Production of Hen Egg-White Lysozyme: Recombinant Expression in Pichia pastoris and Isolation of the Native Enzyme
Основное содержимое статьи
Diana Rakhmetova
Laboratory for Genetics and Biochemistry of Microorganisms, National Center for Biotechnology, Astana, Kazakhstan.
Department of General Biology and Genomics, Faculty of Natural Sciences, L.N. Gumilyov Eurasian National University, Astana, Kazakhstan.
dianarakhmetova14@gmail.com
Zhiger Akishev
Laboratory for Genetics and Biochemistry of Microorganisms, National Center for Biotechnology, Astana, Kazakhstan.
akishev@biocenter.kz
Zarina Yerzhankyzy
Laboratory for Genetics and Biochemistry of Microorganisms, National Center for Biotechnology, Astana, Kazakhstan.
Department of General Biology and Genomics, Faculty of Natural Sciences, L.N. Gumilyov Eurasian National University, Astana, Kazakhstan.
joure4yrestor0@gmail.com
Bekbolat Khassenov
Laboratory for Genetics and Biochemistry of Microorganisms, National Center for Biotechnology, Astana, Kazakhstan.
khassenov@biocenter.kzАннотация
Лизоцим белка куриного яйца (HEWL) – хорошо изученный антимикробный фермент, широко применяемый в пищевой промышленности, биотехнологии и биомедицинских исследованиях. Целью работы было изучение двух подходов к получению лизоцима: гетерологичной экспрессии его гена в Pichia pastoris и выделения нативного HEWL из белка куриного яйца. Для получения рекомбинантного белка была создана конструкция pPICZαA-LysC-His и проведена индуцируемая метанолом экспрессия в P. pastoris GS115. Рекомбинантный LysC (rLysC) был обнаружен в препаратах, полученных из культуры, методом вестерн-блоттинга; однако селективное обогащение rLysC при очистке на никель–нитрилотриацетатном сорбенте (Ni-NTA) оказалось малоэффективным. Более эффективным подходом стало выделение нативного HEWL, при котором белок куриного яйца подвергали ультрафильтрации через мембрану с порогом отсечения по молекулярной массе 30 кДа с последующей очисткой методом катионообменной хроматографии на SP Sepharose Fast Flow. HEWL получали в элюатах при концентрации NaCl 300 мМ в количестве, достаточном для препаративного выделения. Литическая активность очищенных фракций была подтверждена субстратной зимографией с использованием клеточных стенок грамположительной бактерии Lactobacillus plantarum. Полученные результаты демонстрируют эффективность сочетания ультрафильтрации и катионообменной хроматографии для получения функционально активного нативного HEWL и создают основу для дальнейшего исследования некондиционного яичного сырья как потенциального источника лизоцима.
Информация о статье
##plugins.generic.dates.accepted## 2026-09-24
##plugins.generic.dates.published## 2026-09-30
Библиографические ссылки
National Center for Biotechnology Information. LYZ lysozyme [Gallus gallus]: Gene ID 396218; RefSeq NM_205281.2, NP_990612.2 [Electronic resource] // NCBI Gene. – URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/396218 (accessed: 08.09.2026).
UniProt Consortium. Lysozyme C, Gallus gallus: P00698 (LYSC_CHICK) [Electronic resource] // UniProtKB. – URL: https://www.uniprot.org/uniprotkb/P00698/entry (accessed: 08.09.2026).
Zhang Q., Zhao Y., Yao Y., Wu N., Chen S., Xu L., Tu Y. Characteristics of hen egg white lysozyme, strategies to break through antibacterial limitation, and its application in food preservation: A review // Food Research International. – 2024. – Vol. 181. – Art. 114114. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2024.114114.
Ferraboschi P., Ciceri S., Grisenti P. Applications of Lysozyme, an Innate Immune Defense Factor, as an Alternative Antibiotic // Antibiotics. – 2021. – Vol. 10(12). – Art. 1534. https://doi.org/10.3390/antibiotics10121534.
Bergamo A., Sava G. Pharmacological Modulation of Host Immunity with Hen Egg White Lysozyme (HEWL): A Review // Molecules. – 2023. – Vol. 28(13). – Art. 5027. https://doi.org/10.3390/molecules28135027.
Li Z., Huang X., Tang Q., Ma M., Jin Y., Sheng L. Functional Properties and Extraction Techniques of Chicken Egg White Proteins // Foods. – 2022. – Vol. 11(16). – Art. 2434. https://doi.org/10.3390/foods11162434.
Nawaz N., Wen S., Wang F., Nawaz S., Raza J., Iftikhar M., Usman M. Lysozyme and Its Application as Antibacterial Agent in Food Industry // Molecules. – 2022. – Vol. 27(19). – Art. 6305. https://doi.org/10.3390/molecules27196305.
