Corynebacterium glutamicum выдал 5,36 г/л гепаросана в лабораторном биореакторе объёмом 5 л
Гепаросан, предшественник антикоагулянта гепарина, получен модифицированной GRAS-бактерией в концентрации 5,36 г/л при периодическом культивировании с подпиткой. Гепарин сейчас в основном извлекают из тканей животных.
Исследователи сообщили в журнале Bioresources and Bioprocessing, что сконструированный штамм Corynebacterium glutamicum Cg24-11 произвёл 5,36 г/л гепаросана при культивировании с подпиткой в биореакторе объёмом 5 л biomedcentral.com
Bioresources and Bioprocessingbiomedcentral.comОткрыть источник ↗. Основа полисахаридной цепи гепаросана схожа с гепарином, и в мягких условиях ферментативного катализа он может быть превращён в гепарин. Результат получен в лабораторном биореакторе.
Гепарин — широко применяемый антикоагулянт, который в промышленности получают в основном экстракцией из тканей животных. По словам авторов, у этого пути нестабильное снабжение и потенциальные риски для безопасности. Они также указывают, что гепаросан обладает хорошей биосовместимостью и неиммуногенностью, поэтому важен его эффективный и экологичный биосинтез. В качестве хозяина выбрана C. glutamicum, поскольку это микроорганизм статуса GRAS (Generally Recognized as Safe).
Изменения генома и уровня трансляции
Команда применила две взаимодополняющие стратегии. В первой геномная модификация стабильно усилила экспрессию генов ugd, glmS и ndk. Это подняло титр гепаросана у рекомбинантного штамма Cg24 до 595,39 мг/л.
Во второй стратегии тонкая настройка на уровне трансляции изменила экспрессию отдельных генов в кассете kfiB-kfiC-kfiA. Для этого авторы создали случайную библиотеку сайтов связывания рибосомы (RBS) с высоким покрытием. Отобранные варианты подняли титр ещё выше — до 1161,37 мг/л biomedcentral.com
Bioresources and Bioprocessingbiomedcentral.comОткрыть источник ↗.
Ферментация с подпиткой
В биореакторе объёмом 5 л исследователи использовали двухстадийную стратегию регуляции роста и продукции. При ней рекомбинантный штамм Cg24-11 достиг 5,36 г/л гепаросана. Авторы расценивают это как подтверждение потенциала штамма для эффективного биосинтеза гепаросана.
Приведённая цифра — титр гепаросана, то есть предшественника гепарина, а не готового антикоагулянта. Авторы добавляют, что комбинированная стратегия модификации может служить ориентиром при создании высокоэффективных клеточных фабрик для других сложных соединений.
