High-level production of functional muscle alpha-tropomyosin in Pichia pastoris

Although numerous studies have reported the production of skeletal muscle alpha -tropomyosin in E. coli, the protein needs to be modified at the amino terminus in order to be active. Without these modifications the protein does not bind to actin, does not exhibit head-to-tail polymerization, and does not inhibit the actomyosin Mg2+-ATPase in the absence of troponin. on the other hand, the protein produced in insect cells using baculovirus as an expression vector (Urbancikova, M., and Hitchcock-DeGregori, S. E., J. Biol. Chem., 269, 24310-24315, 1994) is only partially acetylated at its amino terminal and therefore is not totally functional. In an attempt to produce an unmodified functional recombinant muscle alpha -tropomyosin for structure-function correlation studies we have expressed the chicken skeletal alpha -tropomyosin cDNA in the yeast Pichia pastoris. Recombinant protein was produced at a high level (20 mg/L) and was similar to the wild type muscle protein in its ability to polymerize, to bind to actin and to regulate the actomyosin S1 Mg2+-ATPase. (C) 2001 Academic Press.

Optimal Conditions for Biomass and Recombinant Glycerol Kinase Production Using the Yeast Pichia pastoris

The extracellular glycerol kinase gene from Saccharomyces cerevisiae (GUT]) was cloned into the expression vector pPICZ alpha. A and integrated into the genome of the methylotrophic yeast Pichia pastoris X-33. The presence of the GUT1 insert was confirmed by PCR analysis. Four clones were selected and the functionality of the recombinant enzyme was assayed. Among the tested clones, one exhibited glycerol kinase activity of 0.32 U/mL, with specific activity of 0.025 U/mg of protein. A medium optimized for maximum biomass production by recombinant Pichia pastoris in shaker cultures was initially explored, using 2.31 % (by volume) glycerol as the carbon source. Optimization was carried out by response surface methodology (RSM). In preliminary experiments, following a Plackett-Burman design, glycerol volume fraction (phi(Gly)) and growth time (t) were selected as the most important factors in biomass production. Therefore, subsequent experiments, carried out to optimize biomass production, followed a central composite rotatable design as a function of phi(Gly) and time. Glycerol volume fraction proved to have a significant positive linear effect on biomass production. Also, time was a significant factor (at linear positive and quadratic levels) in biomass production. Experimental data were well fitted by a convex surface representing a second order polynomial model, in which biomass is a function of both factors (R(2)=0.946). Yield and specific activity of glycerol kinase were mainly affected by the additions of glycerol and methanol to the medium. The optimized medium composition for enzyme production was: 1 % yeast extract, 1 % peptone, 100 mM potassium phosphate buffer, pH=6.0, 1.34 % yeast nitrogen base (YNB), 4.10(-5) % biotin, 1 %, methanol and 1 %, glycerol, reaching 0.89 U/mL of glycerol kinase activity and 14.55 g/L of total protein in the medium after 48 h of growth.

Recombinant expression of glycerol-3-phosphate dehydrogenase using the Pichia pastoris system

In the present study, the GPD2 gene from Saccharomyces cerevisiae, which codifies for the enzyme glycerol-3-phosphate dehydrogenase (GPDH), was cloned from the pPICZ-alpha expression vector and used with the purpose of inducing the extracellular expression of the glycerol-3-phosphate dehydrogenase under the control of the methanol-regulated AOX promoter. The presence of the GPD2 insert was confirmed by PCR analysis. Pichia pastoris X-33 (Mut(+)) was transformed with linearized plasmids by electroporation and transformants were selected on YPDS plates containing 100 mu g/mL of zeocin. Several clones were selected and the functionality of this enzyme obtained in a culture medium was assayed. Among the mutants tested, one exhibited 3.1 x 10(-2) U/mg of maximal activity. Maximal enzyme activity was achieved at 6 days of growth. Medium composition and pre-induction osmotic stress influenced protein production. Pre-induction osmotic stress (culturing cells in medium with either 0.35 M sodium chloride or 1.0 M sorbitol for 4h prior to induction) led to an increase in cell growth with sorbitol and resulted in a significant increase in GPDH productivity with sodium chloride in 24h of induction approximately fivefold greater than under standard conditions (without pre-induction). (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Expression and processing of recombinant sarafotoxins precursor in Pichia pastoris

