FI108300B - Genetic engineering method and host for the production of xylitol - Google Patents
Genetic engineering method and host for the production of xylitol Download PDFInfo
- Publication number
- FI108300B FI108300B FI952148A FI952148A FI108300B FI 108300 B FI108300 B FI 108300B FI 952148 A FI952148 A FI 952148A FI 952148 A FI952148 A FI 952148A FI 108300 B FI108300 B FI 108300B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- host
- xylitol
- dehydrogenase
- gene
- arabitol
- Prior art date
Links
- HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N meso ribitol Natural products OCC(O)C(O)C(O)CO HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 189
- 239000000811 xylitol Substances 0.000 title claims abstract description 110
- 229960002675 xylitol Drugs 0.000 title claims abstract description 110
- TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N Xylitol Natural products OCCC(O)C(O)C(O)CCO TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 108
- HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N xylitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N 0.000 title claims abstract description 108
- 235000010447 xylitol Nutrition 0.000 title claims abstract description 108
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 36
- 238000010353 genetic engineering Methods 0.000 title description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 101
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 187
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 claims description 92
- HEBKCHPVOIAQTA-QWWZWVQMSA-N D-arabinitol Chemical compound OC[C@@H](O)C(O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-QWWZWVQMSA-N 0.000 claims description 74
- 101710088194 Dehydrogenase Proteins 0.000 claims description 56
- 108010058076 D-xylulose reductase Proteins 0.000 claims description 54
- 108010043652 Transketolase Proteins 0.000 claims description 48
- ZAQJHHRNXZUBTE-WUJLRWPWSA-N D-xylulose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@H](O)C(=O)CO ZAQJHHRNXZUBTE-WUJLRWPWSA-N 0.000 claims description 45
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 37
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 102100026974 Sorbitol dehydrogenase Human genes 0.000 claims description 36
- 108010090581 D-arabinitol dehydrogenase Proteins 0.000 claims description 30
- 230000037361 pathway Effects 0.000 claims description 30
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 claims description 28
- 102000014701 Transketolase Human genes 0.000 claims description 28
- 241000235033 Zygosaccharomyces rouxii Species 0.000 claims description 26
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 25
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 25
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 25
- 241000191472 Yamadazyma triangularis Species 0.000 claims description 24
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 108091022915 xylulokinase Proteins 0.000 claims description 24
- FNZLKVNUWIIPSJ-UHNVWZDZSA-N D-ribulose 5-phosphate Chemical compound OCC(=O)[C@H](O)[C@H](O)COP(O)(O)=O FNZLKVNUWIIPSJ-UHNVWZDZSA-N 0.000 claims description 20
- FNZLKVNUWIIPSJ-UHFFFAOYSA-N Rbl5P Natural products OCC(=O)C(O)C(O)COP(O)(O)=O FNZLKVNUWIIPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 102100029089 Xylulose kinase Human genes 0.000 claims description 20
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims description 19
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims description 19
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 17
- NBSCHQHZLSJFNQ-GASJEMHNSA-N D-Glucose 6-phosphate Chemical compound OC1O[C@H](COP(O)(O)=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O NBSCHQHZLSJFNQ-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 16
- 108010000214 D-ribulokinase Proteins 0.000 claims description 16
- VFRROHXSMXFLSN-UHFFFAOYSA-N Glc6P Natural products OP(=O)(O)OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O VFRROHXSMXFLSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 108060007030 Ribulose-phosphate 3-epimerase Proteins 0.000 claims description 16
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 claims description 16
- BIRSGZKFKXLSJQ-SQOUGZDYSA-N 6-Phospho-D-gluconate Chemical compound OP(=O)(O)OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O BIRSGZKFKXLSJQ-SQOUGZDYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 102000004688 ribulosephosphate 3-epimerase Human genes 0.000 claims description 13
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 12
- 241000233866 Fungi Species 0.000 claims description 10
- 241000222120 Candida <Saccharomycetales> Species 0.000 claims description 9
- 230000037353 metabolic pathway Effects 0.000 claims description 9
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 claims description 4
- 241000235036 Debaryomyces hansenii Species 0.000 claims description 3
- 241000791947 Paradendryphiella salina Species 0.000 claims description 3
- 241000222481 Schizophyllum commune Species 0.000 claims description 3
- 241000235042 Millerozyma farinosa Species 0.000 claims description 2
- GYRTTYNRGHICJV-ZJQZTCRYSA-N OP(O)(O)=O.OC[C@@H](O)[C@H](O)C(=O)CO Chemical compound OP(O)(O)=O.OC[C@@H](O)[C@H](O)C(=O)CO GYRTTYNRGHICJV-ZJQZTCRYSA-N 0.000 claims description 2
- 241000235648 Pichia Species 0.000 claims description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims 1
- 235000013616 tea Nutrition 0.000 claims 1
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 99
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 description 81
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 76
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 75
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 67
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 58
- HEBKCHPVOIAQTA-NGQZWQHPSA-N d-xylitol Chemical compound OC[C@H](O)C(O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-NGQZWQHPSA-N 0.000 description 51
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 44
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 39
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 37
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 36
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 35
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 description 32
- 238000010367 cloning Methods 0.000 description 32
- 108091026890 Coding region Proteins 0.000 description 22
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 20
- 240000001449 Tephrosia candida Species 0.000 description 20
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 20
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 19
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 19
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 19
- ISAKRJDGNUQOIC-UHFFFAOYSA-N Uracil Chemical compound O=C1C=CNC(=O)N1 ISAKRJDGNUQOIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 18
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 18
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 18
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 17
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 16
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 16
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 15
- 230000004108 pentose phosphate pathway Effects 0.000 description 15
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 15
- 238000013518 transcription Methods 0.000 description 15
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 14
- FNZLKVNUWIIPSJ-RFZPGFLSSA-N D-xylulose 5-phosphate Chemical compound OCC(=O)[C@@H](O)[C@H](O)COP(O)(O)=O FNZLKVNUWIIPSJ-RFZPGFLSSA-N 0.000 description 13
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 13
- 239000013611 chromosomal DNA Substances 0.000 description 13
- 101150014950 gnd gene Proteins 0.000 description 13
- 241000588756 Raoultella terrigena Species 0.000 description 12
- JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N [3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-hydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl [5-(6-aminopurin-9-yl)-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] hydrogen phosphate Polymers Cc1cn(C2CC(OP(O)(=O)OCC3OC(CC3OP(O)(=O)OCC3OC(CC3O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)C(COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3CO)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)O2)c(=O)[nH]c1=O JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 12
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 12
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 12
- 230000002103 transcriptional effect Effects 0.000 description 12
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 11
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 11
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 11
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 11
- 239000000047 product Substances 0.000 description 11
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 11
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 11
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 11
- 108020004705 Codon Proteins 0.000 description 10
- 210000000349 chromosome Anatomy 0.000 description 10
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 10
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 10
- 101150095212 XYL2 gene Proteins 0.000 description 9
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 9
- 230000002018 overexpression Effects 0.000 description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 9
- 229940035893 uracil Drugs 0.000 description 9
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 101150050575 URA3 gene Proteins 0.000 description 8
- 238000000246 agarose gel electrophoresis Methods 0.000 description 8
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 8
- 239000002299 complementary DNA Substances 0.000 description 8
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 108020005544 Antisense RNA Proteins 0.000 description 7
- ZAQJHHRNXZUBTE-NQXXGFSBSA-N D-ribulose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)C(=O)CO ZAQJHHRNXZUBTE-NQXXGFSBSA-N 0.000 description 7
- ZAQJHHRNXZUBTE-UHFFFAOYSA-N D-threo-2-Pentulose Natural products OCC(O)C(O)C(=O)CO ZAQJHHRNXZUBTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 7
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 7
- 210000004379 membrane Anatomy 0.000 description 7
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 7
- 239000006152 selective media Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 230000014616 translation Effects 0.000 description 7
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 6
- QRBLKGHRWFGINE-UGWAGOLRSA-N 2-[2-[2-[[2-[[4-[[2-[[6-amino-2-[3-amino-1-[(2,3-diamino-3-oxopropyl)amino]-3-oxopropyl]-5-methylpyrimidine-4-carbonyl]amino]-3-[(2r,3s,4s,5s,6s)-3-[(2s,3r,4r,5s)-4-carbamoyl-3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]oxy-4,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)- Chemical compound N=1C(C=2SC=C(N=2)C(N)=O)CSC=1CCNC(=O)C(C(C)=O)NC(=O)C(C)C(O)C(C)NC(=O)C(C(O[C@H]1[C@@]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](CO)O1)(C)O[C@H]1[C@@H]([C@](O)([C@@H](O)C(CO)O1)C(N)=O)O)C=1NC=NC=1)NC(=O)C1=NC(C(CC(N)=O)NCC(N)C(N)=O)=NC(N)=C1C QRBLKGHRWFGINE-UGWAGOLRSA-N 0.000 description 6
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 6
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CEAZRRDELHUEMR-URQXQFDESA-N Gentamicin Chemical compound O1[C@H](C(C)NC)CC[C@@H](N)[C@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](NC)[C@@](C)(O)CO2)O)[C@H](N)C[C@@H]1N CEAZRRDELHUEMR-URQXQFDESA-N 0.000 description 6
- 229930182566 Gentamicin Natural products 0.000 description 6
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LTQCLFMNABRKSH-UHFFFAOYSA-N Phleomycin Natural products N=1C(C=2SC=C(N=2)C(N)=O)CSC=1CCNC(=O)C(C(O)C)NC(=O)C(C)C(O)C(C)NC(=O)C(C(OC1C(C(O)C(O)C(CO)O1)OC1C(C(OC(N)=O)C(O)C(CO)O1)O)C=1NC=NC=1)NC(=O)C1=NC(C(CC(N)=O)NCC(N)C(N)=O)=NC(N)=C1C LTQCLFMNABRKSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 108010035235 Phleomycins Proteins 0.000 description 6
- JVWLUVNSQYXYBE-UHFFFAOYSA-N Ribitol Natural products OCC(C)C(O)C(O)CO JVWLUVNSQYXYBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 101150085516 ZWF1 gene Proteins 0.000 description 6
- 239000011543 agarose gel Substances 0.000 description 6
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 6
- 239000003184 complementary RNA Substances 0.000 description 6
- 239000013604 expression vector Substances 0.000 description 6
- 229960002518 gentamicin Drugs 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 6
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 6
- 108091008146 restriction endonucleases Proteins 0.000 description 6
- HEBKCHPVOIAQTA-ZXFHETKHSA-N ribitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-ZXFHETKHSA-N 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 6
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 6
- 101100264262 Aspergillus aculeatus xlnD gene Proteins 0.000 description 5
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 101100049998 Gibberella zeae (strain ATCC MYA-4620 / CBS 123657 / FGSC 9075 / NRRL 31084 / PH-1) XYLB gene Proteins 0.000 description 5
- 101100246753 Halobacterium salinarum (strain ATCC 700922 / JCM 11081 / NRC-1) pyrF gene Proteins 0.000 description 5
- 108091092195 Intron Proteins 0.000 description 5
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 5
- 230000006696 biosynthetic metabolic pathway Effects 0.000 description 5
- 230000030609 dephosphorylation Effects 0.000 description 5
- 238000006209 dephosphorylation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000001502 gel electrophoresis Methods 0.000 description 5
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 5
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 5
- 238000002703 mutagenesis Methods 0.000 description 5
- 231100000350 mutagenesis Toxicity 0.000 description 5
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 5
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 5
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 5
- 239000007261 sc medium Substances 0.000 description 5
- 241000894007 species Species 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N β‐Mercaptoethanol Chemical compound OCCS DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 108010021809 Alcohol dehydrogenase Proteins 0.000 description 4
- 241000222178 Candida tropicalis Species 0.000 description 4
- 108700039691 Genetic Promoter Regions Proteins 0.000 description 4
- FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N L-methionine Chemical compound CSCC[C@H](N)C(O)=O FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 4
- 108020004511 Recombinant DNA Proteins 0.000 description 4
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 4
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 4
- 238000004520 electroporation Methods 0.000 description 4
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 4
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 4
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 4
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- MYWUZJCMWCOHBA-VIFPVBQESA-N methamphetamine Chemical compound CN[C@@H](C)CC1=CC=CC=C1 MYWUZJCMWCOHBA-VIFPVBQESA-N 0.000 description 4
- 229930182817 methionine Natural products 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 239000013600 plasmid vector Substances 0.000 description 4
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 4
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- -1 xylitol Chemical compound 0.000 description 4
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 3
- 102000007698 Alcohol dehydrogenase Human genes 0.000 description 3
- 102000002260 Alkaline Phosphatase Human genes 0.000 description 3
- 108020004774 Alkaline Phosphatase Proteins 0.000 description 3
- RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-M D-gluconate Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-M 0.000 description 3
- 108020005199 Dehydrogenases Proteins 0.000 description 3
- 241000206602 Eukaryota Species 0.000 description 3
- 108010020056 Hydrogenase Proteins 0.000 description 3
- ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVSA-N L-leucine Chemical compound CC(C)C[C@H](N)C(O)=O ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 3
- 101710163270 Nuclease Proteins 0.000 description 3
- 102000007079 Peptide Fragments Human genes 0.000 description 3
- 108010033276 Peptide Fragments Proteins 0.000 description 3
- 102000004160 Phosphoric Monoester Hydrolases Human genes 0.000 description 3
- 108090000608 Phosphoric Monoester Hydrolases Proteins 0.000 description 3
- 102000007056 Recombinant Fusion Proteins Human genes 0.000 description 3
- 108010008281 Recombinant Fusion Proteins Proteins 0.000 description 3
- 241000235070 Saccharomyces Species 0.000 description 3
- 241000235060 Scheffersomyces stipitis Species 0.000 description 3
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 3
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 3
- 108091023045 Untranslated Region Proteins 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 3
- PPQRONHOSHZGFQ-LMVFSUKVSA-N aldehydo-D-ribose 5-phosphate Chemical compound OP(=O)(O)OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)C=O PPQRONHOSHZGFQ-LMVFSUKVSA-N 0.000 description 3
- 229960000723 ampicillin Drugs 0.000 description 3
- AVKUERGKIZMTKX-NJBDSQKTSA-N ampicillin Chemical compound C1([C@@H](N)C(=O)N[C@H]2[C@H]3SC([C@@H](N3C2=O)C(O)=O)(C)C)=CC=CC=C1 AVKUERGKIZMTKX-NJBDSQKTSA-N 0.000 description 3
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 3
- 108010083912 bleomycin N-acetyltransferase Proteins 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000000287 crude extract Substances 0.000 description 3
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 3
- 101150081267 dalD gene Proteins 0.000 description 3
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 3
- DNJIEGIFACGWOD-UHFFFAOYSA-N ethyl mercaptane Natural products CCS DNJIEGIFACGWOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000003527 eukaryotic cell Anatomy 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 229940050410 gluconate Drugs 0.000 description 3
- 108010056929 lyticase Proteins 0.000 description 3
- 238000007899 nucleic acid hybridization Methods 0.000 description 3
- 229960000988 nystatin Drugs 0.000 description 3
- VQOXZBDYSJBXMA-NQTDYLQESA-N nystatin A1 Chemical compound O[C@H]1[C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](C)O[C@H]1O[C@H]1/C=C/C=C/C=C/C=C/CC/C=C/C=C/[C@H](C)[C@@H](O)[C@@H](C)[C@H](C)OC(=O)C[C@H](O)C[C@H](O)C[C@H](O)CC[C@@H](O)[C@H](O)C[C@](O)(C[C@H](O)[C@H]2C(O)=O)O[C@H]2C1 VQOXZBDYSJBXMA-NQTDYLQESA-N 0.000 description 3
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 229940081969 saccharomyces cerevisiae Drugs 0.000 description 3
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 3
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 3
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 3
- 230000005030 transcription termination Effects 0.000 description 3
- YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N (+)-Biotin Chemical compound N1C(=O)N[C@@H]2[C@H](CCCCC(=O)O)SC[C@@H]21 YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-SVZMEOIVSA-N (+)-Galactose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-SVZMEOIVSA-N 0.000 description 2
- FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 4-amino-1-[(2r)-6-amino-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-amino-3-phenylpropanoyl]amino]-3-phenylpropanoyl]amino]-4-methylpentanoyl]amino]hexanoyl]piperidine-4-carboxylic acid Chemical compound C([C@H](C(=O)N[C@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H](CCCCN)C(=O)N1CCC(N)(CC1)C(O)=O)NC(=O)[C@H](N)CC=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000511343 Chondrostoma nasus Species 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N D-mannopyranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N 0.000 description 2
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 2
- 108010017826 DNA Polymerase I Proteins 0.000 description 2
- 102000004594 DNA Polymerase I Human genes 0.000 description 2
- 102000004163 DNA-directed RNA polymerases Human genes 0.000 description 2
- 108090000626 DNA-directed RNA polymerases Proteins 0.000 description 2
- 108010054576 Deoxyribonuclease EcoRI Proteins 0.000 description 2
- 108010042407 Endonucleases Proteins 0.000 description 2
- 102000004533 Endonucleases Human genes 0.000 description 2
- 108010067770 Endopeptidase K Proteins 0.000 description 2
- 230000010558 Gene Alterations Effects 0.000 description 2
- 241000588748 Klebsiella Species 0.000 description 2
- QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N L-tryptophane Chemical compound C1=CC=C2C(C[C@H](N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N 0.000 description 2
- ROHFNLRQFUQHCH-UHFFFAOYSA-N Leucine Natural products CC(C)CC(N)C(O)=O ROHFNLRQFUQHCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 108700026244 Open Reading Frames Proteins 0.000 description 2
- 238000012408 PCR amplification Methods 0.000 description 2
- 101150101654 PSR1 gene Proteins 0.000 description 2
- 102000009572 RNA Polymerase II Human genes 0.000 description 2
- 108010009460 RNA Polymerase II Proteins 0.000 description 2
- 108090001066 Racemases and epimerases Proteins 0.000 description 2
- 101150094640 Siae gene Proteins 0.000 description 2
- QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N Tryptophan Natural products C1=CC=C2C(CC(N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000235017 Zygosaccharomyces Species 0.000 description 2
- 241000235029 Zygosaccharomyces bailii Species 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 2
- 230000002051 biphasic effect Effects 0.000 description 2
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 2
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 230000002759 chromosomal effect Effects 0.000 description 2
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 2
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 2
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 150000002402 hexoses Chemical class 0.000 description 2
- HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N histidine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CN=CN1 HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 2
- 238000000464 low-speed centrifugation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 2
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000010369 molecular cloning Methods 0.000 description 2
- 229930027945 nicotinamide-adenine dinucleotide Natural products 0.000 description 2
- 150000002972 pentoses Chemical class 0.000 description 2
- 108010079892 phosphoglycerol kinase Proteins 0.000 description 2
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 2
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 description 2
- 239000006188 syrup Substances 0.000 description 2
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K tripotassium phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 108700026220 vif Genes Proteins 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 239000001707 (E,7R,11R)-3,7,11,15-tetramethylhexadec-2-en-1-ol Substances 0.000 description 1
- OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 100676-05-9 Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(O)C(O)C2O)CO)O1 OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150028074 2 gene Proteins 0.000 description 1
- OSBLTNPMIGYQGY-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;2-[2-[bis(carboxymethyl)amino]ethyl-(carboxymethyl)amino]acetic acid;boric acid Chemical compound OB(O)O.OCC(N)(CO)CO.OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O OSBLTNPMIGYQGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;hydron;chloride Chemical compound Cl.OCC(N)(CO)CO QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KKAJSJJFBSOMGS-UHFFFAOYSA-N 3,6-diamino-10-methylacridinium chloride Chemical compound [Cl-].C1=C(N)C=C2[N+](C)=C(C=C(N)C=C3)C3=CC2=C1 KKAJSJJFBSOMGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FVFVNNKYKYZTJU-UHFFFAOYSA-N 6-chloro-1,3,5-triazine-2,4-diamine Chemical group NC1=NC(N)=NC(Cl)=N1 FVFVNNKYKYZTJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150092712 72 gene Proteins 0.000 description 1
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 1
- 108700028369 Alleles Proteins 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N Alpha-Lactose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N 0.000 description 1
- 108010077805 Bacterial Proteins Proteins 0.000 description 1
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 108090000489 Carboxy-Lyases Proteins 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000251556 Chordata Species 0.000 description 1
- 108020004638 Circular DNA Proteins 0.000 description 1
- 108700010070 Codon Usage Proteins 0.000 description 1
- 108020004635 Complementary DNA Proteins 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-VRPWFDPXSA-N D-Fructose Natural products OC[C@H]1OC(O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-VRPWFDPXSA-N 0.000 description 1
- HMFHBZSHGGEWLO-SOOFDHNKSA-N D-ribofuranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H]1O HMFHBZSHGGEWLO-SOOFDHNKSA-N 0.000 description 1
- 150000000909 D-xyluloses Chemical class 0.000 description 1
- 108020003215 DNA Probes Proteins 0.000 description 1
- 239000003298 DNA probe Substances 0.000 description 1
- 230000007018 DNA scission Effects 0.000 description 1
- 238000001712 DNA sequencing Methods 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241001522878 Escherichia coli B Species 0.000 description 1
- 241001131785 Escherichia coli HB101 Species 0.000 description 1
- KIWBPDUYBMNFTB-UHFFFAOYSA-N Ethyl hydrogen sulfate Chemical compound CCOS(O)(=O)=O KIWBPDUYBMNFTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PLUBXMRUUVWRLT-UHFFFAOYSA-N Ethyl methanesulfonate Chemical compound CCOS(C)(=O)=O PLUBXMRUUVWRLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108060002716 Exonuclease Proteins 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- 210000000712 G cell Anatomy 0.000 description 1
- 101150094690 GAL1 gene Proteins 0.000 description 1
- 108700028146 Genetic Enhancer Elements Proteins 0.000 description 1
- 241000589232 Gluconobacter oxydans Species 0.000 description 1
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 1
- 240000000950 Hippophae rhamnoides Species 0.000 description 1
- 235000003145 Hippophae rhamnoides Nutrition 0.000 description 1
- 229920001202 Inulin Polymers 0.000 description 1
- 102000004195 Isomerases Human genes 0.000 description 1
- 108090000769 Isomerases Proteins 0.000 description 1
- 241000588915 Klebsiella aerogenes Species 0.000 description 1
- HNDVDQJCIGZPNO-YFKPBYRVSA-N L-histidine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CN=CN1 HNDVDQJCIGZPNO-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 1
- COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N L-phenylalanine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 1
- OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N L-tyrosine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=C(O)C=C1 OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N Lactose Natural products OC[C@H]1O[C@@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)C(O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N 0.000 description 1
- 108091026898 Leader sequence (mRNA) Proteins 0.000 description 1
- 102000003960 Ligases Human genes 0.000 description 1
- 108090000364 Ligases Proteins 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N Maltose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N 0.000 description 1
- ACFIXJIJDZMPPO-NNYOXOHSSA-N NADPH Chemical compound C1=CCC(C(=O)N)=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](O2)N2C3=NC=NC(N)=C3N=C2)O)O1 ACFIXJIJDZMPPO-NNYOXOHSSA-N 0.000 description 1
- 108020004711 Nucleic Acid Probes Proteins 0.000 description 1
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 description 1
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 description 1
- 239000008118 PEG 6000 Substances 0.000 description 1
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 description 1
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 description 1
- 102000045595 Phosphoprotein Phosphatases Human genes 0.000 description 1
- 108700019535 Phosphoprotein Phosphatases Proteins 0.000 description 1
- 108091000080 Phosphotransferase Proteins 0.000 description 1
- 241001483078 Phyto Species 0.000 description 1
- BLUHKGOSFDHHGX-UHFFFAOYSA-N Phytol Natural products CC(C)CCCC(C)CCCC(C)CCCC(C)C=CO BLUHKGOSFDHHGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002584 Polyethylene Glycol 6000 Polymers 0.000 description 1
- 230000006819 RNA synthesis Effects 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-LMVFSUKVSA-N Ribose Natural products OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-LMVFSUKVSA-N 0.000 description 1
- 102000007382 Ribose-5-phosphate isomerase Human genes 0.000 description 1
- 241000220317 Rosa Species 0.000 description 1
- 241001633332 Scheffersomyces stipitis CBS 6054 Species 0.000 description 1
- 102000003800 Selectins Human genes 0.000 description 1
- 108090000184 Selectins Proteins 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000002105 Southern blotting Methods 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 108091081024 Start codon Proteins 0.000 description 1
- 108700026226 TATA Box Proteins 0.000 description 1
- 239000008051 TBE buffer Substances 0.000 description 1
- 108010006785 Taq Polymerase Proteins 0.000 description 1
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 description 1
- HNZBNQYXWOLKBA-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofarnesol Natural products CC(C)CCCC(C)CCCC(C)=CCO HNZBNQYXWOLKBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108091036066 Three prime untranslated region Proteins 0.000 description 1
- 108700029229 Transcriptional Regulatory Elements Proteins 0.000 description 1
- 102100033055 Transketolase Human genes 0.000 description 1
- 239000007984 Tris EDTA buffer Substances 0.000 description 1
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229940023020 acriflavine Drugs 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- BOTWFXYSPFMFNR-OALUTQOASA-N all-rac-phytol Natural products CC(C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)=CCO BOTWFXYSPFMFNR-OALUTQOASA-N 0.000 description 1
- HMFHBZSHGGEWLO-UHFFFAOYSA-N alpha-D-Furanose-Ribose Natural products OCC1OC(O)C(O)C1O HMFHBZSHGGEWLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000539 amino acid group Chemical group 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 230000000890 antigenic effect Effects 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IYNIYQPKWZYHRQ-UHFFFAOYSA-N azane;phosphono dihydrogen phosphate Chemical compound N.OP(O)(=O)OP(O)(O)=O IYNIYQPKWZYHRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N beta-maltose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N 0.000 description 1
- 230000008827 biological function Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 229960002685 biotin Drugs 0.000 description 1
- 235000020958 biotin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011616 biotin Substances 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000010804 cDNA synthesis Methods 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001013 cariogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000001925 catabolic effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006037 cell lysis Effects 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000011210 chromatographic step Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- ALEXXDVDDISNDU-JZYPGELDSA-N cortisol 21-acetate Chemical compound C1CC2=CC(=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@@](C(=O)COC(=O)C)(O)[C@@]1(C)C[C@@H]2O ALEXXDVDDISNDU-JZYPGELDSA-N 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012470 diluted sample Substances 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009585 enzyme analysis Methods 0.000 description 1
- 102000013165 exonuclease Human genes 0.000 description 1
- 239000013613 expression plasmid Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 235000003599 food sweetener Nutrition 0.000 description 1
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 108020001507 fusion proteins Proteins 0.000 description 1
- 102000037865 fusion proteins Human genes 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000012239 gene modification Methods 0.000 description 1
- 238000003208 gene overexpression Methods 0.000 description 1
- 230000004077 genetic alteration Effects 0.000 description 1
- 231100000118 genetic alteration Toxicity 0.000 description 1
- 230000005017 genetic modification Effects 0.000 description 1
- 235000013617 genetically modified food Nutrition 0.000 description 1
- 230000002414 glycolytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007999 glycylglycine buffer Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002744 homologous recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006801 homologous recombination Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001114 immunoprecipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000000415 inactivating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 229940029339 inulin Drugs 0.000 description 1
- JYJIGFIDKWBXDU-MNNPPOADSA-N inulin Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)OC[C@]1(OC[C@]2(OC[C@]3(OC[C@]4(OC[C@]5(OC[C@]6(OC[C@]7(OC[C@]8(OC[C@]9(OC[C@]%10(OC[C@]%11(OC[C@]%12(OC[C@]%13(OC[C@]%14(OC[C@]%15(OC[C@]%16(OC[C@]%17(OC[C@]%18(OC[C@]%19(OC[C@]%20(OC[C@]%21(OC[C@]%22(OC[C@]%23(OC[C@]%24(OC[C@]%25(OC[C@]%26(OC[C@]%27(OC[C@]%28(OC[C@]%29(OC[C@]%30(OC[C@]%31(OC[C@]%32(OC[C@]%33(OC[C@]%34(OC[C@]%35(OC[C@]%36(O[C@@H]%37[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O%37)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%36)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%35)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%34)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%33)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%32)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%31)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%30)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%29)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%28)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%27)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%26)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%25)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%24)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%23)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%22)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%21)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%20)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%19)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%18)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%17)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%16)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%15)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%14)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%13)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%12)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%11)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%10)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O9)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O8)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O7)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O6)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O5)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O4)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O3)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 JYJIGFIDKWBXDU-MNNPPOADSA-N 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 150000002574 ketohexoses Chemical class 0.000 description 1
- 239000008101 lactose Substances 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000009630 liquid culture Methods 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000013642 negative control Substances 0.000 description 1
- BOPGDPNILDQYTO-NNYOXOHSSA-N nicotinamide-adenine dinucleotide Chemical compound C1=CCC(C(=O)N)=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@@H](O)[C@@H](O2)N2C3=NC=NC(N)=C3N=C2)O)O1 BOPGDPNILDQYTO-NNYOXOHSSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 102000042567 non-coding RNA Human genes 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002853 nucleic acid probe Substances 0.000 description 1
- 229920006284 nylon film Polymers 0.000 description 1
- 125000001181 organosilyl group Chemical group [SiH3]* 0.000 description 1
- FKCRAVPPBFWEJD-XVFCMESISA-N orotidine Chemical compound O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1N1C(=O)NC(=O)C=C1C(O)=O FKCRAVPPBFWEJD-XVFCMESISA-N 0.000 description 1
- FKCRAVPPBFWEJD-UHFFFAOYSA-N orotidine Natural products OC1C(O)C(CO)OC1N1C(=O)NC(=O)C=C1C(O)=O FKCRAVPPBFWEJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012261 overproduction Methods 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 description 1
- COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N phenylalanine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000026731 phosphorylation Effects 0.000 description 1
- 238000006366 phosphorylation reaction Methods 0.000 description 1
- 102000020233 phosphotransferase Human genes 0.000 description 1
- BOTWFXYSPFMFNR-PYDDKJGSSA-N phytol Chemical compound CC(C)CCC[C@@H](C)CCC[C@@H](C)CCC\C(C)=C\CO BOTWFXYSPFMFNR-PYDDKJGSSA-N 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000008488 polyadenylation Effects 0.000 description 1
- 108091033319 polynucleotide Proteins 0.000 description 1
- 102000040430 polynucleotide Human genes 0.000 description 1
- 239000002157 polynucleotide Substances 0.000 description 1
- 239000013641 positive control Substances 0.000 description 1
- 231100000683 possible toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000004481 post-translational protein modification Effects 0.000 description 1
- 229910000160 potassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008057 potassium phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 235000011009 potassium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- AAEVYOVXGOFMJO-UHFFFAOYSA-N prometryn Chemical compound CSC1=NC(NC(C)C)=NC(NC(C)C)=N1 AAEVYOVXGOFMJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000001938 protoplast Anatomy 0.000 description 1
- 230000000384 rearing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000022532 regulation of transcription, DNA-dependent Effects 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 230000003362 replicative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001177 retroviral effect Effects 0.000 description 1
- 238000010839 reverse transcription Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 108020005610 ribose 5-phosphate isomerase Proteins 0.000 description 1
- 230000003248 secreting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000013605 shuttle vector Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000011172 small scale experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012064 sodium phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L sodium thiosulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000019345 sodium thiosulphate Nutrition 0.000 description 1
- 235000013555 soy sauce Nutrition 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 239000008223 sterile water Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 239000003765 sweetening agent Substances 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 description 1
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 description 1
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 description 1
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 description 1
- 230000005026 transcription initiation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000011426 transformation method Methods 0.000 description 1
- 230000009261 transgenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000014621 translational initiation Effects 0.000 description 1
- 239000001226 triphosphate Substances 0.000 description 1
- 235000011178 triphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 125000002264 triphosphate group Chemical class [H]OP(=O)(O[H])OP(=O)(O[H])OP(=O)(O[H])O* 0.000 description 1
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012137 tryptone Substances 0.000 description 1
- OUYCCCASQSFEME-UHFFFAOYSA-N tyrosine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=C(O)C=C1 OUYCCCASQSFEME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
- 239000013603 viral vector Substances 0.000 description 1
- 230000002087 whitening effect Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 229920001221 xylan Polymers 0.000 description 1
- 150000004823 xylans Chemical class 0.000 description 1
- 210000005253 yeast cell Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/0004—Oxidoreductases (1.)
- C12N9/0006—Oxidoreductases (1.) acting on CH-OH groups as donors (1.1)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/11—DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
- C12N15/52—Genes encoding for enzymes or proenzymes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/10—Transferases (2.)
- C12N9/1022—Transferases (2.) transferring aldehyde or ketonic groups (2.2)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/10—Transferases (2.)
- C12N9/12—Transferases (2.) transferring phosphorus containing groups, e.g. kinases (2.7)
- C12N9/1241—Nucleotidyltransferases (2.7.7)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/90—Isomerases (5.)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
- C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
- C12P7/18—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic polyhydric
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
Abstract
Description
108300108300
Geenitekninen menetelmä ja isäntä ksylitolin valmistamiseksiGenetic engineering method and host for the preparation of xylitol
Keksinnön tausta 5 1. Keksinnön kenttä Tämä keksintö koskee yleisesti menetelmiä, joissa käytetään geneettisesti muunnettuja mikro-organismeja käyttökelpoisten kemiallisten yhdisteiden valmistamiseksi (metabolinen manipulaatio), ja tarkemmin määriteltynä sello laisten mikrobikantojen konstruoimista geeniteknisesti, joilla on kyky muuttaa helposti saatavissa olevia hiili-lähteitä, kuten D-glukoosia, arvokkaammiksi tuotteiksi, esimerkiksi ksylitoliksi.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention This invention relates generally to methods using genetically modified microorganisms for the preparation of useful chemical compounds (metabolic manipulation), and more particularly to the genetic engineering of microbial strains capable of altering readily available carbon sources such as D-glucose, more valuable products such as xylitol.
2. Aiheeseen liittyvä kirjallisuus 15 Ksylitoli on kemiallinen yhdiste, jolla on huomat tava arvo erikoismakeutteena. Se on suunnilleen yhtä makeaa kuin sakkaroosi, myrkytöntä ja kariesta aiheuttamatonta.2. Related Literature 15 Xylitol is a chemical compound of considerable value as a special sweetener. It is about as sweet as sucrose, non-toxic and non-cariogenic.
Ksylitolia valmistetaan nykyisin hydraamalla D-ksy-20 loosia kemiallisesti. D-ksyloosia saadaan erilaisten kasvimateriaalien hydrolysaateista, joissa se on aina läsnä seoksena muiden pentoosien ja heksoosien kanssa. Ksyloosin ja myös ksylitolin puhdistus on siksi merkittävä ongelma. Joukko tämäntyyppisiä menetelmiä tunnetaan. Esimerkkeinä 25 voidaan mainita US-patenttijulkaisut 3 784 408, 4 066 711, *:**: 4 075 406 ja 4 008 285.Xylitol is currently produced by chemically hydrogenating D-xy-20 loses. D-xylose is obtained from hydrolyzates of various plant materials, where it is always present in admixture with other pentoses and hexoses. Purification of xylose and also xylitol is therefore a major problem. A number of methods of this type are known. Examples 25 include U.S. Patent Nos. 3,784,408, 4,066,711, *: **: 4,075,406 and 4,008,285.
D-ksyloosin pelkistys ksylitoliksi voidaan saada t · • aikaan myös mikrobiologisella prosessilla, jossa käytetään * · · 1 joko luonnosta eristettyjä kantoja [Barbosa, M. F. S. etReduction of D-xylose to xylitol can also be achieved by a microbiological process using * · · 1 either strains isolated from nature [Barbosa, M. F. S. et al.
• · I• · I
30 ai., J. Industrial Microbiol. 3 (1988) 241 - 251] tai gee-. # , niteknisesti aikaansaatuja kantoja [Hallborn, J. et ai., ... Biotechnology 9 (1991) 1090 - 1095] . Substraatin, D-ksy- * t « « · i • * f « * t • · * · 2 108300 loosin, saanti hiivafermentointiin sopivassa muodossa on kuitenkin myös merkittävä ongelma, koska halvat ksyloosi-lähteet, kuten sellu- ja paperiprosesseista saatava sul-fiittiliemi, sisältävät hiivan kasvua estäviä epäpuhtauk-5 siä.30, J. Industrial Microbiol. 3: 241-251 (1988)] or gee. #, strain produced technically (Hallborn, J. et al., ... Biotechnology 9: 1090-1095 (1991)). However, the availability of the substrate, D-xy- * t-2 * 108300 loose, in a form suitable for yeast fermentation, is also a major problem because of the inexpensive sources of xylose, such as pulp and paper processes. phyto broth containing yeast growth inhibitory impurities.
Yksi houkutteleva vaihtoehtoinen menetelmä ksylitolin valmistamiseksi olisi sen valmistaminen fermentoi-malla halpaa ja helposti saatavissa olevaa substraattia, kuten D-glukoosia. Ei kuitenkaan tunneta mikro-organis-10 meja, jotka tuottavat merkittäviä määriä ksylitolia yksivaiheisen fermentoinnin aikana muista yleisistä hiililäh-teistä kuin D-ksyloosista ja D-ksyluloosista, jotka molemmat ovat rakenteellisesti hyvin läheistä sukua ksylitolille.One attractive alternative method of making xylitol would be to prepare it by fermenting a cheap and readily available substrate such as D-glucose. However, microorganisms which produce significant amounts of xylitol during single-stage fermentation from common carbon sources other than D-xylose and D-xylulose, both of which are closely related in structure to xylitol, are not known.
15 Monet mikro-organismit, erityisesti osmofiiliset hiivat, esimerkiksi Zygosaccharomyces rouxii, Candida po-lymorpha ja Torulopsis Candida, tuottavat toisaalta merkittäviä määriä yhtä läheistä sukua olevaa pentitolia, D-arabitolia, D-glukoosista [Lewis, D. H. ja Smith, D. C., 20 New Phytol. 66 (1967) 143 - 184]. Hyödyntämällä tätä osmo-fiilisten hiivojen ominaisutta H. Onishi ja T. Suzuki ovat kehittäneet menetelmän D-glukoosin muuttamiseksi ksylitoliksi kolmella peräkkäisellä fermentoinnilla [Appi. Micro-biol. 18 (1969) 1031 - 1035]. Tässä prosessissa D-glukoosi 25 muutettiin ensin D-arabitoliksi fermentoimalla osmofiili- *:·*: sella hiivakannalla. Toiseksi D-arabitoli hapetettiin :*·,? D-ksyluloosiksi Acetobacter suboxydans -fermentoinnilla.On the other hand, many microorganisms, especially osmophilic yeasts, for example, Zygosaccharomyces rouxii, Candida polymorphha and Torulopsis Candida, produce significant amounts of one closely related pentitol, D-arabitol, D-glucose [Lewis, DH and Smith, DC, Phytol. 66: 143-184 (1967)]. Utilizing this property of osmotic yeasts, H. Onishi and T. Suzuki have developed a method for converting D-glucose to xylitol by three successive fermentations [Appl. Micro-biol. 18: 1031-1035 (1969)]. In this process, D-glucose was first converted to D-arabitol by fermentation with an osmophilic *: · * yeast strain. Secondly, D-arabitol was oxidized: * ·,? To D-xylulose by fermentation with Acetobacter suboxydans.
j Lopuksi D-ksyluloosi pelkistettiin ksylitoliksi kolmannes- • · < t sa fermentoinnissa käyttämällä yhtä monista hiivakannois-j Finally, D-xylulose was reduced to xylitol by one-third fermentation using as many yeast strain
I | II | I
30 ta, joilla on kyky pelkistää D-ksyluloosi ksylitoliksi.30 with the ability to reduce D-xylulose to xylitol.
