Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sản xuất thân thể bao bọc vi khuẩn thân thiện
Tóm tắt
Sự kết tụ protein thường được quan sát thấy ở những vi khuẩn đã được biến đổi gen có sự biểu hiện quá mức các gen ngoại lai, trong bối cảnh của quá trình sản xuất protein. Thường thì, các polypeptide tái tổ hợp tích tụ thành các cụm protein không hòa tan được gọi là thân thể bao bọc, mà việc hình thành chúng được thúc đẩy bởi các tương tác chéo phân tử có đặc điểm stereo giữa các chuỗi polypeptide nửa gập lại. Việc hình thành các thân thể bao bọc đã được coi là nút thắt chính trong các quy trình sản xuất protein công nghiệp, vì nhiều loại protein đa dạng có xu hướng kết tụ trong vi khuẩn. Vì việc hình thành thân thể bao bọc có thể được giảm thiểu nhưng hiếm khi ngăn chặn hoàn toàn, các polypeptide kết tụ có giá trị công nghiệp cần được gập lại trong ống nghiệm trước khi sử dụng. Tuy nhiên, việc hiểu biết dần về các cơ chế phân tử và sinh lý điều chỉnh sự kết tụ đã chỉ ra rằng thân thể bao bọc chứa một lượng đáng kể các loại protein hoạt tính sinh học, khiến cho chúng phù hợp để sử dụng trực tiếp trong các quy trình in vitro khác nhau, như là các thực thể chức năng, hạt. Do đó, khi hình thành bởi các enzym, thân thể bao bọc trở thành các hạt xúc tác sẵn sàng cho việc sử dụng công nghiệp. Như đã thảo luận ở đây, nền tảng di truyền của vi khuẩn chủ và các điều kiện sản xuất protein có thể được điều chỉnh để tinh chỉnh các tính chất sinh học và vật lý của thân thể bao bọc vi khuẩn, nhằm tăng tính khả thi và làm cho chúng thân thiện hơn với công nghệ sinh học.
Từ khóa
#kết tụ protein; thân thể bao bọc; vi khuẩn; protein tái tổ hợp; quy trình sản xuất công nghiệpTài liệu tham khảo
W. F. Prouty, M. J. Karnovsky and A. L. Goldberg, J. Biol. Chem., 250, 1112 (1975).
F. A. Marston, Biochem. J., 240, 1 (1986).
B. Gasser, M. Saloheimo, U. Rinas, M. Dragosits, E. Rodriguez-Carmona, K. Baumann, M. Giuliani, E. Parrilli, P. Branduardi, C. Lang, D. Porro, P. Ferrer, M. L. Tutino, D. Mattanovich and A. Villaverde, Microb. Cell Fact., 7, 11 (2008).
F. Baneyx and M. Mujacic, Nat. Biotechnol., 22, 1399 (2004).
M.M. Carrio and A. Villaverde, FEBS Lett., 489, 29 (2001).
M.M. Carrio, J. L. Corchero and A. Villaverde, FEMS Microbiol. Lett., 169, 9 (1998).
U. Rinas and J. E. Bailey, Appl. Environ. Microbiol., 59, 561 (1993).
U. Rinas, T.C. Boone and J. E. Bailey, J. Biotechnol., 28, 313 (1993).
G. Margreiter, P. Messner, K. D. Caldwell and K. Bayer, J. Biotechnol., 138, 67 (2008).
S. Peternel, S. Jevsevar, M. Bele, V. Gaberc-Porekar and V. Menart, Biotechnol. Appl. Biochem., 49, 239 (2008).
G.A. Bowden, A. M. Paredes and G. Georgiou, Biotechnology (NY), 9, 725 (1991).
M.M. Carrio, R. Cubarsi and A. Villaverde, FEBS Lett., 471, 7 (2000).
E. Garcia-Fruitos, E. Rodriguez-Carmona, C. Diez-Gil, R. M. Ferraz, E. Vazquez, J. L. Corchero, M. Cano-Sarabia, I. Ratera, N. Ventosa, J. Vaciana and A. Villaverde, Adv. Mat., 21, 4249 (2009).
