Expression of Recombinant Hirudin in Bacteria and Yeast: A Comparative Approach
Research article published in Methods Protoc (2025)
Abstract
The expression of recombinant proteins in heterologous hosts is a common strategy to obtain larger quantities of the "protein of interest" (POI) for scientific, therapeutic or commercial purposes. However, the experimental success of such an approach critically depends on the choice of an appropriate host system to obtain biologically active forms of the POI. The correct folding of the molecule, mediated by disulfide bond formation, is one of the most critical steps in that process. Here we describe the recombinant expression of hirudin, a leech-derived anticoagulant and thrombin inhibitor, in the yeast Komagataella phaffii (formerly known and mentioned throughout this publication as Pichia pastoris) and in two different strains of Escherichia coli, one of them being especially designed for improved disulfide bond formation through expression of a protein disulfide isomerase. Cultivation of the heterologous hosts and expression of hirudin were performed at different temperatures, ranging from 22 to 42 °C for the bacterial strains and from 20 to 30 °C for the yeast strain, respectively. The thrombin-inhibitory potencies of all hirudin preparations were determined using the thrombin time coagulation assay. To our surprise, the hirudin preparations of P. pastoris were considerably less potent as thrombin inhibitors than the respective preparations of both E. coli strains, indicating that a eukaryotic background is not per se a better choice for the expression of a biologically active eukaryotic protein. The hirudin preparations of both E. coli strains exhibited comparable high thrombin-inhibitory potencies when the strains were cultivated at their respective optimal temperatures, whereas lower or higher cultivation temperatures reduced the inhibitory potencies.
Abstract aus PubMed (NCBI) für den zitierten Eintrag, in der Originalsprache wiedergegeben. Maßgeblich ist die Fassung der Originalpublikation.
Das Abstract wird nicht übersetzt, damit die eigene Wortwahl der Autoren erhalten bleibt.
Zusammenfassung
Comparing recombinant hirudin production in Komagataella phaffii and two E. coli strains by thrombin-time assay, the authors found the yeast preparations considerably less potent than bacterial ones, with optimal-temperature cultivation giving the strongest inhibition.
Warum dies für die Hirudotherapie relevant ist
Diese Studie untersuchte die rekombinante Expression von Hirudin – einem aus Blutegeln gewonnenen Antikoagulans und Thrombininhibitor – sowohl in Hefe (Komagataella phaffii) als auch in zwei Stämmen von Escherichia coli, um das wirksamste Wirtssystem zu ermitteln. Die Forschenden bewerteten die Thrombin-hemmende Potenz der resultierenden Proteine und fanden überraschend, dass die E.-coli-Stämme deutlich wirksamere Inhibitoren produzierten als das Hefesystem, insbesondere bei Wachstum unter optimalen Temperaturen. Diese Forschung ist für die American Society of Hirudotherapy (ASH) von hoher Relevanz, da sie darauf abzielt, die Massenproduktion eines Schlüsselproteins aus dem Blutegelsekretom für einen möglichen therapeutischen Einsatz zu optimieren. Der Fokus liegt jedoch ausschließlich auf biotechnologischer Produktion und Protein-Engineering und umfasst weder tatsächliche Blutegel noch klinische Ergebnisdaten.
Verwandte Verbindungen im ASH-Register
Aus dem Blutegel stammende Moleküle und aus Hirudin abgeleitete Arzneimittel, die zum Thema dieser Arbeit gehören, jeweils mit vollständigem Profil im ASH-Verbindungsregister:
Zitation
Literaturangabe (Vancouver-Stil)
Wang Z, Böttcher D, Bornscheuer UT, Müller C. Expression of Recombinant Hirudin in Bacteria and Yeast: A Comparative Approach. Methods Protoc. 2025;8(4):89. doi:10.3390/mps8040089. PMID: 40863739
Die bibliografischen Angaben (Autoren, Band, Seiten, DOI) stammen aus dem PubMed-Eintrag.
Verwandter klinischer Kontext
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Zur ASH-Bibliothek hinzugefügt: 27. Mai 2026 · Letzte Aktualisierung der Website: 18. Juni 2026