Zeitschrift für mikrobielle und biochemische Technologie

Abstrakt

Expression einer Codon-optimierten Carica papaya Papainsequenz in der methylotrophen Hefe Pichia pastoris

Nicole Werner, Thomas Hirth, Steffen Rupp und Susanne Zibek

Die Cystein-Endoprotease Papain ist eine der am häufigsten verwendeten Pflanzenproteasen für industrielle Anwendungen. Die traditionelle Isolierung von Papain aus dem Latex von Papayapflanzen kann den weltweiten Bedarf jedoch nicht decken. Um die Papainproduktion für industrielle Anwendungen zu steigern, wurden in den letzten Jahren mehrere Expressionssysteme für die rekombinante Produktion untersucht. Während die Expression in Eschericha coli zur Ansammlung von unlöslichem Protein führte, führte die Expression im Baculovirus/Insektensystem und in Saccharomyes cerevisiae zu geringen Erträgen an löslichem Protein, die für die Produktion im großen Maßstab nicht ausreichten. Hier beschreiben wir die heterologe Expression einer synthetischen, Codon-optimierten Propapainsequenz in den Pichia pastoris-Stämmen X33 (Mut+) und KM71H (Muts). Das rekombinante Propapain konnte als lösliches Protein exprimiert und über das α-Faktor-Signalpeptid in das Kulturmedium sezerniert werden. Die höchsten Aktivitäten wurden im Muts-Stamm bei Kultivierung in komplexem Medium erzielt. Nach der Reinigung mittels Ni-NTA-Chromatographie wurden 463 mg/l rekombinantes Propapain erhalten, vergleichbar mit der bislang höchsten gemeldeten Propapainausbeute in E. coli nach Proteinsolubilisierung und Neufaltung und mit einer spezifischen Aktivität ähnlich der eines kommerziellen Papains aus Papaya-Latex.