Saccharomyces cerevisiaeにおけるシアノバクテリアガス小胞タンパク質の異種発現

抗原ディスプレイやイメージングを含む複数の分野でのガス小胞（GVS）の潜在的な応用を考えると、合成GVの異種再構成は、翻訳の可能性を秘めた魅力的で興味深い研究です。ここでは、モデル真核生物菌Saccharomyces cerevisiaeを使用して、GVタンパク質（GVP）をGVSに発現および組み立てようとしました。最初に、Cyanobacteria anabaena flos-acuaeとPlanktothrix Rubescensから2つのコア構造タンパク質、GVPAとGVPCをそれぞれ選択して発現しました。次に、GV形状のコンテキストでタンパク質生産条件と検証されたGVアセンブリを最適化しました。ANAAの2つのコピーがゲノムに統合された場合、ANAAの染色体発現はGVPC発現に関係なくGV産生をもたらすことがわかりました。次に、ANAAの凝集を支援するために、GFP-ANAAとシャペロンRFPを共発現しました。ANAAとの個々のシャペロン（HSP42、SIS1、HSP104、およびGVPN）の共発現により、より大きな包含物が形成され、ANAAの隔離部位への隔離が強化されました。私たちの知る限り、これはS. cerevisiaeのGVSの再構成に関する最初の研究を表しています。私たちの結果は、異種タンパク質生産の条件を最適化することと、酵母の他の合成マイクロコンパートメントの再構成に関する洞察を提供する可能性があります。

Given the potential applications of gas vesicles (GVs) in multiple fields including antigen-displaying and imaging, heterologous reconstitution of synthetic GVs is an attractive and interesting study that has translational potential. Here, we attempted to express and assemble GV proteins (GVPs) into GVs using the model eukaryotic organism Saccharomyces cerevisiae. We first selected and expressed two core structural proteins, GvpA and GvpC from cyanobacteria Anabaena flos-aquae and Planktothrix rubescens, respectively. We then optimized the protein production conditions and validated GV assembly in the context of GV shapes. We found that when two copies of anaA were integrated into the genome, the chromosomal expression of AnaA resulted in GV production regardless of GvpC expression. Next, we co-expressed chaperone-RFP with the GFP-AnaA to aid the AnaA aggregation. The co-expression of individual chaperones (Hsp42, Sis1, Hsp104, and GvpN) with AnaA led to the formation of larger inclusions and enhanced the sequestration of AnaA into the perivacuolar site. To our knowledge, this represents the first study on reconstitution of GVs in S. cerevisiae. Our results could provide insights into optimizing conditions for heterologous protein production as well as the reconstitution of other synthetic microcompartments in yeast.