[go: up one dir, main page]

RU2560980C2 - DIPEPTIDE-SYNTHESISING ENZYME CODING DNA (VERSIONS), Escherichia BACTERIA AND METHOD OF PRODUCING DIPEPTIDES USING SAME - Google Patents

DIPEPTIDE-SYNTHESISING ENZYME CODING DNA (VERSIONS), Escherichia BACTERIA AND METHOD OF PRODUCING DIPEPTIDES USING SAME Download PDF

Info

Publication number
RU2560980C2
RU2560980C2 RU2013131855/10A RU2013131855A RU2560980C2 RU 2560980 C2 RU2560980 C2 RU 2560980C2 RU 2013131855/10 A RU2013131855/10 A RU 2013131855/10A RU 2013131855 A RU2013131855 A RU 2013131855A RU 2560980 C2 RU2560980 C2 RU 2560980C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amino acid
seq
dipeptide
phenylalanine
protein
Prior art date
Application number
RU2013131855/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013131855A (en
Inventor
Сергей Васильевич Смирнов
Павел Михайлович СОКОЛОВ
Такаюки Ито
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика" (ЗАО "АГРИ")
Аджиномото Ко., Инк.
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 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика" (ЗАО "АГРИ"), Аджиномото Ко., Инк. filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика" (ЗАО "АГРИ")
Priority to RU2013131855/10A priority Critical patent/RU2560980C2/en
Publication of RU2013131855A publication Critical patent/RU2013131855A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2560980C2 publication Critical patent/RU2560980C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to biotechnology and provides a dipeptide-producing Escherichia bacterium, which is modified such that it contains DNA which encodes a protein with dipeptide-synthesising activity. The invention also relates to a method of producing a dipeptide or a salt thereof using said bacteria or using a protein with dipeptide-synthesising activity.
EFFECT: invention enables to obtain dipeptides efficiently.
16 cl, 28 dwg, 12 tbl, 14 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к биотехнологической промышленности, более точно - к новым дипептид-синтезирующим ферментам и способам получения дипептидов, в частности дипептидов, имеющих кислые L-аминокислотные остатки на N-конце.The present invention relates to the biotechnological industry, more specifically to new dipeptide-synthesizing enzymes and methods for producing dipeptides, in particular dipeptides having acidic L-amino acid residues at the N-terminus.

Уровень техникиState of the art

Дипептиды используются в фармакологии, пищевой промышленности и в других различных областях. Например, дипептид Asp-Glu использовался для приготовления диуретической и натрийуретической фармацевтической композиции (FR2662359 А1). Известна фармацевтическая композиция, содержащая дипептиды, имеющие агонистическое влияние на подтипы NR1/NR2A и NR1/NR2B рецептора NMDA (JP 2009209131 А). Были изучены вкусовые качества многочисленных дипептидов. Например, дипептид Asp-Val имеет кислый вкус (Sogame S. and Matsushita I., New Food Ind., 1996, 38(12):44-49 (Japanese)). Известен прекрасный усилитель вкуса соли, который получается при использовании содержащего глутаминовую кислоту дипептида, такого как Glu-Ala, Glu-Asp, Glu-Glu, Glu-Ile, Asp-Glu, His-Glu, Trp-Glu и т.д. (WO 2009113563 А1).Dipeptides are used in pharmacology, the food industry, and in various other fields. For example, the Asp-Glu dipeptide was used to prepare a diuretic and natriuretic pharmaceutical composition (FR2662359 A1). Known pharmaceutical composition containing dipeptides having an agonistic effect on the subtypes of NR1 / NR2A and NR1 / NR2B of the NMDA receptor (JP 2009209131 A). The taste qualities of numerous dipeptides have been studied. For example, the Asp-Val dipeptide has an acidic taste (Sogame S. and Matsushita I., New Food Ind., 1996, 38 (12): 44-49 (Japanese)). An excellent salt flavor enhancer is known which is obtained using a glutamic acid-containing dipeptide such as Glu-Ala, Glu-Asp, Glu-Glu, Glu-Ile, Asp-Glu, His-Glu, Trp-Glu, etc. (WO2009113563 A1).

Известны различные способы получения дипептидов, включающие экстракцию из белковых гидролизатов, химический синтез из защищенных и/или активированных аминокислот и ферментативные способы синтеза с участием пептидаз и защищенных аминокислот (Akabori S. et al., Bull. Chem. Soc. Japan, 1961, 34:739; Monter В. et al., Biotechnol. Appl. Biochem., 1991, 14(2):183-191). Была описана генетическая конструкция, кодирующая пептид, включающий повторяющуюся аминокислотную последовательность (Asp-Phe)n, подходящую для получения бензилированных и метилированных производных дипептида Asp-Phe (Европейская патентная заявка No. 0036258).Various methods for producing dipeptides are known, including extraction from protein hydrolysates, chemical synthesis from protected and / or activated amino acids, and enzymatic synthesis methods involving peptidases and protected amino acids (Akabori S. et al., Bull. Chem. Soc. Japan, 1961, 34 : 739; Monter, B. et al., Biotechnol. Appl. Biochem., 1991, 14 (2): 183-191). A genetic construct encoding a peptide comprising the repeating amino acid sequence (Asp-Phe) n suitable for preparing benzylated and methylated derivatives of the Asp-Phe dipeptide (European Patent Application No. 0036258) has been described.

Получение дипептидов с использованием химических и/или химико-ферментативных подходов требует введение и удаление защитных групп для функциональных групп реагирующих аминокислот и выделение требуемого продукта из рацемической смеси. Таким образом, описанные способы получения дипептидов считаются невыгодными с точки зрения цены, эффективности и необходимости утилизации сопутствующих химических реагентов, таких как органические растворители, соли и подобные им.The preparation of dipeptides using chemical and / or chemical-enzymatic approaches requires the introduction and removal of protective groups for the functional groups of reacting amino acids and the isolation of the desired product from the racemic mixture. Thus, the described methods for the preparation of dipeptides are considered disadvantageous in terms of price, efficiency and the need for disposal of related chemicals, such as organic solvents, salts and the like.