J. P. Arie, M. Miot, N. Sassoon and J.M. Betton, Mol. Microbiol., 62, 427 (2006).
M. Miot and J.M. Betton, Microb. Cell Fact., 3, 4 (2004).
S. Hunke and J.M. Betton, Mol. Microbiol., 50, 1579 (2003).
A. Villaverde and M. M. Carrio, Biotechnol. Lett., 25, 1385 (2003).
M.M. Carrio and A. Villaverde, J. Biotechnol., 96, 3 (2002).
U. Rinas and J. E. Bailey, Appl. Microbiol. Biotechnol., 37, 609 (1992).
M.M. Carrio and A. Villaverde, J. Bacteriol., 187, 3599 (2005).
G. Taylor, M. Hoare, D. R. Gray and F.A.O. Marston, Biotechnology, 4, 553 (1986).
M. Carrio, N. Gonzalez-Montalban, A. Vera, A. Villaverde and S. Ventura, J. Mol. Biol., 347, 1025 (2005).
N. S. de Groot, R. Sabate and S. Ventura, Trends Biochem. Sci., 34, 408 (2009).
N. Gonzalez-Montalban, A. Villaverde and A. Aris, Biochem. Biophys. Res. Commun., 355, 637 (2007).
R. Sabate, A. Espargaro, S. J. Saupe and S. Ventura, Microb. Cell Fact., 8, 56 (2009).
L. Wang, S.K. Maji, M.R. Sawaya, D. Eisenberg and R. Riek, PLoS Biol., 6, e195 (2008).
D. Ami, A. Natalello, G. Taylor, G. Tonon and D. S. Maria, Biochim. Biophys. Acta, 1764, 793 (2006).
S.M. Doglia, D. Ami, A. Natalello, P. Gatti-Lafranconi and M. Lotti, Biotechnol. J., 3, 193 (2008).
N. Gonzalez-Montalban, A. Natalello, E. Garcia-Fruitos, A. Villaverde and S. M. Doglia, Biotechnol. Bioeng., 100, 797 (2008).
D. Ami, A. Natalello, P. Gatti-Lafranconi, M. Lotti and S. M. Doglia, FEBS Lett., 579, 3433 (2005).
C. Wasmer, L. Benkemoun, R. Sabate, M.O. Steinmetz, B. Coulary-Salin, L. Wang, R. Riek, S. J. Saupe and B.H. Meier, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 48, 4858 (2009).
A. Lewandowska, M. Matuszewska and K. Liberek, J. Mol. Biol., 371, 800 (2007).
M. Morell, R. Bravo, A. Espargaro, X. Sisquella, F.X. Aviles, X. Fernandez-Busquets and S. Ventura, Biochim. Biophys. Acta, 1783, 1815 (2008).
M. A. Speed, D. I. Wang and J. King, Nat. Biotechnol., 14, 1283 (1996).
N. Gonzalez-Montalban, E. Garcia-Fruitos, S. Ventura, A. Aris and A. Villaverde, Microb. Cell. Fact., 5, 26 (2006).
U. Rinas, F. Hoffmann, E. Betiku, D. Estape and S. Marten, J. Biotechnol., 127, 244 (2007).
A. Vera, A. Aris, M. Carrio, N. Gonzalez-Montalban and A. Villaverde, J. Biotechnol., 119, 163 (2005).
M.M. Carrio and A. Villaverde, FEBS Lett., 537, 215 (2003).
A. Espargaro, R. Sabate and S. Ventura, FEBS Lett., 582, 3669 (2008).
G. Georgiou and P. Valax, Methods Enzymol., 309, 48 (1999).
L. F. Vallejo and U. Rinas, Microb. Cell Fact., 3, 11 (2004).
N. Ferrer-Miralles, J. Domingo-Espin, J. L. Corchero, E. Vazquez and A. Villaverde, Microb. Cell Fact., 8, 17 (2009).
S. Peternel, J. Grdadolnik, V. Gaberc-Porekar and R. Komel, Microb. Cell Fact., 7, 34 (2008).
S. Jevsevar, V. Gaberc-Porekar, I. Fonda, B. Podobnik, J. Grdadolnik and V. Menart, Biotechnol. Prog., 21, 632 (2005).
A. Vera, N. Gonzalez-Montalban, A. Aris and A. Villaverde, Biotechnol. Bioeng., 96, 1101 (2007).
K. Oberg, B.A. Chrunyk, R. Wetzel and A. L. Fink, Biochemistry, 33, 2628 (1994).
A. Natalello, R. Santarella, S. M. Doglia and A. de Marco, Protein Expr. Purif., 58, 356 (2008).
D. Ami, L. Bonecchi, S. Cali, G. Orsini, G. Tonon and S. M. Doglia, Biochim. Biophys. Acta, 1624, 6 (2003).
E. Garcia-Fruitos, M. Martinez-Alonso, N. Gonzalez-Montalban, M. Valli, D. Mattanovich and A. Villaverde, J. Mol. Biol., 374, 195 (2007).
