Komagataella
Komagataella (лат.) — род метилотрофных почкующихся дрожжей. Впервые представитель данного рода Pichia pastoris описан в 1960-х годах, тогда же охарактеризована способность этих дрожжей использовать метанол в качестве источника углерода и энергии[2].
Процесс переклассификации вида был многоэтапным. В 1995 году после филогенетического анализа, основанного на последовательности рибосомных РНК, P. pastoris отнесли к отдельному роду Komagataella. В 2005 году учёный Клетус Курцман разделил вид, установив, что большинство штаммов, используемых в биотехнологии, на самом деле принадлежат к новому виду, который он назвал Komagataella phaffii[3]; это разделение было окончательно подтверждено мультигенным анализом в 2009 году[4]. В настоящее время род Komagataella насчитывает 7 видов[5]. Несмотря на таксономическую ревизию, историческое название Pichia pastoris до сих пор широко используется в научной и коммерческой литературе для обозначения K. phaffii[6][7]. Это связано с историческим наследием (тысячи публикаций и патентов), узнаваемостью «бренда» и медленным процессом принятия новой номенклатуры в научном сообществе[8].
Важным представителем рода являются дрожжи Komagataella phaffii, которые широко используются в биологических исследованиях и биотехнологической отрасли в качестве модельного организма и продуцента рекомбинатых белков[9][6].
Общие сведения
| Komagataella | |
|---|---|
| Научная классификация | |
|
Домен: Царство: Подцарство: Отдел: Подотдел: Saccharomycotina O.E.Erikss. & Winka, 1997 Класс: Сахаромицеты (Saccharomycetes G.Winter, 1880) Порядок: Семейство: Род: Komagataella |
|
| Международное научное название | |
| Komagataella Y.Yamada, M.Matsuda, K.Maeda & Mikata, 1995 | |
| Синонимы | |
|
Pichia |
|
| Типовой вид | |
|
Komagataella pastoris[1] |
|
| Дочерние таксоны | |
|
Таксономия
Согласно современной классификации, род Komagataella относится к семейству Phaffomycetaceae порядка Pichiales. Полная таксономическая иерархия выглядит следующим образом: царство — Грибы, отдел — Аскомикота, класс — Pichiomycetes, порядок — Pichiales. Ранее род относили к семейству Pichiaceae, и эта классификация до сих пор встречается в некоторых базах данных.
Выделение рода было предложено в 1995 году японскими учёными Юзо Ямада, Минако Мацуда, Кодзиро Маэда и Кодзабуро Миката на основании анализа последовательностей 18S и 26S рибосомных РНК. Типовым видом рода является Komagataella pastoris.
К роду Komagataella относятся семь видов:
- Komagataella kurtzmanii, G.I.Naumov, E.S.Naumova, Tyurin & Kozlov, 2013;
- Komagataella mondaviorum, G.I.Naumov, E.S.Naumova & K.L.Boundy-Mills, 2018;
- Komagataella pastoris, (Guillierm., 1919) Y.Yamada, M.Matsuda, K.Maeda & Mikata, 1995;
- Komagataella phaffii, Kurtzman, 2005 — применяются в промышленности и в научных исследованиях;
- Komagataella populi, Kurtzman, 2012;
- Komagataella pseudopastoris, Dlauchy, Tornai-Leh., Fülöp & G.Péter, 2003; Kurtzman, 2005;
- Komagataella ulmi, Kurtzman, 2012.
В природе
Естественная среда обитания
В природе дрожжи рода Komagataella встречаются на деревьях, например, каштанах[10]. Они гетеротрофы и могут использовать для жизни несколько источников углерода, таких как глюкоза, глицерин и метанол[11]. Однако они не могут использовать лактозу.
Размножение
Дрожжи рода Komagataella могут использовать как бесполое, так и половое размножение путём почкования и с образованием аскоспор[12]. Существуют два типа клеток Komagataella: гаплоидные и диплоидные клетки. В бесполом жизненном цикле гаплоидные клетки размножаются с помощью митоза. В половом жизненном цикле диплоидные клетки проходят процесс споруляции с мейотическим делением[13]. Скорость роста колоний варьирует в широком диапазоне: от практически равной 0 до удвоения в течение часа, что является существенным достоинством для биотехнологического применения[14].
Применение в биотехнологии
Дрожжи Komagataella phaffii, широко известные под своим прежним названием Pichia pastoris, являются одной из наиболее популярных и эффективных систем экспрессии для производства рекомбинантных белков[15], используемых в биофармацевтике, производстве промышленных ферментов и вакцин[16].
Популярность этой системы обусловлена рядом ключевых преимуществ:
- Способность расти до очень высокой плотности клеток в простой и дешёвой питательной среде.
- Наличие мощных и строго регулируемых промоторов, в частности промотора гена алкогольоксидазы 1 (AOX1), который индуцируется метанолом.
- Эффективная система секреции белков в культуральную среду, что значительно упрощает их последующую очистку.
- Способность осуществлять посттрансляционные модификации, характерные для высших эукариот[17].
Несмотря на то, что с научной точки зрения корректным названием для большинства используемых в биотехнологии штаммов является Komagataella phaffii, историческое название Pichia pastoris продолжает широко использоваться. Это связано с несколькими причинами:
- Историческое наследие: Название Pichia pastoris фигурирует в тысячах научных публикаций и патентов, опубликованных до переклассификации.
- Узнаваемость «бренда»: Коммерческие системы экспрессии, например, от компании Invitrogen, сделали это название широко известным в научной и промышленной среде.
- Медленное принятие номенклатуры: В прикладных областях науки и промышленности переход на новое название происходит медленно. В современных публикациях часто используется двойное обозначение, например, Komagataella phaffii (ранее Pichia pastoris), чтобы избежать путаницы[18].