Development of the yeast heterologous proteins surface display system

Abstract

Дрожжевой дисплей - технология иммобилизации белков на поверхности клеток дрожжей - имеет широкий спектр приложений в биотехнологии и медицине, начиная от переработки отходов производств, например, целлюлозы, крахмала или других высокомолекулярных соединений, и заканчивая исследовательскими методами анализа белок-белковых взаимодействий. Метилотрофные дрожжи Pichia pastoris отлично зарекомендовали себя как платформа для синтеза рекомбинантных белков. Они способны расти на средах простого состава и при этом достигать высоких значений плотности культуры, так как являются облигатными аэробами. Кроме того, существует ряд примеров успешного синтеза белков дрожжами P. pastoris, которые ранее не удавалось синтезировать с помощью других систем. Все это делает P. pastoris перспективным объектом для использования в дрожжевом дисплее. Для конструирования эффективных систем дрожжевого дисплея необходимо правильно подобрать сразу несколько компонентов: промотор, сигнальную последовательность и якорный белок, участвующий в закреплении целевого белка на поверхности клетки. От них будет зависеть общий уровень синтеза целевого белка, а также его стабильность и активность. В связи с этим, поиск новых сигнальных последовательностей и якорных белков представляет собой чрезвычайно важную задачу. В данной работе была исследована возможность применения сигнальной последовательности белка Pho5 Saccharomyces cerevisiae для секреции рекомбинантных белков в P. pastoris, а также сделаны первые шаги в поиске якорного домена белка Pho5.

Yeast display - protein immobilization on the surface of yeast cells - is widely used in biotechnology and medicine. It’s used to produce biofuel from various wastes, such as cellulose biomass and starch, for bioremediation and in science, e.g. to characterize protein-protein interactions. Methylotrophic yeasts Pichia pastoris have been used in biotechnology for a long time and are one of the most suited yeasts for heterologous protein synthesis. They are able to grow on simple media and reach high cell-density, since they are obligate aerobes. There are also many examples of successful production of heterologous proteins in P. pastoris, which cannot be synthesized in other systems. Given all these facts, yeasts P. pastoris are perfect candidate to be used for yeast surface display. To construct robust and effective display system, several factors should be considered, such as nature of promoter, signal peptide and anchor protein, which is used to tether target protein to the cell wall. Protein of interest stability and activity will depend on these parts. In this regard, the search for new signal sequences and anchor proteins is an extremely important task. Here we’ve investigated ability of Pho5p S. cerevisiae signal peptide to drive secretion of heterologous proteins in P. pastoris and made some initial steps towards discovery of anchor domain of Pho5p.