. Tämän menetelmän yksi ilmeinen epäkohta on, että siihen liittyy kolme eri fermentointivaihetta, joista ku- * · ··' kin kestää 2-5 vuorokautta; lisäksi tarvitaan lisävai- , ' Λ heitä, kuten sterilointi ja solujen poisto, mikä suurentaa 35 valmistuskustannuksia. Vaiheittaisen fermentointiprosessin saanto on alhainen, ja sivutuotteiden määrä on suuri.. One obvious disadvantage of this process is that it involves three different fermentation steps, each of which takes 2-5 days; in addition, additional steps are needed, such as sterilization and cell removal, which increases the manufacturing cost. The yield of the stepwise fermentation process is low and the amount of by-products is high.
« « 108300 3«« 108300 3
Niinpä on edelleen olemassa tarve saada menetelmiä ksylitolin tuottamiseksi taloudellisesti mikrojärjestelmissä helposti saatavissa olevista substraateista.Thus, there remains a need for methods for economically producing xylitol from readily available substrates in micro-systems.
Keksinnön yhteenveto 5 Tämä keksintö tarjoaa käyttöön menetelmiä yhdistel- mäisäntien konstruoimiseksi ja siten konstruoituja yhdis-telmäisäntiä, joilla isännillä on kyky tuottaa ksylitolia kasvatettaessa niitä muilla hiililähteillä kuin D-ksylu-loosilla tai D-ksyloosilla ja niiden polymeereillä tai 10 oligomeereillä tai seoksilla. Keksinnön mukaisten isäntien hyödyntämät hiililähteet ovat halpoja ja helposti saatavissa olevia. Keksinnön mukaisilla mikro-organismeilla on myös kyky erittää syntetisoitu ksylitoli kasvualustaan. Tämä päämäärä saavutetaan muuntamalla halutun mikro-orga-15 nismin, edullisesti luonnossa esiintyvän hiivamikro-orga-nismin, metaboliaa tuomalla organismiin haluttuja hetero-logisia geenejä ja saattamalla ne ilmentymään. Tämä päämäärä saavutetaan myös muuntamalla mainitunlaisten haluttujen mikro-organismien metaboliaa edelleen siten, että 20 tietyt, mainitunlaiselle mikro-organismille luonnollisessa tilassaan homologiset geenit saadaan yli-ilmentymään ja/ tai inaktivoidaan niiden ilmentymisaktiivisuus.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides methods for constructing composite hosts, and thus constructed composite hosts, which have the ability to produce xylitol by growth on carbon sources other than D-xylose or D-xylose and their polymers or oligomers. The carbon sources utilized by the hosts of the invention are cheap and readily available. The microorganisms of the invention also have the ability to secrete synthesized xylitol into the culture medium. This object is achieved by modifying the metabolism of the desired microorganism, preferably a naturally occurring yeast microorganism, by introducing the desired heterologous genes into the body and making them expressed. This object is also achieved by further modifying the metabolism of such desired microorganisms such that certain genes homologous to such microorganism in their natural state are overexpressed and / or their expression activity is inactivated.
Tämän keksinnön yhtenä päämääränä on siten tarjota ·; käyttöön menetelmä ksylitolin tuottamiseksi, jonka yhtey- ' 25 dessä hyödynnetään uutta ja uudenlaista mikrobikantaa, ·;·*: yhdistelmäisäntää, jota kutsutaan tässä myös geenitekni- sesti käsitellyksi mikro-organismiksi, mainitunlaisen ksy- • · : ., litolin tuottajana, joka mainitunlainen geeniteknisesti .·?-. käsitelty mikro-organismi tuottaa mainitunlaista ksylito- 30 lia joko de novo tai suurempia määriä luontaiseen käsitte lemättömään mikro-organismiin verrattuna.It is therefore an object of the present invention to provide ·; a method for producing xylitol, utilizing a novel and novel microbial strain, ·; · *: a recombinant host, also referred to herein as a genetically engineered microorganism, as a producer of such a xylitol, such as xylitol, . ·? -. the treated micro-organism produces such xylitol in either de novo or greater amounts compared to the natural untreated micro-organism.
Tämän keksinnön yhtenä lisäpäämääränä on tarjota käyttöön menetelmä ksylitolin tuottamiseksi, jonka yhtey- dessä hyödynnetään uutta metaboliatietä, joka on aikaan-35 saatu geeniteknisesti mikro-organismiin ja johtaa siihen, i · 4 108300 että mainitunlainen mikro-organismi tuottaa ksylitolia de novo tai suurempia määriä.It is a further object of the present invention to provide a process for the production of xylitol which utilizes a novel metabolic pathway genetically engineered into a microorganism and results in such a microorganism producing xylitol de novo or greater amounts.
Tämän keksinnön yhtenä lisäpäämääränä on tarjota käyttöön menetelmä ksylitolin tuottamiseksi, jonka yhtey-5 dessä hyödynnetään edellä kuvatun kaltaista uutta metabo-liatietä ja mainitunlainen tie muuntaa D-arabitolin biosynteesi- ja/tai metaboliatietä sillä tavalla, että mikro-organismi tuottaa ksylitolia sellaisten hiililähteiden fermentoinnin kautta, joita muuntamaton isäntä hyödyntää 10 D-arabitolin biosynteesiin.It is a further object of the present invention to provide a process for the production of xylitol which utilizes a novel metabolic pathway as described above and which modifies the biosynthesis and / or metabolism pathway of D-arabitol such that the microorganism produces xylitol through the fermentation of carbon sources. , utilized by the unmodified host for the biosynthesis of 10 D-arabitol.
Tämän keksinnön yhtenä lisäpäämääränä on tarjota käyttöön menetelmä ksylitolin tuottamiseksi, jonka yhteydessä hyödynnetään edellä kuvattua muutettua D-arabitoli-tietä ja mainitunlaista tietä muutetaan joko pidentämällä 15 olemassa olevaa D-arabitolin biosynteesitietä (lisävaiheilla D-arabitolin hyödyntämiseksi) tai korvaamalla yksi tai useampia D-arabitolitien vaiheista vastaavilla, ksylitolin muodostumiseen johtavilla vaiheilla.It is a further object of the present invention to provide a process for producing xylitol which utilizes the modified D-arabitol pathway described above and either modifies it by extending 15 existing D-arabitol biosynthetic pathways (by further steps to utilize D-arabitol) or by replacing one or more D-arabitol pathways. steps leading to the formation of xylitol.
Tämän keksinnön yhtenä lisäpäämääränä on tarjota 20 käyttöön menetelmä ksylitolin tuottamiseksi, jonka yhteydessä hyödynnetään edellä kuvattua muutettua D-arabitolin biosynteesitietä ja mainitunlaista tietä muutetaan joko pidentämällä olemassa olevaa D-arabitolitietä tuomalla D-arabitolia tuottavaan mikro-organismiin D-ksyluloosia ,, 25 muodostavaa D-arabitolidehydrogenaasia (EC 1.1.1.11) ja * *i”: ksylitolidehydrogenaasia (EC 1.1.1.9) koodittavia geenejä :*·,· ja saattamalla ne yli-ilmentymään.It is a further object of the present invention to provide a process for the production of xylitol which utilizes the modified D-arabitol biosynthetic pathway described above and either modifies the existing D-arabitol pathway by introducing D-xylulose ,, 25- arabitol dehydrogenase (EC 1.1.1.11) and * * i ': genes encoding xylitol dehydrogenase (EC 1.1.1.9): * ·, · and rendering them overexpressed.
• j Tämän keksinnön yhtenä lisäpäämääränä on tarjota * * .·:* käyttöön menetelmä ksylitolin tuottamiseksi käyttämällä 30 edellä kuvatun kaltaista uutta mikro-organismia, jonka menetelmän yhteydessä hyödynnetään edellä kuvattua muutet- • « ... tua D-arabitolin biosynteesitietä ja mainitunlaista tietä * ψ ';· muutetaan lisäksi inaktivoimalla kemiallisesti indusoitua : : : mutageneesia tai geenin katkaisua käyttäen mainitussa mik- . ; 35 ro-organismissa transketolaasia (EC 2.2.1.1) koodittava 5 108300 geeni tai D-ksylulokinaasia (EC 2.7.1.17) koodittava geeni.It is a further object of the present invention to provide a process for the production of xylitol using 30 novel microorganisms such as those described above utilizing the modified D-arabitol biosynthetic pathway and such pathway described above *. · additionally altered by inactivation of chemically induced::: mutagenesis or gene cleavage in said mic. ; In 35 ro-organisms, 5 108300 genes encoding transketolase (EC 2.2.1.1) or D-xylulokinase (EC 2.7.1.17).
Tämän keksinnön yhtenä lisäpäämääränä on tarjota käyttöön menetelmä ksylitolin tuottamiseksi käyttämällä 5 edellä kuvatun kaltaista uutta mikro-organismia, jonka menetelmän yhteydessä hyödynnetään pentoosi-fosfaattitien oksidatiivisen haaran entsyymejä, tarkemmin määriteltynä D-glukoosi-6-fosfaattidehydrogenaasia (EC 1.1.1.49) ja/tai 6-fosfo-D-glukonaattidehydrogenaasia (EC 1.1.1.44) maini-10 tunlaisessa mikro-organismissa koodittavien geenien geeni teknisesti aikaansaatua muuttunutta yli-ilmentymistä.It is a further object of the present invention to provide a process for the production of xylitol using 5 novel microorganisms such as those described above employing enzymes of the oxidative branch of the pentose phosphate pathway, more specifically D-glucose-6-phosphate dehydrogenase (EC 1.1.1.49) and / or -phospho-D-gluconate dehydrogenase (EC 1.1.1.44) is the engineered gene overexpression of genes encoding in a microorganism of 10 hours.
Tämän keksinnön yhtenä lisäpäämääränä on tarjota käyttöön menetelmä ksylitolin tuottamiseksi käyttämällä edellä kuvatun kaltaista uutta mikro-organismia, jonka me-15 netelmän yhteydessä hyödynnetään pentoosi-fosfaattitien oksidatiivisen haaran entsyymejä koodittavien geenien samoin kuin D-ribuloosi-5-fosfaattiepimeraasigeenin (EC 5.1.3.1) geeniteknisesti aikaansaatua muuttunutta yli-il-mentymistä.It is a further object of the present invention to provide a process for the production of xylitol using a novel microorganism such as the one described above which utilizes genes encoding the enzymes of the pentose-phosphate pathway oxidative branch and the D-ribulose-5-phosphate epimerase gene (EC 5.1.3.1). the resulting altered over-expression.
20 Piirustusten lyhyt kuvaus20 Brief Description of the Drawings
Kuvio 1 on plasmidissa pARL2 olevan insertin rest-riktiokartta. Tämä insertti on peräisin Klebsiella terri-genan kromosomilokuksesta Phpl ja sisältää K. terrigenan D-arabitolidehydrogenaasigeenin. Avoin laatikko edustaa K. 25 terrigenan kromosomi-DNA:ta. Nuoli osoittaa D-arabitolide- *:**: hydrogenaasia (EC 1.1.1.11) koodittavan geenin sijainnin :*·,· ja suunnan tässä DNArssa.Figure 1 is a restriction map of the insert in plasmid pARL2. This insert is derived from the Kplsiella Terri gene chromosome locus Phpl and contains the D-arabitol dehydrogenase gene of K. terrigena. The open box represents the chromosomal DNA of K. 25 terrigena. The arrow indicates the location: * ·, · and the direction of the gene encoding D-arabitolide *: **: hydrogenase (EC 1.1.1.11) in this DNA.
• . Kuvio 2 esittää pYARD:n konstruointia pADH:sta ja »< .•. Figure 2 shows the construction of pYARD from pADH and »<.
.*:· pAAH5: stä. Plasmidikaavioissa yksinkertaisella viivalla • ( · 30 (-) merkitään bakteerisekvenssejä, aaltoviivalla merkitään ,.· " . S. cerevisiaen 2pm-DNA:ta; avoimella nuolella (=>) merki- • · ... tään ADCI-promoottoria (ADCI-geeni koodittaa S. cerevi- t * siaen alkoholidehydrogenaasia eli ADCl:tä, josta aiemmin : on käytetty nimitystä ADHI); avoimella vinoneliöllä (O) 35 merkitään RDCI-transkription terminaattoria; suorakulmiol- 6 108300 la merkitään LEi/2-geeniä? varjostetulla nuolella merkitään D-arabitolidehydrogenaasigeeniä.. *: · From pAAH5. In the plasmid diagrams, a simple line • (· 30 (-) denotes bacterial sequences, a wavy line denotes,. · ". S. cerevisiae 2 pm-DNA; open arrow (=>) denotes the ADCI promoter (ADCI gene). encodes S. cerevi * siae alcohol dehydrogenase (ADCl), formerly known as ADHI); open diamond (O) 35 denotes the RDCI transcription terminator; rectangular-6 108300a denotes the LEi / 2 gene? D arabitolidehydrogenaasigeeniä.
Kuvio 3 esittää plasmidin pJDG(AX)-16 konstruointia. XYL2 on Pichia stipitisistä peräisin oleva ksylitoli-5 dehydrogenaasigeeni. dalD on D-arabitolidehydrogenaasigee-ni. ADCI on ADCJ-geenin transkription säätelyalue (promoottori), joka edeltää dalD-kooditussekvenssiä ja on kytkeytynyt siihen toiminnallisesti. Symbolit eivät ole samat kuin kuviossa 4. Plasmidikaavioissa merkitään yksinkertai-10 sella viivalla (-) bakteerisekvenssejä ja 2pm-DNA:ta, kun se on mainittu; tummennetulla muolella ADCJ-promoottoria; tummennetulla vinoneliöllä (♦) ADCI-transkription termi-naattoria; suorakulmiolla LEi72-markkerigeeniä; varjostetulla nuolella XYL2-geeniä ja varjostetulla suorakulmiolla 15 dalD-geeniä.Figure 3 shows construction of plasmid pJDG (AX) -16. XYL2 is a xylitol-5 dehydrogenase gene from Pichia stipitis. dalD is a D-arabitolide dehydrogenase gene. ADCI is the transcriptional regulatory region (promoter) of the ADCJ gene, which precedes and is operably linked to the dalD coding sequence. The symbols are not the same as in Figure 4. In the plasmid diagrams, a single line (-) denotes bacterial sequences and 2 pm-DNA when mentioned; shaded mole ADCJ promoter; a shaded diamond (♦) terminator of ADCI transcription; rectangle LEi72 marker gene; with a shaded arrow the XYL2 gene and a shaded rectangle with 15 dalD genes.
Kuvio 4 esittää E. coli - Z. rouxii -sukkulavekto-rin pSRT(AX)-9 konstruointia. Symbolit ovat kuten kuviossa 3.Figure 4 shows the construction of the E. coli-Z. rouxii shuttle vector pSRT (AX) -9. The symbols are as in Figure 3.
Kuvio 5 esittää kloonatun T. Candida -rDNA-fragmen-20 tin restriktiokarttaa.Figure 5 shows a restriction map of the cloned T. Candida rDNA fragment-20.
Kuvio 6 esittää plasmidin pTC(AX) konstruointia.Figure 6 shows construction of plasmid pTC (AX).
Kuvio 7 esittää kloonatun T. Candida -rDNA-fragmentin restriktiokarttaa.Figure 7 shows a restriction map of a cloned T. Candida rDNA fragment.
Kuvio 7a esittää plasmidin pCPU(AX) konstruointia.Figure 7a shows construction of plasmid pCPU (AX).
( 25 Kuvio 8 esittää ZWF1- ja gnd-geenin kloonausta.(Figure 8 shows the cloning of the ZWF1 and gnd genes.
·:**: Kuvio 8a esittää plasmidin PAAH(gnd) konstruointia.·: **: Figure 8a shows construction of plasmid PAAH (gnd).
;\· Kuvio 9 esittää plasmidin pSRT(ZG) konstruointia.Figure 9 shows construction of plasmid pSRT (ZG).
• · ; Kuvio 10 esittää kannan Z. rouxii ATCC 13356 • m [pSRT(AX)-09] viljelyä fermentorissa.• ·; Figure 10 shows the culture of strain Z. rouxii ATCC 13356 · m [pSRT (AX) -09] in a fermenter.
• · < 30 Kuvio 11 esittää kannasta Z. rouxii ATCC 13356 [pSRT(AX)-9] johdetun mutantin viljelyä fermentorissa.Figure 11 shows the cultivation of a mutant derived from strain Z. rouxii ATCC 13356 [pSRT (AX) -9] in a fermenter.
Edullisten suoritusmuotojen yksityiskohtainen ku- • f • · ·' vaus I. Määritelmät 35 Seuraavassa kuvauksessa käytetään laajasti joukkoa yhdistelmä-DNA-tekniikassa käytettäviä termejä. Selityksen 7 108300 ja patenttivaatimusten, mukaan luettuna merkitysalue, joka on määrä antaa mainitunlaisille termeille, selkeän ja yhdenmukaisen ymmärtämisen mahdollistamiseksi esitetään seu-raavat määritelmät.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS I. DEFINITIONS 35 The following description extensively uses a number of terms used in recombinant DNA technology. The following definitions are provided in order to permit a clear and uniform understanding of the specification 7 108300 and the claims, including the meaning assigned to such terms.
5 Muu hiililähde kuin ksyloosi tai ksyluloosi: Tässä käytettynä termillä "muu hiililähde kuin D-ksyloosi ja D-ksyluloosi" tarkoitetaan ksylitolin tuotantoon tarkoitettua hiililähdettä, joka on muu kuin D-ksyloosi ja D-ksyluloosi tai niiden polymeeri, oligomeeri tai seos 10 (kuten ksylaani ja hemiselluloosa). Hiililähde tukee edullisesti keksinnön mukaisten geeniteknisesti käsiteltyjen mikrobi-isäntien kasvua ja fermentointia hiivaisännissä. Monia halpoja ja helposti saatavissa olevia yhdisteitä voidaan käyttää hiililähteinä ksylitolin tuottamiseksi -15 tämän keksinnön mukaisissa mikrobi-isännissä, mukaan luettuina D-glukoosi ja erilaiset D-glukoosia sisältävät siirapit ja D-glukoosin seokset muiden sokereiden kanssa. Muut sokerit, jotka ovat keksinnön mukaisten isäntien, hiivat ja sienet mukaan luettuina, assimiloitavissa, kuten 20 erilaiset aido- ja ketoheksoosit (esimerkiksi D-fruktoosi, D-galaktoosi ja D-mannoosi) ja niiden oligomeerit ja polymeerit (esimerkiksi sakkaroosi, laktoosi, tärkkelys, inu-liini ja maltoosi) on tarkoitettu kuuluviksi tämän termin ·;' piiriin. Muut pentoosit kuin ksyloosi ja ksyluloosi ja ei- ; 25 hiilihydraattihiililähteet, kuten glyseroli, etanoli, eri- ·:··· laiset kasviöljyt tai hiilivedyt (edullisesti n-alkaanit, jotka sisältävät 14 - 16 hiiliatomia) on myös tarkoitettu • · : .·, kuuluviksi tämän termin piiriin. Sellaisten hiililähteiden • · joukko, jotka ovat käyttökelpoisia substraatteina ksylito- • · · 30 Iin tuottamiseksi tämän keksinnön mukaisten isäntien avulla, vaihtelee mikrobi-isännän mukaan. Glukoosi ja glukoosia sisältävät siirapit ovat esimerkiksi edullinen hiili- • · · * · ··.’ lähde ksylitolin tuottamiseksi keksinnön mukaisen geeni- teknisesti käsitellyn Zygosaccharomyces rouxiin avulla, ; . 35 kun taas n-alkaanit, edullisesti 14 - 16 hiiliatomia si- 8 108300 sältävät, ovat edullinen hiililähde muunnetuille Candida tropicalis -kannoille.5 Carbon source other than xylose or xylulose: As used herein, the term "carbon source other than D-xylose and D-xylulose" means a carbon source for the production of xylitol other than D-xylose and D-xylulose or a polymer, oligomer or mixture thereof (such as xylan and hemicellulose). The carbon source preferably supports the growth and fermentation of the genetically engineered microbial hosts of the invention in yeast hosts. Many cheap and readily available compounds can be used as carbon sources to produce xylitol in microbial hosts of this invention, including D-glucose and various D-glucose syrups and D-glucose mixtures with other sugars. Other sugars that can be assimilated by the hosts of the invention, including yeasts and fungi, such as 20 different real and ketohexoses (e.g., D-fructose, D-galactose and D-mannose) and their oligomers and polymers (e.g., sucrose, lactose, starch) , inulin and maltose) are intended to be covered by this term; circuit. Pentoses other than xylose and xylulose and non-; Carbohydrate carbon sources such as glycerol, ethanol, various vegetable oils or hydrocarbons (preferably n-alkanes containing 14 to 16 carbon atoms) are also intended to be included within the scope of this term. The number of carbon sources useful as substrates for producing xylitol by the hosts of this invention varies according to the microbial host. Glucose and glucose-containing syrups are, for example, a preferred source of carbon dioxide for the production of xylitol by the genetically engineered Zygosaccharomyces roux of the invention; . While n-alkanes, preferably containing 14 to 16 carbon atoms, contain 8 108300, being a preferred carbon source for modified Candida tropicalis strains.
Geeni: DNA-sekvenssi, joka sisältää templaatin RNA-polymeraasia varten. Geenistä transkription kautta 5 muodostunut RNA voi koodittaa tai olla koodittamatta proteiinia. Proteiinia koodittavaa RNA:ta kutsutaan lähetti-RNA:ksi (mRNA:ksi), ja sen transkription saa eukaryooteissa aikaan RNA-polymeraasi II. Voidaan myös konstruoida geeni, joka sisältää sellaisen RNA-polymeraasi 10 II -templaatin (RNA-polymeraasi II -promoottorin seurauksena), että transkriptiossa syntyy RNA-sekvenssi, jolla on jollekin määrätylle mRNA:lle komplementaarinen sekvenssi, mutta joka ei transloidu normaalisti. Tällaista geenirakennetta kutsutaan tässä "antisense-RNA-geeniksi" 15 ja mainitunlaista RNA-transkriptiä kutsutaan "antisense-RNA:ksi". Antisense-RNA:t eivät ole normaalisti transloitavissa, koska antisense-RNA-sekvenssissä on läsnä translaation lopetuskodoneja.Gene: A DNA sequence containing a template for RNA polymerase. The RNA generated from the gene through transcription may or may not encode the protein. The protein encoding RNA is called messenger RNA (mRNA) and is transcribed in eukaryotes by RNA polymerase II. A gene containing an RNA polymerase 10 II template (as a consequence of the RNA polymerase II promoter) can also be constructed to generate an RNA sequence that has a sequence complementary to a particular mRNA, but which is not normally translated. Such a gene construct is referred to herein as an "antisense RNA gene" and such an RNA transcript is referred to as an "antisense RNA". Antisense RNAs are not normally translated because translation stop codons are present in the antisense RNA sequence.
Termin "komplementaarinen DNA"- eli "cDNA"-geeni 20 piiriin kuuluvat yhdistelmägeenit, joita syntetisoidaan esimerkiksi mRNA:n käänteistranskriptiolla ja joista puuttuvat siten välisekvenssit (intronit). Genomi-DNA:sta kloonatut geenit sisältävät yleensä introneja.The term "complementary DNA" or "cDNA" gene 20 encompasses recombinant genes that are synthesized, for example, by reverse transcription of mRNA and thus lack intervening sequences (introns). Genes cloned from genomic DNA generally contain introns.
\\ Kloonauskuljettaja: Plasmidi- tai faagi-DNA tai muu 25 DNA-sekvenssi, jolla on kyky kuljettaa geneettistä infor-maatiota, erityisesti DNA:ta, isäntäsoluun. Kloonauskul- • * . . jettäjalle on usein tunnusmerkillistä yksi endonukleaasi- • ·« ,* ,* tunnistuskohta tai pieni määrä endonukleaasitunnistuskoh- • « · ··· * tia, joista mainitunlaiset DNA-sekvenssit voidaan katkaista ··· • · « *·' * 30 määriteltävissä olevalla tavalla hävit-tämättä kuljettajan olennaista biologista toimintaa ja joihin voidaan liittää haluttu DNA tämän kloonaamiseksi isäntäsoluun. ·’**: Kloonauskuljettaja voi lisäksi sisältää markkerin, joka soveltuu käytettäväksi kloonauskul j että j alla transformoi-, 35 tujen solujen tunnistamiseen, ja replikaation aloituskoh- * t 9 108300 tia, jotka mahdollistavat kuljettajan säilymisen ja repli-kaation yhdessä tai useammasa prokaryoottisessa tai euka-ryoottisessa isännässä. Markkereita ovat esimerkiksi tet-rasykliiniresistenssi tai ampisilliiniresistenssi. Sanaa 5 "vektori" käytetään joskus "kloonauskuljettajasta". "Plas-midi" on kloonauskuljettaja, yleensä rengasmainen DNA, joka säilyy ja replikoituu autonomisesti vähintään yhdessä isäntäsolussa.Cloning transporter: Plasmid or phage DNA or other DNA sequence capable of carrying genetic information, particularly DNA, into a host cell. Cloning cul- • *. . the constructor is often characterized by a single endonuclease recognition site, or a small amount of endonuclease recognition site, from which such DNA sequences can be cleaved in an identifiable manner. without destroying the essential biological function of the transporter and to which the desired DNA can be inserted to clone it into the host cell. · **: The cloning carrier may further include a marker suitable for identifying the cells transformed below the cloning site, and replication initiation sites * 9108300 which allow the driver to remain and replicate in one or more prokaryotic or in a euka-ryotic host. Markers include, for example, tetracycline resistance or ampicillin resistance. The word "vector" is sometimes used to refer to "cloning transporter". A "plasmid-midi" is a cloning transporter, usually circular DNA, that is conserved and autonomously replicated in at least one host cell.
Ilmentymiskul jettaja: Kloonauskulj että jän kaltainen 10 kuljettaja tai vektori, joka kuitenkin tukee itseensä kloonatun geenin ilmentymistä isännän transformoinnin jälkeen. Kloonattu geeni sijoitetaan tavallisesti tiettyjen kontrollisekvenssien, kuten promoottorisekvenssien, ohjaukseen (ts. kytketään niihin toiminnallisesti), joita 15 sekvenssejä voi tarjota käyttöön kuljettaja tai klooonatun geenin muodostama yhdistelmärakenne. Ilmentymistä ohjaavat sekvenssit vaihtelevat sen mukaan, onko vektori suunniteltu saamaan aikaan toiminnallisesti kytketyn geenin ilmentyminen prokaryootti- vai eukaryootti-isännässä, ja ne 20 voivat sisältää lisäksi transkriptioon liittyviä element tejä, kuten edistäviä elementtejä (edellä olevia aktivaa-tiosekvenssejä) ja terminaatiosekvenssejä ja/tai translaation aloitus- ja lopetuskohtia.Expression transporter: A clone transporter or vector that nevertheless supports self-expression of a cloned gene after host transformation. The cloned gene is usually placed under the control (i.e., operably linked) to certain control sequences, such as promoter sequences, which may be provided by the transporter or the composite structure of the cloned gene. The expression control sequences will vary depending on whether the vector is designed to effect expression of a functionally linked gene in a prokaryotic or eukaryotic host, and may additionally contain transcription-related elements such as promoter elements (above activation sequences) and / or transcriptional sequences. start and end points.
•;v Isäntä: Isäntä on prokaryoottinen tai eukaryootti- ( 25 nen solu, jota hyödynnetään yhdistelmämateriaalin vastaan- *:··· ottajana ja kantajana.•; v Host: The host is a prokaryotic or eukaryotic (25 cell utilized as a acceptor and carrier of recombinant material *: ···.
«*· ' Keksinnön mukainen isäntä: "Keksinnön mukainen • ·< * · : .·. isäntä" on mikrobi-isäntä, joka ei luonnostaan fermentoin- .···, nin aikana tuota merkittäviä määriä ksylitolia muista * * · 30 yleisistä hiililähteistä kuin D-ksyloosista tai D-ksylu-loosista tai niiden polymeereistä, oligomeereistä tai seoksista, mutta joka on käsitelty tekemään niin keksinnön « « mukaisilla menetelmillä. Ilmaisulla "merkittävä määrä" tarkoitetaan määrää, joka soveltuu puhtaassa muodossa ole-:35 van ksylitolin eristämiseen tai määrää, joka voidaan luo- ίο 1 08300 tettavasti mitata analyysimenetelmin, joita normaalisti käytetään mikrobien fermentointiliemessä olevien hiilihydraattien analysointiin.The host of the invention: The host of the invention is a microbial host that does not naturally produce significant amounts of xylitol from other * * · 30 common carbon sources during fermentation. than D-xylose or D-xylose or their polymers, oligomers or mixtures, but treated to do so by the methods of the invention. The term "significant amount" means an amount suitable for isolation of xylitol in pure form or an amount that can be readily measured by analytical methods normally used for the analysis of carbohydrates in microbial fermentation broth.
Arabitolidehydrogenaasi: On olemassa kaksi D-arabi-5 tolidehydrogenaasityyppiä, D-ksyluloosia muodostava (EC 1.1.11) ja D-ribuloosia muodostava. D-ribuloosia muodostavia dehydrogenaaseja esiintyy villiä tyyppiä olevissa hiivoissa ja sienissä. D-ksyluloosia muodostavia arabitolide-hydrogenaaseja tunnetaan vain bakteereista. Ellei toisin 10 mainita, tässä yhteydessä tarkoitetaan D-ksyluloosia muodostavaa arabitolidehydrogenaasia, ja sitä kutsutaan tässä arabitolidehydrogenaasiksi.Arabitol Dehydrogenase: There are two types of D-Arabic-5 tolide dehydrogenase, D-xylulose (EC 1.1.11) and D-ribulose. D-ribulose-forming dehydrogenases occur in wild-type yeasts and fungi. D-xylulose-forming arabitolide hydrogenases are known only from bacteria. Unless otherwise indicated, herein is meant D-xylulose forming arabitol dehydrogenase and is referred to herein as arabitol dehydrogenase.
Pentoosi-fosfaattitien oksidatiivinen haara: Termin "pentoosi-fosfaattitien oksidatiivinen haara" piiriin on 15 tarkoitettu sisältyväksi se pentoosi-fosfaattireitin osa, joka katalysoi hapetusreaktioita, kuten D-glukoosi-6-fos-faattidehydrogenaasin (EC 1.1.1.49) ja 6-fosfo-D-gluko-naattidehydrogenaasin (EC-1.1.1.44) katalysoimia reaktioita, ja joka hyödyntää heksoosisubstraatteja pentoosifos-20 faattien muodostamiseksi. Pentoosi-fosfaattitien "ei-oksi- datiiviselle" osalle (joka katalysoi myös riboosin netto-muodostusta D-glukoosista) ovat tunnusmerkillisiä ei-ha-pettavat isomeraatiot, kuten riboosi-5-fosfaatti-isomeraa-sin, D-ribuloosi-5-fosfaatti-3-epimeraasin ja transaldo-25 laasin katalysoimat reaktiot. Katso H. R. Mahler ja E. H. *:··♦ Cordes, Biological Chemistry, Harper & Row, publishers,Oxidative branch of the pentose-phosphate pathway: The term "oxidative branch of the pentose-phosphate pathway" is intended to include that portion of the pentose-phosphate pathway which catalyzes oxidation reactions such as D-glucose-6-phosphate dehydrogenase (EC 1.1.1.49) and 6-phospho- D-gluconate dehydrogenase (EC-1.1.1.44) catalysed reactions and utilizes hexose substrates to form pentose phosphate. The "non-oxidative" portion of the pentose-phosphate pathway (which also catalyzes the net formation of ribose from D-glucose) is characterized by non-oxidizing isomers such as ribose-5-phosphate isomerase, D-ribulose-5-phosphate Reactions catalyzed by -3-epimerase and transaldo-25. See H.R. Mahler and E.H. *: ··· Cordes, Biological Chemistry, Harper & Row, Publishers,
New York 1966, s. 448 - 454.New York 1966, pp. 448 - 454.
» · .., Funktionaalinen johdannainen: Proteiinin tai nuk- « 4 i leiinihapon "funktionaalinen johdannainen" on molekyyli, « · .»· .., Functional derivative: The" functional derivative "of a protein or nucleic acid is a molecule.
30 joka on johdettu (saatu) kemiallisesti tai biokemiallises- . ti mainitunlaisesta proteiinista tai nukleiinihaposta, *<>»»· ... jossa on jäljellä (joko toiminnallinen tai rakenteellinen) ♦ » biologinen aktiivisuus, joka on tunnusmerkillinen luontai-; : selle proteiinille tai nukleiinihapolle. Termin "funktio- ; ; 35 naalinen johdannainen" piiriin on tarkoitettu kuuluviksi n 108300 molekyylin "fragmentit", "variantit", "analogit" rai "kemialliset johdannaiset", joissa on jäljellä luontaisen molekyylin toivottu aktiivisuus.30 chemically or biochemically derived. that is to say, of such a protein or nucleic acid, * <> »» · ... with residual (either functional or structural) ♦ »biological activity which is characteristic of nature; : to its protein or nucleic acid. The term "functional derivative" is intended to encompass "fragments", "variants", "analogs" or "chemical derivatives" of the n 108300 molecules which retain the desired activity of the native molecule.
Molekyylin sanotaan tässä yhteydessä olevan jonkin 5 toisen molekyylin "kemiallinen johdannainen", kun se sisältää kemiallisia lisäryhmittymiä, jotka eivät normaalisti ole osa kyseistä molekyyliä. Mainitunlaiset ryhmittymät voivat parantaa molekyylin liukoisuutta, imeytymistä, biologista puoliintumisaikaa jne. Nämä ryhmittymät voivat 10 alentaa molekyylin toksisuutta tai eliminoida molekyylin mahdollisen epätoivottavan sivuvaikutuksen tai lieventää sitä jne. Mainitunlaisia vaikutuksia välittämään kykeneviä ryhmittymiä esitetään teoksessa Remington's Pharmaceutical Sciences 1980. Menettelyt mainitunlaisten ryhmittymien 15 liittämiseksi molekyyliin ovat alalla hyvin tunnettuja.A molecule is referred to herein as a "chemical derivative" of another molecule when it contains additional chemical moieties that are not normally part of that molecule. Such groups may improve the solubility, absorption, biological half-life of the molecule, etc. These groups may reduce, reduce or mitigate the potential toxicity of the molecule, etc. Such groups that are capable of transmitting such effects are described in Remington's Pharmaceutical Sciences 1980. well known in the art.
Fragmentti: Molekyylin, kuten proteiinin tai nukleiinihapon, "fragmentilla" tarkoitetaan osaa luontaisesta aminohappo- tai geneettisestä nukleotidisekvenssistä ja erityisesti keksinnön mukaisia funktionaalisia johdannai-20 siä.Fragment: By "fragment" of a molecule, such as a protein or nucleic acid, is meant a portion of the native amino acid or genetic nucleotide sequence, and in particular the functional derivatives of the invention.
Variantti tai analogi: Proteiinin tai nukleiiniha pon "variantilla" tai "analogilla" tarkoitetaan molekyyliä, joka on rakenteeltaan ja biologiselta aktiivisuudeltaan suurin piirtein luontaisen molekyylin kaltainen, ku-25 ten funktionaalisen alleelin koodittamaa molekyyliä.Variant or analog: By "variant" or "analog" of a protein or nucleic acid is meant a molecule that is substantially similar in structure and biological activity to a molecule encoded by a functional allele.
: .*. II. Metaboliateiden konstruointi ksylitolin biosyn- • · · · teesiä varten • · »:. *. II. Construction of metabolic pathways for xylitol biosynthesis • · · ·
Keksinnön mukaisesti manipuloidaan mikrobi-isännän luontaisia metaboliareittejä siten, että vähennetään hii-30 Ien hyödyntämistä muihin tarkoituksiin kuin ksylitolin • f tuotantoon tai eliminoidaan se. Kaikki keksinnön mukaiset isännät tuottavat ksylitolia yhdessä fermentointivaihees-sa. Yhdessä suoritusmuodossa keksinnön mukaisilla isännillä voi olla riittävä ksylitolidehydrogenaasiaktiivisuus *. # 35 (EC 1.1.1.9) ksylitolin tuottamiseksi. Kuten jäljempänä 12 1 08300 kuvataan, isännissä, joissa ksylitolidehydrogenaasiaktii-visuuden ylituotanto on toivottua, voidaan isäntäsolu kuitenkin transformoida ksylitolidehydrogenaasia koodittavil-la yhdistelmägeeneillä.According to the invention, the natural metabolic pathways of the microbial host are manipulated by reducing or eliminating the utilization of carbon 30 for purposes other than xylitol production. All hosts of the invention produce xylitol in a single fermentation step. In one embodiment, the hosts of the invention may have sufficient xylitol dehydrogenase activity *. # 35 (EC 1.1.1.9) for the production of xylitol. However, as described below, 121083300, in hosts where overproduction of xylitol dehydrogenase activity is desired, the host cell can be transformed with recombinant xylitol dehydrogenase encoding genes.
5 Keksinnön käytännön toteutuksen yhteydessä kaikille keksinnön mukaisille isännille on tunnusmerkillistä kyky syntetisoida ksylitolia hiililähteistä, jotka eivät ole sen rakenteellisia sukulaisia, kuten D-glukoosista, eikä pelkästään D-ksyloosista ja/tai D-ksyluloosista. Keksinnön 10 mukaisilla isännillä on myös kyky erittää syntetisoitu ksylitoli alustaan.In the practice of the invention, all hosts of the invention are characterized by the ability to synthesize xylitol from carbon sources which are not its structural relatives, such as D-glucose, and not only D-xylose and / or D-xylulose. The hosts of the invention also have the ability to secrete synthesized xylitol into the medium.
Esimerkkeinä esitetyissä ja edullisissa suoritusmuodoissa keksinnön mukaisille isännille on tarkemmin määriteltynä tunnusmerkillistä yksi tai kaksi tietä. Ensim-15 mäinen on tie, jolla arabitoli on välituotteena ksylitolin muodostumisessa, ja toinen on tie, jolla ksyluloosi-5-fos-faatti ohjataan ksylitolin muodostukseen defosforylaatio-ja pelkistysreaktioiden kautta. Niinpä keksinnön mukaisille isännille on tunnusmerkillistä vähintään yksi seuraa-20 vista geenimuutoksista: (1) geeni, joka koodittaa proteiinia, jolla on / D-ksyluloosia muodostava D-arabitolidehydrogenaasiaktiivi- · suus (EC 1.1.1.11), on kloonattu isäntään ja saatu siten aikaan D-arabitolin muuttuminen D-ksyluloosiksi (tunnus-25 merkillistä tielle I) ja/tai : (2) isännän transketolaasiaktiivisuutta koodittava • · « • » · « luontainen geeni on inaktivoitu (tunnusmerkillistä tielle • · · II).In the exemplary and preferred embodiments, hosts according to the invention are characterized more precisely by one or two pathways. The first is the pathway by which arabitol is an intermediate in the formation of xylitol, and the second is the pathway by which xylulose-5-phosphate is directed to the formation of xylitol via dephosphorylation and reduction reactions. Thus, the hosts of the invention are characterized by at least one of the following gene alterations: (1) a gene encoding a protein having D-arabitol dehydrogenase activity (EC 1.1.1.11) constituting? D-xylulose has been cloned into a host and thus obtained Conversion of D-arabitol to D-xylulose (id 25 in pathway I) and / or: (2) the innate gene encoding the host transketolase activity has been inactivated (id in pathway II ·).
