Enzymexpressionssystem in anderen bakteriellen Wirtsorganismen

Anfrage

Creative Enzymes bietet fortschrittliche Dienstleistungen zur Enzymexpression und -produktion unter Einsatz spezialisierter bakterieller Wirtsorganismen jenseits der klassischen E. coli- und Bacillus-Systeme. Unsere Plattform deckt ein breites Spektrum Gram-positiver und Gram-negativer Bakterien ab, darunter Lactococcus lactis, Pseudomonas fluorescens, Streptomyces lividans und Staphylococcus carnosus. Durch die Nutzung wirtspezifischer Vorteile wie endotoxinfreier Sekretion, robuster extrazellulärer Produktion oder hochergiebiger Proteinsekretion liefert Creative Enzymes vollständig maßgeschneiderte Lösungen – von Genoptimierung, Vektordesign und Fermentation über Downstream Processing bis hin zu Aufreinigung – für Forschungs- und Industrieanwendungen.

Enzymexpression in anderen bakteriellen Wirten, z. B. Streptomyces

Hintergrund: Der Aufstieg alternativer bakterieller Wirte für die Enzymexpression

Obwohl E. coli und Bacillus weiterhin die dominierenden bakteriellen Expressionssysteme sind, gibt es Situationen, in denen diese traditionellen Wirte ungeeignet sind: Proteine können zur Aggregation neigen, Endotoxin-Kontamination kann unerwünscht sein oder die Sekretionseffizienz kann gering ausfallen. Alternative bakterielle Wirte bieten hierfür passgenaue Lösungen:

Lactococcus lactis: Ein GRAS-Organismus mit effizienter Sekretion, geringer Einschlusskörperchenbildung und endotoxinfreien Profilen; geeignet für therapeutische, Lebensmittel- und Kosmetik-Enzyme.
Pseudomonas-Spezies: Schnell wachsende Gram-negative Bakterien mit fortgeschrittenen Sekretionssystemen und geringer Empfindlichkeit gegenüber Sauerstofflimitierung; P. fluorescens und P. putida ermöglichen eine Hochproduktionsausbeute bei minimalen metabolischen Nebenprodukten.
Streptomyces lividans: Ein filamentöser Gram-positiver Wirt, bekannt dafür, lösliche Enzyme direkt in das Medium zu sekretieren, was eine einfache Downstream-Aufreinigung ermöglicht.
Staphylococcus carnosus: Nichtpathogenes, stark sekretierendes Gram-positives Bakterium, wodurch der Bedarf an komplexen Solubilisierungs- und Renaturierungsverfahren reduziert wird.
Ralstonia eutropha: Ein aufkommender Wirt mit reduzierter Einschlusskörperchenbildung und hohem Expressionspotenzial für schwer exprimierbare Enzyme.

Durch die Bereitstellung mehrerer Wirtsplattformen ermöglicht Creative Enzymes eine fallspezifische Enzymexpression und funktionelle Optimierung zur Erfüllung von Anforderungen in Forschung, Pilotmaßstab und industrieller Produktion.

Unser Angebot: Umfassende Lösungen über alternative bakterielle Wirte hinweg

Creative Enzymes bietet End-to-End-Services – vom Gen bis zum Produkt oder als ausgewählte Projektsegmente – und nutzt dabei ein breites Portfolio alternativer bakterieller Wirtsorganismen.

Spezialisierte Wirte

Lactococcus lactis-Enzymexpression: Effiziente, endotoxinfreie und GRAS-konforme Sekretion für therapeutische und Food-Grade-Enzyme.
Pseudomonas-basierte Enzymexpression: Hochergiebige Gram-negative Expression mit schnellem Wachstum und robuster Sekretionskapazität.
Streptomyces-basierte Enzymproduktion: Hochkapazitive Sekretion löslicher Proteine für industrielle Anwendungen.
Staphylococcus carnosus-Expressionssystem: Nichtpathogene, hocheffiziente Sekretion für die extrazelluläre Proteinproduktion.

Maßgeschneiderte Servicemodule

Module	Details
Gendesign und wirtsspezifische Optimierung	Codon-Optimierung, mRNA-Stabilität und Anpassung des GC-Gehalts Entfernung inhibitorischer Motive und Einfügen regulatorischer Sequenzen
Design von Expressionsvektoren	Starke, wirtskompatible Promotoren Multikopien-Integration oder plasmidbasierte Expression Tagging-Optionen für Aufreinigung oder Detektion
Auswahl und Engineering von Wirtsstämmen	Protease- oder sporulationsdefiziente Varianten GRAS-zertifizierte Stämme für Lebensmittel- oder therapeutische Enzyme Gentechnisch modifizierte Stämme für schwer exprimierbare Proteine
Optimierung von Sekretion und Stabilität	Auswahl und Optimierung von Signalpeptiden Engineering des Sec- oder Tat-Transportwegs in Gram-positiven Wirten Koexpression mit Foldasen oder Chaperonen
Fermentationsentwicklung	Schüttelkolben-Screening und Scale-up im Bioreaktor Nährstoffzufuhr (Feeding), Sauerstoffregelung und pH-Optimierung Hochzelldichte-Fermentation, kompatibel mit dem jeweiligen Wirt
Downstream Processing und Aufreinigung	Zellentfernung und Medienklärung Chromatographische Aufreinigung Proteinformulierung und Stabilitätsprüfungen
Analytische Charakterisierung und Qualitätskontrolle	Enzymaktivitätsassays und kinetische Analysen SDS-PAGE, Western Blot und Massenspektrometrie Beurteilung der thermischen und pH-Stabilität

