翻訳開始領域の指示進化による大腸菌のペリプラズムタンパク質産生の増加

Increased production of periplasmic proteins in Escherichia coli by directed evolution of the translation initiation region.

• Kiavash Mirzadeh
• Patrick J Shilling
• Rageia Elfageih
• Alister J Cumming
• Huanhuan L Cui
• Maja Rennig
• Morten H H Nørholm
• Daniel O Daley

抄録

背景:

組換えタンパク質は、多くの場合、N末端のシグナルペプチドで設計されており、これは、ペリプラズム（グラム陰性菌）または培養上清（グラム陽性菌）の酸化環境への分泌を容易にします。よくある問題は、シグナルペプチドが組換えタンパク質の合成や分泌に予測不可能な影響を与えることです。この現象を分子的に理解することは、細菌の細胞工場での組換えタンパク質生産法の改善につながる可能性があり、非常に注目されています。

BACKGROUND: Recombinant proteins are often engineered with an N-terminal signal peptide, which facilitates their secretion to the oxidising environment of the periplasm (gram-negative bacteria) or the culture supernatant (gram-positive bacteria). A commonly encountered problem is that the signal peptide influences the synthesis and secretion of the recombinant protein in an unpredictable manner. A molecular understanding of this phenomenon is highly sought after, as it could lead to improved methods for producing recombinant proteins in bacterial cell factories.

研究成果:

ここでは、シグナルペプチドが予測不可能な翻訳開始領域に寄与することを実証している。シグナルペプチドのアミノ酸配列を変更せずに新しい翻訳開始領域を選択する指向的進化アプローチは、分泌される組換えタンパク質の生産レベルを増加させることができます。このアプローチは、大腸菌のペリプラズム内の一本鎖抗体フラグメント、ホルモン、その他の組換えタンパク質の生産を増加させることができる。

RESULTS: Herein we demonstrate that signal peptides contribute to an unpredictable translation initiation region. A directed evolution approach that selects a new translation initiation region, whilst leaving the amino acid sequence of the signal peptide unchanged, can increase production levels of secreted recombinant proteins. The approach can increase production of single chain antibody fragments, hormones and other recombinant proteins in the periplasm of E. coli.

結論:

この研究は、シグナルペプチドの性能が翻訳開始領域の効率に結合していることを示しています。

CONCLUSIONS: The study demonstrates that signal peptide performance is coupled to the efficiency of the translation initiation region.