[go: up one dir, main page]

HUP9903760A2 - Recombination of polynucleotide sequences using random or specific primers - Google Patents

Recombination of polynucleotide sequences using random or specific primers

Info

Publication number
HUP9903760A2
HUP9903760A2 HU9903760A HUP9903760A HUP9903760A2 HU P9903760 A2 HUP9903760 A2 HU P9903760A2 HU 9903760 A HU9903760 A HU 9903760A HU P9903760 A HUP9903760 A HU P9903760A HU P9903760 A2 HUP9903760 A2 HU P9903760A2
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
dna
primer
template
length
primers
Prior art date
Application number
HU9903760A
Other languages
Hungarian (hu)
Inventor
Joseph A. Affholter
Frances H. Arnold
Lorraine J. Giver
Zhixin Shao
Huimin Zhao
Original Assignee
California Institute Of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by California Institute Of Technology filed Critical California Institute Of Technology
Priority to HU9903760A priority Critical patent/HUP9903760A3/en
Publication of HUP9903760A2 publication Critical patent/HUP9903760A2/en
Publication of HUP9903760A3 publication Critical patent/HUP9903760A3/en

Links

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Abstract

A találmány tárgyát eljárás képezi pőlinűkleőtid-szekvenciáknakláncindító őligőnűkleőtidők pőlimeráz katalizálta lánchősszabbításánalapűló in vitrő műtagenezisére és rekőmbinációjára. A találmányszerinti megőldás sőrán a templát-pőlinűkletidő(k) lánchősszabbításátvéletlen szekvenciájú vagy meghatárőzőtt szekvenciájú láncindítókkalindítják el, amivel kevés pőntműtációt tartalmazó DNS-fragmensekelegyét hőzzák létre. A DNS-fragmenseket denatűrálják, amithibridizáció és tővábbi enzimkatalizált DNS-pőlimerizáció követ. Azeljárás kellő számú ciklűsban megismételve teljes hősszúságú, azeredeti templát-pőlinűkleőtidőkhőz képest műtációkat tartalmazó géneklétrejöttéhez vezet. A géneket adőtt esetben amplifikálják ésexpressziós vektőrban klónőzzák. A találmány szerinti megőldásalkalmas előnyös tűlajdőnságú rekőmbináns pőlinűkleőtidők, fehérjék ésenzimek kifejlesztésére. ŕThe subject of the invention is a method for the in vitro artificial genesis and recombination of polyligase-catalyzed polyligase-catalyzed chain termination of polyligase sequences. According to the solution according to the invention, the chain shortening of the template reaction time(s) is initiated with chain initiators with a random sequence or a defined sequence, which creates a mixture of DNA fragments containing few point mutations. The DNA fragments are denatured, followed by amyhybridization and further enzyme-catalyzed DNA polymerization. This process, repeated in a sufficient number of cycles, leads to the creation of full-length genes containing mutations compared to the original template cell time. Genes are optionally amplified and cloned in an expression vector. The solution according to the invention is suitable for the development of recombinant proteins, proteins and enzymes with advantageous needle properties. ŕ

Description

Képviselő:Representative:

DanubiaDanube

KÖZZÉTÉTELI PÉLDÁNYPUBLICATION COPY

Szabadalmi és Védjegy Iroda Kft.Patent and Trademark Office Ltd.

BudapestBudapest

Polinukleotid-szekvenciák. rekombinációja véletlenszerű vagy meghatározott láncinditók alkalmazásávalPolynucleotide sequences. Recombination using random or specific primers

A találmány tárgyát általánosságban polinukleotidszekvenciák mutagenezisére és rekombinációjára alkalmas in vitro eljárások képezik. Közelebbről, a találmány tárgyát képezi egy olyan egyszerű és hatékony eljárás polinukleotid szekvenciák in vitro mutagenezisének és rekombinációjának végrehajtására, amely a láncindító oligonukleotidok polimeráz katalizálta lánchosszabbításán, az azt követő gén-összeszerelésen és adott esetben génamplifikáláson alapul .The invention relates generally to in vitro methods for mutagenesis and recombination of polynucleotide sequences. More particularly, the invention relates to a simple and efficient method for performing in vitro mutagenesis and recombination of polynucleotide sequences, which is based on polymerase-catalyzed chain extension of primer oligonucleotides, subsequent gene assembly and, optionally, gene amplification.

A találmány szerinti megoldás előnyösen alkalmazható előnyös tulajdonságú rekombináns polinukleotidok, fehérjék és enzimek kifejlesztésére.The solution according to the invention can be advantageously used for the development of recombinant polynucleotides, proteins and enzymes with advantageous properties.

A leírásban hivatkozott publikációk és más idézett anyagok a találmány szerinti megoldáshoz legközelebb álló műszaki terület ismertetéséhez tartoznak, a találmány gyakorlatba vétele szempontjából részletes információval szolAktaszámunk: 88891-6510/SGThe publications and other cited materials referred to in the description belong to the description of the technical field closest to the solution according to the invention, and provide detailed information from the point of view of putting the invention into practice. Our file number: 88891-6510/SG

- 2 gálnak, és hivatkozás útján a kitanitás részét képezik. Az áttekinthetőség kedvéért a hivatkozott anyagokat számokkal jelöltük és a leíráshoz csatolt irodalomjegyzékben soroltuk fel.- 2 gal and are incorporated by reference into the teaching. For the sake of clarity, the referenced materials are numbered and listed in the bibliography attached to the description.

Fehérjéken azzal a céllal végeznek mérnöki átalakítást (protein engineering), hogy javítsák teljesítőképességüket gyakorlati alkalmazásaikban. A kívánatos tulajdonságok az adott alkalmazástól függenek. Ilyen tulajdonság lehet például egy receptorhoz való szorosabb kötődés, nagyobb katalitikus aktivitás, nagyobb stabilitás, az a képesség, hogy a fehérje szubsztrátok szélesebb (vagy szűkebb) körét fogadja, továbbá a nem természetes körülmények közötti működőképesség (ilyenek például a szerves oldószerek) . Számos megközelítést - köztük a racionális fehérjetervezést és a véletlenszerű mutagenezist - alkalmaztak sikeresen a fehérjék funkcióinak optimalizálására (1). Egy adott optimalizálási probléma során a megközelítés megválasztása a szekvencia, a szerkezet és a funkció közötti összefüggések megértésének mértékétől függ. Egy enzim katalitikus helyének ésszerű átalakítása például gyakran az enzimszerkezet, az enzim különböző ligandumokkal és reakcióintermedierek analógjaival képezett komplexei szerkezetének és katalitikus mechanizmusa részleteinek ismeretét követeli meg. Ezek az információk azonban csupán néhány alaposan tanulmányozott rendszer esetében hozzáférhetőek; a potenciálisan érdeklődésre számot tartó enzimek nagy többségéről csupán keveset tudunk. A fehérje meglévő funkcióiért felelős aminosavak, és azon aminosavak azonosítása,Proteins are engineered to improve their performance in practical applications. The desired properties depend on the application. Such properties may include tighter binding to a receptor, increased catalytic activity, increased stability, the ability to accept a wider (or narrower) range of protein substrates, and the ability to function under non-natural conditions (such as organic solvents). Several approaches, including rational protein design and random mutagenesis, have been successfully used to optimize protein function (1). The choice of approach for a given optimization problem depends on the degree of understanding of the relationship between sequence, structure, and function. For example, rationally engineering the catalytic site of an enzyme often requires knowledge of the enzyme structure, the structures of its complexes with various ligands and analogues of reaction intermediates, and the details of its catalytic mechanism. However, this information is available only for a few well-studied systems; Little is known about the vast majority of enzymes of potential interest. The amino acids responsible for the existing functions of the protein, and the identification of those amino acids that

- 3 amelyek új funkció hordozói lehetnek, továbbra is olyan kihívás, amelynek gyakran lehetetlen megfelelni. Ez a tény, továbbá annak fokozódó mértékű elfogadása, hogy számos fehér jefunkció nem rendelhető hozzá csupán néhány aminosavhoz, és az aktív helytől távoli oldalláncoktól sem független, egyre több kutatócsoportot bír rá arra, hogy új fehérjék létrehozása érdekében a véletlenszerű mutagenezishez vagy az irányított evolúcióhoz forduljon (1). A természetes evolúció számos optimalizálási módszer létrejöttét - például genetikai algoritmusokét (2, 3) és evolúciós stratégiákét (4, 5) - inspirálta. Ezen eljárásokban olyan mutációt alkalmaznak, amelyek a populáció tagjaiban kis, véletlenszerű változásokat okoznak, ilyen például a crossover, amely különböző egyedek tulajdonságait kombinálja egy specifikus optimalizálási cél elérése érdekében. Különböző optimalizálási problémák számítógépes szimulálásával kimutatták (6, 9), hogy a mutáció és a crossover között nagyfokú osszjáték áll fenn. Ezen kulcsfolyamatok utánzására alkalmas hatékony és gyakorlatban alkalmazható kísérleti módszerek kifejlesztése tudományos kihívás. Egy ilyen módszer alkalmazása lehetővé kell, hogy tegye az alkalmazó számára biológiai molekulák (például fehérjék és nukleinsavak) funkcióinak felfedezését és optimalizálását in vivo vagy éppen egy élő rendszer megkötöttségeitől teljesen szabadon (10, 11).- 3 that may be carriers of new functions remains a challenge that is often impossible to meet. This fact, as well as the increasing acceptance that many protein functions cannot be assigned to just a few amino acids and are not independent of side chains distant from the active site, has led more and more research groups to turn to random mutagenesis or directed evolution to create new proteins (1). Natural evolution has inspired the development of several optimization methods, such as genetic algorithms (2, 3) and evolutionary strategies (4, 5). These methods use mutations that cause small, random changes in the members of a population, such as crossover, which combines the properties of different individuals to achieve a specific optimization goal. Computer simulations of various optimization problems have shown (6, 9) that there is a high degree of interplay between mutation and crossover. Developing efficient and practical experimental methods to mimic these key processes is a scientific challenge. The application of such a method should allow the user to discover and optimize the functions of biological molecules (e.g. proteins and nucleic acids) in vivo or completely free from the constraints of a living system (10, 11).

A természetes evolúció által ihletett irányított evolúció magában foglalja mutált molekulák egy készletének generálását és szelektálását vagy szkrínelését. A mutált moDirected evolution, inspired by natural evolution, involves the generation and selection or screening of a set of mutated molecules. The mutated mo

- 4 lekulák készletének elegendő sokféleséget kell felmutatni ahhoz, hogy tartalmazzon egy megváltoztatott vagy javított funkciójú fehérjét kódoló molekulát. Kezdetben egy, mutáns génekből álló könyvtárat hoznak létre. Azokat a géntermékeket, amelyek egy kívánt tulajdonság vagy tulajdonságcsoport szempontjából javulást mutatnak, szelekcióval vagy szkríneléssel azonosítják. A termékeket kódoló gén/eke/t az eljárás további ciklusainak vethetjük alá a jótékony hatású mutációk felhalmozása érdekében. Ez az evolúció folyhat számos vagy csupán néhány generáción keresztül, attól függően milyen messze kívánnak eljutni, és az egyes generációkban jellemző módon megfigyelt mutációknak milyen hatása van. Ezt a megközelítést alkalmazták új funkcionális nukleinsavak (12), peptidek és más kis molekulák (12), antitestek (12) továbbá enzimek és más fehérjék (13, 14, 16) létrehozása során. Az irányított evolúció csekély specifikus tudást kíván meg magát a terméket illetően, azonban szükség van arra, hogy értékelni lehessen az optimalizálandó funkciót. Ezek az eljárások meglehetősen toleránsak a funkció kiértékelésével kapcsolatos pontatlanságokkal és zajjal szemben (15).- 4 The set of genes must be sufficiently diverse to contain a molecule encoding a protein with altered or improved function. Initially, a library of mutant genes is generated. Gene products that show improvement in a desired trait or group of traits are identified by selection or screening. The gene(s) encoding the products can be subjected to further cycles of the process to accumulate beneficial mutations. This evolution can proceed over many or only a few generations, depending on how far one wishes to go and the effect of the mutations typically observed in each generation. This approach has been used to generate new functional nucleic acids (12), peptides and other small molecules (12), antibodies (12), and enzymes and other proteins (13, 14, 16). Directed evolution requires little specific knowledge about the product itself, but it is necessary to be able to evaluate the function to be optimized. These methods are quite tolerant of inaccuracies and noise associated with the evaluation of the function (15).

Az irányított evolúcióhoz szükséges géndiverzitást létrehozhatjuk - számos eljárás alkalmazásával bevitt - új pontmutációk létrehozásával. Ilyen eljárás például a mutagén PCR (15) és a kombinatorikus génszakasz-mutagenezis (16) . A gének rekombinálásának lehetősége azonban jelentős új dimenziót tehet hozzá az evolúciós folyamatokhoz, amit a természetes evolúcióban betöltött kulcsszerepe is tanúsít.The genetic diversity required for directed evolution can be generated by introducing novel point mutations using a variety of techniques, including mutagenic PCR (15) and combinatorial site-specific mutagenesis (16). However, the ability to recombine genes adds a significant new dimension to evolutionary processes, as demonstrated by its key role in natural evolution.

- 5 A homológ rekombináció fontos természetes folyamat, amelyben az organizmusok rokon gének közötti genetikai információt cserélnek ki, növelve ezáltal az elérhető genetikai diverzitást a fajon belül. Noha esetleg hatásos adaptációs és diverzifikációs képességet visznek be a gazdaszervezetbe, ezek a reakcióutak nagyon kis hatékonysággal működnek, és gyakran jelentéktelen változásokat eredményeznek a szerkezetben és a funkcióban, még több tíz generáció után is. így, miközben ezek a mechanizmusok jótékony hatásúak a gazdaszervezetekre, illetve a fajokra a geológiai időskálán, az enzimek és más fehérjék teljesítőképességének átszabására irányuló kombinatorikus eljárások nem kötődnek szigorúan az organizmusok közvetítő metabolizmusához és túléléséhez.- 5 Homologous recombination is an important natural process in which organisms exchange genetic information between related genes, thereby increasing the available genetic diversity within a species. Although they may confer powerful adaptive and diversifiable capabilities on the host, these pathways operate with very low efficiency and often result in insignificant changes in structure and function, even after tens of generations. Thus, while these mechanisms are beneficial to hosts and species over geological timescales, combinatorial processes for reconfiguring the performance of enzymes and other proteins are not strictly related to the intermediary metabolism and survival of organisms.

Számos csoport ismerte föl a génrekombináció hasznos mivoltát az irányított evolúcióban. Gének in vivo rekombinációjára szolgáló eljárásokat tár fel például a WO97/07205 számú közzétett nemzetközi bejelentés és az 5,093,257 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi irat. Mint azt fent ismertettük, ezek az in vivo eljárások munkaigényesek és a funkció gyors evolúciója szempontjából gyengén optimalizáltak. Stemmer feltárt egy eljárást rokon DNSszekvenciák in vitro rekombinálására, amelyben a szülői szekvenciákat fragmensekre vágják (általában egy enzim, például DNáz-I alkalmazásával), majd újra összeillesztik azokat (17, 18, 19) . A DNáz-I és más endonukleázok által eredményezett nem véletlenszerű DNS-fragmentáció azonban torzítást eredményez a rekombinációban és korlátozza a re kombinációs diverzitást. Ez az eljárás továbbá csupán kettősszálú polinukleotidok rekombinálása esetében alkalmazható, egyszálú templátok esetében nem. Az eljárás továbbá nem működik jól egyes génkombinációk és láncindítók esetében. Nem hatékony rövid szekvenciák [200 nukleotidnál kisebbek] esetében, például. Végül, az eljárás meglehetősen munkaigényes, számos lépést kell végrehajtani. Szükség van tehát egy alternatív, kényelmesen végrehajtható eljárásra, amely alkalmas új gének pontmutagenezissel és rekombinációval történő in vitro előállítására.Several groups have recognized the utility of gene recombination in directed evolution. Methods for recombination of genes in vivo are disclosed, for example, in published international application WO97/07205 and U.S. Patent No. 5,093,257. As discussed above, these in vivo methods are laborious and poorly optimized for rapid evolution of function. Stemmer has disclosed a method for recombining related DNA sequences in vitro in which the parental sequences are cut into fragments (usually using an enzyme such as DNase-I) and then rejoined (17, 18, 19). However, non-random DNA fragmentation caused by DNase-I and other endonucleases biases recombination and limits recombination diversity. Furthermore, this method is only applicable to recombining double-stranded polynucleotides, not single-stranded templates. The method also does not work well for some gene combinations and primers. It is not efficient for short sequences [less than 200 nucleotides], for example. Finally, the method is quite laborious, requiring many steps. An alternative, conveniently performed method is therefore needed for the in vitro generation of new genes by point mutagenesis and recombination.

Az alábbiakban röviden összefoglaljuk a találmány szerinti megoldást.The solution according to the invention is briefly summarized below.

A találmány tárgyát képezi egy új és jelentős mértékben továbbfejlesztett megközelítés új polinukleotidszekvenciák előállítására szülői szekvenciák (a templátok) egy készletének in vitro pontmutációjával és rekombinációjával. Az új polinukleotid-szekvenciák alkalmazhatók önmagukban (például DNS-alapú számítások) vagy expresszáltathatók rekombináns organizmusokban géntermékek irányított evolúciója céljából. A találmány egyik megvalósítási módja szerint a templát gén/eke/n véletlen szekvenciájú oligonukleotidokkal végzett láncindítást alkalmazva rövid DNS-fragmensek egy készletét állítjuk elő. Megfelelő reakciókörülmények között, ezek a rövid DNS-fragmensek egymáson is láncindítást végezhetnek a komplementaritás következtében, és így újra összeszerelődhetnek - teljes hosszúságú géneket alkotva - az ismételt hőciklusok során a hőstabilis DNS-polimeráz jelenlétében. Ezek az újra összeThe invention provides a novel and significantly improved approach for generating novel polynucleotide sequences by in vitro point mutation and recombination of a set of parental sequences (the templates). The novel polynucleotide sequences can be used alone (e.g., DNA-based computations) or expressed in recombinant organisms for the directed evolution of gene products. In one embodiment of the invention, a set of short DNA fragments is generated by priming the template gene(s) with random sequence oligonucleotides. Under appropriate reaction conditions, these short DNA fragments can prime each other due to complementarity and thus reassemble to form full-length genes during repeated thermal cycling in the presence of a thermostable DNA polymerase. These reassembled

- 7 szerelt gének, amelyek pontmutációkat és a különböző szülői génekből származó új szekvenciakombinációkat tartalmaznak, tovább amplifikálhatók hagyományos PCR-rel, majd a kódolt fehérjék expressziója érdekében szokványos vektorokba klónozhatok. A géntermékek szkrinelése vagy szelekciója új, javított sőt akár új funkciójú változatokhoz vezet. Ezek a változatok alkalmazhatók az így előállított formában, vagy szolgálhatnak kiindulópontként a mutagenezis és rekombináció további ciklusai számára.- 7 assembled genes, which contain point mutations and new sequence combinations from different parental genes, can be further amplified by conventional PCR and then cloned into conventional vectors for expression of the encoded proteins. Screening or selection of gene products leads to new, improved or even functional variants. These variants can be used as produced or can serve as starting points for further cycles of mutagenesis and recombination.

A találmány egy másik megvalósítási módja szerint a templátgén/eke/n meghatározott szekvenciájú vagy korlátozott mértékben véletlenszerű, de alapvetően meghatározott szekvenciájú láncindító oligonukleotidok egy készletével láncindítást végzünk, ezáltal rövid DNS-fragmensek készletét hozzuk létre, amelyeket azután a fent leírt módon újra összeállítunk teljes hosszúságú génekké.In another embodiment of the invention, the template gene(s) is primed with a set of primers of defined sequence or of limited random but essentially defined sequence, thereby generating a set of short DNA fragments which are then reassembled into full-length genes as described above.

A találmány egy harmadik megvalósítási módja egy új eljárás, amelyet bolyongó lánchosszabbítású” eljárásnak (staggered extension process, StEP) neveztünk el. A meghosszabbított láncindítók által előállított fragmensek készletének összeállítása helyett teljes hosszúságú géneket állítunk össze közvetlenül a templát/ok/ jelenlétében. A StEP-eljárás ismételt denaturációs ciklusokból áll, amelyeket rendkívül lerövidített hőkezelési és lánchosszabbítási lépések követnek. Minden egyes lépésben a lánchosszabbított fragmentumok komplementaritásuk alapján hibridizálódhatnak a különböző templátokhoz és egy kicsit túl is nyúlhatnak azokon, rekombináns egységeket létrehozva.A third embodiment of the invention is a novel process, which we have named the staggered extension process (StEP). Instead of assembling a set of fragments produced by extended primers, full-length genes are assembled directly in the presence of the template(s). The StEP process consists of repeated cycles of denaturation followed by extremely shortened annealing and extension steps. In each step, the extended fragments can hybridize to different templates based on their complementarity and can extend slightly beyond them, creating recombinant units.

Ezen templáteltolódásnak köszönhetően a legtöbb oligonukleotid különböző szülői génekből származó szekvenciákat tartalmaz (azaz új rekombináns). Ezt az eljárást addig ismételjük, amíg teljes hosszúságú gének nem keletkeznek. Az eljárás lépéseit adott esetben génamplifikációs lépés követi.Due to this template shift, most oligonucleotides contain sequences from different parental genes (i.e., new recombinants). This process is repeated until full-length genes are generated. The steps of the process are optionally followed by a gene amplification step.

A találmány különböző megvalósítási módjai különböző alkalmazások szempontjából előnyösek sajátos jellemzőik alapján. A legelőnyösebb megvalósítási mód szerint egy vagy több meghatározott láncindítót vagy korlátozottan véletlenszerű meghatározott láncindítót (amelyek a templát polinukleotidok 5'- és 3’-végeit szegélyezik, vagy azoknak felelnek meg) alkalmazunk StEP-eljárásban, ami által olyan génfragmenseket állítunk elő, amelyek új, teljes hosszúságú szekvenciákká nőnek. Ez az egyszerű eljárás nem követeli meg a templátszekvencia vagy -szekvenciák ismeretét.Different embodiments of the invention are advantageous for different applications based on their specific characteristics. In the most preferred embodiment, one or more specific primers or limited random specific primers (flanking or corresponding to the 5' and 3' ends of the template polynucleotides) are used in a StEP process, thereby generating gene fragments that grow into new, full-length sequences. This simple process does not require knowledge of the template sequence or sequences.

Egy másik előnyös megvalósítási mód szerint több meghatározott láncindítót vagy korlátozottan véletlenszerű meghatározott láncindítót alkalmazunk olyan rövid génfragmensek előállítására, amelyek azután teljes hosszúságú génekké állítódnak össze. Több meghatározott láncindító alkalmazása lehetővé teszi a felhasználó számára az in vitro rekombinációs gyakoriság eltolását (bias). Amennyiben a szekvenciáról információhoz férhetünk hozzá, a láncindítókat megtervezhetjük úgy, hogy átfedő rekombinációs egységeket állítsunk elő, amelyek adott helyen növelik a rekombináció gyakoriságát. Egyéb jellemzői mellett, ez az eljárás flexibilis abban az értelemben, hogy előnyösen kihasználja a rendelkezésre álló szerkezeti és funkcionális információt, továbbá a mutagenezis és szelekció (vagy szkrinelés) megelőző generációi során felhalmozódott információt .In another preferred embodiment, multiple specific primers or limited random specific primers are used to generate short gene fragments that are then assembled into full-length genes. The use of multiple specific primers allows the user to bias the in vitro recombination frequency. If sequence information is available, the primers can be designed to generate overlapping recombination units that increase the recombination frequency at a given site. Among other features, this method is flexible in that it takes advantage of available structural and functional information, as well as information accumulated during previous generations of mutagenesis and selection (or screening).

A rekombináció mellett, a láncinditó alapú rekombinációs eljárás különböző megvalósítási módjai pontmutációkat hoznak létre. Előnyösen ismerjük és szabályozni tudjuk ezt a pontmutációs rátát, amelyet a DNS-szintézis és a génösszeszerelődés körülményeinek befolyásolásával érhetünk el. A meghatározott láncinditókon alapuló megközelítést alkalmazva a specifikus pontmutációkat a szekvencia specifikus helyein irányítottan hozhatjuk létre mutagén láncindítók alkalmazásával.In addition to recombination, various embodiments of the primer-based recombination process generate point mutations. Advantageously, we know and can control this point mutation rate, which can be achieved by influencing the conditions of DNA synthesis and gene assembly. Using the defined primer-based approach, specific point mutations can be directed at specific sites in the sequence using mutagenic primers.

A különböző, találmány szerinti, láncindítóalapú rekombinációs eljárásról kimutattuk, hogy növeli az Actinoplanes utahensis ECB-dezocilázának aktivitását széles pH-tartományban, továbbá szerves oldószerben, és javítja a Bacillus subtilis szubtilizin-E-enzimének hőstabilitását. A DNS-szekvenálás igazolja a pontmutációk és a rekombinációk szerepét az új szekvenciák létrehozása során. Ezeket az előiratokat egyszerre egyszerűeknek és megbízhatóaknak találtuk.The various primer-based recombination methods of the invention have been shown to increase the activity of ECB deoxylase from Actinoplanes utahensis over a wide pH range and in organic solvents, and to improve the thermal stability of subtilisin E enzymes from Bacillus subtilis. DNA sequencing confirms the role of point mutations and recombinations in the generation of new sequences. These protocols have been found to be both simple and robust.

A találmány szerinti megoldás fent ismertetett és számos egyéb jellemzőit és előnyös hatásait az alábbiakban részletesebben is ismertetjük felhasználva a leíráshoz tartozó ábrákat. Az alábbiakban ezeket ismertetjük röviden.The above-described and numerous other features and advantageous effects of the solution according to the invention are described in more detail below using the accompanying drawings. They are briefly described below.

Az 1. ábra a találmány szerinti, véletlen szekvenciájú láncindítók és génösszeszerelés alkalmazásával végrehajtott rekombinációt mutatja be. A bemutatott lépések a köFigure 1 shows recombination using random sequence primers and gene assembly according to the invention. The steps shown are for the

- 10 vetkezők: a) egyszálú DNS-fragmensek szintézise véletlen szekvenciájú oligonukleotidokkal mint láncinditókkal, mezofil vagy termofil polimerázok alkalmazásával (a láncinditókat nem ábrázoltuk) ; b) a templátok eltávolítása; c) a gén újraösszeállitása termofil DNS-polimerázzal; d) amplifikálás hőstabilis polimerázzal vagy polimerázokkal; e) klónozás és (adott esetben) szkrínelés és f) az eljárás ismétléssel kiválasztott génnel vagy génekkel (adott esetben .- 10 steps: a) synthesis of single-stranded DNA fragments with random sequence oligonucleotides as primers, using mesophilic or thermophilic polymerases (primers not shown); b) removal of templates; c) reassembly of the gene with a thermophilic DNA polymerase; d) amplification with a thermostable polymerase or polymerases; e) cloning and (optionally) screening; and f) repetition of the process with a selected gene or genes (optionally.

A 2. ábra a találmány szerinti - meghatározott láncindítókkal végrehajtott - rekombinációt mutatja be. Az eljárást szemléltetésképpen két gén rekombinációján keresztül mutatjuk be, x mutációt jelent. Az ábrázolt lépések a következők: a) a géneken a láncindítást PCR-reakciókban, meghatározott láncindítókkal végezzük, amit végezhetünk különkülön (két láncindító reakciónként) vagy kombinálva (több láncindító reakciónként), c) kezdeti termékeket állítunk elő, amíg a meghatározott láncindítók el nem fogynak, a templátot adott esetben eltávolítjuk, d) további PCRciklusokat végzünk, amelyek során a kezdeti fragmensek önmagukon végeznek láncindítást és lánchosszabbítást külső láncindítók hozzáadása nélkül, folytatjuk a gének összeállítását, amíg teljes hosszúságú géneket nem kapunk, e) adott esetben a teljes hosszúságú géneket PCR-reakcióval amplifikáljuk külső láncindítók alkalmazásával, és f) adott esetben megismételjük az eljárást kiválasztott génnel vagy génekkel.Figure 2 shows the recombination of the invention, carried out with specific primers. The method is illustrated by the recombination of two genes, x represents a mutation. The steps depicted are: a) the genes are primed in PCR reactions with specific primers, which can be performed separately (per two primer reactions) or in combination (per multiple primer reactions), c) initial products are produced until the specific primers are exhausted, the template is optionally removed, d) additional PCR cycles are performed, during which the initial fragments are primed and extended on their own without the addition of external primers, continuing to assemble the genes until full-length genes are obtained, e) optionally, the full-length genes are amplified by PCR using external primers, and f) optionally, the process is repeated with the selected gene or genes.

- 11 A 3. ábra a találmány szerinti - két meghatározott szegélyező láncindítóval és StEP-eljárással végrehajtott rekombinációt mutatja be. Az ábrán csupán egy láncindítót és két, a két láncindítóból származó egy-egy szálat tüntettünk fel a rekombinációs folyamat szemléltetése végett. A bemutatott lépések a következők: a) a denaturáció után a templátgéneket láncindítást végzünk egyetlen meghatározott láncindítóval, b) rövid fragmenseket állítunk elő rövid ideig tartó lánchosszabbítással, c) a StEP következő ciklusában a fragmenseket láncindítóként véletlenszerűen a templátokhoz hibridizáltatjuk és tovább hosszabbítjuk, d) a denaturálást, továbbá a hőkezelést (hibridizálást) és a lánchosszabbítást addig ismételjük, amíg teljes hosszúságú géneket nem állítunk elő (ezek már láthatók agarózgélben), e) a teljes hosszúságú géneket tisztítjuk vagy PCRreakcióban amplifikáljuk külső láncindítókkal (adott esetben) , f) adott esetben megismételjük az eljárást kiválasztott génnel vagy génekkel.- 11 Figure 3 shows the recombination according to the invention - performed with two defined flanking primers and the StEP method. Only one primer and two strands, one from each of the two primers, are shown in the figure to illustrate the recombination process. The steps presented are as follows: a) after denaturation, the template genes are primed with a single specific primer, b) short fragments are produced by short-term chain extension, c) in the next cycle of StEP, the fragments are randomly hybridized to the templates as primers and further extended, d) denaturation, further heat treatment (hybridization) and chain extension are repeated until full-length genes are produced (these can already be seen in an agarose gel), e) the full-length genes are purified or amplified in a PCR reaction with external primers (if applicable), f) if applicable, the process is repeated with the selected gene or genes.

A 4. ábra két gén két szegélyező láncindító és a találmány szerinti bolyongó lánchosszabbítás alkalmazásával végzett rekombináció eredményeinek diagrammszerű bemutatása. A rekombinált könyvtárból kiválasztott öt gén DNSszekvenciáját feltüntettük, x a szülői génekben jelenlévő mutáció, a háromszög pedig új pontmutációt jelöl.Figure 4 is a diagrammatic representation of the results of recombination of two genes using two flanking primers and the wandering extension of the invention. The DNA sequences of five genes selected from the recombined library are shown, x represents the mutation present in the parental genes and the triangle represents a new point mutation.

Az 5. ábra a 3. ábrában ismertetett pNB-észteráz gének szekvenciáinak diagrammszerű ábrázolása. A 2-13- és az 5B12-templátgéneket a meghatározott láncindítót alkalmazó megközelítéssel rekombináltuk. A láncindítók helyzetét nyiFigure 5 is a diagrammatic representation of the sequences of the pNB esterase genes described in Figure 3. The 2-13 and 5B12 template genes were recombined using the defined primer approach. The positions of the primers were determined by

- 12 lak jelzik, azokat a pozíciókat pedig ahol a szülői szekvenciák eltérnek egymástól x jelöli. Az új pontmutációknak háromszögek felelnek meg. Felsoroltuk a rekombináns génekben azonosított mutációkat (csupán azok a pozíciók szerepelnek a felsorolásban, amelyek különböznek a szülői szekvenciákban) . Mind a 6E6, mind a 6H1 a templátgének rekombinációs termékei.- 12 lac are indicated, and positions where the parental sequences differ from each other are indicated by x. New point mutations are indicated by triangles. We have listed the mutations identified in the recombinant genes (only those positions that differ in the parental sequences are listed). Both 6E6 and 6H1 are recombination products of template genes.

A 6. ábra az RÍ- és a R2-templátgénekből származó rekombináns gének - tűzdelt (interspersed) láncindító alapú rekombinációval végrehajtott - előállításához alkalmazott négy meghatározott belső láncindító pozícióit és szekvenciáit mutatja be. A P50F-láncindító tartalmaz egy mutációt (A -> T az 598. bázispozícióban), amely egyidejűleg eliminál egy HindlII-restrikciós helyet és egy új, egyedi Nhel-helyet létesít. Az R2-gén szintén tartalmaz egy A —> G mutációt ugyanazon bázispozícióban, amely eliminálja a HindlII-helyet.Figure 6 shows the positions and sequences of four specific internal primers used to generate recombinant genes from the R1 and R2 template genes by interspersed primer-based recombination. The P50F primer contains a mutation (A -> T at base 598) that simultaneously eliminates a HindIII restriction site and creates a new, unique NheI site. The R2 gene also contains an A -> G mutation at the same base position that eliminates the HindIII site.

A 7. ábra egy elektroforézis gélt mutat be, amelyen a 40 klónból származó plazmidok restrikciós emésztési analízisének eredményei láthatók.Figure 7 shows an electrophoresis gel showing the results of restriction digest analysis of plasmids from 40 clones.

A 8. ábra a meghatározott láncindítókon alapuló rekombinációs könyvtárból származó 10 gén szekvenálásának eredményét ábrázolja. A vonalak a szubtilizin-E génjének 986 bázispárját reprezentálják, beleértve proszekvenciájának 45 nukleotidját is, továbbá a teljes érett szekvenciát és 113 nukleotidot a stopkodon után. A keresztek az RÍ és R2 szülői génekből származó mutációk helyét jelzik, míg a háromszögek a rekombinációs eljárás során bevitt újFigure 8 shows the results of sequencing 10 genes from the recombination library based on the defined primers. The lines represent 986 base pairs of the subtilisin E gene, including 45 nucleotides of its prosequence, the complete mature sequence and 113 nucleotides after the stop codon. The crosses indicate the locations of mutations from the parental R1 and R2 genes, while the triangles indicate the new sequences introduced during the recombination process.

- 13 pontmutációk helyét. A körök a mutagén P50F-láncinditóval bevitt mutációt jelölik.- 13 point mutation sites. The circles indicate the mutation introduced with the mutagenic P50F primer.