Lisäksi isännille voidaan tehdä erilaisia muita « · * 30 muuntamisia mainitunlaisten isäntien ksylitolintuotantoky- < M • · vyn parantamiseksi. Kohdissa (1) ja (2) kuvatun kaltaisia :*·*: isäntiä voidaan muuntaa lisäksi siten, että 9 (3) isäntään on kloonattu geeni, joka koodittaa proteiinia, jolla on ksylitolidehydrogenaasiaktiivisuus : ” 35 (EC 1.1.1.9); 13 1 08300 (3) isännän D-ksylulokinaasia (EC 2.7.1.17) koodattava luontainen geeni on inaktivoitu; (4) isäntään on kloonattu geeni, joka koodittaa proteiinia, jolla on D-glukoosi-6-fosfaattidehydrogenaasi- 5 aktiivisuus (EC 1.1.1.49); (4) isäntään on kloonattu geeni, joka koodittaa proteiinia, jolla on 6-fosfo-D-glukonaattidehydrogenaasi-aktiivisuus (EC 1.1.1.44); (5) isäntään on kloonattu geeni, joka koodittaa 10 proteiinia, jolla on D-ribukoosi-5-fosfaatti-3-epimeraasi- aktiivisuus (EC 5.1.3.1).In addition, the hosts may undergo various other transformations to improve the xylitol production capacity of such hosts. In addition, as described in (1) and (2): * · *: The hosts may be further modified by cloning a gene encoding a protein having xylitol dehydrogenase activity into the 9 (3) host: 35 (EC 1.1.1.9); 13 1083 (3) the innate gene encoding the host D-xylulokinase (EC 2.7.1.17) has been inactivated; (4) the host has a cloned gene encoding a protein having D-glucose-6-phosphate dehydrogenase activity (EC 1.1.1.49); (4) the host has a cloned gene encoding a protein having 6-phospho-D-gluconate dehydrogenase activity (EC 1.1.1.44); (5) the host has a cloned gene encoding 10 proteins with D-ribucose-5-phosphate-3-epimerase activity (EC 5.1.3.1).
Yhdessä edullisessa suoritusmuodossa keksinnön mukaisissa isännissä on useampia kuin yksi edellä kuvatuista geenimuutoksista. Yhdessä edullisessa suoritusmuodossa 15 esimerkiksi hiili virtaa D-arabitolista "suoraan" (ts.In one preferred embodiment, the hosts of the invention have more than one of the above described gene alterations. In one preferred embodiment, for example, carbon flows "directly" from D-arabitol (i.e.
yhdessä vaiheessa) D-ksyluloosiin ja D-ksyluloosista "suoraan" ksylitoliin. Mainitunlaisessa suoritusmuodossa keksinnön mukaista isäntää on siten muunnettu sillä tavalla, että isäntään on kloonattu geeni, joka koodittaa proteii-20 nia, jolla on D-ksyluloosia muodostava D-arabitolidehyd- rogenaasiaktiivisuus, ja ksylitolidehydrogenaasia (EC 1.1.1.9) koodittava geeni.in one step) to D-xylulose and from D-xylulose to "directly" xylitol. In such an embodiment, the host of the invention is thus modified by cloning a gene encoding a protein having D-xylulose-forming D-arabitol dehydrogenase activity and a gene encoding xylitol dehydrogenase (EC 1.1.1.9).
:· Tulisi huomata, että vaikka monissa suoritusmuo- ·; ·· doissa keksinnön mukaiset isännät syntetisoivat sisäisesti : 25 D-arabitolia muista hiililähteistä, voitaisiin D-arabito- «ti ' : .·. lia lisätä myös ulkopuolisesti suoraan alustaan.: · It should be noted that while in many embodiments; In the course of the process, the hosts according to the invention synthesize internally: 25 D-arabitol from other carbon sources, could be D-arabitite. also add externally directly to the substrate.
• · # .•;-t Yhdessä toisessa edullisessa suoritusmuodossa ksy- * · ♦ litolin biosynteesitiehen ei sisälly arabitolia välituot-t teenä. Hiilen virtaus tapahtuu sen sijaan D-ksyluloosi-5- »tn» 30 fosfaatista D-ksyluloosiin ja edelleen ksylitoliin. Kun « r ···* hiililähteenä käytetään D-glukoosia, hiilen virtaus tapah- tuisi pentoosifosfaattitien oksidatiivisen osan kautta, D-glukoosista D-glukoosi-6-fosfaattiin, siitä 6-fosfo-D- * * « glukonaattiin ja siitä edelleen D-ribuloosi-5-fosfaattiin. \ ” 35 D-ribuloosi-5-fosfaatti epimeroituisi edelleen D-ksyluloo- 14 108300 si-5-fosfaatiksi, defosforyloituisi D-ksyluloosiksi ja pelkistyisi ksylitoliksi. Niinpä tässä suoritusmuossa hyödynnettäväksi sopivien keksinnön mukaisten isäntien piiriin kuuluisi isäntä, jossa 5 (ai) isäntään on kloonattu geeni, joka koodittaa proteiinia, jolla on D-glukoosi-6-fosfaattidehydrogenaasi-aktiivisuus (EC 1.1.1.49), tai isännän luontainen geeni yli-ilmentyy ja/tai (a2) isäntään on kloonattu geeni, joka koodittaa 10 proteiinia, jolla on 6-fosfo-D-glukonaattidehydrogenaasi-aktiivisuus (EC 1.1.1.44), tai isännän luontainen geeni yli-ilmentyy ja/tai (a3) isäntään on kloonattu geeni, joka koodittaa proteiinia, jolla on D-ribuloosi-5-fosfaatti-3-epimeraasi-15 aktiivisuus, tai isännän luontainen geeni yli-ilmentyy ja/tai (a4) isäntään on kloonattu geeni, joka koodittaa proteiinia, jolla on ksylitolidehydrogenaasiaktiivisuus (EC 1.1.1.9), tai isännän luontainen geeni yli-ilmentyy; 20 (b) luontainen transketolaasigeeni on inaktivoitu ja/tai (c) isännän luontainen ksylulokinaasia (EC it‘j 2.7.1.17) koodittava geeni on inaktivoitu.In another preferred embodiment, the lithol biosynthetic pathway for xy- * · ♦ does not include arabitol as intermediates. Instead, the carbon flow is from D-xylulose-5 »tn» 30 phosphate to D-xylulose and further to xylitol. When D-glucose is used as the «r ··· * carbon source, the carbon flow would be through the oxidative portion of the pentose phosphate pathway, from D-glucose to D-glucose-6-phosphate, to 6-phospho-D- * *« gluconate and further to D- ribulose-5-phosphate. The D-ribulose-5-phosphate would be further epimerized to D-xylulose-10830000 si-5-phosphate, dephosphorylated to D-xylulose and reduced to xylitol. Thus, suitable hosts for use in the present invention would include a host in which the 5 (ai) host has a cloned gene encoding a protein having D-glucose-6-phosphate dehydrogenase activity (EC 1.1.1.49) or an innate host gene. is expressed and / or the (a2) host has a cloned gene encoding 10 proteins with 6-phospho-D-gluconate dehydrogenase activity (EC 1.1.1.44) or the innate host gene is overexpressed and / or the (a3) host has a cloned gene encoding a protein having D-ribulose-5-phosphate-3-epimerase-15 activity or an innate host gene is overexpressed and / or (a4) the host has a cloned gene encoding a protein having xylitol dehydrogenase activity ( EC 1.1.1.9), or the innate gene of the host is overexpressed; (B) the native transketolase gene is inactivated and / or (c) the gene encoding the host's native xylulokinase (EC it'j 2.7.1.17) is inactivated.
•;"Defosforylaatiovaihe (D-ksyluloosifosfaatin muuttu-25 minen D-ksyluloosiksi) on ainoa vaihe, jota katalysoi ent- « < : .*. syymi, jota ei ole karakterisoitu puhtaassa muodossa. Ent- «»« « syymiaktiivisuuden, joka saa aikaan vastaavan vaiheen • · » (D-ribuloosi-5-fosfaatista D-ribuloosiksi) osmofiilisen hiivan luontaisella D-arabitolin muodostumistiellä, on • « . · * ( · 30 aiemmin osoitettu olevan epäspesifinen ja pystyvän kata- • * ·;·* lysoimaan myös ksyluloosi-5-fosfaatin defosforylaatiota :T; [Ingram, J. M. ja Wood, W. A., J. Bacteriol. 89 (1965) 1186 - 1194]. Transketolaasin mutaatiolla ja oksidatiivi-sen pentoosifosfaattitien näiden kahden dehydrogenaasin 35 yli-ilmentymisellä on kaksoistehtävä. Ne voivat ensinnäkin 108300 ίο parantaa tien I tehoa lisäämällä ribuloosi-5-fosfaatin määrää solussa ja siten arabitolin ksylitolin tuotantoa. Samasta muunnosyhdistelmästä pitäisi toiseksi olla seurauksena myös reitin II toiminnalle välttämättömän ksylu-5 loosi-5-fosfaatin ylikerääntyminen.•; "The dephosphorylation step (conversion of D-xylulose phosphate to D-xylulose) is the only step catalyzed by an enzyme that has not been characterized in its pure form. the corresponding step • · (from D-ribulose-5-phosphate to D-ribulose) in the natural pathway of D-arabitol formation of the osmophilic yeast has • «. · * (· 30 previously shown to be non-specific and able to catalyze xylulose-5-phosphate dephosphorylation: T; [Ingram, J.M. and Wood, W.A., J. Bacteriol. 89 (1986) 1186-1194] The mutation of the transketolase and the overexpression of these two dehydrogenases in the oxidative pentose phosphate pathway have a dual function. first, the 108300 ίο improves the potency of Road I by increasing the amount of ribulose-5-phosphate in the cell and thus the production of xylitol by arabitol. ttömän ksylu lodge-5-5-phosphate ylikerääntyminen.
Siksi menetelmät, joissa hyödynnetään luonnossa esiintyvää tietä, joka johtaa D-arabitolin muodostumiseen erilaisista hiililähteistä, ja pidennetään tätä tietä kahdella lisäreaktiolla D-arabitolin muuttamiseksi ksylitoli) liksi, eivät ole aina mahdollinen tie keksinnön puitteissa. Muita teitä, jotka johtavat ksylitoliin lopullisena metaboliatuotteena ja joissa ei ole D-arabitolia välituotteena, voidaan konstruoida. Niinpä ksylitoliin D-ribuloo-si-5-fosfaatista johtava tie voidaan toteuttaa yhden tai ' 15 useamman reaktioketjun kautta. D-ribuloosi-5-fosfaatti voidaan muuttaa tehokkaasti D-ksyluloosi-5-fosfaatiksi D-ribuloosi-5-fosfaatti-3-epimeraasin avulla, ja jos D-ksyluloosi-5-fosfaatin muuttuminen edelleen estetään transketolaasigeenissä esiintyvän mutaation kautta, voi-20 daan kerääntynyt D-ksyluloosi-5-fosfaatti defosforyloida saman epäspesifisen fosfataasin avulla kuin D-ribuloosi- 5-fosfaatti [Ingram, J. M. et ai., J. Bacteriol. 89 (1965) 1186 - 1194] ja pelkistää ksylitoliksi ksylitolidehydroge-naasin avulla. Tämän tien toteuttaminen saattaa lisäksi ;\· 25 vaatia D-ksylulokinaasigeenin inaktivointia, jotta mini- : .·. moidaan energiahäviö, jonka aiheuttaa seuraava turha sil- • · · mukka: D-ksyluloosi-5-fosfaatti -* D-ksyluloosi -» D-ksy- • ♦ · luloosi-5-fosfaatti. Geneettinen lisämuutos - D-ribuloki-, naasigeenin (EC 2.7.1.47) tuominen ja (yli)ilmentyminen - *** c # 30 voisi minimoida mainitunlaisten kantojen samanaikaisen • * D-arabitolituotannon sitomalla epäspesifisen fosfataasin vaikutuksesta syntyneen D-ribuloosin. D-ribuloosi muute-taan takaisin D-ribuloosi-5-fosfaatiksi ja edelleen D-ksy-luloosi-5-fosfaatiksi.Therefore, methods utilizing the naturally occurring pathway leading to the formation of D-arabitol from various carbon sources and extending this pathway by two additional reactions to convert D-arabitol to xylitol) are not always feasible within the scope of the invention. Other pathways leading to xylitol as a final metabolite and not containing D-arabitol as an intermediate can be constructed. Thus, the pathway leading to xylitol from D-ribulose-5-phosphate can be accomplished through one or more multiple reaction chains. D-ribulose-5-phosphate can be efficiently converted to D-xylulose-5-phosphate by D-ribulose-5-phosphate-3-epimerase, and if the conversion of D-xylulose-5-phosphate is further prevented by mutation in the transketolase gene, D-xylulose-5-phosphate accumulated is dephosphorylated by the same non-specific phosphatase as D-ribulose-5-phosphate [Ingram, JM et al., J. Bacteriol. 89, 1186-1194 (1965)] and reduces it to xylitol by means of xylitol dehydrogenase. In addition, realization of this pathway may require the inactivation of the D-xylulokinase gene in order to:. to reduce the energy loss caused by the following unnecessary silyl: D-xylulose-5-phosphate - * D-xylulose - »D-xy- • ♦ · lulose-5-phosphate. Additional genetic alteration - Importation and (over) expression of the D-ribuloki, nase gene (EC 2.7.1.47) - could minimize the simultaneous production of * * D-arabitol in such strains by binding to D-ribulose produced by nonspecific phosphatase. D-ribulose is converted back to D-ribulose-5-phosphate and further to D-xylulose-5-phosphate.
16 1 0 8 300 III. Keksinnön mukaisten isäntien konstruointi16 1 0 8 300 III. Construction of hosts according to the invention
Menetelmää keksinnön mukaisten isäntien käsittelemiseksi geeniteknisesti helpotetaan keksinnön mukaisesti eristämällä ja sekventoimalla osittain puhdas proteiini, 5 joka koodittaa kiinnostuksen kohteena olevaa entsyymiä, tai kloonaamalla mainittua proteiinia koodittamaan kykeneviä geenisekvenssejä polymeraasiketjureaktiomenetelmin ja saattamalla mainitunlaiset geneettiset sekvenssit ilmentymään. Tässä käytettynä termillä "geneettiset sekvens-10 sit" tarkoitetaan nukleiinihappomolekyyliä (edullisesti DNA:ta). Geneettisiä sekvenssejä, joilla on kyky koodittaa proteiineja, on peräisin erilaisista lähteistä. Näihin lähteisiin kuuluvat genomi-DNA, cDNA, synteettinen DNA ja niiden yhdistelmät. Edullinen genomi-DNA:n lähde on cDNA-15 kirjasto, joka on valmitettu halutun mRNA:n tai proteiinin ilmentymistä tunnetusti indusoivissa olosuhteissa kasvatetun hiivan mRNA:sta.The method of genetic engineering of hosts according to the invention is facilitated by isolating and sequencing a partially pure protein encoding the enzyme of interest or cloning said protein sequences capable of encoding said protein by polymerase chain reaction methods. As used herein, the term "genetic sequences" refers to a nucleic acid molecule (preferably DNA). Genetic sequences that have the ability to encode proteins are derived from a variety of sources. These sources include genomic DNA, cDNA, synthetic DNA, and combinations thereof. A preferred source of genomic DNA is the cDNA-15 library prepared from yeast mRNA grown under conditions known to induce expression of the desired mRNA or protein.
Keksinnön mukainen cDNA ei sisällä luonnossa esiintyviä introneja, jos cDNA on valmistettu käyttämällä val-20 mistä mRNA:ta templaattina. Keksinnön mukainen genomi-DNA voi sisältää tai olla sisältämättä luonnossa esiintyviä introneja. Lisäksi tällainen genomi-DNA voidaan valmistaa liittyneenä geenisekvenssien 5'-promoottorialueeseen ja/ tai 3'-pään transkription terminaatioalueeseen. Lisäksi : 25 tällainen genomi-DNA voidaan valmistaa liittyneenä geneet-« « : tisiin sekvensseihin, jotka koodittavat mRNA:n 5'-pään • · · ,·;·# transloitumatonta aluetta, ja/tai geneettisiin sekvenssei- • · · hin, jotka koodittavat 3'-pään transloitumatonta aluetta. Mikäli isäntäsolu pystyy tunnistamaan mRNA:n ja proteiinin 30 ilmentymiseen liittyvät transkriptiota ja/tai translaatio- • « ...* ta säätelevät signaalit, voidaan luontaisen geenin 5'- ja/tai 3'-pään transkriptoitumattomat alueet ja/tai mRNA:n 5'- ja/tai 3'-pään transloitumattomat alueet säilyttää ja käyttää niitä transkription ja translaation säätelyyn.The cDNA of the invention does not contain naturally occurring introns if the cDNA is prepared using a val-20 mRNA as a template. The genomic DNA of the invention may or may not contain naturally occurring introns. In addition, such genomic DNA may be prepared linked to the 5 'promoter region and / or the 3' end transcription termination region of the gene sequences. In addition: 25 such genomic DNA can be produced associated with genetic sequences encoding the 5 'end of the mRNA, and / or genetic sequences encoding the 5' untranslated region of the mRNA. encode the 3 'untranslated region. If the host cell is able to recognize transcriptional and / or translational signals associated with the expression of mRNA and protein, the 5 'and / or 3' end of the native gene and / or the 5 'and / or 3' ends of the mRNA may be transcribed. The untranslated regions of the 'and / or 3' ends are retained and used to regulate transcription and translation.
• " 35 Genomi-DNA voidaan eristää ja puhdistaa mistä tahansa ha- 17 108300 luttua proteiinia luonnostaan tuottavasta isäntäsolusta, erityisesti sieni-isännästä, alalla hyvin tunnetuin menetelmin (katso esimerkiksi Guide to Molecular Cloning Techniques, toim. S. L. Berger et ai., Academic Press 1987).Genomic DNA can be isolated and purified from any naturally occurring host cell, particularly a fungal host, of the desired protein (see, for example, Guide to Molecular Cloning Techniques, eds. SL Berger et al., Academic Press). 1987).
5 Käytettävä mRNA-valmiste on edullisesti rikastettu haluttua proteiinia koodittavan mRNA:n suhteen joko luonnostaan, kyseistä proteiinia suuria määriä tuottavista soluista tapahtuneen eristyksen kautta, tai in vitro, menetelmin, joita käytetään yleisesti mRNA-valmisteiden rikas-10 tamiseen määrättyjen sekvenssien suhteen, kuten sakkaroo-sigradienttisentrifugoinnilla, tai kumpaakin kautta.Preferably, the mRNA preparation used is enriched for the mRNA encoding the desired protein, either naturally, by isolation from high-yielding cells of the protein, or in vitro, methods commonly used to enrich mRNAs for specific sequences, such as sucrose. -gradient centrifugation, or both.
Vektoriin tapahtuvaa kloonaamista varten mainitunlaiset soveltuvat DNA-valmisteet (joko genomi-DNA tai cDNA) leikataan tai vastaavasti pilkotaan entsymaattises-15 ti ja ligatoidaan asianmukaisiin vektoreihin (joko genomi-DNA: ta tai cDNArta käsittävän) yhdistelmägeenikirjaston muodostamiseksi.For cloning into a vector, such suitable DNA preparations (either genomic DNA or cDNA) are cleaved or digested, respectively, and ligated into appropriate vectors (either containing genomic DNA or cDNA) to form a recombinant gene library.
Haluttua proteiinia tai sen funktionaalisia johdannaisia koodittava DNA-sekvenssi voidaan insertoida DNA-20 vektoriin tavanomaisin menetelmin, mukaan luettuina päiden tekeminen tylpiksi tai portaittaisiksi ligaatiota varten, restriktioentsyymipilkonta asianmukaisten päiden aikaansaamiseksi, tarttuvien päiden täyttäminen tarvittaessa, ; ; käsittely alkalisella fosfataasilla epätoivottavan liitty- : 25 misen estämiseksi ja asianmukaisten ligaasien avulla teh- : .·. tävä ligatointi. Tällaisia käsittelymenetelmiä esitetään * * · teoksessa Maniatis, T. et ai., Molecular Cloning (A Lab- • · · oratory Manual), 2. p., Cold Spring Harbor Laboratory 1988, ja ne ovat alalla hyvin tunnettuja.The DNA sequence encoding the desired protein or functional derivatives thereof may be inserted into a DNA-20 vector by conventional techniques, including blunting or stepwise ligation, restriction enzyme cleavage to provide appropriate ends, filling of adhesive ends as needed; ; treatment with alkaline phosphatase to prevent unwanted incorporation and use of appropriate ligases. ligation. Such processing methods are disclosed in Maniatis, T., et al., Molecular Cloning (A Lab- " Oratory Manual), 2 p., Cold Spring Harbor Laboratory 1988, and are well known in the art.
* * 30 Haluttua geeniä koodittavia sekvenssejä sisältäviä ♦ · ...* kirjastoja voidaan seuloa ja haluttu geenisekvenssi iden- :*·*: tifioida millä tahansa keinolla, jolla voidaan spesifises- ti valikoida mainitunlaista geeniä tai proteiinia koodittava sekvenssi, kuten esimerkiksi a) tekemällä hybridisaa-• 35 tio yhden tai useamman asianmukaisen nukleiinihappokoetti- 18 108300 men kanssa, joka sisältää tätä proteiinia vastaavalle DNA:lie spesifisen sekvenssin, tai b) hybridisaatiovali-kointi-translaatioanalyysillä, jossa kyseisen kloonin kanssa hybridisoituva luonnon mRNA luetaan in vitro ja 5 karakterisoidaan edelleen translaatiotuotteet, tai c) jos itse kloonatut geneettiset sekvenssit ovat kykeneviä ilmentämään mRNA:ta, immuunisaostamalla kloonin sisältävän isännän tuottama transloitunut proteiinituote.* * 30 Libraries containing the coding sequences for the desired gene can be screened and the desired gene sequence identified: * · *: by any means capable of specifically selecting the coding sequence for such a gene or protein, e.g. hybridization with one or more appropriate nucleic acid probes 18 108300 containing a sequence specific for the DNA corresponding to this protein; or b) hybridization selection translation analysis in which the natural mRNA hybridizing to that clone is read in vitro and further characterized. or c) if the self-cloned genetic sequences are capable of expressing the mRNA, by an immunoprecipitation of the translated protein product produced by the host containing the clone.
Tietylle proteiinille spesifisiä oligonukleotidi-10 koettimia, joita voidaan käyttää kloonien toteamiseen tähän proteiiniin liittyviksi, voidaan suunnitella tunnet-taessa proteiinin aminohapposekvenssi tai mainitunlaista proteiinia tai jotakin sukulaisproteiinia koodittavan DNA: n nukleiinihapposekvenssi. Vaihtoehtoisesti voidaan 15 muodostaa vasta-aineita proteiinin puhdistettuja muotoja vastaan ja käyttää niitä ainutlaatuisten proteiinidetermi-nanttien läsnäolon totoeamiseen haluttua kloonattua proteiinia ilmentävistä transformanteista. Peptidin sisältämä aminohapporyhmäsekvenssi merkitään tässä joko käyttämällä 20 yleisesti käytettäviä kolmikirjaimisia merkintöjä tai yksikirjaimisia merkintöjä. Luettelo näistä kolmikirjaimisista ja yksikirjaimisista merkinnöistä on löydettävissä oppikirjoista, kuten Lehninger, A., Biochemistry, Worth ] Publishers, New York, NY 1970. Kun aminohapposekvenssi : 25 esitetään vaakasuorassa, aminopää on tarkoitettu olemaan • · : ,·, vasemmassa ja karboksipää oikeassa päässä, ellei toisin * · · mainita. Vastaavasti, ellei toisin mainita tai käy ilmiOligonucleotide-10 probes specific for a particular protein, which can be used to identify clones associated with that protein, can be designed by knowing the amino acid sequence of the protein or the nucleic acid sequence of DNA encoding such protein or a related protein. Alternatively, antibodies to purified forms of the protein can be generated and used to detect the presence of unique protein determinants from transformants expressing the desired cloned protein. The amino acid group sequence contained in the peptide is herein designated using either the commonly used three-letter designations or single-letter designations. A list of these three-letter and one-letter entries can be found in textbooks such as Lehninger, A., Biochemistry, Worth] Publishers, New York, NY 1970. When the amino acid sequence: 25 is shown horizontally, the amino terminus is intended to be · ·: unless otherwise stated * · ·. Similarly, unless otherwise stated or revealed
• ( I• (I
asiayhteydestä, nukleiinihapposekvenssi esitetään siten, että 5'-pää on vasemmalla.context, the nucleic acid sequence is shown with the 5 'end to the left.
’ * 30 Koska geneettinen koodi on degeneroitunut, voidaan • · · käyttää useampaa kuin yhtä kodonia koodittamaan jotakin ;*j*. määrättyä aminohappoa (Watson, J. D. teoksessa Molecular'* 30 Because the genetic code is degenerate, more than one codon can be used to encode something; * j *. a specific amino acid (Watson, J.D. Molecular
Biology of the Gene, 3. p., W. A: Benjamin, Inc., Menlo Park, CA 1977). Peptidifragmentit analysoidaan sellaisten ; 35 aminohapposekvenssien identifioimiseksi, joita voivat koo- 19 108300 dittaa oligonukleotidit, joilla degeneraatioaste on alhaisin. Tämä tehdään identifioimalla sekvenssit, jotka sisältävät vain yhden kodonin koodittamia aminohappoja.Biology of the Gene, p.3, W. A: Benjamin, Inc., Menlo Park, CA 1977). Peptide fragments are analyzed for such; 35 to identify oligonucleotides with the lowest degree of degeneracy. This is done by identifying sequences containing only one codon-encoded amino acids.
Vaikka aminohapposekvessiä voi satunnaisesti koo-5 dittaa vain yksi oligonukleotidisekvenssi, voi aminohappo-sekvenssiä usein koodittaa mikä tahansa joukosta vastaavia oligonukleotideja. Tärkeää on, että samalla kun kaikki tämän joukon jäsenet sisältävät oligonukleotidisekvensse-jä, joilla on kyky koodittaa samaa peptidifragmenttia ja 10 jotka siten mahdollisesti sisältävät saman oligonukleoti-disekvenssin kuin kyseistä peptidifragmenttia koodittava geeni, vain yksi tämän joukon jäsen sisältää nukleotidi-sekvenssin, joka on identtinen geenin koodittavan eksoni-sekvenssin kanssa. Koska tämä jäsen on läsnä joukossa ja 15 pystyy hybridisoitumaan DNA:n kanssa jopa joukon muiden jäsenten läsnä ollessa, on mahdollista käyttää fraktioima-tonta oligonukleotidijoukkoa samalla tavalla kuin käytettäisiin yhtä oligonukleotidia peptidiä koodittavan geenin kloonaamiseen.Although the amino acid sequence may be randomly coded for by a single oligonucleotide sequence, the amino acid sequence can often be encoded by any one of a plurality of corresponding oligonucleotides. Importantly, while all members of this set contain oligonucleotide sequences that have the ability to encode the same peptide fragment, and thus possibly contain the same oligonucleotide sequence as the gene encoding that peptide fragment, only one member of this set contains an identical nucleotide sequence. with the exon sequence encoding the gene. Because this member is present in a pool and is capable of hybridizing with DNA even in the presence of a number of other members, it is possible to use an unfractionated set of oligonucleotides in the same way as one oligonucleotide would be used to clone a gene encoding a peptide.
20 Käyttämällä geneettistä koodia voidaan aminohappo- sekvenssistä identifioida yksi tai useampia erilaisia oli-, gonukleotideja, joista kukin pystyisi koodittamaan halut tua proteiinia. Todennäköisyys, että jokin määrätty oligo-, ; nukleotidi todellisuudessa muodostaa varsinaisen proteii- : 25 nia koodittavan sekvenssin, voidaan arvioida tarkastele- • · : .·. maila epänormaaleja emäspariutumissuhteita ja taajuutta, • » 9 · .···, jolla jotakin määrättyä kodonia todellisuudessa käytetään • « 4 (jonkin määrätyn aminohapon koodittamiseen) eukaryoottiso-, luissa. Käyttämällä "kodoninkäyttösääntöjä" identifioidaan 30 yksi oligonukleotidisekvenssi tai joukko oligonukleotidi- • · ···* sekvenssejä, jotka sisältävät teoreettisen "todennäköi- :*·*: simmän" nukleotidisekvenssin, jolla on kyky koodittaa pro- teiinisekvenssejä.Using the genetic code, one or more different ol, gonucleotides can be identified from the amino acid sequence, each of which would encode the desired protein. The probability that any given oligo-,; nucleotide actually constitutes the actual coding sequence for the protein, it may be appreciated. club abnormal base pairing ratios and frequency, • »9 ·. ···, which actually uses a particular codon •« 4 (to encode a particular amino acid) in eukaryotic cells. Using "codon usage rules", one oligonucleotide sequence or a set of oligonucleotide • · ··· * sequences containing a theoretical “probability: * · *: simpler” nucleotide sequence having the ability to encode protein sequences is identified.
Sopiva oligonukleotidi tai oligonukleotidijoukko, * '* 35 jolla on kyky koodittaa jonkin tietyn geenin jotakin frag- 20 1 0 8 3 0 0 menttia (tai joka on komplementaarinen tällaiselle oligo-nukleotidille tai oligonukleotidijoukolle), voidaan syntetisoida alalla hyvin tunnetuin keinoin (katso Synthesis and Application of DNA and RNA, toim. S. A. Narang, Aca-5 demic Press, San Diego, CA 1987) ja käyttää koettimena mainitunlaista geeniä vastaavan kloonin identifiointiin ja eristämiseen alalla tunnetuin menetelmin. Menetelmiä nukleiinihappojen hybridisoimiseksi ja kloonien identifioimiseksi esittävät Maniatis, T. et ai. teoksessa Molecular 10 Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratories, Cold Spring Harbor, NY 1982 ja Hames, B. D. et al. teoksessa Nucleic Acid Hybridization, A Practical Approach, IRL Press, Washington, DC 1985. Ne edellä kuvatun geenikirjaston jäsenet, joiden havaitaan pystyvän maini-15 tunlaiseen hybridisaatioon, analysoidaan sitten sisältämiensä koodittavien sekvenssien pituuden ja luonteen suhteen.A suitable oligonucleotide or set of oligonucleotides * '* 35 that has the ability to encode (or is complementary to such an oligonucleotide or set of oligonucleotides) a fragment of a particular gene can be synthesized by methods well known in the art (see Synthesis and Application of DNA and RNA, edited by Narang SA, Aca-5 demic Press, San Diego, CA 1987) and used as a probe for the identification and isolation of a corresponding clone by methods known in the art. Methods for hybridizing nucleic acids and identifying clones are described by Maniatis, T. et al. Molecular 10 Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratories, Cold Spring Harbor, NY 1982; and Hames, B. D. et al. Nucleic Acid Hybridization, A Practical Approach, IRL Press, Washington, DC 1985. Those members of the above-described gene library found to be capable of said 15-hour hybridization are then analyzed for the length and nature of the coding sequences they contain.
Halutun koodittavan DNA-sekvenssin detektoinnin helpottamiseksi edellä kuvattu DNA-koetin leimataan detek-20 toitavissa olevalla ryhmällä. Tällainen detektoitavissa oleva ryhmä voi olla mikä tahansa materiaali, jolla on detektoitavissa oleva fysikaalinen tai kemiallinen ominaisuus. Tällaiset materiaalit ovat pitkälle kehitettyjä nuk-leiinihappohybridisaatioalalla, ja yleisesti ottaen lähes : 25 mitä tahansa tällaisissa menettelyissä käyttökelpoista ft i • .·. merkkiainetta voidaan soveltaa tähän keksintöön. Erityisen • · i [·.'/ käyttökelpoisia ovat radioaktiiviset merkkiaineet, kuten 32P, 3H, 14C, 35S, 125I tms. Voidaan käyttää mitä tahansa ra-, dioaktiivista merkkiainetta, joka antaa tulokseksi riittä- 30 vän signaalin ja jolla on riittävä puoliintumisaika. Jos • i ...* oligonukleotidi on yksisäikeinen, se voidaan leimata ra- dioaktiivisesti käyttämällä kinaasireaktioita. Vaihtoeh- # toisesti polynukleotidit ovat käyttökelpoisia nukleiini-happohybridisaatiokoettimina myös leimattuina ei-radioak- 21 1 08300 tiivisella merkkiaineella, kuten biotiinilla, entsyymillä tai fluoresoivalla ryhmällä.To facilitate detection of the desired coding DNA sequence, the DNA probe described above is labeled with a detectable moiety. Such a detectable group may be any material having a detectable physical or chemical property. Such materials are highly advanced in the field of nucleic acid hybridization, and generally close to: 25 any of the ft i •. · Useful in such procedures. the marker can be applied to the present invention. Particularly useful are radioactive markers such as 32P, 3H, 14C, 35S, 125I, etc. Any radioactive, radioactive marker which provides a sufficient signal and has a sufficient half-life can be used. If the? 1 ... * oligonucleotide is single-stranded, it can be radiolabeled using kinase reactions. Alternatively, polynucleotides are useful as nucleic acid hybridization probes also labeled with a non-radioactive tag such as biotin, enzyme or fluorescent moiety.
Yhteenvetona voidaan siten todeta, että proteiini-sekvenssin osan selvittäminen antaa mahdollisuuden identi-5 fioida teoreettinen "todennäköisin" DNA-sekvenssi tai joukko tällaisia sekvenssejä, joilla on kyky koodittaa mainitunlaista peptidiä. Konstruoimalla tälle teoreettiselle sekvenssille komplementaarinen oligonukleotidi (tai konstruoimalla "todennäköisimpien" oligonukleotidien jou-10 kolle komplementaarinen joukko oligonukleotideja) saadaan DNA-molekyyli (tai joukko DNA-molekyylejä), joilla on kyky toimia koettimena (koettimina) geenin sisältävien kloonien identifioimiseksi ja eristämiseksi.In summary, therefore, elucidation of a portion of a protein sequence provides the opportunity to identify a theoretical "most likely" DNA sequence, or a set of such sequences, capable of encoding such a peptide. By constructing an oligonucleotide complementary to this theoretical sequence (or by constructing a set of oligonucleotides complementary to a set of "most probable" oligonucleotides), a DNA molecule (or set of DNA molecules) is obtained which has the ability to act as a probe (s).
Noudatettaessa yhtä vaihtoehtoista tapaa geenin 15 kloonaamiseksi valmistetaan kirjasto käyttämällä ilmenty-misvektoria, kloonaamalla DNA tai edullisemmin kyseistä proteiinia ilmentämään kykenevästä solusta valmistettu cDNA ilmentymisvektoriin. Kirjastosta etsitään sitten jäseniä, jotka ilmentävät haluttua proteiinia, esimerkiksi 20 tutkimalla kirjasto proteiinin vasta-aineilla.Following one alternative way of cloning the gene, a library is prepared using an expression vector, cloning DNA, or more preferably, a cDNA prepared from a cell capable of expressing the protein in question into the expression vector. The library is then searched for members expressing the desired protein, for example, by examining the library for protein antibodies.
Edellä käsitellyillä menetelmillä pystytään siten identifioimaan geenisekvenssit, joilla on kyky koodittaa proteiinia tai tämän proteiinin biologisesti aktiivisia tai antigeenisiä fragmentteja. Mainitunlaisten geenisek- 25 venssien karakterisoimiseksi tarkemmin ja yhdistelmäpro- : teiinin tuottamiseksi on toivottavaa ilmentää näiden sek- • * · · venssien koodittamia proteiineja. Tällaisella ilmentämi- « sellä identifioidaan ne kloonit, jotka ilmentävät proteii-neja, joilla on halutun proteiinin tunnusmerkilliset piir- i 30 teet. Tällaisiin tunnusmerkillisiin piirteisiin voivat V kuulua mm. kyky sitoa spesifisesti vasta-ainetta, kyky • · · V * herättää luontaista, ei-yhdistelmäproteiinia sitomaan ky- kenevien vasta-aineiden tuotantoa, kyky antaa solulle ent-;·. syymiaktiivisuus, joka on kyseisen proteiinin ominaisuus, 22 1 08300 ja kyky tuoda vastaanottajasoluun jokin ei-entsymaattinen (mutta spesifinen) toiminto.Thus, the methods discussed above are capable of identifying gene sequences capable of encoding a protein or biologically active or antigenic fragments thereof. In order to further characterize such gene sequences and to produce recombinant protein, it is desirable to express the proteins encoded by these sequences. Such expression identifies those clones expressing proteins that have the characteristic features of the desired protein. Such characteristic features may include V, e.g. ability to specifically bind antibody, ability to · · · V * induce production of antibodies capable of binding native non-recombinant protein, ability to give the cell ent-; ·. enzymatic activity, which is a property of the protein in question, and the ability to introduce a non-enzymatic (but specific) function into the recipient cell.
DNA-sekvenssiä voidaan lyhentää alalla tunnetuin menetelmin halutun geenin eristämiseksi kromosomialueelta, 5 joka sisältää enemmän informaatiota kuin on tarpeellista tämän geenin hyödyntämiseksi keksinnön mukaisissa isännissä. Voidaan hyödyntää esimerkiksi restriktiopilkontaa täyspitkän sekvenssin katkaisemiseksi halutusta kohdasta. Vaihtoehtoisesti tai lisäksi voidaan käyttää DNA-molekyy-10 Iin 3'-päästä käsin katkaisevia nukleaaseja tietyn sekvenssin pilkkomiseksi lyhennettyyn muotoon, minkä jälkeen halutun pituinen jakso identifioidaan ja puhdistetaan gee-lielektroforeesilla ja DNA-sekventoinnilla. Mainitunlaisiin nukleaaseihin kuuluvat esimerkiksi eksonukleaasi III 15 ja Bal31. Muut nukleaasit ovat alalla hyvin tunnettuja.The DNA sequence may be truncated by methods known in the art to isolate a desired gene from a chromosomal region containing more information than is necessary to utilize this gene in the hosts of the invention. For example, a restriction cleavage may be utilized to cleave a full-length sequence at a desired site. Alternatively or additionally, nucleases cleaving manually at the 3 'end of the DNA molecule may be used to cleave a particular sequence into a truncated form, followed by identification and purification by gel electrophoresis and DNA sequencing of the desired length. Such nucleases include, for example, exonuclease III15 and Bal31. Other nucleases are well known in the art.
Toteutettaessa keksintö käytännössä voidaan mallina käyttää osmofiilistä hiivaa Z. rouxii. Z. rouxii soveltuu elintarvikkeiden tuottamiseen, sillä sitä käytetään perinteisesti Japanissa soijakastikkeen valmistukseen. Tätä 20 hiivaa on kuvattu esimerkiksi teoksessa The Yeasts, A Taxonomic Study, toim. Kreger-van Rij, Elsevier Science publishers B.V., Amsterdam 3984, jossa tätä hiivaa kuvataan sivuilla 462 - 465. Muita D-arabitolia tuottavia hiivoja, kuten Candida polymorphaa, Torulopsis candidaa, Can-·, 25 did a tropicalista, Pichia farinosaa, Torulaspora hansenii- : ta jne., samoin kuin D-arabitolia tuottavia sieniä, kuten :*·*: Dendryphiella salinaa tai Schizophyllum communea, voidaan myös käyttää isäntäorganismeina tämän keksinnön tarkoituk-siin.In practicing the invention, the osmophilic yeast Z. rouxii may be used as a model. Z. rouxii is suitable for food production as it is traditionally used in Japan for making soy sauce. These 20 yeasts are described, for example, in The Yeasts, A Taxonomic Study, ed. Kreger-van Rij, Elsevier Science Publishers BV, Amsterdam 3984, which describes this yeast on pages 462-465. Other D-arabitol producing yeasts such as Candida polymorpha, Torulopsis candida, Can-, 25 did a tropical, Pichia farinosa, Torulaspora hansenii -, etc., as well as D-arabitol producing fungi such as: * · *: Dendryphiella salina or Schizophyllum commune can also be used as host organisms for the purposes of this invention.
