Ogataea polymorphaเป็นยีสต์เมทิลโทรฟิก ที่มีลักษณะพิเศษ ถูกนำมาใช้เป็นโรงงานผลิตโปรตีนสำหรับเภสัชภัณฑ์

Ogataea polymorphaจัดอยู่ในกลุ่มยีสต์เมทิลโทรฟิกจำนวนจำกัด ซึ่งเป็นยีสต์ที่สามารถเจริญเติบโตได้ในเมทานอลกลุ่มยีสต์เมทิลโทรฟิกประกอบด้วยCandida boidinii , Pichia methanolica , Pichia pastorisและOgataea polymorphaโดย ทางอนุกรมวิธาน แล้วO. polymorphaจัดอยู่ในวงศ์Saccharomycetaceae

สายพันธุ์ O. polymorphaสามสายพันธุ์ที่ระบุในช่วงทศวรรษ 1950 เป็นที่รู้จัก พวกมันมีความสัมพันธ์ที่ไม่ชัดเจนและมีต้นกำเนิดที่เป็นอิสระ พบได้ในตัวอย่างดิน ลำไส้ของแมลง หรือในน้ำส้มเข้มข้นที่เสีย พวกมันแสดงคุณสมบัติที่แตกต่างกันและใช้ในการวิจัยพื้นฐานและการ ผลิต โปรตีนลูกผสม : ^{[ 2 ]}

• สายพันธุ์ CBS4732 (CCY38-22-2; ATCC34438, NRRL-Y-5445)
• สายพันธุ์ DL-1 (NRRL-Y-7560; ATCC26012)
• สายพันธุ์ NCYC495 (CBS1976; ATAA14754, NRLL-Y-1798)

สายพันธุ์ CBS4732 และ NCYY495 สามารถผสมพันธุ์กันได้ ในขณะที่สายพันธุ์ DL-1 ไม่สามารถผสมพันธุ์กับอีกสองสายพันธุ์ได้ สายพันธุ์ CBS4732 และ DL-1 ถูกนำมาใช้ในการผลิตโปรตีนลูกผสม ส่วนสายพันธุ์ NCYC495 ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการศึกษาการดูดซึมไนเตรตจีโนม ทั้งหมด ของสายพันธุ์ CBS4732 ได้รับการถอดรหัสลำดับอย่างสมบูรณ์แล้ว

Ogataea polymorphaเป็นจุลินทรีย์ที่ทนต่อความร้อน โดยบางสายพันธุ์สามารถเจริญเติบโตได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า50 °C (122 °F)จุลินทรีย์ชนิดนี้สามารถดูดซึมไนเตรตและเจริญเติบโตได้บนแหล่งคาร์บอนหลากหลายชนิดนอกเหนือจากเมทานอลเซลล์ที่เจริญเติบโตภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงจะสะสมน้ำตาลที่ชื่อว่าเทรฮาโลส (น้ำตาลชนิดนี้มักพบในแมลง) ซึ่งเป็นสารป้องกันความร้อน มีการแสดงให้เห็นว่าการสังเคราะห์เทรฮาโลสไม่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตภายใต้สภาวะเหล่านี้ แต่จำเป็นต่อการได้รับความทนทานต่อความร้อน ขั้นตอนการสังเคราะห์เทรฮาโลสได้รับการอธิบายอย่างละเอียดสำหรับO. polymorphaและTPS1ซึ่งเป็นยีนเอนไซม์หลักของกระบวนการนี้ ได้รับการแยกและศึกษาลักษณะเฉพาะแล้ว  

