Effect of Methanol Feeding Strategies on Production and Yield of Recombinant Mouse Endostatin From Pichia pastoris
- 作者
- L. B. Trinh, J. N. Phue, Joseph Shiloach
- 单位
- Biotechnology Unit, National Institutes of Health, NIDDK
- 杂志
- Biotechnology and Bioengineering（2003）
- DOI
- 10.1002/bit.10587
- 所属领域
- 发酵工程
- 关键词
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解决的核心问题
优化重组小鼠内皮抑素生产中的甲醇补料策略，以提高产量和产率。
研究策略
比较三种甲醇补料策略：基于甲醇传感器、基于溶氧信号、预定指数流加，评估生长速率、生物量积累、甲醇消耗及内抑素产量。
研究路线图
核心内容
该研究比较了三种甲醇补料策略对毕赤酵母表达重组小鼠内皮抑素的影响，包括基于甲醇传感器、基于溶氧信号以及预定指数流加方式。实验在相同初始体积下评估各策略的生长、甲醇消耗和产量表现，结果显示三种策略获得的内抑素总产量相近（传感器策略470 mg、溶氧策略402 mg、预定速率策略408 mg），但预定指数流加策略具有显著优势：甲醇用量仅为0.90 L、生物量434 g DCW，最终浓度达96 mg/L，比产量达到489 mg/L甲醇和0.72 mg/g DCW，约为其他两种策略的2至3倍。进一步的中试放大实验（10倍规模）可产出2.7 g内抑素，但比产率较台式规模低约25%。研究证实，预定指数甲醇补料策略在保持总产量的同时大幅减少了甲醇消耗和生物量积累，并降低了氧消耗和热产生，简化下游处理流程，更适用于AOX1启动子控制的重组蛋白生产过程。
创新点
发现预定指数流加策略在保持相似总产量的同时，将单位甲醇和单位生物量的内抑素产量提高2-3倍，并简化下游处理。
研究对象（3）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Pichia pastoris GS115 (Mut+) | 甲醇氧化代谢 | AOX1 | 醇氧化酶 | 催化 | 甲醇氧化第一步酶，AOX1启动子驱动重组蛋白表达 |
| Pichia pastoris GS115 (Mut+) | 甲醇诱导表达调控 | AOX1启动子 | — | 调控 | 受甲醇诱导，控制下游内抑素基因表达 |
| Pichia pastoris GS115 (Mut+) | 重组蛋白合成 | 小鼠内抑素基因 | 小鼠内皮抑素 | 调控 | 目标产物，其表达受AOX1启动子调控 |
关键发现
三种策略总内抑素产量相近（约400 mg/3 L初始体积），其中传感器策略470 mg、DO信号策略402 mg、预定速率策略408 mg。预定速率策略甲醇消耗仅0.90 L、生物量434 g DCW、最终浓度96 mg/L，比产量为489 mg/L甲醇和0.72 mg/g DCW，约为DO策略（160 mg/L、0.31 mg/g）和传感器策略（116 mg/L、0.33 mg/g）的2-3倍。中试规模（10倍）产生2.7 g内抑素、9.3 kg湿生物量、消耗6.8 L甲醇，比产率较台式低25%。
研究结论
预定指数甲醇补料策略因甲醇用量少、生物量低，内抑素比产量高，且氧消耗和热产生低，更适合重组内抑素生产，并预期适用于所有AOX1启动子控制的重组蛋白。