PsyXpress 1.0 - a novel system for the expression of challenging enzymes

Innen bioteknologisk forskning og industri er det et økende fokus på enzymer med ekstreme egenskaper. Eksempelvis har enzymer med kuldetilpassede egenskaper et stort industrielt potensiale ettersom de fungerer svært effektivt ved lave temperaturer. Dermed kan de bidra til å gjøre industrielle prosesser og forbruksvarer mer miljøvennlige. Det er imidlertid svært utfordrende å produsere kuldetilpassede enzymer, og denne utfordringen representerer i dag trolig den viktigste flaskehalsen i videre utvikling av nye enzymprodukter fra marin bioprospektering. Grunnen til dette er at kuldetilpassede enzymer som oftest er uvirksomme ved produksjon i standard ekspresjonssystemer. Et forbedret system for produksjon av ekstreme enzymer kan gi store nasjonale og internasjonale ringvirkninger, og vil kunne føre til langt flere kommersielle produkter fra bioprospektering. Målet med prosjektet PsyXpress er å utvikle et kommersielt system for produksjon av kuldetilpassede enzymer. Systemet er basert på en subarktisk bakterie som trives godt ved svært lave temperaturer, bakterien vokser overraskende raskt til svært høy tetthet, den er sensitiv til typisk brukte antibiotika, produksjon av ønsket enzym kan startes ved å tilføre bakterien et såkalt induser-molekyl, bakteriens DNA er kjent, og bakteriens gener kan endres på en spesifikk måte ved hjelp av standard genetiske verktøy. Så langt har vi utviklet et prototype ekspresjonssystem for ekstreme enzymer, og så langt er mer enn tjue kommersielt interessante kuldeadapterte enzymer produsert på laben. I fjorten av tilfellene er det produsert løselig protein, noe som er et oppsiktsvekkende høyt antall og langt bedre enn forventet ved bruk av konvensjonelle systemer som E. coli. Videre utvikling av systemet fortsetter ved UiT Norges arktiske universitet.

The results from this milestone project exceeded our expectations, and has convinced us that the PsyXpress technology should be verified. Increased interest from stakeholders is seen, and a verification proposal with excellent partners has been developed. Other effects include that IPR of the technology is secured, with a filed patent entering national phase, starting with North America and Europe. The first article describing the expression system is published in Microbial Cell Factories, to reach a broader audience. Given that positive trend continues, then this effort can result in new innovation e.g., cold-active enzymes for academia, industry and health, to contribute to lower energy consumption, new methods in food processing, and new low-temperature enzymes for washing detergents. New enzymes can also replace chemical catalysis. We are preparing for a spin-out company with new employees and competence.