loader image

LATVIJAS

BIOMEDICĪNAS

PĒTĪJUMU UN STUDIJU CENTRS


BIOMEDICĪNAS PĒTĪJUMI UN IZGLĪTĪBA NO GĒNIEM LĪDZ CILVĒKAM

Projekta nosaukums: „Efektīvas pilot-mēroga leghemoglobīna ražošanas tehnoloģijas izstrāde uz rekombinanto Pichiapastoris un Kluyveromyceslactis fermentācijas procesu ar piebarošanu bāzes”

Projekts tiek veikts Eiropas Reģionālā attīstības fonda (ERAF) 1.1.1.1. pasākuma “Praktiskas ievirzes pētījumi” 5. kārtas ietvaros.

Projekta identifikācijas Nr.: 1.1.1.1/21/A/044

Projekta izpildes termiņš: 2022. gada 1. janvāris – 2023. gada 30. novembris

Projekta kopējais finansējums: 540 540,00 EUR

Projekta īstenotājs: Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūts

Sadarbības partneris: Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centrs

Projekta zinātniskais vadītājs BMC: Dr. biol. Andris Kazāks

Projekta kopsavilkums:

Alternatīva lopkopībai var būt augu izcelsmes gaļas aizstājēji. Tie ir definēti kā gaļai līdzīga viela, kas izgatavota no veģetāriešiem draudzīgām sastāvdaļām. Augu izcelsmes gaļa atveido īstas gaļas garšu un tekstūru, neizmantojot dzīvnieku izcelsmes produktus. Lai nodrošinātu tradicionālās gaļas unikālo garšu un aromātu,būtisks ir tieši leghemoglobīna proteīns (LegH). Šobrīd visperspektīvākais LegH ražošanas process atbilstošos daudzumos ir fermentācija, izmantojot rekombinantos mikroorganismu celmus, kas tiek saukti par metilotrofajiem raugiem (piemēram, Pichiapastoris), jo izmanto metanolu kā substrātu un rekombinantā veidā var ražot LegH ar metanola-inducējamapromoterapalīdzību. Minēto pētījumu virza divas problēmas, kas ir: (i) gaistošu un viegli uzliesmojošu vielu izmantošana ražošanas procesā un (ii) salīdzinoši augstās pielietojamo substrātu izmaksas. Viena no bioloģiskajām platformām, kas iepriekš netika pētīta LegH ražošanai un var potenciāli pārspēt P. pastoris, ir Kluyveromyceslactis. Minētais organisms var augt uz lētiem substrātiem, piemēram, siera sūkalām, un tam nav nepieciešams izmantot metanolu olbaltumvielu sintēzes indukcijai. Tādejādi BioHeme projekta mērķis ir izstrādāt efektīvas fermentācijas un mērogošanas metodes augu izcelsmes gaļas aizstājēju ražošanai, izmantojot rekombinanto LegH producējošos Pichiapastoris un Kluyveromyceslactis celmus. BioHeme projekta galvenās aktivitātes ir: (i) rekombinanto (LegH ražojošo) P. pastoris un K. lactis celmu iegūšana ar sekojošu hēmasintēzes efektivitātes un tehnoloģiskā potenciāla novērtēšanu, (ii) fermentācijas vides sastāva optimizācija biomasas uzkrāšanās un LegHsintēzes fāzēs diviem minētajiem rekombinantajiem celmiem, (iii) uz modeli bāzētu kontroles sistēmu pielietošana biomasas augšanas ātruma un hemeproteīna sintēzes kontrolei, (iv) fermentācijas procesa mērogošana un pielietojumu ilgtspējības izvērtēšana.

Informācija ievietota 03.01.2022.

Projekta progress:

  1. gada 01. janvāris – 2022. gada 31. marts

Tika dizainēti gēni un konstruēti attiecīgie vektori sojas leghemoglobīna (LegHb) intracelulārai un sekretorai ekspresijai P. pastoris un K. lactis raugu sistēmās. K. lactis gadījumā LegHb sintēze netika droši pierādīta ne intracelulāri, ne sekretori. P. pastoris šūnās intracelulāri tika konstatēta visai augsta mērķa proteīna sintēze. Tomēr mēģinājumi uzlabot ekspresiju, izmantojot pazeminātu temperatūru, dzelzs jonu klātbūtni un palielinātu kultivēšanas ilgumu nedeva gaidīto rezultātu. P. pastoris tika pierādīta arī sekretorā LegHb proteīna sintēze, tomēr barotnei nebija raksturīgā sarkanbrūnā krāsa. Tādejādi, visticamāk, tas nesatur hēma grupu un līdz ar to nav izmantojams uzstādītajiem mērķiem. Tiek apsvērta citu alternatīvu saimnieku, piemēram, S. cerevisiae izpēte tuvākajā nākotnē.

1. ceturkšņa pārskats par visiem partneriem

Informācija publicēta 31.03.2022.

Projekta progress:

  1. gada 1. aprīlis – 2022. gada 30. jūnijs

Tika izstrādāta ātra un efektīva sojas leghemoglobīna (LegHb) attīrīšanas metode no Pichia pastoris šūnām. Tika konstatēts, ka pašreizējos apstākļos iegūst ~1 mg LegHb proteīna no 1 g mitru šūnu. Šāds iznākums vērtējams kā vidēji augsts.

Turpinājās mēģinājumi iegūt LegHb produkciju raugā Kluyveromyces lactis. Sākotnēji tika uzskatīts, ka šajā raugā sintēze nav detektējama, tomēr, veicot attīrīšanu pēc izstrādātās shēmas, tika konstatēts neliels LegHb daudzums. Iznākums gan ir krietni zemāks nekā P. pastoris.

Kā alternatīva K. lactis tika dizainēti gēni un konstruēti attiecīgie vektori LegHb intracelulārai ekspresijai Saccharomyces cerevisiae un Hansenula polymorpha raugu sistēmās. Pagaidām abos gadījumos LegHb sintēze nav droši pierādīta. Turpinās ekspresijas apstākļu optimizācija.

2. ceturkšņa pārskats par visiem partneriem

Informācija publicēta 30.06.2022.