A 9. ábra a véletlen szekvenciájú láncindítókat felhasználó rekombinációs eljárás alkalmazásának eredményeit mutatja be az Actinoplanes utahensis ECB-dezaciláz génje esetében, (a) A 2,4 kb méretű ECB-dezaciláz gént agaróz gélből tisztítottuk, (b) A 100-500 bázisig terjedő véletlen láncindítással előállított termékek mérete, (c) A 300 bázisnál rövidebb fragmenseket izoláltuk, (d) A tisztított fragmenseket az elkent hátterű, teljes hosszúságú gének újraösszeállításához használtuk. (e) Egyetlen, az ECBdezaciláz génével azonos méretű PCR-terméket kaptunk, miután két, a gén start- és stoprégióinál elhelyezkedő láncindítóval hagyományos PCR-t végeztünk. (f) Xhol-gyel és PshAl-gyel végzett emésztés után a PCR-terméket módosított plJ702-vektorba klónoztuk, amivel mutáns könyvtárat hoztunk létre, (g) A könyvtár bejuttatása Streptomyces lividans TK23-törzsbe mintegy 71%-ban az aktív ECB-dezacilázt termelő kiónokat eredményezett.Figure 9 shows the results of the random primer recombination procedure for the ECB deacylase gene of Actinoplanes utahensis. (a) The 2.4 kb ECB deacylase gene was purified from agarose gel. (b) The sizes of the products produced by random priming ranged from 100 to 500 bases. (c) Fragments shorter than 300 bases were isolated. (d) The purified fragments were used to reassemble the full-length genes with a smeared background. (e) A single PCR product of the same size as the ECB deacylase gene was obtained after conventional PCR with two primers located at the start and stop regions of the gene. (f) After digestion with XhoI and PshAI, the PCR product was cloned into a modified plJ702 vector, generating a mutant library. (g) Introduction of the library into Streptomyces lividans strain TK23 resulted in approximately 71% of clones producing active ECB deacylase.

A 10. ábra a vad típusú ECB-dezaciláz specifikus aktivitását, és a találmány szerinti eljárással előállított M16-mutáns specifikus aktivitását mutatja be.Figure 10 shows the specific activity of wild-type ECB deacylase and the specific activity of the M16 mutant produced by the method of the invention.

A 11. ábra a vad típusú ECB-dezaciláz és a találmány szerinti eljárással előállított M16-mutáns pH-profilját mutatja be.Figure 11 shows the pH profile of wild-type ECB deacylase and the M16 mutant produced by the method of the invention.

A 12. ábra a Klenow-könyvtárból véletlenszerűen kiválasztott tíz klón DNS-szekvenciaanalízisét mutatja be. A vonalak a szubtilizin-E-gén 986 bázispárját képviselik,Figure 12 shows DNA sequence analysis of ten clones randomly selected from the Klenow library. The lines represent 986 base pairs of the subtilisin E gene,

- 14 amelybe beletartozik a gén proszekvenciájának 45 nukleotidja, a teljes érett szekvencia és a stopkodon utáni 113 nukleotid. A keresztek az RÍ- és R2-gének mutációinak pozícióit, a háromszögek a véletlenszerű láncindítású rekombinációs eljárás során bejuttatott új pontmutációk pozícióit jelzik.- 14 which includes 45 nucleotides of the gene prosequence, the complete mature sequence and the 113 nucleotides after the stop codon. The crosses indicate the positions of the mutations in the R1 and R2 genes, the triangles indicate the positions of the new point mutations introduced during the random primer recombination procedure.

A 13. ábra különböző polimerázok alkalmazásával előállított öt könyvtárból származó szkrínelt kiónok hőstabilitási indexeinek profiljai. Az öt könyvtár a következő: a) Klenow könyvtár, b) T4-könyvtár, c) szekvenázkönyvtár, d) Stoffel-könyvtár és e) Pfu-könyvtár. A 65 C°os inkubálás után mért, normalizált megmaradó aktivitást (Ar/Ai) használtuk az enzim hőstabilitásának indexeként. Az adatokat rendszereztük és csökkenő sorrendben tüntettük fel.Figure 13 shows the thermostability index profiles of screened clones from five libraries prepared using different polymerases. The five libraries are: a) Klenow library, b) T4 library, c) sequence library, d) Stoffel library, and e) Pfu library. The normalized residual activity (A r /A i ) measured after incubation at 65°C was used as an index of the thermostability of the enzyme. The data were organized and presented in descending order.

Az alábbiakban részletesen is ismertettük a találmány szerinti megoldást.The solution according to the invention is described in detail below.

A találmány egy előnyös megvalósítási módja szerint egy, minden lehetséges nukleotidszekvencia-kombinációt tartalmazó láncindító készletet [dp(N)L, ahol L = a láncindító hossza] alkalmazunk a láncindítóalapú rekombinációhoz. Évek óta ismert, hogy a különböző hosszúságú oligodezoxinukleotidok láncindítókként szolgálhatnak egyszálú templátokon az E. coli polimeráz I. Klenow-fragmense által történő DNS-szintézis iniciálása során (21). Hexanukleotidhosszúságú oligomerek is - noha kisebbek mint a normális PCR-láncindítók (13 bázis) - megfelelően beindíthatják a reakciót, és gyakran alkalmazzák is őket jelöIn a preferred embodiment of the invention, a primer set containing all possible nucleotide sequence combinations [dp(N) L , where L = primer length] is used for primer-based recombination. It has been known for years that oligodeoxynucleotides of different lengths can serve as primers for the initiation of DNA synthesis on single-stranded templates by the Klenow fragment of E. coli polymerase I (21). Oligomers of hexanucleotide length, although smaller than normal PCR primers (13 bases), can also adequately initiate the reaction and are often used as markers.

- 15 lési reakciókban (22). Az 1. ábra véletlenszerű (random) láncindítók alkalmazását mutatja be génfragmensek egy csoportjának előállítására, amelyet a gének összeállítása követ a találmány szerinti megoldásnak megfelelően. Az eljárás végrehajtása során sokféle szülő blokkot generálunk véletlenszerű láncindítással egyszálú polinukleotidtemplátokból, az előállított rövid, naszcens DNSfragmensekből hőmérsékleti ciklusok alkalmazásával DNSpolimeráz és nukleotidok jelenlétében teljes hosszúságú DNS-t állítunk össze, majd a kívánt géneket az összeállított termékekből hagyományos PCR-eljárással amplifikáljuk további klónozás és szkrínelés érdekében. Ez az eljárás főként a láncindítási lépés során visz be új mutációkat, de ez megtörténik a többi lépés során is. Ezek az új mutációk, és a templátszekvenciákban már jelenlévő mutációk a gén újra összeállítása során rekombinálódnak és így új DNSszekvenciák könyvtárát hozzák létre. Az eljárást kívánt esetben megismételhetjük a szelekcióval kapott szekvenciákkal is.- 15 in ligation reactions (22). Figure 1 illustrates the use of random primers to generate a set of gene fragments, followed by assembly of the genes according to the invention. In carrying out the process, a variety of parent blocks are generated by random priming from single-stranded polynucleotide templates, the resulting short, nascent DNA fragments are assembled into full-length DNA using temperature cycling in the presence of DNA polymerase and nucleotides, and the desired genes are amplified from the assembled products by conventional PCR for further cloning and screening. This process introduces new mutations mainly during the priming step, but this also occurs during the other steps. These new mutations, and mutations already present in the template sequences, recombine during gene reassembly, thus creating a library of new DNA sequences. If desired, the procedure can be repeated with the sequences obtained by selection.

A véletlen láncindításos eljárás kivitelezése érdekében a templát/ok/ lehet/nek/ egyszálú vagy denaturált kettősszálú polinukleotid/ok/ lineáris vagy zárt, cirkuláris formában. A templátokat összekeverhetjük ekvimoláris menynyiségekben vagy például funkcionális jellemzőik szerint súlyozott arányban. Mivel - legalábbis néhány esetben - a templátgének vektorba klónozott formában állnak rendelkezésre, és a vektorokba nem szabad további mutációkat bevinni, a géneket először restrikciós endonukleázzal vagyIn order to carry out the random priming procedure, the template(s) can be/single-stranded or denatured double-stranded polynucleotide(s)/ in linear or closed, circular form. The templates can be mixed in equimolar amounts or, for example, in a weighted ratio according to their functional characteristics. Since - at least in some cases - the template genes are available in a cloned form in a vector and no further mutations should be introduced into the vectors, the genes are first cut with a restriction endonuclease or

- 16 endonukleázokkal kihasítjuk a vektorból, majd tisztítjuk. A kapott lineáris DNS-molekulákat főzéssel denaturáljuk, hőkezeléssel véletlen szekvenciájú oligodezoxinukleotidokhoz hibridizáltatjuk őket, majd DNS-polimerázzal inkubáljuk őket megfelelő mennyiségű dNTP jelenlétében. Előnyösen hexonukleotid láncindítókat alkalmazunk, bár hosszabb random láncindítók (24 bázisig bezárólag) is alkalmazhatók a DNS-polimeráztól és a véletlenszerű láncindításon alapuló szintézis során a körülmények beállításától. így tehát az oligonukleotidok a szóban forgó DNS szintézisét a célzott régió teljes hosszában különböző helyeken indítják meg, és a lánchosszabbítás során rövid DNS-fragmensek keletkeznek, amelyek egy része a templát DNS egyik, egy része a másik szálával komplementer. Az olyan eseményeknek köszönhetően, mint a hibás bázisbeépülés és a hibás láncindítás, ezek a rövid DNS-fragmensek pontmutációkat is tartalmaznak. Amikor az eljárás már rutinszerű, és a reakciókörülmények e szerint vannak beállítva, a rövid DNS-fragmensek egymás láncának szintézisét indíthatják el homológiájuk alapján, majd hőstabilis DNS-polimeráz jelenlétében ismételt hőmérsékleti ciklusokat végrehajtva teljes hosszúságú génekké állíthatók össze. A kapott teljes hosszúságú gének szekvenciái sokfélék, legtöbbjük azonban még emlékeztet az eredeti templát DNS-ére. Ezeket a szekvenciákat azután tovább amplifikálhatjuk hagyományos PCR-módszerrel, majd expresszáltatás céljából vektorba klónozhatjuk. Az expresszáltatott mutánsok szkrínelése vagy szelektálása javított tulajdonságú, vagy akár új, specifikus funkciójú változatokhoz vezet.- 16 endonucleases are used to excise the vector and then purified. The resulting linear DNA molecules are denatured by boiling, annealed to oligodeoxynucleotides of random sequence by heat treatment, and incubated with DNA polymerase in the presence of an appropriate amount of dNTP. Hexonucleotide primers are preferably used, although longer random primers (up to and including 24 bases) can also be used, depending on the DNA polymerase and the conditions used in random priming synthesis. Thus, the oligonucleotides initiate the synthesis of the DNA in question at different sites along the entire length of the targeted region, and during chain extension, short DNA fragments are generated, some of which are complementary to one strand of the template DNA and some to the other. Due to events such as base mismatching and primer mismatching, these short DNA fragments also contain point mutations. Once the procedure is routine and the reaction conditions are set accordingly, the short DNA fragments can be initiated to synthesize each other's chains based on their homology, and then assembled into full-length genes by repeated temperature cycles in the presence of a thermostable DNA polymerase. The sequences of the resulting full-length genes are diverse, but most of them still resemble the original template DNA. These sequences can then be further amplified by conventional PCR methods and then cloned into a vector for expression. Screening or selection of the expressed mutants leads to variants with improved properties or even new, specific functions.

- 17 Ezek a változatok akár azonnal felhasználhatók például egy gyakorlati probléma részleges megoldásaként, akár további irányított evolúciós ciklusok kiindulópontjaként szolgálhatnak.- 17 These variants can either be used immediately, for example as a partial solution to a practical problem, or they can serve as a starting point for further directed evolutionary cycles.

A fehérjeoptimalizáláshoz használt egyéb módszerekkel - például a kombinatorikus kazetta- és oligonukleotidirányított mutagenezissel (24, 25, 26) , a hibaérzékenyített (error-prone) PCR-rel (27, 28) vagy a DNSshuffling-gel (17, 18, 19) - összehasonlítva a véletlen láncindításon alapuló, in vitro fehérjeevolúciós eljárás néhány előnyét az alábbiakban foglalhatjuk össze:Compared to other methods used for protein optimization, such as combinatorial cassette and oligonucleotide-directed mutagenesis (24, 25, 26), error-prone PCR (27, 28), or DNA shuffling (17, 18, 19), some of the advantages of the random priming-based in vitro protein evolution method can be summarized as follows:

1. A véletlen láncindítású szintézishez használt templát/ok/ lehet/nek/ akár egyszálú, akár kettősszálú polinukleotidok. Ezzel szemben hibatérzékenyített PCR és a DNS-shuffiing rekombinációs eljárások (17, 18, 19) szükségszerűen csupán kettősszálú polinukleotidokon végezhetők. A leírásban ismertetett módszer alkalmazásával DNSszinten mutációkat és/vagy crossover-t vihetünk be különböző DNS-függő DNS-polimeráz alkalmazásával, sőt ezt megtehetjük közvetlenül mRNS-ből kiindulva is különböző RNSfüggő DNS-polimerázok felhasználásával. A rekombinációt egyszálú DNS-templátok alkalmazásával végezhetjük.1. The template(s) used for random primer synthesis can be either single-stranded or double-stranded polynucleotides. In contrast, error-sensitive PCR and DNA shuffling recombination methods (17, 18, 19) can only be performed on double-stranded polynucleotides. Using the method described herein, mutations and/or crossovers can be introduced at the DNA level using various DNA-dependent DNA polymerases, or even directly from mRNA using various RNA-dependent DNA polymerases. Recombination can be performed using single-stranded DNA templates.

2. A DNS-shuffiing eljárással szemben, amely a kettősszálú DNS-templát - általában DNázI-gyel végzett fragmentálását követeli meg a véletlenszerű fragmensek előállítása érdekében, a leírásban ismertetett módszer véletlen láncindítású szintézist használ fel kontrollálható méretű DNS-fragmensek, mint szülői vagy eredeti blokkok2. In contrast to the DNA shuffling process, which requires fragmentation of a double-stranded DNA template, usually with DNase I, to produce random fragments, the method described herein utilizes random primer synthesis to generate DNA fragments of controllable size as parental or original blocks.

- 18 előállítására a további összeállítás céljából (1. ábra). Az egyik közvetlen előny az, hogy a nukleázaktivitás két forrását (a DNázI- és az 5’-3’-exonukleázaktivitást) kiküszöböltük, és ez lehetővé teszi, hogy könnyebben ellenőrizzük a végső összeszerelődés és az amplifikáció során keletkező génfragmensek méretét.- 18 for further assembly (Figure 1). One immediate advantage is that two sources of nuclease activity (DNaseI and 5’-3’ exonuclease activity) have been eliminated, allowing us to more easily control the size of the gene fragments generated during final assembly and amplification.

3. Mivel a véletlenszerű (random) láncindítók szintetikus oligonukleotidok olyan populációi, amelyek minden pozícióban mind a négy bázist tartalmazzák, méretükben egységesek és mentesek szekvenciahibáktól. A szekvencia heterogenitása lehetővé teszi számukra, hogy a temnplát-DNS-szál számos helyén hibridizálódjanak, hogy a templát minden nukleotidja (kivéve talán az 5'-terminális legszélén elhelyezkedőket) hasonló gyakorisággal másolódjon át a termékekbe. Ezen az úton mindkét mutáció és a crossover is véletlenszerűbben mehet végbe, mint például a hibaérzékenyített PCR vagy a DNS-shuffiing esetében.3. Because random primers are populations of synthetic oligonucleotides that contain all four bases at all positions, are uniform in size and free from sequence errors. The heterogeneity of the sequence allows them to hybridize at many locations on the template DNA strand, so that all nucleotides of the template (except perhaps those at the very 5'-terminus) are copied into the products with similar frequency. In this way, both mutation and crossover can occur more randomly than in error-sensitive PCR or DNA shuffling.

4. A véletlen láncindítású DNS-szintézis hexonukleotidok keverékének a DNS-templáthoz történő hibridizációján alapul, és a komplementer szálak a random hexonukleotid-láncindítók 3’-OH-terminálisáról kiindulva szintetizálódnak meg polimeráz és a négy dezoxinukleotidtrifoszfát alkalmazásával. A reakció így tehát független a DNS-templát hosszától. 200 bázishosszúságú DNS-fragmensek láncának szintézise egyaránt jól elindítható a DNS-fragmens linearizált plazmidként vagy λ-DNS-ként alkalmazva (29). Ez a tulajdonság különösen előnyös peptidek génsebészeti átalakításakor, például.4. Random-primed DNA synthesis is based on the hybridization of a mixture of hexonucleotides to a DNA template, and the complementary strands are synthesized starting from the 3’-OH terminus of the random hexonucleotide primers using a polymerase and the four deoxynucleotide triphosphates. The reaction is therefore independent of the length of the DNA template. The synthesis of DNA fragments of 200 bases in length can be initiated equally well using the DNA fragment as a linearized plasmid or as λ-DNA (29). This property is particularly advantageous in the genetic engineering of peptides, for example.

5. Mivel a DNázI olyan endonukleáz, amely a kettősszálú DNS-t leginkább pirimidin-nukleotidok szomszédságában hasítja, DNS-shuffling során való alkalmazása szisztematikus hibát eredményezhet (különösen magas G+C- vagy A+Ttartalmú gének esetében) a templátgén emésztésének műveleti lépésénél. A véletlen láncindítású megközelítéssel elkerülhetők ennek a potenciális szisztematikus hibának az általános mutációs arányra és a rekombinációs frekvenciára gyakorolt hatásai. A véletlen láncindítás során a templát-DNS GC-gazdag régióihoz való nagyobb valószínűségű hibridizációnak köszönhető szisztematikus hiba megelőzhető azáltal hogy növeljük a A- és a T-tartalmat a random oligonu k1eo t i d-könyvt árban.5. Since DNase I is an endonuclease that cleaves double-stranded DNA mostly adjacent to pyrimidine nucleotides, its use in DNA shuffling may introduce bias (especially for genes with high G+C or A+T content) in the template gene digestion step. The random priming approach avoids the effects of this potential bias on the overall mutation rate and recombination frequency. The bias due to the higher probability of hybridization to GC-rich regions of the template DNA during random priming can be avoided by increasing the A and T content in the random oligonucleotide primer.

A találmány szerinti megoldás gyakorlatba vétele során fontos elem a véletlen láncindítású eljárás során szintetizálódott, naszcens, egyszálú DNS átlagos méretének szabályozása. Ezt a lépést részletesen tanulmányozták. Hodgson és Fisk (30) azt tapasztalta, hogy a szintetizálódott egyszálú DNS átlagos mérete a láncindító koncentrációjának inverz függvénye: lánchosszúság = k/ ^InPc, ahol Pc a láncindító koncentrációját jelenti. A láncindító koncentrációja és az eredményként kapott DNS-fragmens mérete közötti fordított összefüggés talán a szférikus gátlásnak köszönhető. Ezt tartva szem előtt, nem nehéz a véletlen láncindítású szintézis megfelelő körülményeinek beállítása különböző hosszúságú, egyedi gének esetében.An important element in the implementation of the present invention is the control of the average size of the nascent single-stranded DNA synthesized during the random priming process. This step has been studied in detail. Hodgson and Fisk (30) found that the average size of the synthesized single-stranded DNA is an inverse function of the primer concentration: chain length = k/ ^InPc, where Pc is the primer concentration. The inverse relationship between the primer concentration and the size of the resulting DNA fragment is probably due to spherical inhibition. With this in mind, it is not difficult to set up the appropriate conditions for random priming synthesis for individual genes of different lengths.

Mivel jelenleg több tucat polimeráz elérhető, a rövid, naszcens DNS-fragmensek szintézisét számos módon megSince dozens of polymerases are currently available, the synthesis of short, nascent DNA fragments can be achieved in a variety of ways.

- 20 valósíthatjuk. így például a T4-bakteriofág DNS-polimerázát (23) vagy a T7-szekvenáz 2.0 verziószámú DNS-polimerázt (31, 32) egyaránt alkalmazhatjuk a véletlen láncinditású szintézishez.- 20 can be implemented. For example, T4 bacteriophage DNA polymerase (23) or T7 sequence version 2.0 DNA polymerase (31, 32) can both be used for random chain initiation synthesis.

Egyszálú polinukleotid templátokhoz (különösen RNStemplátokhoz) reverz transzkriptáz előnyösebben alkalmazható a véletlen láncindítású szintézis során. Mivel ezeknek az enzimeknek nincs 3’—>5'-exonukleázaktivitásuk, hajlamosak a hibázásra. dNTP- és Mn2+-koncentrációk mellett minden 500 bázisból egy hibásan épül be (29).For single-stranded polynucleotide templates (especially RNA templates), reverse transcriptase is preferred for random primer synthesis. Because these enzymes lack 3'—>5' exonuclease activity, they are error-prone. At dNTP and Mn 2+ concentrations, one base in every 500 is incorrectly incorporated (29).

A reakciókörülmények módosításával a PCR-t a rövid, naszcens DNS-fragmensek előállítása érdekében hőstabilis polimeráz alkalmazásával végzett véletlen láncindítású szintézishez állíthatjuk be. Fontos ügyelni rá, hogy a reakciókörülményeket, amelyek biztosítják, hogy a rövid, random láncindítók hibridizálódjanak a templáthoz és megfelelő DNS- amplifikációt tegyenek lehetővé magas hőmérsékleten, rutinszerű kísérletezéssel meghatározzuk. Azt tapasztaltuk, hogy rövid, dp(N) hosszúságú random láncindítók alkalmazhatók a lánchosszabbított láncindítók PCR-rel történő előállítására. A PCR-eljárás adaptálása a véletlen láncindítású szintézishez kényelmes eljárást biztosít annak érdekében, hogy rövid, naszcens DNS-fragmenseket állíthassunk elő, továbbá ezt a véletlen láncindítású rekombinációs módszert nagyon megbízhatóvá teszi.By modifying the reaction conditions, PCR can be adapted for random primer synthesis using a thermostable polymerase to generate short, nascent DNA fragments. It is important to ensure that the reaction conditions that ensure that the short, random primers hybridize to the template and allow adequate DNA amplification at high temperatures are determined by routine experimentation. We have found that short, random primers of dp(N) length can be used to generate chain-extended primers by PCR. Adapting the PCR process for random primer synthesis provides a convenient method for generating short, nascent DNA fragments and makes this random primer recombination method very reliable.

Számos evolúciós forgatókönyv szerint a rekombinációt oligonukleotid-szekvenciák között kell végrehajtani, azok esetében ugyanis rendelkezésre áll információ szekvenciáAccording to many evolutionary scenarios, recombination must occur between oligonucleotide sequences, since they provide sequence information.

- 21 jukról, pontosabban legalább a templátszekvenciák egy részéről. Egy ilyen forgatókönyvben gyakran definiálni és szintetizálni lehet láncindítók egy, a gén mentén „elszórt („interspersed) sorozatát. Amennyiben meghatározott láncindítókat alkalmazunk, azok 6 és 100 bázis közötti hosszúságúak lehetnek. A találmány szerinti megoldás kidolgozása során felismertük, hogy megengedve ezeknek a meghatározott láncindítóknak átfedő lánchosszabbítási reakciók beindítását (ezeket hőmérsékleti ciklusokkal tehetjük lehetővé), lehetővé vált olyan rekombinációs egységek (kazetták) előállítása, amelyek mindegyike egy vagy több felhalmozódott mutációt, vagy a templátok közötti allélikus vagy izotípusos különbségeket tartalmaz. A meghatározott láncindítókat oly módon alkalmazva, hogy az átfedő lánchosszabbított termékek a DNS-polimerizációs reakció során keletkezzenek, a hozzáférhető láncindító elfogyása a lánchosszabbított termékek progresszív kereszthibridizációjához vezet, ami a teljes géntermékek kialakulásáig tart. A hibridizáció, lánchosszabbítás és denaturáció ismételt ciklusai biztosítják, hogy mindegyik átfedő egység rekombinálódjon az összes többivel.- 21 of them, or more precisely, at least part of the template sequences. In such a scenario, it is often possible to define and synthesize a series of primers “interspersed” along the gene. If specific primers are used, they can be between 6 and 100 bases in length. In the course of developing the present invention, it was recognized that by allowing these specific primers to initiate overlapping chain extension reactions (which can be enabled by temperature cycling), it became possible to produce recombination units (cassettes) that each contain one or more accumulated mutations or allelic or isotypic differences between the templates. By using the specific primers in such a way that overlapping chain extension products are generated during the DNA polymerization reaction, the depletion of available primers leads to progressive cross-hybridization of the chain extension products, which continues until the complete gene products are formed. The repeated hybridization, extension and denaturation cycles ensure that each overlapping unit recombines with all the others.

A találmány egy előnyös megvalósítási módja egy eljárás, amelynek során meghatározott oligonukleotidláncindítók egy készletét alkalmazzuk a DNS-szintézis beindítására. A 2. ábra a találmány szerinti megoldás megvalósításának egy példáját szemlélteti, amelyben meghatározott láncindítókat alkalmazunk. Az oligonukleotid-láncindítók gondos tervezése és pozicionálása elősegíti a nem véletlenA preferred embodiment of the invention is a method in which a set of specific oligonucleotide primers is used to initiate DNA synthesis. Figure 2 illustrates an example of an embodiment of the invention in which specific primers are used. Careful design and positioning of the oligonucleotide primers facilitates non-random

- 22 szerű lánchosszabbított rekombinációs láncindítók előállítását, és alkalmas a fő rekombinációs (koszegregációs) események meghatározására a homológ templátok teljes hosszában.- 22-like chain-extended recombination primers are produced and are suitable for determining the main recombination (cosegregation) events along the entire length of homologous templates.

A találmány egy másik megvalósítási módja valójában egy alternatív megközelítési mód láncindítóalapú génösszeszerelésre és a templát jelenlétében történő rekombinációra. Ennek megfelelően, amint azt a 3. ábrán szemléltetjük, a találmány tárgyát képezi egy olyan rekombináció, amelyben az enzimkatalizált DNS-polimerizációt csupán röviden engedjük végbemenni a denaturáció előtt. Ezt a lánchosszabbítási lépés hőmérsékletének csökkentésével és a reakcióidő korlátozásával érjük el. A denaturáció után a lánchosszabbított fragmenseket hibridizáltatjuk a templátszekvenciákhoz és folytatjuk a részleges lánchosszabbítást. Ezt az eljárást több alkalommal ismételjük, a láncindító és a templát koncentrációjának függvényében, egészen addig, amíg teljes hosszúságú szekvenciákat nem kapunk. Ezt az eljárást nevezzük bolyongó lánchosszabbításnak (staggered extension vagy StEP). Bár a StEP során random láncindítókat is alkalmazhatunk, a gén szintézise közel sem olyan hatékony, mint a meghatározott láncindítók esetén. így tehát a meghatározott láncindítók az előnyösek.Another embodiment of the invention is in fact an alternative approach to primer-based gene assembly and recombination in the presence of a template. Accordingly, as illustrated in Figure 3, the invention provides a recombination in which enzyme-catalyzed DNA polymerization is allowed to proceed only briefly before denaturation. This is achieved by reducing the temperature of the extension step and limiting the reaction time. After denaturation, the extended fragments are hybridized to the template sequences and partial extension is continued. This process is repeated several times, depending on the concentration of the primer and template, until full-length sequences are obtained. This process is called staggered extension (StEP). Although random primers can be used during StEP, gene synthesis is not nearly as efficient as with specific primers, so specific primers are preferred.

Ebben az eljárásban rövid hibridizációs, illetve lánchosszabbítási lépés/eke/t alkalmazunk a részlegesen meghosszabbított láncindítók előállítására. Jellemző módon a hibridizációs/lánchosszabbítási lépést olyan körülmények között hajtjuk végre, amely nagy pontossággal teszi lehetőIn this method, short hybridization and/or chain extension step(s) are used to produce partially extended primers. Typically, the hybridization/chain extension step is performed under conditions that allow for high fidelity.

- 23 vé a láncindító hibridizációját (ThibricliZációS nagyobb kell hogy legyen, mint Tm'25) , de a polimerizációs/lánchosszabbítási lépést nem engedik néhány másodpercnél hoszszabb ideig lejátszódni (átlagosan egy lánchosszabbítás kevesebb mint 300 nukleotid beépülését tegye lehetővé). A minimális láncnövekedés előnyösen a 20-50 nukleotid nagyságrendben van. Kimutattuk, hogy a hőstabilis DNS-polimerázok tipikus maximális polimerizációs sebessége 100-150 nukleotid/másodperc/enzimmolekula optimális hőmérsékleti körülmények között, és amennyiben a hőmérséklet az optimális (Topt) hőmérséklethez közelít, megközelítőleg az Arrhenius-kinetikát követi. Ezért tehát 55 C°-on egy hőstabilis polimeráz csupán 20-25%-át nyújtja steady state polimerizációs sebességének, ami 72 C°-on (Topt) valósul meg. Ez tehát csupán 24 nukleotid/másodperc (40) . 37 C°-on, illetve 22 C°-on, a Tag-polimeráz egyes adatok szerint rendre csupán 1,5 nukleotid/másodperc, illetve 0,25 nukleotid/másodperc lánc hosszabbítási aktivitást mutat (24) . Mind az idő, mind a hőmérséklet tehát a kívánt rekombinációs eseményeknek megfelelően, a polimeráz kinetikája és biokémiája ismeretében rutinszerűen változtatható.- 23 the primer hybridization (T hybridization S should be greater than T m ' 25 ) is allowed to proceed, but the polymerization/chain extension step is not allowed to proceed for more than a few seconds (on average, one chain extension should allow the incorporation of less than 300 nucleotides). The minimum chain growth is preferably in the order of 20-50 nucleotides. We have shown that the typical maximum polymerization rate of thermostable DNA polymerases is 100-150 nucleotides/second/enzyme molecule under optimal temperature conditions, and as the temperature approaches the optimum (T opt ) temperature, it follows approximately Arrhenius kinetics. Therefore, at 55 C°, a thermostable polymerase provides only 20-25% of its steady state polymerization rate, which is achieved at 72 C° (T opt ). This is only 24 nucleotides/second (40). At 37°C and 22°C, Tag polymerase has been reported to have chain extension activities of only 1.5 nucleotides/second and 0.25 nucleotides/second, respectively (24). Both time and temperature can therefore be routinely varied according to the desired recombination events, given the knowledge of the kinetics and biochemistry of the polymerase.

A bolyongó lánchosszabbítási eljárás előrehaladtát úgy követhetjük, hogy a reakcióedényből a láncindítók láncnövekedésének különböző időpontjaiban alikvot részeket távolítunk el, és a DNS-fragmenseket agaróz-gélelektroforézissel elválasztjuk. A láncindítók hatékony láncnövekedése abból látható, hogy a folyamat elején az alacsony molekulatömeg-tartományban egy elkent jel jelenik meg,The progress of the wandering chain extension process can be monitored by removing aliquots from the reaction vessel at different times during the primer chain extension and separating the DNA fragments by agarose gel electrophoresis. Efficient primer chain extension is indicated by the appearance of a smeared signal in the low molecular weight range at the beginning of the process,

- 24 amely a növekvő ciklusszámmal a nagyobb molekulatömegtartományba tolódik át.- 24 which shifts to the higher molecular weight range with increasing cycle number.

A gélamplifikációs eljárástól eltérően (amely exponenciális összefüggés szerint hoz létre új DNS-t) a StEP az új DNS-fragmenseket a korai ciklusokban additív módon állítja elő. Ezek a fragmensek a különböző templátgéneknek megfelelő DNS-szegmenseket tartalmaznak. Nem amplifikációs körülmények között 20 StEP-ciklussal a kezdeti templátkoncentrációhoz képest mintegy 40-szeres maximális poláris hozamot lehet elérni. Ezzel összehasonlítva egy ideális polimeráz-láncreakciós eljárás, amelyben végig multiplikatív módon amplifikálódik a gén, ugyanennyi lépés után megközelítőleg lxl06-szoros poláris hozamot eredményez. A gyakorlatban a két eljárás közötti különbséget megfigyelhetjük PCR végrehajtása során, ami már csupán néhány (kevesebb, mint 10) ciklus elvégzése után is tiszta csíkot ad, amennyiben a templátkoncentráció kevesebb mint 1 ng/μΐ, miközben a láncindítókat 10-500-szoros feleslegben alkalmazzuk (a génamplifikáció során tipikusan alkalmazott 106-szoros fölösleggel szemben). Hasonló reakciókörülmények között a StEP várhatóan kevésbé látható elkenődést eredményez, amely a ciklusok növekvő számával párhuzamosan a nagyobb molekulatömeg tartomány felé tolódik el. Amennyiben jelentős számú lánchosszabbított DNS-molekula kezdi el elérni a gén teljes hossza felénél nagyobb méretet, gyors ugrás következik be a molekulatömegben, mivel a félhosszúságú előre és vissza irányban szintetizálódott szálak elkezdenek kereszthibridizálódni, aminek következtében a folyaUnlike the gel amplification process (which generates new DNA exponentially), StEP produces new DNA fragments additively in the early cycles. These fragments contain DNA segments corresponding to different template genes. Under non-amplifying conditions, 20 StEP cycles can achieve a maximum polar yield of about 40 times the initial template concentration. In comparison, an ideal polymerase chain reaction process, in which the gene is amplified multiplicatively throughout, would yield a polar yield of about 1x106 after the same number of steps. In practice, the difference between the two methods can be observed when performing PCR, which gives a clear band after only a few (less than 10) cycles if the template concentration is less than 1 ng/μΐ, while using primers in a 10- to 500-fold excess (compared to the 10 6 -fold excess typically used in gene amplification). Under similar reaction conditions, StEP is expected to produce a less visible smear, which shifts towards the higher molecular weight range with increasing number of cycles. When a significant number of chain-elongated DNA molecules start to reach a size greater than half the total length of the gene, a rapid jump in molecular weight occurs as the half-length forward and reverse strands synthesized start to cross-hybridize, resulting in the flow

- 25 mat ezen pontját elért fragmenseknél megközelítőleg kétszer hosszabb fragmensek keletkeznek. Ezen a ponton az elkent csík megfelelő molekulatömegű élesen elkülönült csíkká történő gyors átalakulása mehet végbe akár folytatva a DNS kezelését StEP-eljárásra, akár megváltoztatva a hőmérsékleti ciklust, lehetővé téve a láncindított DNS teljes lánchoszszabbodását exponenciális génamplifikációval.- Fragments reaching this point of 25 mat produce fragments approximately twice as long. At this point, rapid transformation of the smeared band into a sharply separated band of appropriate molecular weight can occur either by continuing the DNA treatment to the StEP procedure or by changing the temperature cycle, allowing full chain elongation of the primed DNA by exponential gene amplification.

A génösszeszerelődés (és, szükség esetén, a kettőszálú formává történő átalakulást) követően a rekombinálódott géneket adott esetben amplifikáljuk, megfelelő restrikciós enzimekkel emésztjük és az expresszáltatott géntermékek szkrínelése érdekében expressziós vektorokba ligáljuk. Az eljárást kívánt esetben megismételhetjük annak érdekében, hogy a kívánt funkció evolúciójához vezető szekvenciaváltozásokat halmozzuk fel.Following gene assembly (and, if necessary, conversion to double-stranded form), the recombined genes are optionally amplified, digested with appropriate restriction enzymes, and ligated into expression vectors for screening of expressed gene products. The process can be repeated, if desired, to accumulate sequence changes leading to the evolution of the desired function.