ยีสต์เมทิลโทรฟิกทั้งหมดมีวิถีการใช้เมทานอลที่เหมือนกัน (รูปที่ 1) การเจริญเติบโตบนเมทานอลนั้นมาพร้อมกับการเพิ่มจำนวนอย่างมหาศาลของ ออร์แก เนลล์ ในเซลล์ ที่เรียกว่าเพอร์ออกซิโซม ซึ่งเป็นที่ที่ขั้นตอนเอนไซม์เริ่มต้นของวิถีนี้เกิดขึ้นO. polymorphaเป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบสำหรับการศึกษาทุกแง่มุมของหน้าที่ของเพอร์ออกซิโซมและชีววิทยาโมเลกุลพื้นฐาน ในระหว่างการเจริญเติบโตบนเมทานอลเอนไซม์ สำคัญ ของการเผาผลาญเมทานอลจะมีอยู่ในปริมาณสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเอนไซม์ที่เรียกว่า MOX (เมทานอลออกซิเดส), FMDH ( ฟอร์เมตดีไฮโดรจีเนส ) และ DHAS (ไดไฮดรอกซีอะซิโตนซินเทส) การปรากฏตัวของเอนไซม์เหล่านี้ถูกควบคุมใน ระดับ การถอดรหัสของยีนที่เกี่ยวข้อง ในสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้อง เช่นC. boidinii , P. methanolicaและP. pastoris การแสดงออกของยีนนี้ขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของเมทานอลหรืออนุพันธ์ของเมทานอลอย่างเคร่งครัด ในขณะที่ในO. polymorphaการแสดงออกที่รุนแรงจะเกิดขึ้นได้เมื่อมีกลีเซอรอลในระดับที่เหมาะสมหรือภายใต้สภาวะขาดกลูโคสO. polymorphaผลิตไกลโคโปรตีนที่มีสายโซ่น้ำตาลสองประเภท คือ ไกลแคนแบบ N-linked และ O-linked ที่เชื่อมต่อกับโปรตีน การศึกษาโครงสร้างของสายโซ่แบบ N-linked เผยให้เห็นความยาวเฉลี่ยที่แน่นอน (Man8-12GlcNAc2) โดยมีหมู่แมนโนสที่ปลายสุดแบบ alpha-1,2-linked และไม่มีหมู่แมนโนสที่ปลายสุดแบบ alpha-1,3-linked ที่ก่อให้เกิดอาการแพ้เหมือนที่พบในยีสต์ชนิดอื่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยีสต์ขนมปังSaccharomyces cerevisiae

Ogataea polymorphaด้วยลักษณะพิเศษที่ไม่เหมือนใคร ทำให้เป็นแพลตฟอร์มที่ยอดเยี่ยมสำหรับการผลิตโปรตีนด้วยเทคโนโลยีทางพันธุกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งโปรตีนยา เช่นอินซูลินสำหรับรักษาโรคเบาหวานวัคซีนป้องกันไวรัสตับอักเสบชนิดบี หรือ IFNalpha-2a สำหรับรักษาไวรัสตับอักเสบชนิดซีอนุพันธ์ของทั้ง CBS4732 และ DL-1 ถูกนำมาใช้ในการผลิตสารประกอบรีคอมบิแนนท์ดังกล่าว ยีสต์ชนิดอื่นๆ ที่ใช้ในงานประยุกต์นี้ ได้แก่Pichia pastoris , Arxula adeninivoransและSaccharomyces cerevisiaeและอื่นๆ

เช่นเดียวกับยีสต์ชนิดอื่นๆO. polymorphaเป็นจุลินทรีย์ที่สามารถเพาะเลี้ยงในถังหมักขนาดใหญ่จนได้ความหนาแน่นของเซลล์สูงในระยะเวลาอันสั้น เป็นจุลินทรีย์ที่ปลอดภัยเนื่องจากไม่มีสารก่อไข้ เชื้อก่อโรค หรือไวรัส สามารถปล่อยสารประกอบต่างๆ ลงในอาหารเลี้ยงเชื้อได้ เนื่องจากมีส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับการหลั่งสาร (ซึ่งแตกต่างจากแบคทีเรียบางชนิด เช่นEscherichia coli ) และยังสามารถให้ส่วนประกอบทางพันธุกรรมที่น่าสนใจสำหรับการผลิตโปรตีนอย่างมีประสิทธิภาพ

