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Synthetic sRNA-Based Engineering of Escherichia coli for Enhanced Production of Full-Length Immunoglobulin G.
Biotechnology Journal ( IF 3.2 ) Pub Date : 2020-02-24 , DOI: 10.1002/biot.201900363 Jinhua Zhang 1 , Yanshu Zhao 1 , Yingxiu Cao 1 , Zhenpeng Yu 2 , Guoping Wang 2 , Yiqun Li 2 , Xiaoqiong Ye 2 , Congfa Li 3 , Xue Lin 3 , Hao Song 1
Biotechnology Journal ( IF 3.2 ) Pub Date : 2020-02-24 , DOI: 10.1002/biot.201900363 Jinhua Zhang 1 , Yanshu Zhao 1 , Yingxiu Cao 1 , Zhenpeng Yu 2 , Guoping Wang 2 , Yiqun Li 2 , Xiaoqiong Ye 2 , Congfa Li 3 , Xue Lin 3 , Hao Song 1
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Production of monoclonal antibodies (mAbs) receives considerable attention in the pharmaceutical industry. There has been an increasing interest in the expression of mAbs in Escherichia coli for analytical and therapeutic applications in recent years. Here, a modular synthetic biology approach is developed to rationally engineer E. coli by designing three functional modules to facilitate high-titer production of immunoglobulin G (IgG). First, a bicistronic expression system is constructed and the expression of the key genes in the pyruvate metabolism is tuned by the technologies of synthetic sRNA translational repression and gene overexpression, thus enhancing the cellular material and energy metabolism of E. coli for IgG biosynthesis (module 1). Second, to prevent the IgG biodegradation by proteases, the expression of a number of key proteases is identified and inhibited via synthetic sRNAs (module 2). Third, molecular chaperones are co-expressed to promote the secretion and folding of IgG (module 3). Synergistic integration of the three modules into the resulting recombinant E. coli results in a yield of the full-length IgG ≈150 mg L-1 in a 5L fed-batch bioreactor. The modular synthetic biology approach could be of general use in the production of recombinant mAbs.
中文翻译：
大肠杆菌基于sRNA的合成工程，可增强全长免疫球蛋白G的产量。
单克隆抗体（mAb）的生产在制药行业引起了广泛的关注。近年来，人们越来越关注单克隆抗体在大肠杆菌中的表达，以用于分析和治疗应用。在这里，通过设计三个功能模块来促进免疫球蛋白G（IgG）的高滴度生产，开发了一种模块化的合成生物学方法来合理地改造大肠杆菌。首先，构建双顺反子表达系统，并通过合成sRNA翻译抑制和基因过表达的技术来调节丙酮酸代谢中关键基因的表达，从而增强大肠杆菌用于IgG生物合成的细胞物质和能量代谢（模块1）。其次，为了防止IgG被蛋白酶生物降解，通过合成的sRNA识别并抑制了许多关键蛋白酶的表达（模块2）。第三，分子伴侣被共表达以促进IgG的分泌和折叠（模块3）。将三个模块协同整合到最终的重组大肠杆菌中，可在5L分批补料生物反应器中产生全长IgG≈150 mg L-1。模块化合成生物学方法可以普遍用于重组mAb的生产中。
更新日期：2020-02-24
中文翻译：
大肠杆菌基于sRNA的合成工程，可增强全长免疫球蛋白G的产量。
单克隆抗体（mAb）的生产在制药行业引起了广泛的关注。近年来，人们越来越关注单克隆抗体在大肠杆菌中的表达，以用于分析和治疗应用。在这里，通过设计三个功能模块来促进免疫球蛋白G（IgG）的高滴度生产，开发了一种模块化的合成生物学方法来合理地改造大肠杆菌。首先，构建双顺反子表达系统，并通过合成sRNA翻译抑制和基因过表达的技术来调节丙酮酸代谢中关键基因的表达，从而增强大肠杆菌用于IgG生物合成的细胞物质和能量代谢（模块1）。其次，为了防止IgG被蛋白酶生物降解，通过合成的sRNA识别并抑制了许多关键蛋白酶的表达（模块2）。第三，分子伴侣被共表达以促进IgG的分泌和折叠（模块3）。将三个模块协同整合到最终的重组大肠杆菌中，可在5L分批补料生物反应器中产生全长IgG≈150 mg L-1。模块化合成生物学方法可以普遍用于重组mAb的生产中。
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