Было описано несколько подходов ферментативного получения дипептидов и их производных, которые включают способ, использующий обратимую реакцию пролиниминопептидазы, обладающей способностью продуцировать пептиды из L-аминокислот и их сложных эфиров (патент РФ №2279440); способ, использующий нерибосомальную пептидсинтетазу (NRPS) (патенты США №№5,795,738 и 5,652,116; Doekel S. и Marahiel M.A., Chem. Biol., 2000, 7:373-384; Dieckmann R. et al., FEBS Lett., 2001, 498:42-45); способ, использующий аминоацил-m-PHK-синтетазу (патенты Японии №№58-146539 (1983), 58-209992 (1983), и 59-106298 (1984)); и способ, использующий мутантный белок, имеющий пептид-синтезирующую активность (Российская патентная заявка 2007127719).Several approaches to the enzymatic preparation of dipeptides and their derivatives have been described, which include a method using a reversible proliniminopeptidase reaction having the ability to produce peptides from L-amino acids and their esters (RF patent No. 2279440); non-ribosomal peptide synthetase (NRPS) method (US Patent Nos. 5,795,738 and 5,652,116; Doekel S. and Marahiel MA, Chem. Biol., 2000, 7: 373-384; Dieckmann R. et al., FEBS Lett., 2001, 498: 42-45); a method using aminoacyl-m-PHK synthetase (Japanese patents Nos. 58-146539 (1983), 58-209992 (1983), and 59-106298 (1984)); and a method using a mutant protein having a peptide-synthesizing activity (Russian patent application 2007127719).

Ферменты, принадлежащие к суперсемейству АТФ-зависимых карбоксилат-амин/тиол-α-лигаз, широко использовались для получения дипептидов, имеющих α-пептидную связь между двумя L-аминокислотами. Например, при использовании функции поиска по гомологии в SubtiList (http://genolist.pasteur.fr/SubtiList/), являющемся базой данных геномной ДНК Bacillus subtilis 168, и аминокислотную последовательность гена D-Ala-D-Ala-лигазы из Bacillus subtilis 168, был обнаружен ген ywfE, который кодирует фермент, способный синтезировать дипептиды, имеющие на N-конце L-аминокислоту, такую как, в частности, L-Ala, L-Gly, L-Met, L-Ser и L-Thr (Tabata K. et al., J. Bacteriol., 2005, 187(15):5195-5202; патенты США №7,514,243 и №7,939,302). Несмотря на то что белок YwfE (бацилизинсинтетаза, классификационный номер фермента (ЕС) 6.3.2.28) имеет экстремально широкую субстратную специфичность, фермент не связывает аминокислоты, обладающие высоким зарядом, такие как L-Lys, L-Arg, L-Glu и L-Asp, и вторичные амины, такие как L-Pro (Tabata K. et al., J. Bacteriol., 2005, 187(15):5195-5202). Описан белок, кодируемый геном ризоктицинсинтетазы и имеющий дипептид-синтезирующую активность, который утилизирует L-аминокислоты Gly и β-Ala как субстраты (патент США №7,939,294). Как подтверждается выделившейся фосфорной кислотой (Pi), а также методами времяпролетной масс-спектроскопии (TOFMS) и ЯМР, фермент помещает L-Arg и L-Lys на N-конец дипептида. Анализ, основанный на Hidden Markov Model (НММ)-профиле, позволил обнаружить пять L-аминокислота-α-лигаз, происходящих из Treponema denticola АТСС 35405, Photorhabdus luminescence subsp. laumondii TTO1, Streptococcus mutants UA159, Streptococcus pneumoniae TIGR4 и Actinobacillus pleuropneumoniae серологический вариант 1 str. 4074, способных к образованию из L-аминокислот различных пептидных соединений, как подтверждается отщеплением фосфорной кислоты (Senoo A. et al., Biosci. Biotechnol. Biochem., 2010, 74(2):415-418). Ни одно дипептидное образование не было подтверждено в комбинации L-Glu или L-Asp с другими L-аминокислотами. Мутантный белок, имеющий пептид-синтезирующую активность, как было подтверждено методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с использованием стандартных образцов, образует дипептиды, несущие L-Met на N-конце (Российская патентная заявка №2007127719). Компьютерный скрининг, выполненный с помощью сервиса BLAST в NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/) и основанный на аминокислотной последовательности Lal из В.subtilis (BsLal) обнаружил белок RSp1486a из Ralstonia solanacearum, который способен образовывать дипептидную связь, как подтверждено отщеплением фосфорной кислоты (Kino K. et al., Biochem. Biophys. Res. Comm., 2008, 371:536-540; Европейская патентная заявка №1870454). Структурный анализ с использованием метода ЯМР подтвердил образование дипептидов, имеющих L-Ser, L-Met, L-Gln, L-Phe, L-His, L-Ala и L-Cys на N-конце. Несмотря на то что неорганический фосфат отщеплялся, как было доказано, в смеси, содержащей RSp1486a и L-Asp с L-Phe, L-His, L-Met, L-Cys или L-Ala; или RSp1486a и L-Glu с L-Phe, L-His, L-Met, L-Cys, L-Ser или L-Ala, структурный анализ продуктов реакции не проводился. Никакого дополнительного отщепления фосфорной кислоты сверх фонового уровня в реакционной смеси, содержащей RSp1486a и L-Asp или L-Glu, не наблюдалось. Было обнаружено, что новая открытая L-аминокислоталигаза RizB из В.subtilis NBRC3134 синтезирует различные гетеропептиды и гомоолигомеры аминокислот с разветвленной цепью, состоящие из 2-5 аминокислотных остатков (Kino K., Yakugaku Zasshi, 2010, 130(11):1463-1469). Например, методом масс-спектроскопии (LC-ESI-MS анализ) было доказано образование димера, тримера и тетрамера L-Val в смеси, содержащей RizB, L-Val и L-Glu или L-Asp. Гетеропептидов обнаружено не было.Enzymes belonging to the ATP-dependent carboxylate-amine / thiol-α-ligase superfamily have been widely used to produce dipeptides having an α-peptide bond between two L-amino acids. For example, when using the homology search function in SubtiList (http://genolist.pasteur.fr/SubtiList/), which is a database of the genomic DNA of Bacillus subtilis 168, and the amino acid sequence of the D-Ala-D-Ala ligase gene from Bacillus subtilis 168, a ywfE gene has been discovered that encodes an enzyme capable of synthesizing dipeptides having an L-amino acid at the N-terminus, such as, in particular, L-Ala, L-Gly, L-Met, L-Ser and L-Thr ( Tabata, K. et al., J. Bacteriol., 2005, 187 (15): 5195-5202; U.S. Patent Nos. 7,514,243 and 7,939,302). Despite the fact that YwfE protein (bacylisine synthetase, enzyme classification number (EC) 6.3.2.28) has an extremely broad substrate specificity, the enzyme does not bind high-charge amino acids such as L-Lys, L-Arg, L-Glu and L- Asp, and secondary amines such as L-Pro (Tabata K. et al., J. Bacteriol. 2005, 187 (15): 5195-5202). A protein encoded by the rhizocticin synthetase gene and having a dipeptide-synthesizing activity that utilizes the G-amino acids and G-β-Ala L-amino acids as substrates is described (US patent No. 7,939,294). As evidenced by the released phosphoric acid (Pi), as well as by time-of-flight mass spectroscopy (TOFMS) and NMR, the enzyme places L-Arg and L-Lys at the N-terminus of the dipeptide. Analysis based on the Hidden Markov Model (HMM) profile revealed five L-amino acid-α-ligases derived from Treponema denticola ATCC 35405, Photorhabdus luminescence subsp. laumondii TTO1, Streptococcus mutants UA159, Streptococcus pneumoniae TIGR4 and Actinobacillus pleuropneumoniae serological variant 1 str. 4074 capable of forming various peptide compounds from L-amino acids, as evidenced by the removal of phosphoric acid (Senoo A. et al., Biosci. Biotechnol. Biochem., 2010, 74 (2): 415-418). No dipeptide formation has been confirmed in a combination of L-Glu or L-Asp with other L-amino acids. A mutant protein having peptide-synthesizing activity, as was confirmed by high performance liquid chromatography (HPLC) using standard samples, forms dipeptides carrying L-Met at the N-terminus (Russian patent application No. 2007127719). Computer screening using the BLAST service at the NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/) and based on the amino acid sequence Lal from B. subtilis (BsLal) detected the RSp1486a protein from Ralstonia solanacearum, which is capable of form a dipeptide bond as confirmed by cleavage of phosphoric acid (Kino K. et al., Biochem. Biophys. Res. Comm., 2008, 371: 536-540; European Patent Application No. 1870454). Structural analysis using NMR confirmed the formation of dipeptides having L-Ser, L-Met, L-Gln, L-Phe, L-His, L-Ala and L-Cys at the N-terminus. Although inorganic phosphate was cleaved, as was proven, in a mixture containing RSp1486a and L-Asp with L-Phe, L-His, L-Met, L-Cys or L-Ala; or RSp1486a and L-Glu with L-Phe, L-His, L-Met, L-Cys, L-Ser or L-Ala, no structural analysis of the reaction products was performed. No additional removal of phosphoric acid above the background level was observed in the reaction mixture containing RSp1486a and L-Asp or L-Glu. It was found that the new open L-amino acid RizB gas from B. subtilis NBRC3134 synthesizes various hetero peptides and homo-oligomers of branched chain amino acids consisting of 2-5 amino acid residues (Kino K., Yakugaku Zasshi, 2010, 130 (11): 1463-1469 ) For example, mass spectroscopy (LC-ESI-MS analysis) proved the formation of L-Val dimer, trimer and tetramer in a mixture containing RizB, L-Val and L-Glu or L-Asp. No heteropeptides were found.

