オガタエア・ポリモルファ
| オガタエア・ポリモルファ | |
|---|---|
科学的分類 | |
| 界 | 菌類 |
| 門： | 子嚢菌門 |
| 綱： | ピキオ菌綱 |
| 目： | ピキアレス目 |
| 科： | ピキア科 |
| 属： | オガタエア |
| 種： | O. polymorpha |
| 学名 | |
| オガタエア・ポリモルファ (Morais & MHMaia) Y.yamada, K.Maeda & 三方 | |
| 同義語 [ 1 ] | |
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Ogataea polymorphaは、特異な特性を持つメチロトローフ酵母で、医薬品のタンパク質工場として利用されています。
Ogataea polymorpha は、メタノール資化性酵母（メタノールで生育可能な酵母）の限られた種に属します。メチロトローフ酵母には、Candida boidinii、Pichia methanolica、Pichia pastoris、Ogataea polymorphaなどが含まれます。O . polymorpha は分類学的にはサッカロミセス科（Saccharomycetaceae ）に属します。
株
1950年代に同定された3つのO. polymorpha株が知られています。それらの関係は不明瞭で、それぞれ独立した起源を持っています。土壌サンプル、昆虫の腸内、または腐敗した濃縮オレンジジュース中に見られます。それぞれ異なる特徴を示し、基礎研究や組換えタンパク質の生産に使用されています。[ 2 ]
- CBS4732株（CCY38-22-2; ATCC34438, NRRL-Y-5445）
- DL-1株（NRRL-Y-7560; ATCC26012）
- NCYC495株（CBS1976; ATAA14754, NRLL-Y-1798）
CBS4732株とNCYY495株は交配可能ですが、DL-1株は他の2株とは交配できません。CBS4732株とDL-1株は組換えタンパク質生産に用いられ、NCYC495株は主に硝酸塩同化作用の研究に用いられています。CBS4732株の全ゲノム配列は完全に解読されています。
Ogataea polymorphaは耐熱性微生物であり、一部の株は50 °C (122 °F) を超える温度で生育します。この生物は硝酸塩を同化することができ、メタノールに加えて様々な炭素源で生育することができます。高温条件下で生育した細胞は、耐熱性化合物としてトレハロースと呼ばれる糖（この糖は通常昆虫に含まれています）を蓄積します。トレハロースの合成は、これらの条件下での生育には必要ではなく、耐熱性の獲得に必要であることが示されました。O . polymorphaにおけるトレハロース合成の合成手順は詳細に解明されており、この経路の鍵となる酵素遺伝子TPS1が単離され、特徴づけられています。
すべてのメチロトローフ酵母は、同一のメタノール利用経路を共有しています（図1）。メタノール上での増殖は、この経路の最初の酵素段階が進行するペルオキシソームと呼ばれる細胞小器官の大規模な増殖を伴います。O . polymorphaは、ペルオキシソーム機能のあらゆる側面と基礎となる分子生物学を研究するためのモデル生物です。メタノール上での増殖中は、メタノール代謝の主要酵素が大量に存在します。特に、MOX（メタノール酸化酵素）、FMDH（ギ酸脱水素酵素）、DHAS（ジヒドロキシアセトン合成酵素）と呼ばれる酵素が多く存在することが観察されています。これらの存在は、それぞれの遺伝子の転写レベルで制御されています。近縁種のC. boidinii、P. methanolica、およびP. pastorisでは、この遺伝子発現はメタノールまたはメタノール誘導体の存在に厳密に依存しますが、O. polymorphaでは、適切なレベルのグリセロールまたはグルコース飢餓の条件下で強い発現が誘発されます。O. polymorphaは、タンパク質にN結合型およびO結合型の2種類の糖鎖が付加した糖タンパク質を産生します。N結合型糖鎖の構造に関する研究により、特定の平均長さ（Man8-12GlcNAc2）を有し、末端にα-1,2結合型マンノース残基を有することが明らかになっています。他の酵母、特にパン酵母であるサッカロミセス・セレビシエに見られるようなアレルギー性末端α-1,3結合型マンノース残基は含みません。
バイオテクノロジーの応用
Ogataea polymorpha はその独特な特性から、タンパク質、特に糖尿病治療用のインスリン、B型肝炎ワクチン、 C型肝炎治療用のIFNα-2aといった医薬品の遺伝子工学的生産に優れたプラットフォームを提供します。CBS4732とDL-1の誘導体は、こうした組換え化合物の生産に用いられています。この用途には、他にPichia pastoris、Arxula adeninivorans、Saccharomyces cerevisiaeなどの 酵母も用いられています。