Anfrage

Warum wir: Vorteile von Creative Enzymes bei alternativer bakterieller Expression

Umfassende Expertise über Wirte hinweg

Jahrzehntelange Erfahrung mit Gram-positiven und Gram-negativen bakteriellen Systemen für Forschungs- und Industrieanwendungen.

Flexibel konfigurierbare Expressionslösungen

Maßgeschneiderte Kombinationen aus Gen, Vektor und Wirt zur Erfüllung projektspezifischer Anforderungen an Ausbeute, Reinheit und Funktionalität.

Fortgeschrittenes Sekretions- und Stabilitäts-Engineering

Signalpeptid-Screening, Koexpression von Chaperonen und Wirts-Engineering maximieren die Produktion löslicher und aktiver Enzyme.

Fermentation vom Pilot- bis zum Industriemaßstab

Umfassende Prozessentwicklung von Schüttelkolbenversuchen bis zum Bioreaktor-Scale-up mit reproduzierbaren Ergebnissen.

Integriertes Downstream Processing

Effiziente Aufreinigungs- und Formulierungsstrategien, kompatibel mit sekretorischer und intrazellulärer Expression in mehreren Wirten.

Regulatorische und Sicherheits-Compliance

GRAS-zertifizierte Wirte und endotoxinfreie Systeme, geeignet für therapeutische, Lebensmittel- und Kosmetikanwendungen.

Fallstudien: Repräsentative Anwendungen alternativer bakterieller Wirte

Fall 1: Heterologe Produktion der thermostabilen Pernisin in Streptomyces

Die thermostabile Serinprotease Pernisin, ursprünglich aus dem hyperthermophilen Aeropyrum pernix, wurde erfolgreich in einem Streptomyces rimosus-System exprimiert. Codon-optimierte Genkonstrukte, fusioniert mit der srT-Signalsequenz und einem funktionellen Spaltmotiv, ermöglichten die extrazelluläre Sekretion eines vollständig aktiven Enzyms, ohne dass eine zusätzliche Aktivierung erforderlich war. Biochemische Analysen bestätigten, dass das rekombinante Enzym alle nativen Eigenschaften beibehielt, einschließlich des Abbaus boviner Prionproteine. Dieser Ansatz zeigt, dass Streptomyces-Wirte für die heterologe Expression anspruchsvoller thermophiler Enzyme im industriellen Maßstab geeignet sind, das Downstream Processing vereinfachen und praxisnahe Anwendungen ermöglichen.

Extrazelluläre Produktion der konstruierten thermostabilen Protease Pernisin aus Aeropyrum pernix K1 in Streptomyces rimosus Abbildung 1. Analyse der isolierten und gereinigten codon-optimierten Pernisin, produziert von S. rimosus-Transformanten, die mit dem Plasmidkonstrukt pVFPER5 transformiert wurden, mittels SDS-PAGE (a) und Zymographie (b). Spur 0: Molekulargewichtsmarker (links angegeben); Spur 1: Zelllysatfraktion; Spur 2: Fraktion aus der Ni–NTA-Chromatographie; Spur 3: Fraktion aus der präparativen Gel-Filtrationssäule; Spur 4: dialysierte Fraktion der codon-optimierten Pernisin. (Šnajder et al., 2019)

Fall 2: Food-Grade-Expression der Gallensalz-Hydrolase in Lactococcus lactis

In dieser Studie wurde ein Food-Grade-System zur intrazellulären und extrazellulären Expression der Gallensalz-Hydrolase (BSH, EC 3.5.1.24) aus Lactobacillus plantarum unter Verwendung des NICE-Systems in Lactococcus lactis etabliert. Eine Codon-Optimierung basierend auf dem L. lactis-Bias erhöhte die intrazelluläre bzw. extrazelluläre BSH-Aktivität um das 12-Fache bzw. um 9,5 %. Die Fusion synthetischer Propeptide an SPusp45 zeigte, dass ein saures Propeptid die Sekretionseffizienz und Ausbeute signifikant verbesserte, während ein neutrales Peptid keinen Effekt hatte und ein basisches Peptid die extrazelluläre Expression reduzierte. Die Kombination aus Codon-Optimierung und saurem Propeptid steigerte die extrazelluläre Aktivität um 11,3 % auf 3,56 U/mg. Dies stellt den ersten Bericht über eine Food-Grade-intrazelluläre und -extrazelluläre BSH-Expression dar und unterstützt die skalierbare Produktion von BSH und anderen heterologen Proteinen in L. lactis.

