在经过改造的Komagataella phaffii中，全长三螺旋人类III型胶原蛋白的生物合成得到了增强

《Applied Microbiology and Biotechnology》：Enhanced biosynthesis of full-length triple-helical human type III collagen in engineered Komagataella phaffii

　　

摘要

纤维型III胶原蛋白具有独特的三螺旋结构，是哺乳动物细胞外基质（ECM）的关键结构组分。其独特的机械性能和生物学功能使其成为医疗应用中极具价值的生物材料。然而，天然人类III型胶原蛋白（hCOL3）的供应有限，且动物来源存在缺陷，因此需要可持续的替代方案。在这里，我们开发了一种集成分子工程策略，用于在Komagataella phaffii中高效生产全长重组人类III型胶原蛋白（rhCOL3）。rhCOL3α1链的N端和C端前肽经过合理重新设计，以保持其形成三螺旋的能力。Bacillus anthracis来源的BaP4H与人类P4Hαβ的协同表达使脯氨酸羟基化水平达到52.88%，从而实现了rhCOL3前胶原三聚体（>300 kDa）的稳定组装。后续优化包括高拷贝数菌株筛选、信号序列替换（Ost1被认为是最佳选择）以及分子伴侣蛋白（如BCY1和ERO1）的共表达，显著提高了生产效率。该工程菌株在5升 fed-batch 生物反应器中的rhCOL3前胶原产量达到了430毫克/升。纯化的rhCOL3展现出稳定的三螺旋构象，熔点为38.87°C，并能够自组装成具有特征性D条带模式的纤维。生物实验验证表明，rhCOL3在促进细胞增殖、黏附和迁移方面的效果与天然胶原蛋白相当。本研究为工业规模生产生物活性三螺旋人类胶原蛋白奠定了一个有前景的平台。

关键点

• P4Hαβ和BaP4H的协同表达使脯氨酸羟基化水平达到52.88%，熔点为38.87°C。

Ost1和Bcy1的共表达使rhCOL3的产量在5升生物反应器中达到430毫克/升。

• 纯化的rhCOL3能够自组装成类似天然胶原蛋白的D条带纤维。

图形摘要