La expresión optimizada de prolyl-4-hidroxilasa en Komagataella phaffii permite la formación eficiente de triple hélice de colágeno humano recombinante

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Updated: Sep 9, 2025

Imaging Denatured Collagen Strands In vivo and Ex vivo via Photo-triggered Hybridization of Caged Collagen Mimetic Peptides

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Published on: January 31, 2014

Nan Wang^1,2,3, Yang Li³, Chenxiao Han^1,2,3

¹Department of Biological Engineering, College of Life Sciences, Yantai University, Yantai, China.

Biotechnology and bioengineering

|September 3, 2025

Resumen

Se logró una alta expresión de Prolyl-4-hidroxilasa (P4H) en Komagataella phaffii, permitiendo la biosíntesis funcional del colágeno humano recombinante (rhCol). Este avance optimiza la producción de P4H para aplicaciones biomédicas e industriales potenciales.

Área de la Ciencia:

Biotecnología
La bioquímica
Biología molecular

Sus antecedentes:

La prolyl-4-hidroxilasa (P4H) es crucial para la formación de la triple hélice de colágeno a través de la hidroxilación de la prolina.
Los bajos niveles de expresión de P4H dificultan la producción industrial de colágeno humano recombinante (rhCol).
La P4H eficiente es esencial para la biosíntesis de colágeno estable y funcional.

Objetivo del estudio:

Para lograr una expresión de alto nivel de P4H en Komagataella phaffii (K. phaffii) para la producción de rhCol.
Optimizar la expresión y actividad de P4H a través de la ingeniería genética y la selección de cepas de huéspedes.
Demostrar la exitosa coexpresión de P4H y rhCol para la formación funcional de triple hélice.

Principales métodos:

Cribado de genes P4H optimizados por codones de varias fuentes en K. phaffii.
Comparación de cepas de huésped e identificación de sistemas de expresión óptimos.
Mejora de la actividad P4H a través de la ingeniería de promotores y la optimización del sitio de integración genómica.
Coexpresión de chaperonas moleculares y uso de etiquetas que mejoran la solubilidad.
Evaluación de la formación de la triple hélice rhCol tras la coexpresión con el P4H optimizado.

Principales resultados:

BaP4H derivado de Bacillus anthracis mostró la mayor expresión y localización de ER en K. phaffii GS115.
K. phaffii X33 produjo una mejora del 15,3% en la actividad enzimática P4H en comparación con GS115.
La ingeniería del promotor y la optimización del sitio de integración aumentaron la actividad en un 20,9%.
Las estrategias de coexpresión elevaron la actividad de P4H a 1,35 × 104 U/L.
La coexpresión de BaP4H con rhCol formó con éxito la estructura de triple hélice de colágeno.

Conclusiones:

Se estableció una estrategia efectiva para optimizar la expresión de P4H en K. phaffii.
Se biosintetizó colágeno humano recombinante funcional con una estructura de triple hélice estable.
El sistema desarrollado es muy prometedor para las aplicaciones biomédicas e industriales del colágeno recombinante.

Palabras clave:

Comagataella phaffii y sus derivados Prolyl-4-hidroxilasa (P4H) y sus derivados Optimización de la expresión de proteínas Colágeno humano recombinante Estructura de triple hélice

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