ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ РНК ПРИВОДИТ К УВЕЛИЧЕНИЮ БИОСИНТЕЗА L-АСПАРАГИНАЗЫ E. coli ПРИ ОВЕРЭКСПРЕССИИ ЕЕ ГЕНА

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Разработана высокоэффективная система экспрессии рекомбинантной L-аспарагиназы II типа Escherichia coli (КФ 3.5.1.1) на основе синтетического гена, оптимизированного по энергии образования шпилек вторичной структуры 5'-области мРНК. Создан штамм-продуцент E. coli BL21[DE3]/pET28a-AsnSYN, обеспечивающий накопление до 291 ± 9 мг/л ферментативно активного белка (44.5 ± 2.6 мг/(л*ОЕ)) при культивации в перемешиваемых колбах, что на 50% превышает показатели контрольного штамма с природным геном при времени индукции 3 ч. Оптимизация кодонного состава гена позволила увеличить энергию образования вторичной структуры мРНК в 5'-области с –70 до –47 ккал/моль, что, как мы предполагаем, способствовало улучшению эффективность трансляции. Для разработанного штамма-продуцента аспарагиназа, соответствующая фармакопейным требованиям по чистоте, может быть получена с общим выходом ≥25% и удельной активностью >250 МЕ/мг. Препарат не содержит видимых примесей по данным электрофореза и менее 3% мультимерных форм по гель-фильтрации. Полученные результаты демонстрируют перспективность использования синтетических генов с оптимизацией структуры ДНК для промышленного производства терапевтических ферментов.

Об авторах

Р. Р. Шайфутдинов

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Москва, Россия

Н. А. Орлова

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Москва, Россия

И. И. Воробьев

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: ptichman@gmail.com
Москва, Россия

Список литературы

  1. Beard M.E., Crowther D., Galton D.A., Guyer R.J., Fairley G.H., Kay H.E. et al. // Br. Med. J. 1970, V. 1. P. 191–195. https://doi.org/10.1136/bmj.1.5690.191
  2. Lubkowski J., Wlodawer A. // FEBS J. 2021. V. 288. P. 4183–4209. https://doi.org/10.1111/febs.16042
  3. Sidhu J., Gogoi M.P., Agarwal P., Mukherjee T., Saha D., Bose P. et al. // Pediatr. Blood Cancer. 2021. V. 68. P. e29046. https://doi.org/10.1002/pbc.29046
  4. Hinojosa-Amaya J.M., Cuevas-Ramos D., Fleseriu M. // Drugs. 2019. V. 79. P. 935–956. https://doi.org/10.1007/s40265-019-01128-7
  5. Borisova A.A., El’darov M.A., Zhgun A.A., Aleksandrova S.S., Omel’ianiuk N.M., Sokov B.N. et al. // Biomed. Khim. 2003. V. 49. P. 502–507.
  6. Asselin B.L. // Adv. Exp. Med. Biol. 1999. V. 457. P. 621–629.
  7. Chan W.K., Horvath T.D., Tan L., Link T., Harutyunyan K.G., Pontikos M.A. et al. // Mol. Cancer Ther. 2019. V. 18. P. 1587–1592. https://doi.org/10.1158/1535-7163.MCT-18-1329
  8. Burke M.J., Zalewska-Szewczyk B. // Future Oncol. 2022. V. 18. P. 1285–1299. https://doi.org/10.2217/fon-2021-1288
  9. Panosyan E.H., Seibel N.L., Martin-Aragon S., Gaynon P.S., Avramis I.A., Sather H. et al. // J. Pediatr. Hematol. Oncol. 2004. V. 26. P. 217–226. https://doi.org/10.1097/00043426-200404000-00002
  10. Wang Y., Xu W., Wu H., Zhang W., Guang C., Mu W. // Int. J. Biol. Macromol. 2021. V. 186. P. 975–983. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.07.107
  11. de Araujo T.S., da Costa A.C., Dias Leite da Silva C., Ribeiro F.S., de Andrade R.A., Paula Neto H.A. et al. // Biochemistry. 2025. https://doi.org/10.1021/acs.biochem.4c00663
  12. Khushoo A., Pal Y., Singh B.N., Mukherjee K.J. // Protein Expr. Purif. 2004. V. 38. P. 29–36. https://doi.org/10.1016/j.pep.2004.07.009
  13. Naderi M., Ghaderi R., Khezri J., Karkhane A., Bambai B. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2022. V. 636. P. 105–111. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2022.10.029
  14. Behloul N., Wei W., Baha S., Liu Z., Wen J., Meng J. // Microb. Cell Fact. 2017. V. 16. P. 200. https://doi.org/10.1186/s12934-017-0812-8
  15. Zhang W., Xiao W., Wei H., Zhang J., Tian Z. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2006. V. 349. P. 69–78. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2006.07.209
  16. Khodak Y.A., Ryazanova A.Y., Vorobiev I.I., Kovalchuk A.L., Ovechko N.N., Aparin P.G. // BioTech (Basel). 2023. V. 12. https://doi.org/10.3390/biotech12010009
  17. Mashburn L.T., Wriston J.C., Jr. // Arch. Biochem. Biophys. 1964. V. 105. P. 450–452. https://doi.org/10.1016/0003-9861(64)90032-3

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).