.·> , 30 D-arabitolia D-ksyluloosiksi hapettavia entsyymejä (EC 1.1.1.11) tiedetään esiintyvän bakteereissa muttei « i « V · hiivoissa eikä sienissä. Tämän keksinnön yhteydessä ,, / Klebsiella terrigena on D-arabitolidehydrogenaasigeenin :·. (D-ksyluloosin muodostumiseen johtavan geenin) edullinen : 35 lähde, sillä se on ei-patogeeninen maabakteeri ja sillä on • > 23 108300 korkea indusoitavissa oleva D-arabitolidehydrogenaasiak-tiivisuus. Esimerkeissä käytetyn Klebsiella terrigena -kannan Phpl toimitti K. Haahtela, Helsingin yliopisto. Tämän kannan eristämistä kuvaavat Haahtela et ai. julkai-5 sussa Appi. Env. Microbiol. 45 (1983) 563 - 570. D-arabi-tolidehydrogenaasigeenin kloonaus voidaan tehdä kätevästi konstruoimalla K. terrigenan kromosomi-DNA:n käsittävä geenikirjasto sopivassa vektorissa, esimerkiksi hyvin tunnetussa ja kaupallisesti saatavissa olevassa plasmidissa 10 pUC19. Tällä kirjastolla transformoidaan jokin monista E. coli -kannoista, joilla on kyky hyödyntää D-ksyluloosia muttei D-arabitolia ainoana hiililähteenä. Stratagenesta saatavissa oleva E. coli -kanta SCSI on yksi esimerkki sopivista kannoista. Transformantit siirrostetaan sitten 15 alustalle, joka sisältää D-arabitolia ainoana hiililähteenä, ja eristetään tällä alustalla kasvamaan kykenevät kloonit. K. terrigenan D-arabitolidehydrogenaasia koodattava alue voidaan eristää kätevästi 1,38 ke:n (kiloemäksen) pituisena BclI-CIal-fragmenttina ja liittää yhteen 20 asianmukaisten promoottori- ja transkriptionlopetussek- venssien kanssa. Saccharomyces cerevisiaen ADCJ-promootto-ri ja transkriptioterminaattori ovat esimerkkejä transkriptiota säätelevistä elementeistä, jotka soveltuvat tämän keksinnön tarkoituksiin käytettäessä isäntäorganismina :, 'ί 25 hiivaa Z. rouxii. HDCI-sekvenssi on saatavissa GenBankis- :.f: ta.·>, 30 D-arabitol Oxidizing enzymes (D-xylulose) (EC 1.1.1.11) are known to occur in bacteria but not in yeast or fungi. In the context of the present invention ,, / Klebsiella terrigena has a D-arabitol dehydrogenase gene: ·. (Gene leading to D-xylulose formation) preferred: 35 source because it is a non-pathogenic terrestrial bacterium and has •> 23 108300 high inducible D-arabitol dehydrogenase activity. The Klebsiella terrigena strain used in the examples, Phpl, was provided by K. Haahtela, University of Helsinki. Isolation of this strain is described by Haahtela et al. in public-5 suspi Help. Env. Microbiol. 45: 563-570 (1983). Cloning of the D-Arabic tolidehydrogenase gene can be conveniently accomplished by constructing a gene library comprising K. terrigena chromosomal DNA in a suitable vector, for example the well-known and commercially available plasmid 10 pUC19. This library transforms one of the many E. coli strains that have the ability to utilize D-xylulose but not D-arabitol as the sole carbon source. The E. coli strain SCSI available from Stratagene is one example of suitable strains. The transformants are then inoculated onto 15 media containing D-arabitol as the sole carbon source and clones capable of growing on this medium are isolated. The D-arabitol dehydrogenase coding region of K. terrigena can be conveniently isolated as a 1.38 kb (kilobase) BclI-Clal fragment and linked to the appropriate promoter and transcription termination sequences. The ADCJ promoter and transcriptional terminator of Saccharomyces cerevisiae are examples of transcriptional regulatory elements which are suitable for the purposes of this invention when used as a host organism: 25 yeast Z. rouxii. The HDCI sequence is available from GenBankis: .f.
: Vaikka pääosalla hiivoista ja sienistä on ksylito- lidehydrogenaasia (EC 1.1.1.9) koodittava geeni, on maini-.... tun geenin yli-ilmentyminen tyypillisesti välttämätöntä ,<< 30 tämän keksinnön toteuttamiseksi. Pichia stipitisin XYL2- geeni, joka koodittaa ksylitolidehydrogenaasia (EC *.* * 1.1.1.9), voidaan kloonata kätevästi polymeraasiketjureak- tiotekniikalla käyttämällä julkaistuja tietoja XYL2-geenin :·. nukleotidisekvenssistä [Kötter et ai. Curr. Genet. 18 24 1 0 8 3 0 0 (1990) 493 - 500]. Tämä geeni voidaan viedä muihin hiiva-lajeihin ilman muuntamisia ja saattaa ilmentymään oman promoottorinsa ohjauksessa, tai promoottori voidaan vaihtaa toiseksi vahvaksi hiivapromoottoriksi.Although the majority of yeasts and fungi carry the gene encoding xylitol dehydrogenase (EC 1.1.1.9), overexpression of the mentioned -.... gene is typically necessary for the implementation of the present invention. The XYL2 gene of Pichia stipititis encoding xylitol dehydrogenase (EC *. * * 1.1.1.9) can be conveniently cloned by polymerase chain reaction technology using published data on the XYL2 gene: ·. nucleotide sequence [Kötter et al. Curr. Genet. 18 24 1 0 8 3 0 0 493-500 (1990)]. This gene may be introduced into other yeast species without modification and may be expressed under the control of its own promoter, or the promoter may be changed to another strong yeast promoter.
5 Geneettisesti stabiileja transformantteja voidaan konstruoida käyttämällä vektorijärjestelmiä tai transfor-maatiojärjestelmiä, jolloin haluttu DNA tulee integroiduksi isännän kromosomiin. Tällainen integroituminen voi tapahtua ne novo solussa, tai sitä voidaan edistää transit) formoimalla vektorilla, joka sijoittuu funktionaalisesti isännän kromosomiin, esimerkiksi faagilla, retrovirusvek-toreilla, transposoneilla tai muilla DNA-elementeillä, jotka edistävät DNA-sekvenssien integroitumista kromosomeihin.Genetically stable transformants can be constructed using vector systems or transformation systems, whereby the desired DNA is integrated into the host chromosome. Such integration may take place in a Novo cell, or may be promoted by the transit) formation of a vector functionally located on the host chromosome, for example, a phage, retroviral vectors, transposons or other DNA elements that promote integration of DNA sequences into chromosomes.
15 D-arabitolidehydrogenaasia ja ksylitolidehydroge- naasia (EC 1.1.1.9) koodittavat, sopivien promoottorien ohjauksessa olevat geenit voidaan yhdistää yhteen plasmi-dirakenteeseen ja viedä D-arabitolia tuottavan organismin isäntäsoluihin transformaation kautta. Plasmidivektorin 20 luonne riippuu isäntäorganismista. Niinpä Z. rouxiin ol- . . lessa kyseessä tämän keksinnön edullisessa suoritusmuodos sa käytetään kryptisen plasmidin pSRl DNA:ta sisältäviä vektoreja [Ushio, K. et ai. J. Ferment. Technol. 66 (1988) 481 - 488]. Muiden hiiva- tai sienilajien kohdalla, joille *. ; 25 sopivia autonomisesti replikoituvia plasmideja ei tunneta, • · : voidaan käyttää ksylitolidehydrogenaasia (EC 1.1.1.9) ja • tl '·/< i D-arabitolidehydrogenaasia koodattavien geenien integroin tia isännän kromosomiin. Integroinnin kohdistaminen isän-·;*·· nän ribosomi-DNA-lokukseen (ribosomi-RNA: ta koodittava ." . 30 DNA) on edullinen menetelmä näiden kahden geenin suureen • i f • kopiolukumäärään johtavan integroinnin ja voimakkaan il-Genes encoding D-arabitol dehydrogenase and xylitol dehydrogenase (EC 1.1.1.9), under the control of suitable promoters, can be combined into a single plasmid construct and introduced into host cells of the D-arabitol-producing organism by transformation. The nature of the plasmid vector 20 depends on the host organism. Thus, Z. rouxii ol. . In a preferred embodiment of the present invention, DNA containing vectors of the cryptic plasmid pSR1 are used [Ushio, K. et al. J. Ferment. Technol. 66: 481-488 (1988)]. For other yeasts or fungi for which *. ; Suitable autonomously replicating plasmids are not known, • ·: integration of genes encoding xylitol dehydrogenase (EC 1.1.1.9) and • t1 · · / • D-arabitol dehydrogenase into the host chromosome can be used. Targeting integration into the host ribosome DNA locus (coding for ribosome RNA. ". 30 DNA) is a preferred method for the integration and high-i
• I I• I I
*·* * mentymisen aikaansaamiseksi; tällainen kohdistus voidaan • ♦ » saada aikaan sijoittamalla yhdistelmärakenteeseen riittä-;'· västi yhdistelmä-DNA-sekvenssejä integroitumisen ohjaami- : 35 seksi tähän lokukseen. D-arabitolia tuottavien mikro-orga- „ 108300 nismien transformoiman yhteydessä käytettävät geenimark-kerit ovat edullisesti dominoivia markkereita, jotka antavat resistenssin erilaisille antibiooteille, kuten genta-misiinille tai fleomysiinille, tai raskasmetalleille, ku-5 ten kuparille, yms. Valikointimarkkerigeeni voidaan joko kytkeä suoraan ilmennettäviin DNA-geenisekvensseihin tai viedä samaan soluun kotransformaatiolla.* · * * For recovery; such alignment can be accomplished by • inserting enough recombinant DNA sequences into the recombinant structure to control integration into this locus. Gene markers used in the transformation of D-arabitol producing microorganisms are preferably dominant markers that confer resistance to various antibiotics such as gentamicin or phleomycin, or heavy metals such as copper, etc. The selectable marker can be either. directly expressed DNA sequences or introduced into the same cell by cotransformation.
D-arabitolidehydrogenaasia ja ksylitolidehydroge-naasia (EC 1.1.1.9) koodittavien geenien tuomisen ohella 10 voidaan käyttää muita geneettisiä muuntamisia uudenlaisten ksylitolia tuottavien kantojen konstruoimiseksi. Niinpä voidaan yli-ilmentää geenejä, jotka koodittavat oksidatii-visen pentoosifosfaattitien entsyymejä, D-arabitolin esiasteen, D-ribuloosi-5-fosfaatin syntetisointinopeuden suu-15 rentamiseksi. Voidaan myös inaktivoida transketolaasia -pentuloosi-5-fosfaattien tai pentoosi-5-fosfaattien kata-boliaa katalysoivaa entsyymiä - koodittava geeni tavanomaisin mutageneesi- tai geeninkatkaisumenetelmin, mikä johtaa viisihiilisten sokerifosfaattien lisääntyneeseen 20 kerääntymiseen. D-ksylulokinaasigeenin inaktivointi voi , , suurentaa ksylitolisaantoa eliminoimalla fosforylaation aiheuttaman D-ksyluloosihäviön. Inaktivoivan transketolaa-simutaation yhdistämistä D-ribuloosi-5-epimeraasin yli-' ' ilmentämiseen voidaan käyttää erityyppisen ksylitolintuo- 25 tantotien luomiseksi, jolla ei käytetä D-arabi tolia vä- • » ·.· · lituotteena. Halutun proteiinin ja/tai sen aktiivisten : johdannaisten ilmentämiseksi ovat välttämättömiä asianmu kaisen isännän tunnistettavissa olevat transkriptio- ja ·..«£ translaatiosignaalit. Kloonatut kooditussekvenssit, jotka .··*, 30 on saatu edellä kuvatuin menetelmin ja ovat edullisesti kaksisäikeisessä muodossa, voidaan kytkeä toiminnallisesti • · · *·* * sekvensseihin, jotka ohjaavat transkriptionaalista ilmen- f t» tyrnistä ilmentymisvektorissa, ja viedä isäntäsoluun, joko prokaryoottiin tai eukaryoottiin, yhdistelmäproteiinin tai .·. : 35 sen funktionaalisen johdannaisen tuottamiseksi. Sen mu- 26 108300 kaan, mikä kooditussekvenssin säie kytketään toiminnallisesti transkriptionaalista ilmentymistä ohjaaviin sekvens-seihin, on myös mahdollista ilmentää antisense-RNA tai sen funktionaalinen johdannainen.In addition to introducing genes encoding D-arabitol dehydrogenase and xylitol dehydrogenase (EC 1.1.1.9), other genetic modifications can be used to construct novel xylitol-producing strains. Thus, genes encoding oxidative pentose phosphate pathway enzymes can be over-expressed to improve the synthesis rate of D-arabitol precursor, D-ribulose-5-phosphate. The catabolic enzyme encoding the catabolism of transketolase-pentulose-5-phosphates or pentose-5-phosphates can also be inactivated by conventional mutagenesis or gene cleavage techniques, resulting in an increased accumulation of five-carbon sugar phosphates. Inactivation of the D-xylulokinase gene may, in turn, increase xylitol yield by eliminating D-xylulose loss caused by phosphorylation. The combination of inactivating transketolase simulation with over-expression of D-ribulose-5-epimerase can be used to create a different type of xylitol production pathway that does not use D-Arabic as an intermediate. In order to express the desired protein and / or its active: derivatives, recognizable transcriptional and translational signals from the appropriate host are necessary. The cloned coding sequences obtained by the methods described above, preferably in double-stranded form, can be operably linked to sequences that direct transcriptional expression from the thymium in the expression vector, and introduced into a host cell, either prokaryotic or eukaryote, recombinant protein or. : 35 to produce its functional derivative. According to which strand of the coding sequence is operably linked to sequences directing transcriptional expression, it is also possible to express the antisense RNA or a functional derivative thereof.
5 Proteiinin ilmentäminen erilaisissa isännissä voi johtaa erilaisiin translaation jälkeen tapahtuviin muuntumisiin, jotka voivat muuttaa proteiinin ominaisuuksia. Tämä keksintö käsittää edullisesti proteiinin tai sen jonkin funktionaalisen johdannaisen ilmentämisen eukaryootti-10 soluissa ja erityisesti hiivassa.Expression of the protein in different hosts can lead to various post-translational modifications that can alter the properties of the protein. The present invention preferably comprises the expression of a protein or a functional derivative thereof in eukaryotic cells, and in particular in yeast.
Nukleiinihappomolekyylin, kuten DNA:n, sanotaan olevan "kykenevä ilmentämään" polypeptidi, jos se sisältää ilmentymistä ohjaavia sekvenssejä, jotka sisältävät transkription säätelytietoja, ja tällaiset sekvenssit "kytke-15 tään toiminnallisesti" polypeptidiä koodittavaan nukleoti di sekvenssiin.A nucleic acid molecule, such as DNA, is said to be "capable of expressing" a polypeptide if it contains expression control sequences containing transcriptional regulatory information, and such sequences are "operably linked" to the nucleotide sequence encoding the polypeptide.
Toiminnallinen kytkentä on kytkentä, jossa sekvenssi liitetään säätelysekvenssiin (tai -sekvensseihin) sillä tavalla, että sekvenssin ilmentyminen tulee säätelysek-20 venssin vaikutuksen tai ohjauksen alaiseksi. Kahden DNA-sekvenssin (kuten koodittavan sekvenssin ja koodittavan sekvenssin 5'-päähän kytketyn promoottorialuesekvenssin) sanotaan olevan toiminnallisesti kytkettyjä, jos promoot-toritoiminnan induktio johtaa haluttua proteiinia koodit-'·; 25 tavan mRNA:n transkriptioon eikä näiden kahden DNA-sek-|#j : venssin välisen kytkennän luonne (1) muuta koodittavan sekvenssin lukukehystä, (2) häiritse ilmentymistä sääte-levien sekvenssien kykyä ohjata proteiinin ilmentymistä .. .: (antisense-RNA) eikä (3) häiritse DNA-templaatin kykyä 30 tulla kopioiduksi. Niinpä promoottorialue olisi kytkeyty-nyt toiminnallisesti DNA-sekvenssiin, jos promoottorilla • · « *.* * olisi kyky saada aikaan kyseisen DNA-sekvenssin transkrip- tio.Functional linkage is a linkage in which a sequence is linked to a regulatory sequence (s) in such a way that expression of the sequence is under the control or control of a regulatory sequence. Two DNA sequences (such as the coding sequence and the promoter region linked to the 5 'end of the coding sequence) are said to be operably linked if the induction of the promoter function results in the coding for the desired protein; The nature of the linkage between the 25 mRNAs for transcription and the nature of the linkage between the two DNA sequences (1) does not alter the reading frame of the coding sequence, (2) interferes with the ability of expression control sequences to direct protein expression ..: (antisense RNA) ) and (3) does not interfere with the ability of the DNA template to be copied. Thus, the promoter region would now be operably linked to the DNA sequence if the promoter had the ability to effect the transcription of that DNA sequence.
Geenin ilmentymisen vaatimien säätelyalueiden täs-; 35 mällinen luonne voi vaihdella lajien tai solutyyppien kes- 27 108300 ken, mutta niiden tulee yleisesti ottaen sisältää tarpeen mukaan 5'-pään transkriptoitumattomia ja 5'-pään transloi-tumattomia (koodittamattomia) sekvenssejä, jotka ovat mukana transkription ja vastaavasti translaation aloitukses-5 sa, kuten "TATA-box" (TATA-sekvenssi), cap-jakson ("hupun") liittymisalue, CAAT-sekvenssi yms. Tällaisiin 5'-pään kopioitumattomiin ohjaussekvensseihin sisältyy erityisesti alue, joka sisältää promoottorin toiminnallisesti kytkeytyneen geenin transkription ohjaamiseksi. Tällaiset 10 transkriptiota ohjaavat sekvenssit voivat haluttaessa sisältää myös tehostinsekvenssejä tai edellä olevia akti-vaattorisekvenssej ä.The exact regulatory regions required for gene expression; The nature of the species may vary between species or cell types, but should generally include, as appropriate, 5'-end untranslated and 5'-end untranslated (unencoded) sequences involved in transcription and translational initiation, respectively. Such as a "TATA box" (TATA sequence), a cap ("Hood") junction region, a CAAT sequence, and the like. In particular, such 5'-end uncovered control sequences include a region that contains a promoter for operably linked gene transcription. Such transcriptional control sequences may also, if desired, include enhancer sequences or Aktiator sequences above.
Proteiinin ilmentyminen eukaryootti-isännissä, kuten hiivassa, vaatii mainitunlaisissa isännissä toimivien 15 säätelyalueiden, edullisesti hiivan säätelyjärjestelmien, käyttöä. Voidaan käyttää monia erilaisia transkriptiota ja translaatiota sääteleviä sekvenssejä isännän luonteen mukaan. Nämä säätelysignaalit liittyvät luonnollisessa tilassaan edullisesti johonkin määrättyyn geeniin, jolla on 20 kyky voimakkaaseen ilmentymiseen isäntäsolussa.Protein expression in eukaryotic hosts such as yeast requires the use of regulatory regions, preferably yeast regulatory systems, in such hosts. Many different transcriptional and translational regulatory sequences can be used depending on the nature of the host. These regulatory signals, in their natural state, are preferably associated with a particular gene that has the capacity for strong expression in the host cell.
Eukaryooteissa, joissa transkriptio ei kytkeydy translaatioon, tällaiset säätelyalueet voivat tarjota tai olla tarjoamatta käyttöön aloitusmetioniinikodonin (AUG) ' ' sen mukaan, sisältääkö kloonattu sekvenssi tällaisen me- i 25 tioniinin. Tällaiset alueet sisältävät yleisesti esitettyjä j nä riittävän promoottorialueen RNA-synteesin käynnistymi- :*·*: sen ohjaamiseksi isäntäsolussa. Hiivageeneistä peräisin olevat promoottorit, jotka koodittavat translaatiokykyistä mRNA-tuotetta, ovat edullisia, ja erityisesti vahvoja pro- • · ,···, 30 moottoreja voidaan käyttää sillä edellytyksellä, että ne "* toimivat promoottoreina myös isäntäsolussa. Edullisiin ♦ · * V : vahvoihin hiivapromoottoreihin kuuluvat GALl-geenin pro- • ♦ t moottori, glykolyyttisten geenien promoottorit, kuten fos-foglyserolikinaasi (PGK) -geenin promoottori, tai konsti-j 35 tutiivinen alkoholidehydrogenaasi (RDCl) -promoottori 28 1 08300 [Ammerer, G., Meth. Enzymol. 101C (1983) 192 - 201; Aho, FEBS Lett. 291 (1991) 45 - 49],In eukaryotes in which transcription is not translational coupled, such regulatory regions may or may not provide the initiating methionine codon (AUG), depending on whether the cloned sequence contains such methionine. Such regions generally contain a sufficient promoter region to direct the initiation of RNA synthesis in the host cell. Promoters derived from yeast genes encoding a translationally capable mRNA product are preferred, and particularly strong pro · ·, ···, 30 motors can be used provided they also function as promoters in the host cell. yeast promoters include the GAL1 gene engine, promoters for glycolytic genes such as the phosphoglycerol kinase (PGK) gene promoter, or the constant ligand alcohol dehydrogenase (RDCl) promoter 28 1083300 [Ammerer, G., Met. Enzymol., 101C, 192-201 (1983); Aho, FEBS Lett.
Kuten on laajasti tunnettua, eukaryoottisen mRNArn translaatio käynnistyy kodonista, joka koodittaa ensim-5 mäistä metioniinia. Tästä syystä on edullista taata, ettei eukaryoottipromoottorin ja haluttua proteiinia tai sen funktionaalista johdannaista koodittavan DNA-sekvenssin välinen kytkentäalue sisällä välikodoneja, joilla on kyky koodittaa metioniinia. Tällaisten kodonien läsnäolo johtaa 10 joko fuusioproteiinin muodostumiseen (jos AUG-kodoni on samassa lukukehyksessä kuin proteiinia koodittava DNA-sek-venssi) tai lukukehyksen muuttumisen aiheuttamaan mutaatioon (jos AUG-kodoni ei ole samassa lukukehyksessä kuin proteiinia koodittava sekvenssi).As is well known, translation of eukaryotic mRNA is initiated by a codon encoding first-order methionine. For this reason, it is advantageous to ensure that the linkage region between the eukaryotic promoter and the DNA sequence encoding the desired protein or functional derivative does not contain intermediate codons having the ability to encode methionine. The presence of such codons results in either fusion protein formation (if the AUG codon is in the same reading frame as the protein coding DNA sequence) or mutation in the reading frame (if the AUG codon is not in the same reading frame as the protein coding sequence).
15 Voidaan valita transkription aloitusta sääteleviä signaaleja, jotka mahdollistavat repression tai aktivaation, niin että voidaan säädellä toiminnallisesti kytkeytyneiden geenien ilmentymistä. Kiinnostavia ovat säätely-signaalit, jotka ovat lämpötilaherkkiä, niin että ilmenty-20 minen voidaan tukahduttaa tai käynnistää muuttamalla lämpötilaa, tai kemiallisen, esimerkiksi metaboliatuotteen aikaansaaman, säätelyn kohteena. Translaatiosignaaleja ei tarvita, kun halutaan ilmentää antisense-RNA-sekvenssejä.Transcriptional initiation signals that allow repression or activation can be selected so that expression of functionally linked genes can be regulated. Of interest are regulatory signals that are temperature sensitive, so that expression can be suppressed or initiated by temperature change, or subject to chemical regulation, for example, by a metabolic product. Translational signals are not required when expressing antisense RNA sequences.
3'-suuntaan haluttua proteiinia koodittavasta sek-25 venssistä olevia transkriptoitumattomia ja/tai transloitu- • · ί :: mattomia alueita voidaan haluttaessa saada aikaan edellä • · · · ;T: kuvatuilla kloonausmenetelmillä. 3'-pään transkriptoituma- ton alue voidaan säilyttää transkription lopettamista sää-televien sekvenssielementtiensä osalta; 3 '-pään transloi- • · ,···. 30 tumaton alue voidaan säilyttää translaation lopettamista *.** säätelevien sekvenssielementtiensä osalta tai polyadeny- • · « V · laation eukaryoottisoluissa ohjaavien elementtien osalta.Untranslated and / or untranslated regions of the 3 'coding sequence of the desired protein may be obtained, if desired, by the cloning methods described above. The non-transcriptional region of the 3 'end can be maintained for its transcription termination control elements; The 3 'end translates • ·, ···. The 30 nucleotide region may be retained for its translational termination *. ** regulatory elements or for the control elements of polyadenylation in the eukaryotic cells.
t * It * I
Kun luontaiset ilmentymisenohjaussekvenssisignaalit eivät :·. toimi tyydyttävästi isäntäsolussa, voidaan ne korvata , ; 35 isäntäsolussa toimivilla sekvensseillä.When the native expression control sequence signals do not:. function satisfactorily in the host cell, may be replaced; 35 host cell sequences.
29 1 08300 Tämän keksinnön mukaiset vektorit voivat lisäksi käsittää muita toiminnallisesti kytkettyjä säätelyelement-tejä, kuten DNA-elementtejä, jotka antavat antibioottiresistenssin, tai replikaation aloituskohtia vektorin pitä-5 miseksi yllä yhdessä tai useammassa isäntäsolussa.The vectors of this invention may further comprise other functionally linked regulatory elements, such as DNA elements, that confer antibiotic resistance, or origin of replication to maintain the vector in one or more host cells.
Yhdessä toisessa edullisessa suoritusmuodossa, esimerkiksi Z. rouxiin ollessa kyseessä, soluun tuotava sekvenssi sisällytetään plasmidivektoriin, jolla on kyky replikoitua autonomisesti vastaanottajaisännässä. Mitä tahan-10 sa monista erilaisista vektoreista voidaan käyttää tähän tarkoitukseen.In another preferred embodiment, for example in the case of Z. roux, the introduced sequence is inserted into a plasmid vector which has the ability to replicate autonomously in the recipient host. Any of the many different vectors can be used for this purpose.
Jonkin määrätyn plasmidi- tai virusvektorin valinnassa tärkeisiin tekijöihin kuuluvat seuraavat: se, miten helposti vektorin sisältävät vastaanottajasolut voidaan 15 tunnistaa ja valikoida vektoria sisältämättömien vastaanotta jasoluj en joukosta, ja se, onko toivottavaa saada vektori "sukkuloimaan" eri lajia olevien isäntäsolujen välillä.Important factors in selecting a particular plasmid or viral vector include: how easily the recipient cells containing the vector can be identified and selected from the non-vector recipient cells, and whether it is desirable to cause the vector to "shuttle" between host cells of different species.
Edulliset hiivaplasmidit riippuvat isännästä. Z.Preferred yeast plasmids depend on the host. Z.
20 rouxiin ollessa kyseessä ovat edullisia vektorit, jotka , , perustuvat luontaisiin kryptisiin plasmideihin pSRl [Toh, E. et ai., J. Bacteriol. 151 (1982) 1389 - 1390], pSBl, · pSB2, pSB3 tai pSB4 [Toh, E. et ai., J. Gen. Microbiol.For 20 roux, preferred vectors based on native cryptic plasmids pSR1 [Toh, E. et al., J. Bacteriol. 151: 1389-1390 (1982)], pSB1, · pSB2, pSB3 or pSB4 [Toh, E. et al., J. Gen. Microbiol.
' · 130 (1984) 2527 - 2534]. Plasmidi pSRT303D [Jearnpipatkul, * * 25 A. et ai., Mol. Gen. Genet. 206 (1987) 88 - 84] on yksi j\: : esimerkki Zygosaccharomyces-hiivan yhteydessä käyttökel- :*·*: poisesta plasmidista.130: 2527-2534 (1984)]. Plasmid pSRT303D [Jearnpipatkul, * * 25 A. et al., Mol. Gen. Genet. 206 (1988) 88-84] is an example of a * * * deletion plasmid useful in Zygosaccharomyces yeast.
Kun yhden tai useamman rakenteen sisältävä vektori ja DNA-sekvenssi on valmistettu ilmentämistä varten, DNA- .···, 30 rakenne tai -rakenteet viedään sopivaan isäntäsoluun millä *" tahansa monista soveltuvista keinoista, mukaan luettuna * · · V * transformaatio. Vektorin tuomisen jälkeen vastaanottajaso- i * · luja kasvatetaan selektiivisessä alustassa, joka on vali-koiva vektorin sisältävien solujen kasvun suhteen. Yhden I f < ,; 35 tai useamman kloonatun sekvenssin ilmentyminen johtaa ha- 30 '.08300 lutun proteiinin tai tämän proteiinin jonkin fragmentin tuotantoon. Tämä ilmentyminen voi tapahtua transformoiduissa soluissa jatkuvasti tai säädellystä, esimerkiksi ilmentymisen indusoinnin kautta.Once the vector and DNA sequence containing one or more constructs have been prepared for expression, the DNA. ···, 30 constructs or constructs are introduced into a suitable host cell by any of a number of suitable means, including * · · V * transformation. The recipient cells are then grown in a selective medium that is selective for the growth of the cells containing the vector, The expression of one I f <;, 35 or more cloned sequences results in the production of a ha1308300 protein or a fragment thereof. This expression may be continuous or regulated in transformed cells, for example, through induction of expression.
5 Sellaisten keksinnön mukaisten isäntien konstruoi miseksi, joita on muutettu siten, etteivät ne enää pysty ilmentämään jotakin tiettyä geenituotetta, voidaan tehdä suunnattu mutageneesi käyttämällä alalla tunnettuja menetelmiä, kuten geenin katkaisua [Rothstein, R. S., Meth. 10 Enzymol. 101C (1983) 202 - 211].In order to construct hosts of the invention that have been modified so that they can no longer express a particular gene product, directed mutagenesis can be performed using methods known in the art, such as gene cleavage [Rothstein, R. S., Meth. 10 Enzymol. 101C 202-2111 (1983)].
IV. Ksylitolin tuotantoIV. Xylitol production
Kun keksinnön mukaisina isäntinä käytetään arabito-lia tuottavia yhdistelmähiivoja, edullisesti osmofiilisiä hiivoja, niitä voidaan kasvattaa alustassa, jossa osmoot-15 tinen paine on suuri, esimerkiksi 10 - 60 %, edullisesti 25 %, D-glukoosia sisältävässä alustassa. ("Normaali" alusta sisältää tavallisesti vain 2 - 3 % glukoosia.) Osmoottiselta paineeltaan korkea alusta indusoi D-arabitolin muodostuksen osmofiilisten hiivojen, kuten Z. rouxiin, 20 villiä tyyppiä olevissa kannoissa. Yhdistelmä- ja (villiä tyyppiä olevien) vertailukantojen kasvualustasta analysoidaan ksylitolin läsnäolo alalla tunnetuin menetelmin viljelyn kestettyä eri aikoja. Viljelyolosuhteissa, joita ei ' 1 ollut optimoitu maksimaalisen D-arabitolisaannon saavutta- i 25 miseksi, kokeellinen Z. rouxii -kanta ATCC13356[pSRT(AX)- • « ;.· · 9] tuotti ja eritti kasvualustaan sekä ksylitolia että ϊ Γ: D-arabitolia. Vertailukannan kasvualustassa havaittiin vain D-arabitolia. Ksylitolisaanto oli ensimmäisissä ko- ·...: keissa (katso taulukko 4 esimerkissä 4) noin 7,7 g/1 .··*. 30 48 tuntia kestäneen kasvatuksen jälkeen.When used as hosts of the invention, recombinant arabitol yeasts, preferably osmophilic yeasts, can be grown in a medium with high osmotic pressure, for example 10-60%, preferably 25%, in D-glucose. ("Normal" medium usually contains only 2% to 3% glucose.) High osmotic pressure medium induces D-arabitol formation in 20 wild-type strains of osmophilic yeasts such as Z. roux. The medium of the recombinant and (wild type) reference strains is analyzed for the presence of xylitol by methods known in the art at different times of culture. Under culturing conditions that were not optimized to achieve maximal D-arabitol yield, the experimental strain Z. rouxii ATCC13356 [pSRT (AX) - • «;. · · 9] produced and secreted both xylitol and ϊ Γ: D -arabitolia. Only D-arabitol was found in the growth medium of the reference strain. The xylitol yield in the first experiments (see Table 4 in Example 4) was about 7.7 g / L. 30 After 48 hours of rearing.
'·’ Ksylitoli voidaan puhdistaa keksinnön mukaisten • · a • · · V * isäntien kasvualustasta millä tahansa alalla tunnetulla tt» *..,· menetelmällä. Esimerkiksi US-patentissa 5 081 026, joka « mainitaan tässä viitteenä, on kuvattu ksylitolin erotta- 4 ,\ ; 35 mistä kromatografisesti hiivaviljelmistä. Niinpä ksylitoli 31 1 08300 voidaan fermentointivaiheen jälkeen puhdistaa kasvualustasta käyttämällä US-patentissa 5 081 026 kuvattujen kaltaisia kromatografisia vaiheita, minkä jälkeen tehdään kiteytys.The xylitol can be purified from the culture medium of the hosts according to the invention by any of the methods known in the art. For example, U.S. Patent 5,081,026, which is incorporated herein by reference, describes a xylitol separator, 4; 35 from yeast cultures. Thus, after the fermentation step, xylitol 311083300 can be purified from the culture medium using chromatographic steps similar to those described in U.S. Patent 5,081,026, followed by crystallization.
5 Kun keksintöä on nyt kuvattu yleisesti, se lienee helpommin ymmärrettävissä tutustumalla tiettyihin erityis-esimerkkeihin, jotka sisällytetään tähän vain valaisemis-tarkoituksessa ja joita ei ole tarkoitettu rajoittaviksi, ellei toisin mainita.Having now generally been described, the invention will be more readily understood by reference to certain specific examples, which are included herein for purposes of illustration only and are not intended to be limiting unless otherwise stated.
10 Esimerkit10 Examples
Esimerkki 1Example 1
Bakteeeriperäi sen D-arabitoiidehydrogenaasigeenin kloonausCloning of the bacterial strain D-arabitoide dehydrogenase gene
Klebsiella terrigena Phpl:ä [saatu K. Haahtelalta, 15 Helsingin yliopisto, katso Haahtela et ai., Appi. Env. Microbiol. 45 (1983) 563 - 570] kasvatettiin 1 l:ssa LB-alustaa (1 % tryptonia, 0,5 % hiivauutetta, 1 % NaClta) lämpötilassa 30 °C yön yli. Bakteerisolut (noin 5 g) otettiin talteen sentrifugoimalla, pestiin kerran TE:ssä (10 20 mmol/1 tris-HCl:a, 1 mmol/1 EDTA:a, pH 7,5) ja suspendoi-tiin uudelleen TE:hen, joka sisälsi 1 %:n natriumdodekyy-lisulfaattia ja 200 pg/ml proteinaasi K:ta. Suspensiota inkuboitiin 30 minuuttia lämpötilassa 37 °C ja se uutet-tiin kerran yhtä suurella tilavuudella fenolia ja kahdesti , , 25 kloroformilla. Lisättiin natriumasetaattiliuosta (3 mol/1, / / 1/10 tilavuudesta) ja etanolia (3-kertainen tilavuus) ja • · · :·ί ; saostuneet nukleiinihapot otettiin talteen sentrifugoi- a V ' maila ja liuotettiin uudelleen 5 ml:aan TE:tä. RNA pois tettiin sentrifugoimalla liuosta NaCl-liuoksen (25 ml, 30 1 mol/1) läpi yön yli kierrostaajuudella 30 000 min"1 Beck- ·*'*: man ΤΪ50.2 -roottorissa. Edellä kuvatulla tavalla saadun • · · #.j.# K. terrigenan kromosomi-DNA:n keskimääräinen fragmenttiko ko oli yli 50 000 emäsparia (ep). DNA:ta pilkottiin sitten ;·' restriktioendonukleaasilla Sau3A valmistajan (Boehringer) : 35 puskurissa suhteen entsyymi/DNA ollessa 5 yksikköä (ky)/ 32 1 0 8 300 mg, kunnes DNA-fragmenttien keskimääräinen koko oli pienentynyt noin 5-10 ke:ksi (agaroosigeelielektroforeesin avulla arvioituna). Pilkkomistuote fraktioitiin tekemällä elektroforeesi 0,6-%risen agaroosigeelin läpi (20 x 10 x 5 0,6 cm) TBE-puskurissa (0,09 mol/1 tris-boorihappoa, 1 mmol/1 EDTAra, pH 8,3) yön yli jännitteellä 5 V/cm, leikattiin agaroosilevyyn syvennys kohtaan, joka vastasi suunnilleen fragmenttikokoa 5 ke, asetettiin dialyysiksi-vopala syvennyksen myötäisesti ja jatkettiin elektroforee-10 siä, kunnes käytännöllisesti katsoen kaikki kokoa 5 ke suuremmat DNA-fragmentit olivat adsorboituneet kalvolle. pUC19:n (ostettu Pharmacialta) plasmidi-DNA pilkottiin restriktioendonukleaasilla BamHI ja bakteeriperäisellä al-kalisella fosfataasilla käyttämällä valmistajan puskuria 15 ja reaktio-olosuhteita. Lineaarisessa muodossa oleva pUC19 puhdistettiin preparatiivisella geelielektroforeesilla käyttämällä edellä kuvattua kalvoelektroeluutiomenetelmää ja ligatoitiin Klebsiella terrigenan kromosomi-DNArn 5 -15 ke:n fraktion kanssa. Ligaatioseoksella transformoitiin 20 kompetentit E. coli SCSI -solut (ostettu Stratagenelta) ampisilliiniresistenteiksi. Tässä kokeessa saatiin noin 10 000 yhdistelmäkloonia. Tramsformaatiomaljoilta saadut yhdistetyt solut levitettiin minimialustamaljoille, jotka sisälsivät D-arabitolia (1 %) ainoana hiililähteenä. Kun . , 25 oli inkuboitu 2 vuorokautta lämpötilassa 37 °C, saatiin / / muutamia pesäkkeitä. Eristettiin plasmidi-DNA kahdesta • · · :·; «* (nopeimmin kasvavasta) kloonista ja transformoitiin niillä • tt v * uudelleen E. coli -kanta HB101, joka ei pysty kataboloi- maan D-arabitolia, mutta kykenee käyttämään D-ksyluloosia.Klebsiella terrigena Phpl [obtained from K. Haahtela, 15 University of Helsinki, see Haahtela et al., Appl. Env. Microbiol. 45, 563-570 (1983)] was grown in 1 L of LB medium (1% tryptone, 0.5% yeast extract, 1% NaCl) at 30 ° C overnight. Bacterial cells (about 5 g) were harvested by centrifugation, washed once in TE (10 20 mmol / L tris-HCl, 1 mmol / L EDTA, pH 7.5) and resuspended in TE which contained 1% sodium dodecyl sulfate and 200 pg / ml proteinase K. The suspension was incubated for 30 minutes at 37 ° C and extracted once with an equal volume of phenol and twice with, 25 chloroform. Sodium acetate solution (3 mol / l, / 1/10 volume) and ethanol (3 times volume) and • · ·: · ί; the precipitated nucleic acids were recovered by centrifugation with a V 'stick and redissolved in 5 ml TE. RNA was removed by centrifugation of the solution in NaCl solution (25 mL, 30 L mol / L) overnight at 30,000 rpm in a "1 Beck- · * '*: man ΤΪ50.2 rotor. j. # K. terrigena chromosomal DNA had an average fragment size of more than 50,000 base pairs (bp). The DNA was then digested with restriction endonuclease Sau3A (Boehringer): 35 in buffer with 5 units (IU) of enzyme / DNA. / 32108300 mg until the average size of the DNA fragments was reduced to about 5-10 kb (as determined by agarose gel electrophoresis) The digestion product was fractionated by electrophoresis through a 0.6% agarose gel (20 x 10 x 0.6 cm) in TBE buffer (0.09 mol / L tris-boric acid, 1 mmol / L EDTAra, pH 8.3) overnight at 5 V / cm, the well was cut into an agarose plate at a position approximately equal to a fragment size of 5 kb, dialyzed. vopal along the recess and continued with electrophoresis-10, until virtually all DNA fragments larger than 5 kb were adsorbed to the membrane. Plasmid DNA of pUC19 (purchased from Pharmacia) was digested with restriction endonuclease BamHI and bacterial alkaline phosphatase using manufacturer's buffer 15 and reaction conditions. The linear form of pUC19 was purified by preparative gel electrophoresis using the membrane electroelution method described above and ligated with the 5-15 kb fraction of Klebsiella terrigena chromosomal DNA. The ligation mixture was transformed into 20 competent E. coli SCSI cells (purchased from Stratagene) to be ampicillin resistant. About 10,000 recombinant clones were obtained in this experiment. Combined cells from Tramform plates were plated on minimal medium plates containing D-arabitol (1%) as the sole carbon source. Fr. , After incubation for 2 days at 37 ° C, / / a few colonies were obtained. Plasmid DNA was isolated from two • · ·: ·; «* (The fastest growing) clone and were used to re-transform E. coli strain HB101 which is unable to catabolize D-arabitol but is capable of using D-xylulose.
