在本瑟姆烟草（Nicotiana benthamiana）中生产并纯化无标签重组人酸性鞘磷脂酶

《Plant Cell Reports》：Production and purification of tag-free recombinant human acid sphingomyelinase in Nicotiana benthamiana

人类酸性鞘磷脂酶（ASM）在植物系统中的高效生产与纯化技术优化。采用农杆菌介导瞬时表达系统在拟南芥中生产无标签功能性ASM，通过分泌信号肽工程和胞外洗液提取技术显著提升纯化效率，离子交换色谱纯化后酶活性达128.18±4.18 mU/mg，产量3.5 mg/kg鲜叶，纯度提升21.2倍。本研究为植物源重组蛋白治疗应用提供新范式。

　　

摘要

关键信息

在基于植物的系统中成功生产出了无标签、具有生物活性的酸性鞘磷脂酶（human acid sphingomyelinase，ASM）。利用脱落组织冲洗液提取技术优化了后续处理流程，通过两步离子交换色谱法实现了植物来源ASM的纯化。

摘要

酸性鞘磷脂酶（ASM）可将鞘磷脂转化为磷胆碱和神经酰胺，这一过程对多种细胞功能至关重要。鉴于ASM对人类健康的重要性及其作为治疗性酶的潜力，开发高效的重组生产系统在生物技术领域具有重要意义。本文建立了一种基于植物的表达系统来生产ASM，并针对其纯化过程中的主要难题进行了改进。通过两种方法提升了纯化效果：一是对ASM进行基因工程改造，添加植物来源的分泌信号肽；二是利用脱落组织冲洗液提取技术来优化纯化过程。重组ASM通过农杆菌（Agrobacterium）介导的瞬时表达系统在N. benthamiana植物中表达为具有生物活性的蛋白质。随后采用两步离子交换色谱法对重组ASM进行纯化，获得了高纯度产物。纯化后，ASM的产量约为每公斤鲜叶重3.5毫克，纯化效率提高了21.2倍，纯化收率为49.14%。纯化后的酶具有128.18±4.18 mU/mg的比活性，证明其具有生物活性。这项工作首次实现了在植物中成功生产ASM，并开发出了优化的纯化方法，为克服基于植物表达系统生产及纯化重组蛋白所面临的挑战迈出了重要一步，为未来的治疗应用奠定了基础。