A bolyongó lánchosszabbításos és homológ gének összeszerelésére irányuló eljárás (StEP) hatásos és flexibilis módszer hasonló gének rekombinálására random vagy szándékos szisztematikus hibát tartalmazó módon. Az eljárást felhasználhatjuk arra, hogy a rekombinációs eseményeket szekvenciák ismert sorozata adott régióira vagy éppen azoktól távolra koncentráljuk azáltal, hogy a láncindítók elhelyezkedését és a hibridizációs/lánchosszabbítási lépések számára engedélyezett időt szabályozzuk. Az eljárás felhasználható továbbá homológ genetikai információ külön vagy egyetlen reakcióban előállított specifikus egységeinek rekombinálására is. Az eljárás alkalmazható olyan gének rekombinálására, amelyek szekvenciájáról nem áll rendelkeThe wandering extension and homologous gene assembly (StEP) process is an efficient and flexible method for recombining similar genes in a random or intentional manner with systematic error. The process can be used to focus recombination events at or away from specific regions of a known sequence by controlling the location of primers and the time allowed for the hybridization/extension steps. The process can also be used to recombine specific units of homologous genetic information produced separately or in a single reaction. The process can be used to recombine genes whose sequences are not known.

- 26 zésre információ, de amelyekhez funkcionális 5'- és 3’-végi amplifikációs láncindítókat lehet előállítani. Más rekombinációs eljárásoktól eltérően a bolyongó lánchosszabbításos eljárás egyetlen csőben is elvégezhető hagyományos műveleteket alkalmazva összetett elválasztási és tisztítási lépések nélkül.- 26 information, but for which functional 5'- and 3'-end amplification primers can be produced. Unlike other recombination methods, the wandering chain extension method can be performed in a single tube using conventional procedures without complex separation and purification steps.

A találmány szerinti megoldás meghatározott láncindítókat alkalmazó megvalósítási módja előnyeit az alábbiakban foglalhatjuk össze:The advantages of the embodiment of the solution according to the invention using specific primers can be summarized as follows:

1. A StEP-eljárás nem kívánja meg a kiindulási molekulák elválasztását az összeállított termékektől.1. The StEP process does not require the separation of the starting molecules from the assembled products.

2. Meghatározott láncindítókat alkalmazhatunk a rekombinációs események helyének befolyásolására.2. Specific primers can be used to influence the location of recombination events.

3. A StEP lehetővé teszi, hogy a lánchosszabbítási időtartamok változtatásával beállítsuk a rekombinációs gyakoriságot.3. StEP allows us to adjust the recombination frequency by varying the chain extension durations.

4. A rekombinációs eljárást egyetlen kémcsőben is elvégezhetjük.4. The recombination process can be performed in a single test tube.

5. Az eljárást egyaránt végezhetjük egyszálú és kettősszálú polinukleotidokon.5. The method can be performed on both single-stranded and double-stranded polynucleotides.

6. Az eljárás elkerüli a DNázI vagy más endonukleáz által egyébként bevitt szisztematikus hibát.6. The method avoids the systematic error otherwise introduced by DNaseI or other endonucleases.

7. Tetszőleges láncindítót alkalmazhatunk.7. Any primer can be used.

8. Korlátozottan véletlenszerű, meghatározott láncindítókat alkalmazhatunk a gén kiválasztott területein a mutációs gyakoriság fokozására.8. Limited random, defined primers can be used in selected regions of the gene to increase mutation frequency.

- 27 Amint az szakember számára nyilvánvaló, a találmány szerinti megoldás számos módon megvalósítható. Néhány példaképpen kiragadott megvalósítási mód a következő:- 27 As will be apparent to those skilled in the art, the solution according to the invention can be implemented in a number of ways. Some exemplary embodiments are as follows:

1. Rokon gének rekombinálása és bennük pontmutációk megvalósítása meghatározott szegélyező láncindítók és bolyongó lánchosszabbítás alkalmazásával.1. Recombination of related genes and implementation of point mutations in them using specific flanking primers and roving strand extension.

2. Rokon gének rekombinációja és mutációja szegélyező láncindítók és belső láncindítók egy sorozatának felhasználásával, amelyeket elég alacsony koncentrációban alkalmazunk ahhoz, hogy a hőmérsékleti ciklusok lefolyása során a láncindítók elfogyjanak arra kényszerítve az átfedő génfragmenseket, hogy kereszthibridizáljanak egymással és folytassák a növekedést addig, amíg a rekombinálódott szintetikus gének ki nem alakulnak.2. Recombination and mutation of related genes using a series of flanking primers and internal primers, applied at concentrations low enough that the primers are depleted during temperature cycling, forcing the overlapping gene fragments to cross-hybridize with each other and continue to grow until the recombined synthetic genes are formed.

3. Gének rekombinációja és mutációja véletlen (random) szekvenciájú láncindítók nagy koncentrációban történő alkalmazásával, ami olyan, rövid DNS-fragmensek készletét eredményezi, amelyek új géneket létrehozva újra öszszeszerelödnek.3. Gene recombination and mutation using high concentrations of random sequence primers, resulting in a pool of short DNA fragments that reassemble to create new genes.

4. Gének rekombinációja és mutációja meghatározott láncindítókészlet alkalmazásával, amely során DNSfragmensek egy olyan készlete keletkezik, amely azután új géneket létrehozva szerelődik össze.4. Recombination and mutation of genes using a specific set of primers, resulting in a set of DNA fragments that are then assembled to create new genes.

5. Egyszálú polinukleotidok rekombinációja és mutációja egy vagy több meghatározott láncindító és bolyongó lánchosszabbítás alkalmazásával, aminek eredményeképpen új gének alakulnak ki.5. Recombination and mutation of single-stranded polynucleotides using one or more specific primers and roving chain extensions, resulting in the formation of new genes.

6. Rekombináció a láncindítón belül nukleotidok több mint 30 vagy több mint 60%-át tekintve korlátozottan véletlenszerű, meghatározott láncindítók alkalmazásával.6. Recombination using limited random, defined primers with respect to more than 30 or more than 60% of nucleotides within the primer.

A láncindítóalapú rekombinációs eljárás alkalmazását bemutató gyakorlati példákat ismertetünk az alábbiakban:Practical examples demonstrating the application of the primer-based recombination method are presented below:

1. példaExample 1

Meghatározott szegélyező láncindítók és bolyongó lánchosszabbítás alkalmazása szubtilizin E hőstabilitásának fokozására az enzim rekombinálásávalUse of specific flanking primers and roving chain extension to enhance the thermostability of subtilisin E by recombining the enzyme

Ez a példa azt mutatja be, hogy lehet a meghatározott láncindítón alapuló rekombinációs eljárást szubtilizin E hőstabilitásának fokozására felhasználni két gén rekombinálásával, amelyekről ismert, hogy a vad típusú szubtilizin E-nél nagyobb hőstabilitású szubtilizin E változatokat kódolnak. Ez a példa szemlélteti a 3. ábrán ábrázolt általános eljárást csupán két, a templát 5'- és 3'végeinek megfelelő láncindító alkalmazásával.This example demonstrates how a specific primer-based recombination method can be used to enhance the thermostability of subtilisin E by recombining two genes known to encode subtilisin E variants with greater thermostability than wild-type subtilisin E. This example illustrates the general procedure depicted in Figure 3 using only two primers corresponding to the 5' and 3' ends of the template.

Amint a 3. ábrán bemutatjuk, a lánchosszabbított rekombinációs láncindítókat először bolyongó lánchosszabbításos eljárással (StEP) állítjuk elő, amely denaturáció és az azt követő szélsőségesen lerövidített hibridizációs/lánchosszabbításos lépés/ek/ alkotta ismételt ciklusokból áll. A hosszabbított fragmenseket teljes hosszúságú génekké állítjuk össze homológ gének összeszerelésével, hőmérsékleti ciklusok alkalmazásával DNS-polimeráz jelenlétében, amit adott esetben génamplifikáció követ. Két hőstabilis szubtilizin E mutánst, az Rl-et és az R2-t alkalmaztuk a meghatározott láncindítón alapuló rekombinációsAs shown in Figure 3, extended recombination primers are first generated by a wandering extension procedure (StEP), which consists of repeated cycles of denaturation followed by extremely shortened hybridization/extension step(s). The extended fragments are assembled into full-length genes by assembly of homologous genes using temperature cycling in the presence of DNA polymerase, optionally followed by gene amplification. Two thermostable subtilisin E mutants, R1 and R2, were used for the specific primer-based recombination.

- 29 módszer tesztelésére, bolyongó lánchosszabbítás alkalmazásával. Azokat a helyeket, ahol ez a két gén különbözik egymástól, az 1. táblázatban mutatjuk be. A 10 nukleotid közül, amelyekben az RÍ és az R2 különböznek, csupán azok a mutációk biztosítanak fokozott hőstabilitást, amelyek a 181. aszparagin aszparaginsavra (N181D) és a 218. aszparagin szerinre (N218S) történő kicserélődését eredményezik. A többi mutáció hőstabilitásra gyakorolt hatása szempontjából közömbös (33). A csupán N181D- és az N218Smutációt tartalmazó változatok fél életideje 65 C°-on megközelítőleg háromszorosa, illetve kétszerese a vad típusú szubtilizin E féléletidejének, olvadási hőmérsékletük (Tm) pedig 3,7 C°-kal illetve 3,2 C°-kal magasabb, mint a vad típusú enzimé. Azok a véletlenszerű rekombinációs események, amelyek mindkét funkcionális mutációt tartalmazzák várhatóan olyan enzimeket hoznak létre, amelyek féléletideje 65 C°-on megközelítőleg 8-szorosa a vad típusú szubtilizin E féléletidejének, feltéve, hogy a rekombinációs eljárás során a génekbe nem viszünk be új, káros mutációkat. A rekombinációs eljáráshoz tartozó átlagos pontmutációs arány megbecsülhető továbbá a rekombináns változatok alkotta könyvtár kis mintáinak katalitikus aktivitási profiljából. Amennyiben a pontmutagenezis aránya nulla, a populáció 25%-a vad típus-szerű aktivitást kell hogy mutasson, 25%-a a kétszeres mutánsnak (N181D+N218S) megfelelő aktivitást, és a maradék 50%-a az egyszeres mutánsnak (N181D vagy N218S) megfelelő aktivitást. Az arány véges értéke esetén a mutagenezis a könyvtár azon frakcióját nőve- 29 methods for testing, using wandering chain extension. The sites where these two genes differ are shown in Table 1. Of the 10 nucleotides at which R1 and R2 differ, only the mutations that result in the exchange of asparagine 181 for aspartic acid (N181D) and asparagine 218 for serine (N218S) confer increased thermostability. The remaining mutations are indifferent in their effect on thermostability (33). The half-lives of the variants containing only the N181D and N218S mutations at 65°C are approximately three and two times, respectively, that of wild-type subtilisin E, and their melting temperatures ( Tm ) are 3.7 and 3.2°C higher than those of the wild-type enzyme, respectively. Random recombination events that contain both functional mutations are expected to produce enzymes with half-lives at 65°C that are approximately 8 times the half-life of wild-type subtilisin E, provided that no new deleterious mutations are introduced into the genes during the recombination process. The average point mutation rate associated with a recombination process can also be estimated from the catalytic activity profiles of small samples of the library of recombinant variants. If the point mutagenesis rate is zero, 25% of the population should exhibit wild-type-like activity, 25% should exhibit activity corresponding to the double mutant (N181D+N218S), and the remaining 50% should exhibit activity corresponding to the single mutant (N181D or N218S). For a finite value of the rate, mutagenesis increases the fraction of the library that

- 30 li, amely vadtípusszerű vagy annál kisebb aktivitású enzimeket kódol. Ezt a frakciót alkalmazhatjuk a pontmutagenezis sebességének becslésére.- 30 l, which encodes enzymes with wild-type activity or less. This fraction can be used to estimate the rate of point mutagenesis.

1. táblázatTable 1

DNS- és aminosav-szubsztitúciók a szubtilizin E hőstabilis RÍ- és R2-mutánsaibanDNA and amino acid substitutions in the heat-stable R1 and R2 mutants of subtilisin E

Gén Gene Bázis Base Bázisszubsztitúció Base substitution Kodonbeli pozícióCodon position Aminosav Amino acid Aminosavszubsztitúció Amino acid substitution 780 780 A - The - > G > G 2 2 109 109 Asn Ser Asn Ser 1107 1107 A - The - * G * G 2 2 218 218 Asn - Asn - -> Ser -> Cheese 1141 1141 A - The - > T > T 3 3 229 229 szinonim synonym 1153 1153 A - The - > G > G 3 3 233 233 szinonim synonym 484 484 A - The - > G > G 3 3 10 10 szinonim synonym 520 520 A - The - > T > T 3 3 22 22 szinonim synonym 598 598 A - The - > G > G 3 3 48 48 szinonim synonym 731 731 G - G - > A > The 1 1 93 93 Val - With - * Ile * Ile R2 R2 745 745 T - T - > C > C 3 3 97 97 szinonim synonym 780 780 A - The - > G > G 2 2 109 109 Asn - Asn - > Ser > Cheese 995 995 A - The - > G > G 1 1 181 181 Asn - Asn - > Asp > Asp 1189 1189 A - The - * G * G 3 3 245 245 szinonim synonym

A felsorolt mutációk viszonyítási alapja a vad típusú szubtilizin E. A 780 hely mutációja a két mutáns esetében azonos.The reference for the listed mutations is wild-type subtilisin E. The mutation at position 780 is identical in the two mutants.

- 31 Anyagok és módszerek- 31 Materials and methods

Meghatározott láncindítón alapuló rekombinációs eljárás két szegélyező láncindító alkalmazásávalPrimer-based recombination method using two flanking primers

Két meghatározott láncindítót, a P5N-t [5’-CCGAG CGTTG CATAT GTGGA AG-3, 1. azonosítószámon megadott szekvencia; az aláhúzott szekvencia az Ndel-restrikciós helynek felel meg], és a P3B (5'-CGACT CTAGA GGATC CGATT C-3', 2. azonosítószámon megadott szekvencia; az aláhúzott szekvencia a BamHI-restrikciós helynek felel meg] alkalmaztunk a rekombinációhoz. A láncindítók az 5'- és 3’-végi szegélyező láncindítóknak felelnek meg. A reakciókörülmények az alábbiak voltak (100 μΐ térfogatra vonatkoztatva): 0,15 pmól plazmid-DNS-t, amely az RÍ- és az R2-géneket tartalmazta 1:1 arányban alkalmaztunk templátként, továbbá 15 pmól-t mindkét szegélyező láncindítóból, egyszeres Taq-puffért, mindegyik dNTP-ből 0,2 mM-t, 1,5 mM MgCl2-t és 0,25 egység Taq-polimerázt. A program a következő volt: 5 perc 95 C°on, 80 ciklus az alábbi két lépésből: 30 másodperc 94 C°on, és 5 másodperc 55 C°-on. A megfelelő méretű terméket (megközelítőleg 1 kb) kivágtuk a 0,8 %-os agarózgélből az elektroforézis után, és a QIAEX II gélextrakciós reagenskészlettel tisztítottuk. Ezt a tisztított terméket emésztettük meg Ndel-gyel és BamHI-gyel, majd szubklónoztuk pBE3 átviteli (shuttle) vektorba. Az így kapott génkönyvtárat amplifikáltuk E. coli HB101-ben, majd B. subtilis DB428 kompetens sejtekbe vittük át expresszáltatás és szkrínelés céljából a korábban ismertetett módon (35).Two specific primers, P5N [5'-CCGAG CGTTG CATAT GTGGA AG-3, SEQ ID NO: 1; the underlined sequence corresponds to the NdeI restriction site], and P3B (5'-CGACT CTAGA GGATC CGATT C-3', sequence given in ID No. 2; the underlined sequence corresponds to the BamHI restriction site] were used for recombination. The primers correspond to the 5'- and 3'-end flanking primers. The reaction conditions were as follows (based on a volume of 100 μΐ): 0.15 pmol of plasmid DNA containing the R1 and R2 genes in a 1:1 ratio was used as template, and 15 pmol of both flanking primers, single Taq buffer, 0.2 mM of each dNTP, 1.5 mM MgCl 2 and 0.25 units of Taq polymerase. The program was as follows: 5 min at 95°C, 80 cycles of the following two steps: 30 s at 94°C, and 5 s at 55°C. The product of the appropriate size (approximately 1 kb) was excised from the 0.8% agarose gel after electrophoresis and purified using the QIAEX II Gel Extraction Kit. This purified product was digested with NdeI and BamHI and subcloned into the pBE3 shuttle vector. The resulting gene library was amplified in E. coli HB101 and then transferred into B. subtilis DB428 competent cells for expression and screening as previously described (35).

- 32 DNS-szekvenálás- 32 DNA sequencing

A géneket QIAprep spin plasmid miniprep reagenskészlet alkalmazásával tisztítottuk, aminek eredményeképpen szekvenálásra alkalmas minőségű DNS-t nyertünk. A szekvenálást egy ABI373 DNS-szekvenálórendszerrel végeztük Dye Terminator Cycle Sequencing reagenskészlet (PerkinElmer, Branchburg, N.J., USA) alkalmazásával.The genes were purified using the QIAprep spin plasmid miniprep kit, resulting in sequencing-grade DNA. Sequencing was performed on an ABI373 DNA sequencing system using the Dye Terminator Cycle Sequencing kit (PerkinElmer, Branchburg, N.J., USA).

EredményekResults

A bolyongó lánchosszabbítás folyamatát alikvot részek (10 μΐ) a reakciócsőből a lánchosszabbítás folyamatának különböző időpontjaiban történő kivételével követtük a DNSfragmensek agarózgél elektroforézissel végzett elválasztásával. A láncindítók láncnövekedési reakcióinak gélelektroforézises vizsgálata arról tanúskodott, hogy az öt másodperces hibridizációs/lánchosszabbítási reakciók 55 C°-on egy megközelítőleg 100 bp méretű (20 ciklus után), majd 400 bp méretű (40 ciklus után), ezután 800 bázispár méretű (60 ciklus után) elkent csíkot eredményeztek, majd végül az elkenődésen belül egy erős, megközelítőleg 1 kb méretű csíkot. Ezt a csíkot (az újraösszeszerelődött termékek keverékét) gélbe tisztítottuk, majd BamHI és Ndel restrikciós enzimekkel emésztettük, és BamHI-gyel és Ndel-gyel emésztett E. coli/B. subtilis pBE3 átviteli vektorba ligáltuk. Ezt a génkönyvtárat E. coli HB101-sejtekben amplifikáltuk, majd B. subtilis DB428 kompetens sejtekbe vittük át expresszáltatás és szkrínelés céljából (35).The process of wandering chain extension was monitored by removing aliquots (10 μΐ) from the reaction tube at different times during the chain extension process and separating the DNA fragments by agarose gel electrophoresis. Gel electrophoresis of the primer chain extension reactions showed that the five-second hybridization/chain extension reactions at 55°C resulted in a smeared band of approximately 100 bp (after 20 cycles), then 400 bp (after 40 cycles), then 800 bp (after 60 cycles), and finally a strong band of approximately 1 kb within the smear. This band (the mixture of reassembled products) was gel purified, digested with the restriction enzymes BamHI and NdeI, and amplified using BamHI and NdeI-digested E. coli/B. subtilis pBE3 transfer vector. This gene library was amplified in E. coli HB101 cells and then transferred to B. subtilis DB428 competent cells for expression and screening (35).

Az enzimváltozatok hőstabilitását a korábban leírt módon, 96 lyukú tálcát alkalmazó elrendezésben határoztukThe thermal stability of the enzyme variants was determined as previously described using a 96-well plate setup.

- 33 meg (33) . Mintegy 200 kiónt szkrineltünk, amelye mintegy 25%-ának megmaradt a szubtilizinaktivitása. Az aktív kiónok között a kettősmutánsszerű fenotípus (nagy hőstabilitás) gyakorisága megközelítőleg 23% volt, az egyszeres mutánsnak megfelelő fenotípusé mintegy 42%, a vad típusnak megfelelő fenotípusé mintegy 34%. Ez az eloszlás nagyon közel van ahhoz az értékhez, amely a két hőstabil mutáció, az N218S és az N181D egymással való teljesen szabad rekombinációja esetén várható.- 33 meg (33) . About 200 clones were screened, of which about 25% retained subtilisin activity. Among the active clones, the frequency of the double mutant-like phenotype (high thermostability) was approximately 23%, that of the single mutant phenotype approximately 42%, and that of the wild type phenotype approximately 34%. This distribution is very close to the value expected in the case of completely free recombination of the two thermostable mutations, N218S and N181D.

Húsz kiónt csíptünk fel véletlenszerűen az E. coli HBlOl-génkönyvtárból. Plazmid-DNS-eiket izoláltuk, majd Ndel-gyel és BamHI-gyel emésztettük. A húsz közül kilenc (45%) helyes méretű inszertet (megközelítőleg 1 kb) tartalmazott. így tehát a fenti könyvtár tartalma mintegy 55%ának biztosan nem volt aktivitása a megfelelő szubtilizln E gén hiánya miatt. Ezek a kiónok nem tagjai a szubtilizinkönyvtárnak és így számításainkban nem kell figyelembe venni őket. Ezt a faktort figyelembe véve, azt tapasztaltuk, hogy a könyvtár 55%-a (25% aktív klón/45% megfelelő méretű inszertet tartalmazó klón) megtartotta szubtilizinaktivitását. Ez az aktivitási profil génenként kevesebb mint két mutációt jelentő pontmutagenezis-arányt jelez (36). Öt, a helyes méretű inszertet tartalmazó kiónt megszekvenáltunk. Az eredményeket a 4. ábrán foglaltuk öszsze. Mind az öt gén csekély mennyiségű crossover-t (1-4) tartalmazó rekombinációs termék. Az öt génben csupán egy új pontmutációt találtunk.Twenty clones were randomly selected from the E. coli HBlOl gene library. Their plasmid DNAs were isolated and digested with NdeI and BamHI. Nine of the twenty (45%) contained inserts of the correct size (approximately 1 kb). Thus, approximately 55% of the contents of the above library were definitely inactive due to the lack of the correct subtilisin E gene. These clones are not members of the subtilisin library and thus should not be considered in our calculations. Taking this factor into account, we found that 55% of the library (25% active clones/45% clones containing the correct size insert) retained their subtilisin activity. This activity profile indicates a point mutagenesis rate of less than two mutations per gene (36). Five clones containing the correct size insert were sequenced. The results are summarized in Figure 4. All five genes are recombination products with a small amount of crossover (1-4). Only one new point mutation was found in the five genes.

2. példaExample 2

Meghatározott szegélyező láncindítók és bolyongó lánchosszabbitás alkalmazása pNB-észteráz mutánsainak rekombinálásáraUse of defined flanking primers and wandering chain length for recombination of pNB esterase mutants

A két láncindítón alapuló rekombinációs eljárás, amit ebben a példában pNB-észterázra alkalmazunk, analóg az 1. példában a szubtilizin E-re leírt eljárással. Templátként két mutáns pNB-észteráz gént alkalmazunk, amelyek 14 bázisban különböznek. Mindkét templátot (61C7 és 4G4) plazmid formájában alkalmazzuk. Mindkét célgén 1 ng/μΐ koncentrációban van jelen a lánchosszabbítási reakcióban. A szegélyező láncindítókat (RM1A és RM2A, 2. táblázat) 2 ng/μΐ végső koncentrációban adjuk a reakcióelegyhez (körülbelül 200szoros moláris felesleg a templáthoz képest).The two-primer recombination procedure used in this example for pNB esterase is analogous to the procedure described in Example 1 for subtilisin E. Two mutant pNB esterase genes, differing by 14 bases, are used as templates. Both templates (61C7 and 4G4) are used in the form of plasmids. Both target genes are present in the chain extension reaction at a concentration of 1 ng/μΐ. The flanking primers (RM1A and RM2A, Table 2) are added to the reaction mixture at a final concentration of 2 ng/μΐ (approximately 200-fold molar excess over template).

2. táblázat pNB-észteráz gének rekombinálására alkalmazott láncindítókTable 2. Primers used for recombination of pNB esterase genes

Láncindító Chain starter Szekvencia Sequence RM1A RM1A GAG CAC ATC AGA TCT ATT AAC (3. azonosítószámon megadott szekvencia) GAG CAC ATC AGA TCT ATT AAC (sequence given in ID number 3) RM2A RM2A GGA GTG GCT CAC AGT CGG TGG (4. azonosítószámon megadott szekvencia) GGA GTG GCT CAC AGT CGG TGG (Sequence given in ID No. 4)

- 35 A 61C7-klónt szerves oldószerben mutatott aktivitása alapján izoláltuk. Ez a klón 13 DNS-mutációt tartalmaz a vad típusú szekvenciához képest a 4G4-klónt hőstabilitása alapján izoláltuk, ez a klón 17 DNS-mutációt tartalmaz a vad típushoz képest. A két mutáns 8 mutációja közös, közös ősüknek köszönhetően. A 4G4 génterméke lényegesen hőstabilisabb mint a 61C7 génterméke. így tehát a gének közötti rekombináció egyik mértéke a nagy oldószeraktivitás és a nagy hőstabilitás, illetve mindkét tulajdonság elvesztése a rekombináns génekben. Ezenkívül a rekombinációs gyakoriság és a mutagén arány megbecsülhető a random kiónok szekvenálásából is.- 35 Clone 61C7 was isolated based on its activity in organic solvents. This clone contains 13 DNA mutations compared to the wild-type sequence. Clone 4G4 was isolated based on its thermal stability, this clone contains 17 DNA mutations compared to the wild-type. The two mutants share 8 mutations due to their common ancestor. The gene product of 4G4 is significantly more thermally stable than the gene product of 61C7. Thus, one measure of recombination between genes is the high solvent activity and high thermal stability, or the loss of both properties in the recombinant genes. In addition, the recombination frequency and mutagenic ratio can be estimated from the sequencing of random clones.

A pNB-észteráz gén esetében a lánchosszabbítás 90 hőmérsékleti cikluson keresztül tart, egy ciklus programja a következő: 30 másodperc 94 C°, majd 15 másodperc 55 C°-on. A 20., 40., 60., 70., 80. és 90. ciklust követően mintaként alikvot részeket (10 μΐ) vettünk ki a reakcióelegyből. A 20. ciklus végére az elvégzett agaróz-gélelektroforézis egy alacsony molekulatömegű elkenődést mutatott, amely minden egyes egymást követő mintában a nagyobb molekulatömegtartomány felé tolódott el és intenzitása nőtt. A 90. ciklus végére az elkenődés egyértelműen 0,5 kb-tól 4 kb-ig tart, és a maximális jelintenzitás mintegy 2 kb-nál jelentkezik (ez megfelel a teljes hosszúságú gén hosszának). A teljes gén félhosszúságánál bekövetkező ugrás ebben az esetben a 60. és a 70. ciklus között következik be.In the case of the pNB-esterase gene, chain elongation takes place over 90 temperature cycles, with a cycle program of 30 seconds at 94°C, followed by 15 seconds at 55°C. After the 20th, 40th, 60th, 70th, 80th and 90th cycles, aliquots (10 μΐ) of the reaction mixture were taken as samples. By the end of the 20th cycle, agarose gel electrophoresis showed a low molecular weight smear that shifted towards the higher molecular weight range and increased in intensity in each successive sample. By the end of the 90th cycle, the smear clearly extends from 0.5 kb to 4 kb, with maximum signal intensity occurring at approximately 2 kb (corresponding to the length of the full-length gene). The jump in half the length of the entire gene in this case occurs between the 60th and 70th cycles.

A kapott intenzív, elkent sávot polimeráz-láncreakció 6 ciklusán keresztül amplifikáljuk, hogy egyértelműen megThe resulting intense, smeared band is amplified through 6 cycles of polymerase chain reaction to clearly identify

- 36 határozzuk a teljes hosszúságú rekombináns gén populációját. Egy láncindító nélküli kontrollt is amplifikálunk szegélyező láncindítókkal, hogy meghatározzuk a megmaradt templátnak köszönhető hátteret a reakcióelegyben. A lánchosszabbított génpopulációjú jelintenzitása több mint 10szerese a kontroliénak, jelezve, hogy az amplifikált, nem rekombináns templát az amplifikált génpopuláció csupán kis frakcióját tartalmazza.- 36 determine the full-length recombinant gene population. A primerless control is also amplified with flanking primers to determine the background due to remaining template in the reaction mixture. The signal intensity of the extended gene population is more than 10-fold higher than that of the control, indicating that the amplified, non-recombinant template comprises only a small fraction of the amplified gene population.

Az amplifikált rekombináns gének egyesített mennyiségét Xbal és BamHI restrikciós enzimekkel emésztettük, majd pNM106R expressziós vektorba [Zock és mtsai., (35)] ligáltuk. A ligáit DNS E. coli TGl-törzsbe történő ligálását a jól jellemzett CaCl2-os transzformálási eljárással végeztük. A transzformált kolóniákat LB/agarlemezeken, 20 pg/ml tetraciklin jelenlétében végezzük.The pooled amplified recombinant genes were digested with XbaI and BamHI restriction enzymes and ligated into the pNM106R expression vector [Zock et al., (35)]. Ligation of the ligated DNA into E. coli TG1 strain was performed using the well-characterized CaCl2 transformation procedure. Transformed colonies were plated on LB/agar plates in the presence of 20 pg/ml tetracycline.

Az eljáráshoz tartozó mutagént arányt aktív észterázt expresszáló kiónok százalékának mérésével határozzuk meg (20). Emellett véletlenszerűen felcsípett kolóniákat szekvenálunk meg, és ezáltal meghatározzuk az eljárás mutagén gyakoriságát és a rekombináció hatékonyságát.The mutagenicity of the process is determined by measuring the percentage of clones expressing active esterase (20). In addition, randomly picked colonies are sequenced to determine the mutagenicity of the process and the efficiency of recombination.

3. példa pNB-észteráz gének rekombinálása a gén mentén szétszórt, (interspersed) meghatározott felső láncinditók és bolyongó lánchosszabbítás alkalmazásávalExample 3: Recombination of pNB esterase genes using interspersed, defined upper strand primers and roving strand extension

Az alábbi példa azt mutatja be, hogy a „szétszórt, meghatározott láncindítókon alapuló rekombinációs módszer pontmutagenezis és az eredeti szekvenciákban jelenlévő muThe following example demonstrates how the “scattered, specific primer-based recombination method” is based on point mutagenesis and the mutations present in the original sequences.

- 37 tációk rekombinációja útján új szekvenciák létrehozására alkalmas.- 37 is capable of creating new sequences through recombination of tations.

Kísérleti elrendezés és háttérinformációExperimental design and background information

Két pNB-észteráz gént (2-13, és 5-B12) rekombináltunk a meghatározott láncinditón alapuló rekombinációs módszerrel. Mind a 2-13, mind az 5-B12-gén terméke mérhetően hőstabilabb a vad típusnál. A 2-13-gén 9, míg az 5-B12-gén 14 olyan mutációt tartalmaz, amely eredetileg nincs jelen a vad típusú szekvenciában. Azokat a helyeket, amelyeken ez a két gén különbözik egymástól, az 5. ábra mutatja be.Two pNB esterase genes (2-13 and 5-B12) were recombined using a primer-based recombination method. The products of both the 2-13 and 5-B12 genes are measurably more thermostable than the wild type. The 2-13 gene contains 9 mutations, while the 5-B12 gene contains 14 mutations that are not originally present in the wild type sequence. The sites at which these two genes differ from each other are shown in Figure 5.

A 3. táblázat ismerteti a példában alkalmazott 8 láncindító szekvenciáját.Table 3 describes the sequences of the 8 primers used in the example.

Az cligo-templátgénekhez történő hibridizációjának elhelyezkedését (a templát-gén 5'-végén) a táblázatban tüntettük fel, mint ahogy a láncindítók orientációját is (F az előre irányitottságú láncindítót, a R a vissza láncindítót jelöli). Ezeket a láncindítókat nyilakként tüntettük fel a 2-13-gén mentén az 5. ábrán.The location of hybridization of cligo to the template genes (at the 5' end of the template gene) is shown in the table, as is the orientation of the primers (F for forward primer, R for reverse primer). These primers are shown as arrows along the 2-13 gene in Figure 5.

3. táblázatTable 3

A 3. példában alkalmazott láncindítók szekvenciájaSequence of primers used in Example 3

Név Name Orientáció Orientation Elhelyezkedés Location Szekvencia Sequence RM1A RM1A F F -76 -76 GAGCACATCAGATCTATTAAC (3. azonosító- számon megadott szekvencia) GAGCACATCAGATCTATTAAC (sequence given in ID 3) RM2A RM2A R R +454 +454 GGAGTGGCTCACAGTCGGTGG (4. azonosító- számon megadott szekvencia) GGAGTGGCTCACAGTCGGTGG (sequence given in ID 4) S2 S2 F F 400 400 TTGAACTATCGGCTGGGGCGG (5. azonosító- számon megadott szekvencia) TTGAACTATCGGCTGGGGCGG (sequence given in ID 5) S5 S5 F F 1000 1000 TTACTAGGGAAGCGGCTGGCA (6. azonosító- számon megadott szekvencia) TTACTAGGGAAGCGGCTGGCA (sequence given in ID 6) S7 S7 F F 1400 1400 TCAGAGATTACGATCGAAAAC (7. azonosító- számon megadott szekvencia) TCAGAGATTACGATCGAAAAC (sequence given in ID 7) S8 S8 R R 1280 1280 GGATTGTATCGTGTGAGAAAG (8. azonosító- számon megadott szekvencia) GGATTGTATCGTGTGAGAAAG (sequence given in ID 8) S10 S10 R R 880 880 AATGCCGGAAGCAGCCCCTTC (9. azonosító- számon megadott szekvencia) AATGCCGGAAGCAGCCCCTTC (sequence given in ID number 9) S13 S13 R R 280 280 CACGACAGGAAGATTTTGACT (10. azonos í- tószámon megadott szekvencia) CACGACAGGAAGATTTTGACT (10th sequence given under the same reference number)

Anyagok és módszerekMaterials and methods

Meghatározott láncindítón alapuló rekombinációPrimer-based recombination

1. Rekombinálandó gének előállítása1. Production of genes to be recombined

A rekombinálandó géneket tartalmazó plazmidokat a transzformált TGl-sejtekből tisztítottuk a Qiaprep reagenskészlet (Qiagen, Chatsworth, CA, USA) alkalmazáséPlasmids containing the genes to be recombined were purified from transformed TG1 cells using the Qiaprep reagent kit (Qiagen, Chatsworth, CA, USA).

- 39 val. A plazmidok mennyiségét UV-abszorpcióval mértük, és 1:1 arányban elegyítettük, végső koncentrációjuk pedig 50 ng/μΐ volt.- 39 vl. The amount of plasmids was measured by UV absorption and mixed in a 1:1 ratio, with a final concentration of 50 ng/μΐ.

2. Bolyongó lánchosszabbításos PCR és génösszeszerelés μΐ plazmidelegyet használtunk templátként 100 μΐ-es standard reakcióban [1,5 mM MgCl2, 50 mM KC1, 10 mM TrisHC1, pH 9,0, 0,1% Triton X-100, 0,2 mM dNTP, 0,25 egység Taq-polimeráz, (Promega Madison WI, USA)], amely a nyolc láncindító mindegyikéből 12,5 ng-ot tartalmazott. Összeállítottunk egy kontroll-reakcióelegyet is, amely nem tartalmazott láncindítókat. A reakcióelegyet 100 hőmérsékleti ciklusnak tettük ki, egy ciklus programja a következő volt: 94 C°, 30 másodpercig, majd 55 C° 15 másodpercig. A reakcióelegyből vett alikvot-részt ezen a ponton agarózgélben megvizsgáltuk. A termék nagyméretű elkent csíkként jelentkezett (a láncindító nélküli kontroliban nem találtunk látható terméket).2. Wandering PCR and gene assembly A plasmid mixture of μΐ was used as template in a 100 μΐ standard reaction [1.5 mM MgCl 2 , 50 mM KC1, 10 mM TrisHC1, pH 9.0, 0.1% Triton X-100, 0.2 mM dNTP, 0.25 units Taq polymerase, (Promega Madison WI, USA)] containing 12.5 ng of each of the eight primers. A control reaction mixture was also prepared that did not contain any primers. The reaction mixture was subjected to 100 temperature cycles, with a cycle program of 94°C for 30 seconds, followed by 55°C for 15 seconds. An aliquot of the reaction mixture was then analyzed in an agarose gel. The product appeared as a large smeared band (no visible product was found in the control without primer).