*.*·· 30 Kaikki transformantit osoittautuivat positiivisiksi D-ara- bitolin hyödyntämisen suhteen McConkey-agaria (Difco) ja • · · ^.j.^ D-arabitolia sisältävillä maljoilla, kun taas kaikki ver- 9 * * tailukloonit (sama kanta transformoituna pUC19:llä) olivat ; negatiivisia. Restriktioanalyysi osoitti, että kaksi eris- * '· 35 tettyä kloonia sisälsivät identtisiä plasmideja. Toista 33 1 08300 kahdesta eristetystä plasmidista (nimetty pARL2:ksi) käytettiin jatkokarakterisointiin. pARL2:een kloonatun, D-arabitolidehydrogenaasigeenin sisältävän (noin) 9,5 ke:n K. terrlgena -DNA-fragmentin restriktiokartta esitetään 5 kuviossa 1.*. * ·· 30 All transformants were positive for utilization of D-arabitol in plates containing McConkey agar (Difco) and • · · ^ .j. ^ D-arabitol, while all control 9 * * tail clones (same strain). transformed with pUC19) were; negative. Restriction analysis showed that two isolated 35 clones contained identical plasmids. One of 331083300 of the two isolated plasmids (designated pARL2) was used for further characterization. A restriction map of a (approximately) 9.5 kb K. terrlgena DNA fragment containing the D-arabitol dehydrogenase gene cloned into pARL2 is shown in Figure 1.
Esimerkki 2Example 2
Bakteeriperäisen D-arabitolidehydrogenaasigeenin ilmentäminen hiivassaExpression of the bacterial D-arabitol dehydrogenase gene in yeast
Alkuperäisestä D-arabitolidehydrogenaasigeenin si-10 sältävästä 9,5 ke:n K. terrlgena -DNA-kloonista subkloo-nattiin noin 1,8 kein Sacl-ffindlll-fragmentti käyttämällä tavanomaisia yhdistelmä-DNA-menetelmiä ja sen havaittiin sisältävän D-arabitolidehydrogenaasigeeni. Plasmidi, joka sisälsi tämän DNA-fragmentin vektorissa pUC19 (pADH, jossa 15 ADH tarkoittaa D-arabitolidehydrogenaasia), eristettiin E.From the original 9.5 kb K. terrlgena DNA clone of the D-arabitol dehydrogenase gene si-10 was subcloned at approximately 1.8 kb using the conventional recombinant DNA techniques and was found to contain the D-arabitol dehydrogenase gene. A plasmid containing this DNA fragment in vector pUC19 (pADH, where 15 ADH stands for D-arabitol dehydrogenase) was isolated in E.
coli -kannasta JM110, pilkottiin restriktioendonukleaa-seilla Bell ja Clal ja eristettiin 1,38 ke:n DNA-fragment-ti preparatiivisella agaroosigeelielektroforeesilla. Tämä DNA-fragmentti käsiteltiin DNA-polymeraasi I:n Klenow-20 fragmentilla kaikkien neljän deoksinukleotiditrifosfaatin läsnä ollessa ja ligatoitiin hiivan iImentyrnisvektorin pAAH5 kanssa [Ammerer, Meth. Enzymol. 101 (1983) 192 - 203], joka oli pilkottu ffindlll:11a ja käsitelty Klenow-fragmentilla (kuvio 2). Tuloksena oleva ilmentymisplasmi-, , 25 di, pYARD, on E. coli - Saccharomyces cerevlslae -sukkula-coli strain JM110, digested with restriction endonucleases Bell and Clal and isolated a 1.38 kb DNA fragment by preparative agarose gel electrophoresis. This DNA fragment was treated with the Klenow-20 fragment of DNA polymerase I in the presence of all four deoxynucleotide triphosphates and ligated with the yeast expression vector pAAH5 [Ammerer, Meth. Enzymol. 101: 192-203 (1983)], which had been digested with fllIII and treated with the Klenow fragment (Fig. 2). The resulting expression plasmid, 25 di, pYARD, is an E. coli - Saccharomyces cerevlslae
I 4 II 4 I
.· / vektori, joka sisältää bakteerista (E. coli) peräisin ole- • · * · van replikaation aloituskohdan ja ampisilliiniresistenssi- V ' geenin, hiivan (S. cerevisiae) 2 pm -DNA:sta peräisin ole van replikaation aloituskohdan ja hiivan (S. cerevlslae) 30 LE[72-geenin valikoinnin tekemiseksi hiivassa. Ilmentymis- *"kasetti sisältää hiivan alkoholidehydrogenaasi I (ADCI) y». -promoottorin ja (ADCI )-transkriptioterminaattorin K.. · / Vector containing the origin of replication from the bacterium (E. coli) and the ampicillin resistance V 'gene, the origin of replication from the yeast (S. cerevisiae) 2 pm DNA and the yeast ( S. cerevlslae) 30 LE for selection of the [72 gene in yeast. The expression cassette contains the yeast alcohol dehydrogenase I (ADCI) y promoter and the (ADCI) transcription terminator K.
terrigenan D-arabitolidehydrogenaasigeenin vieressä ja ; siihen toiminnallisesti kytkeytyneinä.terrigena next to the D-arabitol dehydrogenase gene and; functionally connected to it.
34 10830034 108300
Saccharomyces cerevisiae -kantaa GRF18 (ΜΑΤα, leu2-3, 112, his3-ll,15) ja S. cerevisiae -kantaa DBY746 (ATCC 44773; ΜΑΤα, leu2-3,112 his3-Rl ura3-52 trpl-289) käytettiin kumpaakin samoin tuloksin isäntinä transfor-5 moinnin tekemiseksi edellä kuvatulla D-arabitolidehydroge-naasi-ilmentämisvektorilla pYARD. Transformointi tehtiin tavanomaisella litiumkloridimenettelyllä [Ito et ai. , Bac-teriol. 153 (1983) 163 - 160] käyttämällä pYARD:n LEU2-markkeria transformanttien valikointiin. Transformantteja 10 kasvatettiin nesteviljelmässä minimialustassa [0,67 % Yeast Nitrogen Basea ("Difco"), 2 % D-glukoosia, 100 mg/1 histidiiniä ja tryptofaania] yön yli ravistellen lämpötilassa 30 °C. Solut otettiin talteen sentrifugoimalla, sus-pendoitiin hyvin pieneen tilavuuteen kaliumfosfaattipusku-15 ria (0,1 mol/1, pH 6,8), joka sisälsi 1 mmol/1 NAD*:aa, ja rikottiin 0,5 mm:n lasihelmillä Bead-jauhatuslaitteessa ("Biospec products") kuusi minuuttia jäähdyttäen jäillä. D-arabitolidehydrogenaasiaktiivisuus mitattiin edellä kuvatulla tavalla. D-arabitolilla kasvatetun K. terrigenan 20 solu-uutetta käytettiin näissä kokeissa positiivisena ver-tailunäytteenä ja pAAH5:llä transformoitua DBY746:a negatiivisena vertailunäytteenä. Taulukossa 2 esitettävät tulokset osoittavat, että K. terrigenasta eristetty D-arabi-tolidehydrogenaasigeeni ilmentyy tehokkaasti hiivassa.Saccharomyces cerevisiae strain GRF18 (ΜΑΤα, leu2-3, 112, his3-II, 15) and S. cerevisiae strain DBY746 (ATCC 44773; ΜΑΤα, leu2-3,112 his3-R11 ura3-52 trpl-289) were each used with the same results. as a host for transforming with the D-arabitol dehydrogenase expression vector pYARD described above. Transformation was performed by the conventional lithium chloride procedure [Ito et al. , Bacteriol. 153: 163-160 (1983)] using the pYARD LEU2 marker for the selection of transformants. Transformants 10 were grown in liquid culture in minimal medium [0.67% Yeast Nitrogen Base ("Difco"), 2% D-glucose, 100 mg / L histidine and tryptophan] overnight with shaking at 30 ° C. Cells were harvested by centrifugation, suspended in a very small volume of potassium phosphate buffer (0.1 mol / L, pH 6.8) containing 1 mM NAD *, and disrupted with 0.5 mm glass beads in a "Biospec products" for six minutes on ice. D-arabitol dehydrogenase activity was measured as described above. The cell extract of K. terrigena grown with D-arabitol was used as a positive control in these experiments and DBY746 transformed with pAAH5 as a negative control. The results presented in Table 2 show that the D-Arabic tolidehydrogenase gene isolated from K. terrigena is efficiently expressed in yeast.
,·. ; 25 .* .* Taulukko 2 • · ··. ; 25. *. * Table 2 • · ·
Mikrobikanta D-arabitolidehydrogenaasiaktiivisuus • t · *·' ' (valinnanvaraisina yksiköinä) ”** 30 K. terrigena Phpl 3,5 DBY746[pYARD] 1,0 .•I·. DBY746 [pAAH5] 0,00 * « t 35 1 08 300Microbial strain D-arabitol dehydrogenase activity • t · * · '' (as optional units) '** 30 K. terrigena Phpl 3.5 DBY746 [pYARD] 1.0. • I ·. DBY746 [pAAH5] 0.00 * «t 35 1 08 300
Esimerkki 3Example 3
Hiivavektoreiden konstruointi ksylitolidehydroge-naasi- ja D-arabitoiidehydrogenaasigeenien yli-il-mentämiseksi 5 Käytettiin hiivan (Pichia stipitis) ksylitolidehyd- rogenaasia koodattavan geenin, XYL2:n, tunnettua nukleoti-disekvenssiä [Kötter et ai., Curr. Genet. 18 (1990) 493 -500] oligonukleotidien syntetisointiin polymeraasiketjureaktiolla tämän geenin kloonaamista varten. Suunniteltiin 10 kaksi oligonukleotidia CGAATTCTAGACCACCCTAAGTCGTCCC (5’-oligonukleotidi) [SEQ ID No:l:] ja TTCAAGAATTCAAGAAACTCA-CGTGATGC (3'-oligonukleotidi) [SEQ ID No:2:] kätevien re-striktiokohtien XJbal ja EcoRI sisällyttämiseksi PCR-tuotteen 5'- ja 3'-päihin. 51-oligonukleotidi pariutuu XYL2:n 15 asemiin 1 - 24 ja 3'-oligonukleotidi pariutuu asemiin 1531 - 1560 noudatettaessa julkaisussa Kötter et ai.,Construction of Yeast Vectors for Overexpression of the Xylitol Dehydrogenase and D-Arabitol Dehydrogenase Genes A known nucleotide sequence of the yeast (Pichia stipitis) xylitol dehydrogenase coding gene, XYL2, was used. Genet. 18 (1990) 493-500] for the synthesis of oligonucleotides by polymerase chain reaction for the cloning of this gene. Two oligonucleotides designed for CGAATTCTAGACCACCCTAAGTCGTCCC (5'-oligonucleotide) [SEQ ID No: 1:] and TTCAAGAATTCAAGAAACTCA-CGTGATGC (3'-oligonucleotide) [SEQ ID No: 2:] are available. and 3 'ends. The 51 oligonucleotide anneals at positions 1 to 24 in XYL2 and the 3 'oligonucleotide anneals at positions 1531 to 1560 following Kötter et al.,
Curr. Genet. 18 (1990) 493 - 500 käytettyä numerointia.Curr. Genet. 18, 493-500 (1990).
Pichia stipitis CBS6054:ää (Centraalbureau voor Schimmelcultures, Oosterstraat 1, PO Box 273, 3780 AGPichia stipitis CBS6054 (Centraalbureau voor Schimmelcultures, Oosterstraat 1, PO Box 273, 3780 hp)
20 Baarn, Alankomaat) kasvatettiin yön yli YEPD-alustassa (1 % hiivauutetta, 2 % peptonia, 2 % D-glukoosia), otettiin solut talteen sentrifugoimalla, pestiin ne kerran sorbitoliliuoksella (1 mol/1), joka sisälsi 1 mmol/1 EDTA:a ja jonka pH oli 7,5, suspendoitiin uudelleen samaan , , 25 liuokseen ja pilkottiin Lyticasella (Sigma). Pilkkomista20 Baarn, The Netherlands) was grown overnight in YEPD medium (1% yeast extract, 2% peptone, 2% D-glucose), cells were harvested by centrifugation, washed once with 1 mM sorbitol solution containing 1 mM EDTA and pH 7.5 was resuspended in the same solution and digested with Lyticase (Sigma). cleavage
« ( I«(I
/ / kontrolloitiin seuraamalla suhteessa 1:100 l-%:isella SDS- • · · ··♦; liuoksella laimennetun solususpension optista tiheyttä « · · V 1 aallonpituudella 600 nm. Pilkonta keskeytettiin, kun tämä arvo laski noin seitsemäsosaan alkuperäisestä. Sferoplas-”* * 30 tisuspensio pestiin sitten neljästi sorbitoliliuoksella • (1 mol/1). Sferoplastit hajotettiin l-%:isessa SDS-liuok- y..' sessa ja käsiteltiin liuoksella, joka sisälsi 200 pg/ml proteinaasi K:ta, 30 minuuttia lämpötilassa 37 °C. Yhden ·;’ fenoli- ja kahden kloroformiuuton jälkeen nukleiinihapot ; 35 seostettiin etanolilla ja liuotettiin uudelleen pieneen 36 1 08300 tilavuuteen TE-puskuria. Kromosomi-DNA:n yhtenäisyys tarkistettiin agaroosigeelielektroforeesilla. DNA-fragmenttien keskimääräinen koko oli yli 50 ke. PCR toteutettiin käyttämällä Taq-DNA-polymeraasia (Boehringer) valmistajan 5 puskurissa. Lämpösykli oli 93 °C, 30 s; 55 °C, 30 s; 72 °C, 60 s. PCR-tuote uutettiin kloroformilla, seostettiin etanolilla ja pilkottiin EcoRI:llä ja Xbalillä tavanomaisissa olosuhteissa. Agaroosigeelipuhdistuksen jälkeen DNA-fragmentti kloonattiin Xbalillä ja EcoRIillä pilkot-10 tuun pUC18:aan [plasmidi pUC(XYL2)]. Tämän jälkeen tehty restriktioanalyysi vahvisti, että kloonatun fragmentin re-striktiokartta vastaa P. stipitisin XYL2-geenin nukleoti-disekvenssiä.// was controlled by following a 1: 100 l% SDS- · · · ·· ♦; optical density of the cell suspension diluted with the solution at 600 nm. Splitting was stopped when this value dropped to about one-seventh of the original. Sferoplas - "* * 30 The distillate suspension was then washed four times with sorbitol solution (1 mol / L). The spheroplasts were disrupted in 1% SDS solution and treated with a solution containing 200 pg / ml proteinase K for 30 minutes at 37 ° C. After one ·; 'phenol extraction and two chloroform extractions, nucleic acids; 35 were mixed with ethanol and redissolved in a small volume of 36108300 TE buffer. Chromosomal DNA integrity was checked by agarose gel electrophoresis. The average size of DNA fragments was greater than 50 kb. PCR was performed using Taq DNA polymerase (Boehringer) in manufacturer's buffer. The heat cycle was 93 ° C for 30 s; 55 ° C, 30 s; 72 ° C, 60 s. The PCR product was extracted with chloroform, mixed with ethanol and digested with EcoRI and XbaI under standard conditions. After agarose gel purification, the DNA fragment was cloned with Xba I and Eco RI into digested pUC18 [plasmid pUC (XYL2)]. Subsequent restriction analysis confirmed that the restriction map of the cloned fragment corresponds to the nucleotide sequence of the P. stipitis XYL2 gene.
Hiivaplasmideja D-arabitolidehydrogenaasin ja ksy-15 litolidehydrogenaasin yli-ilmentämiseksi konstruoitiin kuvioiden 3 ja 4 valaisemalla tavalla. Plasmidin pYARD D-arabitoiidehydrogenaasi-iImentyrniskasettia reunustavien restriktiokohtien muuttamiseksi poistettiin koko kasetti pilkkomalla BamHIillä ja kloonattiin se BamHIillä leikat-20 tuun pUC18:aan. Tuloksena oleva plasmidi pUC(YARD) pilkottiin Sällillä ja EcoRI:llä ja eristettiin ainoa 2,0 ke:n DNA-fragmentti preparatiivisella geelielektroforeesilla. Tämä fragmentti ligatoitiin plasmidista pUC(XYL2) eris-' tetyn 1,6 ke: n HindIII-EcoRI-DNA-fragmentin kanssa ja , , 25 ffindlllilla ja Sällillä pilkotun E. coli - hiiva -sukkula- / / vektorin pJDB207 [Beggs, J. D., Nature 275 (1978) 104 - • * · : 109] 6,6 ke:n fragmentin kanssa. Plasmidi pJDB(AX)-16 • · · *·* ’ eristettiin sen jälkeen, kun E. coli oli transformoitu edellä kuvatulla ligaatioseoksella. Tällä plasmidilla on 30 kyky replikoitua sekä E. colissa että Saccharomyces cere- • ’[: visiaessa. S. cerevisiaessa se ohjaa sekä D-arabitolide- hydrogenaasin että ksylitolidehydrogenaasin voimakasta synteesiä. Plasmidi pSRT(AX)-9 syntetisoitiin ligatoimalla plasmidista pJDB(AX)-9 peräisin oleva 4,7 ke:n Sall-frag-: ’·· 35 mentti ja plasmidin pSRT303D [Jearnpipatkul et ai., Mol.Yeast plasmids for overexpression of D-arabitol dehydrogenase and xy-15 lithol dehydrogenase were constructed as illustrated in Figures 3 and 4. To alter the restriction sites flanking the plasmid pYARD D-arabitol dehydrogenase digestion cassette, the entire cassette was removed by digestion with BamHI and cloned with BamHI into cut-in pUC18. The resulting plasmid pUC (YARD) was digested with SalI and EcoRI and the only 2.0 kb DNA fragment was isolated by preparative gel electrophoresis. This fragment was ligated with the 1.6 kb HindIII-EcoRI DNA fragment isolated from plasmid pUC (XYL2) and E. coli-yeast spliced / vector vector pJDB207 [Beggs, JD , Nature 275 (1978) 104-6: 109] with a 6.6 kb fragment. Plasmid pJDB (AX) -16 · · · * · * 'was isolated after transformation of E. coli with the ligation mixture described above. This plasmid has the ability to replicate in both E. coli and Saccharomyces cerea. In S. cerevisiae it directs the strong synthesis of both D-arabitol dehydrogenase and xylitol dehydrogenase. Plasmid pSRT (AX) -9 was synthesized by ligation of the 4.7 kb SalI fragment from pJDB (AX) -9 and pSRT303D [Jearnpipatkul et al., Mol.
37 10830037 108300
Gen. Genet. 206 (1987) 88 - 84] lineaarinen muoto, joka oli saatu hydrolysoimalla osittain Sällillä.Gen. Genet. 206: 88-84 (1987)], a linear form obtained by partial hydrolysis with SalI.
Esimerkki 4Example 4
Ksylitolia erittävien hiivakantojen konstruointi 5 Zygosaccharomyces rouxii ATCC 13356 transformoitiin plasmidilla pSRT(AX)-9 muuntamalla hieman aiemmin kuvattua menetelmää [Ushio, K. et ai. J. Ferment. Technol. 66 (1988) 481 - 488]. Lyhyesti esitettynä Z. rouxii -soluja kasvatettiin yön yli YEPD-alustassa (jolloin tuloksena oli 10 viljelmä, jonka optinen tiheys aallonpituudella 400 nm oli 3 - 5), otettiin solut talteen sentrifugoimalla pienellä nopeudella, pestiin ne kahdesti liuoksella, joka sisälsi 1 mol/1 sorbitolia ja 1 mmol/1 EDTA:a ja jonka pH oli 7,5, suspendoitiin uudelleen 1/5:aan viljelmän alkuperäisestä 15 tilavuudesta samaa liuosta, joka sisälsi 1 %:n 2-merkapto-etanolia, ja pilkottiin huoneenlämpötilassa Lyticasella (Sigma). Pilkontaa seurattiin laimentamalla sopiva annos solususpensiota l-%:isella SDS-liuoksella ja mittaamalla laimennetun näytteen optinen tiheys aallonpituudella 20 600 nm. Kun tämä arvo laski seitsemäsosaan alkuperäisestä, pilkonta keskeytettiin jäähdyttämällä suspensio jäillä ja pesemällä (sentrifugointi 10 minuuttia lämpötilassa 0 °C kierrostaajudella 1 000 min'1) sorbitoliliuoksella, kunnes merkaptoetanolin hajua ei enää ollut havaittavissa. Sfero-, , 25 plastit pestiin kerran kylmällä liuoksella, joka sisälsi *· / 0,3 mol/1 kalsiumkloridia ja 1 mol/1 sorbitolia, ja sus- • · · ··- · pendoitiin uudelleen samaan liuokseen, jota käytettiin • « « V 1 noin 1/4 viljelmän alkuperäisestä tilavuudesta. Sekoitettiin 200 μ1:η annoksia tätä suspensiota ja 10 - 20 pg *:**? 30 plasmidi-DNA:ta ja inkuboitiin 40 minuuttia lämpötilassa ·'**; 0 °C. Lisättiin sferoplastisuspensioon 0,8 ml jääkylmää • · · 50-%:ista PEG 6000 -liuosta, joka sisälsi 0,3 mol/1 kai- • · · siumkloridia, ja jatkettiin inkubointia kylmässä 1 tunti. ·;·' Sferoplastit konsentroitiin sentrifugoimalla 10 minuuttia : 35 kierrostaaj uudella 4 000 min'1 pöytäsentrifugissa, sus- 38 1 08 300 pendoitiin ne uudelleen 2 mitään YEPDttä, joka sisälsi 1 mol/1 sorbitolia, ja jätettiin regeneroitumaan yön yli huoneenlämpötilassa. Regeneroituneet solut siirrostettiin YEPD-maljoille, jotka sisälsivät 50 - 100 pg/ml gentami-5 siinia, ja inkuboitiin 4-6 vuorokautta lämpötilassa 30 °C.Construction of Xylitol Secreting Yeast Strains Zygosaccharomyces rouxii ATCC 13356 was transformed with plasmid pSRT (AX) -9 by slightly modifying the method previously described [Ushio, K. et al. J. Ferment. Technol. 66: 481-488 (1988)]. Briefly, Z. rouxii cells were grown overnight in YEPD medium (resulting in 10 cultures of 400 nm optical density at 3-5), harvested by low speed centrifugation, washed twice with 1 mol / L sorbitol and 1 mmol / l EDTA, pH 7.5, were resuspended in 1/5 of the original culture volume of the same solution containing 1% 2-mercaptoethanol and digested at room temperature with Lyticase (Sigma). . The digestion was monitored by diluting an appropriate dose of cell suspension with 1% SDS and measuring the optical density of the diluted sample at 20,600 nm. When this value dropped to one-seventh of the original, digestion was stopped by cooling the suspension on ice and washing (centrifugation for 10 minutes at 0 ° C at 1000 rpm) with sorbitol solution until no odor of mercaptoethanol was detectable. The sphero plastics were washed once with a cold solution containing * · / 0.3 mol / l calcium chloride and 1 mol / l sorbitol, and resuspended in the same solution used. V 1 about 1/4 of the original volume of the culture. 200 μ1 portions of this suspension were mixed with 10 to 20 pg *: **? 30 plasmid DNA and incubated for 40 minutes at? 0 ° C. 0.8 ml of ice-cold 50% PEG 6000 solution containing 0.3 mol / L total sodium chloride was added to the spheroplast suspension and incubated in the cold for 1 hour. The spheroplasts were concentrated by centrifugation for 10 min: 35 rpm in a new 4000 min'1 table centrifuge, resuspended in 2 no YEPDs containing 1 mol / l sorbitol and left to regenerate overnight at room temperature. Regenerated cells were inoculated into YEPD plates containing 50-100 pg / ml gentamicin and incubated for 4-6 days at 30 ° C.
Transformantteja kasvatettiin nestemäisessä YEPD-alustassa, valmistettiin solu-uutteet S. cerevisiaen yhteydessä kuvatulla tavalla (esimerkki 2), ja mitattiin 10 D-arabitolidehydrogenaasi- ja ksylitolidehydrogenaasiak- tiivisuudet. Näiden mittausten tuloksia verrataan muilla organismeilla tehtyjen vastaavien mittausten tuloksiin taulukossa 3. Ne osoittavat, että kumpikin geeni ilmentyi tehokkaasti Z. rouxiissa.Transformants were grown in liquid YEPD medium, cell extracts were prepared as described for S. cerevisiae (Example 2), and 10 D-arabitol dehydrogenase and xylitol dehydrogenase activities were measured. The results of these measurements are compared with those of other organisms in Table 3. They show that both genes were efficiently expressed in Z. rouxi.
15 pSRT(AX)-9:llä transformoituja Z. rouxii ATCC 13356 -soluja kasvetattiin kaksi vuorokautta 50 mlrssa YEPD-alustaa, joka sisälsi 50 pg/ml gentamisiinia, otettiin solut talteen sentrifugoimalla ja inokuloitiin niillä 100 ml YEPD:tä, joka sisälsi 25 paino-% glukoosia ja 50 pg/ml 20 gentamisiinia. Tätä viljelmää kasvatettiin 1 000 ml:n pullossa pyöröravistimella (200 min'1) lämpötilassa 30 °C. Yhdessä toisessa kokeessa (koe 2) käytettiin samaa alustaa ilman hiivauutetta (vähäfosfaattinen alusta). Analysoitiin viljelmäliemen ksylitolisisältö tavanomaisella HPLC- ja . . 25 kaasukromatografialla. Tulokset esitetään taulukossa 4.Z. rouxii ATCC 13356 cells transformed with pSRT (AX) -9 were grown for two days in 50 ml YEPD medium containing 50 pg / ml gentamicin, harvested by centrifugation and inoculated with 100 ml YEPD containing 25 µg / ml gentamicin. by weight glucose and 50 pg / ml 20 gentamicin. This culture was grown in a 1000 ml flask with a rotary shaker (200 min -1) at 30 ° C. In another experiment (Experiment 2), the same medium without yeast extract (low phosphate medium) was used. The culture broth xylitol content was analyzed by conventional HPLC. . By gas chromatography. The results are shown in Table 4.
” Samassa alustassa (ilman gentamisiinia) kasvatetun trans- • · · ! formoimattoman Z. rouxlin kasvualustassa ei havaittu ksy- • · · ' litolia. 1 « ♦ · · • · ««» « ««· • ♦ · • « « 39 1 08300“Trans- · ·! Grown on the same medium (without gentamicin)! no xylitol was observed in the medium of unformed Z. rouxl. 1 «♦ · · •« «« «« «· • ♦ · •« «39 1 08300
Taulukko 3 D-arabitolidehydrogenaasi- ja ksylitolidehydrogenaasi-aktiivisuudet erilaisissa organismeissa ja kannoissa 5 Organismi ja kanta Plasnidi(1) D-arabitolidehydrogenaasi Ksylitolidehydrogenaasi (ky/mg proteiinia) (ky/«g proteiinia)Table 3 D-arabitol dehydrogenase and xylitol dehydrogenase activities in various organisms and strains 5 Organism and strain Plasmid (1) D-arabitol dehydrogenase Xylitol dehydrogenase (IU / mg protein) (IU / g protein)
Klebsiella terri- Ei plasmidia 0,48 ND.(2) gena Phpl 10 s. cerevlsiae Ei plasmidia 0,00 <0,01 DBY746 S. eerevlsiae pJDB(YARD) 3.0 <0,01 DBY746 S. eerevlslae pJDB(AX)-16 1.9 1,2 15 DBY746 Z. rouxii Ei plasmidia 0,00 <0,02 ATCC 13356 Z. rouxi 1 pSRT(AX)-9 1,3 0,7 ATCC 13356 20 (1) Plasmidit on suunniteltu ilmentämään seuraavia entsyymejä: pJDB(YARD) - D-arabitolidehydrogenaasi pJDB(AX)-16 - D-arabitolidehydrogenaasi ja ksylitolidehydrogenaasi pSRT(AX)-9 - D-arabitolidehydrogenaasi ja ksylitolidehydrogenaasi 25 (★1) ND - ei määritettyKlebsiella terri- No plasmid 0.48 ND. (2) Gena Phpl 10 s. Cerevlsiae No plasmid 0.00 <0.01 DBY746 S. eerevlslae pJDB (AX) - 3.0 <0.01 DBY746 S. eerevlslae pJDB (AX) - 16 1.9 1.2 15 DBY746 Z. rouxii No Plasmid 0.00 <0.02 ATCC 13356 Z. rouxi 1 pSRT (AX) -9 1.3 0.7 ATCC 13356 20 (1) Plasmids are designed to express the following enzymes: pJDB (YARD) - D-arabitol dehydrogenase pJDB (AX) -16 - D-arabitol dehydrogenase and xylitol dehydrogenase pSRT (AX) -9 - D-arabitol dehydrogenase and xylitol dehydrogenase 25 (★ 1) ND - not determined
Taulukko 4Table 4
Plasmidin pSRT(AX)-9 sisältävän Z. rouxii ATCC 13356:n ksylitolituotanto (g/1) . . 30 Viljelyaika (h) Koe 1 Koe 2 « · · ’· 1· Alustassa Alustassa ei • φ ♦ · · ί·1 : hiivauutetta hiivauutetta ··« ♦ · · ♦ ♦ · ♦ ______ 0 0,0 0,0 *:··: 35 48 7,7 0,5 144 7,5 6,1 • « · · · 2 • · 1 Käyttämällä samanlaista lähestymistapaa voidaan konstruoida kantoja, jotka tuottavat ksylitolia muista : ·.. 40 hiililähteistä. Candida tropicalis pystyy esimerkiksi 40 108300 muuttamaan n-alkaaneja D-arabitoliksi hyvällä saannolla [Hattori, K. ja Suzuki, T., Agric. Biol. Chem. 38 (1974) 1875 - 1881]. Plasmidista pJDB(AX)-9 peräisin oleva 4,7 ke: n Sall-fragmentti voidaan insertoida plasmidiin pCUl 5 [Haas, L. et ai., J. Bacteriol. 172 (1990) 4571 - 4577] ja käyttää C. tropicalis -kannan SU-2 (ura3) transformoin-tiin. Samalla ilmentymiskasetilla voidaan vaihtoehtoisesti transformoida prototrooppinen C. tropicalis käyttämällä kuljettajana plasmidivektoria, jolla on dominoiva vali-10 kointimarkkeri.Xylitol production (g / l) of Z. rouxii ATCC 13356 containing plasmid pSRT (AX) -9. . 30 Cultivation time (h) Experiment 1 Experiment 2 «· · '· 1 · Medium Medium no • φ ♦ · · ί · 1: yeast extract yeast extract ··· ______ 0 0.0 0.0 *: ··: 35 48 7.7 0.5 144 7.5 6.1 • «· · · 2 • · 1 Using a similar approach, strains that produce xylitol from other: · .. 40 carbon sources can be constructed. For example, Candida tropicalis is capable of converting 40-108300 n-alkanes to D-arabitol in good yield [Hattori, K. and Suzuki, T., Agric. Biol. Chem. 38: 1875-1881 (1974)]. The 4.7 kb Sal I fragment from pJDB (AX) -9 can be inserted into pCU15 [Haas, L. et al., J. Bacteriol. 172: 4571-4577 (1990)] and uses C. tropicalis strain SU-2 (ura3) for transformation. Alternatively, the same expression cassette can be used to transform the prototropic C. tropicalis using a plasmid vector with a dominant selectin marker as the driver.
Esimerkki 5Example 5
Integroituvan dominoivan valikointivektorin konstruointi arabi tolidehydrogenaasin ja ksylitolide-hydrogenaasin ilmentämiseksi ja Toxulopsis candi-15 dan transformoimiseksiConstruction of an Integrating Dominant Selection Vector for Expression of Arabic Tolidehydrogenase and Xylitolide Hydrogenase and Transformation of Toxulopsis Candi-15 dan
Kromosomi-DNA eristettiin T. candidasta (ATCC 20214) S. cerevisiaelle käytetyn tavanomaisen menettelyn kaltaisella menettelyllä. T. Candida -sferoplastien preparointi vaati kuitenkin korkeaa Lyticase (Sigma) -pitoi-20 suutta, noin 50 000 ky/10 g soluja, ja pitkää inkubointi-aikaa, muutamasta tunnista yön yli kestävään inkubointiin huoneenlämpötilassa, soluseinämien tehokkaan hajotuksen ,aikaansaamiseksi. Sferoplastien preparointiin käytetty pus-,,, · kuri oli EDTA-puskuri (1 mmol/1, pH 8), joka sisälsi . . 25 1 mol/1 sorbitolia ja 1 %:n merkaptoetanolia. Sferoplastit • « t ♦ *» .*.· pestiin kolmesti samalla puskurilla (ilman merkaptoetano- • · · lia) ja hajotettiin 15 ml:ssa l-%:ista SDS-liuosta. Tehtiin « φ · *·* * kaksi fenoliuuttoa välittömästi solujen hajotuksen jälkeen ja DNA saostettiin lisäämällä kaksinkertainen tilavuus *!**! 30 etanolia ja sentrifugoimalla (5 minuuttia kierrostaajuu- ·***; della 10 000 min"1). DNA pestiin kahdesti 70-prosent- y.. tisella etanolilla ja kuivattiin alipaineessa. DNA liuo- * * * tettiin 5 ml: aan tris-HCl-puskuria (10 mmol/1), joka si-saisi 1 mmol/1 EDTA:a, lisättiin RNAaasi A:ta pitoisuudek-. 35 si 10 pg/ml ja inkuboitiin liuosta 1 tunti lämpötilassa 41 1 08300 37 °C. DNA:n yhtenäisyys varmistettiin agaroosigeelielekt-roforeesilla käyttämällä pilkkomatonta lambda-DNA:ta moo-limassareferenssinä.Chromosomal DNA was isolated from T. candida (ATCC 20214) by a procedure similar to that used for S. cerevisiae. However, preparation of T. Candida spheroplasts required a high concentration of Lyticase (Sigma), about 50,000 IU / 10 g cells, and a long incubation time, from a few hours to overnight incubation at room temperature, to achieve efficient lysis of the cell walls. The buffer used to prepare the spheroplasts was EDTA buffer (1 mmol / L, pH 8) containing. . 25 mol / l sorbitol and 1% mercaptoethanol. The spheroplasts were washed three times with the same buffer (without mercaptoethanol) and disrupted in 15 ml of a 1% SDS solution. Two phenol extractions were performed immediately after cell lysis and DNA was precipitated by adding twice the volume *! **! 30 ethanol and centrifugation (5 min at rpm; 10,000 rpm). The DNA was washed twice with 70% ethanol and dried under reduced pressure. The DNA was dissolved in 5 ml of Tris. -HCl buffer (10 mmol / L) containing 1 mmol / L EDTA was added at 35 µg / ml to 10 pg / ml RNAase A and incubated for 1 hour at 41103 ° C to 370C. DNA integrity was confirmed by agarose gel electrophoresis using unmodified lambda DNA as a molecular weight reference.
200 pg T. candidan kromosomi-DNA:ta pilkottiin 5 iiindlll: 11a ja EcoRI:llä, laitettiin pilkontatuote 6 cm:n levyiseen syvennykseen 0,7-%:iselle preparatiiviselle aga-roosigeelille (8 x 15 x 0,8 cm) ja tehtiin elektroforeet-tinen erotus. Geelistä leikattiin irti 1 cm:n levyinen liuska ja siirrettiin se positiivisesti varautuneelle nai-10 lonkalvolle (Boehringer 1209 299). Siirretyille fragmenteille käytettiin koettimena 10 ke:n Zygosaccharomyces bailii -rDNA-fragmenttia, joka oli irrotettu Sällillä plasmidista pAT68 [K. Sugihara et ai., Agric. Biol. Chem. 50(6) (1986) 1503 - 151]. Koetin leimattiin ja täplät ke-15 hitettiin käyttämällä DIG DNA Labeling and Detection Kit -välineistöä (Boehringer 1093 657) valmistajan ohjeiden mukaisesti. Havaittiin kolme hybridisaatiovyöhykettä, jotka vastasivat DNA-fragmentteja, joiden koko oli noin 4,5, 2,7 ja 1,1 ke. Käyttämällä siirrettyjä fragmentteja refe-20 renssinä leikattiin suurinta (4,5 ke) hybridisoituvaa DNA-fragmenttia vastaava vyöhyke irti preparatiivisesta geelistä, elektroeluoitiin DNA ja ligatoitiin se EcoRI:llä ja HindHI: 11a pilkotun pUC19:n kanssa.200 µg of T. Candida chromosomal DNA was digested with 5 µl of III and EcoRI, the digestion product was placed in a 6 cm wide well on a 0.7% preparative agarose gel (8 x 15 x 0.8 cm) and electrophoretic separation was performed. A 1 cm wide strip was cut off from the gel and transferred to a positively charged female 10 membrane (Boehringer 1209 299). For the transferred fragments, a 10 kb Zygosaccharomyces bailii rDNA fragment which had been excised with SalI from pAT68 [K. Sugihara et al., Agric. Biol. Chem. 50 (6) 1503-151 (1986)]. The probe was labeled and the spots were welded using a DIG DNA Labeling and Detection Kit (Boehringer 1093 657) according to the manufacturer's instructions. Three hybridization bands corresponding to DNA fragments of about 4.5, 2.7 and 1.1 kb were observed. Using the transferred fragments as refe-20, the band corresponding to the largest (4.5 kb) hybridizing DNA fragment was excised from the preparative gel, electroeluted DNA and ligated with pUC19 digested with Eco RI and Hind III.
Ligaatioseos käytettiin E. colin transformointiin.The ligation mixture was used to transform E. coli.