ในรูปที่ 2 แสดงการออกแบบทั่วไปของเวกเตอร์ (พาหะทางพันธุกรรมเพื่อเปลี่ยนสายพันธุ์ยีสต์ให้เป็นผู้ผลิตโปรตีนที่ได้รับการดัดแปลงทางพันธุกรรม) เวกเตอร์ต้องประกอบด้วยองค์ประกอบทางพันธุกรรมหลายอย่าง ได้แก่: 1. เครื่องหมายคัดเลือก ซึ่งจำเป็นสำหรับการคัดเลือกสายพันธุ์ที่ได้รับการเปลี่ยนแปลงจากพื้นหลังที่ไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลง – ตัวอย่างเช่น องค์ประกอบดังกล่าวช่วยให้สายพันธุ์ที่ขาดสารอาหารสามารถเจริญเติบโตได้ภายใต้สภาวะการเพาะเลี้ยงที่ปราศจากสารประกอบบางอย่าง เช่น กรดอะมิโนบางชนิดที่ไม่สามารถผลิตได้โดยสายพันธุ์ที่ขาดสารอาหารนั้น 2. องค์ประกอบบางอย่างเพื่อขยายและกำหนดเป้าหมายดีเอ็นเอต่างประเทศไปยังโครโมโซมของยีสต์ (ลำดับ ARS และ/หรือ rDNA) 3. ส่วนที่รับผิดชอบในการผลิตสารประกอบโปรตีนที่ต้องการ หรือที่เรียกว่าแคสเซ็ตการแสดงออก แคสเซ็ตดังกล่าวประกอบด้วยลำดับขององค์ประกอบควบคุม โปรโมเตอร์ที่ควบคุมปริมาณและสภาวะในการถอดรหัสลำดับยีนถัดไป และส่งผลให้มีการผลิตโปรตีนมากน้อยเพียงใดในที่สุด นี่หมายความว่าส่วนที่อยู่ถัดจากโปรโมเตอร์นั้นสามารถเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ – อาจเป็นลำดับที่กำหนดกรดอะมิโนสำหรับอินซูลิน สำหรับวัคซีนป้องกันไวรัสตับอักเสบชนิดบี หรือสำหรับอินเตอร์เฟรอน ชุดการแสดงออกของยีนจะสิ้นสุดลงด้วยลำดับเทอร์มิเนเตอร์ที่ตามมา ซึ่งจะหยุดการถอดรหัสอย่างถูกต้อง องค์ประกอบโปรโมเตอร์ของ ระบบ O. polymorphaมาจากยีนที่มีการแสดงออกสูง เช่น ยีน MOX ยีนFMDหรือ ยีน TPS1ที่กล่าวถึงไปแล้ว พวกมันไม่เพียงแต่มีความแข็งแรงสูงเท่านั้น แต่ยังสามารถควบคุมได้ด้วยการเติมแหล่งคาร์บอนบางชนิด เช่น น้ำตาล เมทานอล หรือกลีเซอรอล

ในปี 2000 ได้มีการก่อตั้งสมาคมนักวิทยาศาสตร์อย่างไม่เป็นทางการขึ้น โดยใช้ชื่อว่า HPWN ( Hansenula polymorpha worldwide network) ก่อตั้งโดย Marten Veenhuis จากเมือง Groningen และ Gerd Gellissen จากเมือง Düsseldorf โดยมีการจัดประชุมทุกสองปี

ความน่าสนใจของ แพลตฟอร์ม O. polymorphaถูกนำไปใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์โดยบริษัทเทคโนโลยีชีวภาพหลายแห่งเพื่อพัฒนาขั้นตอนการผลิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริษัท PharmedArtis ที่ตั้งอยู่ในเมืองอาเคิน ประเทศเยอรมนี และสถาบัน Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK)

• http://www.pharmedartis.de
• http://www.ipk-gatersleben.de/Internet/Forschung/MolekulareZellbiologie/ เก็บถาวรเมื่อ 2007-06-12 ที่Wayback Machine