CHO細胞におけるグルタチオンプロテオームの特性化と生産性およびコレステロール合成との関係

Characterization of glutathione proteome in CHO cells and its relationship with productivity and cholesterol synthesis.

• Valentine Chevallier
• Erwin M Schoof
• Laetitia Malphettes
• Mikael R Andersen
• Christopher T Workman

抄録

グルタチオン（GSH）は哺乳類細胞の酸化還元バランス維持に中心的な役割を果たしている。工業用CHO細胞株のこれまでの研究では、GSH代謝とクローン生産性との間に関係があることが示されている。しかし、この関係を理解し、細胞工学のための新たなターゲットを明らかにするためには、徹底的な調査が必要である。本研究では、GSH 合成経路の役割をさらに解明するために、バイオプロセス条件下で工業用細胞株の GSH 細胞内含量を調節した。シスチン供給量の変化とブチオニンスルホキシミン（BSO）を用いたGSH合成の直接阻害の2つの戦略を用いた。バイオプロセスの時間の経過とともに、細胞内GSHと生成物の力価との間の相関が観察された。BSO 処理細胞と非処理細胞の代謝物の取り込み/分泌率の分析とプロテオームの比較から、細胞外環境での乳酸とアラニンの分泌につながる TCA サイクルの減速が強調されています。さらに、グルタチオン関連のプロテオームの適応は、グルタミン酸システインリガーゼの調節サブユニットのアップレギュレーションと特定のグルタチオン転移酵素サブグループ、Muファミリーのダウンレギュレーションで観察されています。驚くべきことに、BSO治療の主な影響は、コレステロール合成経路のグローバルなダウンレギュレーションに観察された。コレステロールはタンパク質の分泌に必要とされるように、それは最終的にGSH合成と生産性の間のリンクを解明するためのパズルの欠落したピースである可能性があります。この記事は著作権で保護されています。すべての権利を保有しています。

Glutathione (GSH) plays a central role in the redox balance maintenance in mammalian cells. Previous studies of industrial CHO cell lines have demonstrated a relationship between GSH metabolism and clone productivity. However, a thorough investigation is required to understand this relationship and potentially highlight new targets for cell engineering. In this study, we have modulated the GSH intracellular content of an industrial cell line under bioprocess conditions in order to further elucidate the role of the GSH synthesis pathway. Two strategies were used: the variation of cystine supply and the direct inhibition of the GSH synthesis using buthionine sulfoximine (BSO). Over time of the bioprocess, a correlation between intracellular GSH and product titer has been observed. Analysis of metabolites uptake/secretion rates and proteome comparison between BSO-treated cells and non-treated cells has highlighted a slowdown of the TCA cycle leading to a secretion of lactate and alanine in the extracellular environment. Moreover, an adaptation of the glutathione related proteome has been observed with an up-regulation of the regulatory subunit of glutamate cysteine ligase and a down-regulation of a specific glutathione transferase subgroup, the Mu family. Surprisingly, the main impact of BSO treatment was observed on a global down-regulation of the cholesterol synthesis pathways. As cholesterol is required for protein secretion, it could be the missing piece of the puzzle to finally elucidate the link between GSH synthesis and productivity. This article is protected by copyright. All rights reserved.

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