. , 25 Transformoidut bakteerit siirrostettiin varautuneelle nai-« · » / / lonkalvolle (Bio-Rad 162-0164), joka oli ampisilliinipi- • * » : toista LB-alustaa sisältävän maljan agarpinnalla. Kun oli V ; inkuboitu 24 tuntia lämpötilassa 37 °C, kalvoa nostettiin ja hajotettiin bakteeripesäkkeet in situ valmistajan oh-*:··: 30 jeiden mukaisesti. Replikamaljoja ei tarvittu, sillä E.. The transformed bacteria were inoculated into a charged female membrane (Bio-Rad 162-0164) on the agar surface of a plate containing ampicillin-1 * * LB medium. When was V; incubated for 24 hours at 37 ° C, the membrane was lifted and the bacterial colonies were in situ, according to the manufacturer's instructions: *: ··: 30. No replica bowls were needed as E.
coli läpäisee tämäntyyppisen kalvon, ja suodattimen nosta- * · · .1.^ misen jälkeen agarpinnalla on nähtävissä jälki jokaisesta « · « bakteeripesäkkeestä. Kalvo tutkittiin samalla Z. bailii « · -rDNA-fragmenttikoettimella ja käyttämällä samaa DIG-de-... 35 tektointivälineistöä kuin edellä. Identifioitiin joukko 42 1 08300 positiivisia klooneja (noin 2 - 5 % kaikista klooneista). 8 hybridisaation suhteen positiivisesta kloonista ja 4 hybridisaation suhteen negatiivisesta kloonista valmistetuille plasmidiminipreparaateille tehtiin restriktioana-5 lyysi käyttämällä BcoRIrn, HindiII:n ja EcoRV:n seosta. Kaikki hybridisaation suhteen positiiviset kloonit antoivat tulokseksi identtisen restriktiofragmenttimallin (karakteristiset fragmentit 0,55 ja 1,5 ke), kun taas hybridisaation suhteen negatiivisten kloonien samat mallit oli-10 vat kaikki erilaisia. Yhden hybridisaation suhteen positiivisen kloonin plasmidi-DNA eristettiin preparatiivises-sa mitassa ja nimettiin pTCrDNA:ksi. Pääteltiin, että kloonattu pala oli 27. Candida -rDNA-fragmentti, koska 1) se hybridisoitui voimakkaasti Z. hailiin rDNA:n kanssa ja 15 2) se kloonattiin osittain rikastetusta T. Candida -kromo- somi-DNA-pilkkomistuotteesta, jossa esiintymistiheys on suuri (hiivassa tiedetään olevan noin 100 rDNA-kopiota). Kloonatun DNA-fragmentin osittainen restikriokartta esitetään kuviossa 5.coli passes through this type of membrane, and after lifting the filter * · · .1. ^, the agar surface shows a trace of each bacterial colony. The membrane was probed with the same Z. bailii «· rDNA fragment probe and using the same DIG-de-35 activators as above. A set of 42108300 positive clones were identified (about 2-5% of all clones). Plasmid minimulates prepared from 8 hybridization positive clones and 4 hybridization negative clones were subjected to restriction enzyme analysis using a mixture of BcoRI, HindIII and EcoRV. All hybridization-positive clones yielded an identical restriction fragment pattern (characteristic fragments of 0.55 and 1.5 kb), whereas the same patterns of hybridization-negative clones were all different. Plasmid DNA of one hybridization positive clone was isolated on a preparative scale and designated pTCrDNA. It was concluded that the cloned fragment was the 27th Candida rDNA fragment because 1) it strongly hybridized with Z. shale rDNA and 2) it was cloned from a partially enriched T. Candida chromosomal DNA cleavage product of large (yeast is known to have about 100 rDNA copies). A partial restriction map of the cloned DNA fragment is shown in Figure 5.
20 Plasmidi, jossa T. candidan rDNA-fragmentti yhdis tyy dominoivaan valikointimarkkeriin, konstruoitiin seuraavasti. Plasmidi pYT332 [Gatignol, A. et ai., Gene 91 (1990) 35 - 41] pilkottiin HindIII:lla ja Kpnl:llä, eristettiin 1,3 ke:n DNA-fragmentti agaroosigeelielektroforee- , , 25 silla ja ligatoitiin se EcoRI:llä ja Kpnl:llä pilkotusta « · « *· I* pUC19:stä saadun 4,5 ke:n Hindlll-EcoRl-fragmentin kanssa • · · ί·ί ί (kuvio 6). Ligaatioseoksella transformoitiin E. coli ja « · · V * identifioitiin plasmidin pTC(PHLE) sisältävä klooni rest- riktioanalyysillä.A plasmid in which the T. Candida rDNA fragment binds to the dominant selection marker was constructed as follows. Plasmid pYT332 (Gatignol, A. et al., Gene 91: 35-41 (1990)) was digested with HindIII and Kpn1, the 1.3 kb DNA fragment was isolated by agarose gel electrophoresis, and ligated with EcoRI: and Kpnl digested with the 4.5 kb Hindlll-EcoRl fragment from I * pUC19 (Fig. 6). The ligation mixture was transformed with E. coli and a clone containing plasmid pTC (PHLE) was identified by restriction analysis.
30 pTC(PHLE) pilkottiin osittain Sällillä ja lineaari- ·**': sessa muodossa oleva plasmidi puhdistettiin agaroosigeeli- • « « .1. elektroforeesilla. Se ligatoitiin pJDB(AX)-16:sta (esi- • · < merkki 2) eristetyn 5 ke:n Sali-fragmentin kanssa. Identifioitiin plasmidi pTC(AX) niiden kloonien joukosta, jotka ; 35 saatiin transformoimalla tällä ligaatioseoksella E. coli 43 108300 (kuvio 6). Tämä plasmidi sisältää seuraavat toiminnalliset elementit: a) hiivan promoottorin ja transkriptioterminaatto-rin ohjauksessa oleva bakteeriperäinen fleomysiiniresis- 5 tenssigeeni, joka mahdollistaa tällä plasmidilla transformoituneiden hiivasolujen suoran valikoinnin; b) pala T. Candida -rDNA:ta, joka tarjoaa kohteen homologiselle rekombinaatiolle T. Candida -kromosomin kanssa ja parantaa transformaation tehokkuutta; 10 c) arabitolidehydrogenaasi- ja ksylitolidehydroge- naasigeenien ilmentymiskasetti, joka saa aikaan näiden kahden arabitoli-ksylitolitien entsyymin synteesin. Esimerkki 6 T. candidan transformointi ja ksylitolituotannon 15 analysointi Käytettiin plasmidia pTC(AX) Torulopsis Candida -kannan ATCC 20214 transformointiin. T. candidaa kasvatettiin 36 tuntia YEPD-alustassa, joka sisälsi 10 % glukoosia. Solut otettiin talteen sentrifugoimalla (10 minuuttia 20 kierrostaajuudella 2 000 min'1 lämpötilassa 4 °C) ja pes tiin kolmesti steriilillä sorbitoliliuoksella (1 mol/1). Solupelletti suspendoitiin yhtä suureen tilavuuteen kylmää .·, sorbitoliliuosta (1 mol/1), sekoitettiin 200 μ1:η annoksia pUT(AX)-DNA:n (20 - 100 yg) kanssa, siirrettiin seos sit-30 pTC (PHLE) was partially digested with SalI and the plasmid in linear ** 'was purified on an agarose gel. by electrophoresis. It was ligated with a 5 kb Sal I fragment isolated from pJDB (AX) -16 (pre-2). Plasmid pTC (AX) was identified from the clones which; 35 was obtained by transformation of this ligation mixture into E. coli 43 108300 (Figure 6). This plasmid contains the following functional elements: (a) a bacterial phleomycin resistance gene under the control of the yeast promoter and transcription terminator, which allows direct selection of the yeast cells transformed with this plasmid; b) a fragment of T. Candida rDNA which provides for homologous recombination of the target with the T. Candida chromosome and enhances the efficiency of transformation; C) an expression cassette for the arabitol dehydrogenase and xylitol dehydrogenase genes, which provides for the synthesis of the enzyme of the two arabitol xylitol pathways. Example 6 Transformation of T. Candida and Analysis of Xylitol Production Plasmid pTC (AX) was used to transform ATCC 20214 of Torulopsis Candida. T. candida was grown for 36 hours in YEPD medium containing 10% glucose. Cells were harvested by centrifugation (10 min at 20 rpm 2000 min -1 at 4 ° C) and washed three times with sterile sorbitol solution (1 mol / L). The cell pellet was suspended in an equal volume of cold. ·, Sorbitol solution (1 mol / L), mixed with 200 µl portions of pUT (AX) DNA (20-100 µg),
* I* I
, , 25 ten jääkylmiin elektroporaatiokyvetteihin (elektrodiväli • « « .* / 2 mm) ja tehtiin elektroporaatio Invitrogen ElectroPorator ··· : -laitteessa seuraavin asetuksin: jännite 1 800 V, kapasi- V : tanssi 50 yF, rinnakkaisvastus 150 Ω. Solut siirrettiin 2 ml:aan YEPD:tä, joka sisälsi 1 mol/1 sorbitolia, ja in-30 kuboitiin yön yli lämpötilassa 30 °C ravistimella. Trans-•"’ί formoidut solut otettiin talteen sentrifugoimalla pienellä nopeudella ja siirrostettiin maljoille, jotka sisälsivät « · * pH-arvoon 7,5 säädettyä YEPD-alustaa, joka sisälsi 30 yg/,, 25 ice ice-cold electroporation cuvettes (electrode gap • ««. * / 2 mm) and electroporated in Invitrogen ElectroPorator ···: with the following settings: voltage 1,800 V, capacitance V: dance 50 yF, parallel resistance 150 Ω. Cells were transferred to 2 ml YEPD containing 1 mol / l sorbitol and incubated overnight at 30 ° C with a shaker. Transformed cells were harvested by low speed centrifugation and inoculated into plates containing? · * YEPD medium adjusted to pH 7.5 containing 30 µg /
* I* I
ml fleomysiiniä. Maljoja inkuboitiin 7-10 vuorokautta • 35 lämpötilassa 30 °C. Suurin osa tänä aikana kehittyneistä < r r 44 108300 hiivapesäkkeistä oli taustamutantteja, sillä yhtä suuri määrä pesäkkeitä ilmaantui myös vertailumaljoille (jotka sisältävät samalla tavalla, mutta ilman DNA-lisäystä, käsiteltyjä soluja). Todellisten transformanttien erottami-5 seksi spontaaneista mutanteista eristettiin kromosomi-DNA 72 yksittäisestä hiivapesäkkeestä pienemmässä mitassa toteutetulla edellä kuvatun kaltaisella menettelyllä T. can-didan kromosomi-DNA:n eristämiseksi. 10 pg kutakin näistä DNA-preparaateista pilkottiin EcoRI:n ja BamHI:n seoksel-10 la. Pilkontatuotteet erotettiin l-%:isillä agaroosigee-leillä ja siirrettiin sitten positiivisesti varautuneelle nailonkalvolle esimerkissä 5 kuvatulla tavalla. Siirretyt fragmentit tutkittiin käyttämällä koettimena plasmidista pADH (esimerkki 2) saatua DNA:ta, joka sisältää arabitoli-15 dehydrogenaasisekvenssejä ja pUC-sekvenssejä muttei hiiva-peräisiä DNA-fragmentteja (mahdollisten homologisten hii-vasekvenssien välisen hybridisaation välttämiseksi). Koetin leimattiin ja täplät kehitettiin käyttämällä DIG DNA Labeling and Detection Kit -välineistöä (Boehringer 1093 20 657). Löydettiin vain yksi klooni [Γ. Candida::pTC(AX)], jonka hybridisaatiosignaali sopi yhteen transformoivan plasmidin rakenteen kanssa (kolme vyöhykettä alueella 2 - .3 ke), mikä osoittaa hyvin alhaisen transformointitehok-kuuden. Yhden muun kloonin kohdalla havaittiin positiivi-..: 25 nen hybridisaatiosignaali; ainoan hybridisoituvan vyöhyk- ,·. : keen sijainti (noin 5 - 7 ke) osoitti kuitenkin, että joko » · · : ,·* hiivan kromosomiin on integroitunut vain yksi pTC(AX)- fragmentti tai integroitumiskohdassa on tapahtunut jonkin * t » ‘ verran uudelleenjärjestymistä. Otaksuimme, että plasmidi 30 on integroitunut T. candidan kromosomiin. Tämä otaksuma • · · · l ' ‘ sopii yhteen sen havainnon kanssa, että ei-selektiivisellä ...· alustalla tehdyn kasvatuksen ja kloonauksen jälkeen kai- kissa T. Candida::pTC(AX) -klooneissa on jäljellä fleomy-, siinille resistentti fenotyyppi.ml of phleomycin. Plates were incubated for 7-10 days at 35 ° C. Most of the yeast colonies developed during this period were background mutants, as an equal number of colonies also appeared on control plates (containing treated cells similarly but without DNA addition). To distinguish the true transformants from the spontaneous mutants, chromosomal DNA was isolated from 72 single yeast colonies by a procedure similar to that described above to isolate T. canadida chromosomal DNA. 10 µg of each of these DNA preparations was digested with a mixture of EcoRI and BamHI. The cleavage products were separated on 1% agarose gels and then transferred to a positively charged nylon film as described in Example 5. The transferred fragments were probed using DNA from plasmid pADH (Example 2) containing arabitol-15 dehydrogenase and pUC sequences but not yeast-derived DNA fragments (to avoid hybridization between homologous yeast sequences). The probe was labeled and the spots were developed using DIG DNA Labeling and Detection Kit (Boehringer 1093 20 657). Only one clone was found [Γ. Candida :: pTC (AX)], whose hybridization signal is consistent with the structure of the transforming plasmid (three bands in the range of 2-3 kb), indicating very low transformation efficiency. For one other clone, a positive hybridization signal of ... was observed; the only hybridizing zone, ·. However, the location of (~ 5-7 kb) indicated that only one pTC (AX) fragment was integrated into the yeast chromosome, or some * t »'rearrangement occurred at the site of integration. We assume that plasmid 30 is integrated into the T. Candida chromosome. This assumption • · · · l '' is consistent with the finding that after culturing and cloning on a non-selective medium, all T. Candida :: pTC (AX) clones retain fleomy-, cin-resistant The phenotype.
45 108300 T. Candida::pTC(AX) -transformanttia kasvatettiin 36 tuntia YEPD-alustassa, joka sisälsi 10 % glukoosia, ja mitattiin arabitolidehydrogenaasi- ja ksylitolidehydroge-naasiaktiivisuudet esimerkissä 4 kuvatulla tavalla. Tulok-5 set esitetään taulukossa 5.1088300 T. Candida :: pTC (AX) transformant was grown for 36 hours in YEPD medium containing 10% glucose and arabitol dehydrogenase and xylitol dehydrogenase activities were measured as described in Example 4. The results are shown in Table 5.
Taulukko 5Table 5
Arabitolidehydrogenaasi- ja ksylitolidehydrogenaasi-aktiivisuudet villiä tyyppiä olevassa T. candidassa ja 10 pTC(AX):llä transformoidussa kannassa (ky/mg proteiinia) T. Candida Arabitoli- Ksylitoli- dehydrogenaasi dehydrogenaasi 15 Villi tyyppi 0,02 0,03Arabitol Dehydrogenase and Xylitol Dehydrogenase Activities in Wild-type T. Candida and 10 pTC (AX) Transformed Strain (IU / mg Protein) T. Candida Arabitol-Xylitol Dehydrogenase Dehydrogenase 15 Wild-type 0.02 0.03
Transformantti 0,03 0,05Transformant 0.03 0.05
Ksylitolidehydrogenaasiaktiivisuus ei ollut kohonnut merkittävästi endogeenisen T. Candida -ksylitolidehyd-20 rogenaasin aktiivisuustason yläpuolelle. Plasmidin koodit- taman arabitolidehydrogenaasin aktiivisuutta (EC 1.1.1.11) oli vaikea erottaa endogeenisen synonyymisen mutta erilai-sen (ribuloosia muodostavan, EC 1.1.1) arabitolidehydrogenaasin aktiivisuudesta. Ainoa luotettava johtopäätös 25 tästä kokeesta oli, että kummankin entsyymin ilmentymis- « < .·. ; taso oli paljon alempi kuin Z. rouxiissa. Yritykset lisä- • · · .* .* tä plasmidin kopiolukua ja integroidun plasmidin kahden • · · dehydrogenaasin ilmentymistasoa viljelemällä T. candi- • · < * ’ da::pTC(AX):ää alustoilla, joissa fleomysiinipitoisuudet 30 kasvoivat, eivät onnistuneet.Xylitol dehydrogenase activity was not significantly elevated above that of endogenous T. Candida xylitol dehydrogenase. The activity of plasmid-encoded arabitol dehydrogenase (EC 1.1.1.11) was difficult to distinguish from the activity of endogenous synonymous but different (ribulose-forming, EC 1.1.1) arabitol dehydrogenase. The only reliable conclusion from the 25 experiments was that the expression of both enzymes was <. ; the level was much lower than in Z. rouxi. Attempts to increase the plasmid copy number and expression level of the integrated plasmid two • · · dehydrogenases by culturing T. candi · · * :: da :: pTC (AX) in media with increased phleomycin levels were not successful. .
' * ‘ T. Candida: :pTC(AX) :n ksylitolituotanto testattiin, • · · kun sitä oli kasvatettu 10 % glukoosia sisältävällä YEPD:llä 5-7 vuorokautta. Kolmessa erillisessä kokeessa'*' T. Candida:: pTC (AX) xylitol production was tested after being grown with YEPD containing 10% glucose for 5-7 days. In three separate experiments
< · I<· I
,··, transformantti tuotti 1,1, 1,6 ja 0,9 g/1 ksylitolia, kun 35 taas villin tyypin T. candidan kasvualustassa ei havaittu 46 1 08300 HPLCsllä ollenkaan ksylitolia. Käyttämämme analyysimenetelmän havaitsemisraja on alle 0,1 g/1. Siksi on mahdollista päätellä, että plasmidi on todella määräävä tekijä T. Candida::pTC(AX):n ksylitolituotannossa., ···, the transformant produced 1.1, 1.6 and 0.9 g / L xylitol, whereas no wild-type T. Candida showed 46 x 08300 HPLC at all in xylitol. The limit of detection of the analytical method used is less than 0,1 g / l. Therefore, it is possible to conclude that the plasmid is indeed a dominant factor in the xylitol production of T. Candida :: pTC (AX).
5 Esimerkki 75 Example 7
Candida polymorphan transformointi arabitolidehyd-rogenaasi- ja ksylitolidehydrogenaasigeeneilläTransformation of Candida polymorpha by arabitol dehydrogenase and xylitol dehydrogenase genes
Arabitolidehydrogenaasi- ja ksylitolidehydrogenaa-sigeenien viemiseksi Candida polymorphaan eristettiin mu-10 tantti, jossa oli muutos orotidiinifosfaattidekarboksylaa-sigeenissä (jäljempänä käytetään myös merkintää URA3), käyttämällä Boeken et ai. menetelmän muunnosta [Boeke, J.To introduce the arabitol dehydrogenase and xylitol dehydrogenase genes into Candida polymorph, a mutant with a change in the orotidine phosphate decarboxylase gene (hereinafter also designated URA3) was isolated using Boeken et al. a modification of the method [Boeke, J.
D. et ai., Mol. Gen. Genet. 197 (1984) 345 - 346]. C. polymorpha -kantaa ATCC 20213 kasvatettiin 24 tuntia 15 YEPDsssä, otettiin solut talteen sentrifugoimalla (2 000 min'1, 10 min), pestiin ne kahdesti vedellä ja suspendoi-tiin kolminkertaiseen tilavuuteen steriiliä natriumfos-faattipuskuria (0,1 mol/1, pH 7,0). Lisättiin etyylimetaa-nisulfonaattia pitoisuudeksi 1 % ja soluja inkuboitiin 2 20 tuntia huoneenlämpötilassa. Reaktio keskeytettiin siirtämällä solut natriumtiosulfaattiliuokseen (0,1 mol/1) ja pesemällä kolmesti steriilillä vedellä. Mutagenisoidut solut siirrettiin 0,5 l:aan YEPDstä ja viljeltiin lämpötilassa 30 °C ravistellen kaksi vuorokautta. Hiiva otettiin 25 talteen sentrifugoimalla, pestiin kahdesti vedellä ja siirrettiin 1 Isaan alustaa, joka sisälsi 0,7 % Yeast Ni- • · : trogen Basea (Difco), 2 % glukoosia (SC-alusta), ja inku- ♦ * · boitiin pyöröravistimella 24 tuntia lämpötilassa 30 °C.D. et al., Mol. Gen. Genet. 1974, 345-346 (1984)]. C. polymorpha strain ATCC 20213 was grown for 24 hours in 15 YEPDs, cells were harvested by centrifugation (2000 min, 10 min), washed twice with water, and suspended in three volumes of sterile sodium phosphate buffer (0.1 mol / l, pH 7.0). Ethyl methanesulfonate was added to a concentration of 1% and the cells were incubated for 2 to 20 hours at room temperature. The reaction was terminated by transferring the cells into sodium thiosulfate solution (0.1 mol / L) and washing three times with sterile water. The mutagenized cells were transferred to 0.5 L of YEPD and cultured at 30 ° C with shaking for two days. The yeast was harvested by centrifugation, washed twice with water, and inoculated with 1 Isa of medium containing 0.7% Yeast Ni · ·: Trogen Base (Difco), 2% glucose (SC medium), and incubated with a rotary shaker. 24 hours at 30 ° C.
• « <• «<
Viljelmään lisättiin 1 mg nystatiinia ja jatkettiin inku-30 bointia 4 tuntia. Nystatiinilla käsitellyt solut erotettiin alustasta sentrifugoimalla, pestiin kahdesti vedellä • « ·..* ja siirrettiin 1 Isaan SC-alustaa, joka sisälsi 50 mg/1 : urasiilia. Soluja inkuboitiin pyöröravistimella 5 vuoro- kautta ja siirrostettiin ne sitten SC-alustalle, joka si-35 sälsi 50 mg/1 urasiilia ja 1 g/1 fluorioroottihappoa. Kun 47 108300 maljoja oli inkuboitu kaksi viikkoa lämpötilassa 30 °C, saatiin noin 400 fluorioroottihapolle resistenttiä pesäkettä ja ne kaikki testattiin urasiiliauksotrofian suhteen. Eristettiin 5 urasiilista riippuvaista pesäkettä.To the culture was added 1 mg of nystatin and incubation was continued for 4 hours. Nystatin-treated cells were separated from the medium by centrifugation, washed twice with water, and then transferred to 1 Isaan SC medium containing 50 mg / l uracil. Cells were incubated on a rotary shaker for 5 days and then inoculated onto SC medium containing 50 mg / l uracil and 1 g / l fluorouric acid. After incubation of 47,108,300 plates for two weeks at 30 ° C, about 400 colonies resistant to fluoro-erotic acid were obtained and all tested for uracil auxotrophy. Five uracil dependent colonies were isolated.
5 Kolme kloonia kasvoi kuitenkin urasiilittomalla alustalla, vaikkakin pienentyneellä nopeudella. Kaksi kloonia (nimetty C. polymorpha U-2:ksi ja C. polymorpha U-5:ksi), joilla oli selvä urasiilista riippuvainen fenotyyppi, käytettiin transformointikokeisiin.However, three clones grew on a uracil-free medium, albeit at a reduced rate. Two clones (designated C. polymorpha U-2 and C. polymorpha U-5) with a clear uracil-dependent phenotype were used for transformation experiments.
10 C. polymorphan URA3-geenin kloonaus saatiin aikaan tavanomaisella strategialla. Kromosomi-DNA eristettiin esimerkissä 5 kuvatulla menetelmällä. DNA pilkottiin osittain Sau3A:lla ja fraktioitiin agaroosigeeleillä. Otettiin talteen muutamia fraktioita ja tarkistettiin niiden mooli-15 massajakautuma analyyttisellä geelielektroforeesilla.Cloning of the C. polymorpha URA3 gene was accomplished by a conventional strategy. The chromosomal DNA was isolated by the method described in Example 5. The DNA was partially digested with Sau3A and fractionated on agarose gels. A few fractions were recovered and their molar mass distribution was checked by analytical gel electrophoresis.
Kloonauskokeisiin käytettiin kokoalueella 5 - 10 ke olevia fraktioita. Kirjaston konstruointiin käytetty vektori, pYEpl3 [Broach et ai., Gene 8 (1979) 121 - 123], sisältää S. cerevisiaen LEY2-geenin, 2 μ:η replikaation aloituskoh-20 dan ja yhden ainutkertaisen restriktiokohdan BamHI:ä varten. Vektori leikattiin BamHlrllä, puhdistettiin agaroosi-geelielektroforeesilla ja defosforyloitiin bakteeriperäi-sellä alkalisella fosfataasilla. Testattiin muutamia riippumattomia vektoripreparaatteja ja ligaatio-olosuhteita 25 vaihdellen vektorin suhdetta inserttiin ja reaktiotila- ... . vuutta pienimittaisissa kokeissa suurimman transformantti- * · · ,* .* määrän ja yhdistelmäkloonien suurimman prosenttiosuuden * « i saavuttamiseksi (analyysit tehtiin sattumanvaraisista klooneista saatujen minipreparaattien restriktioanalyysil-30 lä). Laajamittaiset ligaatiot tehtiin käyttämällä optimoi-'**"· tuja olosuhteita ja transformoitiin E. coli -kanta XL1- BLUE. Konstruoitu kirjasto sisälsi noin 15 000 primaarista transformanttia, joista noin 90 % sisälsi insertin.Fractions in the size range of 5 to 10 kb were used for cloning experiments. The vector used to construct the library, pYEpl3 [Broach et al., Gene 8: 121-123 (1979)], contains the S. cerevisiae LEY2 gene, a 2 μη origin of replication, and a single restriction site for BamHI. The vector was cut with BamHI, purified by agarose gel electrophoresis and dephosphorylated with bacterial alkaline phosphatase. A number of independent vector preparations and ligation conditions were tested, varying the ratio of vector to insert and reaction state .... in small-scale experiments to obtain the highest amount of transformant * · ·, *. * and the highest percentage of recombinant clones * (i) by restriction analysis of mini-preparations from random clones. Large-scale ligations were made using optimized conditions and transformed with E. coli strain XL1-BLUE. The constructed library contained about 15,000 primary transformants, of which about 90% contained the insert.
(··.( Hiivakanta DBY746 (MATalpha, leu2-3,112, his3-Al, 35 trpl-289, ura3-52) transformoitiin C. polymorpha -geeni- 48 108300 kirjastolla. Kullakin kirjastojoukolla transformoitiin erikseen S. cerevisiae käyttämällä noin 20 pg plasmidi-DNA:ta ja siirrostamalla transformaatioseos yhdelle maljalle, jota oli täydennetty urasiililla, tryptofaanilla ja 5 histidiinillä (ts. käyttämällä vain leusiinivalikointia). Saatiin 3 000 - 10 000 hiivatransformanttia maljaa kohden. Hiivatransformantit replikasiirrostettiin maljoille, joissa oli tryptofaanilla ja histidiinillä täydennettyä mini-mialustaa (urasiilittomat maljat). Vertailureplikaviljel-10 mät histidiini-histidiinimaljoilla (urasiilittomat maljat). Tehtiin myös vertailureplikasiirrostukset histidii-nittömille ja tryptofaanittomille maljoille. Lähes jokaisella maljalla esiintyi 1-4 urasiilista riippumatonta kloonia. Saatiin myös histidiinistä riippumattomia ja 15 tryptofäänistä riippumattomia eristettyjä klooneja; niiden lukumäärä oli kuitenkin 2-3 kertaa pienempi kuin eristettyjen URA3-kloonien.(··. (Yeast strain DBY746 (MATalpha, leu2-3,112, his3-Al, 35 trpl-289, ura3-52)) was transformed with the C. polymorpha gene-48 108300 libraries. Each library set was transformed separately using approximately 20 pg plasmid. DNA and inoculating the transformation mixture into one plate supplemented with uracil, tryptophan and 5 histidine (i.e., using only leucine assay). (uracil-free plates). Control replicate cultures on histidine-histidine plates (uracil-free plates). however, the number of ids was 2-3 times lower than that of the isolated URA3 clones.
Kuudesta urasiilista riippumattomasta kloonista pelastettiin plasmidit E. coliin, tehtiin eristys prepara-20 tiivisessa mitassa ja transformoitiin uudelleen DBY746 leusiinin suhteen prototrofiseksi. Kustakin transformaa-tioseoksesta tarkistettiin sitten 10 - 20 sattumanvaraista pesäkettä urasiiliriippuvuuden suhteen. Viisi kuudesta pelastetusta plasmidista transformoi DBY746:n Leu* Ura* 25 -fenotyypiksi. Mainittujen viiden plasmidin restriktio- . analyysi antoi tulokseksi hyvin samanlaisia restriktio- • ·♦ .* .* malleja. Nämä mallit olivat liian monimutkaisia kloona- • · * • « · ***/ tun fragmentin yksiselitteisen restriktiokartan aikaan- « · f '·* 1 saamiseksi. Havaittiin kuitenkin, että ffindlll-pilkonta 30 synnyttää kaikissa klooneissa fragmentin, joka kattaa suu- ’·"· rimman osan DNA-insertistä (noin 4,5 ke). Yhdestä eriste- • · · *...ς tystä C. polymorpha URA3 -kloonista - pCP291:stä - saatu « tällainen fragmentti puhdistettiin agaroosigeelielektro-foreesilla ja subkloonattiin HindIII:lla osittain pilkot- '108300 49 tuun pJDB(ΑΧ):ään. Tämän kloonauskokeen tuloksena eristetyn plasmidin pCPU(AX) rakenne esitetään kuviossa 7A.The six uracil independent clones were rescued with plasmids in E. coli, isolated at a prepara-20 level, and re-transformed with DBY746 leucine prototrophic. 10-20 random colonies from each transformation mixture were then checked for uracil dependence. Five of the six rescued plasmids transformed DBY746 into the Leu * Ura * 25 phenotype. Restriction of said five plasmids. analysis yielded very similar restriction · · ♦. *. * patterns. These models were too complex to produce an unambiguous restriction map of the cloned fragment. However, it was found that ffindlll digestion 30 generates in all clones the fragment that covers most of the DNA insert (about 4.5 kb). From one isolate, C. polymorpha URA3 This fragment was purified by agarose gel electrophoresis and partially subcloned in HindIII to 108300 49 pJDB (ΑΧ). The structure of the plasmid pCPU (AX) isolated as a result of this cloning experiment is shown in Figure 7A.
Yritettiin transformoida sekä C. polymorpha U-2 että C. polymorpha U-5 käyttämällä esimerkissä 6 kuvattu-5 ja elektroporaatio-olosuhteita. Kun elektroporaatiokäsi- teltyjä soluja oli ravisteltu yön yli YEPDissä, joka sisälsi 1 mol/1 sorbitolia, ne siirrostettiin SC-alustamal-joille. Kun oli inkuboitu 10 vuorokautta lämpötilassa 30 °C, havaittiin noin 100 pesäkettä maljalla, joka sisäl-10 si pCPU(AX):llä transformoitua C. polymorpha U-2:a, kun taas vertailumaljalla (sisälsi samalla tavalla, mutta ilman lisättyä DNA:ta käsiteltyjä tämän kannan soluja) pesäkkeiden lukumäärä oli vain 14. C. polymorpha U-5:llä ei saatu merkittävää vaikutusta transformaatiokokeessa 15 DNA:ttomaan vertailunäytteeseen verrattuna. Siirrostettiin sivelymenetelmällä kolme sattumanvaraista pesäkettä C. polymorpha U-2 -transformaatiomaljalta ensin tuoreelle SC-alustamaljalle ja inokuloitiin näillä sivelyviljelmillä YEPD-kasvualustat, jotka sisälsivät 15 % glukoosia. Ver-20 tailuviljelmä inokuloitiin C. polymorpha U-2:11a. Kun oli inkuboitu pyöröravistimella (200 min-1) lämpötilassa 30 °C 10 vuorokautta, analysoitiin kasvualusta HPLC:llä. Tämän : : kokeen tulokset esitetään taulukossa 6.Attempts were made to transform both C. polymorpha U-2 and C. polymorpha U-5 using the conditions described in Example 6 and electroporation. After electroporation-treated cells were shaken overnight in YEPD containing 1 mol / L sorbitol, they were inoculated onto SC medium plates. After incubation for 10 days at 30 ° C, about 100 colonies were observed in a plate containing C. polymorpha U-2 transformed with pCPU (AX), while in a control plate (similarly but without added DNA). cells treated with this strain) had only 14 colonies. There was no significant effect of C. polymorpha U-5 in the transformation assay compared to 15 non-DNA control samples. Three random colonies from a C. polymorpha U-2 transformation plate were first seeded with a fresh SC medium and the inoculated YEPD media containing 15% glucose was inoculated with these stain cultures. Ver-20 lobe culture was inoculated with C. polymorpha U-2. After incubation with a rotary shaker (200 min-1) at 30 ° C for 10 days, the medium was analyzed by HPLC. The results of this:: experiment are shown in Table 6.
25 Taulukko 6 .·. : pCPU(AX);llä transformoidun C. polymorpha U-2:n • · · ; >·< ksylitolituotanto25 Table 6. : C. · · · · transformed with C. polymorpha U-2 transformed with pCPU (AX); > · <Xylitol production
• ♦ I• ♦ I
··♦ < ·♦ « * · · * Kanta Ksylitoli (mg/ml) 30·· ♦ <· ♦ «* · · * Strain Xylitol (mg / ml) 30
• - -M — " I — - - .... I• - -M - „I - - - .... I
4 C. polymorpha U-2 0,0 • · · ...: C. polymorpha U-2: :pCPU(AX)-l 0,5 C. polymorpha U-2: :pCPU(AX)-2 0,0 .··*. C. polymorpha U-2: :pCPU(AX)-3 2,1 50 1083004 C. polymorpha U-2 0.0 • · · ...: C. polymorpha U-2:: pCPU (AX) -1 0.5 C. polymorpha U-2:: pCPU (AX) -2 0, 0. ·· *. C. polymorpha U-2: pCPU (AX) -3 2.1 50 108300
Havaittiin huomattavaa ksylitolin tuotantotason vaihtelua eri kloonien välillä. Se voi olla seurausta plasmidin pCPU(AX) integroitumisesta C. polymorphan kromosomin eri lokuksiin. Kanta C. polymorpha U-2::pCPU(AX)-2 5 on todennäköisesti revertantti eikä todellinen transfor-mantti. Nämä kokeet osoittivat kuitenkin selvästi, että arabitoli-ksylitolitie voidaan tuoda myös C. polymorphaan.Significant variations in xylitol production levels were observed between the different clones. This may be due to the integration of plasmid pCPU (AX) into different loci on the C. polymorpha chromosome. The strain C. polymorpha U-2 :: pCPU (AX) -2 5 is probably a revertant and not a true transformant. However, these experiments clearly demonstrated that the arabitol-xylitol pathway can also be introduced into C. polymorpha.
Esimerkki 8Example 8
Oksidatiivisen pentoosifosfaattitien entsyymien 10 kloonaaminen ja niiden yli-ilmentäminen osmofiili- sessa hiivassaCloning and overexpression of enzymes of the oxidative pentose phosphate pathway in osmophilic yeast
Oksidatiivisen pentoosifosfaattitien ensimmäistä entsyymiä, D-glukoosi-6-fosfaattidehydrogenaasia, koodit-taa S. cerevisiaessa ZWF1-geeni. Tämän geenin sekvenssi on 15 tunnettu [Nogae, T. ja Johnston, M., Gene 96 (1990) 161 -19; Thomas, D. et ai., The EMBO J. 10 (1991) 547 - 553]. Geeni, mukaan luettuna koko kooditusalue, 600 ep 5'-pään koodittamatonta aluetta ja 450 ep 3'-pään koodittamatonta aluetta, on kloonattu PCR:llä käyttämällä seuraavia kahta 20 oligonukleotidia: CAGGCCGTCGACAAGGATCTCGTCTC (5'-pään oli-gonukleotidi) [SEQ ID No:3:] ja AATTAGTCGACCGTTAATTGGGGC-CACTGAGGC (3'-pään oligonukleotidi) [SEQ ID No:4:]. 5'- pään oligonukleotidi pariutuu asemiin 982 - 1007 ja 3'-pään oligonukleotidi asemiin 3523 - 3555 numeroitaessa 25 D-glukoosi-6-fosfaattidehydrogenaasi julkaisussa Nogae, T.The first enzyme in the oxidative pentose phosphate pathway, D-glucose-6-phosphate dehydrogenase, is encoded by the S. cerevisiae ZWF1 gene. The sequence of this gene is known [Nogae, T. and Johnston, M., Gene 96 (1990) 161-19; Thomas, D. et al., The EMBO J. 10 (1991) 547-553]. The gene, including the entire coding region, 600 bp 5'-end coding region and 450 bp 3'-end coding region, has been cloned by PCR using the following 20 oligonucleotides: CAGGCCGTCGACAAGGATCTCGTCTC (5 'end ol-gonucleotide) [SEQ ID No: : 3:] and AATTAGTCGACCGTTAATTGGGGC-CACTGAGGC (3'-end oligonucleotide) [SEQ ID No: 4:]. The 5'-end oligonucleotide pairs at positions 982-1007 and the 3'-end oligonucleotide at positions 3523-3555 by numbering 25 D-glucose-6-phosphate dehydrogenase in Nogae, T.
.·. ; ja Johnston, M., Gene 96 (1990) 161 - 19 kuvatulla taval- • »· • ,·, la. Kromosomi-DNA eristettiin S. cerevislae -kannasta • · · GRF18 esimerkissä 3 kuvatulla tavalla. PCR-parametrit oli- • 4 * ‘ vat samat kuin esimerkissä 3. Monistettu DNA-fragmentti, 30 joka sisälsi ZWFl-geenin, pilkottiin Sällillä ja kloonat- • · · · « tiin samalla restriktaasilla pilkottuun pUC19:ään, jolloin *«* ...· tuloksena oli plasmidi pUC(ZWF). Kloonatun geenin identi- « ; * f. teetti tarkistettiin restriktioanalyysillä.. ·. ; and Johnston, M., Gene 96, 161-19 (1990). The chromosomal DNA was isolated from S. cerevislae strain GRF18 as described in Example 3. The PCR parameters were the same as in Example 3. The amplified DNA fragment containing the ZWF1 gene was digested with SalI and cloned into pUC19 digested with the same restriction enzyme, whereby it was digested. .. · resulted in plasmid pUC (ZWF). The identity of the cloned gene; * f. The restriction was checked by restriction analysis.
Pentoosifosfaattitien toista entsyymiä, 6-fosfoglu-35 konihappodehydrogenaasia, koodittaa E. colissa gnd-geeni.Another enzyme of the pentose phosphate pathway, 6-phosphoglu-35 conic acid dehydrogenase, is encoded by the gnd gene in E. coli.
108300 oi Tämän geenin sekvenssi on tunnettu [Nasoff, M. S. et ai., Gene 27 (1984) 253 - 264]. E. colista peräisin olevan gnd-geenin kloonaamiseksi eristettiin E. coli -kannasta HB101 kromosomi-DNA menetelmällä, joka oli samanlainen kuin 5 Klebsiella terrlgena -DNA:n eristämiseen käytetty (esimerkki 1). Geenin gnd PCR-monistukseen tarkoitetut oligonukleotidi t GCGAAGCTTAAAAATGTCCAAGCAACAGATCGGCG [SEQ ID No:5:] ja GCGAAGCTTAGATTAATCCAGCCATTCGGTATGG [SEQ ID No:6:] suunniteltiin monistamaan vain kooditusaluetta ja 10 tuomaan ffindlll-kohdat välittömästi aloituskodonin eteen ja lopetuskodonin perään. 5'-pään oligonukleotidi pariutuu asemiin 56 - 78 ja 3'-pään oligonukleotidi asemiin 1 442 -1 468 numeroitaessa 6-fosfoglukonihappodehydrogenaasi julkaisussa Nasof f, M. S. et ai., Gene 27 (1984) 253 - 264 15 kuvatulla tavalla. Monistettu DNA-fragmentti pilkottiin HindHI: 11a ja ligatoitiin ffindlll:11a pilkotun vektorin pUC19 kanssa. Tuloksena olevan plasmidin pUC(gnd) kymmenen toisistaan riippumatonta näennäisesti identtistä kloonia yhdistettiin. Tämä tehtiin, jotta vältetään mahdollisia 20 ongelmia, jotka liittyvät sekvenssivirheisiin, joita on saattanut tulla PCR-monistuksen aikana. Geenin gnd koodi-tusalue liitettiin S. cerevisiaen ADCI-promoottoriin ja . .V: transkriptioterminaattoriin siirtämällä pUC(gnd)-yhdistel mästä peräisin oleva 1,4 ke:n Hindlll-fragmentti ilmenty-25 misvektoriin pAAH5 [Ammerer, Meth. Enzymol. 101 (1983) .·.; 192 - 203]. Tuloksena olevan plasmidin pAAH(gnd) muutamal- • * · la riippumattomalla kloonilla transformoitiin S. cerevi- • · · *1',* siae -kanta GRF18 käyttämällä litiumkloridimenettelyä [Ito ♦ · t- ‘ et ai., J. Bacteriol. 153 (1983) 163 - 168] ja mitattiin 30 transformanteista 6-fosfo-D-glukonaattidehydrogenaasiak-‘ ‘ tiivisuus. 6-fosfo-D-glukonaattidehydrogenaasiaktiivisuus oli kaikissa transformanteissa kohonnut moninkertaiseksi verrattuna transformoimattomaan isäntään, mikä osoittaa, että bakteeriperäinen 6-fosfo-D-glukonaaattidehydrogenaasi * 35 voi ilmentyä tehokkaasti hiivassa. pAAH(gnd)-klooni, joka 52 1 08300 antoi tulokseksi korkeimman aktiivisuuden hiivassa, valittiin jatkokonstruointeihin. ZWF1- ja gnd-geenien kloonaamista samoin kuin plasmidin pAAH(gnd) konstruointia valaistaan kuvioilla 8 ja 8a.1088300 The sequence of this gene is known (Nasoff, M.S. et al., Gene 27: 253-264 (1984)). To clone the gnd gene from E. coli, HB101 chromosomal DNA was isolated from E. coli by a method similar to that used to isolate Klebsiella terrlgena DNA (Example 1). Oligonucleotides for PCR amplification of the gnd gene t GCGAAGCTTAAAAATGTCCAAGCAACAGATCGGCG [SEQ ID No: 5:] and GCGAAGCTTAGATTAATCCAGCCATTCGGTATGG [SEQ ID No: 6:] were designed to amplify the coding region only, and to bring forward the codon fp1. The 5'-end oligonucleotide pairs at positions 56-78 and the 3'-end oligonucleotide at positions 1442-1468 as numbered 6-phosphogluconic acid dehydrogenase as described in Nasof, M. S. et al., Gene 27, 253-264 (1984). The amplified DNA fragment was digested with Hin dIII and ligated with the vector pUC19 digested with fin III. Ten apparently identical clones of the resulting plasmid pUC (gnd) were pooled. This was done to avoid potential problems associated with sequence errors that may have occurred during PCR amplification. The coding region for the gnd gene was inserted into the S. cerevisiae ADCI promoter and. .V: Transferring a 1.4 kb HindIII fragment of pUC (gnd) to the transcription terminator into the expression vector pAAH5 [Ammerer, Meth. Enzymol. 101 (1983). 192-203]. The resultant plasmid pAAH (gnd) was transformed with a few independent clones of S. cerevi-1 ·, * siae GRF18 using the lithium chloride procedure [Ito ♦ · t- 'et al., J. Bacteriol. 153: 163-168 (1983)] and 6-phospho-D-gluconate dehydrogenase activity was measured for 30 transformants. The activity of 6-phospho-D-gluconate dehydrogenase in all transformants was multiplied compared to the untransformed host, indicating that bacterial 6-phospho-D-gluconate dehydrogenase * 35 can be effectively expressed in yeast. The pAAH (gnd) clone, which yielded the highest activity in yeast 52108300, was selected for further constructs. The cloning of the ZWF1 and gnd genes as well as the construction of plasmid pAAH (gnd) are illustrated in Figures 8 and 8a.
