Construction of a Producer Strain of the Fibrinolitic Enzyme PAPC Based on Pichia pastoris Yeast

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Yeast Pichia pastoris (Komagataella phaffii) is widely used in food and pharmaceutical industries as microbial cell factories of recombinant proteins due to its ability to heterologously overexpress many target proteins, including proteolytic enzymes. Protease-activator of protein C (PAPC) of blood plasma from micromycete Aspergillus ochraceus VKM F-4104D can potentially be introduced into therapeutic practice as a fibrinolytic drug and into diagnostic systems for blood coagulation analysis as the main component that activates protein C. To solve problems of using protease-activator of protein C in medicine and veterinary science, it is important to have a reliable system to produce the recombinant enzyme. Such a production system can be created on the basis of yeast. The aim of this work was to construct a PAPC-producing strain based on P. pastoris and to demonstrate effective production and secretion of the recombinant enzyme into the culture fluid. We assembled a vector carrying the papc gene. This vector was used to transform P. pastoris yeast, and transformants were selected on a zeocin-containing medium. The clones most effectively producing the target enzyme were selected using agar medium with casein and analysis of the culture fluid by SDS-PAGE. The dynamics of accumulation of the active form of PAPC in the culture fluid after induction of protein synthesis during submerged cultivation of the producing clone in a flask was studied. LC-MS analysis confirmed the presence of the enzyme in the culture medium and demonstrated that accumulation occurs in the mature active form. The obtained strain can be used for further production of experimental industrial batches of the enzyme in biotechnological production facilities that support yeast fermentation.

About the authors

S. K Komarevtsev

Shenyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

Yu. S Lapteva

Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences, Institute for Biological Instrumentation

Pushchino, Russia

R. H Ziganshin

Shenyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

V. V Farofonova

Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences, Institute for Biological Instrumentation

Pushchino, Russia

V. N Stepanenko

Sechenov First Moscow State Medical University

Moscow, Russia

A. A Osmolovsky

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Biology

Moscow, Russia

K. A Miroshnikov

Shenyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences; Lomonosov Moscow State University, Faculty of Biology

Moscow, Russia; Moscow, Russia

E. V Loktyushov

Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences, Institute for Biological Instrumentation

Email: zhenyaloktushov@gmail.com
Pushchino, Russia

References

  1. Banerjee G., Ray A.K. // Biotechnol. Genet. Eng. Rev. 2017. V. 33. P. 119–143. https://doi.org/10.1080/02648725.2017.1408256
  2. Frolova A.S., Chepikova O.E., Deviataikina A.S., Solonkina A.D., Zamyatnin A.A. // Biology (Basel). 2023. V. 12. P. 797. https://doi.org/10.3390/biology12060797
  3. Jabalia N., Chaudhary N. // GSTF J. BioSci. 2015. V. 3. P. 15–19. https://doi.org/10.7603/s40835-014-0005-8
  4. Zhang Y., Huang H., Yao X., Du G., Chen J., Kang Z. // Bioresour. Technol. 2017. V. 247. P. 81–87. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.08.006
  5. Ramirez-Larrota J.S., Eckhard U. // Biomolecules. 2022. V. 12. P. 1–19. https://doi.org/10.3390/biom12020306
  6. Osmolovskiy A.A., Kreyer V.G., Baranova N.A., Kurakov A.V., Egorov N.S. // Appl. Biochem. Microbiol. 2013. V. 49. P. 581–586. https://doi.org/10.1134/S0003683813060148
  7. Osmolovskiy A.A., Kreyer V.G., Kurakov A.V., Baranova N.A., Egorov N.S. // Appl. Biochem. Microbiol. 2012. V. 48. P. 488–492. https://doi.org/10.1134/S0003683812050109
  8. Bouwens E.A., Stavenuiter F., Mosnier L.O. // J. Thromb. Haemost. 2013. V. 11. P. 242–253. https://doi.org/10.1111/jth.12247
  9. Mohammed S., Favaloro E.J. // Methods Mol. Biol. 2017. V. 1646. P. 137–143. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-7196-1_10
  10. Gempeler-Messina P.M., Volz K., Buhler B., Muller C. // Haemostasis. 2001. V. 31. P. 266–272. https://doi.org/10.1159/000048072
  11. Osmolovskiy A.A., Orekhova A.V., Kreyer V.G., Baranova N.A., Egorov N.S. // Biomed. Khim. 2018. V. 64. P. 115–118. https://doi.org/10.18097/PBMC20186401115
  12. Nasr A.R., Komarevtsev S.K., Baidamshina D.R., Ryskulova A.B., Makarov D.A., Stepanenko V.N., Trizna E.Y., Gorshkova A.S., Osmolovskiy A.A., Miroshnikov K.A., Kayumov A.R. // Biochimie. 2025. V. 230. P. 33–42. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2024.11.002
  13. Komarevtsev S.K., Evseev P.V., Shneider M.M., Popova E.A., Tupikin A.E., Stepanenko V.N., Kabilov M.R., Shabunin S.V., Osmolovskiy A.A., Miroshnikov K.A. // Microorganisms. 2021. V. 9. P. 1–13. https://doi.org/10.3390/microorganisms9091936
  14. Komarevtsev S.K., Popova E.A., Kreyer V.G., Miroshnikov K.A., Osmolovskiy A.A. // Appl. Biochem. Microbiol. 2020. V. 56. P. 32–36. https://doi.org/10.1134/S0003683820010093
  15. Pan Y., Yang J., Wu J., Yang L., Fang H. // Front. Microbiol. 2022. V. 13. P. 1059777. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.1059777
  16. Zhang Q., Wang X., Luo H., Wang Y., Tu T., Qin X., Su X., Huang H., Yao B., Bai Y., Zhang J. // Microb. Cell Fact. 2022. V. 21. P. 112. https://doi.org/10.1186/s12934-022-01837-x
  17. Marillonnet S., Grutzner R. // Curr. Protoc. Mol. Biol. 2020. V. 130. P. 115. https://doi.org/10.1002/cpmb.115
  18. Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T. // Molecular Cloning. A Laboratory Manual. 2nd Ed. / Ed. Nolan C. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989.
  19. Lin-Cereghino J., Wong W.W., Xiong S., Giang W., Luong L.T., Vu J., Johnson S.D., Lin-Cereghino G.P. // Biotechniques. 2005. V. 38. P. 44–48. https://doi.org/10.2144/05381BM04
  20. Schagger H. // Nat. Protoc. 2006. V. 1. P. 16–22. https://doi.org/10.1038/nprot.2006.4
  21. Looke M., Kristjuhan K., Kristjuhan A. // Biotechniques. 2011. V. 50. P. 325–328. https://doi.org/10.2144/000113672
  22. Shevchenko A., Tomas H., Havlis J., Olsen J.V., Mann M. // Nat. Protoc. 2006. V. 1. P. 2856–2860. https://doi.org/10.1038/nprot.2006.468
  23. Rappsilber J., Mann M., Ishihama Y. // Nat. Protoc. 2007. V. 2. P. 1896–1906. https://doi.org/10.1038/nprot.2007.261
  24. Ma B., Zhang K., Hendrie C., Liang C., Li M., Doherty-Kirby A., Lajoie G. // Rapid Commun. Mass Spectrom. 2003. V. 17. P. 2337–2342. https://doi.org/10.1002/rcm.1196
  25. Anson M.L. // Science. 1935. V. 81. P. 467–468. https://doi.org/10.1126/science.81.2106.467
  26. Hagihara B., Matsubara H., Nakai M., Okunuki K. // J. Biochem. 1958. V. 45. P. 185–194. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.jbchem.a126856

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».