Biosynthesis of brazzein using the bacterial cell-free protein synthesis system

I. S. Kazlouski, I. V. Belskaya, А. I. Zinchenko
2020 Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus  
2 Республиканский научно-практический центр эпидемиологии и микробиологии, Минск, Республика Беларусь БИОСИНТЕЗ БРАЗЗЕИНА В БАКТЕРИАЛЬНОЙ СИСТЕМЕ БЕСКЛЕТОЧНОГО СИНТЕЗА БЕЛКА Аннотация. В настоящем исследовании в качестве варианта, альтернативного каноническому глубинному культивированию в ферментере, была изучена возможность синтеза сладкого растительного белка браззеина в бактериальной системе бесклеточного синтеза белка (БСБ). Для синтеза этого фермента использовали S30-клеточный экстракт
more » ... точный экстракт Escherichia coli, химерную РНК-полимеразу бактериофага Т7 и высококопийный плазмидный вектор pET42mut со встроенным в него геном браззеина. В результате выполнения работы впервые продемонстрирована возможность синтеза сладкого белка в системе БСБ. При этом объемный выход браззеина в оптимизированных условиях проведения процесса составил 2 мг/мл реакционой смеси, что в 57 раз больше, чем максимальный выход его в ранее описанных в литературе экспериментах с использованием цельноклеточных систем экспрессии. Ключевые слова: браззеин, сахарозаменитель, Escherichia coli, бесклеточный синтез белка, высококопийная pET42mut-плазмида Для цитирования: Казловский, И. С. Биосинтез браззеина в бактериальной системе бесклеточного синтеза белка / И. С. Казловский, И. В. Бельская, А. И. Зинченко // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. Abstract. Feasibility of producing brazzein plant sweetener by the cell-free biosynthesis procedure as an alternative to the classical submerged fermentation method was assessed in the present investigation. Chimeric RNA polymerase of T7 bacteriophage, S30-cell extract of Escherichia coli and multicopy plasmid vector pET42mut with the inserted brazzein gene were included into the protein synthesis. The completed research resulted in the first successful demonstration of the sweet protein biosynthesis in the cell-free system. The volumetric brazzein yield under optimized process conditions was 2 mg/ml of the reaction mixture, exceeding 57 times the maximum values that had been achieved in the previous studies applying whole-cell expression systems.
doi:10.29235/1561-8323-2020-64-1-71-77 fatcat:gyx5tk5ygzehxdigw2jo26ngsa