В настоящее время нет данных, описывающих синтез дипептидов, имеющих кислые L-аминокислотные остатки, такие как остатки L-Glu или L-Asp, на N-конце и любую другую L-аминокислоту или ее производное на С-конце, с использованием L-аминокислота-α-лигазы (Lal).There is currently no data describing the synthesis of dipeptides having acidic L-amino acid residues, such as L-Glu or L-Asp residues, at the N-terminus and any other L-amino acid or its derivative at the C-terminus, using L- amino acid α-ligase (Lal).

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Цель настоящего изобретения - предоставление ДНК, кодирующей L-аминокислота-α-лигазу (Lal), способную синтезировать дипептид(ы), содержащий(ие) кислые L-аминокислоты, такие как L-Asp или L-Glu, на N-конце и любую другую L-аминокислоту или ее производное на C-конце, в реакционной смеси, которая содержит высокоэнергетические (макроэргические) молекулы, такие как аденозин 5′-трифосфат (АТФ) или его соль.The purpose of the present invention is the provision of DNA encoding an L-amino acid-α-ligase (Lal) capable of synthesizing dipeptide (s) containing (s) acidic L-amino acids, such as L-Asp or L-Glu, at the N-terminus and any other L-amino acid or its derivative at the C-terminus, in a reaction mixture that contains high-energy (macroergic) molecules, such as adenosine 5′-triphosphate (ATP) or its salt.

Другая цель настоящего изобретения - предоставление бактерии рода Escherichia, принадлежащей к виду Escherichia coli, которая модифицирована таким образом, что она содержит ДНК, кодирующую Lal, как здесь описано.Another objective of the present invention is the provision of bacteria of the genus Escherichia, belonging to the species Escherichia coli, which is modified so that it contains DNA encoding Lal, as described here.

Другая цель настоящего изобретения - предоставление способа получения дипептидов, имеющих кислые L-аминокислоты, такие как L-Asp или L-Glu, на N-конце и любую другую L-аминокислоту или ее производное на С-конце, в реакционной смеси, которая содержит макроэргические молекулы, такие как аденозин 5′-трифосфат (АТФ) или его соль, с использованием фермента Lal, как описано здесь, или бактерии рода Escherichia, которая модифицирована таким образом, что она содержит ДНК, кодирующую фермент Lal, как здесь описано.Another objective of the present invention is the provision of a method for producing dipeptides having acidic L-amino acids, such as L-Asp or L-Glu, at the N-terminus and any other L-amino acid or its derivative at the C-terminus, in a reaction mixture that contains macroergic molecules such as adenosine 5′-triphosphate (ATP) or a salt thereof using the Lal enzyme as described herein, or Escherichia bacteria, which is modified to contain DNA encoding the Lal enzyme as described herein.

Эти цели были достигнуты благодаря обнаружению новых бактериальных L-аминокислота-α-лигаз (Lals), катализирующих образование дипептидов, имеющих кислые L-аминокислоты, такие как L-Asp или L-Glu, на N-конце.These goals were achieved thanks to the discovery of new bacterial L-amino acid-α-ligases (Lals) catalyzing the formation of dipeptides having acidic L-amino acids, such as L-Asp or L-Glu, at the N-terminus.