Sarafotoxins are peptides isolated from the Atractaspisw snake venom. with strong constrictor effect on cardiac and smooth muscle. They are structurally and functionally related to endothelins. The sarafotoxins precursor cDNA predicts an unusual structure 'rosary-type', with 12 successive similar stretches of sarafotoxin (SRTX) and spacer, in the present work, the recombinant precursor of SRTXs was sub-cloned and expressed in the yeast Pichia pastoris. and secreted to the culture medium, Characterization by SDS-PAGE, immunoblot, mass spectrometry and biological activity, suggests that intact precursor was expressed but processing into mature toxins also occurred. Furthermore, our results indicate that the correct proportion of sarafotoxin types as contained in the precursor, is obtained in the yeast culture medium. Contractile effects of the expressed toxins, on rat and Bothrops jararaca isolated aorta, were equivalent to 5 X 10(-10) M and 5 x 10(-11) M of sarafotoxin b, respectively. The enzymes responsible for the complete maturation of sarafotoxins precursor are still unknown. Our results strongly suggest that the yeast Pichia pastoris is able to perform such a maturation process. Thus, the yeast Pichia pastoris may offer an alternative to snake venom gland to tentatively identify the molecular process responsible for SRTXs release. (C) 2001 Elsevier B.V. Ltd. All rights reserved.

Application of methylotrophic yeast Pichia pastoris in the field of food industry - A review

Since ancient times, the utilization of yeasts by the man has a great impact on the socio-economic development. After the advent of the technology of recombinant DNA, great advances have occurred due to the acquisition of strains of mutant yeasts in the field of applied research, and Saccharomyces cerevisiae has soon been outstanding as an interesting candidate for the expression of heterologous proteins of biotechnological interest. As the time goes by other alternative systems of expression have been shown because they have advantages over Saccharomyces cerevisiae. Among those new systems, Pichia pastoris is outstanding as methylotrophic yeast capable of growing in a culture medium containing methanol as the only source of carbon and energy. The induction of production of glycerol-3-phosphate dehydrogenase (GPD, NAD(+): oxido-redutase EC 1.1. 1.8) by Pichia pastoris was accomplished in the medium containing methanol. One of the most important key parameters in Pichia pastoris expression system is the methanol concentration. Bibliographic reviews on the Pichia pastoris production system have shown that the best culture conditions vary according to the strain used and/or kind of heterologous protein desired to be expressed. Therefore, we have sought to develop a system, involving expression of glycerol-3-phosphate dehydrogenase in the yeast Pichia pastoris, for generating sufficient quantities of the enzyme in order to asses its potential value for use in various food bioanalytical determination. Dehydrogenases have been widely used in the enzymatic assays of diverse composites of industrial interest, being enclosed among them glycerol and a number of important bioanalytical applications.

Produção de glicerol quinase em Pichia pastoris

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Clonagem e expressão heteróloga do gene de uma xilanase de Thermoascus aurantiacus em Pichia pastoris

Pós-graduação em Microbiologia - IBILCE

Clonagem e expressão do gene da glicoproteína S1 do Vírus da Bronquite Infecciosa em Pichia pastoris

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Fatores que influenciam a produção de biomassa e glicerol quinase pela levedura recombinante Pichia pastoris

Pós-graduação em Alimentos e Nutrição - FCFAR

Clonagem e expressão do gene da nucleoproteína do vírus da bronquite infecciosa em sistemas hospedeiros eucarioto (Pichia pastoris) e procarioto (Escherichia coli)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Expressão de SmNPP5a de Schistosoma mansoni em Pichia pastoris

A esquistossomose é causada pelo Schistosoma mansoni e é considerada uma importante doença parasitária que afeta mais de 200 milhões de pessoas em países em desenvolvimento. Estima-se ainda que aproximadamente 600 milhões de pessoas vivam em áreas de risco e que o número de mortes por ano devido a esta parasitose chegue a 200.000. O tratamento existente hoje é eficiente, mas não previne contra re-infecção e contra as formas jovens dos parasitas. O desenvolvimento de uma vacina utilizando antígenos do parasita produzidos de modo recombinantes é o anseio para o controle da esquistossomose. A fosfodiesterase-5 (SmNPP-5a) é uma enzima presente na interface parasita-hospedeiro e acessível ao sistema imune, sendo portanto considerada um potencial candidato vacinal, sua avaliação se faz necessária. A obtenção de uma SmNPP-5a recombinante enzimaticamente ativa é um passo fundamental no processo de avaliação da sua capacidade protetora e determinação da sua função fisiológica para o parasita. Utilizando o sistema de expressão baseados em leveduras metilotróficas, Pichia pastoris, a proteína recombinante pode ser expressa com as modificações pós traducionais necessárias para ter sua estrutura original mantida, característica fundamental para se obter uma proteína enzimáticamente ativa. Para clonagem e expressão da proteína recombinante utilizamos o vetor pPICZαA, pois este possui um sistema de expressão baseado no promotor álcool oxidase (AOX1 e AOX2). Ele possui ainda, a capacidade de adicionar um peptídeo sinal e uma cauda de histidina, com objetivo de secretar a proteína expressa e facilitar sua purificação, respectivamente. A triagem e confirmação dos clones positivos foram feitas por PCR. A análise das amostras de sobrenadantes coletadas com 24, 48 e 72h de estímulo com metanol foi feita por SDS-PAGE e Western blot para verificação da expressão... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Análise eletroforética de proteínas recombinantes obtidas de Pichia pastoris