Codon- und Propeptid-Optimierungen zur Verbesserung der Food-Grade-Expression der Gallensalz-Hydrolase in Lactococcus lactis Abbildung 2. SDS-PAGE-Analyse der intrazellulären und extrazellulären Expression von BSH in verschiedenen Bakterien. (a) und (b) Gesamtzellproteine in rekombinantem L. lactis NZ3900 mit unterschiedlichen Plasmiden; (c) Proteine im Überstand von rekombinantem L. lactis NZ3900 mit unterschiedlichen Expressionsvektoren. (Dong et al., 2015)

FAQs: Enzymexpression und -produktion in anderen bakteriellen Wirten

F: Wann sollten alternative bakterielle Wirte gegenüber E. coli oder Bacillus in Betracht gezogen werden?

A: Alternative Wirte sind vorzuziehen, wenn eine extrazelluläre Sekretion gewünscht ist, Einschlusskörperchen vermieden werden müssen, endotoxinfreie Produkte erforderlich sind oder spezifische Wirtsmerkmale (z. B. die Sekretionseffizienz Gram-positiver Systeme) Vorteile bieten.
F: Sind diese Wirte für Lebensmittel- und therapeutische Anwendungen geeignet?

A: Ja. Lactococcus lactis und Staphylococcus carnosus sind GRAS-zertifiziert und endotoxinfrei und eignen sich sowohl für die therapeutische als auch für die Food-Grade-Enzymproduktion.
F: Lässt sich mit diesen Wirten eine Hochzelldichte-Fermentation erreichen?

A: Ja. Pseudomonas-Spezies und Streptomyces-Systeme sind mit Fermentation im Pilot- und Industriemaßstab kompatibel und erreichen hohe Ausbeute und Produktivität.
F: Wie wird die Proteinstabilität in diesen Systemen sichergestellt?

A: Creative Enzymes setzt wirtspezifische Strategien ein, z. B. Signalpeptid-Optimierung, Koexpression von Foldasen/Chaperonen sowie kontrollierte Fermentationsparameter, um Enzymaktivität und Löslichkeit zu erhalten.
F: Werden Aufreinigung und Downstream Processing vereinfacht?

A: Ja. Wirte mit extrazellulärer Sekretionsfähigkeit (z. B. Lactococcus, Streptomyces, S. carnosus) reduzieren den Bedarf an Solubilisierung und Refolding und vereinfachen damit Rückgewinnung und Aufreinigung.
F: Wie lange dauert ein typisches Projekt?

A: Abhängig von der Komplexität des Enzyms und des Wirts erstrecken sich Projekte typischerweise über mehrere Wochen – vom Konstrukt-Design bis zur Lieferung des gereinigten Enzyms – mit skalierbaren Optionen für Pilot- oder Industrieproduktion.
F: Können Sie schwer exprimierbare Enzyme bearbeiten?

A: Ja. Creative Enzymes nutzt Wirtsauswahl, genetisches Engineering, Optimierung von Sekretionswegen und Fermentationsstrategien, um die Produktion anspruchsvoller Proteine zu ermöglichen.
F: Stellen Sie eine vollständige technische Dokumentation bereit?

A: Alle Projekte umfassen detaillierte Berichte zu Konstrukt-Design, Expressionsoptimierung, Enzymausbeute, Aktivitätsassays, Stabilität sowie empfohlenen Scale-up-Verfahren.

Literatur:

Dong Z, Zhang J, Li H, Du G, Chen J, Lee B. Codon and propeptide optimizations to improve the food-grade expression of bile salt hydrolase in Lactococcus lactis. Protein Pept Lett. 2015;22(8):727-735. doi:10.2174/0929866522666150610094829
Šnajder M, Carrillo Rincón AF, Magdevska V, et al. Extracellular production of the engineered thermostable protease pernisine from Aeropyrum pernix K1 in Streptomyces rimosus. Microb Cell Fact. 2019;18(1):196. doi:10.1186/s12934-019-1245-3

Vorname:

Nachname:

E-Mail *

Telefonnummer:

Unternehmen/Institution:

Land oder Region:

Menge:

Dienstleistungen & Produkte von Interessierten *

Projektbeschreibung:

Nur für Forschungs- und Industriezwecke. Nicht für den persönlichen Gebrauch bestimmt. Bestimmte Produkte in Lebensmittelqualität eignen sich für die Formulierungsentwicklung in Lebensmitteln und verwandten Anwendungen.

Dienstleistungen

Online-Anfrage