Цель настоящего изобретения - предоставление ДНК, кодирующей белок, имеющий дипептид-синтезирующую активность, отличающейся тем, что ДНК выбрана из группы, состоящей из:The purpose of the present invention is the provision of DNA encoding a protein having a dipeptide-synthesizing activity, characterized in that the DNA is selected from the group consisting of:

(A) ДНК, имеющей нуклеотидную последовательность SEQ ID NOs:1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 и 17;(A) DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, and 17;

(B) ДНК, гибридизующейся в жестких условиях с нуклеотидной последовательностью, комплементарной последовательности, представленной в SEQ ID NOs:1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 и 17, отличающейся тем, что указанные жесткие условия включают промывание один или более раз в растворе, содержащем концентрацию солей 1×SSC, 0.1% SDS или 0.1×SSC, 0.1% SDS, при 60°С или 65°С;(B) DNA hybridizing under stringent conditions with a nucleotide sequence complementary to that shown in SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, and 17, characterized in that said stringent conditions include washing one or more times in a solution containing a salt concentration of 1 × SSC, 0.1% SDS or 0.1 × SSC, 0.1% SDS, at 60 ° C or 65 ° C;

(C) ДНК, кодирующей белок, имеющий аминокислотную последовательность SEQ ID NOs:2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 18;(C) DNA encoding a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, and 18;

(D) ДНК, кодирующей вариант белка, имеющего аминокислотную последовательность SEQ ID NOs:2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 18, но которая содержит замену, делецию, вставку или добавление одного или нескольких аминокислотных остатков, и имеющего дипептид-синтезирующую активность в соответствии с аминокислотной последовательностью SEQ ID NOs:2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 18;(D) DNA encoding a variant of a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, and 18, but which contains a substitution, deletion, insertion, or addition of one or more amino acid residues, and having a dipeptide-synthesizing activity in accordance with the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, and 18;

(Е) ДНК, кодирующей белок, имеющий гомологию, определенную через значение |Log10(E-value)|, не менее чем 128, не менее чем 142, не менее чем 162, не менее чем 175, не менее чем 182, не менее чем 196 или не менее чем 233 по сравнению с аминокислотной последовательностью SEQ ID NOs:2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 18 и имеющий дипептид-синтезирующую активность в соответствии с аминокислотной последовательностью SEQ ID NOs:2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 18.(E) DNA encoding a protein having homology defined by | Log 10 (E-value) |, not less than 128, not less than 142, not less than 162, not less than 175, not less than 182, not less than 196 or not less than 233 compared to the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 and 18 and having a dipeptide-synthesizing activity in accordance with the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2 , 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, and 18.

Цель настоящего изобретения - предоставление рекомбинантной ДНК для экспрессии ДНК, как описано выше, содержащей ДНК, как описано выше.The purpose of the present invention is the provision of recombinant DNA for the expression of DNA, as described above, containing DNA, as described above.

Цель настоящего изобретения - предоставление дипептид-продуцирующей бактерии, принадлежащей к роду Escherichia и модифицированной таким образом, чтобы содержать рекомбинантную ДНК, как описано выше.The purpose of the present invention is the provision of dipeptide-producing bacteria belonging to the genus Escherichia and modified so as to contain recombinant DNA, as described above.

Другая цель настоящего изобретения - предоставление бактерии, как описано выше, отличающейся тем, что бактерия принадлежит к виду Escherichia coli.Another objective of the present invention is the provision of bacteria, as described above, characterized in that the bacterium belongs to the species Escherichia coli.

Другая цель настоящего изобретения - предоставление бактерии, как описано выше, отличающейся тем, что бактерия модифицирована таким образом, чтобы иметь ослабленные или инактивированные один или более генов, кодирующих белки, обладающие пептидазой активностью.Another objective of the present invention is the provision of a bacterium, as described above, characterized in that the bacterium is modified so as to have weakened or inactivated one or more genes encoding proteins having peptidase activity.

Другая цель настоящего изобретения - предоставление бактерии, как описано выше, отличающейся тем, что гены, кодирующие белки, имеющие пептидазную активность, выбраны из группы, состоящей из рерА, рерВ, pepD, pepE, pepP, pepQ, pepN, pepT, iadA, iaaA(ybiK) и dapE.Another objective of the present invention is the provision of bacteria, as described above, characterized in that the genes encoding the proteins having peptidase activity are selected from the group consisting of peRA, peRB, pepD, pepE, pepP, pepQ, pepN, pepT, iadA, iaaA (ybiK) and dapE.

Цель настоящего изобретения - предоставление белка, имеющего дипептид-синтезирующую активность, отличающегося тем, что указанный белок выбран из группы, состоящей из:The purpose of the present invention is the provision of a protein having a dipeptide-synthesizing activity, characterized in that the protein is selected from the group consisting of:

(F) белка, имеющего аминокислотную последовательность SEQ ID NOs:2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 18;(F) a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 and 18;

(G) варианта белка, имеющего аминокислотную последовательность SEQ ID NOs:2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 18, но которая содержит замену, делецию, вставку или добавление одного или нескольких аминокислотных остатков, и имеющего дипептид-синтезирующую активность в соответствии с аминокислотной последовательностью SEQ ID NOs:2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 18;(G) a variant of a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 and 18, but which contains a substitution, deletion, insertion or addition of one or more amino acid residues, and having a dipeptide - synthesizing activity in accordance with the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 and 18;

(Н) белка, имеющего гомологию, определенную через значениие |Log10(E-value)|, не менее чем 128, не менее чем 142, не менее чем 162, не менее чем 175, не менее чем 182, не менее чем 196 или не менее чем 233 по сравнению с аминокислотной последовательностью SEQ ID NOs:2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 18, и имеющего дипептид-синтезирующую активность в соответствии с аминокислотной последовательностью SEQ ID NOs:2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 и 16.(H) a protein having homology defined by | Log 10 (E-value) |, not less than 128, not less than 142, not less than 162, not less than 175, not less than 182, not less than 196 or not less than 233 compared to the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 and 18, and having a dipeptide synthesizing activity in accordance with the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4 , 6, 8, 10, 12, 14 and 16.

Цель настоящего изобретения - предоставление способа получения белка, как описано выше, включающего:The purpose of the present invention is the provision of a method for producing protein, as described above, including:

(a) выращивание бактерии, как описано выше, в питательной среде для продукции указанного белка;(a) growing the bacteria, as described above, in a growth medium for the production of said protein;

(b) накопление указанного белка в бактерии и/или культуральной жидкости и, если необходимо,(b) the accumulation of the specified protein in bacteria and / or culture fluid and, if necessary,

(c) выделение указанного белка из бактерии или культуральной жидкости.(c) isolating said protein from a bacterium or culture fluid.

Цель настоящего изобретения - предоставление способа получения дипептида или его соли, включающего:The purpose of the present invention is the provision of a method for producing a dipeptide or its salt, including:

(a) реакцию L-аминокислот, или производных L-аминокислот, или их солей в приемлемых условиях в присутствии белка, как описано выше;(a) the reaction of L-amino acids, or derivatives of L-amino acids, or their salts under acceptable conditions in the presence of a protein, as described above;

(b) накопление указанного дипептида или его соли в приемлемом растворителе и, если необходимо,(b) the accumulation of the specified dipeptide or its salt in an acceptable solvent and, if necessary,

(c) выделение указанного дипептида или его соли из приемлемого растворителя.(c) isolating said dipeptide or salt thereof from an acceptable solvent.