3. A templátok DpnI-emésztése3. DpnI digestion of templates

A génösszeszerelési reakcióelegyekből 1 μΐ-t emésztettünk meg DpnI-gyel, hogy eltávolítsuk a templátplazmidot. A 10 μΐ-es DpnI-emésztést egyszeres töménységű NEB-puffer-4-et és 5 egység DpnI-gyet tartalmazott (mindkettőt a New England Biolabs cégtől szereztük be, Beverly, MA, USA) , majd 37 C°-on inkubáltuk 45 percig, és ezután 70 C°-on 10 percig, hogy hőinaktiváljuk az enzimet.1 μl of the gene assembly reaction mixtures was digested with DpnI to remove the template plasmid. The 10 μl DpnI digest contained single concentration NEB buffer-4 and 5 units of DpnI (both obtained from New England Biolabs, Beverly, MA, USA), and was incubated at 37°C for 45 min and then at 70°C for 10 min to heat-inactivate the enzyme.

4. Az újraösszeszerelt géntermékek PCR-amplifikálása4. PCR amplification of the reassembled gene products

A 10 μΐ-es emésztőelegyet 90 μΐ standard PCR-elegyhez adtuk (lásd a 2. lépést), amely 0,4 μΜ koncentrációban 5b (ACTTAATCTAGAGGGTATTA; 11. azonosítószámon megadott szekvencia) és 3b (AGCCTCGCGGGATCCCCGGG; 12. azonosítószámon megadott szekvencia) láncindítókat tartalmazott, amelyek a gén két végére specifikusak. 20 ciklus standard PCR után (94 C°, 30 másodpercig, 48 C°, 30 másodpercig, 72 C°, 1 percig) egyetlen, helyes méretű erős csíkot kaptunk (2 kb) a reakcióelegy agaróz gélben végzett vizsgálatakor, miközben a láncindítót nem tartalmazó kontroll sávjában csupán néhány nagyon halvány csík volt látható. A termék csíkját megtisztítottuk, és pNB106R expressziós plazmidba klónoztuk vissza, majd elektroporációval TGl-sejtekbe transzformáltuk.The 10 μΐ digestion mixture was added to 90 μΐ standard PCR mixture (see step 2) containing 0.4 μΜ of primers 5b (ACTTAATCTAGAGGGTATTA; SEQ ID NO: 11) and 3b (AGCCTCGCGGGATCCCCGGG; SEQ ID NO: 12), which are specific for the two ends of the gene. After 20 cycles of standard PCR (94°C for 30 seconds, 48°C for 30 seconds, 72°C for 1 minute), a single strong band of the correct size (2 kb) was obtained when the reaction mixture was run on an agarose gel, while only a few very faint bands were visible in the control lane without primer. The product band was purified and cloned back into the expression plasmid pNB106R, then transformed into TG1 cells by electroporation.

EredményekResults

A transzformálásból származó négy 96-lyukú tálcának megfelelő telepet vizsgáltunk kezdeti pNB-észteráz aktivitás és hőstabilitás szempontjából. A kiónok mintegy 60%ának kezdeti aktivitása és hőstabilitása kevesebb mint 20%ban tért el az eredeti génekre kapott értékektől. A kiónoknak nagyon kis hányada (10%) volt inaktív (az eredeti kezdeti aktivitási értékek kevesebb mint 10%-a). Ezek az eredmények a mutagenezis kis arányára utalnak. Négy, nagyobb hőstabilitású mutáns génjét szekvenáltuk meg. Két klón (6E6 és 6H1) az eredeti gének közötti rekombináció eredménye volt (5. ábra) . A maradék két klón egyike egy új pontmutációt tartalmazott, egy másik pedig nem mutatott kü lönbséget az eredeti 5B12-höz képest. A 6E6-mutánsban a T99C- és a C204T-mutációk kombinációja a két hely közötti rekombinációs esemény bizonyítéka. Emellett a 6Hl-mutáns elvesztette a A1072G-mutációt (de megtartotta a C1038T- és a T1310C-mutációkat) , ami két rekombinációs esemény bizonyítéka (egy a 1028. és a 1072. helyek között, és egy másik a 1072. és a 1310. helyek között). A négy megszekvenált génben összesen öt új pontmutációt találtunk.Four 96-well plate colonies from the transformation were tested for initial pNB esterase activity and thermostability. Approximately 60% of the clones had initial activity and thermostability values less than 20% different from the values obtained for the original genes. A very small proportion of the clones (10%) were inactive (less than 10% of the original initial activity values). These results indicate a low rate of mutagenesis. The genes of four mutants with greater thermostability were sequenced. Two clones (6E6 and 6H1) were the result of recombination between the original genes (Figure 5). One of the remaining two clones contained a novel point mutation, and the other showed no difference from the original 5B12. The combination of T99C and C204T mutations in the 6E6 mutant is evidence of a recombination event between the two sites. In addition, the 6Hl mutant lost the A1072G mutation (but retained the C1038T and T1310C mutations), which is evidence of two recombination events (one between positions 1028 and 1072, and another between positions 1072 and 1310). A total of five novel point mutations were found in the four sequenced genes.

4. példaExample 4

Két hőstabilis szubtilizin E változat rekombinálása belső meghatározott láncindítókkal és bolyongó lánchosszabbítássalRecombination of two thermostable subtilisin E variants with internal defined primers and wandering chain extension

Ezzel a példával azt mutatjuk be, hogy a meghatározott láncindítón alapuló rekombinációs módszer az eredeti szekvenciákban jelenlévő mutációk új kombinációit tartalmazó új szekvenciák létrehozására alkalmas. Bemutatjuk továbbá a meghatározott láncindítón alapuló rekombinációs módszer alkalmazhatóságát az enzimműködés további javítására (ebben az esetben a hőstabilitáséra). A példa szemlélteti azt is, hogy a meghatározott láncindítók asszimetriát vihetnek a rekombinációba úgy, hogy a rekombináció leginkább a szekvencia láncindítók által meghatározott részén jelentkezik (a láncindítók által lefedett részen). A 4. példa bemutatja továbbá azt is, hogy specifikus mutációkat vihetünk be a rekombináns szekvenciákba a kívánt mutációk/at/ tartalmazó, megfelelő, meghatározott láncindító szekvencia vagy szekvenciák alkalmazásával.This example demonstrates that the primer-based recombination method is suitable for generating new sequences containing new combinations of mutations present in the original sequences. We also demonstrate the applicability of the primer-based recombination method to further improve enzyme function (in this case, thermal stability). The example also illustrates that primer-based recombination can introduce asymmetry into the recombination such that recombination occurs mostly in the part of the sequence defined by the primers (the part covered by the primers). Example 4 also demonstrates that specific mutations can be introduced into the recombinant sequences by using a suitable primer sequence or sequences containing the desired mutation(s).

Az 1. példában alkalmazott két hőstabil szubtilizin E változatot kódoló gént (RÍ és R2) rekombináltuk a meghatározott láncindítón alapuló rekombinációs eljárással, első láncindítók alkalmazásával. A 6. ábra mutatja be a négy meghatározott belső láncindítót, amelyeket az RÍ- és az R2templátgénekből kiindulva rekombináns utódgének előállítására használtunk ebben a példában. A P50F láncindító egy olyan mutációt (A —> T az 598. bázis helyén) tartalmaz, amely kiiktatja a Hindii! restrikciós helyet és egyidejűleg egy új, egyedi Nhel-helyet létesít. Ezt a láncindítót alkalmaztuk annak igazolására, hogy specifikus mutációkat is bejuttathatunk a rekombináns szekvenciák populációjába a meghatározott láncindító specifikus tervezésével. Az R2-gén szintén tartalmaz egy A —> G mutációt ugyanezen a helyen, amely kiiktatja a HindlII-helyet. így tehát a rekombináns könyvtárból vett random-klónok restrikciós analízisével (Nhel-gyel és HindlII-mal emésztve) kimutathatjuk a rekombináció és a mutagén láncindító útján bevitt specifikus mutáció bevitelének hatékonyságát. Véletlenszerűen felcsípett (nem szkrínelt) kiónok szekvenciaanalízise további információt nyújt a rekombinációs és mutagén eseményekről, amelyek a meghatározott láncindítón alapuló rekombináció során bekövetkeznek.The two heat-stable subtilisin E variant encoding genes (R1 and R2) used in Example 1 were recombined using the defined primer-based recombination method using first primers. Figure 6 shows the four defined internal primers used to generate recombinant progeny genes from the R1 and R2 template genes in this example. Primer P50F contains a mutation (A->T at base 598) that eliminates the HindIII restriction site and simultaneously creates a new, unique NheI site. This primer was used to demonstrate that specific mutations can be introduced into the population of recombinant sequences by specifically designing the defined primer. The R2 gene also contains an A->G mutation at the same site that eliminates the HindIII site. Thus, restriction analysis of random clones from the recombinant library (digested with NheI and HindIII) can be used to demonstrate the efficiency of recombination and the introduction of specific mutations introduced by the mutagenic primer. Sequence analysis of randomly picked (unscreened) clones provides additional information about the recombination and mutagenic events that occur during recombination based on the specific primer.

Anyagok és módszerekMaterials and methods

Meghatározott láncindítón alapuló rekombinációPrimer-based recombination

A meghatározott láncindítón alapuló rekombináció egy változatát, amelyet StEP-et is alkalmazva hajtottunk végre, a 2. ábra mutatja be.A variant of the recombination based on a specific primer, which was also performed using StEP, is shown in Figure 2.

1. A rekombinálandó gének előállítása1. Production of genes to be recombined

Mintegy 10 μg, RÍ- és R2-gént tartalmazó plazmidot emésztettünk 37 C°-on egy órán keresztül Nbel-gyel és BamHI-gyel [mindkettőből 30 egységet alkalmazva (50 μΐ egyszer B-pufferben (Boehringer Mannheim, Indiannapolis, IN, USA)]. A megközelítőleg 1 kb mértékű inszerteket 0,8 %-os preparatív agarózgélben tisztítottuk QIAEX TT-gélextrakciós reagenskészlet alkalmazásával. A DNS-inszerteket 10 mM Tris-HCl-pufferben oldottuk fel (pH 7,4). A DNSkoncentrációkat megbecsültük, majd az inszerteket 1:1 arányban elegyítettük, a végső koncentráció 50 ng/μΐ volt.Approximately 10 μg of plasmid containing the R1 and R2 genes were digested at 37°C for 1 h with Nbel and BamHI [using 30 units of each (50 μΐ once in B buffer (Boehringer Mannheim, Indianapolis, IN, USA)]. Inserts of approximately 1 kb were purified on a 0.8% preparative agarose gel using the QIAEX TT gel extraction kit. The DNA inserts were dissolved in 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4). DNA concentrations were estimated and the inserts were mixed 1:1 to a final concentration of 50 ng/μΐ.

2. Bolyongó lánchosszabbításos PCR- és génösszeszerelés2. Wandering chain extension PCR and gene assembly

Az alábbi körülményeket alkalmaztuk (100 μΐ végtérfogatban) : mintegy 100 ng inszert templátként, egyenként 50 ng a négy belső láncindítóból, egyszer Taq-puffer, 0,2 mM mind a négy dNTP-ből, 1,5 mM MgCl2 és 0,25 egység Tag— polimeráz. A program a következő volt: hét ciklus 30 másodpercig 94 C°-on, 15 másodperc 55 C°-on, majd újabb 10 ciklus 30 másodperc 94 C°-on, 15 másodperc 55 C°-on, 5 másodperc 72 C°-on (bolyongó lánchosszabbítás), ezután 53 ciklus 30 másodperc 94 C°-on, 15 másodperc 55 C°-on, majd egy perc 72 C°-on (génösszeszerelés).The following conditions were used (in a final volume of 100 μΐ): approximately 100 ng of insert as template, 50 ng of each of the four internal primers, one Taq buffer, 0.2 mM of each of the four dNTPs, 1.5 mM MgCl 2 and 0.25 units of Tag polymerase. The program was as follows: seven cycles of 30 seconds at 94°C, 15 seconds at 55°C, followed by another 10 cycles of 30 seconds at 94°C, 15 seconds at 55°C, 5 seconds at 72°C (roaming extension), followed by 53 cycles of 30 seconds at 94°C, 15 seconds at 55°C, and one minute at 72°C (gene assembly).

3. A templátok DpnI-emésztése3. DpnI digestion of templates

A reakcióelegy 1 μΐ-ét desztillált H20-val 9,5 μΐ-re hígítottuk fel, majd 5 μΐ DpnI restrikciós enzimet adtunk hozzá, 45 percig emésztettük a DNS-templátot, majd 70 C°-on 10 percig inkubáltuk az elegyet. Ezután templátként ebből1 μΐ of the reaction mixture was diluted to 9.5 μΐ with distilled H 2 0, then 5 μΐ of DpnI restriction enzyme was added, the DNA template was digested for 45 minutes, and the mixture was incubated at 70 C° for 10 minutes. Then, as a template,

- 44 10 μΐ-t használtunk egy 10 cikluson keresztül tartó PCRhez.- 44 10 μΐ were used for a PCR lasting 10 cycles.

4. Az újraösszeszerelt termékek PCR-amplifikálása4. PCR amplification of reassembled products

A PCR körülményei (100 μΐ végtérfogat) a következők voltak: a P5N és a P3B külső láncindítók mindegyikéből 30 pmól, egyszer Taq-puffer, 0,2 mM mindegyik dNTP-ből és 2,5 egység Taq-polimeráz. A következő PCR-programot alkalmaztuk: 10 ciklus 30 másodperc 94 C°-on és 30 másodperc 55 C°on, majd egy perc 72 C°-on. A program végrehajtása után egyetlen helyes méretű sáv jelentkezett. A terméket tisztítottuk és pBE3 átviteli vektorba szubklónoztuk. Ezt a génkönyvtárat amplifikáltuk azután E. coli HB101-sejtekben, majd B. subtilis DB428 kompetens sejtekbe vittük át expresszáltatás és szkrínelés céljából, amint azt korábban ismertették (35) . Az enzimváltozatok hőstabilitását a 96lyukú tálcán alapuló elrendezésben határoztuk meg, ismert módon (33).PCR conditions (final volume 100 μΐ) were as follows: 30 pmol each of the external primers P5N and P3B, 1 time Taq buffer, 0.2 mM of each dNTP, and 2.5 units of Taq polymerase. The following PCR program was used: 10 cycles of 30 seconds at 94°C and 30 seconds at 55°C, followed by 1 minute at 72°C. After running the program, a single band of the correct size appeared. The product was purified and subcloned into the pBE3 transfer vector. This gene library was then amplified in E. coli HB101 cells and then transferred into B. subtilis DB428 competent cells for expression and screening, as previously described (35). The thermal stability of the enzyme variants was determined in a 96-well plate-based array, as previously described (33).

DNS-szekvenálásDNA sequencing

Tíz E. coli HBlOl-transzformánst választottunk ki a szekvenálás céljából. A géneket QIAEprep spin plasmid miniprep reagenskészlet alkalmazásával tisztítottuk, és így szekvenáláshoz alkalmas minőségű DNS-t kaptunk. A szekvenálást egy ABI 373 DNS-szekvenálórendszer alkalmazásával végeztük Dye Terminator Cycle Sequencing reagenskészlettel (Perkin-Elmer, Branchburg, NJ, USA).Ten E. coli HB101 transformants were selected for sequencing. The genes were purified using the QIAEprep spin plasmid miniprep kit to obtain DNA of suitable quality for sequencing. Sequencing was performed using an ABI 373 DNA sequencing system with the Dye Terminator Cycle Sequencing kit (Perkin-Elmer, Branchburg, NJ, USA).

- 45 Eredmények- 45 Results

1) Restrikciós analízis:1) Restriction analysis:

40, a rekombináns könyvtárból véletlenszerűen felcsípett kiónt emésztettünk Nhel- és BamHI restrikciós enzimekkel. Egy külön kísérletben ugyanezt a 40 plazmidot HindlIIés BamHI-enzimekkel is megemésztettük. Ezeket a reakciótermékeket gélelektroforézissel analizáltuk. Amint azt a 7. ábrán bemutattuk, a 40 kiónból 8 (körülbelül 20%) tartalmazza az újonnan bejuttatott Nhel restrikciós helyet, igazolva, hogy a mutagén láncindító valóban képes volt bevinni a specifikus mutációt a populációba.Forty clones randomly picked from the recombinant library were digested with NheI and BamHI restriction enzymes. In a separate experiment, the same 40 plasmids were also digested with HindIII and BamHI enzymes. These reaction products were analyzed by gel electrophoresis. As shown in Figure 7, 8 of the 40 clones (approximately 20%) contained the newly introduced NheI restriction site, confirming that the mutagenic primer was indeed able to introduce the specific mutation into the population.

2) DNS-szekvenciaanalízis2) DNA sequence analysis

Az első 10 véletlenszerűen felcsípett kiónt szekvenciaanalízisnek vetettük alá, amelynek eredményeit a 8. ábrán összegeztük. A 10 génből legalább 6 rekombinálódott. A 6 génből az RÍ- és az R2-gének közötti minimális crossover esemény (rekombináció) 1-től 4-ig változik. Mindegyik látható crossover a négy láncindító által meghatározott régión belül ment végbe. Az ezen a régión kívül eső mutációk ritkán, vagy sohasem rekombinálódnak, amit az a tény mutat, hogy a 484. és az 520. bázishelyeken található két mutáció között nem történt rekombináció. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a meghatározott láncindítók asszimetriát vihetnek be a rekombinációba, így az leginkább a szekvenciának a láncindítók által meghatározott (láncindítókon belüli) szakaszán következik be. Az egymáshoz nagyon közeli mutációk hajlamosak együtt maradni (például a 731. és a 745. bázisszubsztitúció és az 1141. ésThe first 10 randomly picked clones were subjected to sequence analysis, the results of which are summarized in Figure 8. At least 6 of the 10 genes recombined. The minimum crossover event (recombination) between the R1 and R2 genes of the 6 genes varies from 1 to 4. All of the visible crossovers occurred within the region defined by the four primers. Mutations outside this region rarely, if ever, recombine, as shown by the fact that no recombination occurred between the two mutations at base positions 484 and 520. These results indicate that the specific primers can introduce asymmetry into the recombination, so that it occurs most frequently in the region of the sequence defined by the primers (within the primers). Mutations that are very close to each other tend to stay together (for example, base substitutions 731 and 745 and 1141 and

1153. bázisszubsztitúció mindig megmarad párként). A 7. klón szekvenciája azonban azt mutatja, hogy egymástól 33 bázisnyi távolságra elhelyezkedő két mutáció rekombinálódhat (1107. és 1141. bázishelyek).(Base substitution 1153 always remains as a pair.) However, the sequence of clone 7 shows that two mutations located 33 bases apart can recombine (base positions 1107 and 1141).

Az eljárás során 23 új pontmutációt vittünk be a tíz génbe. Ez a hibaarány (0,23%) megfelel két-három új pontmutációnak génenként, amely arány előzetes meghatározás alapján optimálisnak tekinthető mutáns könyvtárak létrehozására irányított enzimatikus evolúció céljából (15). A mutációk típusai a 4. táblázatban láthatók. A mutációk főként báziscserék, és egyenletesen oszlanak el a gén mentén.During the procedure, 23 new point mutations were introduced into the ten genes. This error rate (0.23%) corresponds to two to three new point mutations per gene, a rate previously considered optimal for directed enzymatic evolution to generate mutant libraries (15). The types of mutations are shown in Table 4. The mutations are mainly base substitutions and are evenly distributed along the gene.

4. táblázatTable 4

A 10 rekombináns génben azonosított új pontmutációkNovel point mutations identified in 10 recombinant genes

Báziscsere Base exchange Gyakoriság Frequency Transzverzió Transversion Gyakoriság Frequency G - G - > A > The 4 4 A - The - > T > T 1 1 A - The - + G + G 4 4 A - The - + c + c 1 1 C - C - + T + T 3 3 C - C - + A + The 1 1 T - T - > C > C 5 5 C - C - > G > G 0 0 G — G — > C > C 1 1 G — G — + T + T 0 0 T - T - > A > The 3 3 T - T - > G > G 0 0

Összesen 9860 bázist szekvenáltunk meg. A mutációs arány 0,23% volt.A total of 9860 bases were sequenced. The mutation rate was 0.23%.

4) Fenotípus-analízis4) Phenotype analysis

Megközelítőleg 450 B. subtilis DB428 kiónt csíptünk fel, és tenyésztettünk SG-tápközegben, amelyet 20 gg/ml kanamicinnel egészítettünk ki, 96-lyukú tálcákon. Körülbelül a kiónok 56%-a expresszált aktív enzimeket. Korábbi tapasztalat alapján tudjuk, hogy az inaktivációnak ez a mértéke 2-3 mutáció/gén nagyságrendbe eső mutációs aránynak felel meg (35). A kiónok mintegy 5%-a a kettős mutánsnak (N181D + N218S) megfelelő fenotípust mutatta (amely alatta van a várt 25%-os értéknek, ami az elsődlegesen a pontmutagenezisnek köszönhető véletlenszerű rekombinációnak felelne meg). (A DNS-szekvenálása azt mutatta, hogy két klón, a 7. és a 8., a tíz véletlenszerűen felcsípett kiónból mind az N218S, mind az N181D mutációt tartalmazta).Approximately 450 B. subtilis DB428 clones were picked and grown in SG medium supplemented with 20 µg/ml kanamycin in 96-well plates. Approximately 56% of the clones expressed active enzymes. Based on previous experience, this degree of inactivation corresponds to a mutation rate of the order of 2–3 mutations/gene (35). Approximately 5% of the clones showed a phenotype consistent with the double mutant (N181D + N218S) (which is below the expected 25%, which would correspond to random recombination primarily due to point mutagenesis). (DNA sequencing showed that two clones, 7 and 8, out of ten randomly picked clones, contained both the N218S and N181D mutations).

6. példaExample 6

Az Actinoplanes utahensis ECB-dezacilázának optimalizálása véletlenszerű láncindításon alapuló rekombinációs eljárássalOptimization of the ECB deacylase of Actinoplanes utahensis using a random priming-based recombination process

Ebben a példában a találmány szerinti eljárást denaturált, lineáris, kettősszálú DNS-ből (például gélelektroforézisből tisztított restrikciós fragmensek; 22) származó rövid DNS-fragmensek előállítására alkalmaztuk. A tisztított DNS-t, amelyet a láncindító poláris feleslegével kevertünk össze, forralással denaturáltuk, majd a szintézist az E. coli DNS-polimeráz I Klenow-fragmensének alkalmazásával végeztük el. Ennek az enzimnek nincs 5' -> 3’exonukleázaktivitása, így a véletlenszerű láncindítással előállított termék kizárólag a láncindítókból kiindulóIn this example, the method of the invention was used to prepare short DNA fragments from denatured, linear, double-stranded DNA (e.g., restriction fragments purified by gel electrophoresis; 22). The purified DNA, mixed with a polar excess of primer, was denatured by boiling, and then the synthesis was carried out using the Klenow fragment of E. coli DNA polymerase I. This enzyme has no 5'->3' exonuclease activity, so the product produced by random priming is exclusively from the primers starting from the primers.

- 48 lánchosszabbitás útján keletkezik, és nem degradálódik az exonukleáz hatására. A reakciót pH 6,6-on végezzük, ahol az enzim 3' ->5’ exonukleázaktivitása nagy mértékben lecsökken (36) . Ezek a körülmények kedvezőek a szintézis véletlenszerű iniciációja számára.- 48 is formed by chain elongation and is not degraded by exonuclease. The reaction is carried out at pH 6.6, where the 3' ->5’ exonuclease activity of the enzyme is greatly reduced (36). These conditions are favorable for random initiation of synthesis.

Az eljárás az alábbi lépésekből áll:The procedure consists of the following steps:

1. Megfelelő restrikciós endonukleázzal vagy endonukleázokkal elhasítjuk a szóban forgó DNS-t, majd a megfelelő DNS-fragmenst gélelektroforézissel tisztítjuk Wizard PCR Prep Kit alkalmazásával (Promega, Madison, WI, USA) . Példaképpen az Actinoplanes utahensis ECB-dezacilázgénjét hasítottuk ki 2,4 kb hosszúságú Xhol-Psh AI-fragmens formájában rekombináns pSHPlOO-plazmidból. Fontos volt linearizálni a DNS-t a következő denaturációs lépés érdekében. A fragmenst agaróz-gélelektroforézissel tisztítottuk a Wizard PCR Prep Kit (Promega, Madison, WI, USA) alkalmazásával (9. ábra, a lépés) . A gélből való tisztítás azért is lényeges, hogy eltávolítsuk a restrikciós endonukleázok pufferét a DNS mellől, mivel a Mg2+-ionok megnehezítik a DNS denaturációját a következő lépésben.1. The DNA in question is cleaved with an appropriate restriction endonuclease or endonucleases, and the corresponding DNA fragment is purified by gel electrophoresis using the Wizard PCR Prep Kit (Promega, Madison, WI, USA). For example, the ECB deacylase gene of Actinoplanes utahensis was excised from recombinant plasmid pSHP100 as a 2.4 kb XhoI-Psh AI fragment. It was important to linearize the DNA for the next denaturation step. The fragment was purified by agarose gel electrophoresis using the Wizard PCR Prep Kit (Promega, Madison, WI, USA) (Figure 9, step a). Gel purification is also important to remove the restriction endonuclease buffer from the DNA, as Mg2 + ions make it difficult to denature the DNA in the next step.

2. A kettősszálú DNS 400 ng-ját (mintegy 0,51 pmól) H2O-ban feloldottuk, majd 2,75 μg (mintegy 1,39 nmól) dp(N)6 véletlenszerű láncindítóval összekevertük. Miután forró vízbe merítettük be az elegyet három percig, azonnal jeges, etanolos fürdőbe helyeztük.2. 400 ng (approximately 0.51 pmol) of double-stranded DNA was dissolved in H 2 O and mixed with 2.75 μg (approximately 1.39 nmol) of dp(N) 6 random primer. After immersing the mixture in boiling water for three minutes, it was immediately placed in an ice-cold ethanol bath.

A véletlenszerű láncindítással készült termékek mérete fordított függvénye a láncindító koncentrációjának (33) . A láncindítók nagy koncentrációjának jelenléte feltehetőenThe size of products produced by random priming is inversely related to the concentration of the primer (33). The presence of high concentrations of primers is likely to

- 49 szférikus gátláshoz vezetett. A példában leírt reakciókörülmények között a véletlenszerű láncindítással előállított termékek mintegy 200-400 bp hosszúak, amint azt alkálikus agarózgélben végzett elektroforézissel megállapítottuk (9. ábra, b lépés).- 49 led to spherical inhibition. Under the reaction conditions described in the example, the products produced by random priming are approximately 200-400 bp long, as determined by alkaline agarose gel electrophoresis (Figure 9, step b).

3. 10 μΐ 10-szeres töménységű reakciópuffért (10szeres puffer: 900 mM HEPES, pH 6,6, 0,1 M magnéziumklorid, 10 mM ditiotreitol, 5 mM dATP, dCTP, dGTP és dTTP) adtunk a denaturált mintához, majd a teljes reakciótérfogatot 95 μΐre egészítettük ki H20-val.3. 10 μΐ of 10-fold reaction buffer (10-fold buffer: 900 mM HEPES, pH 6.6, 0.1 M magnesium chloride, 10 mM dithiothreitol, 5 mM dATP, dCTP, dGTP and dTTP) was added to the denatured sample, then the total reaction volume was made up to 95 μΐ with H 2 0.

4. Az elegyhez 10 egységnyi (mintegy 5 μΐ) E. coli DNS-polimeráz I Klenow-fragmenst adtunk. Minden komponenst a cső külső falának ütögetésével gyengéden összekevertünk, majd 12000 g-vel 1-2 másodpercen keresztül centrifugáltunk egy mikrofugacsőben, hogy az összes folyadékot a cső aljára juttassuk. A reakciót 22 C°-on végeztük 35 percen keresztül .4. 10 units (approximately 5 μΐ) of E. coli DNA polymerase I Klenow fragment were added to the mixture. All components were mixed gently by tapping the outer wall of the tube and then centrifuged at 12,000 g for 1-2 seconds in a microfuge tube to remove all liquid to the bottom of the tube. The reaction was carried out at 22°C for 35 minutes.

A lánchosszabbítás sebessége a templát koncentrációjától és a négy nukleotidprekurzor koncentrációjától függ. Mivel a reakciót az exonukleolitikus emésztést minimálisra csökkentő körülmények között végeztük, az újonnan szintetizálódott termékek nem degradálódtak kimutatható mértékben.The rate of chain extension depends on the concentration of the template and the concentrations of the four nucleotide precursors. Since the reaction was carried out under conditions that minimized exonucleolytic digestion, the newly synthesized products were not degraded to any detectable extent.

5. Miután a reakciót 35 percig engedtük végbemenni 22 C°-on, befagyasztottuk a minta 0 C°-ra történő hűtésével, jégen. 100 μΐ jéghideg H2O-t adtunk a reakcióelegyhez.5. After allowing the reaction to proceed for 35 minutes at 22 C°, it was frozen by cooling the sample to 0 C° on ice. 100 μΐ ice-cold H 2 O was added to the reaction mixture.

6. A véletlen láncindítású termékeket úgy tisztítottuk meg, hogy az egész reakcióelegyet Centricon-100 (a templát és a fehérjék eltávolítása végett) és Centricon-106. Randomly primed products were purified by eluting the entire reaction mixture with Centricon-100 (to remove template and proteins) and Centricon-10

- 50 szűrőn (a láncinditók és az 50 bázisnál kisebb fragmensek eltávolítása végett) hajtottuk át. A Centricon szűrőket az Amicon Inc. cégtől (Beverly, MA, USA) szereztük be. A viszszatartott frakciót (mintegy 85 μΐ) a Centricon 10-ből nyertük ki. Ez a frakció tartalmazta a kívánt, véletlen láncindítással előállított termékeket (9. ábra, c lépés), és így ezt használtuk a teljes gén újbóli összeszereléséhez .- 50 filters (to remove primers and fragments smaller than 50 bases). Centricon filters were purchased from Amicon Inc. (Beverly, MA, USA). The retained fraction (approximately 85 μΐ) was recovered from Centricon 10. This fraction contained the desired random priming products (Figure 9, step c) and was thus used to reassemble the entire gene.

A teljes gén újbóli összeszerelését az alábbi lépések végrehajtásával végeztük el:Reassembly of the entire gene was performed by performing the following steps:

1. A PCR-rel történő génösszeszereléshez az alábbiakat kevertük össze jégen: 5 μΐ véletlenszerűen láncindított, Centricon-10-ből származó DNS-fragmens, 20 μΐ kétszeres töménységű PCR-előelegy [5-szörösre hígított klónozó Pfu-puffer, 0,5 mM mindegyik dNTP-ből, 0,1 egység/μΐ klónozott Pfu-polimeráz (Stratagene, La Jolla, CA, USA)], 8 μΐ 30 térfogat% glicerin és 7 μΐ H20. Mivel az összeszereléshez használt, véletlenszerűen láncindított DNS-fragmensek koncentrációja a legfontosabb változó, előnyösen több külön reakciót valósítunk meg különböző koncentrációval, hogy megtaláljuk az előnyös koncentrációt.1. For gene assembly by PCR, the following were mixed on ice: 5 μΐ randomly primed DNA fragment from Centricon-10, 20 μΐ 2x PCR master mix [5x diluted cloning Pfu buffer, 0.5 mM of each dNTP, 0.1 unit/μΐ cloned Pfu polymerase (Stratagene, La Jolla, CA, USA)], 8 μΐ 30% v/v glycerol, and 7 μΐ H 2 0. Since the concentration of randomly primed DNA fragments used for assembly is the most important variable, it is preferable to perform several separate reactions with different concentrations to find the preferred concentration.

2. 96 C°-on, 6 percig végzett inkubálás után 40 hőmérsékleti ciklust hajtottunk végre, egy-egy ciklus programmja a következő volt: 1,5 perc 95 C°-on, 1,0 perc 55 C°-on, és 1,5 perc + 5 másodperc/ciklus 75 C°-on, az utolsó ciklusban azonban a lánchosszabbítási lépés 72 C°-on 10 percig tartott. A ciklusokat egy DNA Engine PTC-200 (MJ2. After incubation at 96°C for 6 minutes, 40 temperature cycles were performed, each cycle program was as follows: 1.5 minutes at 95°C, 1.0 minutes at 55°C, and 1.5 minutes + 5 seconds/cycle at 75°C, with the chain extension step at 72°C for 10 minutes in the last cycle. The cycles were performed on a DNA Engine PTC-200 (MJ

- 51 Research Inc., Watertown, MA, USA) készülékben végeztük, ásványi olaj hozzáadása nélkül.- 51 Research Inc., Watertown, MA, USA) without the addition of mineral oil.

3. A 20., a 30. és a 40. ciklusban 3 μΐ-es alikvotrészeket vettünk ki a reakcióelegyből, és agarózgélelektroforézissel vizsgáltuk őket. A 40. ciklusban az újraösszeszerelt PCR-termék a megfelelő méretű terméket tartalmazta, kisebb és nagyobb méretű termékekkel együtt (lásd a 9. ábrát, ”d lépés).3. At cycles 20, 30, and 40, 3 μΐ aliquots of the reaction mixture were removed and analyzed by agarose gel electrophoresis. At cycle 40, the reassembled PCR product contained the correct size product, along with smaller and larger products (see Figure 9, step ”d).

Ezen első PCR megfelelően összeszerelt termékeit tovább amplifikáltuk egy második PCR-eljárás során, amelyben a templát-DNS végeivel komplementer PCR-láncinditókat alkalmaztuk. Az amplifikálási eljárás a következő volt:The properly assembled products of this first PCR were further amplified in a second PCR run using PCR primers complementary to the ends of the template DNA. The amplification procedure was as follows:

1. Az összeszerelési PCR-elegyből 2,0 μΐ alikvotrészeket alkalmaztunk templátként 100 μΐ-es térfogatban végrehajtott standard PCR-reakciók során, amelyek elegye 0,2 μΜ-t tartalmazott mindkét alábbi láncindítóból: xhoF28 (5'-GGTAGAGCGAGTCTCGAGGGGGAGATGC-3 ’ ; 13. azonosítószámú szekvencia) és pshR22 (5'-AGCCGGCGTGACGTGGGTCAGC-3'; 14. azonosítószámú szekvencia), továbbá 1,5 mM MgCl2-t, 10 mM Tris-HCl-ot (pH 9,0), 50 mM káliumkloridot, egyenként 200 mM koncentrációban dNTP-ket, 6 térfogat% glicerint, 2,5 egység Taq-polimerázt (Promega, Madison, WI, USA) és 2,5 egység pfu-polimerázt (Stratagene, La Jolla, CA, USA) .1. 2.0 μΐ aliquots of the assembly PCR mixture were used as templates in standard PCR reactions performed in a volume of 100 μΐ, which contained 0.2 μΜ of each of the following primers: xhoF28 (5'-GGTAGAGCGAGTCTCGAGGGGGAGATGC-3'; SEQ ID NO: 13) and pshR22 (5'-AGCCGGCGTGACGTGGGTCAGC-3'; SEQ ID NO: 14), as well as 1.5 mM MgCl 2 , 10 mM Tris-HCl (pH 9.0), 50 mM potassium chloride, 200 mM each of dNTPs, 6% glycerol, 2.5 units of Taq polymerase (Promega, Madison, WI, USA) and 2.5 units of pfu polymerase (Stratagene, La Jolla, CA, USA) .