S. Ventura and A. Villaverde, Trends Biotechnol., 24, 179 (2006).
E. Garcia-Fruitos, N. Gonzalez-Montalban, M. Morell, A. Vera, R. M. Ferraz, A. Aris, S. Ventura and A. Villaverde, Microb. Cell Fact., 4, 27 (2005).
E. Garcia-Fruitos, A. Aris and A. Villaverde, Appl. Environ. Microbiol., 73, 289 (2007).
J. Nahalka, J. Ind. Microbiol. Biotechnol., 35, 219 (2008).
J. Nahalka, P. Gemeiner, M. Bucko and P.G. Wang, Artif. Cells Blood Substit. Immobil. Biotechnol., 34, 515 (2006).
J. Nahalka and B. Nidetzky, Biotechnol. Bioeng., 97, 454 (2007).
J. Nahalka and V. Patoprsty, Org. Biomol. Chem., 7, 1778 (2009).
J. Nahalka, A. Vikartovska and E. Hrabarova, J. Biotechnol., 134, 146 (2008).
J. Nahalka, D. Mislovicova and H. Kavcova, Mol. Biosyst., 5, 819 (2009).
J. G. Thomas and F. Baneyx, J. Bacteriol., 180, 5165 (1998)
M. J. Han, J.W. Lee and S.Y. Lee, J. Proteome Res., 4, 2429 (2005).
A. Mogk, E. Deuerling, S. Vorderwulbecke, E. Vierling and B. Bukau, Mol. Microbiol., 50, 585 (2003).
N. Gonzalez-Montalban, E. Garcia-Fruitos and A. Villaverde, Nat. Biotechnol., 25, 718 (2007).
A. de Marco, E. Deuerling, A. Mogk, T. Tomoyasu and B. Bukau, BMC Biotechnol., 7, 32 (2007).
A. de Marco and A. Schroedel, BMC Biochem., 6, 10 (2005).
M. Martinez-Alonso, N. Gonzalez-Montalban, E. Garcia-Fruitos and A. Villaverde, Appl. Environ. Microbiol., 101, 1353 (2008).
M. Martinez-Alonso, N. Gonzalez-Montalban, E. Garcia-Fruitos and A. Villaverde, Microb. Cell Fact., 8, 4 (2009).
M. Martinez-Alonso, A. Vera and A. Villaverde, FEMS Microbiol. Lett., 273, 187 (2007).
M. Martinez-Alonso, E. Garcia-Fruitos and A. Villaverde, Biotechnol. Bioeng., 101, 1353 (2008).
M. Martinez-Alonso, V. Toledo-Rubio, R. Noad, U. Unzueta, N. Ferrer-Miralles, P. Roy and A. Villaverde, Appl. Environ. Microbiol., 75, 7850 (2009).
M. Martinez-Alonso, S. Gomez-Sebastian, J. M. Escribano, J. C. Saiz, N. Ferrer-Miralles and A. Villaverde, Appl. Microbiol. Biotechnol., Oct. 30, [Epub ahead of print] (2009).
U. Roessl, J. Nahalka and B. Nidetzky, Biotechnol. Lett., Nov. 27, [Epub ahead of print] (2009).
A. de Marco, Y. R. Sevastsyanovich and J.A. Cole, N. Biotechnol., 25, 170 (2009).
A. de Marco, Microb. Cell Fact., 7, 20 (2008).
J. Weibezahn, C. Schlieker, P. Tessarz, A. Mogk and B. Bukau, Biol. Chem., 386, 739 (2005).
A. Mogk and B. Bukau, Curr. Biol., 14, R78 (2004).
J. Weibezahn, B. Bukau and A. Mogk, Microb. Cell Fact., 3, 1 (2004).
C. Schlieker, I. Tews, B. Bukau and A. Mogk, FEBS Lett., 578, 351 (2004).