Цель настоящего изобретения - предоставление способа получения дипептида или его соли, включающего:The purpose of the present invention is the provision of a method for producing a dipeptide or its salt, including:

(a) выращивание бактерии, как описано выше, в питательной среде;(a) growing bacteria, as described above, in a nutrient medium;

(b) накопление указанного дипептида в бактерии и/или культуральной жидкости и, если необходимо,(b) the accumulation of the specified dipeptide in bacteria and / or culture fluid and, if necessary,

(c) выделение указанного дипептида из бактерии или культуральной жидкости.(c) isolating said dipeptide from a bacterium or culture fluid.

Цель настоящего изобретения - предоставление способа, как описано выше, отличающегося тем, что указанные L-аминокислоты или их производные выбраны из группы, состоящей из L-аланина, L-аргинина, L-аспарагина, L-аспарагиновой кислоты, L-цистеина, L-глутаминовой кислоты, L-глутамина, глицина, L-гистидина, L-изолейцина, L-лейцина, L-лизина, L-метионина, L-фенилаланина, L-пролина, L-серина, L-треонина, L-триптофана, L-тирозина, L-валина и низшего алкильного эфира L-фенилаланина.The purpose of the present invention is the provision of a method as described above, characterized in that said L-amino acids or their derivatives are selected from the group consisting of L-alanine, L-arginine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-cysteine, L -glutamic acid, L-glutamine, glycine, L-histidine, L-isoleucine, L-leucine, L-lysine, L-methionine, L-phenylalanine, L-proline, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine, L-valine and the lower alkyl ester of L-phenylalanine.

Цель настоящего изобретения - предоставление способа, как описано выше, отличающегося тем, что указанный дипептид представлен формулойThe purpose of the present invention is the provision of a method as described above, characterized in that the dipeptide is represented by the formula

R1-R2,R1-R2,

отличающегося тем, что R1 есть остаток кислой L-аминокислоты или производное остатка кислой L-аминокислоты и R2 есть остаток L-аминокислоты или производное остатка L-аминокислоты, причем указанный остаток L-аминокислоты выбран из группы, состоящей из остатка L-аланина, L-аргинина, L-аспарагина, L-аспарагиновой кислоты, L-цистеина, L-глутаминовой кислоты, L-глутамина, глицина, L-гистидина, L-изолейцина, L-лейцина, L-лизина, L-метионина, L-фенилаланина, L-пролина, L-серина, L-треонина, L-триптофана, L-тирозина, L-валина и низшего алкильного эфира L-фенилаланина.characterized in that R1 is an acid L-amino acid residue or derivative of an acid L-amino acid residue and R2 is an L-amino acid residue or derivative of an L-amino acid residue, said L-amino acid residue selected from the group consisting of L-alanine residue, L arginine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-cysteine, L-glutamic acid, L-glutamine, glycine, L-histidine, L-isoleucine, L-leucine, L-lysine, L-methionine, L-phenylalanine , L-proline, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine, L-valine and the lower alkyl ester of L-phenylalanine.

Цель настоящего изобретения - предоставление способа, как описано выше, отличающегося тем, что R1 есть остаток L-аспарагиновой кислоты или остаток L-глутаминовой кислоты и R2 есть остаток L-глутаминовой кислоты, L-изолейцина, L-фенилаланина, L-триптофана, L-валина или низшего алкильного эфира L-фенилаланина.The purpose of the present invention is the provision of a method as described above, wherein R1 is a residue of L-aspartic acid or a residue of L-glutamic acid and R2 is a residue of L-glutamic acid, L-isoleucine, L-phenylalanine, L-tryptophan, L -valine or lower alkyl ester of L-phenylalanine.

Цель настоящего изобретения - предоставление способа, как описано выше, отличающегося тем, что R1 есть остаток L-аспарагиновой кислоты или остаток L-глутаминовой кислоты и R2 есть остаток L-глутаминовой кислоты, L-изолейцина, L-фенилаланина, L-триптофана, L-валина или низшего алкильного эфира L-фенилаланина.The purpose of the present invention is the provision of a method as described above, wherein R1 is a residue of L-aspartic acid or a residue of L-glutamic acid and R2 is a residue of L-glutamic acid, L-isoleucine, L-phenylalanine, L-tryptophan, L -valine or lower alkyl ester of L-phenylalanine.

Цель настоящего изобретения - предоставления способа, как описано выше, отличающегося тем, что низший алкильный эфир L-фенилаланина есть метиловый, этиловый или пропиловый эфир L-фенилаланина.The purpose of the present invention is the provision of a method as described above, characterized in that the lower alkyl ester of L-phenylalanine is methyl, ethyl or propyl ester of L-phenylalanine.

Описание настоящего изобретения приведено ниже.A description of the present invention is given below.

Краткое описание фигурBrief Description of the Figures

Фигура 1 показывает схему реакции лигирования, катализируемой L-аминокислота-α-лигазами (Lals). RA и RB группы боковой цепи, которые могут быть одного или разных типов. АТФ означает аденозин-5′-трифосфат, АДФ означает аденозин-5′-дифосфат и Pi означает неорганический фосфат, фосфорную кислоту или ее соль.Figure 1 shows a diagram of a ligation reaction catalyzed by L-amino acid-α-ligases (Lals). R A and R B are side chain groups that may be of the same or different types. ATP means adenosine 5′-triphosphate, ADP means adenosine 5′-diphosphate and Pi means inorganic phosphate, phosphoric acid or its salt.

Фигура 2 показывает активность BBR47_51900 в лигировании одинаковых канонических L-аминокислот.Figure 2 shows the activity of BBR47_51900 in the ligation of the same canonical L-amino acids.

Фигура 3 показывает активность BBR47_51900 в лигировании двух различных канонических L-аминокислот, где одна L-аминокислота есть L-Glu. Cnt: контроль (L-Glu).Figure 3 shows the activity of BBR47_51900 in the ligation of two different canonical L-amino acids, where one L-amino acid is L-Glu. Cnt: control (L-Glu).

Фигура 4 показывает активность BBR47_51900 в лигировании двух различных канонических L-аминокислот, где одна L-аминокислота есть L-Asp. Cnt: контроль (L-Asp).Figure 4 shows the activity of BBR47_51900 in the ligation of two different canonical L-amino acids, where one L-amino acid is L-Asp. Cnt: control (L-Asp).

Фигура 5 показывает активность Staur_4851 в лигировании двух различных канонических L-аминокислот, где одна L-аминокислота есть L-Asp.Figure 5 shows the activity of Staur_4851 in ligation of two different canonical L-amino acids, where one L-amino acid is L-Asp.

