Abstract
Lactococcus lactis, the model lactic acid bacterium (LAB), is a food grade and well-characterized Gram positive bacterium. It is a good candidate for heterologous protein delivery in foodstuff or in the digestive tract. L. lactis can also be used as a protein producer in fermentor. Many heterologous proteins have already been produced in L. lactis but only few reports allow comparing production yields for a given protein either produced intracellularly or secreted in the medium. Here, we review several works evaluating the influence of the localization on the production yields of several heterologous proteins produced in L. lactis. The questions of size limits, conformation, and proteolysis are addressed and discussed with regard to protein yields. These data show that i) secretion is preferable to cytoplasmic production; ii) secretion enhancement (by signal peptide and propeptide optimization) results in increased production yield; iii) protein conformation rather than protein size can impair secretion and thus alter production yields; and iv) fusion of a stable protein can stabilize labile proteins. The role of intracellular proteolysis on heterologous cytoplasmic proteins and precursors is discussed. The new challenges now are the development of food grade systems and the identification and optimization of host factors affecting heterologous protein production not only in L. lactis, but also in other LAB species
چکیده
لاکتوکوکوس لاکتیس، مدل باکتری های اسید لاکتیک (LAB)، یک باکتری گرم مثبت کاملاً شناخته شده است که در گرید مواد غذایی قرار می گیرد. این باکتری کاندید مناسبی برای تحویل یا انتقال پروتئین هترولوگ در مواد غذایی یا در دستگاه گوارش است. همچنین می توان L. lactis را به عنوان یک تولید کننده ی پروتئین در فرمانتور (تخمیر کننده) مورد استفاده قرار داد. پیش از این، بسیاری از پروتئین های هترولوگ در L. lactis تولید شده اند، اما تنها در گزارشات اندکی امکان مقایسه ی بازدهی یا برداشت محصولات تولیدی برای یک پروتئین خاص که یا به صورت درون سلولی یا به صورت ترشح در محیط کشت تولید شده اند، وجود دارد. ما در اینجا به بررسی چندین کار می پردازیم که به ارزیابی تاثیر مکان یابی و استقرار بر محصولات تولیدی چندین پروتئین هترولوگ تولید شده در L. lactis پرداخته اند. مسائلی مانند محدودیت اندازه، ترکیب و ساختار، و پروتئولیز با توجه به محصولات و بازدهی یا (برداشت) پروتئین مورد توجه و بررسی قرار گرفته اند. این داده ها نشان می دهند که (1) تولید ترشحی بر تولید سیتوپلاسمی برتری دارد؛ (2) افزایش ترشح (از طریق بهینه سازی peptide و propeptide سیگنال) موجب افزایش در بازدهی یا برداشت محصول می گردد؛ (3) ساختار پروتئین بیش از اندازه پروتئین می تواند ترشح را مختل و در نتیجه، بازده تولید را تغییر دهد؛ و (4) تلفیقی از یک پروتئین پایدار می تواند پروتئین های ناپایدار را به تثبیت برساند. نقش پروتئولیز درون سلولی بر روی پروتئین های هترولوگ سیتو پلاسمی و پیش سارها (پیش ماده ها) مورد بررسی قرار گرفته است. در حال حاضر، چالش های جدید توسعه ی سیستم های گرید یا درجه مواد غذایی و شناسایی و بهینه سازی فاکتورهای میزبان موثر بر تولید پروتئین هترولوگ، نه تنها در L. lactis بلکه در سایر گونه های LAB است.
1-مقدمه
باکتری های اسید لاکتیک (lab)، باکتری هایی بی هوازی با گرم مثبت و دارای وضعیت GRAS یا به طور کلی، ایمن، (Generally Regarded As Safe) هستند. آنها همچنین باکتری هایی با درجه یا گرید غذایی بوده و بنابراین، می توان آنها را برای تحویل یا انتقال پروتئین های مورد نظر در مواد غذایی یا در دستگاه گوارش مورد استفاده قرار داد. مزیت دیگر L. lactis در مقایسه با سایر رویکردهای شناخته شده ی پروتئین آن است که L. lactis ، LPS یا هر پروتئاز دیگری، به ترتیب به صورت Escherichia coli یا Bacillis subtilis را تولید نمی کند...