Chen L.-L., Shi W.-P., Yang J.-J., Jiao C.-L., Wei P.-F. Research advancements in the purification technology and application of hen egg white lysozyme // Applied Food Research. – 2024. – Vol. 4(2). – Art. 100632. https://doi.org/10.1016/j.afres.2024.100632.
Alderton G., Ward W.H., Fevold H.L. Isolation of lysozyme from egg white // Journal of Biological Chemistry. – 1945. – Vol. 157(1). – P. 43–58. https://doi.org/10.1016/S0021-9258(17)41625-5.
Alderton G., Fevold H.L. Direct crystallization of lysozyme from egg white and some crystalline salts of lysozyme // Journal of Biological Chemistry. – 1946. – Vol. 164. – P. 1–5. https://doi.org/10.1016/S0021-9258(18)43040-2.
Santos J.B., Porfirio M.C.P., Santos M.P.F., de Souza Y.G., Bonomo R.C.F., Fontan R.C.I. Development of a glutamate-functionalized macroporous cation-exchange matrix for partial purification of lysozyme from chicken egg white // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. – 2024. – Vol. 694. – Art. 134224. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2024.134224.
Sun L., Lu H., Wang J., Chen Q., Zhao J., Ma J., Liang T. Electroseparation of lysozyme from egg white by electrodialysis with ultrafiltration membrane // Separation and Purification Technology. – 2023. – Vol. 317. – Art. 123710. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.123710.
Lo C.-Y., Hanh N.T.D., Charoenchaitrakool M., Sudsakorn K., Hansupalak N., Chiu C.-Y., Jian S.-J., Liu B.-L., Chen K.-H., Chang Y.-K. Continuous purification of lysozyme from chicken egg white using weak-strong acidic dual functional ion exchange nanofiber membranes // Food Chemistry. – 2025. – Vol. 493, Pt. 4. – Art. 146019. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.146019.
Lv W., Cai M. Advancing recombinant protein expression in Komagataellaphaffii: opportunities and challenges // FEMS Yeast Research. – 2025. – Vol. 25. – Art. foaf010. https://doi.org/10.1093/femsyr/foaf010.
Khlebodarova T.M., Bogacheva N.V., Zadorozhny A.V., Bryanskaya A.V., Vasilieva A.R., Chesnokov D.O., Pavlova E.I., Peltek S.E. Komagataellaphaffii as a Platform for Heterologous Expression of Enzymes Used for Industry // Microorganisms. – 2024. – Vol. 12(2). – Art. 346. https://doi.org/10.3390/microorganisms12020346.
Invitrogen. pPICZα A, B, and C: Pichia expression vectors for selection on Zeocin and purification of secreted, recombinant proteins: User Manual [Electronic resource]. – 2010. – MAN0000035; Part No. 25-0150; Rev. 7 July 2010. – URL: https://assets.thermofisher.com/TFS-Assets/LSG/manuals/ppiczalpha_man.pdf (accessed: 08.09.2026).
Cui L., Huang H., Zhang H., Wang X., Qin X., Tu T., Zhang J., Su X., Yu H., Bai Y., Luo H., Yao B., Wang Y. Recombinant expression of hen egg white lysozyme with the assistance of xylanase fusion partner in Pichia pastoris // Bioengineered. – 2022. – Vol. 13(5). – P. 13860–13871. https://doi.org/10.1080/21655979.2022.2084496.
Huang Y., Chuang R., Liu M., Zhang H., Li H., Xu L., Xia N., Xiao C., Rayan A.M., Ghamry M. Bioactives derived from egg by-products: Preparation, health benefits, and high-value-added applications // Food Chemistry. – 2025. – Vol. 480. – Art. 143889. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.143889.
Xiao N., Huang X., He W., Yao Y., Wu N., Xu M., Du H., Zhao Y., Tu Y. A review on recent advances of egg byproducts: Preparation, functional properties, biological activities and food applications // Food Research International. – 2021. – Vol. 147. – Art. 110563. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2021.110563.
ByuronatsionalnoistatistikiAgentstva po strategicheskomuplanirovaniyuireformamRespubliki Kazakhstan. Osnovnyepokazatelirazvitiyazhivotnovodstva v Respublike Kazakhstan (yanvar–iyul 2026 g.) (Main indicators of livestock development in the Republic of Kazakhstan, January–July 2026) [Electronic resource]. – 13.08.2026. – URL: https://stat.gov.kz/ru/industries/businessstatistics/stat-forrest-village-hunt-fish/publications/335590/ (accessed: 08.09.2026).
Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 // Nature. – 1970. – Vol. 227. – P. 680–685. https://doi.org/10.1038/227680a0.
Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding // Analytical Biochemistry. – 1976. – Vol. 72. – P. 248–254. https://doi.org/10.1016/0003-2697(76)90527-3.
Food and Agriculture Organization of the United Nations. Agricultural production statistics 2010–2024 [Electronic resource]. – 31.12.2025. – URL: https://www.fao.org/statistics/highlights-archive/highlights-detail/agricultural-production-statistics-2010-2024/en (accessed: 08.09.2026).