Гетерологичная экспрессия рекомбинантной наттокиназы в Escherichia coli BL21(DE3) и оптимизация питательной среды для сверхпродукции наттокиназы методом поверхности отклика

Наттокиназа — сериновая протеаза, обнаруженная у Bacillus subtilis при ферментации побочного продукта переработки сои. Наттокиназа необходима для лизиса тромбов и лечения сердечно-сосудистых заболеваний, включая атеросклероз, тромбоз, артериальную гипертензию и инсульт. По мере роста распространённости сердечно-сосудистых заболеваний увеличивается потребность в тромболитических препаратах; наттокиназа особенно эффективна при лечении сердечно-сосудистых заболеваний благодаря длительному действию. В настоящем исследовании ген наттокиназы из штамма Bacillus subtilis клонировали в вектор pET32a, а белок экспрессировали в штамме E. coli BL21(DE3). Активную рекомбинантную наттокиназу очищали методом аффинной хроматографии на Ni-NTA и затем оценивали её фибринолитическую активность и способность лизировать тромбы. Изучали физиологические параметры, влияющие на продукцию белка, включая оптимальные значения pH и температуры, концентрацию ИПТГ и продолжительность инкубации. Для сверхпродукции наттокиназы состав питательной среды оптимизировали статистическим методом; значимые компоненты среды для продукции белка отбирали с использованием центрального композиционного плана и методологии поверхности отклика. В оптимизированной среде выход экспрессированной наттокиназы составил 1805,50 мг/л, а биомассы бактерий — 42,80 г/л. Фибринолитическая активность белка после рефолдинга составила 58 FU/мг, что в пять раз превышало показатель препарата Orokinase (11 FU/мг). Применение статистического метода оптимизации питательной среды повысило продукцию рекомбинантной наттокиназы и предоставило новые данные для масштабирования её производства в промышленных целях.