他の酵母と同様に、O. polymorphaは大型発酵槽で短時間で高密度培養できる微生物です。発熱物質、病原体、ウイルス封入体を含まない安全な生物です。分泌に必要なすべての成分を備えているため、培養培地中に化合物を放出することができます（例えば、大腸菌のような細菌ではそうではありません）。また、タンパク質を効率的に生産するための魅力的な遺伝子要素を提供することができます。
図2は、ベクター（酵母株を遺伝子組み換えタンパク質生産菌へと形質転換するための遺伝子ベクター）の一般的な設計を示しています。ベクターには、以下の遺伝子要素が含まれている必要があります。1. 選択マーカー。形質転換されていない背景から形質転換株を選択するために必要です。例えば、この要素によって、欠損株が特定の化合物（欠損株では生産できない特定のアミノ酸など）を含まない培養条件下で増殖することが可能になります。2. 外来DNAを増殖させ、酵母の染色体に標的化するための特定の要素（ARS配列および／またはrDNA配列）。3. 目的のタンパク質化合物の生産を担うセグメント（いわゆる発現カセット）。このようなカセットは、制御要素の配列と、後続の遺伝子配列がどの程度、どのような条件下で転写され、結果として最終的にどれだけのタンパク質が生産されるかを制御するプロモーターで構成されています。つまり、プロモーターに続くセグメントは、目的の産物に応じて可変です。インスリン、B型肝炎ワクチン、またはインターフェロンのアミノ酸を決定する配列などです。発現カセットは、転写を適切に停止させるターミネーター配列によって終結されます。O . polymorphaシステムのプロモーター要素は、前述のMOX遺伝子、FMD遺伝子、またはTPS1遺伝子など、高発現遺伝子に由来します。これらの遺伝子は非常に強力であるだけでなく、糖、メタノール、グリセロールなどの特定の炭素源の添加によっても制御可能です。
2000年、フローニンゲンのマルテン・フェーンフイス氏とデュッセルドルフのゲルト・ゲッリッセン氏によって、科学者による非公式の団体HPWN（ハンゼヌラ・ポリモルファ世界ネットワーク）が設立されました。2年ごとに会合が開催されています。
O. polymorphaプラットフォームの魅力は、ドイツのアーヘンにある PharmedArtis 社やライプニッツ植物遺伝学・文化研究所 (IPK) をはじめとする複数のバイオテクノロジー企業によって生産プロセスの開発に商業的に活用されています。
参考文献
- ^ 「Ogataea polymorpha (Morais & MH Maia) Y. Yamada, K. Maeda & Mikata, Biosc., Biotechn., Biochem. 58(7): 1254 (1994)」 . Index Fungorum . 2011年6月27日閲覧
- ^ Chang, Jia; Bei, Jinlong; Shao, Qi; Wang, Hemu; Fan, Huan; Yau, Tung On; Bu, Wenjun; Ruan, Jishou; Wei, Dongsheng; Gao, Shan (2022年4月4日). 「Ogataea polymorpha株CBS4732 ura3Δの完全長ゲノム解析により、サブテロメア領域における大規模な重複セグメントが明らかになった」 . Frontiers in Microbiology . 13 855666. doi : 10.3389/fmicb.2022.855666 . PMC 9019687. PMID 35464988 .
参考文献
- Massoud Ramezani-Rad、Cornelis P. Hollenberg、Juergen Lauber、Holger Wedler、Eike Griess、Christian Wagner、Kaj Albermann、Jean Hani、Michael Piontek、Ulrike Dahlems、Gerd Gellissen (2003). 「Hansenula polymorpha (CBS4732株) ゲノム - 配列決定と解析」 . FEMS酵母研究. 4 (2): 207–215 . doi : 10.1016/S1567-1356(03 ) 00125-9 . PMID 14613885
- ゲルト・ゲリッセン。ゴッタルド・クンゼ。クロード・ガイヤルダン。ジェームズ・M・クレッグ;エンリコ・ベラルディ;マーテン・ヴィーンハウス。アイダ・ファン・デル・クライ (2005)。 「メチロトローフ性ハンセヌラ・ポリモルファおよびピキア・パストリス、二形性アルクスラ・アデニボランスおよびヤロウィア・リポリティカに基づく新しい酵母発現プラットフォーム– 比較」。FEMS酵母研究。5 (11): 1079–1096。土井: 10.1016/j.femsyr.2005.06.004。PMID 16144775。
- ゲルト・ゲッリッセン編（2002年）。ハンゼヌラ・ポリモルファ― 生物学と応用. ヴァインハイム: Wiley-VCH. ISBN 3-527-30341-3。
- ゲルト・ゲッリッセン編 (2005).組換えタンパク質の生産 ― 新規微生物および真核生物発現システム. ワインハイム: Wiley-VCH. ISBN 3-527-31036-3。
外部リンク