5 Sekä D-glukoosi-6-fosfaattidehydrogenaasi- että 6-fosfo-D-glukonaattidehydrogenaasigeenien yli-ilmentämi-seksi samanaikaisesti osmofiilisessä hiivaisännässä konstruoitiin plasmidi pSRT(ZG). Kuvio 9 valaisee menetelmää tämän plasmidin konstruoimiseksi. Lyhyesti esitettynä 10 plasmidista pAAH(gnd) peräisin oleva 6-fosfo-D-glukonaat-tidehydrogenaasi-ilmentymiskasetti siirrettiin 3,1 ke:n BamHI-DNA-fragmenttina BamHI:llä pilkottuun pUC19:ään. Tuloksena oleva plasmidi pUC(ADHgnd) pilkottiin Sacl:llä ja Xjbal:llä ja puhdistettiin 3,1 ke:n DNA-fragmentti aga-15 roosigeelielektroforeettisesti. Tämä fragmentti ligatoi-tiin samanaikaisesti kahden muun DNA-fragmentin kanssa, jotka olivat pUC(ZWF):n 2,5 ke:n fragmentti, joka oli saatu pilkkomalla Sacl:llä ja osittain Pstl:llä, ja Pstl:llä ja Xjbalrllä pilkotun plasmidin pSRT(AX)-9 (esimerkki 3) 20 vektorifragmentti. Tuloksena olevan plasmidin pSRT(ZG) rakenne varmistettiin restriktioanalyysillä. Kun Z. rouxii ATCC 13356 oli transformoitu pSRT(ZG):llä (esimerkissä 4 kuvatulla menetelmällä), mitattiin transformoidusta kan-nasta D-glukoosi-6-fosfaattidehydrogenaasi- ja 6-fosfo-D-, , 25 glukonaattidehydrogenaasiaktiivisuus. Kummankin entsyymin • *· aktiivisuus oli transformoidussa kannassa noin 20-kertai- • * ♦ · · ♦ nen transformoimattomaan vertailukantaan nähden (taulukko 4 ·· • · t '·* 7). Samankaltaisia menetelmiä voidaan käyttää näiden kah den, pentoosifosfaattitien oksidatiivisen osan entsyymejä *·* * 30 koodattavan geenin yli-ilmentymisen aikaansaantiin muissa • hiivalajeissa. Koska ei kuitenkaan ole olemassa vektorei- • · · ta, joita pystyttäisiin pitämään yllä kromosomin ulkopuo- « » t lisinä plasmideina useimmissa muissa hiivalajeissa kuin ;· Saccharomyces- tai Zygosaccharorayces-lajeissa, on integra- * 35 tiivinen transformaatio ainoa käyttökelpoinen menetelmä 53 1 08300 tällaisten isäntien kohdalla. Edullinen integratiivisten vektoreiden tyyppi ovat vektorit, jotka on suunnattu integroitumaan ribosomi-DNA-lokukseen, sillä tämäntyyppiset vektorit saavat aikaan kopiomäärältään korkean integroitu-5 misen ja siten korkeamman ilmentymistason [Lopes, T. S. et ai., Gene 79 (1989) 199 - 206].A plasmid pSRT (ZG) was constructed for the simultaneous overexpression of both D-glucose-6-phosphate dehydrogenase and 6-phospho-D-gluconate dehydrogenase genes in an osmophilic yeast host. Figure 9 illustrates a method for constructing this plasmid. Briefly, a 6-phospho-D-gluconate tidehydrogenase expression cassette derived from 10 plasmids pAAH (gnd) was transferred to a 3.1 kb BamHI DNA fragment in BamHI digested pUC19. The resulting plasmid pUC (ADHgnd) was digested with SacI and Xjbal and the 3.1 kb DNA fragment was purified by aga-15 rose gel electrophoresis. This fragment was simultaneously ligated with two other DNA fragments, the 2.5 kb fragment of pUC (ZWF), obtained by digestion with SacI and partially PstI, and the plasmid digested with PstI and Xjbal. pSRT (AX) -9 (Example 3) 20 vector fragment. The structure of the resulting plasmid pSRT (ZG) was confirmed by restriction analysis. After Z. rouxii ATCC 13356 was transformed with pSRT (ZG) (as described in Example 4), D-glucose-6-phosphate dehydrogenase and 6-phospho-D-,, gluconate dehydrogenase activity were measured in the transformed strain. The activity of both enzymes in the transformed strain was approximately 20-fold higher than that of the untransformed reference strain (Table 4 ··· · t '· * 7). Similar methods can be used to induce the * * * * 30 genes encoded by the oxidative moieties of the two pentose phosphate pathways in other yeast species. However, since there are no vectors that can be maintained as extra-chromosomal plasmids in most yeast species other than; · Saccharomyces or Zygosaccharorayces, integrative * 35 transformation is the only useful method 53 5383 for such hosts. A preferred type of integrative vectors are vectors that are directed to integrate into the ribosome DNA locus, since these types of vectors provide high copy number integration and thus higher expression levels (Lopes, T.S. et al., Gene 79, 199-206 (1989)).
Taulukko 7 D-glukoosi-6-fosfaattidehydrogenaasi- ja 6-fosfo-D-10 glukonaattiaktiivisuus pSRT(ZG):llä transformoidussa Z. rouxii ATCC 13356:ssa ja transformoimattomassa vertailukannassa [pmol/(min*mg proteiinia)]Table 7 D-glucose-6-phosphate dehydrogenase and 6-phospho-D-10 gluconate activity in pSRT (ZG) transformed Z. rouxii ATCC 13356 and untransformed reference strain [pmol / (min * mg protein)]
Hiivakanta D-glukoosi-6-P- 6-P-glukonaatti- 15 dehydrogenaasi dehydrogenaasi Z. rouxii 0,33 0,45 (transformoimaton) Z. rouxii 7,3 7,7 20 [pSRT(ZG)]Yeast strain D-glucose-6-β-β-β-gluconate-dehydrogenase dehydrogenase Z. rouxii 0.33 0.45 (untransformed) Z. rouxii 7.3 7.7 20 [pSRT (ZG)]
Esimerkki 9Example 9
Transketolaasimutanttien konstruointi hiivassaConstruction of transketolase mutants in yeast
Transketolaasimutantteja on helpoimmin saatavissa 25 aikaan hiivassa suunnatulla geeninkatkaisumenetelmällä, .* .* vaikkakin tavanomaiset kemialliset mutageneesimenetelmät • · « *;;/ ovat myös käyttökelpoisia. Homologinen transketolaasigee- ♦ · · *·* * ni, joka on kloonattu hiivasta, jossa mutaatio halutaan saada aikaan, on yleensä välttämätön geeninkatkaisutek- *·**'* 30 nilkan käyttämiseksi, vaikka joskus voidaan käyttää myös ··< \φφ· hyvin läheistä sukua olevasta lajista peräisin olevaa heterologista kloonia. S. cerevisiaen transketolaasigee-nin sekvenssi on tunnettu (Fletcher, T. S. ja Kwee, I.Transketolase mutants are most readily available by the yeast directed gene cleavage method, although conventional chemical mutagenesis methods are also useful. The homologous transketolase gene ♦ · · * · * * cloned from the yeast where the mutation is desired is generally necessary for the use of the gene cut-off * · ** '* 30, although sometimes it may also be used well a heterologous clone from a closely related species. The sequence of the S. cerevisiae transketolase gene is known (Fletcher, T.S. and Kwee, I.
L., EMBL DNA sequence library, ID:SCTRANSK, hakunumero ; '· 35 M63302). Käyttämällä tätä sekvenssiä kloonattiin S. cere- 54 108300 visiaen transketolaasigeeni PCR:llä. Oligonukleotideja AGCTCTAGAAATGACTCAATTCACTGACATTGATAAGCTAGCCG [SEQ ID No:7:] j a GGAGAATTCAGCTTGTCACCCTTATAGAATGCAATGGTCTTTTG [SEQ ID No:8:] ja S. cerevisiaesta saatua (edellä kuvatul-5 la tavalla eristettyä) kromosomi-DNA:ta käytettiin trans-ketolaasigeenin sisältävän DNA-fragmentin monistukseen. 5'-pään oligonukleotidi pariutuu asemiin 269 - 304 ja 3'-pään oligonukleotidi asemiin 2271 - 2305 numeroitaessa transketolaasi T.S. Fletcherin ja I. L. Kween kuvaamalla 10 tavalla (EMBL DNA sequence library, ID:SCTRANSK, hakunu-mero M63302). Fragmentti pilkottiin Xbalcllä ja EcoRI:llä ja kloonattiin samoilla entsyymeillä pilkottuun pUC19:ään. Tuloksena olevan plasmidin pUC(TKT) restriktioanalyysi vahvisti kloonatun DNA-fragmentin identiteetin. Tämä plas-15 midi pilkottiin Bgllhlla ja Claltllä ja suurin DNA-frag-mentti puhdistettiin agaroosigeelielektroforeesilla. Tämä fragmentti ligatoitiin seuraavien kahden plasmidista pUT332 [Gatignol, A. et ai., Gene 91 (1990) 35 - 41] eristetyn fragmentin kanssa: Clal-Pstl-fragmentti, joka sisäl-20 tää URA3-geenin ja 3'-osan bleomysiiniresistenssigeenistä, ja BamHI-Pstl-DNA-fragmentti, joka sisältää hiivan TEF1 (transkriptionpidennysteki jä 1) -promoottorin ja bleomy-siiniresistenssigeenin kooditussekvensin 5'-osan. Kun oli transformoitu E. coli edellä saadulla ligaatioseoksella ja t<i . 25 tehty plasmidikloonien restriktioanalyysi, eristettiin * li .* .* plasmidi pTKT(BLURA). Tämä plasmidi sisältää S. cerevi- • « · siaen transketolaasigeenin koodittavan sekvenssin, jossa • · · *·’ * ClaI- ja Bglll-kohtien välinen 90 ep:n fragmentti on kor vattu pUT332-fragmentilla, joka sisältää kaksi S. cerevi-30 siaessa valikoinnin mahdollistavaa markkeria, URA3-geenin * : ja bleomysiiniresistenssigeenin TEFl-promoottorin ja CYC1- ,«j. transkriptioterminaattorin ohjauksessa. Tällä plasmidilla • · * transformoitiin S. cerevisiae -kanta DBY746 (ATCC 44773; *;* MAToi his3Al leu2-3,112 ura3-52 trpl-289) f leomysiinille • * 35 resistentiksi (10 pg/ml fleomysiiniä YEPD-alustassa) li- 55 1 08300 tiumkloridimenetelmällä [I to et ai., J. Bacteriol. 153 (1983) 163 - 168]. Transformanteista testattiin urasiili-prototrofia ja kyky kasvaa D-ksyluloosilla. Viittä URA3-kloonia, joista kolmen kasvu oli heikentynyttä D-ksyluloo-5 silla, kasvatettiin 100 ml:n viljelmissä, valmistettiin solu-uutteet ravistelemalla lasihelmien kanssa ja mitattiin transketolaasiaktiivisuus raakauutteesta. Määritys tehtiin glysyyli-glysiinipuskurissa (0,1 mol/1 pH 7,6), joka sisälsi 3 mmol/1 magnesiumkloridia, 0,1 mmol/1 tia-10 miinipyrofosfaattia, 0,25 mmol/1 NADH:ta ja 0,2 mg/ml naudan seerumialbumiinia. Välittömästi ennen mittausta lisättiin 3 μΐ liuosta, joka sisälsi 0,5 mol/1 D-ksyluloosi-5-fosfaattia ja 0,5 mol/1 riboosi-5-fosfaattia, 1 ml:aan edellä mainittua puskuria ja sen jälkeen 7,5 ky trioosi-15 fosfaatti-isomeraasia ja 1,5 ky a-glyserolifosfaattidehyd-rogenaasia (molemmat Sigmalta). Reaktio käynnistettiin lisäämällä sopiva annos raakauutetta ja sitä seurattiin rekisteröimällä optisen tiheyden aleneminen aallonpituudella 340 nm. Kannan DBY746 solu-uutetta käytettiin ver-20 tailunäytteenä. Transketolaasiaktiivisuus oli helposti mitattavissa raakauutteista, jotka saatiin DBY746:sta ja • .·, kahdesta D-ksyluloosilla hidastumattomasti kasvavasta transformantista; pitoisuus oli noin 0,25 ky/mg proteii-nia. Kolmen D-ksyluloosilla hidastetusti kasvavan trans-, , 25 formantin transketolaasiaktiivisuus oli menetelmämme ha-L., EMBL DNA sequence library, ID: SCTRANSK, search number; '· 35 M63302). Using this sequence, the S. cere-54 108300 visiae transketolase gene was cloned by PCR. Oligonucleotides AGCTCTAGAAATGACTCAATTCACTGACATTGATAAGCTAGCCG [SEQ ID No: 7:] and GGAGAATTCAGCTTGTCACCCTTATAGAATGCAATGGTCTTTTG [SEQ ID No: 8:] and DNA derived from S. cerevisiae were transfected with the transgenic DNA as described above. The 5'-end oligonucleotide pairs at positions 269-304 and the 3'-end oligonucleotide at positions 2271-2305 as the transketolase T.S. 10 as described by Fletcher and I. L. Kween (EMBL DNA sequence library, ID: SCTRANSK, accession number M63302). The fragment was digested with Xbalc and EcoRI and cloned into pUC19 digested with the same enzymes. Restriction analysis of the resulting plasmid pUC (TKT) confirmed the identity of the cloned DNA fragment. This plasmid was digested with BglII and Clalt and the largest DNA fragment was purified by agarose gel electrophoresis. This fragment was ligated with the following two fragments isolated from plasmid pUT332 (Gatignol, A. et al., Gene 91: 35-41 (1990)): a ClaI-PstI fragment containing the URA3 gene and a 3 'part of the bleomycin resistance gene, and a BamHI-Pst1 DNA fragment containing the yeast TEF1 (transcription extension gene 1) promoter and a 5 'portion of the bleomycin resistance gene encoding sequence. After transformation of E. coli with the above ligation mixture and t <i. 25 plasmid clone restriction analysis, * ll *. * Plasmid pTKT (BLURA) was isolated. This plasmid contains the coding sequence for the S. cerevis transketolase gene, in which the 90 bp fragment between the ClaI and BglII sites has been replaced by a pUT332 fragment containing two S. cerevi-30 the selectable marker, the URA3 gene * and the TEF1 promoter of the bleomycin resistance gene, and CYC1. under the control of a transcription terminator. This plasmid was transformed from S. cerevisiae strain DBY746 (ATCC 44773; *; * measured by his3Al leu2-3,112 ura3-52 trpl-289) to f leomycin? * 35 (10 pg / ml phleomycin in YEPD medium)? 1083300 by the Thium chloride method [I to et al., J. Bacteriol. 153: 163-168 (1983)]. The transformants were tested for uracil prototrophy and ability to grow with D-xylulose. Five URA3 clones, three of which were impaired in growth with D-xylulose-5, were grown in 100 ml cultures, prepared with cellular extracts by shaking with glass beads, and the transketolase activity in the crude extract was measured. The assay was performed in glycylglycine buffer (0.1 mol / L pH 7.6) containing 3 mmol / l magnesium chloride, 0.1 mmol / l thia-10 amine pyrophosphate, 0.25 mmol / l NADH and 0.2 mg / ml bovine serum albumin. Immediately before measurement, 3 μΐ of a solution containing 0.5 mol / L D-xylulose-5-phosphate and 0.5 mol / L ribose-5-phosphate was added to 1 ml of the above buffer followed by 7.5 triose-15 phosphate isomerase; and 1.5 Ia-glycerol phosphate dehydrogenase (both from Sigma). The reaction was initiated by addition of a suitable dose of crude extract and monitored by recording the decrease in optical density at 340 nm. Cell extract of strain DBY746 was used as a ver-20 sample. Transketolase activity was readily measurable from the crude extracts obtained from DBY746 and two transformants growing slowly on D-xylulose; the concentration was about 0.25 IU / mg protein. The retarded growth of trans-,? Formant transketolase activity with three D-xyluloses was our method.
• » I• »I
/ ]· vaitsemisarajan alapuolella (vähintään 20 kertaa alempi • · · !··' ·' kuin villillä tyypillä). Mitattiin myös D-glukoosi-6-fos- • · * V faattidehydrogenaasi- ja 6-fosfo-D-glukonaattidehydroge- naasiaktiivisuudet solu-uutteiden valmistuksen aikana mah-*: *· 30 dollisesti tapahtuneen entsyymin inaktivoitumisen tarkis- ,,r': tamiseksi. Näiden kahden entsyymin aktiivisuudet olivat • 4 1 .1. hyvin samanlaiset kaikissa kuudessa kannassa. Siksi pää- ♦ · · teltiin, että ne kolme kloonia, jotka kasvoivat heikosti ·;·’ D-ksyluloosilla, sisälsivät mutaation transketolaasigee- ; 35 nissä. Katkaistun transketolaasigeenin sisältävien kanto- „ 108300 56 jen kasvu oli jossakin määrin hidastunutta myös synteettisellä alustalla, josta puuttuivat aromaattiset aminohapot fenyylialaniini ja tyrosiini, vaikka vaikutus oli vähäisempi kuin tämän mutaation vaikutus D-ksyluloosin hyödyn-5 tämiseen./] · Below the whitening threshold (at least 20 times lower than the wild type). D-glucose-6-phospho-· * V phate dehydrogenase and 6-phospho-D-gluconate dehydrogenase activities were also measured during the preparation of cell extracts to check for r * 30 inactivation of the enzyme. . The activities of these two enzymes were • 4 1 .1. very similar in all six positions. Therefore, it was concluded that the three clones that grew poorly on the D; xylulose contained a mutation in the transketolase gene; 35 where. The growth of carriers containing the truncated transketolase gene was also somewhat retarded on a synthetic medium lacking the aromatic amino acids phenylalanine and tyrosine, although the effect was less than the effect of this mutation on the utilization of D-xylulose.
Muista hiivalajeista peräisin olevia transketolaa-sigeenejä voidaan kloonata kätevästi edellä kuvatuissa S. cerevisiae -kannoissa olevan transketolaasimutaation komp-lementaatiolla. Kloonaus voidaan edullisesti toteuttaa 10 konstruoimalla muun kuin Saccharomyces-hiivakannan geeni-kirjasto asianmukaisessa vektorissa (esimerkiksi hyvin tunnetussa plasmidissa YEpl3), transformoimalla tällä kirjastolla S. cerevisiae -kanta, jossa on transketolaasimu-taatio (esimerkiksi edellä kuvatulla geenin katkaisulla 15 aikaansaadut mutantit) ja valikoimalla transformantit, joissa kasvu D-ksyluloosilla on palautunut. Plasmidi-DNA voidaan ottaa talteen mainitunlaisista D-ksyluloosiposi-tiivisista transformanteista ja käyttää saman vastaanotta-jakannan transformointiin. Kaikkien tästä transformaatios-20 ta peräisin olevien kantojen pitäisi pystyä kasvamaan hyvin D-ksyluloosilla. Transformanteista voidaan mitata . transketolaasiaktiivisuus ja sen merkittävä ilmaantuminen uudelleen voi toimia osoituksena kloonatun geenin identiteetistä. Lisä- ja lopullinen osoitus voidaan saada sek-: 25 ventoimalla lyhyitä jaksoja kloonatusta DNArsta ja löytäjä·] mällä S. cerevisiaen transketolaasigeenisekvenssille ho- • · · “*.* mologisia sekvenssipaloja tai osoittamalla kloonatun DNA- • · · • ♦ t * fragmentin hybridisaatio S. cerevisiaesta peräisin olevan autenttisen transketolaasikloonin kanssa. Kloonausmenette- ' * 30 ly voi vaihtoehtoisesti perustua DNA-hybridisaatioon pää- • · * menetelmänä transketolaasigeenin sisältävien kloonien va-likoimiseksi muun kuin Saccharomyces-hiivan geenikirjas- • · · tosta. S. cerevisiaen transketolaasigeenifragmenttia voidaan käyttää koettimen pesäkehybridisaatiokokeessa ja 35 kloonit, jotka antavat voimakkaimman hybridisaatiosignaa- „ 108300 b /Transketolase genes from other yeast species can be conveniently cloned by complementing the transketolase mutation in the S. cerevisiae strains described above. Cloning can preferably be accomplished by constructing a gene library of a non-Saccharomyces yeast strain in an appropriate vector (e.g., the well-known plasmid YEpl3), transforming this library with a S. cerevisiae strain having a transketolase mutation (e.g., mutants generated by gene cleavage described above) transformants in which growth with D-xylulose has been restored. Plasmid DNA can be recovered from such D-xylulose positive transformants and used to transform the same acceptor strain. All strains derived from this transformation-20 should be able to grow well with D-xylulose. Transformants can be measured. transketolase activity and its significant reappearance may serve as an indication of the identity of the cloned gene. Additional and final detection can be obtained by: • venting short sections of the cloned DNA and discovering the fragments of the S. cerevisiae transketolase gene by hologic sequencing or demonstrating the hybridization of the cloned DNA • · · • ♦ t * fragment. With an authentic transketolase clone from S. cerevisiae. Alternatively, the cloning procedure may be based on DNA hybridization as the primary method for selecting clones containing the transketolase gene from a gene library other than Saccharomyces yeast. The S. cerevisiae transketolase gene fragment can be used in a probe colony hybridization assay and the 35 clones that give the strongest hybridization signal “108300 b /
Iin, voidaan analysoida tarkemmin osittaisella sekventoin-nilla.Iin, can be further analyzed by partial sequencing.
Riippumatta siitä, mitä menetelmää käytetään valitusta hiivalajista peräisin olevan transketolaasigeenin 5 kloonaamiseen, myöhemmät vaiheet mutaation aikaansaamiseksi tässä hiivassa olevassa transketolaasigeenissä ovat samat. Kloonattu DNA-fragmentti tulisi karakterisoida konstruoimalla osittainen restriktiokartta ja edullisesti paikantamalla transketolaasigeenin kooditusalue. Sitten 10 insertoidaan DNA-pala, joka voi toimia valikointimarkkeri-na valitussa hiivassa, transketolaasigeenin sisältävään DNA-fragmenttiin vähintään muutaman sadan emäsparin päähän tämän fragmentin jommastakummasta päästä. Esimerkiksi kasettia, joka sisältää bakteeriperäisen fleomysiinigeenin 15 vahvan hiivapromoottorin ohjauksessa, kuten edellä kuvattua plasmidista pUT332 peräisin olevaa kasettia, voitaisiin käyttää monissa hiivalajeissa dominoivana valikointi-mar.kkerina. On välttämätöntä, että valikointimarkkerin sisältävän DNA-fragmentin insertointi tehdään sillä taval-20 la, että insertoitu DNA joko katkaisee transketolaasigeenin kooditusalueen tai, edullisesti, insertoitu DNA-frag-. · ; mentti korvaa kooditusalueen (osan). Tällaista DNA-raken- · netta voidaan sitten käyttää katkaisemaan transketolaasi- geenin kromosomikopio valitussa hiivassa samanlaisella me- : 25 netelmällä kuin edellä kuvattu menetelmä transketolaasimu- « « « ;'·’ taation aikaansaamiseksi S. cerevisiaessa. Mitä tahansa * · · *".1 sopivaa transformointimenetelmää voidaan käyttää; edulli- • 1 1 * 1 siä menetelmiä ovat protoplastitransformaatio ja elektro- poraatio. Katkaistun transketolaasigeenin sisältävien < * 1 30 kloonien valikointi voidaan tehdä menetelmällä, joka onRegardless of the method used to clone the transketolase gene 5 from the selected yeast species, the subsequent steps for mutation in the transketolase gene in this yeast are the same. The cloned DNA fragment should be characterized by constructing a partial restriction map and preferably locating the coding region of the transketolase gene. The DNA fragment, which may serve as a selectable marker in the selected yeast, is then inserted into a DNA fragment containing the transketolase gene at least a few hundred base pairs from either end of the fragment. For example, a cassette containing the bacterial phleomycin gene under the control of a strong yeast promoter, such as the pUT332 cassette described above, could be used as a dominant selection marker in many yeast species. It is imperative that the insertion of the DNA fragment containing the selectable marker is accomplished by the way that the inserted DNA either cleaves the coding region of the transketolase gene or, preferably, the inserted DNA fragment. ·; the ment replaces the coding region (part). Such a DNA construct can then be used to cut the chromosomal copy of the transketolase gene in a selected yeast by a method similar to that described above to obtain transketolase mimicry in S. cerevisiae. Any suitable transformation method may be used. Preferred methods include protoplast transformation and electroporation. Selection of <* 1 30 clones containing the truncated transketolase gene can be accomplished by
* M* M
*...· samanlainen kuin edellä S. cerevisiaen yhteydessä kuvattu.* ... · similar to those described above for S. cerevisiae.
Myös transketolaasikromosomialueen rakenteen analysointia * ,··, Southern-hybridisaatiolla voidaan käyttää vaihtoehtoisena menetelmänä tai muiden menetelmien lisäksi.Analysis of the structure of the transketolase chromosome region *, ··, by Southern hybridization can also be used as an alternative method or in addition to other methods.
» · * « 1 * · 58 1 0 8 300»· *« 1 * · 58 1 0 8 300
Esimerkki 10 D-ribulokinaasigeenin kloonausExample 10 Cloning of D-ribulokinase gene
Edullinen tapa kloonata D-ribulokinaasigeeni on samanlainen kuin esimerkissä 1 kuvattu menetelmä D-arabito-5 lidehydrogenaasin kloonaamiseksi. On tunnettua, että D-ribulokinaasigeeni on muutamissa bakteereissa, kuten E. co-lissa tai Klebsiella aerogenesissa, osa ribitolinhyödyntä-misoperonia [Loviny, T. et ai., Biochem. J. 230 (1985) 579 - 585]. On myös tunnettua, että E. colin B-kannat ei-10 vät sisällä tätä operonia ja ovat siksi kyvyttömiä hyödyntämään ribitolia hiililähteenä. Niinpä E. colin B-kanta (kuten yleiset laboratoriokannat HB101 ja JM103 tai kannat, jotka voidaan transformoida suurella tehokkuudella, kuten Stratagenen kannat SCSI tai XLl-Blue) voidaan trans-15 formoida ribitolia hyödyntävän bakteerin geenikirjastolla, joka on muodostettu missä tahansa sopivassa vektorissa, edullisesti pUC19:ssä. Ei-patogeeniset bakteerilajit, kuten Klebsiella terrigena, ovat D-ribulokinaasigeenin eristämiseen käytettävien organismien edullinen lähde. Sitten 20 voidaan valikoida E. coli -transformantit, joilla on kyky kasvaa minimialustalla, joka sisältää ribitolia ainoana hiililähteenä. Mainitunlaisista ribitolipositiivisista klooneista voidaan eristää plasmidi-DNA ja käyttää sitä E. colin B-kannan uudelleentransformointiin. Kaikkien tällai- . 25 sesta uudelleentransformoinnista saatujen transformanttien * · · .* .* pitäisi pystyä kasvamaan ainoana hiililähteenä olevalla • · · ·;;· ribitolilla. Sitten voidaan konstruoida kloonatun insertin • · · '·* * restriktiokartta. Käyttämällä tätä karttaa voidaan valmis taa alkuperäisen kloonin erilaisia deleetiojohdannaisia ja 30 analysoida niistä ribitolioperonin säilyminen edellä mai- * : nitulla toimintatestillä. Voidaan tehdä useitä peräkkäisiä .···, deleetioita ribitolioperonin sisältävän DNA-fragmentin * · · koon minimoimiseksi alueelle 3,5 - 4 ke (tämän operonin koko K. aerogenesissa). Lopuksi voidaan määrittää D-ribu-: '· 35 lokinaasigeenin (osittainen) nukleotidisekvenssi ja käyt- 59 1 0 8 300 tää sitä tämän geenin kooditusalueen irrottamiseen joko käyttämällä luonnossa esiintyviä restriktiokohtia tai tunnettua PCR-tekniikkaa mainitunlaisten kohtien tuomiseksi molekyyliin. D-ribulokinaasigeeni voidaan saattaa ilmenty-5 mään muissa isännissä, edullisesti hiivoissa, menetelmällä, joka sisältää tavanomaisia toimenpiteitä, kuten D-ri-bulokinaasigeenin koodittavan alueen fuusioinnin sopivaan promoottoriin ja transkriptioterminaattoriin, ilmentymis-kasetin siirtämisen valitun isännän transformointiin so-10 veltuvaan vektoriin, transformanttien aikaansaannin ja lopuksi D-ribulokinaasin i Imen tyrni s tehokkuuden varmistamisen.The preferred method of cloning the D-ribulokinase gene is similar to the method described in Example 1 for cloning D-arabito-5 lidehydrogenase. It is known that the D-ribulokinase gene is present in some bacteria, such as E. coli or Klebsiella aerogenes, as part of the ribitol utilization misoperon [Loviny, T. et al., Biochem. J. 230: 579-585 (1985)]. It is also known that E. coli B strains do not contain this operon and are therefore unable to utilize ribitol as a carbon source. Thus, E. coli strain B (such as common laboratory strains HB101 and JM103 or strains that can be transformed with high efficiency such as Stratagene strain SCSI or XL1-Blue) can be transformed with a ribitol-utilizing bacterial gene library constructed in any suitable vector, preferably in pUC19. Non-pathogenic bacterial species such as Klebsiella terrigena are the preferred source of organisms used to isolate the D-ribulokinase gene. E. coli transformants having the ability to grow on minimal medium containing ribitol as the sole carbon source can then be selected. Plasmid DNA can be isolated from such ribitol-positive clones and used to transform E. coli strain B. For everyone like this. 25 transformants * · ·. *. * Should be able to grow with the only carbon source • · · · ;; · ribitol. A restriction map of the · · · '· * * cloned insert can then be constructed. Using this map, various deletion derivatives of the original clone can be prepared and analyzed for the survival of the ribitol operon by the aforementioned activity test. · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · Finally, the (partial) nucleotide sequence of the D-ribu-: 35 loci gene can be determined and used to remove the coding region of this gene, either by using naturally occurring restriction sites or by known PCR techniques to introduce such sites into the molecule. The D-ribulokinase gene can be expressed in other hosts, preferably yeast, by a method that includes conventional procedures such as fusing the coding region of the D-ribulokinase gene to a suitable promoter and transcriptional terminator, transferring the expression cassette to a selected host, and, finally, the efficacy of D-ribulokinase i Imen sea buckthorn.
Esimerkki 11 D-ribuloosi-5-fosfaatti-3-epimeraasigeenin kloonaus -15 ja yli-ilmentäminenExample 11 Cloning -15 and Overexpression of D-Ribulose-5-Phosphate-3-Epimerase Gene
Menetelmä homogeenisen D-ribuloosi-5-fosfaatti-3-epimeraasin eristämiseksi leivinhiivasta (teollinen Sacc-haromyces cerevisiae -hiiva) on tunnettu [Williamson, W.A method for isolating homogeneous D-ribulose-5-phosphate-3-epimerase from baker's yeast (industrial Sacc-haromyces cerevisiae) is known [Williamson, W.
T. et ai., Meth. Enzymol. 9 (1966) 605 - 608]. Tämä ent- 20 syymi voidaan eristää ja sen N-terminaalinen sekvenssi samoin kuin osa sisäisestä aminohapposekvenssistä määrittää yleisesti tunnetuin menetelmin. Sitten saatuja osit-; täisiä aminohapposekvenssejä voidaan käyttää käänteis- translaationa tunnetun menettelyn kautta oligonukleotidi- .·. ; 25 sekvenssien muodostamiseen, joita voidaan sitten käyttää * « · alukkeina polymeraasiketjureaktiossa. PCR:llä muodostettu- ♦ · · *!!,* ja DNA-fragmentteja voidaan käyttää hybridisaatiokoettimi- • · · ·* * na täysmittaisen D-ribuloosi-5-fosfaatti-3-epimeraasigee- nikopion etsimiseen hiivageenikirjastosta. Edullinen tapa * : 30 saattaa D-ribuloosi-5-fosfaatti-3-epimeraasigeeni yli-il- ··· mentymään muissa hiivaisännissä on kloonata se vektoriin, jonka kopioluku on suuri halutussa isännässä (esimerkiksi t . · · ·. vektori pSRT303D Z. rouxiin ollessa kyseessä). Vaihtoeh- ·* toinen ja tehokkaampi tapa saattaa geeni yli-ilmentymään • 35 on määrittää ainakin osittain D-ribuloosi-5-fosfaatti-3- 60 .'08300 epimeraasigeenin nukleotidisekvenssi translaation aloitus-kodonin ympäristöstä ja käyttää tätä informaatiota D-ribu-loosi-5-fosfaatti-3-epimeraasigeenin koodittavan sekvenssin eristämiseen ja sen fuusiointiin promoottoriin, jonka 5 tiedetään toimivan tehokkaasti valitussa isännässä. Esimerkki 12 D-ksylulokinaasigeenin kloonaus ja D-ksylulokinaa-simutanttien konstruointiT. et al., Meth. Enzymol. 9, 605-608 (1966)]. This enzyme can be isolated and its N-terminal sequence as well as a portion of the internal amino acid sequence determined by commonly known methods. Then the obtained parts-; Such amino acid sequences can be used in reverse translation using a known procedure for oligonucleotide. ; 25, which can then be used as primers in the polymerase chain reaction. PCR generated DNA and DNA fragments can be used as hybridization probes to search for a full-length D-ribulose-5-phosphate-3-epimerase gene in a yeast gene library. Preferred method *: 30 to over-express the D-ribulose-5-phosphate-3-epimerase gene in other yeast hosts is to clone it into a vector with a high copy number in the desired host (e.g. t. · · ·. PSRT303D Z. roux). An alternative and * more efficient way to overexpress the gene is to at least partially determine the nucleotide sequence of the D-ribulose-5-phosphate-3-60-08300 epimerase gene around the translation start codon and use this information in the D-ribulose-codon. Isolation of the coding sequence for the 5-phosphate-3-epimerase gene and its fusion to a promoter known to be effective in the selected host. Example 12 Cloning of the D-xylulokinase gene and construction of D-xylulokinase simulants
Menetelmiä D-ksylulokinaasia (EC 2.7.1.17) vastaa-10 van geenin kloonaamiseksi erilaisista hiivalajeista on kuvattu [Ho, N. W. Y. et ai., Enzyme Microbiol. Technol. 11 (1989) 417 - 421; Stevis, P. E. et ai., Applied and Environmental Microbiol. 53 (1987) 2975 - 2977]. Myös menetelmää D-ksylulokinaasimutaation aikaansaamiseksi S. 15 cerevisiaessa geenin katkaisun kautta on kuvattu [Stevis, P. E. et ai., Appi. Biochem. Biotechnol. 20 (1989) 327 -334]. Vastaavia menetelmiä voidaan käyttää D-ksylulokinaa-simutanttien aikaansaamiseen muissa hiivoissa. Muiden hii-valajien kuin S. cerevlslaen ollessa kyseessä D-ksyluloki-20 naasigeenin katkaisun yhteydessä käytettävät geenimarkke-rit ovat edullisesti dominoivia antibioottiresistenssi-markkereita (katso esimerkki 9). Vaihtoehtoisesti voidaan .·, käyttää klassisia mutantinmuodostusmenetelmiä, jotka pe- ,rustuvat kemialliseen (esimerkiksi käsittely etyylimetaa- . . 25 nisulfonaatilla tai akriflaviinilla) tai fysikaaliseen * * · .* .* (ultraviolettivalo, röntgensäteet) mutageneesiin. Mutantin • · ♦ *;·/ rikastus voidaan tehdä kasvattamalla mutagenisoituja solu- • · · *·* ja ainoana hiililähteenä olevalla D-ksyluloosilla vain kasvavia soluja tappavan antibiootin (kuten nystatiinin) *'"* 30 läsnä ollessa. D-ksylulokinaasimutanttien kyvyttömyyttä • · · käyttää kasvaakseen D-ksyluloosia ainoana hiililähteenä ,···, voidaan käyttää mutanttien valikointiin.Methods for cloning the gene for D-xylulokinase (EC 2.7.1.17) from various yeast species have been described [Ho, N. W. Y. et al., Enzyme Microbiol. Technol. 11: 417-421 (1989); Stevis, P. E. et al., Applied and Environmental Microbiol. 53: 2975-2977 (1987)]. A method for generating a D-xylulokinase mutation through gene cleavage in S. 15 cerevisiae has also been described [Stevis, P. E. et al., Appl. Biochem. Biotechnol. 20: 327-334 (1989)]. Similar methods may be used to provide D-xylulokinase simulants in other yeasts. In the case of hii ova other than S. cerevlslae, the gene markers used in the cleavage of the D-xyluloki-20 nase gene are preferably dominant antibiotic resistance markers (see Example 9). Alternatively, classical mutant formation methods based on chemical (for example treatment with ethylsulfate nisulfonate or acriflavine) or physical * * ·. *. * (Ultraviolet light, X-rays) mutagenesis can be used. Enrichment of the mutant • · ♦ *; · / can be achieved by increasing mutagenized cellular · · · * · * and the only carbon source, D-xylulose, in the presence of a growth-killing antibiotic (such as nystatin) * '”* 30 Inability of D-xylulokinase mutants · · Used to grow D-xylulose as the sole carbon source, ···, can be used to select mutants.