2. Miután az elegyet 96 C°-on 5 percig inkubáltuk 15 hőmérsékleti ciklust hajtottunk végre, amelyek programja a következő volt: 1,5 perc 95 C°-on, 1,0 perc 55 C°-on és 1,5 perc 72 C°-on, majd további 15 hőmérsékleti ciklust: 1,5 perc 95 C°-on, 1,0 perc 55 C°-on és 1,5 perc +5 másod2. After incubating the mixture at 96°C for 5 minutes, 15 temperature cycles were performed, the program of which was as follows: 1.5 minutes at 95°C, 1.0 minutes at 55°C and 1.5 minutes at 72°C, followed by another 15 temperature cycles: 1.5 minutes at 95°C, 1.0 minutes at 55°C and 1.5 minutes + 5 seconds.

- 52 perc/ciklus 72 C°-on, míg az utolsó ciklusban a lánchoszszabbitási lépés 72 C°-on 10 percig tartott. A ciklusokat egy DNA Engine PTC-200 (MJ Research Inc., Watertown, MA, USA) készülékben hajtottuk végre, ásványi olaj hozzáadása nélkül.- 52 min/cycle at 72 C°, while in the last cycle the chain extension step lasted for 10 min at 72 C°. The cycles were performed in a DNA Engine PTC-200 (MJ Research Inc., Watertown, MA, USA) without the addition of mineral oil.

3. Az amplifikáció nagy mennyiségű, az ECB-dezaciláz teljes génjének megfelelő méretű PCR-terméket eredményezett (9. ábra, e lépés).3. The amplification resulted in a large amount of PCR product corresponding to the size of the entire ECB deacylase gene (Figure 9, step e).

A klónozást a következőképpen végeztük el:Cloning was performed as follows:

1. Az ECB-dezacilázgén PCR-termékét Xhol és Psh AI restrikciós enzimekkel emésztettük, majd egy módosított plJ702-vektorba klónoztuk.1. The PCR product of the ECB deacylase gene was digested with XhoI and PshAI restriction enzymes and then cloned into a modified pIJ702 vector.

2. S. lividans TK23-protoplasztjait transzformáltuk a fenti ligálási eleggyel, mutáns könyvtárat létrehozva.2. S. lividans TK23 protoplasts were transformed with the above ligation mixture, creating a mutant library.

Az ECB-dezaciláz mutánsainak in situ szkríneléseIn situ screening of ECB deacylase mutants

Ha fent leírt módon előállított S. lividans TK23 könyvtár mindegyik transzformánsát dezaciláz-aktivitásra szkríneltük szubsztrátként ECB-t használva egy in situ lemezen végrehajtható vizsgálati eljárásban. A transzformált protoplasztok R2YE-agarlemezeken regenerálódhattak 24 órás 30 C°-on végzett inkubálás során, majd előhívtuk őket tiosztrepton jelenlétében inkubálva további 48-72 órán át. Amikor a telepek megfelelő méretűek lettek, 6 ml 45 C°-os tisztított agarózból (Sigma) készült oldatot (amely 0,5 mg/ml ECB-t tartalmazott 0,1 M nátrium-acetát pufferben, pH 5,5-ön) öntöttünk mindegyik R2YE-agarlemez tetejére, majd az előhívást további 18-24 órán keresztül hagytuk végbemenni 37 C°-on. A vad típusú rekombináns plazmidot, a pSHP150Each transformant of the S. lividans TK23 library prepared as described above was screened for deacylase activity using ECB as a substrate in an in situ plate assay. Transformed protoplasts were allowed to regenerate on R2YE agar plates by incubation for 24 h at 30°C and then developed by incubation in the presence of thiostrepton for an additional 48-72 h. When colonies reached the appropriate size, 6 ml of 45°C purified agarose (Sigma) (containing 0.5 mg/ml ECB in 0.1 M sodium acetate buffer, pH 5.5) was poured onto the top of each R2YE agar plate and development was continued for an additional 18-24 h at 37°C. The wild-type recombinant plasmid, pSHP150

- 53 2-t tartalmazó kontrolltelepnél nagyobb feltisztuló (clearing) zónától körülvett telepek hatékonyabb ECBhidrolízisről tanúskodtak, ami javított tulajdonságú enzimnek volt köszönhető, vagy fokozott expressziós, illetve szekréciós szintnek. Ezeket a telepeket választottuk ki mint lehetséges pozitív mutánsokat. A telepeket további megőrzés és manipulálás érdekében felcsíptük.Colonies surrounded by a clearing zone larger than the control colony containing -53 2 showed more efficient ECB hydrolysis, which was due to an improved enzyme property or increased expression or secretion levels. These colonies were selected as potential positive mutants. The colonies were picked for further preservation and manipulation.

Az ECB-dezaciláz mutánsainak HPLC-vizsgálataHPLC analysis of ECB deacylase mutants

Egy-egy pozitív transzformánst 5 μg/ml tiosztreptont tartalmazó 20 ml fermentációs tápközegbe oltottuk be, majd 30 C°-on 48 órán keresztül tenyésztettük őket. Ennél a lépésnél minden tenyészetet HPLC-vizsgálatnak vetettünk alá szubsztrátként ECB-t alkalmazva. A teljes reakcióelegy 100 μΐ-ét használtuk egy-egy HPLC-reakcióhoz, amit 30 C°-on végeztünk 30 percig 0,1 M NaAc (pH 5,5), 10 térfogat% MeOH és 200 pg/ml ECB-szubsztrát jelenlétében. Minden reakcióelegyből 20 μΐ-t egy PolyLC polihidroxietil-aszpartamiddal töltött oszlopra (4,6 x 100 mm) vittük fel, és 2,2 ml/perc áramlási sebességgel, acetonitril-gradienssel eluáltuk. Az ECB-magot 225 nm-en detektáltuk.Each positive transformant was inoculated into 20 ml of fermentation medium containing 5 μg/ml thiostrepton and grown at 30°C for 48 h. At this stage, each culture was subjected to HPLC analysis using ECB as substrate. 100 μΐ of the total reaction mixture was used for each HPLC reaction, which was carried out at 30°C for 30 min in the presence of 0.1 M NaAc (pH 5.5), 10% MeOH and 200 pg/ml ECB substrate. 20 μΐ of each reaction mixture was loaded onto a PolyLC polyhydroxyethylaspartamide column (4.6 x 100 mm) and eluted with an acetonitrile gradient at a flow rate of 2.2 ml/min. The ECB core was detected at 225 nm.

Az ECB-dezaciláz mutánsainak tisztításaPurification of ECB deacylase mutants

A HPLC-vizsgálat után minden esetleg pozitív mutánsból külön készült 2,0 ml-es előtenyészetekkel 50 ml-es fermentációs tápközeget oltottunk be, és a sejteket 30 C°-on 96 órán keresztül szaporítottuk 280 ford/perccel rázatva a tenyészeteket. Ezeket az 50 ml-es tenyészeteket ezután 7000 g-vel 10 percig centrifugáltuk. A felülúszókat újra lecentAfter HPLC analysis, 50 ml of fermentation medium was inoculated with 2.0 ml precultures prepared separately from each possible positive mutant and the cells were grown at 30°C for 96 hours with shaking at 280 rpm. These 50 ml cultures were then centrifuged at 7000 g for 10 minutes. The supernatants were again decanted

- 54 rifugáltuk 16 g-vel 20 percig. A mutáns ECB-dezacilázenzimeket tartalmazó felülúszókat -20 C°-on tároltuk.- 54 were centrifuged at 16 g for 20 minutes. The supernatants containing the mutant ECB deacylase enzymes were stored at -20 C°.

A pozitív mutánsokból származó felülúszókat tovább töményítettük eredeti térfogatuk 1/30-ára egy Amicon szűrőegységgel, amelyben a szűrő levágási molekulatömege 10 kDa volt. A kapott enzimmintákat azonos térfogatú, 50 mM KH2PO4-puf ferrel (pH 6,0) hígítottuk, majd ebből 1,0 ml-t egy Hi-Trap ioncserélő oszlopra vittünk fel. A felkötő puffer 50 mM KH2PO4 volt (pH 6,0), az eluálópuffer pedig 50 mM KH2PO4 (pH 6,0) és 1 M NaCl. Nyolc oszloptérfogatnyi 0 Mról 1,0 M-ra emelkedő koncentrációjú NaCl-t tartalmazó lineáris gradienst alkalmaztunk 2,7 ml/perc áramlási sebességgel. Az ECB-dezaciláz mutánsának frakcióját 0,3 M NaClal eluáltuk, betöményítettük, majd a puffért lecseréltük 50 mM KH2PO4 (pH 6,0) Amicon Centricon-10 egységekben. Az enzim tisztaságát SDS-PAGE-vel igazoltuk, a koncentrációt pedig Bio-Rad Protein Assay alkalmazásával határoztuk meg.Supernatants from positive mutants were further concentrated to 1/30 of their original volume using an Amicon filter unit with a filter cut-off of 10 kDa. The resulting enzyme samples were diluted with an equal volume of 50 mM KH 2 PO 4 buffer (pH 6.0) and 1.0 ml of this was loaded onto a Hi-Trap ion exchange column. The binding buffer was 50 mM KH 2 PO 4 (pH 6.0) and the elution buffer was 50 mM KH 2 PO 4 (pH 6.0) and 1 M NaCl. A linear gradient of 8 column volumes of NaCl from 0 M to 1.0 M was applied at a flow rate of 2.7 ml/min. The ECB-deacylase mutant fraction was eluted with 0.3 M NaCl, concentrated, and the buffer was exchanged with 50 mM KH 2 PO 4 (pH 6.0) in Amicon Centricon-10 units. The purity of the enzyme was confirmed by SDS-PAGE, and the concentration was determined using the Bio-Rad Protein Assay.

Az ECB-dezaciláz mutánsainak specifikus aktivitási vizsgálati eljárásaSpecific activity assay procedure for ECB deacylase mutants

Mindegyik tisztított ECB-dezaciláz mutánsból 4 gg-ot használtunk az aktivitásvizsgálat során, amit 30 C°-on végeztünk 0-60 percig, 0,1 M NaAc (pH 5,5), 10 térfogat% MeOH és 200 gg/ml ECB-szubsztrát jelenlétében. Mindegyik reakcióelegyből 20 μΐ-t vittünk fel egy PolyLC-aszpartamiddal töltött oszlopra (4,6 x 100 mm), majd 2,2 ml/perc áramlási sebességgel acetonitril-gradienssel eluáltuk. A reakciótermékeket 225 nm-en követtük, és egy IBM PC adatgyűjtő rendszerrel regisztráluk az adatokat. Az ECB-mag csúcsát4 μg of each purified ECB deacylase mutant was used in the activity assay, which was performed at 30°C for 0-60 min in the presence of 0.1 M NaAc (pH 5.5), 10% MeOH (v/v) and 200 μg/ml ECB substrate. 20 μΐ of each reaction mixture was loaded onto a PolyLC-aspartamide column (4.6 x 100 mm) and eluted with an acetonitrile gradient at a flow rate of 2.2 ml/min. The reaction products were monitored at 225 nm and the data were recorded using an IBM PC data acquisition system. The peak of the ECB core

- 55 numerikusán integráltuk minden egyes mutáns specifikus aktivitásának kiszámításához.- 55 were numerically integrated to calculate the specific activity of each mutant.

Amint az a 10. ábrán látható, amennyiben a vad típusú ECB-dezaciláz génen ezen véletlen láncindításon alapuló módszert csupán egy fordulóban alkalmazzuk, a 2012 eredeti transzformánsból egy mutánst (M16) találtunk 2,4-szer nagyobb specifikus aktivitásúnak a vad típusú enzimnél. A 11. ábra mutatja be, hogy az M16 aktivitása megnövekedett a vad típusú enzimjéhez képest, széles pH tartományban.As shown in Figure 10, when this random priming method is applied to the wild-type ECB deacylase gene in just one round, a mutant (M16) from the original 2012 transformant was found to have a 2.4-fold higher specific activity than the wild-type enzyme. Figure 11 shows that the activity of M16 was increased compared to the wild-type enzyme over a wide pH range.

7. példaExample 7

A Bacillus subtilis szubtilizin E hőstabilitásának fokozása véletlen szekvenciájú láncindítókon alapuló rekombinációs eljárássalEnhancing the thermal stability of Bacillus subtilis subtilisin E by a recombination method based on random sequence primers

Ez a példa azt igazolja, hogy különböző DNSpolimerázok alkalmazhatók a láncindítón alapuló rekombináció során. A példa bemutatja továbbá szubtilizin E stabilizálását rekombinációval.This example demonstrates that different DNA polymerases can be used in primer-based recombination. The example also demonstrates the stabilization of subtilisin E by recombination.

Ebben a példában az 1. példában ismertetett két hőstabilis szubtilizin E változat génjét, az RÍ- és az R2gént alkalmaztuk templátként a rekombinációhoz.In this example, the genes of the two thermostable subtilisin E variants described in Example 1, the R1 and R2 genes, were used as templates for recombination.

(1) A célgének előállítása(1) Production of target genes

A szubtilizin E hőstabilis mutánsának génjeit, az Rlés az R2-gént (11. ábra) véletlen láncindítású DNSszintézisnek vetettük alá. A 45 nukleotidból álló szubtilizin E proszekvenciát, a teljes érett szekvenciát és a stopkodon utáni 113 nukleotidot magában foglaló 986 bpnyi fragmenst a pBE3-plazmid 2-szeres BamHI-gyel és Ndelgyel végzett emésztésével állítottuk elő, majd 0,8%-osThe genes of the thermostable mutant of subtilisin E, the R1 and R2 genes (Figure 11), were subjected to random primer DNA synthesis. The 986 bp fragment, which included the 45 nucleotide subtilisin E prosequence, the complete mature sequence, and the 113 nucleotides after the stop codon, was generated by digesting the pBE3 plasmid with 2x BamHI and NdeI, and then 0.8%

- 56 agarózgélból tisztítottuk Wizard PCR Prep Kit (Promega, Madison, WI, USA) alkalmazásával. Lényeges volt linearizálni a DNS-t a következő denaturációs lépés érdekében. A gélből történő tisztítás szintén lényeges volt, a restrikciós endonukleáz puffernek a DNS mellől való eltávolítása érdekében, mivel a MG2+-ionok megnehezítik a következő lépésben a DNS denaturációját.- 56 were purified from agarose gels using the Wizard PCR Prep Kit (Promega, Madison, WI, USA). It was essential to linearize the DNA for the next denaturation step. Gel purification was also essential to remove the restriction endonuclease buffer from the DNA, as MG 2+ ions make it difficult to denature the DNA in the next step.

(2) Véletlen láncindítású DNS-szintézis(2) Random-primed DNA synthesis

A denaturált, lineáris, kettősszálú DNS-ből rövid DNS-fragmenseket állítottunk elő véletlen láncindítású DNSszintézissel. A tisztított B. subtilis szubtilizin E mutáns génjeit, összekeverve a láncindítók moláris feleslegével, forralással denaturáltuk, majd a szintézist az alábbi DNSpolimerázok egyikének alkalmazásával végeztük el: az E. coli DNS-polimeráz I Klenow-fragmense, a T4-bakteriofág DNSpolimeráza és a T7-szekvenáz 2.0 verziószámú DNS-polimeráz.Short DNA fragments were generated from denatured, linear, double-stranded DNA by random primer DNA synthesis. Purified B. subtilis subtilisin E mutant genes were mixed with a molar excess of primers, denatured by boiling, and then synthesis was performed using one of the following DNA polymerases: Klenow fragment of E. coli DNA polymerase I, T4 bacteriophage DNA polymerase, and T7 sequence version 2.0 DNA polymerase.

Optimális működési körülményei között (29) a T4bakteriofág DNS-polimeráza hasonló szintéziseredményeket ad, mint a Klenow-fragmens. Amikor T7-szekvenáz 2.0 verziószámú DNS-polimerázt (31, 32) alkalmaztunk, a szintetizálódott DNS-fragmensek hossza általában nagyobb volt. A szintézis során kis mennyiségű MnCl2-t adhatunk az elegyhez annak érdekében, hogy a szintetizálódott fragmensek hosszát 50 és 400 bázis közé állítsuk be.Under optimal operating conditions (29), bacteriophage T4 DNA polymerase produces similar synthesis results to the Klenow fragment. When T7 sequence version 2.0 DNA polymerase (31, 32) was used, the length of the synthesized DNA fragments was generally greater. During the synthesis, a small amount of MnCl 2 can be added to the mixture in order to adjust the length of the synthesized fragments to between 50 and 400 bases.

Rövid, naszcens DNS-fragmenseket is előállíthatunk PCR-rel a Pfu DNS-polimerázzal vagy a Tag DNS-polimeráz Stoffel-fragmensével. Fontos körültekintően eljárni és rutinkísérletezéssel meghatározni azokat a körülményeket,Short, nascent DNA fragments can also be produced by PCR with Pfu DNA polymerase or the Stoffel fragment of Tag DNA polymerase. It is important to proceed with caution and to determine the conditions under which

- 57 amelyek biztosítják, hogy a rövid, véletlenszerű láncindítók hibridizálódhassanak a templátokhoz, és elegendő DNSamplifikáció biztosítsanak magasabb hőmérsékleteken. Azt tapasztaltuk, hogy a mintegy 12 nukleotidból álló láncindítók [dp(N)12] alkalmazhatók PCR-eljárásban fragmensek létrehozására .- 57 which ensure that short, random primers can hybridize to templates and provide sufficient DNA amplification at higher temperatures. We have found that primers of approximately 12 nucleotides [dp(N) 12 ] can be used to generate fragments in PCR.

2.1 Véletlenszerű láncindítású DNS-szintézis Klenowfragmenssel2.1 Random-primed DNA synthesis with Klenow fragment

Az E. coli DNS-polimeráz I Klenow-fragmensének nincs 5’ —> 3’-exonukleázaktivitása, így a véletlenszerű láncindítású termék kizárólag a láncindító lánchosszabbodásával szintetizálódik, és nem bontja le exonukleáz. A reakciót pH 6,6-on végeztük, ahol az enzim 3’ -> 5' exonukleázaktivitása nagymértékben lecsökken (36). Ezek a körülmények kedveznek a szintézis véletlenszerű iniciációjának.The Klenow fragment of E. coli DNA polymerase I lacks 5’ —> 3’ exonuclease activity, so the random primer product is synthesized exclusively by primer extension and is not degraded by exonuclease. The reaction was performed at pH 6.6, where the 3’ -> 5' exonuclease activity of the enzyme is greatly reduced (36). These conditions favor random initiation of synthesis.

1. 200 ng (mintegy 0,7 pmól) Rl-DNS-t és azonos menynyiségű R2-DNS-t oldottunk fel H20-ban, majd elegyítettünk 13,25 pg (6,7 nmól) dp(N)6 véletlenszerű láncindítóval. Miután a mintát 5 percre forró vízbe helyeztük, a keveréket azonnal jeges, etanolos fürdőbe helyeztük.1. 200 ng (approximately 0.7 pmol) of Rl-DNA and an equal amount of R2-DNA were dissolved in H 2 0 and mixed with 13.25 pg (6.7 nmol) of dp(N) 6 random primer. After placing the sample in boiling water for 5 min, the mixture was immediately placed in an ice-cold ethanol bath.

A véletlenszerű láncindítással készült termékek mérete fordított függvénye a láncindító koncentrációjának (30) . A láncindítók nagy koncentrációjának jelenléte feltehetően szférikus gátláshoz vezetett. A példában leírt reakciókörülmények között a véletlenszerű láncindítással előállított termékek mintegy 50-500 bp hosszúak, amint azt agarózgélben végzett elektroforézissel megállapítottuk.The size of the products produced by random priming is inversely proportional to the concentration of the primer (30). The presence of high concentrations of primers presumably led to spherical inhibition. Under the reaction conditions described in the example, the products produced by random priming are approximately 50-500 bp in length, as determined by agarose gel electrophoresis.

2. 10 μΐ 10-szeres töménységű reakciópuffért (10szeres puffer: 900 mM HEPES, pH 6,6, 0,1 M magnéziumklorid, 20 mM ditiotreitol, 5 mM dATP, dCTP, dGTP és dTTP) adtunk a denaturált mintához, majd a teljes reakciótérfogatot 95 μΐre egészítettük ki H20-val.2. 10 μΐ of 10-fold reaction buffer (10-fold buffer: 900 mM HEPES, pH 6.6, 0.1 M magnesium chloride, 20 mM dithiothreitol, 5 mM dATP, dCTP, dGTP and dTTP) was added to the denatured sample, then the total reaction volume was made up to 95 μΐ with H 2 0.

3. Az elegyhez 10 egységnyi (mintegy 5 μΐ) E. coli DNS-polimeráz I Klenow-fragmenst (Boehringer Mannheim, Indianapolis, IN, USA) adtunk. Minden komponenst a cső külső falának ütögetésével gyengéden összekevertünk, majd 12000 g-vel 1-2 másodpercen keresztül centrifugáltunk egy mikrofugacsőben, hogy az összes folyadékot a cső aljára juttassuk. A reakciót 22 C°-on végeztük 3 órán keresztül.3. 10 units (approximately 5 μΐ) of E. coli DNA polymerase I Klenow fragment (Boehringer Mannheim, Indianapolis, IN, USA) were added to the mixture. All components were mixed gently by tapping the outer wall of the tube and then centrifuged at 12,000 g for 1–2 seconds in a microfuge tube to remove all liquid to the bottom of the tube. The reaction was carried out at 22°C for 3 hours.

A lánchosszabbítás sebessége a templát koncentrációjától és a négy nukleotidprekurzor koncentrációjától függ. Mivel a reakciót az exonukleolitikus emésztést minimálisra csökkentő körülmények között végeztük, az újonnan szintetizálódott termékek nem degradálódtak kimutatható mértékben.The rate of chain extension depends on the concentration of the template and the concentrations of the four nucleotide precursors. Since the reaction was carried out under conditions that minimized exonucleolytic digestion, the newly synthesized products were not degraded to any detectable extent.

4. Miután a reakciót 3 óráig engedtük végbemenni 22 C°-on, befagyasztottuk a minta 0 C°-ra történő hűtésével, jégen. 100 μΐ jéghideg H2O-t adtunk a reakcióelegyhez.4. After allowing the reaction to proceed for 3 hours at 22 C°, it was frozen by cooling the sample to 0 C° on ice. 100 μΐ ice-cold H 2 O was added to the reaction mixture.

5. A véletlen láncindítású termékeket úgy tisztítottuk meg, hogy az egész reakcióelegyet Microcon-100 (a templát és a fehérjék eltávolítása végett) és Microcon-10 szűrőn (a láncindítók és az 40 bázisnál kisebb fragmensek eltávolítása végett) hajtottuk át. A Microcon szűrőket az Amicon Inc. cégtől (Beverly, MA, USA) szereztük be. A viszszatartott frakciót (mintegy 65 μΐ) a Microcon 10-ből nyertük ki. Ebben a frakcióban, amely a kívánt, véletlen lánc5. Random primer products were purified by passing the entire reaction mixture through a Microcon-100 filter (to remove template and proteins) and a Microcon-10 filter (to remove primers and fragments smaller than 40 bases). The Microcon filters were purchased from Amicon Inc. (Beverly, MA, USA). The retained fraction (approximately 65 μΐ) was recovered from the Microcon 10. In this fraction, which is the desired random primer,

- 59 indítással előállított termékeket tartalmazta, a puffért PCR-reakciópufferre cseréltük le, az új Microcon 10-el, és ezt a frakciót használtuk a teljes gén újra összeszereléséhez .- It contained products produced by 59 primers, the buffer was replaced with PCR reaction buffer, with the new Microcon 10, and this fraction was used to reassemble the entire gene.

2.2 Véletlen láncindítású DNS-szintézis T4-bakteriofág DNS-polimerázával2.2 Random-primed DNA synthesis with T4 bacteriophage DNA polymerase

A T4 bakteriofág DNS-polimeráza és az E. coli DNSpolimeráz I Klenow-fragmense hasonlítanak abban, hogy 5' —>3' polimerázaktivitásuk és 3’ -> 5’ exonukleázaktivitásuk van. A T4-bakteriofág DNS-polimerázának exonukleáz aktivitása több mint 200-szorosa a Klenow-fragmensének. Mivel ez az enzim nem távolítja el a rövid oligonukleotidláncindítókat az egyszálú DNS-templátokról (23), a mutagenezis hatékonysága különbözik a Klenow-fragmensétől.Bacteriophage T4 DNA polymerase and the Klenow fragment of E. coli DNA polymerase I are similar in that they have 5' —>3' polymerase activity and 3' -> 5' exonuclease activity. The exonuclease activity of bacteriophage T4 DNA polymerase is more than 200-fold greater than that of the Klenow fragment. Because this enzyme does not remove short oligonucleotide primers from single-stranded DNA templates (23), its mutagenesis efficiency differs from that of the Klenow fragment.

1. 200 ng (mintegy 0,7 pmól) Rl-DNS-t és azonos menynyiségű R2-DNS-t oldottunk fel H20-ban, majd elegyítettünk 13,25 μg (6,7 nmól) dp(N)6 véletlenszerű láncindítóval. Miután a mintát 5 percre forró vízbe helyeztük, a keveréket azonnal jeges, etanolos fürdőbe helyeztük. A láncindító nagy koncentrációjának jelenléte feltehetően szférikus gátláshoz vezet.1. 200 ng (approximately 0.7 pmol) of Rl-DNA and an equal amount of R2-DNA were dissolved in H 2 0 and mixed with 13.25 μg (6.7 nmol) of dp(N) 6 random primer. After the sample was placed in boiling water for 5 min, the mixture was immediately placed in an ice-cold ethanol bath. The presence of a high concentration of primer presumably leads to spherical inhibition.

2. 10 μΐ 10-szeres töménységű reakciópuffért [10szeres töménységű puffer: 500 mM Tris-HCl, pH 8,8; 150 mM (NH4)2SO4, 70 mM magnézium-klorid, 100 mM 2-merkaptoetanol, 0,2 mg/ml marhaszérum-albumin, és egyenként 2 mM dATP, dCTP, dGTP és dTTP] adtunk a denaturált mintához, majd a teljes reakciótérfogatot 90 μΐ-re egészítettük ki H2O-val.2. 10 μΐ of 10-fold reaction buffer [10-fold buffer: 500 mM Tris-HCl, pH 8.8; 150 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 70 mM magnesium chloride, 100 mM 2-mercaptoethanol, 0.2 mg/ml bovine serum albumin, and 2 mM each of dATP, dCTP, dGTP and dTTP] was added to the denatured sample, then the total reaction volume was made up to 90 μΐ with H 2 O.

3. Az elegyhez 10 egységnyi (mintegy 10 μΐ) T4-DNSpolimeráz I (Boehringer Mannheim, Indiannapolis, IN, USA) adtunk. Minden komponenst a cső külső falának ütögetésével gyengéden összekevertünk, majd 12000 g-vel 1-2 másodpercen keresztül centrifugáltunk egy mikrofugacsőben, hogy az öszszes folyadékot a cső aljára juttassuk. A reakciót 37 C°-on végeztük 30 percen keresztül. A példában ismertetett reakciókörülmények között a véletlen láncindítással létrehozott termékek mérete mintegy 50 és 500 bp között van.3. 10 units (approximately 10 μΐ) of T4 DNA polymerase I (Boehringer Mannheim, Indianapolis, IN, USA) were added to the mixture. All components were mixed gently by tapping the outer wall of the tube and then centrifuged at 12,000 g for 1-2 seconds in a microfuge tube to remove all liquid to the bottom of the tube. The reaction was carried out at 37°C for 30 minutes. Under the reaction conditions described in the example, the size of the products generated by random priming is between approximately 50 and 500 bp.

4. Miután a reakciót 30 percig engedtük végbemenni 37 C°-on, befagyasztottuk a minta 0 C°-ra történő hűtésével, jégen. 100 μΐ jéghideg H2O-t adtunk a reakcióelegyhez.4. After allowing the reaction to proceed for 30 minutes at 37 C°, it was frozen by cooling the sample to 0 C° on ice. 100 μΐ ice-cold H 2 O was added to the reaction mixture.

5. A véletlen láncindítású termékeket úgy tisztítottuk meg, hogy az egész reakcióelegyet Microcon-100 (a templát és a fehérjék eltávolítása végett) és Microcon-10 szűrőn (a láncindítók és az 40 bázisnál kisebb fragmensek eltávolítása végett) hajtottuk át. A visszatartott frakciót (mintegy 65 μΐ) a Microcon 10-ből nyertük ki. Ebben a frakcióban, amely a kívánt, véletlen láncindítással előállított termékeket tartalmazta, a puffért PCR-reakciópufferre cseréltük le, az új Microcon 10-el, és ezt a frakciót használtuk a teljes gén újra összeszereléséhez.5. The random primer products were purified by passing the entire reaction mixture through a Microcon-100 (to remove template and proteins) and a Microcon-10 filter (to remove primers and fragments smaller than 40 bases). The retained fraction (approximately 65 μΐ) was recovered from the Microcon 10. In this fraction, which contained the desired random primer products, the buffer was replaced with PCR reaction buffer, with fresh Microcon 10, and this fraction was used to reassemble the entire gene.

2.3 Véletlen láncindítású DNS-szintézis T7-szekvenáz v2.0 DNS-polimerázzal2.3 Random-primed DNA synthesis with T7-Sequenase v2.0 DNA polymerase

Mivel a T7-szekvenáz v2.0 DNS-polimeráznak nincs exonukleázaktivitása és gyorsan haladó enzim, a szintetizálódott DNS átlagos hossza nagyobb mint a Klenow-fragmens vagy a T4-DNS-polimeráz által szintetizált DNS-eké. MegfeBecause T7 Sequenase v2.0 DNA polymerase lacks exonuclease activity and is a fast-moving enzyme, the average length of the synthesized DNA is greater than that of DNA synthesized by Klenow fragment or T4 DNA polymerase.

- 61 lelő mennyiségű McC12 adva a reakcióelegyhez azonban a szintetizálódott fragmensek mérete szabályozható és 400 bp alá szorítható.- 61 However, by adding a sufficient amount of McC1 2 to the reaction mixture, the size of the synthesized fragments can be controlled and reduced to below 400 bp.

1. 200 ng (mintegy 0,7 pmól) Rl-DNS-t és azonos menynyiségű R2-DNS-t oldottunk fel H2O—ban, majd elegyítettünk 13,25 μg (6,7 nmól) dp(N)6 véletlenszerű láncindítóval. Miután a mintát 5 percre forró vízbe helyeztük, a keveréket azonnal jeges, etanolos fürdőbe helyeztük. A láncindító nagy koncentrációjának jelenléte feltehetően szférikus gátláshoz vezet.1. 200 ng (approximately 0.7 pmol) of Rl-DNA and an equal amount of R2-DNA were dissolved in H 2 O and mixed with 13.25 μg (6.7 nmol) of dp(N) 6 random primer. After placing the sample in boiling water for 5 min, the mixture was immediately placed in an ice-cold ethanol bath. The presence of a high concentration of primer presumably leads to spherical inhibition.

2. 10 μΐ 10-szeres töménységű reakciópuffért (a 10szeres puffer összetétele: 400 mM Tris-HCl, pH 7,5; 200 mM magnézium-klór id, 500 mM NaCl, 3 mM MnCl2 és egyenként 3 mM dATP, dCTP, dGTP és dTTP) adtunk a denaturált mintához, majd a reakcióelegy teljes térfogatát 99,2 μΐ-re egészítettük ki H20-val.2. 10 μΐ of 10-fold reaction buffer (the composition of the 10-fold buffer: 400 mM Tris-HCl, pH 7.5; 200 mM magnesium chloride, 500 mM NaCl, 3 mM MnCl 2 and 3 mM each of dATP, dCTP, dGTP and dTTP) was added to the denatured sample, then the total volume of the reaction mixture was made up to 99.2 μΐ with H 2 0.

3. 10 egységnyi, (körülbelül 0,8 μΐ) T7-szekvenáz v2.0-t (Amersham Life Science, Cleveland, Ohio, USA) adtunk az elegyhez. Az összes komponenst a cső külsejének gyengéd ütögetésével összekevertük, majd a mintát 12000 g-vel centrifugáltuk 1-2 másodpercig mikrofugacsőben, hogy az összes folyadék a cső aljára kerüljön. A reakciót 22 C°-on végeztük 15 percig. Az itt ismertetett reakciókörülmények között a véletlen láncindítású termékek mérete mintegy 50 és 400 bp között van.3. 10 units (approximately 0.8 μΐ) of T7-sequenase v2.0 (Amersham Life Science, Cleveland, Ohio, USA) were added to the mixture. All components were mixed by gently tapping the outside of the tube, and the sample was then centrifuged at 12,000 g for 1–2 seconds in a microfuge tube to remove all liquid to the bottom of the tube. The reaction was performed at 22°C for 15 minutes. Under the reaction conditions described here, the size of the random primer products is approximately 50–400 bp.

4. Miután a reakciót 15 percig engedtük végbemenni 22 C°-on, befagyasztottuk a minta 0 C°-ra történő hűtésével, jégen. 100 μΐ jéghideg H2O-t adtunk a reakcióelegyhez.4. After allowing the reaction to proceed for 15 minutes at 22 C°, it was frozen by cooling the sample to 0 C° on ice. 100 μΐ ice-cold H 2 O was added to the reaction mixture.

5. A véletlen láncinditású termékeket úgy tisztítottuk meg, hogy az egész reakcióelegyet Microcon-100 (a templát és a fehérjék eltávolítása végett) és Microcon-10 szűrőn (a láncindítók és az 40 bázisnál kisebb fragmensek eltávolítása végett) hajtottuk át. A visszatartott frakciót (mintegy 65 μΐ) a Microcon 10-ből nyertük ki. Ebben a frakcióban, amely a kívánt, véletlen láncindítással előállított termékeket tartalmazta, a puffért PCR-reakciópufferre cseréltük le, az új Microcon 10-el, és ezt a frakciót használtuk a teljes gén újra összeszereléséhez.5. The random priming products were purified by passing the entire reaction mixture through a Microcon-100 filter (to remove template and proteins) and a Microcon-10 filter (to remove primers and fragments smaller than 40 bases). The retained fraction (approximately 65 μΐ) was recovered from the Microcon 10. In this fraction, which contained the desired random priming products, the buffer was replaced with PCR reaction buffer, with fresh Microcon 10, and this fraction was used to reassemble the entire gene.