Фигура 6 показывает активность Staur_4851 в лигировании L-Asp и L-Phe, определенную методом ТСХ. 1 - (Трис-HCl рН 9.0 50 мМ, MgCl2 10 мМ, L-Asp 10 мМ, L-Phe 10 мМ, АТФ 10 мМ, Staur_4851 2 мкг); 2 - (Трис-HCl рН 8.0 50 мМ, MgCl2 10 мМ, L-Asp 10 мМ, L-Phe 10 мМ, АТФ 10 мМ, Staur_4851 2 мкг); 3 - (Трис-HCl рН 8.0 50 мМ, MgCl2 10 мМ, L-Asp 20 мМ, L-Phe 0 мМ, АТР 10 мМ, Staur_4851 2 мкг); 4 - (Трис-HCl рН 8.0 50 мМ, MgCl2 10 мМ, L-Asp 0 мМ, L-Phe 20 мМ, АТФ 10 мМ, Staur_4851 2 мкг); 5 - (Трис-HCl рН 8.0 50 мМ, MgCl2 10 мМ, L-Asp 10 мМ, L-Phe 10 мМ, АТФ 0 мМ, Staur_4851 2 мкг); 6 - (Трис-HCl рН 8.0 50 мМ, MgCl2 10 мМ, L-Asp 10 мМ, L-Phe 10 мМ, АТФ 10 мМ, Staur_4851 0 мкг).Figure 6 shows the activity of Staur_4851 in the ligation of L-Asp and L-Phe, determined by TLC. 1 - (Tris-HCl pH 9.0 50 mM, MgCl 2 10 mM, L-Asp 10 mM, L-Phe 10 mM, ATP 10 mM, Staur_4851 2 μg); 2 - (Tris-HCl pH 8.0 50 mM, MgCl 2 10 mM, L-Asp 10 mM, L-Phe 10 mM, ATP 10 mM, Staur_4851 2 μg); 3 - (Tris-HCl pH 8.0 50 mM, MgCl 2 10 mM, L-Asp 20 mM, L-Phe 0 mM, ATP 10 mM, Staur_4851 2 μg); 4 - (Tris-HCl pH 8.0 50 mM, MgCl 2 10 mM, L-Asp 0 mM, L-Phe 20 mM, ATP 10 mM, Staur_4851 2 μg); 5 - (Tris-HCl pH 8.0 50 mM, MgCl 2 10 mM, L-Asp 10 mM, L-Phe 10 mM, ATP 0 mM, Staur_4851 2 μg); 6 - (Tris-HCl pH 8.0 50 mM, MgCl 2 10 mM, L-Asp 10 mM, L-Phe 10 mM, ATP 10 mM, Staur_4851 0 μg).

Фигура 7 показывает активность BBR47_51900 в лигировании L-Asp и L-Phe, определенную методом LC-QTOF/MS/MS. SP: образец; ST: стандарт (αAsp-Phe и βAsp-Phe).Figure 7 shows the activity of BBR47_51900 in the ligation of L-Asp and L-Phe, as determined by LC-QTOF / MS / MS. SP: sample; ST: standard (αAsp-Phe and βAsp-Phe).

Фигура 8 показывает активность BBR47_51900 в лигировании L-Asp и L-Val, определенную методом LC-QTOF/MS/MS. SP: образец; ST: стандарт (αAsp-Val).Figure 8 shows the activity of BBR47_51900 in the ligation of L-Asp and L-Val, as determined by LC-QTOF / MS / MS. SP: sample; ST: standard (αAsp-Val).

Фигура 9 показывает активность BBR47_51900 в лигировании L-Glu и L-Val, определенную методом LC-QTOF/MS/MS. SP: образец; ST: стандарт (αGlu-Val и γGlu-Val).Figure 9 shows the activity of BBR47_51900 in the ligation of L-Glu and L-Val, as determined by LC-QTOF / MS / MS. SP: sample; ST: standard (αGlu-Val and γGlu-Val).

Фигура 10 показывает выравнивание BBR47_51900 и Staur_4851 (ClustalW, в формате PIR).Figure 10 shows the alignment of BBR47_51900 and Staur_4851 (ClustalW, in PIR format).

Фигура 11 показывает данные, полученные с помощью программы HMMsearch на основе выравнивания BBR47_51900 и Staur_4851 (представлены первые 49 хитов).Figure 11 shows the data obtained using the HMMsearch program based on alignment of BBR47_51900 and Staur_4851 (the first 49 hits are presented).

Фигура 12 показывает диаграмму распределения значений |Log10(E-value)|, полученных с помощью программы HMMsearch с использованием выравнивания BBR47_51900 и Staur_4851 (см. Фигуру 10). Следующие хиты отмечены сплошными стрелками: 1 - BBR47_51900, 2 - Staur_4851, 3 - DES, 4 - ВСЕ, 5 - BMY, 13 - BTH, 17 - BUR, 47 - AME, 49 - SFL.Figure 12 shows a distribution chart of | Log 10 (E-value) | values obtained using the HMMsearch program using the alignment BBR47_51900 and Staur_4851 (see Figure 10). The following hits are marked by solid arrows: 1 - BBR47_51900, 2 - Staur_4851, 3 - DES, 4 - ALL, 5 - BMY, 13 - BTH, 17 - BUR, 47 - AME, 49 - SFL.

Фигура 13 показывает выравнивание BBR47_51900, Staur_4851, DES и ВСЕ (ClustalW, в формате PIR).Figure 13 shows the alignment of BBR47_51900, Staur_4851, DES and ALL (ClustalW, in PIR format).

Фигура 14 показывает выходные данные, полученные с помощью программы HMMsearch на основе выравнивания BBR47_51900, Staur_4851, DES и ВСЕ (представлены первые 65 хитов).Figure 14 shows the output obtained using the HMMsearch program based on alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES and ALL (the first 65 hits are presented).

Фигура 15 показывает диаграмму распределения значений |Log10(E-value)|, полученных с помощью программы HMMsearch с использованием выравнивания BBR47_51900, Staur_4851, DES и ВСЕ (см. Фигуру 13). Следующие хиты отмечены сплошными стрелками: 1 - BBR47_51900, 2 - DES, 3 - ВСЕ, 4 - Staur_4851, 5 - BMY, 8 - BTH, 18 - BUR, 33 - AME, 62 - SFL.Figure 15 shows a distribution chart of | Log 10 (E-value) | values obtained using the HMMsearch program using the alignments BBR47_51900, Staur_4851, DES, and ALL (see Figure 13). The following hits are marked by solid arrows: 1 - BBR47_51900, 2 - DES, 3 - EVERYTHING, 4 - Staur_4851, 5 - BMY, 8 - BTH, 18 - BUR, 33 - AME, 62 - SFL.

