オガタエア・ポリモルファ

Ogataea polymorphaは、珍しい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使用されます。

Ogataea polymorpha は、メタノール資化性酵母（メタノールで増殖できる酵母）の限られた種に属します。メタノール資化性酵母には、Candida boidinii、Pichiaethanolica、Pichia pastoris、Ogataea polymorphaが含まれます。O . polymorpha は分類上、サッカロミセス科の種です。

1950年代に特定された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、独立した起源を持っています。それらは土壌サンプル、昆虫の腸、または腐った濃縮オレンジジュースで発見されています。それらは異なる特徴を示し、基礎研究や組み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）
• 株 DL-1 (NRRL-Y-7560; ATCC26012)
• NCYC495株（CBS1976; ATAA14754、NRLL-Y-1798）

CBS4732 株と NCYY495 株は交配できますが、DL-1 株は他の 2 つと交配できません。CBS4732 株と DL-1 株は組み換えタンパク質の生産に使用され、NCYC495 株は主に硝酸塩同化の研究に使用されます。CBS4732 株の全ゲノムは完全に配列決定されています。^{[引用が必要]}

Ogataea polymorphaは耐熱性微生物で、一部の菌株は 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さまざまな炭素源で生育できます。高温条件下で生育した細胞は、耐熱化合物としてトレハロースという糖(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ありませんが、耐熱性の獲得には必要であることが示されました。トレハロース合成の合成手順はO. polymorphaについて詳細に説明されており、この経路の鍵となる酵素遺伝子TPS1 が単離され、特徴付けられています。^{[出典が必要]}

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)。メタノール上での成長は、この経路の最初の酵素段階が起こ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と基礎となる分子生物学のあらゆる側面を研究するためのモデル生物です。メタノール上での成長中、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)、および 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。関連種のC. boidinii、P.ethanolica、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力な発現が誘発されます。O. polymorpha は、2 種類の糖鎖を持つ糖タンパク質を生産します。N 結合型および O 結合型の糖鎖がタンパク質に付​​着しています。N 結合型糖鎖の構造に関する研究により、特定の平均長 (Man8-12GlcNAc2) があり、末端にアルファ 1,2 結合型マンノース残基があり、他の酵母、特にパン酵母Saccharomyces cerevisiaeに見られるアレルギー性の末端アルファ 1,3 結合型マンノース残基がないことが明らかになりました。^{[引用が必要]}

Ogataea polymorpha は、その独特な特性により、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 IFNalpha-2a などの医薬品の遺伝子技術生産に優れたプラットフォームを提供します。CBS4732 と DL-1 の両方の誘導体は、このような組み換え化合物の生産に使用されます。この用途に使用されるその他の酵母には、Pichia pastoris、Arxula adeninivorans、Saccharomyces cerevisiaeなどがあります。

他の酵母と同様に、O. polymorphaは、大型発酵槽で短時間に高密度細胞まで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持っているため、培養培地に化合物を放出できます (これは、たとえば大腸菌などの細菌には当てはまりません)。タンパク質の効率的な生産に魅力的な遺伝子成分を提供できます。

図 2 は、ベクター (酵母菌株を遺伝子組み換えタンパク質生産菌に変える遺伝子媒体) の一般的な設計です。ベクターには、いくつか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。これは、形質転換されていない背景から形質転換された菌株を選択するために必要です。これは、たとえば、このような要素によって、欠損菌株が、欠損菌株では生成できない特定のアミノ酸などの特定の化合物がない培養条件下で成長できる場合に実行できます。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 および/または rDNA 配列)。3. 目的のタンパク質化合物の生成を担うセグメント、いわゆる発現カセット。このようなカセットは、一連の調節要素、プロモーターで構成されます。プロモーターは、後続の遺伝子配列がどの程度、どのような状況で転写されるかを制御し、その結果、最終的に生成されるタンパク質の量を制御します。つまり、プロモーターに続くセグメントは、目的の製品に応じて変化します。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である可能性があります。発現カセットは、転写を適切に停止させる次のターミネーター配列によって終了されます。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、TPS1遺伝子などの高度に発現する遺伝子から派生しています。これら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炭素源を一定量追加することで制御することもできます。

2000 年に、フローニンゲンの Marten Veenhuis 氏とデュッセルドルフの Gerd Gellissen 氏によって HPWN ( Hansenula polymorphaワールドワイドネットワーク)という非公式の科学者団体が設立されました。2 年ごとに会議が開催されます。

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) など、いくつか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。

• http://www.pharmedartis.de
• http://www.ipk-gatersleben.de/Internet/Forschung/MolekulareZellbiologie/