2.4 Véletlen láncindítású DNS-szintézis PCR-rel TaqDNS-polimeráz Stoffer-fragmensének alkalmazásával2.4 Random-primed DNA synthesis by PCR using the Stoffer fragment of Taq DNA polymerase

Az E. coli DNS-polimeráz I Klenow-fragmenséhez hasonlóan a Taq-DNS-polimeráz Stoffel-fragmensének nincs 5’-3’exonukleázaktivitása. Ezen kívül hőstabilabb is mint a TaqDNS-polimeráz. A Stoffel-fragmens haladási sebessége kicsi, csupán átlagosan 5-10 nukleotiddal hosszabbít meg egy láncindítót, mielőtt ledisszociálna. Lassabb haladásának köszönhetően nagyobb pontossággal másol.Like the Klenow fragment of E. coli DNA polymerase I, the Stoffel fragment of Taq DNA polymerase lacks 5’-3’ exonuclease activity. It is also more thermostable than Taq DNA polymerase. The Stoffel fragment has a slow propagation speed, extending a primer by an average of only 5-10 nucleotides before dissociating. Due to its slower propagation, it copies with greater accuracy.

1. 50 ng (0,175 pmól) Rl-DNS-t és azonos mennyiségű R2-DNS-t oldottunk fel H20-ban, és kevertünk össze 6,13 μg (mintegy 1,7 nmól) dp(N) i2 véletlenszerű láncindítóval.1. 50 ng (0.175 pmol) of Rl-DNA and an equal amount of R2-DNA were dissolved in H 2 0 and mixed with 6.13 μg (approximately 1.7 nmol) of dp(N) i2 random primer.

2. 10 μΐ 10-szeres töménységű előelegyet (összetétele: 100 mM Tris-HCl, pH 8,3; 30 mM magnézium-klorid, 100 mM káliumklorid, egyenként 2 mM dATP, dCTP, dGTP és dTTP) adtunk a reakcióelegyhez, majd az elegy teljes térfogatát 99 μΐ-re egészítettük ki H20-val.2. 10 μΐ of a 10-fold concentration premix (composition: 100 mM Tris-HCl, pH 8.3; 30 mM magnesium chloride, 100 mM potassium chloride, 2 mM each of dATP, dCTP, dGTP and dTTP) was added to the reaction mixture, then the total volume of the mixture was made up to 99 μΐ with H 2 0.

3. Miután 96 C°-on 5 percig inkubáltuk az elegyet, 2,5 egységnyi (mintegy 1,0 μΐ) Taq-DNS-polimeráz Stoffelfragmenst (Perkin-Elmer Corp., Norwalk, CT) adtunk hozzá. 35 hőmérsékleti ciklust hajtottunk végre, mindegyiküket az alábbi programmal: 60 másodperc 95 C°-on, 60 másodperc 55 C°-on és 50 másodperc 72 C°-on, ezúttal az utolsó lépésben nem végeztünk lánchosszabbítást. A reakciót egy DNA Engine PTC-200 készülékben (MJ Research, Inc., Watertown, MA, USA) végeztük. Az itt leírt reakciókörülmények között a láncindítással előállított termékek hossza mintegy 50-500 bp.3. After incubation at 96°C for 5 min, 2.5 units (approximately 1.0 μΐ) of Taq DNA polymerase Stoffelfragmens (Perkin-Elmer Corp., Norwalk, CT) were added. 35 temperature cycles were performed, each with the following program: 60 s at 95°C, 60 s at 55°C, and 50 s at 72°C, this time without chain extension in the final step. The reaction was performed in a DNA Engine PTC-200 (MJ Research, Inc., Watertown, MA, USA). Under the reaction conditions described here, the length of the priming products was approximately 50-500 bp.

4. A reakciót úgy állítottuk le, hogy a mintát jégen 0 C°-ra hűtöttük. A reakcióelegyhez 100 μΐ jéghideg H2O-t adtunk.4. The reaction was stopped by cooling the sample on ice to 0 C°. 100 μΐ ice-cold H 2 O was added to the reaction mixture.

5. A véletlen láncindítású termékeket úgy tisztítottuk meg, hogy az egész reakcióelegyet Microcon-100 (a templát és a fehérjék eltávolítása végett) és Microcon-10 szűrőn (a láncindítók és az 40 bázisnál kisebb fragmensek eltávolítása végett) hajtottuk át. A visszatartott frakciót (mintegy 65 μΐ) a Microcon 10-ből nyertük ki. Ebben a frakcióban, amely a kívánt, véletlen láncindítással előállított termékeket tartalmazta, a puffért PCR-reakciópufferre cseréltük le, az új Microcon 10-el, és ezt a frakciót használtuk a teljes gén újra összeszereléséhez.5. The random primer products were purified by passing the entire reaction mixture through a Microcon-100 (to remove template and proteins) and a Microcon-10 filter (to remove primers and fragments smaller than 40 bases). The retained fraction (approximately 65 μΐ) was recovered from the Microcon 10. In this fraction, which contained the desired random primer products, the buffer was replaced with PCR reaction buffer, with fresh Microcon 10, and this fraction was used to reassemble the entire gene.

2.5 Véletlen láncindítású DNS-szintézis PCR-rel PfuDNS-polimeráz alkalmazásával2.5 Random-primed DNA synthesis by PCR using PfuDNA polymerase

A Pfu-DNS-polimeráz különösen hőstabilis, és az enzimnek inherens 3’ —>5’ exonukleázaktivitása van, de nincsPfu DNA polymerase is particularly thermostable, and the enzyme has inherent 3’ —>5’ exonuclease activity, but no

- 64 5' ->3' exonukleázaktivitása. Bázisszubsztitúciós pontosságát 2xl06 értékre becsülik.- 64 5'->3' exonuclease activity. Its base substitution accuracy is estimated at 2xl0 6 .

1. 50 ng (0,175 pmól) Rl-DNS-t és azonos mennyiségű R2-DNS-t oldottunk fel H20-ban, és kevertünk össze 6,13 μg (mintegy 1,7 nmól) dp(N)i2 véletlenszerű láncindítóval.1. 50 ng (0.175 pmol) of Rl-DNA and an equal amount of R2-DNA were dissolved in H 2 0 and mixed with 6.13 μg (approximately 1.7 nmol) of dp(N) i2 random primer.

2. 50 μΐ 2-szeres töménységű előelegyet [összetétele: 5-szörösére hígított klónozott-Pfu-puffér (Stratagene, La Jolla, CA, USA) , egyenként 2 mM dATP, dCTP, dGTP és dTTP] adtunk a reakcióelegyhez, majd az elegy teljes térfogatát 99 μΐ-re egészítettük ki H20-val.2. 50 μΐ of a 2-fold concentration premix [composition: 5-fold diluted cloned-Pfu-buffer (Stratagene, La Jolla, CA, USA), 2 mM each of dATP, dCTP, dGTP and dTTP] was added to the reaction mixture, then the total volume of the mixture was made up to 99 μΐ with H 2 0.

3. Miután 96 C°-on 5 percig inkubáltuk az elegyet, 2,5 egységnyi (mintegy 1,0 μΐ) Pfu-DNS-polimerázt (Stratagene, La Jolla, CA, USA), adtunk hozzá. 35 hőmérsékleti ciklust hajtottunk végre, mindegyiküket az alábbi programmal: 60 másodperc 95 C°-on, 60 másodperc 55 C°-on és 50 másodperc 72 C°-on, ezúttal az utolsó lépésben nem végeztünk lánchosszabbítást. A reakciót egy DNA Engine PTC200 készülékben (MJ Research, Inc., Watertown, MA, USA) végeztük. Az itt leírt reakciókörülmények között a láncindítással előállított termékek hossza mintegy 50-500 bp.3. After incubation at 96°C for 5 min, 2.5 units (approximately 1.0 μΐ) of Pfu DNA polymerase (Stratagene, La Jolla, CA, USA) were added. 35 temperature cycles were performed, each with the following program: 60 s at 95°C, 60 s at 55°C, and 50 s at 72°C, this time without extension in the final step. The reaction was performed in a DNA Engine PTC200 (MJ Research, Inc., Watertown, MA, USA). Under the reaction conditions described here, the length of the priming products was approximately 50-500 bp.

4. A reakciót úgy állítottuk le, hogy a mintát jégen 0 C°-ra hűtöttük. A reakcióelegyhez 100 μΐ jéghideg H2O-t adtunk.4. The reaction was stopped by cooling the sample on ice to 0 C°. 100 μΐ ice-cold H 2 O was added to the reaction mixture.

5. A véletlen láncindítású termékeket úgy tisztítottuk meg, hogy az egész reakcióelegyet Microcon-100 (a templát és a fehérjék eltávolítása végett) és Microcon-10 szűrőn (a láncindítók és az 40 bázisnál kisebb fragmensek eltávolítása végett) hajtottuk át. A visszatartott frakciót5. Randomly primed products were purified by passing the entire reaction mixture through a Microcon-100 filter (to remove template and proteins) and a Microcon-10 filter (to remove primers and fragments smaller than 40 bases). The retained fraction

- 65 (mintegy 65 μΐ) a Microcon 10-ből nyertük ki. Ebben a frakcióban, amely a kívánt, véletlen láncindítással előállított termékeket tartalmazta, a puffért PCR-reakciópufferre cseréltük le, az új Microcon 10-el, és ezt a frakciót használtuk a teljes gén újra összeszereléséhez.- 65 (about 65 μΐ) was recovered from Microcon 10. In this fraction, which contained the desired random priming products, the buffer was replaced with PCR reaction buffer, with new Microcon 10, and this fraction was used to reassemble the entire gene.

(3) A teljes gén újbóli összeszerelése(3) Reassembly of the entire gene

1. A PCR-rel történő összeszereléshez 10 μΐ Microcon10-ből származó DNS-fragmenst, 20 μΐ kétszer tömény PCRelőelegyet [ötszörösére hígítva klónozott Pfu-puffer, egyenként 0,5 mM dNTP-k, 0,1 egység/μΐ klónozott Pfupolimeráz (Stratagene, La Jolla, USA)], és 15 μΐ H2O-t öszszekevertünk jégen.1. For PCR assembly, 10 μΐ DNA fragment from Microcon10, 20 μΐ twice-concentrated PCR premix [5-fold diluted cloned Pfu buffer, 0.5 mM dNTPs each, 0.1 unit/μΐ cloned Pfu polymerase (Stratagene, La Jolla, USA)], and 15 μΐ H 2 O were mixed on ice.

2. Miután az elegyet 96 C°-on három percig inkubáltuk, 40 hőmérsékleti ciklust hajtottunk végre a következő programmal: 1,0 perc 95 C°-on, 1,0 perc 55 C°-on, és 1,0 perc +5 másodperc/ciklus 72 C°-on, az utolsó ciklus lánchosszabbítási lépését 72 C°-on, végeztük 10 percig egy DNA Engine PTC-200 készülékben (MJ Research, Inc., Watertown, MA, USA), ásványi olaj hozzáadása nélkül.2. After incubation at 96°C for three minutes, 40 temperature cycles were performed with the following program: 1.0 min at 95°C, 1.0 min at 55°C, and 1.0 min +5 sec/cycle at 72°C, with the chain extension step of the last cycle at 72°C for 10 minutes in a DNA Engine PTC-200 (MJ Research, Inc., Watertown, MA, USA) without the addition of mineral oil.

3. A 20., a 30. és a 40. ciklusban 3 μΐ alikvot részt eltávolítottunk a reakcióelegyből és agaróz-gélelektroforézissel analizáltuk. Az újra összeszerelődött PCR-termék 40 ciklus után a megfelelő méretű terméket tartalmazta egy, az alacsonyabb és a magasabb élettartományok irányában elkent csíkban.3. At cycles 20, 30 and 40, 3 μΐ aliquots were removed from the reaction mixture and analyzed by agarose gel electrophoresis. The reassembled PCR product after 40 cycles contained the correct size product in a band smeared in the direction of the lower and higher lifetime ranges.

(4) Amplifikáció(4) Amplification

Ezen első PCR helyesen összeszerelt termékét tovább amplifikáltuk egy második PCR-eljárásban, amely során aThe correctly assembled product of this first PCR was further amplified in a second PCR run, during which the

- 66 templát-DNS végeivel komplementer PCR-láncinditókat alkalmaztunk.- PCR primers complementary to the ends of 66 template DNA were used.

1. A génösszeszerelő PCR-elegy 2,0 μΐ-es alikvotjait alkalmaztuk templátként 100 μΐ standard PCR-reakciókban, amely reakcióelegy a Pl-láncinditóból (5'CCGAGCGTTGC ATATGTGGAAG3'; 15. azonosítószámú szekvencia) és a P2láncindítóból (5’CGACTCTAGAGGATCCGATTC3'; 16. azonosítószámú szekvencia) egyenként 0,3 mM-t tartalmazott, továbbá 1,5 mM MgCl2-t, 10 mM Tris-HCl-t (pH 9,0), 50 mM káliumkloridot, egyenként 200 mM négyféle dNTP-t, 2,5 egység Taq-polimerázt (Promega, Madison, WI, USA) és 2,5 egységé Pfu-polimerázt (Stratagene, La Jolla, CA, USA) .1. 2.0 μΐ aliquots of the gene assembly PCR mixture were used as templates in 100 μΐ standard PCR reactions containing 0.3 mM each of the P1 primer (5'CCGAGCGTTGC ATATGTGGAAG3'; SEQ ID NO: 15) and the P2 primer (5'CGACTCTAGAGGATCCGATTC3'; SEQ ID NO: 16), 1.5 mM MgCl 2 , 10 mM Tris-HCl (pH 9.0), 50 mM potassium chloride, 200 mM each of four dNTPs, 2.5 units of Taq polymerase (Promega, Madison, WI, USA), and 2.5 units of Pfu polymerase (Stratagene, La Jolla, CA, USA).

2. Miután három percig inkubáltuk 96 C°-on, 15 hőmérsékleti ciklust hajtottunk végre következő programmal: 60 másodperc 95 C°-on, 60 másodperc 55 C°-on, és 50 másodperc 72 C°-on, majd további 15 hőmérsékleti ciklust a következő programmal: 60 másodperc 95 C°-on, 60 másodperc 55 C°-on és 50 másodperc (+5 másodperc/ciklus) 72 C°-on, az utolsó ciklusban a lánchosszabbítási lépés 10 percig tartott 72 C°on. A reakciót egy DNA Engine PTC-200 készülékben (MJ Research, Inc., Watertown, MA, USA) hajtottuk végre ásványi olaj hozzáadása nélkül.2. After incubation for three minutes at 96°C, 15 temperature cycles were performed with the following program: 60 seconds at 95°C, 60 seconds at 55°C, and 50 seconds at 72°C, followed by another 15 temperature cycles with the following program: 60 seconds at 95°C, 60 seconds at 55°C, and 50 seconds (+5 seconds/cycle) at 72°C, with the chain extension step in the last cycle lasting 10 minutes at 72°C. The reaction was performed in a DNA Engine PTC-200 (MJ Research, Inc., Watertown, MA, USA) without the addition of mineral oil.

3. Az amplifikáció, a szubtilizin E teljes génjének megfelelő méretű, nagy mennyiségű PCR-terméket eredményezett .3. The amplification resulted in a large amount of PCR product, corresponding in size to the entire subtilisin E gene.

(5) Klónozás(5) Cloning

Mivel a rövid DNS-fragmenseket öt különböző DNSpolimerázzal állítottuk elő, a végső, amplifikált, összeSince the short DNA fragments were produced with five different DNA polymerases, the final amplified, assembled

- 67 szerelt PCR-géntermékekből öt különböző elegy állt rendelkezésünkre. Mindegyik DNS-elegyet felhasználtuk a megfelelő mutáns szubtilizin E könyvtár létrehozására.- Five different mixtures of 67 assembled PCR gene products were available. Each DNA mixture was used to create the corresponding mutant subtilisin E library.

1. A PCR-rel amplifikált, összeszerelt terméket Wizard DNA-CleanUp reagenskészlettel (Promega, Madison, WI, USA) tisztítottuk, BamHI-gyel és Ndel-gyel emésztettük, majd 0,8%-os agarózgélben elektroforézist végeztünk. A 986 bp hosszúságú terméket kivágtuk a gélből és Wizard PCR Prep reagenskészlettel (Promega, Madison, WI, USA) tisztítottuk. A termékeket a pBE3 átviteli vektorból BamHI-gyel és Ndelgyel végzett emésztéssel kapott vektorral ligáitűk.1. The PCR-amplified assembled product was purified using the Wizard DNA-CleanUp kit (Promega, Madison, WI, USA), digested with BamHI and NdeI, and electrophoresed in a 0.8% agarose gel. The 986 bp product was excised from the gel and purified using the Wizard PCR Prep kit (Promega, Madison, WI, USA). The products were ligated with the vector obtained from the pBE3 transfer vector by digestion with BamHI and NdeI.

2. E. coli HB101 kompetens sejteket transzformáltunk a fenti ligálóeleggyel, és így mutáns könyvtárat hoztunk létre. A könyvtárból mintegy 400 transzformánst egyesítettünk, és az egyesített mintából rekombináns plazmidkeveréket izoláltunk.2. E. coli HB101 competent cells were transformed with the above ligation mixture to generate a mutant library. Approximately 400 transformants from the library were pooled and a recombinant plasmid mixture was isolated from the pooled sample.

3. B. subtilis DB428 kompetens sejteket transzformáltunk a fenti izolált plazmidkeverékkel, és így a szubtilizin E változatokból egy másik könyvtárat hoztunk létre.3. B. subtilis DB428 competent cells were transformed with the above isolated plasmid mixture, thus creating another library of subtilisin E variants.

4. A véletlenszerű láncindításhoz használt DNS-polimeráznak megfelelően a rövid, naszcens DNS-fragmensékből előállított öt könyvtárat a következőképpen neveztük el: könyvtár/Klenow, könyvtár/T4, könyvtár/szekvenáz, könyvtár/Stoffel és könyvtár/Pfu. Mindegyik könyvtárból mintegy 400 transzformánst csíptünk fel véletlenszerűen, és ezeket vizsgáltuk hőstabilitás szempontjából [lásd a (7) lépést].4. The five libraries prepared from short nascent DNA fragments were named as follows, according to the DNA polymerase used for random priming: library/Klenow, library/T4, library/sequenase, library/Stoffel, and library/Pfu. Approximately 400 transformants were randomly picked from each library and tested for thermal stability [see step (7)].

(6) A véletlenszerű (random) kiónok szekvenálása(6) Sequencing of random clones

A B. subtilis DB428 könyvtár/Klenow-ból tíz véletlenszerű kiónt választottunk ki DNS-szekvenciaanalizis céljából. A rekombináns plazmidokat egyenként tisztítottuk B. subtilis DB428-ból QIAprep spin plasmid miniprep kit (QIAGEN) alkalmazásával az eljárást annyiban módosítva, hogy a Pl-puffer 2 mg/ml lizozimot adtunk, és a sejteket 5 percig inkubáltuk 37 C°-on, majd visszatranszformáltuk kompetens E. coli HB101-sejtekbe, majd újratisztítottuk QIAprep spin plasmid miniprep kit alkalmazásával, hogy a szekvenáláshoz megfelelő minőségű DNS-t kapjunk. A szekvenálást egy ABI 373 DNA szekvenálórendszerrel, a Dye Terminator Cycle Sequencing reagenskészlet (Perkin-Elmer Corp., Norwalk, CT, USA) alkalmazásával végeztük.Ten random clones were selected from the B. subtilis DB428 library/Klenow for DNA sequence analysis. Recombinant plasmids were individually purified from B. subtilis DB428 using the QIAprep spin plasmid miniprep kit (QIAGEN) with the modification that 2 mg/ml lysozyme was added to the PI buffer and the cells were incubated for 5 min at 37°C, then transformed back into competent E. coli HB101 cells and repurified using the QIAprep spin plasmid miniprep kit to obtain DNA of sufficient quality for sequencing. Sequencing was performed on an ABI 373 DNA sequencing system using the Dye Terminator Cycle Sequencing reagent kit (Perkin-Elmer Corp., Norwalk, CT, USA).

(7) Szkrínelés hőstabilitás szempontjából(7) Screening for thermal stability

Mind az öt, a (4) lépésben ismertetett könyvtárból mintegy 400 transzformánst szkríneltünk. A szkrínelést a korábban leírt vizsgálati eljárással végeztük (33, 35), szubsztrátként szukcinil-Ala-Ala-Pro-Phe-p-nitroanilid-ot (25. azonosítószámú szekvencia) alkalmazva. A plazmidkönyvtárat tartalmazó B. subtilis DB428-at 20 pg/ml kanamicint tartalmazó LB-lemezeken tenyésztettük 37 C°-on. 18 óra múlva egy 96-lyukú tálcára, amely 100 μΐ kanamicintartalmú SG-tápközeget tartalmazott, lyukanként egy-egy telepet oltottunk át. Ezeket a telepeket rázattuk, és 37 C°-on 24 órán keresztül inkubáltuk, hogy a sejtek telítődésig szaporodhassanak. A sejteket ezután lecentrifugáltuk, és a felülúszóból mintát vettünk a hőstabilitásiApproximately 400 transformants were screened from each of the five libraries described in step (4). Screening was performed using the previously described assay procedure (33, 35) using succinyl-Ala-Ala-Pro-Phe-p-nitroanilide (SEQ ID NO: 25) as the substrate. B. subtilis DB428 containing the plasmid library was grown on LB plates containing 20 pg/ml kanamycin at 37°C. After 18 hours, one colony per well was inoculated into a 96-well plate containing 100 μΐ kanamycin in SG medium. These colonies were shaken and incubated at 37°C for 24 hours to allow the cells to grow to saturation. The cells were then centrifuged and a sample of the supernatant was taken for thermal stability analysis.

- 69 vizsgálathoz. Mindegyik tenyésztőtálcát 3 példányban lemásoltuk, azaz 96-lyukú replica vizsgálótálcákat készítettünk, amelyek mindegyik lyuka a felülúszó 10 ml-ét tartalmazta. A szubtilizin-aktivitásokat 100 ml aktivitási vizsgálóoldat [0,2 mM szukcinil-Ala-Ala-Pro-Phe-p-nitroanilid (25. azonosítószámú szekvencia, 100 mM Tris-HCl, 10 mM CaCl2, pH 8,0, 37 C°] hozzáadásával mértük. A reakciósebességet 405 nm-en követtük egy percig egy ThermoMax mikrotálca-leolvasóval (Molecular Devices, Sunnyvale, CA, USA). A szobahőmérsékleten mért aktivitást használtuk az aktív kiónok frakciójának kiszámításához (a vad típushoz képest kevesebb mint 10% aktivitást mutató kiónokat inaktívnak tekintettük). A kezdeti aktivitást (Ai) azután mértük meg, miután a vizsgálótálcát 65 C°-on 10 percig inkubáltuk úgy, hogy közvetlenül ezután hozzáadtunk 100 μΐ előmelegített (37 C°) vizsgálóoldatot [0,2 mM szukcinilAla-Ala-Pro-Phe-p-nitroanilid (25. azonosítószámú szekvencia, 100 mM Tris-HCl, 10 mM CaCl2, pH 8,0} mindegyik lyukhoz. A maradék aktivitást (Ar) 40 perc inkubálás után mértük meg.- For 69 assays. Each culture plate was replicated in triplicate, i.e. 96-well replica assay plates were prepared, each well containing 10 ml of supernatant. Subtilisin activities were measured by adding 100 μl of activity assay solution [0.2 mM succinyl-Ala-Ala-Pro-Phe-p-nitroanilide (SEQ ID NO: 25, 100 mM Tris-HCl, 10 mM CaCl 2 , pH 8.0, 37°C]. The reaction rate was monitored at 405 nm for one minute using a ThermoMax microplate reader (Molecular Devices, Sunnyvale, CA, USA). The activity measured at room temperature was used to calculate the fraction of active clones (clones with less than 10% activity compared to wild type were considered inactive). The initial activity (Ai) was measured after incubating the assay plate at 65°C for 10 minutes by immediately adding 100 μl of pre-warmed (37°C) assay solution. [0.2 mM succinylAla-Ala-Pro-Phe-p-nitroanilide (SEQ ID NO: 25, 100 mM Tris-HCl, 10 mM CaCl 2 , pH 8.0} to each well. The residual activity (Ar) was measured after 40 min of incubation.

(8) Szekvenciaanalízis(8) Sequence analysis

Szkrinelés után az egyik kiónt, amely a legnagyobb hőstabilitást mutatta a könyvtár/Klenow-ból származó 400 transzformáns közül, kanamicin-tartalmú LB-agarlemezre oltottuk át, és ezen a lemezen nőtt különálló telepekből csövekben folyékony tenyészeteket hoztunk létre glicerines törzstenyészetek létrehozása és plazmidpreparálás céljából. A rekombináns plazmidot QIAprep spin plasmid miniprepAfter screening, one clone that showed the highest thermal stability among the 400 transformants from the library/Klenow was inoculated onto a kanamycin-containing LB agar plate, and individual colonies grown on this plate were used to establish liquid cultures in tubes for the generation of glycerol stocks and plasmid preparation. The recombinant plasmid was prepared using a QIAprep spin plasmid miniprep

- 70 reagenskészlet (QUIAGEN) alkalmazásával tisztítottuk az eljárást annyiban megváltoztatva, hogy 2 mg/ml lizozimot adtunk Pl-pufferhez, és a sejteket 5 percig inkubáltuk 37 C°on, majd a plazmidot kompetens E. coli HB101-sej tekbe transzformáltuk be, és azután újra QIAprep spin plasmid miniprep reagenskészlettel tisztítottuk, hogy szekvenálásra alkalmas minőségű DNS-t nyerjünk. A szekvenálást egy ABI373 DNA szekvenálórendszerrel Dye Terminator Cycle Sequencing reagenskészlet (Perkin-Elmer Corp., Norwarlk, CT, USA) alkalmazásával végeztük.- 70 reagent kit (QUIAGEN) was used to purify the plasmid, modifying the procedure by adding 2 mg/ml lysozyme to PI buffer and incubating the cells for 5 min at 37°C, then transforming the plasmid into competent E. coli HB101 cells and then purifying it again with the QIAprep spin plasmid miniprep kit to obtain DNA of suitable quality for sequencing. Sequencing was performed on an ABI373 DNA sequencing system using the Dye Terminator Cycle Sequencing reagent kit (Perkin-Elmer Corp., Norwalk, CT, USA).

EredményekResults

1. A véletlen szekvencián alapuló rekombinációra jellemző rekombinációs gyakoriság és hatékonyság1. Typical recombination frequency and efficiency for random sequence-based recombination

A véletlen láncindítású eljárást a fent ismertetettek szerint végeztük. Az eljárást az 1. ábrán szemléltetjük. A mutáns könyvtár/Klenow-ból 10 kiónt választottunk ki véletlenszerűen és szekvenáltuk őket. Amint azt a 12. ábrán és az 5. táblázatban összefoglaltuk, mindegyik klón különbözött az eredeti géntől. Az eredeti RÍ- vagy R2-génekhez viszonyított egy-egy egyedi pontmutáció előfordulási gyakorisága a rekombináns génekben 40% és 70% között változott, az 50%-os várható érték körül ingadozva. Ez azt jelzi, hogy a két eredeti gén majdnem véletlenszerűen rekombinálódott, a véletlen láncindítású módszer alkalmazásakor. A 12. ábra bemutatja azt is, hogy mind a 10 mutáció rekombinálódhat vagy kivágódhat, még akkor is, ha csupán 12 bázispárnyira vannak egymástól.The random priming procedure was performed as described above. The procedure is illustrated in Figure 1. Ten clones were randomly selected from the mutant library/Klenow and sequenced. As summarized in Figure 12 and Table 5, each clone differed from the original gene. The frequency of a single point mutation in the recombinant genes relative to the original R1 or R2 genes varied between 40% and 70%, fluctuating around the expected value of 50%. This indicates that the two original genes recombined almost randomly when the random priming procedure was used. Figure 12 also shows that all 10 mutations could recombine or be excised, even though they were only 12 base pairs apart.

- 71 Ezután megbecsültük a szubtilizin hőinaktivációjának sebességét 65 C°-on, az (5) lépésben előállított öt könyvtár mindegyikéből begyűjtött 400 véletlenszerű analizásával. Az egy 96-lyukú lemezen kapott hőstabilitás-értékeket a 13. ábra mutatja be, csökkenő sorrendben ábrázolva. A kiónok mintegy 21%-a az N181D- és az N218S-mutációt egyaránt tartalmazó mutánséval összehasonlítható hőstabilitást eredményezett. Ez azt jelzi, hogy az RC2-ből származó N181D-mutáció és az RCl-ből származó N218S-mutáció véletlenszerűen rekombinálódott. A könyvtár/Klenow-ból származó, szkrínelt 400 transzformáns közül legnagyobb hőstabilitást mutató klón szekvencianalízise szerint a klón mind az N181D-, mind az N218S-mutációt tartalmazta.- 71 The rate of heat inactivation of subtilisin at 65°C was then estimated by analyzing 400 random clones collected from each of the five libraries prepared in step (5). The thermostability values obtained in a 96-well plate are shown in Figure 13, in descending order. Approximately 21% of the clones resulted in thermostability comparable to that of the mutant containing both the N181D and N218S mutations. This indicates that the N181D mutation from RC2 and the N218S mutation from RC1 recombined randomly. Sequence analysis of the clone with the highest thermostability among the 400 transformants screened from the library/Klenow indicated that the clone contained both the N181D and N218S mutations.

2. Az véletlenszerű láncindítású eljárás során újonnan bevitt mutációk gyakorisága2. Frequency of newly introduced mutations during the random priming procedure

Az öt B. subtilis DB428-könyvtár [lásd (5) lépést] mindegyikéből mintegy 400 transzformánst csíptünk fel, majd tenyésztettünk 20 gg/ml kanamicinnel kiegészített SGtápközegben 96-lyukú tálcákon. Ezekben a tenyészetekben szkríneltük a szubtilizin E aktivitását. A kiónok mintegy 77-84%-a expresszált aktív enzimet, miközben a transzformánsok 16-23%-a inaktív volt, feltehetően az újonnan bevitt mutációknak köszönhetően. Korábbi tapasztalatokból tudjuk, hogy ez az inaktivációs arány 1-2 mutáció/gén nagyságrendű mutációs arányra utal (35).Approximately 400 transformants were picked from each of the five B. subtilis DB428 libraries [see step (5)] and cultured in 96-well plates in SG medium supplemented with 20 µg/ml kanamycin. These cultures were screened for subtilisin E activity. Approximately 77-84% of the clones expressed active enzyme, while 16-23% of the transformants were inactive, presumably due to newly introduced mutations. From previous experience, this inactivation rate is indicative of a mutation rate of the order of 1-2 mutations/gene (35).

Amint azt a 12. ábrán bemutatjuk, 18 új pontmutációt vittünk be az eljárás során. Ez a hibaarány, 0,18%, 1-2 új pontmutációnak felel meg génenként, amely arány egyezik azAs shown in Figure 12, 18 new point mutations were introduced during the procedure. This error rate, 0.18%, corresponds to 1-2 new point mutations per gene, which is in line with the

- 72 inaktivációs görbéből meghatározottal. A mutációk közel véletlenszerűen oszlanak el a gén mentén.- Determined from 72 inactivation curves. Mutations are distributed almost randomly along the gene.

5. táblázatTable 5

Nukleotid- és aminosav-szubsztitúciók a könyvtár/Klenow-ból származó 10 véletlenszerű kiónbanNucleotide and amino acid substitutions in 10 random clones from the library/Klenow

Klón Clone Pozitív Positive Bázisszubsztitúció Base substitution Szubsztitúció típusa Substitution type Aminosav- szusztitúció Amino acid substitution Szubsztitú- ció-típusa Substitution type C#1 C#1 839 839 A The —> —> c c transzverzió transversion Gly Gly -> Gly -> Gly szinonim synonym C#2 C#2 722 722 A The —> —> G G átmenet transition Ser Ser -> Ser -> Cheese szinonim synonym C#2 C#2 902 902 T T —> —> C C átmenet transition Val With -> Val -> With szinonim synonym C#2 C#2 1117 1117 C C —> —> G G transzverzió transversion Ser Ser —> Ser —> Cheese szinonim synonym C#4 C#4 809 809 T T -> -> C C átmenet transition Asn Asn —> Asn —> Asn szinonim synonym C#4 C#4 1098 1098 G G —> —> C C transzverzió transversion Gly Gly —> Alá —> Under nem-szinonim non-synonymous C#4 C#4 1102 1102 T T —> —> C C átmenet transition Alá Under —> Alá —> Under szinonim synonym C#6 C#6 653 653 C C A The transzverzió transversion His His -> He -> Hey nem-szinonim non-synonymous C#6 C#6 654 654 A The —> —> T T transzverzió transversion His His —He —Hey nem-s zinonim synonym of gender C#6 C#6 657 657 T T —> —> C C átmenet transition Val With —> Alá —> Under nem-szinonim non-synonymous C#6 C#6 658 658 A The —> —> C C transzverzió transversion Val With —> Alá —> Under nem-szinonim non-synonymous C#6 C#6 1144 1144 A The —> —> G G átmenet transition Alá Under —> Alá —> Under szinonim synonym C#6 C#6 1147 1147 A The —> —> G G átmenet transition Alá Under —> Alá —> Under szinonim synonym C#7 C#7 478 478 T T C C átmenet transition He Hey —He —Hey szinonim synonym C#9 C#9 731 731 A The G G átmenet transition Alá Under —> Alá —> Under szinonim synonym C#9 C#9 994 994 A The -> -> G G átmenet transition Val With —> Val —> With szinonim synonym C#10 C#10 1111 1111 A The —> —> G G átmenet transition Gly Gly —Gly —Gly szinonim synonym C#10 C#10 1112 1112 A The —> —> T T transzverzió transversion Thr Thr —> Ser —> Cheese nem-szinonim non-synonymous

- 73 A mutációk típusait az 5. táblázatban soroltuk fel. A mutáció iránya egyértelműen nem véletlenszerű. Például, az A gyakrabban változik G-re, mint akár T-re vagy C-re. Minden átmenet, különösen a T-C és az A-G, gyakrabban fordul elő, mint a transzverziók. Néhány nukleotid könnyebben mutál, mint mások. A tíz szekvenált kiónban egy G-C, egy C-G és egy C-A transzverziót találtunk. Ezek a mutációk nagyon ritkán jönnek létre. A szubtilizin hibaeérzékenyített (error-prone) PCR-mutagenezise során (37) . A véletlen láncindítású eljárás aminosav-szubsztitúciók szélesebb körének létrejöttét teheti lehetővé, mint a PCR-alapú pontmutagenezis.- 73 The types of mutations are listed in Table 5. The direction of mutation is clearly not random. For example, A changes to G more often than to either T or C. All transitions, especially T-C and A-G, occur more frequently than transversions. Some nucleotides mutate more readily than others. One G-C, one C-G, and one C-A transversion were found in the ten clones sequenced. These mutations are very rare. During error-prone PCR mutagenesis of subtilisin (37) . The random priming procedure may allow for a wider range of amino acid substitutions than PCR-based point mutagenesis.