A glicerol quinase é uma proteína tetramérica que cataliza a fosforilação do glicerol a glicerol-3-fosfato, composta por quatro subunidades - sua análise eletroforética fornecerá apenas uma banda se for constatada a sua pureza num gel não desnaturante - e sua reação com o glicerol é dependente de magnésio e de ATP. A eletroforese de proteínas utiliza como suporte um gel de poliacrilamida, que é formado pela polimerização de monômeros de acrilamida ao longo da sua cadeia e ligações cruzadas de cadeias pela inclusão de um co-monômero bifuncional apropriado, usualmente a N,N’ – metileno-bis-acrilamida ou apenas Bis . A eletroforese de proteínas mais comum é a que utiliza SDS para um gel de poliacrilamida desnaturante. O SDS é um sal chamado Dodecil Sulfato de Sódio que tem por característica se ligar a cadeia proteína nos resíduos de aminoácidos apolares, deixando com a carga negativa, sendo assim, toda proteína fica com carga total negativa, migrando para o anodo na eletroforese. As técnicas de purificação utilizadas foram ultrafiltração e precipitação com ácido tricloro acético, etanol gelado e sulfato de amônio. A dupla precipitação com etanol resultou na recuperação de maior quantidade de proteínas. A coloração do gel com prata foi mais sensível do que Comassie blue. O gel de eletroforese mostrou quatro bandas, correspondentes às quatro subunidades da glicerol quinase quando revelados com prata em gel de SDS-PAGE.

Efeito da adição de oxigênio na produção de glicerol quinase pela levedura recombinante de Pichia pastoris

O glicerol é um importante subproduto de processos fermentativos. Em algumas bebidas alcoólicas, como vinhos e vodcas contribuem com seu sabor tornando-a aceitável para o consumidor. Com o incentivo na produção de biocombustíveis, a disponibilidade do glicerol deve aumentar, já que é o principal subproduto gerado na produção do Biodiesel. A sua presença em alguns alimentos, pode identificar presença de microrganismos, já que pode ser uma fonte de carbono para eles. Devido às inúmeras utilizações do glicerol para diversos tipos de indústrias, a dosagem do glicerol se torna cada vez mais importante e rotineira. Isso incentiva novas pesquisas de métodos de doseamento. A enzima GK é presente em vários microrganismos e converte o glicerol em glicerol-3-fosfato. Com a utilização da enzima Glicerol -3- fofato desidrogenase, o glicerol - 3 – fosfato é convertido a di-hidroxi-acetona fosfato com a produção de NADH. Este pode ser quantificado através do espectrofotômetro, tornando-se um rápido e eficiente método para doseamento. A levedura recombinante Pichia pastoris foi escolhida pois foi inserida no seu DNA, o Gene GUT1 que expressa a GK em Saccharomyces cerevisiae. Além disso, a expressão enzimática é extracelular, diminuindo etapas no processo de isolamento da enzima GK. O trabalho consistiu em otimizar a produção de GK expressa pela levedura recombinante Pichia pastoris por meio da adição de oxigênio no biorreator de fermentação em escala de 2,5 L. Os resultados do presente estudo indicam o ponto ótimo de oxigenação em fermentador nos parâmetros estabelecidos é de 2,0 lpm tanto para a produção de enzimática quanto para biomassa formada

Using Pichia pastoris to produce recombinant glycerol kinase

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Conditions affecting production of functional muscle recombinant alpha-tropomyosin in Saccharomyces cerevisiae

Yeasts are attractive hosts for heterologous protein production as they follow the general eukaryotic post-translational modification pattern. The well-known Saccharomyces cerevisiae has been used to produce a large variety of foreign proteins. The proper function of muscle tropomyosin depends on a specific modification at its N-terminus. Although tropomyosin has been produced in different expression systems, only the recombinant protein produced in the yeast Pichia pastoris has native-like functional properties. In this paper we describe the production of functional skeletal muscle tropomyosin in the yeast S. cerevisiae. The recombinant protein was produced in high amounts and production was strongly affected by genetic and environmental factors, including plasmid copy number, promoter strength, and growth media composition. (C) 2003 Elsevier B.V. (USA). All rights reserved.