto proteico deseado, el denominado casete de expresión. Dicho casete está formado por una secuencia de elementos reguladores, un promotor que controla cuánto y bajo qué circunstancias se transcribe la siguiente secuencia de genes y, como consecuencia, cuánta proteína se produce finalmente. Esto significa que el segmento que sigue al promotor es variable según el producto deseado; podría ser una secuencia que determina los aminoácidos de la insulina, de la vacuna contra la hepatitis B o del interferón. El casete de expresión termina con una secuencia de terminación siguiente que proporciona una parada adecuada de la transcripción. Los elementos promotores del sistema O. polymorpha se derivan de genes que están altamente expresados, por ejemplo, del gen MOX, el gen FMD o el gen TPS1 mencionado anteriormente. No solo son muy fuertes, sino que también pueden regularse mediante la adición de ciertas fuentes de carbono como azúcar, metanol o glicerol.
En 2000 se fundó una sociedad informal de científicos denominada HPWN ( red mundial de Hansenula polymorpha ) fundada por Marten Veenhuis, Groningen y Gerd Gellissen, Düsseldorf. Cada dos años se realizan reuniones.
El atractivo de la plataforma O. polymorpha es explotado comercialmente por varias empresas biotecnológicas para el desarrollo de procesos de producción, entre otras por PharmedArtis, ubicada en Aquisgrán, Alemania y el Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK).
Referencias
- ^ " Ogataea polymorpha (Morais y MH Maia) Y. Yamada, K. Maeda y Mikata, Biosc., Biotechn., Biochem. 58 (7): 1254 (1994)" . Index Fungorum . Consultado el 27 de junio de 2011 .
Bibliografía
- Massoud Ramezani-Rad; Cornelis P. Hollenberg; Juergen Lauber; Holger Wedler; Eike Griess; Christian Wagner; Kaj Albermann; Jean Hani; Michael Piontek; Ulrike Dahlems; Gerd Gellissen (2003). "El genoma de Hansenula polymorpha (cepa CBS4732) - secuenciación y análisis" . Investigación de levadura FEMS . 4 (2): 207–215. doi : 10.1016 / S1567-1356 (03) 00125-9 . PMID 14613885 .
- Gerd Gellissen; Gotthard Kunze; Claude Gaillardin; James M. Cregg; Enrico Berardi; Marten Veenhuis; Ida van der Klei (2005). "Nuevas plataformas de expresión de levadura basadas en metilotróficos Hansenula polymorpha y Pichia pastoris y dimórficos Arxula adeninivorans y Yarrowia lipolytica - una comparación" . Investigación de levadura FEMS . 5 (11): 1079–1096. doi : 10.1016 / j.femsyr.2005.06.004 . PMID 16144775 .
- Gerd Gellissen, ed. (2002).Hansenula polymorpha - biología y aplicaciones . Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 3-527-30341-3.
- Gerd Gellissen, ed. (2005). Producción de proteínas recombinantes: nuevos sistemas de expresión microbianos y eucariotas . Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 3-527-31036-3.
enlaces externos
- http://www.pharmedartis.de
- http://www.ipk-gatersleben.de/Internet/Forschung/MolekulareZellbiologie/