Фигура 16-1 показывает выровненные BBR47_51900, Staur_4851 и DES в выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ и BMY (ClustalW, в формате PIR).Figure 16-1 shows the aligned BBR47_51900, Staur_4851 and DES in alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL and BMY (ClustalW, in PIR format).

Фигура 16-2 показывает выровненные ВСЕ и BMY в выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ и BMY (ClustalW, в формате PIR).Figure 16-2 shows the aligned ALL and BMY in alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL and BMY (ClustalW, in PIR format).

Фигура 17 показывает выходные данные, полученные с помощью программы HMMsearch на основе выравнивания BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ и BMY (представлены первые 65 хитов).Figure 17 shows the output obtained using the program HMMsearch based on alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL and BMY (the first 65 hits are presented).

Фигура 18-1 показывает выровненные Staur_4851, BBR47_51900 и ВСЕ в выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY и ВТН (ClustalW, в формате PIR).Figure 18-1 shows the aligned Staur_4851, BBR47_51900 and ALL in alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY and BTN (ClustalW, in PIR format).

Фигура 18-2 показывает выровненные DES, BMY и ВТН в выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY и ВТН (ClustalW, в формате PIR).Figure 18-2 shows the aligned DES, BMY, and VTN in alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, and VTN (ClustalW, in PIR format).

Фигура 19 показывает данные, полученные с помощью программы HMMsearch на основе выравнивания BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY и ВТН (представлены первые 73 хита).Figure 19 shows the data obtained using the HMMsearch program based on alignment of BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY and BTN (the first 73 hits are presented).

Фигура 20-1 показывает выровненные Staur_4851 и BBR47_51900 в выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, ВТН и BUR (ClustalW, в формате PIR).Figure 20-1 shows the aligned Staur_4851 and BBR47_51900 in alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTN and BUR (ClustalW, in PIR format).

Фигура 20-2 показывает выровненные ВСЕ и DES в выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, ВТН и BUR (ClustalW, в формате PIR).Figure 20-2 shows the aligned ALL and DES in alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTN and BUR (ClustalW, in PIR format).

Фигура 20-3 показывает выровненные BMY и ВТН в выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, ВТН и BUR (ClustalW, в формате PIR).Figure 20-3 shows aligned BMY and BTN in alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, VTN and BUR (ClustalW, in PIR format).

Фигура 20-4 показывает выровненный BUR в выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, ВТН и BUR (ClustalW, в формате PIR).Figure 20-4 shows the aligned BUR in alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTN and BUR (ClustalW, in PIR format).

Фигура 21 показывает данные, полученные с помощью программы HMMsearch на основе выравнивания BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, ВТН и BUR (представлены первые 104 хита).Figure 21 shows the data obtained using the HMMsearch program based on alignment of BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTN and BUR (the first 104 hits are presented).

Фигура 22-1 показывает выровненные Staur_4851 и BBR47_51900 в выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, ВТН, BUR и АМЕ (ClustalW, в формате PIR).Figure 22-1 shows the aligned Staur_4851 and BBR47_51900 in alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTN, BUR and AME (ClustalW, in PIR format).

Фигура 22-2 показывает выровненные ВСЕ и DES в выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, ВТН, BUR и АМЕ (ClustalW, в формате PIR).Figure 22-2 shows aligned ALL and DES in alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTN, BUR, and AME (ClustalW, in PIR format).

Фигура 22-3 показывает выровненные BMY и ВТН в выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, ВТН, BUR и АМЕ (ClustalW, в формате PIR).Figure 22-3 shows aligned BMY and BTN in alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, VTN, BUR and AME (ClustalW, in PIR format).

Фигура 22-4 показывает выровненные BUR и АМЕ в выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, BTH, BUR и АМЕ (ClustalW, в формате PIR).Figure 22-4 shows aligned BUR and AME in alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTH, BUR and AME (ClustalW, in PIR format).

Фигура 23 показывает выходные данные, полученные с помощью программы HMMsearch на основе выравнивания BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, BTH, BUR и АМЕ (представлены первые 65 хитов).Figure 23 shows the output obtained using the HMMsearch program based on alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTH, BUR and AME (the first 65 hits are presented).

Фигура 24-1 показывает выровненные Staur_4851 и BBR47_51900 в выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, BTH, BUR, АМЕ и SFL (ClustalW, в формате PIR).Figure 24-1 shows the aligned Staur_4851 and BBR47_51900 in alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTH, BUR, AME and SFL (ClustalW, in PIR format).

Фигура 24-2 показывает выровненные ВСЕ и DES в выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, BTH, BUR, АМЕ и SFL (ClustalW, в формате PIR).Figure 24-2 shows aligned ALL and DES in alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTH, BUR, AME, and SFL (ClustalW, in PIR format).

Фигура 24-3 показывает выровненные BMY и BTH в выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, BTH, BUR, АМЕ и SFL (ClustalW, в формате PIR).Figure 24-3 shows aligned BMY and BTH in alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTH, BUR, AME, and SFL (ClustalW, in PIR format).

Фигура 24-4 показывает выровненные BUR и АМЕ в выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, BTH, BUR, АМЕ и SFL (ClustalW, в формате PIR).Figure 24-4 shows aligned BUR and AME in alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTH, BUR, AME and SFL (ClustalW, in PIR format).

Фигура 24-5 показывает выровненный SFL в выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, BTH, BUR, АМЕ и SFL (ClustalW, в формате PIR).Figure 24-5 shows the aligned SFL in alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTH, BUR, AME and SFL (ClustalW, in PIR format).

Фигура 25 показывает данные, полученные с помощью программы HMMsearch на основе выравнивания BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, BTH, BUR, АМЕ и SFL (представлены первые 38 хитов).Figure 25 shows the data obtained using the HMMsearch program based on alignment of BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTH, BUR, AME and SFL (the first 38 hits are presented).

Фигура 26 показывает анализ изофункциональных Lals с использованием профиля HMMs (Модели с 1 по 7). *: E-value=0 (Фигуры 21, 23 и 25). BBR означает BBR47_51900 и STA означает Staur_4851.Figure 26 shows an analysis of isofunctional Lals using the profile of HMMs (Models 1 to 7). *: E-value = 0 (Figures 21, 23 and 25). BBR means BBR47_51900 and STA means Staur_4851.