• · · C1 1 08300• · · C1 1 08300
Dldl
Esimerkki 13Example 13
Ksylitolia D-arabitolin kautta parannetulla saannolla tuottavat kannatStrains producing xylitol through D-arabitol in improved yield
Esimerkissä 4 kuvataan menetelmää sellaisen hii-5 vakannan konstruoimiseksi, jolla on kyky tuottaa ksylitolia rakenteellisesti kaukaisista hiililähteistä, kuten D-glukoosista, sellaisen tien kautta, jolla hyödynnetään D-arabitolia ratkaisevana välituotteena. Ksylitolisaannon parantamiseksi fermentoinneissa, joissa käytetään tätä 10 "D-arabitolitietä" hyödyntäviä kantoja, täytyy D-arabi-tolisaantoa parantaa. Tietä, joka johtaa D-glukoosista D-arabitoliin D-arabitolia tuottavissa hiivoissa, on kuvattu [Ingram, J. M. et ai., J. Bacteriol. 89 (1965) 1186 - 1194]. D-arabitolia tuotetaan D-ribuloosi-5-fosfaa-15 tista defosforylaation ja NADPH-kytkeytyneen D-ribuloosi-reduktaasin aikaansaaman defosforylaation kautta. D-ribu-loosi-5-fosfaatin muodostuminen D-glukoosi-6-fosfaatista kahden peräkkäisen irreversiibelin dehydrausvaiheen kautta D-glukoosi-6-fosfaattidehydrogenaasin ja 6-fosfo-D-gluko-20 naattidehydrogenaasin vaikutuksesta on kaikkialla esiintyvä tie, joka tunnetaan pentoosifosfaattitien (tai hek-soosimonofosfaattitien) oksidatiivisena haarana. Pentoosifosfaattitien ei-oksidatiivisessa haarassa D-ribuloosi-5-fosfaatti isomeroituu reversiibelisti riboosi-5-fosfaatik-. 25 si ja D-ksyluloosi-5-fosfaatiksi. Riboosi-5-fosfaatti ja .' .* D-ksyluloosi-5-fosfaatti metaboloituvat edelleen transke- • · · *”,* tolaasin vaikutuksesta. Siksi voidaan aiheuttaa transketo- • · · laasimutaatio D-arabitolia tuottavassa mikrobikannassa ja suurentaa D-arabitoliksi muuttuvan D-ribuloosi-5-fosfaatin 30 osuutta. Esimerkissä 9 kuvataan menetelmää transketolaasi- • * · *.,.i mutanttien aikaansaamiseksi. D-arabitolisaantoa voidaan suurentaa edelleen, jos D-ribuloosi-5-fosfaattibiosyntee- • · · ··· sin nopeus maksimoidaan saattamalla pentoosifosfaattitien V oksidatiivisen haaran entsyymejä koodittavat kaksi geeniä 35 yli-ilmentymään edellä kuvatulla tavalla (esimerkki 8).Example 4 describes a method for constructing a carbon-5 strain capable of producing xylitol from structurally distant carbon sources, such as D-glucose, via a pathway utilizing D-arabitol as a critical intermediate. In order to improve the yield of xylitol in fermentations using strains utilizing this "D-arabitol pathway", the yield of D-Arabic must be improved. The pathway from D-glucose to D-arabitol in D-arabitol producing yeasts has been described [Ingram, J.M. et al., J. Bacteriol. 89: 1186-1194 (1965)]. D-arabitol is produced from D-ribulose-5-phosphate-15 by dephosphorylation and dephosphorylation by NADPH-linked D-ribulose reductase. The formation of D-ribulose-5-phosphate from D-glucose-6-phosphate through two successive irreversible dehydrogenation steps by D-glucose-6-phosphate dehydrogenase and 6-phospho-D-glucose-20-date dehydrogenase is a ubiquitous pathway known or as the oxidative branch of the hexose monophosphate pathway). In the non-oxidative branch of the pentose phosphate pathway, D-ribulose-5-phosphate is reversibly isomerized to ribose-5-phosphate. 25 si and D-xylulose-5-phosphate. Ribose-5-phosphate and. ' . * D-xylulose-5-phosphate is further metabolized by trans- • · · *, * tolasase. Therefore, a transketo • · · mutation in the D-arabitol-producing microbial strain can be induced and the proportion of D-ribulose-5-phosphate 30 converted to D-arabitol can be increased. Example 9 describes a method for generating transketolase mutants. The D-arabitol yield can be further increased if the rate of D-ribulose-5-phosphate biosynthesis is maximized by overexpressing the two genes encoding the oxidative branch of the pentose phosphate pathway V as described above (Example 8).
62 108300 Tällä tavalla D-arabitolisaannon suhteen optimoidut kannat voidaan sitten transformoida edelleen yhdistelmä-DNA-ra-kenteilla, joissa on ksylitolidehydrogenaasi- ja D-arabi-tolidehydrogenaasigeenit (esimerkit 3 ja 4), jolloin tu-5 loksena on kantoja, joiden ksylitolintuotantoteho on parantunut .62 108300 Strains optimized for D-arabitol yield in this manner can then be further transformed with recombinant DNA constructs containing xylitol dehydrogenase and D-arabol tide dehydrogenase genes (Examples 3 and 4), resulting in strains with xylitol production efficiency improved.
Esimerkki 14Example 14
Ksylitolia vaihtoehtoisten teiden kautta tuottavat kannat 10 Esimerkkien 4 ja 13 mukaiset menetelmät ovat suora- viivaisimpia menetelmiä sellaisten mikrobikantojen konstruoimiseksi, joilla on kyky muuttaa D-glukoosi ja muita hiililähteitä ksylitoliksi. Näissä menetelmissä hyödynnetään luonnossa esiintyvää tietä, joka johtaa D-arabitolin 15 muodostumiseen erilaisista hiililähteistä, ja pidennetään tätä tietä kahdella lisäreaktiolla D-arabitolin muuttamiseksi ksylitoliksi. Tämä tie ei kuitenkaan ole ainoa mahdollinen. Muita teitä, jotka johtavat ksylitoliin lopullisena metaboliatuotteena ja joissa ei käytetä D-arabitolia 20 välituotteena, voidaan konstruoida. Niinpä tie, joka johtaa ksylitoliin samasta esiasteesta, D-ribuloosi-5-fosfaa-.’ tista, voidaan toteuttaa erilaisen reaktioketjun kautta.Strains Producing Xylitol via Alternative Routes The methods of Examples 4 and 13 are the most straightforward methods for constructing microbial strains capable of converting D-glucose and other carbon sources to xylitol. These methods utilize a naturally occurring pathway leading to the formation of D-arabitol from various carbon sources and extend this pathway by two additional reactions to convert D-arabitol to xylitol. However, this is not the only way. Other pathways leading to xylitol as a final metabolite and not using D-arabitol as an intermediate can be constructed. Thus, the pathway leading to xylitol from the same precursor, D-ribulose-5-phosphate, can be realized through a different reaction chain.
D-ribuloosi-5-fosfaatti voidaan muuttaa tehokkaasti D-ksy-luloosi-5-fosfaatiksi D-ribuloosi-5-fosfaatti-3-epimeraa-. 25 sin avulla (esimerkki 11), ja jos D-ksyluloosi-5-fosfaatin * * t j*muuttuminen edelleen estetään transketolaasigeenissä ole-• ' ! *“,* van mutaation kautta, voidaan kerääntynyt D-ksyluloosi-5- • · « '·* * fosfaatti defosforyloida saman epäspesifisen fosfataasin avulla kuin D-ribuloosi-5-fosfaatti [Ingram, J. M. et ai., ·’*· 30 J. Bacteriol. 89 (1965) 1186 - 1194] ja pelkistää ksylito- 4 · · *,,,· liksi ksylitolidehydrogenaasin avulla (esimerkki 3). Tämän * .···, tien toteuttaminen voi lisäksi vaatia D-ksylulokinaasigee- ♦ * * nin inaktivointia (esimerkki 12), jotta minimoidaan ener- I , giahäviö, jonka aiheuttaa seuraava turha silmukka: D-ksy-: " 35 luloosi-5-fosfaatti -> D-ksyluloosi -> D-ksyluloosi-5-fos- „ 103300 63 faatti. Geneettinen lisämuutos - D-ribulokinaasigeenin (EC 2.7.1.47) tuominen ja (yli)ilmentyminen - voisi minimoida mainitunlaisten kantojen samanaikaisen D-arabitolituotan-non sitomalla epäspesifisen fosfataasin vaikutuksesta syn-5 tyneen D-ribuloosin. D-ribuloosi muutetaan takaisin D-ri-buloosi-5-fosfaatiksi ja edelleen D-ksyluloosi-5-fosfaa-tiksi.D-ribulose-5-phosphate can be effectively converted to D-xylulose-5-phosphate by D-ribulose-5-phosphate-3-epimer. 25 (Example 11), and if further conversion of D-xylulose-5-phosphate * * t j * is prevented in the transketolase gene. * ', * Via mutation, the accumulated D-xylulose-5- •' '* * * phosphate can be dephosphorylated by the same non-specific phosphatase as D-ribulose-5-phosphate [Ingram, JM et al. J. Bacteriol. 89, 1186-1194 (1965)] and reduced to xylitol by xylitol dehydrogenase (Example 3). Implementation of this *. ··· pathway may also require inactivation of the D-xylulokinase gene ♦ * * (Example 12) in order to minimize the energy loss caused by the following unnecessary loop: D-xy-: "35 lulose-5 -phosphate -> D-xylulose -> D-xylulose-5-phospho - "103300 63. Phase. Additional genetic change - introduction and (over) expression of the D-ribulokinase gene (EC 2.7.1.47) could minimize the simultaneous production of D-arabitol from such strains. non-binding D-ribulose synthesized by nonspecific phosphatase, converting D-ribulose back to D-ribulose-5-phosphate and further to D-xylulose-5-phosphate.
Esimerkki 15 Z. rouxii -yhdistelmäkannan stabiilius ja ksylitoli) lituotanto fermentoriviljelyolosuhteissaExample 15 Stability of Z. rouxii combination strain and xylitol) in fermenter culture conditions
Ksylitolituotannon stabiilius jatketun viljelyn aikana tarkistettiin sekä selektiivisissä olosuhteissa (käyttämällä seuraavaa selektiivistä alustaa: YEPD, joka sisältää 50 mg/1 G418:a ja 30 % glukoosia) että ei-selek-15 tiivisissä olosuhteissa (käyttämällä samaa alustaa ilman G418:a). Yhtä juuri saatua Z. rouxii ATCC 13356 [pSRT(AX)- 9]:n transformanttia kasvatettiin 200 mlrssa G418-pitoista YEP.D:tä. Solut siirrettiin 50-%:iseen glyseroliliuokseen ja pakastettiin lämpötilassa -70 °C 1 ml:n annoksina. Ino-20 kuloitiin neljällä pakastetulla Z. rouxii [pSRT(AX)-9] -annoksella kaksi selektiiviseen alustaan ja kaksi ei-se-. : : lektiiviseen alustaan valmistettua 50 ml:n viljelmää. Kun viljelmät olivat saavuttaneet stationaarisen kasvuvaiheen ....: (50 - 60 tuntia lämpötilassa 30 °C sekoitusnopeuden olles- ,·. : 25 sa 200 min'1), otettiin näyte pentitolipitoisuuden HPLC- • i · analyysiä varten ja inokuloitiin 1 ml:11a viljelmää toiset • · · **!,* 50 ml samaa (selektiivistä tai ei-selektiivistä) alustaa.The stability of xylitol production during extended culture was checked under both selective conditions (using the following selective medium: YEPD containing 50 mg / L G418 and 30% glucose) and under non-selective conditions (using the same medium without G418). One freshly obtained transformant of Z. rouxii ATCC 13356 [pSRT (AX) - 9] was grown in 200 ml of G418-containing YEP.D. Cells were transferred to 50% glycerol solution and frozen at -70 ° C in 1 ml portions. Ino-20 was cured with four frozen doses of Z. rouxii [pSRT (AX) -9], two on a selective medium and two on non-selective medium. :: 50 ml culture in lectile medium. After the cultures had reached a stationary growth stage of .... (50-60 hours at 30 ° C with a stirring speed of 25 for 200 min -1), a sample was taken for HPLC analysis of pentitol and inoculated with 1 ml: 11a culture others • · · ** !, * 50 ml of the same (selective or non-selective) medium.
• · t ** ' Kasvatus-laimennussykli toistettiin vielä neljästi. Tämän kokeen olosuhteet approksimoivat yhdistelmäkannan etene- ··· 4 * ** 30 mistä tavanomaisesta pakastetusta inokulaatista laajamit- .· *...· täisessä fermentoinnissa. Tämän kokeen tulokset esitetään taulukossa 8. Yhdistelmäkannan stabiilius on ennustetta- • · · vissa olevalla tavalla parempi selektiivisellä alustalla.• · t ** 'The culture dilution cycle was repeated four more times. The conditions of this experiment approximate the progression of the recombinant strain ··· 4 * ** from a conventional frozen inoculum in large-scale fermentation. The results of this experiment are shown in Table 8. The stability of the recombinant strain is predictably superior to the selective medium.
ii
Jopa ei-selektiivisessä alustassa ksylitolisaannon piene- 4 4 ί 35 neminen havaittiin kuitenkin vasta noin 20 sukupolven jäi- • i t t « • > « t 64 1 0 8 3 0 0 keen. Selektiivisissä olosuhteissa ksylitolituotanto oli stabiilia noin 30 sukupolven ajan.However, even in a non-selective medium, a decrease in xylitol yield was not observed until about 20 generations of ice. Under selective conditions, xylitol production was stable for about 30 generations.
Inokuloitiin yhdellä annoksella pakastettua transformoitua Z. rouxii -varastokantaa 2 litran fermentori, 5 joka sisälsi 1 litran alustaa, jonka koostumus oli seuraa-va (litraa kohden): 0,1 g NaCl:a, 6,8 g kaliumfosfaattia, 0,5 g ammoniumsulfaattia, 20 g hiivauutetta, 400 g glukoosia ja 50 mg G481:ä, pH 6,0. Viljelyolosuhteet olivat seu-raavat: ilmastusnopeus 0,5 V/min; sekoitusnopeus 400 min'1; 10 lämpötila 30 °C.One dose of frozen transformed Z. rouxii stock strain was inoculated with a 2 liter fermenter containing 1 liter of medium of the following composition (per liter): 0.1 g NaCl, 6.8 g potassium phosphate, 0.5 g ammonium sulfate, 20 g yeast extract, 400 g glucose and 50 mg G481, pH 6.0. The culture conditions were as follows: aeration rate of 0.5 V / min; mixing speed 400 min'1; 10 temperature 30 ° C.
Kuvio 10 esittää glukoosin kulumista ja ksylitolin kerääntymistä ajan funktiona tässä fermentoinnissa. Liuenneen hapen pitoisuus, joka heijastaa hiivaviljelmän hengi-tysaktiivisuutta, esitetään myös. Havaittiin näennäisesti 15 kaksivaiheinen kasvu: ensimmäisessä vaiheessa saavutettiin tasanne glukoosi- ja ksylitolipitoisuudessa noin 40 tunnissa (alle puolet käytettävissä olevasta glukoosista oli kulunut tässä vaiheessa), toinen vaihe havaittiin noin 200 tuntia kestäneen viljelyn jälkeen, jolloin glukoosin kulu-20 tus ja ksylitolin tuotanto alkoivat uudelleen. Lopullinen ksylitolipitoisuus oli 15 g/1, lähes kaksi kertaa suurempi kuin pulloviljelmissä saavutettu. Kaksivaiheinen kasvu, jossa esiintyi pitkä viivejakso, osoitti, että valikoiduksi tuli spontaani mutantti (jolla oli otaksuttavasti pa-... 25 rempi kyky sietää alkoholia kuin peruskannalla). Tämän hy- : .·. poteesin tarkistamiseksi eristettiin viljelmästä yksi yk- • · « sittäinen klooni fermentoinnin lopussa. Tätä eristettyä • · · kloonia kasvatettiin fermentorissa edellä kuvatuissa olosuhteissa. Tämän kokeen tulokset (kuvio 11) vahvistivat,Figure 10 shows glucose consumption and xylitol accumulation over time in this fermentation. The dissolved oxygen concentration, which reflects the respiratory activity of the yeast culture, is also shown. A seemingly 15 biphasic increase was observed: the first step reached a level of glucose and xylitol levels in about 40 hours (less than half of the available glucose had elapsed at this step), the second step was observed after about 200 hours of cultivation, when glucose consumption and xylitol production resumed. . The final xylitol content was 15 g / l, almost twice that achieved in bottle cultures. Biphasic growth with a long lag period indicated that a spontaneous mutant (presumably with a better ability to tolerate alcohol than the parent strain) was selected. This hy-:. ·. a single clone at the end of fermentation was isolated from the culture to verify the hypothesis. This isolated · · · clone was grown in a fermentor under the conditions described above. The results of this experiment (Figure 11) confirmed
• · · I I• · · I I
30 että oli todella eristetty mutantti, joka pystyy täydelli- • « · sesti assimiloimaan 400 g/1 glukoosia noin 60 tunnissa.30 that was a truly isolated mutant capable of fully assimilating 400 g / l glucose in about 60 hours.
:*·*; Tämä koe osoittaa myös, että ksylitolia tuottava Z. rouxii ♦ -kanta pystyy assimiloimaan myös ksylitolia, kun alustan glukoosi on kulutettu loppuun.: * · *; This experiment also shows that the xylitol-producing strain Z. rouxii ♦ is also able to assimilate xylitol when the glucose in the medium is depleted.
65 1 0 8 3 0 065 1 0 8 3 0 0
Taulukko 8Table 8
Kannan Z. rouxii ATCC 13356 [pSRT(ÄX)-9] ksylitolituotan-non stabiilius sarjaviljelyolosuhteissa (g/1, normalisoitu kokonaispentitolisaannon suhteen) 5Stability of Z. rouxii ATCC 13356 [pSRT (ÄX) -9] xylitol production under serial culture conditions (g / l, normalized to total pentitol yield) 5
ViljelyolosuhteetCulture conditions
Laimennussarjan Viljelmän Selektii- Ei-selek- laimennoksen nro nro viset tiiviset 10 1 1 8,3 8,6 2 8,9 8,6 2 1 8,9 8,9 2 8,5 8,4 3 1 8,5 8,3 15 2 8,6 8,2 4 1 8,7 8,0 2 8,6 6,9 5 1 8,6 7,6 2 8,1 5,6 20 6 1 7,0 7,0 2 6,9 2,4Dilution Series Culture Selective- Non-Selective Dilution No. Concentrated 10 1 1 8.3 8.6 2 8.9 8.6 2 1 8.9 8.9 2 8.5 8.4 3 1 8.5 8 , 3 15 2 8.6 8.2 4 1 8.7 8.0 2 8.6 6.9 5 1 8.6 7.6 2 8.1 5.6 20 6 1 7.0 7.0 2 6.9 2.4
Kaikki lähdekirjallisuus mainitaan tässä viitteenä. Kun keksintöä on nyt kuvattu kokonaisuudessaan, ammat-25 timiehet ymmärtänevät, että suoja-ala voidaan toteuttaa • käyttämällä laajaa ja vastaavaa pitoisuuksien, parametrienAll source literature is incorporated herein by reference. Having now fully described the invention, those skilled in the art will recognize that the scope of protection can be achieved by:
Ml · .*.··. yms. aluetta vaikuttamatta keksinnön tai minkään sen suo- « · ritusmuodon henkeen tai suoja-alaan.Ml ·. *. ··. etc. without affecting the spirit or scope of the invention or any of its embodiments.
I ( II (I
* · • ·» i I # • « · • · · * · ·* · • · »i I # •« · • · · * · ·
« I I • I«I I • I
66 1 08 30 066 1 08 30 0
Sekvenssiluettelo (1) GENERAL INFORMATION: (i) APPLICANT: Harkki, Anu M.Sequence Listing (1) GENERAL INFORMATION: (i) APPLICANT: Harkki, Anu M.
Myasnikov, Andrey N.Myasnikov, Andrey N.
Apajalahti, Juha H.A.Apajalahti, Juha H.A.
Pastinen, Ossi A.Pastinen, Ossi A.
(ii) TITLE OF INVENTION: Manufacture of Xylitol (iii) NUMBER OF SEQUENCES: 8 (iv) CORRESPONDENCE ADDRESS: (A) ADDRESSEE: (B) STREET: (C) CITY: (D) STATE: (E) COUNTRY: (F) ZIP: (v) COMPUTER READABLE FORM: (A) MEDIUM TYPE: Floppy disk (B) COMPUTER: IBM PC compatible(ii) TITLE OF INVENTION: Manufacture of Xylitol (iii) NUMBER OF SEQUENCES: 8 (iv) CORRESPONDENCE ADDRESS: (A) ADDRESSEE: (B) STREET: (C) CITY: (D) STATE: (E) COUNTRY: ( F) ZIP: (v) COMPUTER: READABLE FORM: (A) MEDIUM TYPE: Floppy disk (B) COMPUTER: IBM PC compatible
(C) OPERATING SYSTEM: PC-DOS/MS-DOS(C) OPERATING SYSTEM: PC-DOS / MS-DOS
(D) SOFTWARE: Patentin Release #1.0, Version #1.25 (VX) CURRENT APPLICATION DATA: (A) APPLICATION NUMBER: PCT (to be assigned) · (B) FILING DATE: herewith (C) CLASSIFICATION: (vi) PRIOR APPLICATION DATA: (A) APPLICATION NUMBER: US 08/110,672 (B) FILING DATE: 24-AUG-1993 I .-1 (vi) PRIOR APPLICATION DATA: ; (A) APPLICATION NUMBER: US 07/973,325 (B) FILING DATE: 05-NOV-1992 (viii) ATTORNEY/AGENT INFORMATION: (A) NAME: (B) REGISTRATION NUMBER: •*’\· (C) REFERENCE/DOCKET NUMBER: * * · (ix) TELECOMMUNICATION INFORMATION: (A) TELEPHONE: (B) TELEFAX: 67 1 08 300 (2) INFORMATION FOR SEQ ID NO:1: (i) SEQUENCE CHARACTERISTICS: (A) LENGTH: 28 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) STRANDEDNESS: both (D) TOPOLOGY: both (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO:l: CGAATTCTAG ACCACCCTAA GTCGTCCC 28 (2) INFORMATION FOR SEQ ID NO:2: (i) SEQUENCE CHARACTERISTICS: (A) LENGTH: 29 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) STRANDEDNESS: both (D) TOPOLOGY: both (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO:2: TTCAAGAATT CAAGAAACTC ACGTGATGC 29 (2) INFORMATION FOR SEQ ID NO:3: (i) SEQUENCE CHARACTERISTICS: (A) LENGTH: 26 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) STRANDEDNESS: both (D) TOPOLOGY: both • ♦ * · · • · · • · · « (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 3 : • * · CAGGCCGTCG ACAAGGATCT CGTCTC 26 .· ♦. (2) INFORMATION FOR SEQ ID NO: 4: • · · ,.j.# , (i) SEQUENCE CHARACTERISTICS: V : (A) LENGTH: 33 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) STRANDEDNESS: both (D) TOPOLOGY: both 68 10 8 300 (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO:4: AATTAGTCGA CCGTTAATTG GGGCCACTGA GGC 33 (2) INFORMATION FOR SEQ ID NO:5: (i) SEQUENCE CHARACTERISTICS: (A) LENGTH: 35 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) STRANDEDNESS: both (D) TOPOLOGY: both (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO:5: GCGAAGCTTA AAAATGTCCA AGCAACAGAT CGGCG 35 (2) INFORMATION FOR SEQ ID NO:6: (i) SEQUENCE CHARACTERISTICS: (A) LENGTH: 34 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) STRANDEDNESS: both (D) TOPOLOGY: both (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO:6: GCGAAGCTTA GATTAATCCA GCCATTCGGT ATGG 34 : (2) INFORMATION FOR SEQ ID NO:7: • ** · (i) SEQUENCE CHARACTERISTICS: (A) LENGTH: 44 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) STRANDEDNESS: both ..." (D) TOPOLOGY: both « « · • · · , • · ·(D) SOFTWARE: Patent Release # 1.0, Version # 1.25 (VX) CURRENT APPLICATION DATE: (A) APPLICATION NUMBER: PCT (to be assigned) · (B) FILING DATE: herewith (C) CLASSIFICATION: (vi) PRIOR APPLICATION DATE: (A) APPLICATION NUMBER: US 08 / 110,672 (B) FILING DATE: 24-AUG-1993 I-1 (vi) PRIOR APPLICATION DATE :; (A) APPLICATION NUMBER: US 07 / 973,325 (B) FILING DATE: 05-NOV-1992 (viii) ATTORNEY / AGENT INFORMATION: (A) NAME: (B) REGISTRATION NUMBER: • * '\ · (C) REFERENCE / DOCKET NUMBER: * * · (ix) TELECOMMUNICATION INFORMATION: (A) TELEPHONE: (B) TELEFAX: 67 1 08 300 (2) INFORMATION FOR SEQ ID NO: 1: (i) SEQUENCE CHARACTERISTICS: (A) LENGTH: 28 base pairs (B) TYPE: Nucleic acid (C) STRANDEDNESS: both (D) TOPOLOGY: both (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 1: CGAATTCTAG ACCACCCTAA GTCGTCCC 28 (2) INFORMATION FOR SEQ ID NO: 2: (i) SEQUENCE CHARACTERISTICS: (A) LENGTH: 29 base pairs (B) TYPE: Nucleic acid (C) STRANDEDNESS: both (D) TOPOLOGY: both (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 2: TTCAAGAATT CAAGAAACTC ACGTGATGC 29 (2) INFORMATION FOR SEQ ID NO: 3: (i) SEQUENCE CHARACTERISTICS: (A) LENGTH: 26 base pairs (B) TYPE: Nucleic acid (C) STRANDEDNESS: both (D) TOPOLOGY: both • ♦ * · · • · · · · · «(Xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 3: • * · CAGGCCGTCG ACAAGGATCT CGTCTC 26. · ♦ . (2) INFORMATION FOR SEQ ID NO: 4: • · ·, .j. #, (I) SEQUENCE CHARACTERISTICS: V: (A) LENGTH: 33 base pairs (B) TYPE: Nucleic acid (C) STRANDEDNESS: both ( D) TOPOLOGY: both 68 10 8 300 (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 4: AATTAGTCGA CCGTTAATTG GGGCCACTGA GGC 33 (2) INFORMATION FOR SEQ ID NO: 5: (i) SEQUENCE CHARACTERISTICS: (A) LENGTH: 35 base pairs (B) TYPE: Nucleic acid (C) STRANDEDNESS: both (D) TOPOLOGY: both (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 5: GCGAAGCTTA AAAATGTCCA AGCAACAGAT CGGCG 35 (2) INFORMATION FOR SEQ ID NO: 6: (i) ) SEQUENCE CHARACTERISTICS: (A) LENGTH: 34 base pairs (B) TYPE: Nucleic acid (C) STRANDEDNESS: both (D) TOPOLOGY: both (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 6: GCGAAGCTTA GATTAATCCA GCCATTCGGT ATGG 34: 2) INFORMATION FOR SEQ ID NO: 7: • ** · (i) SEQUENCE CHARACTERISTICS: (A) LENGTH: 44 base pairs (B) TYPE: Nucleic acid (C) STRANDEDNESS: both ... "(D) TOPOLOGY: both «« · • · ·, • · ·
«II«II
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO:7: AGCTCTAGAA ATGACTCAAT TCACTGACAT TGATAAGCTA GCCG : ·., 44 69 1 08 300 (2) INFORMATION FOR SEQ ID NO:8: (i) SEQUENCE CHARACTERISTICS: (A) LENGTH: 44 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) STRANDEDNESS: both (D) TOPOLOGY: both (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 8: GGAGAATTCA GCTTGTCACC CTTATAGAAT GCAATGGTCT TTTG 44 * · * « · • · 1 • « · · • · · • · · « · • » < • · · 1 i • · · « · ·(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 7: AGCTCTAGAA ATGACTCAAT TCACTGACAT TGATAAGCTA GCCG: ·., 44 69 1 08 300 (2) INFORMATION FOR SEQ ID NO: 8: (i) SEQUENCE CHARACTERISTICS: (A) LENGTH: 44 base pairs (B) TYPE: Nucleic acid (C) STRANDEDNESS: both (D) TOPOLOGY: both (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 8: GGAGAATTCA GCTTGTCACC CTTATAGAAT GCAATGGTCT TTTG 44 * · * «· • · 1 •« · · • · · • · «« • • 1 i • · «« ·.
Claims (30)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI952148A FI108300B (en) | 1992-11-05 | 1995-05-04 | Genetic engineering method and host for the production of xylitol |
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US97332592A | 1992-11-05 | 1992-11-05 | |
| US97332592 | 1992-11-05 | ||
| FI9300450 | 1993-11-05 | ||
| PCT/FI1993/000450 WO1994010325A1 (en) | 1992-11-05 | 1993-11-05 | Recombinant method and host for manufacture of xylitol |
| FI952148 | 1995-05-04 | ||
| FI952148A FI108300B (en) | 1992-11-05 | 1995-05-04 | Genetic engineering method and host for the production of xylitol |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI952148A0 FI952148A0 (en) | 1995-05-04 |
| FI952148L FI952148L (en) | 1995-07-04 |
| FI108300B true FI108300B (en) | 2001-12-31 |
Family
ID=25520759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI952148A FI108300B (en) | 1992-11-05 | 1995-05-04 | Genetic engineering method and host for the production of xylitol |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3433295B2 (en) |
| KR (1) | KR950704503A (en) |
| AT (1) | ATE184917T1 (en) |
| AU (1) | AU5421594A (en) |
| BR (1) | BR9307391A (en) |
| CA (1) | CA2148622A1 (en) |
| DE (1) | DE69326559T2 (en) |
| ES (1) | ES2139024T3 (en) |
| FI (1) | FI108300B (en) |
| HU (1) | HU219016B (en) |
| NO (1) | NO951747L (en) |
| NZ (1) | NZ257561A (en) |
| PL (1) | PL178040B1 (en) |
| RU (1) | RU2142999C1 (en) |
| WO (1) | WO1994010325A1 (en) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7226761B2 (en) | 1992-11-05 | 2007-06-05 | Danisco Sweeteners Oy | Manufacture of five-carbon sugars and sugar alcohols |
| US6723540B1 (en) | 1992-11-05 | 2004-04-20 | Xyrofin Oy | Manufacture of xylitol using recombinant microbial hosts |
| GB9514538D0 (en) * | 1995-07-15 | 1995-09-13 | Cerestar Holding Bv | Process for the production of xylitol |
| FR2762011B1 (en) * | 1997-04-11 | 1999-06-25 | Roquette Freres | PROCESS FOR THE PREPARATION OF RIBITOL BY FERMENTATION AND A STRAIN OF MICROORGANISMS USED IN THIS PROCESS |
| FR2765589B1 (en) * | 1997-07-03 | 1999-09-17 | Roquette Freres | DNA FRAGMENT COMPRISING THE YAMADAZYMA OHMERI SPECIFIC RIBULOSE REDUCTASE NADPH PROMOTER, VECTOR CONTAINING THE SAME, AND PROTEIN PREPARATION METHOD USING THE SAME |
| JPH11266888A (en) | 1997-10-17 | 1999-10-05 | Ajinomoto Co Inc | Production of xylitol |
| JP3855486B2 (en) * | 1997-10-17 | 2006-12-13 | 味の素株式会社 | Method for producing xylitol |
| US6335177B1 (en) | 1998-07-08 | 2002-01-01 | Ajinomoto Co., Inc. | Microorganisms and method for producing xylitol or d-xylulose |
| PE20001023A1 (en) | 1998-07-30 | 2000-10-10 | Ajinomoto Kk | ACETIC ACID BACTERIA XYLITOL DEHYDROGENASE AND ITS GENE |
| KR20010090879A (en) | 1998-12-08 | 2001-10-19 | 추후제출 | Polymorphic Loci that Differentiate Escherichia coli O157:H7 from Other Strains |
| JP2000210095A (en) | 1999-01-20 | 2000-08-02 | Ajinomoto Co Inc | Production of xylitol or d-xylulose |
| JP2000295994A (en) * | 1999-02-09 | 2000-10-24 | Ajinomoto Co Inc | Production of xylitol |
| US6830903B1 (en) | 1999-07-23 | 2004-12-14 | Archer-Daniels-Midland Company | Methods for producing L-amino acids using a corynebacterium glutamicum with a disrupted pgi gene |
| US6465238B1 (en) | 1999-07-23 | 2002-10-15 | Archer-Daniels-Midland Company | Gene encoding phosphoglucoisomerase |
| JP2003520583A (en) | 2000-01-21 | 2003-07-08 | ダニスコ スイートナーズ オイ | Production of pentose and sugar alcohol |
| US6894199B2 (en) | 2001-04-27 | 2005-05-17 | Danisco Sweeteners Oy | Process for the production of xylitol |
| GB2406855A (en) * | 2003-02-07 | 2005-04-13 | Danisco Sweeteners Oy | Production of xylitol from a carbon source other than xylose and xylulose |
| US20060110805A1 (en) * | 2004-05-19 | 2006-05-25 | Biotechnology Research And Development Corporation | Microbial production of xylitol via hexose phosphate and pentose phosphate intermediate |
| CA2566949C (en) * | 2004-05-20 | 2015-03-24 | Warnex Research Inc. | Polynucleotides for the detection of escherichia coli o157:h7 and escherichia coli o157:nm verotoxin producers |
| KR101246780B1 (en) * | 2010-10-06 | 2013-03-26 | 한국과학기술원 | Xylitol producing microorganism introduced with arabinose metabolic pathway and production method of xylitol using the same |
| ES2673865T3 (en) | 2014-06-18 | 2018-06-26 | Roquette Frères | Production of xylitol from glucose using a recombinant strain |
| CN119343445A (en) * | 2022-05-09 | 2025-01-21 | 嘉吉公司 | Genetically modified yeast and fermentation process for producing polyols |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS514279B1 (en) * | 1970-05-26 | 1976-02-10 | ||
| US4075406A (en) * | 1974-04-22 | 1978-02-21 | Suomen Sokeri Osakeyhtio | Process for making xylose |
| US4008285A (en) * | 1974-04-22 | 1977-02-15 | Melaja Asko J | Process for making xylitol |
| US4066711A (en) * | 1976-03-15 | 1978-01-03 | Suomen Sokeri Osakeyhtio (Finnish Sugar Company) | Method for recovering xylitol |
| DE4009676A1 (en) * | 1990-03-26 | 1991-10-02 | Rhein Biotech Proz & Prod Gmbh | DNA SEQUENCE, COMPREHENSIVE STRUCTURAL GENERATING FOR XYLOSE REDUCTASE AND / OR XYLITOLDEHYDROGENASE |
| FI901771A7 (en) * | 1990-04-06 | 1991-10-07 | Valtion Teknillinen | ANVAENDNING AV XYLOS HOS HYBRIDJAEST. |
-
1993
- 1993-11-05 CA CA002148622A patent/CA2148622A1/en not_active Abandoned
- 1993-11-05 NZ NZ257561A patent/NZ257561A/en unknown
- 1993-11-05 WO PCT/FI1993/000450 patent/WO1994010325A1/en not_active Ceased
- 1993-11-05 AU AU54215/94A patent/AU5421594A/en not_active Abandoned
- 1993-11-05 RU RU95113172A patent/RU2142999C1/en active
- 1993-11-05 JP JP51074894A patent/JP3433295B2/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-11-05 DE DE69326559T patent/DE69326559T2/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-11-05 BR BR9307391-7A patent/BR9307391A/en not_active Application Discontinuation
- 1993-11-05 AT AT93924615T patent/ATE184917T1/en not_active IP Right Cessation
- 1993-11-05 PL PL93308742A patent/PL178040B1/en unknown
- 1993-11-05 KR KR1019950701792A patent/KR950704503A/en not_active Ceased
- 1993-11-05 HU HU9501288A patent/HU219016B/en not_active IP Right Cessation
- 1993-11-05 ES ES93924615T patent/ES2139024T3/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-05-04 FI FI952148A patent/FI108300B/en not_active IP Right Cessation
- 1995-05-04 NO NO951747A patent/NO951747L/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NZ257561A (en) | 1996-09-25 |
| RU2142999C1 (en) | 1999-12-20 |
| NO951747L (en) | 1995-07-05 |
| FI952148A0 (en) | 1995-05-04 |
| FI952148L (en) | 1995-07-04 |
| AU5421594A (en) | 1994-05-24 |
| DE69326559T2 (en) | 2000-02-10 |
| NO951747D0 (en) | 1995-05-04 |
| PL178040B1 (en) | 2000-02-29 |
| PL308742A1 (en) | 1995-08-21 |
| ES2139024T3 (en) | 2000-02-01 |
| RU95113172A (en) | 1997-03-27 |
| BR9307391A (en) | 1999-08-31 |
| JPH08505522A (en) | 1996-06-18 |
| KR950704503A (en) | 1995-11-20 |
| HU9501288D0 (en) | 1995-06-28 |
| CA2148622A1 (en) | 1994-05-11 |
| ATE184917T1 (en) | 1999-10-15 |
| HUT72187A (en) | 1996-03-28 |
| JP3433295B2 (en) | 2003-08-04 |
| WO1994010325A1 (en) | 1994-05-11 |
| DE69326559D1 (en) | 1999-10-28 |
| HU219016B (en) | 2001-01-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI108300B (en) | Genetic engineering method and host for the production of xylitol | |
| EP0672161B1 (en) | Recombinant method and host for manufacture of xylitol | |
| Fischer et al. | Cloning, sequencing, and molecular analysis of the sol operon of Clostridium acetobutylicum, a chromosomal locus involved in solventogenesis | |
| CA2661090C (en) | Stable recombinant yeasts for fermenting xylose to ethanol | |
| US5866382A (en) | Xylose utilization by recombinant yeasts | |
| JP5291673B2 (en) | Promoter and plasmid systems for genetic engineering | |
| EP2718442B1 (en) | Genetic manipulation and expression systems for pucciniomycotina and ustilaginomycotina subphyla | |
| US9593349B2 (en) | Fermentative production of alcohols | |
| CN106661540A (en) | Production of xylitol from glucose by a recombinant strain | |
| US6723540B1 (en) | Manufacture of xylitol using recombinant microbial hosts | |
| JPH10229885A (en) | Novel alcohol aldehyde dehydrogenase | |
| WO1989006688A2 (en) | Novel enzyme | |
| Ruohonen et al. | Optimization of Bacillus α‐amylase production by Saccharomyces cerevisiae | |
| Saliola et al. | Two genes encoding putative mitochondrial alcohol dehydrogenases are present in the yeast Kluyveromyces lactis | |
| DK175566B1 (en) | DNA strand encoding alpha-acetolactate decarboxylase, yeast fungus transformed with the DNA strand, method of producing a yeast fungus with alpha-acetolactate-producing ability and method of preparation ..... | |
| JP3478396B2 (en) | Production of black Aspergillus catalase-R | |
| Hansen et al. | Hansenula polymorpha (Pichia angusta) | |
| Olsson et al. | Silencing MIG1 in Saccharomyces cerevisiae: effects of antisense MIG1 expression and MIG1 gene disruption | |
| Nakagawa et al. | Isozymes of methanol oxidase in a methanol-utilizing yeast, Pichia methanolica IAM 12901 | |
| Ladygin et al. | Transformation of Chlamydomonas reinhardtii CW-15 with the hygromycin phosphotransferase gene as a selectable marker | |
| AU2004272775B2 (en) | An NADH dependent L-xylulose reductase | |
| Klein et al. | The Candida species: biochemistry, molecular biology and industrial applications | |
| JP3549551B2 (en) | S. DNA compound encoding riboflavin synthetase activity of cerevisiae and recombinant DNA expression vector | |
| Williams et al. | Isolation by genetic complementation of two differentially expressed genes for β-isopropylmalate dehydrogenase from Aspergillus niger | |
| JP2006101867A (en) | Ars gene derived from candida utilis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Patent lapsed |