Tailoring the stress response of komagataella phaffii for recombinant protein production on sustainable carbon sources
Sürdürülebılır karbon kaynaklarıyla komagataella phaffıı'de rekombınant proteın üretımı içın stres tepkısının spesıfık modıfıkasyonu
- Tez No: 1018139
- Danışmanlar: PROF. DR. PINAR ÇALIK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Komagataella phaffii, rekombinant protein üretimi için yaygın olarak kullanılan, ökaryotik ekspresyon konağıdır. Metanolu hem karbon kaynağı hem de güçlü AOX1 promotörünün indükleyicisi olarak kullanılır. Metanol, etanol, asetat ve format gibi alternatif sürdürülebilir karbon kaynaklarının (SCS) hücre üzerinde yarattığı metabolik stres, bu stres koşullarında anlamlı çoğalma ve üretim kapasitesine sahip, strese toleranslı mühendislik suşlarının geliştirilmesini zorunlu kılmaktadır. Bu çalışmanın birinci amacı, glioksilat döngüsü enzimi izositrat liyazın promotörünün (pICL1) metanol, etanol, asetat, format ve gliserol üzerindeki indüksiyon gücünü karakterize etmek ve K. phaffii'de en yaygın kullanılan pAOX1 ve pADH2 promotörleri ile karşılaştırmaktır; yeşil floresans protein (eGFP) reporter protein olarak kullanılmıştır. İkinci amaç, yüksek ozmolarite gliserol (HOG) MAPK stres yanıt kaskadının merkezi efektör kinazı olan HOG1'in, karbon kaynağına duyarlı pICL1 ve pADH2 promotörleri kontrolünde aşırı eksprese edilmesinin, SCS ile hücre ve rekombinant protein üretimine etkisini araştırmaktır. pICL1, SCS'da zayıf ancak tutarlı bir indüksiyon gösterdi; floresans artışları gliserolde 1,2 kat, metanol ve formatta 1,3 kat, etanolde 1,4 kat ve asetatta 1,5 kat arasında değişti (30. saatte). Daha sonra, pICL1 altında HOG1 aşırı ekspresyonu, metanol ve formatta en belirgin fenotipi üretti; hücre üretiminde vahşi tipe göre 4,55 kata kadar iyileşme sağlandı (pADH2 altında HOG1 aşırı ekspresyonunda bu oran 1,25 kattı). Bu durum, anlamlı stres yanıtı faydaları sağlamak için önemli ölçüde daha yüksek bir ekspresyon seviyesinden ziyade, bazal seviyenin biraz üzerinde bir HOG1 ekspresyon seviyesinin yeterli ve uygun olduğunu göstermektedir. HOG1'in aşırı ekspresyonu, karbon kaynakları genelinde ve H2O2 koşulları altında oksidatif stres toleransının artmasına da yol açmıştır. Bu bulgular, HOG1 aracılı stres yanıtı mühendisliğinin K. phaffii'nin sürdürülebilir karbon kaynakları üzerindeki performansını iyileştirmeye yönelik uygulanabilir bir strateji olduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Komagataella phaffii is an established eukaryotic expression host for recombinant protein production, conventionally cultured using methanol as both a carbon source and inducer of the strong AOX1 promoter. The metabolic stress imposed by alternative sustainable carbon sources (SCSs) like methanol, ethanol, acetate, and formate motivate the development of stress-tolerant engineered strains capable of meaningful growth and production under these stress-inducing conditions. This study's first objective was to characterize the induction power of the glyoxylate shunt enzyme isocitrate lyase's promoter (pICL1) across methanol, ethanol, acetate, formate, and glycerol, and benchmark it against two of the most widely used promoters in this host, pAOX1 and pADH2, using enhanced green fluorescence protein as a reporter protein. The second objective was to investigate whether overexpression of HOG1, the central effector kinase of the high osmolarity glycerol (HOG) MAPK stress-response cascade, driven by the carbon-source-responsive promoters pICL1 and pADH2, could improve cell generation and recombinant protein production on SCSs. pICL1 showed weak but consistent induction on these carbon sources, with increases in fluorescence ranging from 1.2-fold on glycerol and 1.3-fold on both methanol and formate, to 1.4-fold on ethanol and 1.5-fold on acetate at the 30th hour. Subsequently, HOG1 overexpression under pICL1 produced the most substantial phenotype on methanol and formate, with cell generation improvements of up to 4.55-fold over wild-type, compared to 1.25-fold for HOG1 overexpression under pADH2, signifying that a slightly-more-than-basal level of HOG1 expression, rather than a significantly higher level of expression, is sufficient and appropriate to confer meaningful stress response benefits. HOG1 overexpression also resulted in enhanced oxidative stress tolerance across carbon sources and under H2O2 conditions. These findings establish stress-response engineering via HOG1 as a viable strategy for improving K. phaffii performance on sustainable carbon sources.
Benzer Tezler
- Antimonen nanotüplerin mekanik özellikleri ve hasar davranışlarının moleküler dinamik yöntemiyle incelenmesi
Investigation of the mechanical characteristics and failure behavior of antimonene nanotubes through molecular dynamics simulations
MURAT ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT KIRCA
- In vivo evolutionary engineering of a boron-resistant bacterium: Bacillus boroniphilus
In vivo evrimsel mühendislik yöntemiyle bora dirençli Bacillus boroniphilus bakterisinin geliştirilmesi
MUSTAFA ŞEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEYNEP PETEK ÇAKAR
- Effect of temperature on low velocity impact behaviourof glare material
Sıcaklığın glare malzemesinin düşük hızlı darbe davranışıüzerindeki etkisi
BURHAN ÇETİNKAYA
Doktora
İngilizce
2026
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ÖZKOL
DR. İLHAN ŞEN
- Süreksiz sınır şartları etkisindeki katmanlı kompozit kabukların yüksek mertebeli kayma deformasyon teorisi ile analizi
Boundary discontinuous analysis of laminated composite shells by higher order shear deformation theory
VEYSEL ALANKAYA
Doktora
Türkçe
2011
Gemi MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FUAT ALARÇİN
- Improvement of it-SOFC by tailoring the microstructure of lscf cathode and gdc electrolyte
LSCF katot ve gdc elektrolitinin mikroyapısının modifiye edilmesiyle OS-KOYH performansının iyileştirilmesi
CAN SINDIRAÇ
Doktora
İngilizce
2019
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEDAT AKKURT
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİGÜL BÜYÜKAKSOY