Érdekes megjegyezni, hogy az eredeti RÍ- és R2-gén 646-667. pozícióiban egy rövid szekvenciarész (5' C GGT ACG CAT GTA GCC GGT ACG 3’, 16. azonosítószámú szekvencia) a következő szekvenciára változott: 5'-C GGT ACG ATT GCC GCC GGT ACG 3', 17. azonosítószámú szekvencia) a C#6 véletlenszerű kiónban. Mivel ez a szekvenciarész mindkét végén megismétlődő rövid szakaszt tartalmaz, az újonnan bevitt mutáció - csupán pontmutációs folyamat helyett - láncelcsúszáson alapuló párosodási hiba (slipped-strand mispairing process) következménye lehet. Mivel fáziseltolódás nem lép fel, ez a fajta elcsúszás hasznos lehet a doménkonverzió során.It is interesting to note that a short sequence fragment at positions 646-667 of the original R1 and R2 genes (5' C GGT ACG CAT GTA GCC GGT ACG 3', SEQ ID NO: 16) changed to the following sequence: 5'-C GGT ACG ATT GCC GCC GGT ACG 3', SEQ ID NO: 17) in the C#6 random clone. Since this sequence fragment contains a short segment repeated at both ends, the newly introduced mutation may be the result of a slipped-strand mispairing process, rather than a mere point mutation process. Since no phase shift occurs, this type of slippage may be useful during domain conversion.

3. Különböző DNS-polimerázok másolási pontosságának összehasonlítása a véletlen láncindítású eljárás során3. Comparison of the copying accuracy of different DNA polymerases during the random priming process

A véletlen láncindítású rekombináció során a homológ DNS-szekvenciák majdnem véletlenszerűen rekombinálódnak, ésDuring random primer recombination, homologous DNA sequences recombine almost randomly, and

- 74 ezen kívül új pontmutációk is keletkeznek. Bár ezek a pontmutációk hasznos sokféleséget jelenthetnek némely in vitro evolúciós alkalmazásban, már korábban azonosított jótékony hatású mutációk rekombinációja során problematikusak, különösen ha a mutációs arány ilyen nagy. A véletlen láncindítású eljárás során a hibaarány szabályozása ezért különösen jelentős, amennyiben ezt a módszert in vitro evolúciós problémák megoldására kívánjuk alkalmazni sikeresen. Különböző DNS-polimerázok választásával és a reakciókörülmények módosításával a véletlen láncindítású molekuláris szaporító módszer különböző hibaaránnyal jellemezhető mutánskönyvtárak létrehozásához igazíthatjuk hozzá.- 74 in addition, new point mutations are generated. Although these point mutations may provide useful diversity in some in vitro evolutionary applications, they are problematic when recombining previously identified beneficial mutations, especially when the mutation rate is so high. Controlling the error rate in the random priming procedure is therefore particularly important if this method is to be successfully applied to solve in vitro evolutionary problems. By choosing different DNA polymerases and modifying the reaction conditions, the random priming molecular propagation method can be adapted to generate mutant libraries with different error rates.

Az E. coli DNS-polimeráz I Klenow-fragmensét, a C4 bakteriofág DNS-polimerázát, a T7-szekvenáz 2.0 változat DNS-polimerázt, a Taq-polimeráz Stoffel-fragmensét és a Pfu-polimerázt teszteltük a naszcens DNS-fragmens-szintézis során. A kapott öt populáció aktivitási profilja [lásd a (5) lépést] a 13. ábrán látható. Ezen profilok létrehozása érdekében az egyes kiónok aktivitásait, amelyeket a 96lyukú tálcán elvégzett szkrínelő vizsgálatban mértünk meg, csökkenő sorrendben ábrázoltuk. A könyvtár/Stoffel és a könyvtár/Klenow nagyobb százalékban tartalmaznak vad típusú vagy inaktív szubtilizin E kiónt, mint a könyvtár/Pfu. Mind az öt populációban a vad típusú és az inaktív kiónok százalékos aránya 17-30%.The Klenow fragment of E. coli DNA polymerase I, the DNA polymerase of bacteriophage C4, the DNA polymerase of T7 sequence version 2.0, the Stoffel fragment of Taq polymerase, and the Pfu polymerase were tested in nascent DNA fragment synthesis. The activity profiles of the five resulting populations [see step (5)] are shown in Figure 13. To generate these profiles, the activities of the individual clones, as measured in the 96-well plate screening assay, were plotted in descending order. The library/Stoffel and the library/Klenow contained a higher percentage of wild-type or inactive subtilisin E clones than the library/Pfu. The percentage of wild-type and inactive clones in all five populations was 17-30%.

8. példaExample 8

Meghatározott szegélyező láncindítók és bolyongó láncinditás alkalmazása egyszálú DNS rekombinálásáraUse of specific flanking primers and wandering primers for single-stranded DNA recombination

Ez a példa a bolyongó láncindítással kiegészített meghatározott láncindítású rekombináció alkalmazását mutatja be, egyszálú DNS-rekombinációja során.This example demonstrates the use of specific primer recombination supplemented with wandering primers during single-stranded DNA recombination.

Az eljárás leírásaDescription of the procedure

Egyszálú DNS-t számos eljárással előállíthatunk, legkönnyebben segítő (helper) fág alkalmazásával, plazmidból. Számos jelenleg használt vektor a fonalas fágokból származik, például M13mp származék. Sejtekbe történő transzformálás után ezek a vektorok egyaránt létrehozhatnak egy új kettősszálú gyűrűt, akár egy egyesszálú gyűrűt, amely a vektor két szálának egyikéből származik. Az egyszálú gyűrűk fágrészecskékké csomagolódnak be, azok szekretálódnak a sejtekből és könnyen tisztíthatok a tenyészet felülúszójából.Single-stranded DNA can be produced by several methods, most easily by using a helper phage, from a plasmid. Many vectors currently in use are derived from filamentous phages, such as the M13mp derivative. After transformation into cells, these vectors can either form a new double-stranded ring or a single-stranded ring derived from one of the two strands of the vector. The single-stranded rings are packaged into phage particles, which are secreted from the cells and can be easily purified from the culture supernatant.

Két meghatározott láncindítót (például a templát 5’ és 3' végeivel hibridizálódókat) alkalmaztunk ebben a példában egyszálú gének rekombinálására. A végső PCRamplifikálás előtt csupán a láncindítók egyikére van szükség. A meghosszabbított láncú rekombinációs láncindítókat először a bolyongó láncindítású eljárásban (StEP) állítjuk elő, amely denaturáció, majd az azt követő szélsőségesen lerövidített hibridizációs/lánchosszabbítási lépés/ek/ ismételt ciklusaiból áll. A lánchosszabbított fragmenseket azután teljes hosszúságú génekké szereljük össze hőmérsékleti ciklusokkal végrehajtott homológ génösszeszerelésselTwo specific primers (i.e., those that hybridize to the 5’ and 3’ ends of the template) were used in this example to recombine single-stranded genes. Only one of the primers is needed before final PCR amplification. The extended-strand recombination primers are first prepared in the wandering priming procedure (StEP), which consists of repeated cycles of denaturation followed by extremely shortened hybridization/extension step(s). The extended fragments are then assembled into full-length genes by homologous gene assembly using temperature cycling.

- 76 DNS-polimeráz jelenlétében, amit egy génamplifikációs lépés követ.- 76 in the presence of DNA polymerase, followed by a gene amplification step.

A bolyongó láncindítású eljárás előrehaladását úgy követjük, hogy alikvot részeket (10 μΐ-t) távolítunk el a reakciócsőből (100 μΐ kiindulási térfogat) a láncindító meghosszabbításának különböző időpontjaiban, és elválasztjuk a DNS-fragmenseket agaróz-gélelektroforézissel. A hatékony láncindító-hosszabbítás bizonyítékaként egy alacsony molekulatömegű elkenődés jelenik meg a folyamat elején, amely a ciklusok növekvő számával párhuzamosan a nagyobb molekulatömeg-tartomány felé tolódik el. A kezdeti reakciókörülményeket úgy állítjuk be, hogy lehetővé tegyék a templát denaturációját (például 94 C°-on 30 másodpercig tartó denaturáció), majd ezt egy nagyon rövid hibridizációs/lánchosszabbítási lépés (vagy lépések) követi/k/ (például 55 C°-on 1-15 másodpercig) . Ezt 5-20 cikluson keresztül folytatjuk, mielőtt a reakcióból mintát vennénk. Jellemző módon a bolyongó lánchosszabbítás 20-200 ciklusa szükséges ahhoz, hogy olyan egyszálú DNS-elkenődésekét hozzunk létre, amelyek nagyobb méretnek felelnek meg, mint a teljes gén hossza.The progress of the wandering primer process is monitored by removing aliquots (10 μΐ) from the reaction tube (100 μΐ starting volume) at different times during primer extension and separating the DNA fragments by agarose gel electrophoresis. Evidence of efficient primer extension is the appearance of a low molecular weight smear early in the process, which shifts toward the higher molecular weight range with increasing number of cycles. Initial reaction conditions are set to allow template denaturation (e.g., denaturation at 94°C for 30 seconds), followed by a very short hybridization/extension step (or steps) (e.g., 55°C for 1-15 seconds). This is continued for 5-20 cycles before the reaction is sampled. Typically, 20-200 cycles of wandering chain elongation are required to create single-stranded DNA smears that are larger than the length of the entire gene.

A kísérleti terv ugyanaz volt, mint az 1. példában. Két hőstabilis, mutáns szubtilizin E gént, az RÍ- és az R2gént szubklónoztuk az M13mpl8-vektorba EcoRI és BamHI restrikciós enzimekkel emésztve. Az egyszálú DNS-t az ismert módon állítottuk elő (39).The experimental design was the same as in Example 1. Two thermostable mutant subtilisin E genes, the R1 and R2 genes, were subcloned into the M13mpl8 vector by digestion with EcoRI and BamHI restriction enzymes. Single-stranded DNA was prepared as described previously (39).

- 77 Két szegélyező láncindítón alapuló rekombináció Két meghatározott láncindítót, a P5N-t (5'-CCGAG CGTTG CATAT GTGGA AG-3’, 18. azonosítószámon megadott szekvencia, az aláhúzott szakasz az Mdel restrikciós hely) és a P3B-t (5'-CGACT CTAGA GGATC CGATT C-3', 19. azonosítószámon megadott szekvencia, az aláhúzott szakasz az BamHI restrickiós hely) alkalmaztuk a rekombináció során, amp)yek rendre az 5'-végi és a 3'-végi szegélyező láncindítóknak felelnek meg. A körülmények az alábbiak voltak 100 μΐ végső térfogatra: az RÍ- illetve az R2-gént (1:1 arányban) tartalmazó 0,15 pmól mennyiségű egyszálú DNS-t alkalmaztunk templátként, továbbá 15 pmól-t a szegélyező láncindítók (P5N vagy P3B) egyikéből, egyszer Taq-puffert, egyenként 0,2 mM-t mindegyik dNTP-ből, 1,5 mM MgCl2-t és 0,25 egység Taq-polimerázt. Az alábbi programot alkalmaztuk: 5 perc 95 C°-on, 80-200 ciklus 30 másodpercig 94 C°-on, majd 5 másodperc 55 C°-on. A megfelelő méretű (mintegy 1 kb) egyszálú DNS-terméket elektroforézis után 0,8%-os agarózgélből kivágtuk, majd a QIAEX II gélextrakciós reagenskészlet alkalmazásával tisztítottuk. Ezt a tisztított terméket amplifikáltuk hagyományos PCR-rel. A körülmények (100 μΐ végtérfogatban) a következők voltak: 1-10 ng templát, egyenként 30 pmól mindegyik szegélyező láncindítóból, egyszer tömény Taq-puffer, egyenként 0,2 mM mindegyik dNTPből, 1,5 mM MgCl2 és 0,25 egység Taq-polimeráz. A következő programot alkalmaztuk: 5 perc 95 C°-on, 20 ciklus a következő lépésekből: 30 másodperc 94 C°-on, 30 másodperc 55 C°on, majd egy perc 72 C°-on. A PCR-terméket tisztítottuk,- 77 Recombination based on two flanking primers Two specific primers, P5N (5'-CCGAG CGTTG CATAT GTGGA AG-3', sequence given in ID number 18, the underlined section is the Mdel restriction site) and P3B (5'-CGACT CTAGA GGATC CGATT C-3', sequence given in ID number 19, the underlined section is the BamHI restriction site) were used during the recombination, which correspond to the 5'-end and 3'-end flanking primers, respectively. The conditions were as follows for a final volume of 100 μΐ: 0.15 pmol of single-stranded DNA containing the R1 or R2 gene (in a 1:1 ratio) was used as template, 15 pmol of one of the flanking primers (P5N or P3B), once Taq buffer, 0.2 mM each of the dNTPs, 1.5 mM MgCl 2 and 0.25 units of Taq polymerase. The following program was used: 5 min at 95°C, 80-200 cycles of 30 s at 94°C, followed by 5 s at 55°C. The single-stranded DNA product of the appropriate size (approximately 1 kb) was excised from a 0.8% agarose gel after electrophoresis and purified using the QIAEX II Gel Extraction Kit. This purified product was amplified by conventional PCR. The conditions (in a final volume of 100 μΐ) were as follows: 1-10 ng of template, 30 pmol of each flanking primer, 1x Taq buffer, 0.2 mM of each dNTP, 1.5 mM MgCl 2 and 0.25 units of Taq polymerase. The following program was used: 5 min at 95°C, 20 cycles of 30 s at 94°C, 30 s at 55°C, and 1 min at 72°C. The PCR product was purified,

- 78 majd Ndel-gyel és BamHI-gyel emésztettük, és pBE3 átviteli vektorba szubklónoztuk. Ezt a génkönyvtárat E. coli HB101sejtekben amplifikáltuk és B. subtilis DB428 kompetens sejtekbe vittük át expresszáltatás és szkrinelés céljából, amint azt más szerzők ismertetik (35). Az enzimváltozatok hőstabilitását a 96-lyukú tálcás elrendezésben határoztuk meg a korábban leírt módon (33).- 78 was then digested with NdeI and BamHI and subcloned into the pBE3 transfer vector. This gene library was amplified in E. coli HB101 cells and transferred into B. subtilis DB428 competent cells for expression and screening as described elsewhere (35). The thermal stability of the enzyme variants was determined in a 96-well plate array as previously described (33).

Ez az előirat az eredeti szekvenciákból származó új mutációkombinációkat és új pontmutációkat tartalmazó új szekvenciák keletkezéséhez vezet. A szkrinelés lehetővé teszi az enzimváltozatok azonosítását, amelyek hőstabilabbak mint az eredeti enzimek, ahogy azt az 1. példában leírtuk.This requirement leads to the generation of new sequences containing new combinations of mutations and new point mutations from the original sequences. Screening allows the identification of enzyme variants that are more thermostable than the original enzymes, as described in Example 1.

Amint az a fenti példákból nyilvánvaló, a láncindító alapú rekombinációt alkalmazhatjuk arra, hogy feltérképezzük a potenciális katalizátorok alkalmazásának hatalmas területét, az alkalmazások széles körében optimális működésüket megvalósítva, továbbá hogy új enzimeket fejlesszünk ki alapvető szerkezet-funkció vizsgálatokhoz.As is evident from the above examples, primer-based recombination can be used to explore the vast field of potential catalysts, achieving their optimal performance in a wide range of applications, and to develop new enzymes for fundamental structure-function studies.

Noha a leírás DNS-függő DNS-polimerázok és templátként egyszálú DNS-ek alkalmazását ismerteti, más előíratok is megvalósíthatók templátként egyszálú RNS alkalmazására. Egy adott fehérje mRNS-ét alkalmazva templátként, továbbá RNS-függő DNS-polimerázt (reverz transzkriptázt) katalizátorként, a leírásban ismertetett eljárások úgy módosíthatók, hogy általuk mutációkat és crossover-ket juttathatunk be cDNS-klónokba, továbbá közvetlenül az mRNS-szintről valósíthatjuk meg a molekuláris sokféleséget a fehérje funkcióinak optimalizálása céljából. Ez nagy mértékben leAlthough the description describes the use of DNA-dependent DNA polymerases and single-stranded DNA as templates, other provisions can be made for the use of single-stranded RNA as templates. Using the mRNA of a given protein as a template and an RNA-dependent DNA polymerase (reverse transcriptase) as a catalyst, the methods described herein can be modified to introduce mutations and crossovers into cDNA clones, and to achieve molecular diversity directly from the mRNA level to optimize protein function. This greatly reduces the

- 79 egyszerűsíti az ETS-eljárást (expression-tagged strategy), ami új katalizátorok felismerése érdekében alkalmazható .- 79 simplifies the ETS procedure (expression-tagged strategy), which can be used to identify new catalysts.

A fentiek mellett a találmány szerinti megoldás alkalmas obiigát intracellurális patogének vagy más olyan rendszerek vizsgálatára, ahol a kérdéses sejtek nem szaporíthatok (38) .In addition to the above, the solution according to the invention is suitable for the study of obligate intracellular pathogens or other systems where the cells in question cannot proliferate (38).

Miután ilyen módon ismertettük a találmány szerinti megoldás példaként szolgáló megvalósítási módjait, meg kell hogy jegyezzük, hogy szakember számára nyilvánvaló, hogy a kitanítás nem csupán a felsorolt példák megvalósítására elegendő, és hogy a találmány oltalmi körén belül különböző egyéb alternatívák, adaptációk és módosítások is végrehajthatók. Ennek megfelelően a találmányunk oltalmi körét nem korlátozzuk a példaképpen ismertetett egyes megvalósítási módokra, és azt kizárólag az alábbi szabadalmi igénypontok határozzák meg.Having thus described exemplary embodiments of the invention, it should be noted that it will be apparent to those skilled in the art that the teachings are not limited to the examples set forth, and that various other alternatives, adaptations, and modifications may be made within the scope of the invention. Accordingly, the scope of our invention is not limited to the specific embodiments set forth, and is defined solely by the following claims.

- 80 Irodalomj egyzék- 80 Literary Union

1. Shao, Z. and Arnold F. H. 1996. Engineering new functions and altering existing functions. Curr. Opin. Struct. Biol. £.513-518.1. Shao, Z. and Arnold F.H. 1996. Engineering new functions and altering existing functions. Curr. Opinion. Struct. Biol. £.513-518.

2. Holland, J. H. 1975. Adaption in natural and artificial systems. The University Press, Ann Arbor.2. Holland, J.H. 1975. Adaptation in natural and artificial systems. The University Press, Ann Arbor.

3. Goldberg, D. E. 1989. Genetic algorithms in search, optimistatinp and machine learning. Addison-Wesley. Reading.3. Goldberg, D. E. 1989. Genetic algorithms in search, optimization and machine learning. Addison-Wesley. Reading.

4. Eigen, M. 1971. Self-organization of matter and the evolution of biological macromolecules. Naturwissenschaften 58:465-523.4. Eigen, M. 1971. Self-organization of matter and the evolution of biological macromolecules. Naturwissenschaften 58:465-523.

5. Rechenberg, I. 1973. Evolutionsstrategie: Optimierung technischer Systeme nach Prizipien der biologischen Evolution. FrommannHolzboog, Stuttgart.5. Rechenberg, I. 1973. Evolutionsstrategie: Optimierung technischer Systeme nach Prizipien der biologischen Evolution. FrommannHolzboog, Stuttgart.

6. Brady, R. M. 1985. Optimization strategies gleaned from biological evolution. Nature 317: 804-806.6. Brady, R. M. 1985. Optimization strategies gleaned from biological evolution. Nature 317: 804-806.

7. Muhlenbein, H. 1991. The parallel genetic algorithm as function optimizer. Parallel Computing 17:619-632. .7. Muhlenbein, H. 1991. The parallel genetic algorithm as function optimizer. Parallel Computing 17:619-632. .

8. Pál, K. F. 1993. Genetic algorithms for the traveling salesman problembased on a heuristic crossover operation. Bio. Cybem. 69: 539-546.8. Pál, K. F. 1993. Genetic algorithms for the traveling salesman problem based on a heuristic crossover operation. Bio. Cybem. 69: 539-546.

9- Pál, K. F. 1995. Genetic algorithm with local optimization. Bio.Cybern 73. 335-341.9- Pál, K. F. 1995. Genetic algorithm with local optimization. Bio.Cybern 73. 335-341.

10. Joyce, G. F. 1992. Directed molecular evolution. Scientific American 267:90-97.10. Joyce, G.F. 1992. Directed molecular evolution. Scientific American 267:90-97.

11. Arnold, F. H. 1996. Directed evolution - creating biocatalysts for the future. Chem. Eng. Sci. 51:5091-5102.11. Arnold, F.H. 1996. Directed evolution - creating biocatalysts for the future. Chem. Eng. Sci. 51:5091-5102.

12. Abelson JN, Ed. 1996. Combinatorial chemistry. Methods in Enzymology, 267. Academic Press, Inc., San Diego.12. Abelson JN, Ed. 1996. Combinatorial chemistry. Methods in Enzymology, 267. Academic Press, Inc., San Diego.

13. Warren MS, Benkovic SJ. 1997. Combinatorial manipulation of three key active site residues in glycinamide ribonucleotide transformylase. Protein Engineering 10:63-68.13. Warren MS, Benkovic SJ. 1997. Combinatorial manipulation of three key active site residues in glycinamide ribonucleotide transformylase. Protein Engineering 10:63-68.

14. Wang C-I, Yang Q, Craik CS. 1996. Phage display of proteases and macromolecular inhibitors. Methods in Enzymology 267:52-68.14. Wang C-I, Yang Q, Craik CS. 1996. Phage display of proteases and macromolecular inhibitors. Methods in Enzymology 267:52-68.

15. Moore, J. C. and Arnold, F. H. 1996. Directed evolution of a paranitrobenzyl esterase for aqueous-organic solvents. Nature Biotech. 14458-467. ---15. Moore, J.C. and Arnold, F.H. 1996. Directed evolution of a paranitrobenzyl esterase for aqueous-organic solvents. Nature Biotech. 14458-467. ---

16. Reidhaar-Olson, J. F. and Sauer, R. T. 1988. Combinatorial mutagenesis as a probe of the informational content of protein sequences. Science 241: 53-57.16. Reidhaar-Olson, J.F. and Sauer, R.T. 1988. Combinatorial mutagenesis as a probe of the informational content of protein sequences. Science 241: 53-57.

17. Stemmer, W. P. C. 1994a. Rapid evolution of a protein in vitro by DNA shuffling. Nature. 370: 389-391.17. Stemmer, W.P.C. 1994a. Rapid evolution of a protein in vitro by DNA shuffling. Nature. 370: 389-391.

18. Stemmer, W. P. C. 1994b. DNA shuffling by random fragmentation and reassembly -in vitro recombination for molecular evolution. Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 91:10747-10751.18. Stemmer, W.P.C. 1994b. DNA shuffling by random fragmentation and reassembly - in vitro recombination for molecular evolution. Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 91:10747-10751.

19. U.S. Patent No. 5,605,793.19. U.S. Patent No. 5,605,793.

20. Moore, J. C., H.-M. Jin, O. Kuchner and F. H. Arnold. 1997. Strategies for the in vitro Evolution of Protein Function: Enzyme Evolution by Random combination of Improved Sequences, J. Molecular Biology, in press.20. Moore, J.C., H.-M. Jin, O. Kuchner and F.H. Arnold. 1997. Strategies for the in vitro Evolution of Protein Function: Enzyme Evolution by Random Combination of Improved Sequences, J. Molecular Biology, in press.

21. Klenow, H. and I. Henningsen. 1970. Selective elimination of the exonuclease activity of the deoxyribonucleic acid polymerase from Escherichis coli B by limited proteolysis. Proc. Natl. Acad. Sci. 65:16821. Klenow, H. and I. Henningsen. 1970. Selective elimination of the exonuclease activity of the deoxyribonucleic acid polymerase from Escherichis coli B by limited proteolysis. Proc. Natl. Acad. Sci. 65:168

22. Feinberg, A. P. and Vogdstein, B. 1983. A technique for radiolabeling DNA restriction endonuclease fragments to high specific activity. Anal. Biochem. 132: 6-13.22. Feinberg, A. P. and Vogdstein, B. 1983. A technique for radiolabeling DNA restriction endonuclease fragments to high specific activity. Anal. Biochem. 132: 6-13.

23. Nossal, N.G. 1974. DNA synthesis on a double-stranded DNA template by the T4 bacteriophage DNA polymerase and the T4 gene 32 DNA unwinding protein. J. Biol. Chern. 249: 5668-5676.23. Nossal, N.G. 1974. DNA synthesis on a double-stranded DNA template by the T4 bacteriophage DNA polymerase and the T4 gene 32 DNA unwinding protein. J. Biol. Chern. 249: 5668-5676.

24. Ehrlich, H.A., PCR Technology, Stockton Press (1989).24. Ehrlich, H.A., PCR Technology, Stockton Press (1989).

25. Oliphant, A. R., Nussbaum, A. L., and Struhl, K. 1986. Cloning of random-sequence oligodeoxynucleotides. Gene 44: 177-183.25. Oliphant, A.R., Nussbaum, A.L., and Struhl, K. 1986. Cloning of random-sequence oligodeoxynucleotides. Gene 44: 177-183.

26. Hermes, J. D., Blacklow, S. C., and Knowles, J. R. 1990. Searching sequence space by definably random mutagenesis - improving the catalytic potency of an enzyme. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 696-700.26. Hermes, J.D., Blacklow, S.C., and Knowles, J.R. 1990. Searching sequence space by definably random mutagenesis - improving the catalytic potency of an enzyme. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 696-700.

27. Leung, D. W., Chen, E., and Goeddel, D. V. 1989. A method for random mutagenesis of a defined DNA segment using a modified polymerase chain reaction. BioTechnique 11-15.27. Leung, D. W., Chen, E., and Goeddel, D. V. 1989. A method for random mutagenesis of a defined DNA segment using a modified polymerase chain reaction. BioTechnique 11-15.

28. Chen, K. and Arnold, F. H. 1993 . Tuning the activity of an enzyme for unusual environments: sequential random mutagenesis of subtilisin E for catalysis in dimethylformamide. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:56815622.28. Chen, K. and Arnold, F.H. 1993. Tuning the activity of an enzyme for unusual environments: sequential random mutagenesis of subtilisin E for catalysis in dimethylformamide. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:56815622.

29. Sambrook, J., Fritsch, E. F. and Maniatis, T. 1989. Molecular cloning: A Laboratory Manual. 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY.29. Sambrook, J., Fritsch, E.F. and Maniatis, T. 1989. Molecular cloning: A Laboratory Manual. 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY.

30. Hodgson, C. P. and Fisk R2. 1987. Hybridization probe size control: optimized 'oligolabeling*. Nucleic Acids Res. 15:6296.30. Hodgson, C.P. and Fisk R2. 1987. Hybridization probe size control: optimized 'oligolabeling*. Nucleic Acids Res. 15:6296.

31. Tabor, S. and Richardson, C. C. 1987. DNA sequence analysis with a modified bacteriophage T7 DNA polymerase. Proc. Natl. Acad. Sci., USA. 84:4767-4771.31. Tabor, S. and Richardson, C. C. 1987. DNA sequence analysis with a modified bacteriophage T7 DNA polymerase. Proc. Natl. Acad. Sci., USA. 84:4767-4771.

32. Tabor, S. and Richardson, C. C. 1989. Selective inactivation of the exonuclease activity of bacteriophage-T7 DNA polymerase by in vitro mutagenesis. J.Biol.Chem. 264:6447-6458.32. Tabor, S. and Richardson, C. C. 1989. Selective inactivation of the exonuclease activity of bacteriophage-T7 DNA polymerase by in vitro mutagenesis. J. Biol. Chem. 264:6447-6458.

33. Zhao, H. and Arnold, F.H. 1997. Functional and non-functional mutations distinguished by random recombination of homologous genes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94:7997-8000.33. Zhao, H. and Arnold, F.H. 1997. Functional and non-functional mutations distinguished by random recombination of homologous genes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94:7997-8000.

34. Zock, J., Cantwell, C., Swarding, J., Hodges, R., Pohl, T., Sutton, K., Rosteck Jr., P., McGilvray, D. & Queener, S. 1994. The Bacillus subtilis pnbA gene encoding p-nitrobenzyl esterase - cloning, sequence and high-level expression in Escherichia colt Gene, 151, 37-43.34. Zock, J., Cantwell, C., Swarding, J., Hodges, R., Pohl, T., Sutton, K., Rosteck Jr., P., McGilvray, D. & Queener, S. 1994. The Bacillus subtilis pnbA gene encoding p-nitrobenzyl esterase - cloning, sequence and high-level expression in Escherichia coli Gene, 151, 37-43.

35. Zhao, H. and Arnold, F.H. 1997. Optimization of DNA shuffling for high fidelity recombination. Nucleic Acids Research, 25:1307-1308.35. Zhao, H. and Arnold, F.H. 1997. Optimization of DNA shuffling for high fidelity recombination. Nucleic Acids Research, 25:1307-1308.

36. Lehman, I. R. and Richardson, C. C. 1964. The deoxyribonucleases of Escherichia coli. IV. An exonuclease activity present in purified preparations of deoxyribonucleic acid polymerase. J. BioL Chem. 239:233.36. Lehman, I.R. and Richardson, C.C. 1964. The deoxyribonucleases of Escherichia coli. ARC. An exonuclease activity present in purified preparations of deoxyribonucleic acid polymerase. J. BioL Chem. 239:233.

37. Shafikhani, S., Siegel, R. A., Ferrari, E. & Schellenberger, V. 1997. Generation of large libraries of random mutants in Bacillus subtilis by PCR-based plasmid multimerization. Biotechniques, in press.37. Shafikhani, S., Siegel, R. A., Ferrari, E. & Schellenberger, V. 1997. Generation of large libraries of random mutants in Bacillus subtilis by PCR-based plasmid multimerization. Biotechniques, in press.

38. Ebel, T., Middleton, J. F. S., Frisch, A., and Lipp, J. 1997. Characterization of a secretory type Theileria parva glutaredoxin homologue identified by novel screening procedure. J. Biol. Chem. 272 (5): 3042-3048.38. Ebel, T., Middleton, J.F.S., Frisch, A., and Lipp, J. 1997. Characterization of a secretory type Theileria parva glutaredoxin homologue identified by novel screening procedure. J. Biol. Chem. 272 (5): 3042-3048.

39. Messing, J. 1983. Methods Enzymology 101:20-78.39. Messing, J. 1983. Methods Enzymology 101:20-78.

40. Innis, M. A. et al., 1988. Proc. Nati. Acad. Sci. 85:9436-9440.40. Innis, M.A. et al., 1988. Proc. Nati. Acad. Sci. 85:9436-9440.

- 83 SZEKVENCIALISTA- 83 SEQUENTIALIST

AZ 1. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:DATA FOR SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 1:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 22 nukleotidLENGTH: 22 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

AZ 1. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 1:

CCG AGC GTT GCA TAT GTG GAA GCCG AGC GTT GCA TAT GTG GAA G

A 2. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:DATA OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 2:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 21 nukleotidLENGTH: 21 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 2. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 2:

CGA CTC TAG AGG ATC CGA TTCCGA CTC MEMBER AGG ATC CGA TTC

A 3. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:DATA OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 3:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 21 nukleotidLENGTH: 21 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 3. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 3:

GAG CAC ATC AGA TCT ATT AACGAG CAC ATC AGA TCT ATT AAC

- 84 A 4. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:- 84 DATA OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 4:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 21 nukleotidLENGTH: 21 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 4. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 4:

GGA GTG GCT CAC AGT CGG TGGGGA GTG GCT CAC AGT CGG TGG

AZ 5. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:DATA FOR SEQUENCING IDENTIFICATION NUMBER 5:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 21 nukleotidLENGTH: 21 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

AZ 5. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 5:

TTG AAC TAT CGG CTG GGG CGGTTG AAC TAT CGG CTG GGG CGG

A 6. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:DATA OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 6:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 21 nukleotidLENGTH: 21 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 6. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 6:

TTA CTA GGG AAG CCG CTG GCATTA CTA GGG AAG CCG CTG GCA

- 85 A 7. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:- 85 DATA OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 7:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 21 nukleotidLENGTH: 21 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 7. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 7:

TCA GAG ATT ACG ATC GAA AACTCA GAG ATT ACG ATC GAA AAC

A 8. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:DATA OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 8:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 21 nukleotidLENGTH: 21 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 8. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 8:

GGA TTG TAT CGT GTG AGA AAGGGA TTG TAT CGT GTG AGA AAG

A 9. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:DATA FOR SEQUENCING IDENTIFICATION NUMBER 9:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 21 nukleotidLENGTH: 21 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 9. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 9:

AAT GCC GGA AGC AGC CCC TTCAAT GCC GGA AGC AGC CCC TTC

- 86 A 10. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:- 86 DATA OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 10:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 21 nukleotidLENGTH: 21 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 10. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 10:

CAC GAC AGG AAG ATT TTG ACT 21CAC GAC AGG AAG ATT TTG ACT 21

A 11. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI: A SZEKVENCIA JELLEMZŐI: HOSSZA: 20 nukleotid TÍPUSA: nukleotid TOPOLÓGIÁJA: lineáris MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidDATA OF SEQUENCE ID NO. 11: SEQUENCE CHARACTERISTICS: LENGTH: 20 nucleotides TYPE: nucleotide TOPOLOGY: linear MOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 11. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA: ACT TAA TCT AGA GGG TAT TADESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NO. 11: ACT TAA TCT AGA GGG TAT TA

A 12. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI: A SZEKVENCIA JELLEMZŐI: HOSSZA: 20 nukleotid TÍPUSA: nukleotid TOPOLÓGIÁJA: lineáris MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidDATA OF SEQUENCE ID NO. 12: SEQUENCE CHARACTERISTICS: LENGTH: 20 nucleotides TYPE: nucleotide TOPOLOGY: linear MOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 12. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA: AGC CTC GCG GGA TCC CCG GGDESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFIER 12: AGC CTC GCG GGA TCC CCG GG

- 87 A 13. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:- 87 DATA OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 13:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 28 nukleotidLENGTH: 28 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 13. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 13:

GGT AGA GCG AGT CTC GAG GGG GAG ATG CGGT AGA GCG AGT CTC GAG GGG GAG ATG C

A 14. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:DATA OF SEQ ID NO: 14:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 22 nukleotidLENGTH: 22 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 14. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 14:

AGC CGG CGT GAC GTG GGT CAG CAGC CGG CGT GAC GTG GGT CAG C

A 15. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:DATA OF SEQ ID NO: 15:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 22 nukleotidLENGTH: 22 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 15. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 15:

CCG AGC GTT GCA TAT GTG GAA GCCG AGC GTT GCA TAT GTG GAA G

- 88 A 16. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:- 88 DATA OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 16:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 21 nukleotidLENGTH: 21 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 16. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 16:

CGA CTC TAG AGG ATC CGA TTCCGA CTC MEMBER AGG ATC CGA TTC

A 17. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA TUDATAI:CONSCIOUSNESS OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 17:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 22 nukleotidLENGTH: 22 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 17. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 17:

CGG TAC GCA TGT AGC CGG TAC GCGG TAC GCA TGT AGC CGG TAC G

A 18. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:DATA OF SEQ ID NO: 18:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 22 nukleotidLENGTH: 22 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 18. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 18:

CGG TAC GAT TGC CGC CGG TAC GCGG TAC GAT TGC CGC CGG TAC G

- 89 A 19. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:- 89 DATA OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 19:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 22 nukleotidLENGTH: 22 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 19. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 19:

CCG AGC GTT GCA TAT GTG GAA GCCG AGC GTT GCA TAT GTG GAA G

A 20. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:DATA FOR SEQUENCING IDENTIFICATION NUMBER 20:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 21 nukleotidLENGTH: 21 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 20. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 20:

CGA CTC TAG AGG ATC CGA TTCCGA CTC MEMBER AGG ATC CGA TTC

A 21. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:DATA OF SEQ ID NO: 21:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 18 nukleotidLENGTH: 18 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 21. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 21:

GGC GGA GCT AGC TTC GTAGGC GGA GCT AGC TTC GTA

- 90 A 22. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:- 90 DATA OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 22:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 18 nukleotidLENGTH: 18 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 22. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA: GAT GTG ATG GCT CCT GGCDESCRIPTION OF SEQUENCE ID NO: 22: GAT GTG ATG GCT CCT GGC

A 23. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:DATA OF SEQ ID NO: 23:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 18 nukleotidLENGTH: 18 nucleotides

TÍPUSA: nukleotid TOPOLÓGIÁJA: lineárisTYPE: nucleotide TOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 23. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA: CAG AAC ACC GAT TGA GTTDESCRIPTION OF SEQUENCE ID NO: 23: CAG AAC ACC GAT TGA GTT

A 24. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:DATA OF SEQ ID NO: 24:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 18 nukleotidLENGTH: 18 nucleotides

TÍPUSA: nukleotidTYPE: nucleotide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: oligonukleotidMOLECULE TYPE: oligonucleotide

A 24. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 24:

AGT GCT TTC TAA ACG ATCAGT GCT TTC TAA ACG ATC

- 91 A 25. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA ADATAI:- 91 DATA OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 25:

A SZEKVENCIA JELLEMZŐI:SEQUENCE CHARACTERISTICS:

HOSSZA: 4 aminosavLENGTH: 4 amino acids

TÍPUSA: peptidTYPE: peptide

TOPOLÓGIÁJA: lineárisTOPOLOGY: linear

MOLEKULATÍPUS: peptidMOLECULE TYPE: peptide

A 25. AZONOSÍTÓSZÁMÚ SZEKVENCIA LEÍRÁSA:DESCRIPTION OF SEQUENCE IDENTIFICATION NUMBER 25:

Ala Alá Pro PheAla Ala Pro Phe

Claims (40)

SZABADALMI IGÉNYPONTOKPATENT CLAIMS 1. Eljárás rekombináns DNS-molekula előállítására egy vagy több egyszálú vagy kettősszálú templát-polinukleotidból, azzal jellemezve, hogy (I) DNS-fragmensek egy csoportját hozzuk létre azáltal, hogy (A) egy, az alábbiakat tartalmazó reakcióelegyet állítunk elő:1. A method for producing a recombinant DNA molecule from one or more single-stranded or double-stranded template polynucleotides, comprising: (I) generating a set of DNA fragments by (A) preparing a reaction mixture comprising: (1) Mindegyik templát-polinukleotidból legalább egy példány, (2) legalább egy, meghatározott vagy korlátozottan véletlenszerűen meghatározott láncindító több példánya, vagy (N)L általános képletű véletlenszerű láncindítók legalább egy készletének több példánya, ahol a képletben N jelentése megkötöttség nélkül dAMP, dGMP, dCMP vagy dTMP, és L jelentése az egyes láncindítók hossza a készletben nukleotidok számában megadva, (3) víz és (4) adott esetben egy DNS-polimeráz enzim, dATP, dGTP, dTTP, dCTP, és DNS-polimerizációs reakcióközeg;(1) At least one copy of each template polynucleotide, (2) multiple copies of at least one specified or constrainedly randomly specified primer, or (N) multiple copies of at least one set of random primers of the general formula L , where N is dAMP, dGMP, dCMP, or dTMP without restriction, and L is the length of each primer in the set in number of nucleotides, (3) water, and (4) optionally a DNA polymerase enzyme, dATP, dGTP, dTTP, dCTP, and DNA polymerization reaction medium; (B) bármelyik, a reakcióelegyben jelenlévő kettősszálú polinukleotidot denaturáló körülmények között denaturáljuk, ezáltal egyszálú templát-polinukleotido/ka/t és egyszálú láncindítókat tartalmazó elegyet hozunk létre;(B) denaturing any double-stranded polynucleotides present in the reaction mixture under denaturing conditions, thereby forming a mixture comprising single-stranded template polynucleotides and single-stranded primers; (C) az egyszálú láncindítókat az egyszálú templátpolinukleotiddal vagy polinukleotidokkal hibridizáltatjuk hibridizációs körülmények között;(C) hybridizing the single-stranded primers to the single-stranded template polynucleotide or polynucleotides under hybridization conditions; (D) adott esetben a reakcióelegyhez DNS-polimeráz enzimet, dATP-t, dGTP-t, dTTP-t, dCTP-t és DNS polimerizációs reakcióközeget adunk;(D) optionally adding DNA polymerase enzyme, dATP, dGTP, dTTP, dCTP and a DNA polymerization reaction medium to the reaction mixture; (E) enzimkatalizált DNS-polimerizációs szintézisreak— ciót iniciálunk a reakcióelegyben, polimerizációs körülmények között;(E) initiating an enzyme-catalyzed DNA polymerization synthesis reaction in the reaction mixture under polymerization conditions; (F) a DNS-polimerizációs szintézisreakciót addig folytatjuk, amíg legalább részleges lánchosszabbodás nem következik be, amivel DNS-fragmenseket hozunk létre;(F) continuing the DNA polymerization synthesis reaction until at least partial chain elongation occurs, thereby generating DNA fragments; (G) az (I.B)-(I.F) lépéseket kívánt esetben addig ismételjük, amíg a reakcióelegy DNS-fragmensek olyan elegyét nem tartalmazza, amelyben az átlagos DNS—fragmensméret/ek/ rövidebbek, mint a templát-polinukleotid/ok/ hossza, és a DNS fragmensméret-tartománya elegendő ahhoz, hogy a DNSfragmensek közül legalább néhány hibridizálódhasson egymáshoz, ezeket hibridizáltatjuk, majd további denaturációs hibridizációs és lánchosszabbítási lépés/eke/t végzünk, és így a templát-polinukleotidok egyikének hosszúságánál nagyobb vagy azzal egyenlő hosszúságú DNS-molekulát hozunk létre;(G) optionally repeating steps (I.B)-(I.F) until the reaction mixture contains a mixture of DNA fragments in which the average DNA fragment size(s) is/are shorter than the length of the template polynucleotide(s) and the DNA fragment size range is sufficient to allow at least some of the DNA fragments to hybridize to each other, hybridizing them, and then performing additional denaturing hybridization and chain extension step(s) to produce a DNA molecule greater than or equal to the length of one of the template polynucleotides; II. a DNS-fragmenseket legalább egy, rekombináns teljes hosszúságú molekulává szereljük össze azáltal, hogy (A) a reakcióelegyben jelenlévő kettősszálú polinukleotidok bármelyikét denaturáló körülmények között denaturáljuk, miáltal egyszálú DNS-fragmenseket tartalmazó elegyet hozunk létre;II. assembling the DNA fragments into at least one recombinant full-length molecule by (A) denaturing any of the double-stranded polynucleotides present in the reaction mixture under denaturing conditions to form a mixture containing single-stranded DNA fragments; (B) hibridizációs körülmények között hibridizáltatjuk az egyszálú DNS-fragmenseket egymással;(B) hybridizing the single-stranded DNA fragments to each other under hybridization conditions; (C) a reakcióelegyben polimerizációs körülmények között enzimkatalizált DNS-polimerizációs szintézisreakciót iniciálunk;(C) initiating an enzyme-catalyzed DNA polymerization synthesis reaction in the reaction mixture under polymerization conditions; (D) a DNS-polimerizációs szintézisreakciót addig folytatjuk, amíg a hibridizálódott DNS-fragmensek legalább részleges lánchosszabbodása be nem következik, (E) a (II.A) -(II.D) lépéseket kívánt esetben addig ismételjük, amíg legalább egy olyan DNS-molekula nem keletkezik, amely legalább olyan hosszú, mint a templátpolinukleotidok közül legalább egy, ezáltal legalább egy teljes hosszúságú DNS-molekulát állítunk elő, amelyek közül legalább egy olyan teljes hosszúságú DNS-molekula, amelynek DNS-szekvenciája a templát-polinukleotidok legalább egyike nukleotidszekvenciájának vagy -szekvenciáinak rekombinációreprezentálja, miáltal rekombináns, teljes hosszúságú DNS-molekulát állítunk elő;(D) continuing the DNA polymerization synthesis reaction until at least partial chain elongation of the hybridized DNA fragments occurs, (E) optionally repeating steps (II.A)-(II.D) until at least one DNA molecule is formed that is at least as long as at least one of the template polynucleotides, thereby producing at least one full-length DNA molecule, at least one of which is a full-length DNA molecule whose DNA sequence is a recombination representation of the nucleotide sequence or sequences of at least one of the template polynucleotides, thereby producing a recombinant full-length DNA molecule; (III), ahol a rekombináns teljes hosszúságú DNS-molekulák közül legalább egy (A) a templát polinukleotid/ok/ által kódolt géntermék/ek/ tulajdonságaihoz képest legalább egy megváltoztatott vagy javított tulajdonságú génterméket kódol vagy (B) a templát polinukleotid/ok/ tulajdonságaihoz képest legalább egy megváltoztatott vagy javított tulajdonsága van, vagy (C) mind a (III.A), mind a (III.B) feltétel teljesül; IV. feltéve, hogy (A) amennyiben csupán belső láncindítókat tartalmaz a reakcióelegy a (I.A.II.) lépésben, akkor a polimeráz(III), wherein at least one of the recombinant full-length DNA molecules (A) encodes a gene product with at least one altered or improved property compared to the properties of the gene product(s) encoded by the template polynucleotide(s) or (B) has at least one altered or improved property compared to the properties of the template polynucleotide(s), or (C) both conditions (III.A) and (III.B) are met; IV. provided that (A) if the reaction mixture contains only internal primers in step (I.A.II.), then the polymerase - 95 láncreakciót (PCR), PCR-láncinditók alkalmazásával, a (I.G) lépésben előállított DNS-fragmensek elegyén hajtjuk végre, amíg legalább egy rekombináns, teljes hosszúságú DNSmolekulát nem kapunk, amelyek közül legalább egyre teljesülnek a (III.) lépésben leírtak;- 95 PCR reactions are performed using PCR primers on the mixture of DNA fragments prepared in step (I.G) until at least one recombinant full-length DNA molecule is obtained, at least one of which meets the requirements of step (III); (B) amennyiben a (I.E)-(I.F) lépésekben alkalmazott körülmények között teljes lánchosszabbodás következhet be, akkor az (I.A.2) lépésben a reakcióelegy terminális vagy szegélyező láncindítók mellett legalább egy belső láncindító több példányát tartalmazza;(B) if complete chain extension can occur under the conditions used in steps (I.E)-(I.F), then in step (I.A.2) the reaction mixture contains multiple copies of at least one internal primer in addition to terminal or flanking primers; (C) az egy templáthoz kötődő láncindító koncentrációja alatta van annak a szintnek, amely olyan mértékű szférikus gátlást eredményezne, hogy a láncindítók hosszabbodása gátolva lenne, és ezáltal nem érnénk el a (I.G) lépésben egy olyan DNS-fragmens-mérettartományt, amely lehetővé teszi legalább néhány DNS-fragmens számára, hogy egymáshoz hibridizálódjon, és, további denaturációs, hibridizációs és lánchosszabbítási lépés/ek/ során egy olyan DNSmolekulát alakítson ki, amely legalább olyan hosszú, mint a templát polinukleotidok közül legalább egy; és (D) az (I.A.4) lépés vagy az (I.D) lépést vagy mind az (I.A.4) lépést, mind az (I.D) lépést egyaránt végrehajtjuk az eljárás során.(C) the concentration of primer bound to a template is below a level that would result in spherical inhibition to such an extent that primer extension would be inhibited, thereby not achieving a DNA fragment size range in step (I.G) that allows at least some of the DNA fragments to hybridize to each other and, upon further denaturation, hybridization, and extension step(s), to form a DNA molecule that is at least as long as at least one of the template polynucleotides; and (D) step (I.A.4) or step (I.D) or both step (I.A.4) and step (I.D) are performed in the process. 2. Eljárás rekombináns DNS-molekula előállítására egy vagy több egyszálú vagy kettősszálú templátpolinukleotidból, azzal jellemezve,· hogy (I) legalább egy, rekombináns DNS-fragmenst hozunk létre azáltal, hogy (A) egy, az alábbiakat tartalmazó reakcióelegyet állítunk elő:2. A method for producing a recombinant DNA molecule from one or more single-stranded or double-stranded template polynucleotides, characterized in that (I) at least one recombinant DNA fragment is generated by (A) preparing a reaction mixture comprising: (1) Mindegyik templát-polinukleotidból legalább egy/ (2) legalább egy, meghatározott terminális vagy korlátozottan véletlenszerűen meghatározott terminális láncindító legalább egy példánya, (3) víz és (4) adott esetben egy DNS-polimeráz enzim, dATP, dGTP, dTTP, dCTP, és DNS-polimerizációs reakcióközeg;(1) At least one of each template polynucleotide/ (2) at least one copy of a defined terminal or limited random defined terminal primer, (3) water, and (4) optionally a DNA polymerase enzyme, dATP, dGTP, dTTP, dCTP, and DNA polymerization reaction medium; (B) bármelyik, a reakcióelegyben jelenlévő kettősszálú polinukleotidot denaturáló körülmények között denaturáljuk, ezáltal egyszálú templát-polinukleotido/ka/t és egyszálú láncindítókat tartalmazó elegyet hozunk létre;(B) denaturing any double-stranded polynucleotides present in the reaction mixture under denaturing conditions, thereby forming a mixture comprising single-stranded template polynucleotides and single-stranded primers; (C) az egyszálú láncindítókat az egyszálú templátpolinukleotiddal vagy polinukleotidokkal hibridizáltatjuk hibridizációs körülmények között;(C) hybridizing the single-stranded primers to the single-stranded template polynucleotide or polynucleotides under hybridization conditions; (D) adott esetben a reakcióelegyhez DNS-polimeráz enzimet, dATP-t, dGTP-t, dTTP-t, dCTP-t és DNS polimerizációs reakcióközeget adunk;(D) optionally adding DNA polymerase enzyme, dATP, dGTP, dTTP, dCTP and a DNA polymerization reaction medium to the reaction mixture; (E) enzimkatalizált DNS-polimerizációs szintézisreakciót iniciálunk a reakcióelegyben, polimerizációs körülmények között;(E) initiating an enzyme-catalyzed DNA polymerization synthesis reaction in the reaction mixture under polymerization conditions; (F) a DNS-polimerizációs szintézisreakciót addig folytatjuk, amíg legalább részleges lánchosszabbodás nem következik be, amivel DNS-fragmenseket hozunk létre;(F) continuing the DNA polymerization synthesis reaction until at least partial chain elongation occurs, thereby generating DNA fragments; (G) az (I.B)-(I.F) lépéseket addig ismételjük, miközben a DNS-fragmens/ek/ láncindítását és láncnövekedését újra elvégezzük, amíg a reakcióelegy DNS-fragmensek olyan elegyét nem tartalmazza, amelyben az átlagos DNSfragmensméret/ek/ rövidebbek, mint a templátpolinukleotid/ok/ hossza, és legalább egy DNS-fragmens DNSszekvenciája a templát-polinukleotid/ok/ legalább egyike nukleotid-szekvenciájának rekombinációját reprezentálja, és így legalább egy rekombináns DNS-fragmenst hozunk létre;(G) repeating steps (I.B)-(I.F) while re-initiating and extending the DNA fragment(s) until the reaction mixture contains a mixture of DNA fragments in which the average DNA fragment size(s) is/are shorter than the length of the template polynucleotide(s) and the DNA sequence of at least one DNA fragment represents a recombination of the nucleotide sequence of at least one of the template polynucleotide(s), thereby generating at least one recombinant DNA fragment; II. legalább egy, rekombináns teljes hosszúságú DNSmolekulát alakítunk ki a rekombináns DNS-fragmens/ek/ből azáltal, hogy (A) a reakcióelegyben jelenlévő kettősszálú polinukleotidok bármelyikét denaturáló körülmények között denaturáljuk, miáltal egyszálú templát-polinukleotido/ka/t és egyszálú DNS-fragmens/eke/t tartalmazó elegyet hozunk létre;II. forming at least one recombinant full-length DNA molecule from the recombinant DNA fragment(s) by (A) denaturing any of the double-stranded polynucleotides present in the reaction mixture under denaturing conditions, thereby creating a mixture comprising single-stranded template polynucleotide(s) and single-stranded DNA fragment(s); (B) hibridizációs körülmények között hibridizáltatjuk az egyszálú DNS-fragmenseket az egyszálú templátpolinukleotiddal vagy polinukleotidokkal;(B) hybridizing the single-stranded DNA fragments to the single-stranded template polynucleotide or polynucleotides under hybridization conditions; (C) a reakcióelegyben polimerizációs körülmények között enzimkatalizált DNS-polimerizációs szintézisreakciót iniciálunk;(C) initiating an enzyme-catalyzed DNA polymerization synthesis reaction in the reaction mixture under polymerization conditions; (D) a DNS-polimerizációs szintézisreakciót addig folytatjuk, amíg a hibridizálódott DNS-fragmens/ek/ legalább részleges lánchosszabbodása be nem következik, (E) a (II.A)- (II.D) lépéseket kívánt esetben addig ismételjük, amíg legalább egy olyan DNS-molekula nem kelet-(D) continuing the DNA polymerization synthesis reaction until at least partial chain elongation of the hybridized DNA fragment(s) occurs, (E) repeating steps (II.A)-(II.D) if desired until at least one DNA molecule is formed - 98 kezik, amely legalább olyan hosszú, mint a templátpolinukleotidok közül legalább egy, ezáltal legalább egy teljes hosszúságú DNS-molekulát állítunk elő, amelyek közül legalább egy olyan teljes hosszúságú DNS-molekula, amelynek DNS-szekvenciája a templát-polinukleotidok legalább egyike nukleotidszekvenciájának vagy -szekvenciáinak rekombinációit reprezentálja, miáltal rekombináns, teljes hosszúságú DNS-molekulát állítunk elő;- 98 hands, which is at least as long as at least one of the template polynucleotides, thereby producing at least one full-length DNA molecule, at least one of which is a full-length DNA molecule whose DNA sequence represents recombinations of the nucleotide sequence or sequences of at least one of the template polynucleotides, thereby producing a recombinant full-length DNA molecule; (III), ahol a rekombináns teljes hosszúságú DNS-molekulák közül legalább egy (A) a templát polinukleotid/ok/ által kódolt géntermék/ek/ tulajdonságaihoz képest legalább egy megváltoztatott vagy javított tulajdonságú génterméket kódol vagy (B) a templát polinukleotid/ok/ tulajdonságaihoz képest legalább egy megváltoztatott vagy javított tulajdonsága van, vagy (C) mind a (III.A), mind a (III.B) feltétel teljesül; IV. feltéve, hogy (A) az egy templáthoz kötődő láncindító koncentrációja alatta van annak a szintnek, amely olyan mértékű szférikus gátlást eredményezne, hogy a láncindítók hosszabbodása gátolva lenne, és ezáltal nem érnénk el az (I.G) lépésben legalább egy olyan DNS-fragmenst, amelynek DNSszekvenciája a templát-polinukleotid/ok/ legalább egyike nukleotid-szekvenciájának rekombinációját reprezentálja, és (B) az (I.A.4) lépés vagy az (I.D) lépést vagy mind az (I.A.4) lépést, mind az (I.D) lépést egyaránt végrehajtjuk az eljárás során.(III), wherein at least one of the recombinant full-length DNA molecules (A) encodes a gene product with at least one altered or improved property compared to the properties of the gene product(s) encoded by the template polynucleotide(s) or (B) has at least one altered or improved property compared to the properties of the template polynucleotide(s), or (C) both conditions (III.A) and (III.B) are met; IV. provided that (A) the concentration of primer bound to a template is below a level that would result in spherical inhibition to such an extent that primer elongation would be inhibited, thereby not achieving at least one DNA fragment in step (I.G) whose DNA sequence represents recombination of the nucleotide sequence of at least one of the template polynucleotide(s), and (B) step (I.A.4) or step (I.D) or both step (I.A.4) and step (I.D) are performed in the process. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (II.E) lépésben a templát DNS-szekvencia vagy -szekvenciák hosszával megközelítőleg azonos átlagos méretű DNS-fragmens/eke/t hozunk létre.3. The method of claim 1 or 2, characterized in that in step (II.E) DNA fragment(s) of an average size approximately equal to the length of the template DNA sequence(s) are generated. 4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (I.F) lépésben a DNS-polimerizációs szintézisreakciót addig folytatjuk, amíg minden hibridizáltatott láncindító által indított lánc a teljes hosszúságot el nem éri.4. The method of claim 1, wherein in step (I.F) the DNA polymerization synthesis reaction is continued until the chain initiated by each hybridized primer reaches full length. 5. Az 1. vagy a 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (I.F) lépésben a DNS—polimerizációs szintézisreakciót addig folytatjuk, amíg minden egyes hibridizáltatott láncindítóhoz legalább mintegy 24 nukleotid hozzáadódik.5. The method of claim 1 or 2, wherein in step (I.F) the DNA polymerization synthesis reaction is continued until at least about 24 nucleotides are added to each hybridized primer. 6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szintézisreakciót addig folytatjuk, amíg mindegyik hibridizáltatott láncindítóhoz legalább mintegy 50 nukleotid hozzáadódik.6. The method of claim 5, wherein the synthesis reaction is continued until at least about 50 nucleotides are added to each hybridized primer. 7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szintézisreakciót addig folytatjuk, amíg mindegyik hibridizáltatott láncindítóhoz legalább mintegy 500 nukleotid hozzáadódik.7. The method of claim 6, wherein the synthesis reaction is continued until at least about 500 nucleotides are added to each hybridized primer. - 100 -- 100 - 8. Az 1. vagy a 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (I.A.2) lépésben a láncindítók egyikeként mutagén láncindítót tartalmazó reakcióelegyet állítunk elő.8. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in step (I.A.2) a reaction mixture is prepared containing a mutagenic primer as one of the primers. 9. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az (I.G) és a (II.) lépések között a templát polinukleotido/ka/t eltávolítjuk a reakcióelegyből.9. The method of claim 1, wherein the template polynucleotide(s) is/are removed from the reaction mixture between steps (I.G) and (II.). 10. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy templát-polinukleotid/ok/ként RNS-t és DNS-polimeráz-enzimként RNS-függő DNS-polimerázt alkalmazunk.10. The method according to claim 1 or 2, characterized in that RNA is used as the template polynucleotide(s) and RNA-dependent DNA polymerase is used as the DNA polymerase enzyme. 11. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy templát-polinukleotid/ok/ként DNS-t és DNS-polimeráz-enzimként DNS-függő DNS-polimerázt alkalmazunk.11. The method according to claim 1 or 2, characterized in that DNA is used as the template polynucleotide(s) and DNA-dependent DNA polymerase is used as the DNA polymerase enzyme. 12. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (II.D) lépésben alkalmazott körülmények között teljes lánchosszabbodást engedünk végbemenni.12. The process according to claim 1 or 2, characterized in that the conditions used in step (II.D) allow complete chain extension to occur. 13. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (I.A.l) lépésben legalább két különböző templát polinukleotidot - köztük egy első templát polinukleotidot és egy második templát polinukleotidot tartalmazó reakcióelegyet hozunk létre.13. The method of claim 1 or 2, wherein in step (I.A.1) a reaction mixture comprising at least two different template polynucleotides, including a first template polynucleotide and a second template polynucleotide, is formed. - 101 -- 101 - 14. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy első templát-polinukleotidként a második templátpolinukleotidtól legalább két nukleotidban eltérő templátpolinukleotidot alkalmazunk.14. The method according to claim 13, characterized in that the first template polynucleotide is a template polynucleotide that differs from the second template polynucleotide by at least two nucleotides. 15. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az eltérő nukleotidokat egymástól elkülönülten tartalmazó templát-polinukleotidot alkalmazunk.15. The method of claim 14, characterized in that a template polynucleotide containing the different nucleotides separately from each other is used. 16. A 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az eltérő nukleotidokat egymástól legalább mintegy 15 nukleotid távolságra tartalmazó templát-polinukleotidot alkalmazunk.16. The method of claim 15, wherein a template polynucleotide is used that contains the different nucleotides spaced at least about 15 nucleotides apart. 17. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy templát-polinukleotidként RNS-molekula reverz transzkriptumaként előállított DNS-t alkalmazunk.17. The method according to claim 1 or 2, characterized in that DNA produced as a reverse transcript of an RNA molecule is used as the template polynucleotide. 18. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy láncindító/k/ként legalább hat nukleotid hosszúságú láncindító/ka/t alkalmazunk.18. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the primer(s) used are primer(s) of at least six nucleotides in length. 19. A 18. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy láncindító/k/ként 6-100 nukleotid hosszúságú láncindító/ka/t alkalmazunk.19. The method according to claim 18, characterized in that the primer(s) used are primer(s) with a length of 6-100 nucleotides. - 102 -- 102 - 20. A 19. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy láncinditó/k/ként 6-24 nukleotid hosszúságú láncinditó/ka/t alkalmazunk.20. The method according to claim 19, characterized in that the primer(s) used are primer(s) with a length of 6-24 nucleotides. 21. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a teljes hosszúságú DNS-molekulá/ka/t polimeráz láncreakcióval (PCR) amplifikáljuk.21. The method of claim 1 or 2, characterized in that the full-length DNA molecule(s) is/are amplified by polymerase chain reaction (PCR). 22. A 21. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a teljes hosszúságú DNS-molekulá/ka/t először izoláljuk a reakcióelegyből, majd PCR-rel amplifikáljuk.22. The method of claim 21, characterized in that the full-length DNA molecule(s) is/are first isolated from the reaction mixture and then amplified by PCR. 23. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (I.A.2) lépésben a terminális láncinditó/k/ több példányát alkalmazzuk.23. The method of claim 2, wherein in step (I.A.2) multiple copies of the terminal primer(s) are used. 24. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy korlátozott véletlenszerűségű meghatározott láncinditó/k/ként a láncinditó/ko/n belül egy vagy több nukleotidpozícióban véletlenszerűséget mutató láncinditó/ka/t alkalmazunk.24. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the specific primer(s) with limited randomness are primer(s) showing randomness at one or more nucleotide positions within the primer(s). 25. A 24. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy korlátozott véletlenszerűségű meghatározott láncinditó/k/ként a láncinditó/ko/n belül a nukleotidpoziciók több mint 30%-ában véletlenszerűséget mutató láncinditó/ka/t alkalmazunk.25. The method according to claim 24, characterized in that the limited randomness specific primer(s) is a primer(s) showing randomness in more than 30% of the nucleotide positions within the primer(s). - 103 -- 103 - 26. A 25. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy korlátozott véletlenszerűségű meghatározott láncindító/k/ként a láncinditó/ko/n belül a nukleotidpozíciók több mint 60%-ában véletlenszerűséget mutató láncindító/ka/t alkalmazunk.26. The method according to claim 25, characterized in that the limited randomness specific primer(s) is a primer(s) showing randomness in more than 60% of the nucleotide positions within the primer(s). 27. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az (I.A.2) lépésben legalább két láncindító több példányát alkalmazzuk.27. The method of claim 1 or 2, wherein in step (I.A.2) multiple copies of at least two primers are used. 28. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy láncindítókként véletlenszerű láncindítókat alkalmazunk.28. The method of claim 1, wherein random primers are used as primers. 29. A 28. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az (I.F) lépésben alkalmazott körülmények között teljes lánchosszabbodást engedünk végbemenni.29. The process of claim 28, wherein the conditions used in step (I.F) allow complete chain extension to occur. 30. A 29. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az (I.B)-(I.F) lépéseket nem ismételjük meg az (I.G) lépésben.30. The method of claim 29, wherein steps (I.B)-(I.F) are not repeated in step (I.G). 31. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az (I.A.4) lépést az eljárás során csupán egyszer hajtjuk végre, és az (I.D) lépést egyáltalán nem hajtjuk végre.31. The method according to claim 1 or 2, characterized in that step (I.A.4) is performed only once during the method and step (I.D) is not performed at all. - 104 -- 104 - 32. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az (I.D) lépést csupán egyszer hajtjuk végre az eljárás során, és az (I.A.4) lépést egyáltalán nem hajtjuk végre.32. The method according to claim 1 or 2, characterized in that step (I.D) is performed only once during the method and step (I.A.4) is not performed at all. 33. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (II.E) lépésben előállított teljes hosszúságú DNS-molekulák közül legalább egy olyat állítunk elő, amelynek DNS-szekvenciája legalább két templát-polinukleotid szekvenciájának rekombinációját reprezentálja.33. The method of claim 13, wherein at least one of the full-length DNA molecules produced in step (II.E) is produced whose DNA sequence represents the recombination of at least two template polynucleotide sequences. 34. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az (I.G) lépésben, vagy a (II) lépésben vagy mind az (I.G), mind a (II) lépésben a templát polinukleotidok véletlenszerű láncindítását hajtatjuk végre a DNSfragmensekkel.34. The method of claim 13, wherein in step (I.G), or in step (II), or in both steps (I.G) and (II), the DNA fragments are subjected to random chain initiation of the template polynucleotides. 35. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a templát polinukleotidok legalább egyikeként egy rekombináns, teljes hosszúságú, az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárással előállított DNS—molekulát alkalmazunk.35. The method of claim 1 or 2, wherein at least one of the template polynucleotides is a recombinant, full-length DNA molecule produced by the method of claim 1 or 2. 36. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárással előállított rekombináns, teljes hosszúságú DNS-molekula, amely (a) a templát polinukleotid/ok/ által kódolt géntermék/ek/ tulajdonságaihoz képest legalább egy megváltoztatott vagy javított tulajdonságú génterméket kódol vagy36. A recombinant, full-length DNA molecule produced by the method of claim 1 or 2, which (a) encodes a gene product with at least one altered or improved property compared to the properties of the gene product(s) encoded by the template polynucleotide(s), or - 105 - (b) a templát polinukleotid/ok/ tulajdonságaihoz képest legalább egy megváltoztatott vagy javított tulajdonsága van, vagy (c) mind a (III.A), mind a (III.B) feltétel teljesül.- 105 - (b) it has at least one altered or improved property compared to the properties of the template polynucleotide(s), or (c) both conditions (III.A) and (III.B) are met. 37. Eljárás géntermék előállítására, azzal jellemezve, hogy (a) vektorba egy, az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárással előállított, rekombináns, génterméket kódoló, teljes hosszúságú DNS-molekulát inszertálunk, és ezáltal expressziós vektort hozunk létre, (b) az expressziós vektorral a gazdasejtet transzformálunk, és (c) a rekombináns, teljes hosszúságú DNS-molekula által kódolt génterméket expresszáltatjuk;37. A method for producing a gene product, comprising: (a) inserting a full-length DNA molecule encoding a recombinant gene product produced by the method of claim 1 or 2 into a vector, thereby creating an expression vector, (b) transforming the host cell with the expression vector, and (c) expressing the gene product encoded by the recombinant full-length DNA molecule; ahol a rekombináns, teljes hosszúságú DNS-molekula (1) a DNS-molekula templát polinukleotidja/i/ által kódolt géntermék/ek/ tulajdonságaihoz képest legalább egy megváltoztatott vagy javított tulajdonságú génterméket kódol vagy (2) a templát polinukleotid/ok/ tulajdonságaihoz képest legalább egy megváltoztatott vagy javított tulajdonsága van, vagy (3) mind a (III.A), mind a (III.B) feltétel teljesül.wherein the recombinant, full-length DNA molecule (1) encodes a gene product with at least one altered or improved property compared to the properties of the gene product(s) encoded by the template polynucleotide(s) of the DNA molecule or (2) has at least one altered or improved property compared to the properties of the template polynucleotide(s), or (3) both conditions (III.A) and (III.B) are met. 38. A 37. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy géntermékként fehérjét expresszáltatunk.38. The method of claim 37, characterized in that a protein is expressed as the gene product. - 106 -- 106 - 39. A 38. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy fehérjeként enzimet expresszáltatunk.39. The method of claim 38, characterized in that an enzyme is expressed as a protein. 40. A 37. igénypont szerinti eljárással előállított géntermék.40. A gene product produced by the method of claim 37. A meghatalmazott:The authorized person: DANUBIADANUBE Szabadalmi és Védjegy Iroda Kft.Patent and Trademark Office Ltd.
HU9903760A 1998-03-25 1998-03-25 Recombination of polynucleotide sequences using random or defined primers HUP9903760A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HU9903760A HUP9903760A3 (en) 1998-03-25 1998-03-25 Recombination of polynucleotide sequences using random or defined primers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HU9903760A HUP9903760A3 (en) 1998-03-25 1998-03-25 Recombination of polynucleotide sequences using random or defined primers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
HUP9903760A2 true HUP9903760A2 (en) 2000-02-28
HUP9903760A3 HUP9903760A3 (en) 2001-05-28

Family

ID=89999796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU9903760A HUP9903760A3 (en) 1998-03-25 1998-03-25 Recombination of polynucleotide sequences using random or defined primers

Country Status (1)

Country Link
HU (1) HUP9903760A3 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
HUP9903760A3 (en) 2001-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6153410A (en) Recombination of polynucleotide sequences using random or defined primers
EP3023494B1 (en) Method of synthesizing polynucleotide variants
US5780270A (en) Site-specific mutagenesis and mutant selection utilizing antibiotic-resistant markers encoding gene products having altered substrate specificity
AU2002314712A1 (en) A method of increasing complementarity in a heteroduplex polynucleotide
EP1358322A2 (en) A method of increasing complementarity in a heteroduplex polynucleotide
US6361988B1 (en) ECB deacylase mutants
WO2001029211A9 (en) Method for directed evolution by random chimeragenesis on transient templates
CN100475960C (en) Method for the recombination of genetic elements
CA2453864A1 (en) A walk-through technique for in vitro recombination of polynucleotide sequences
HUP9903760A2 (en) Recombination of polynucleotide sequences using random or specific primers
AU755415B2 (en) Recombination of polynucleotide sequences using random or defined primers
US20030087254A1 (en) Methods for the preparation of polynucleotide libraries and identification of library members having desired characteristics
MXPA98009854A (en) Recombination of polynucleotide sequences using random or defined primers
WO2003040376A1 (en) Method for site-directed mutagenesis of nucleic acid molecules using a single primer
WO2010105276A1 (en) Method for constructing mutagenesis libraries in situ
KR20000015984A (en) Recombination of polynucleotide sequences using random or defined primers
KR20050004207A (en) Method for Creating Polynucleotide Molecules
Shao et al. Random-priming in vitro recombination: an effective
ZA200306203B (en) A method of increasing complementarity in a heteroduplex polynucleotide.
AU2002307170A1 (en) Methods for the preparation of polynucleotide librairies and identification of library members having desired characteristics
JP2003038177A (en) Method for preparing library of dna having modified target base sequence