Фигура 27 показывает ТСХ-анализ специфической аспартат-пептид-гидролизующей (DP3-гидролизующей) активности в штаммах Е.coli 4-5Δ. Для калибровки использовали раствор (1 мкл) 5-фтортриптофана (стандарт): (1) 3 мМ, (2) 2 мМ, (3) 1 мМ и (4) 0,5 мМ. Аликвоту (1 мкл) реакционной смеси, содержащей Mn2+ (5, 6) или Zn2+ (7, 8), помещали на пластинку ТСХ. 5FT - 5-фтортриптофан, DP3 - L-Asp-L-5-фтортриптофан дипептид, Asp - L-аспартат.Figure 27 shows TLC analysis of specific aspartate-peptide-hydrolyzing (DP3-hydrolyzing) activity in E. coli 4-5Δ strains. For calibration, a solution of (1 μl) 5-fluorotryptophan (standard) was used: (1) 3 mM, (2) 2 mM, (3) 1 mM, and (4) 0.5 mM. An aliquot (1 μl) of the reaction mixture containing Mn 2+ (5, 6) or Zn 2+ (7, 8) was placed on a TLC plate. 5FT - 5-fluorotryptophan, DP3 - L-Asp-L-5-fluorotryptophan dipeptide, Asp - L-aspartate.

Фигура 28 показывает схему исследования токсичности DP3 ввиду специфической аспартат-пептид-гидролизующей активности в штаммах Е.coli 1-5Δ. Штамм Е.coli выращивают в присутствии дипептида DP3. В штамме, содержащем пептидазы (Е.coli P+), DP3 гидролизуется, что приводит к образованию L-аспартата и 5-фтортриптофана (5FT). 5FT является токсическим для клетки, что, таким образом, приводит к задержке роста. Дипептид DP3 является стабильным и не влияет на клеточный рост штамма, дефицитного по пептидазам, и штамма с низкой пептидазной активностью (Е.coli P-).Figure 28 shows a DP3 toxicity study design in view of the specific aspartate-peptide-hydrolyzing activity in E. coli 1-5Δ strains. The E. coli strain is grown in the presence of the DP3 dipeptide. In a strain containing peptidases (E. coli P + ), DP3 is hydrolyzed, resulting in the formation of L-aspartate and 5-fluorotryptophan (5FT). 5FT is toxic to the cell, which thus leads to stunted growth. The DP3 dipeptide is stable and does not affect the cell growth of a strain deficient in peptidases and a strain with low peptidase activity (E. coli P - ).

Описание последовательностейDescription of sequences

SEQ ID NO:1 показывает ген BBR47_51900SEQ ID NO: 1 shows the BBR47_51900 gene

SEQ ID NO:2 показывает белок BBR47_51900SEQ ID NO: 2 shows the protein BBR47_51900

SEQ ID NO:3 показывает ген Staur_4851SEQ ID NO: 3 shows the Staur_4851 gene

SEQ ID NO:4 показывает белок Staur_4851SEQ ID NO: 4 shows Staur_4851 protein

SEQ ID NO:5 показывает ген DESSEQ ID NO: 5 shows the DES gene

SEQ ID NO:6 показывает белок DESSEQ ID NO: 6 shows DES protein

SEQ ID NO:7 показывает ген BURSEQ ID NO: 7 shows the BUR gene

SEQ ID NO:8 показывает белок BURSEQ ID NO: 8 shows a BUR protein

SEQ ID NO:9 показывает ген ВСЕSEQ ID NO: 9 shows the ALL gene

SEQ ID NO:10 показывает белок ВСЕSEQ ID NO: 10 shows ALL protein

SEQ ID NO:11 показывает ген ВТНSEQ ID NO: 11 shows the VTN gene

SEQ ID NO:12 показывает белок ВТНSEQ ID NO: 12 shows the protein BTN

SEQ ID NO:13 показывает ген АМЕSEQ ID NO: 13 shows the AME gene

SEQ ID NO:14 показывает белок АМЕSEQ ID NO: 14 shows AME protein

SEQ ID NO:15 показывает ген SFLSEQ ID NO: 15 shows the SFL gene

SEQ ID NO:16 показывает белок SFLSEQ ID NO: 16 shows SFL protein

SEQ ID NO:17 показывает ген BMYSEQ ID NO: 17 shows the BMY gene

SEQ ID NO:18 показывает белок BMYSEQ ID NO: 18 shows BMY protein

SEQ ID NO:19 показывает фрагмент XbaI-EcoRI, содержащий BBR47_51900SEQ ID NO: 19 shows an XbaI-EcoRI fragment containing BBR47_51900

SEQ ID NO:20 показывает фрагмент XbaI-EcoRI, содержащий Staur_4851SEQ ID NO: 20 shows an XbaI-EcoRI fragment containing Staur_4851

SEQ ID NO:21 показывает фрагмент XbaI-EcoRI, содержащий DESSEQ ID NO: 21 shows an XbaI-EcoRI fragment containing DES

SEQ ID NO:22 показывает фрагмент XbaI-EcoRI, содержащий BURSEQ ID NO: 22 shows an XbaI-EcoRI fragment containing BUR

SEQ ID NO:23 показывает фрагмент XbaI-EcoRI, содержащий ВСЕSEQ ID NO: 23 shows an XbaI-EcoRI fragment containing ALL

SEQ ID NO:24 показывает фрагмент XbaI-EcoRI, содержащий ВТНSEQ ID NO: 24 shows an XbaI-EcoRI fragment containing BTN

SEQ ID NO:25 показывает фрагмент XbaI-EcoRI, содержащий АМЕSEQ ID NO: 25 shows an XbaI-EcoRI fragment containing AME

SEQ ID NO:26 показывает фрагмент XbaI-EcoRI, содержащий SFLSEQ ID NO: 26 shows an XbaI-EcoRI fragment containing SFL

SEQ ID NO:27 показывает фрагмент XbaI-EcoRI, содержащий BMYSEQ ID NO: 27 shows an XbaI-EcoRI fragment containing BMY

SEQ ID NO:28 показывает праймер P1SEQ ID NO: 28 shows primer P1

SEQ ID NO:29 показывает праймер Р2SEQ ID NO: 29 shows primer P2

SEQ ID NO:30 показывает праймер Р3SEQ ID NO: 30 shows primer P3

SEQ ID NO:31 показывает праймер Р4SEQ ID NO: 31 shows primer P4

SEQ ID NO:32 показывает праймер Р5SEQ ID NO: 32 shows primer P5

SEQ ID NO:33 показывает праймер Р6SEQ ID NO: 33 shows primer P6

SEQ ID NO:34 показывает праймер Р7SEQ ID NO: 34 shows primer P7

SEQ ID NO:35 показывает праймер Р8SEQ ID NO: 35 shows primer P8

SEQ ID NO:36 показывает праймер Р9SEQ ID NO: 36 shows primer P9

SEQ ID NO:37 показывает праймер Р10SEQ ID NO: 37 shows primer P10

SEQ ID NO:38 показывает праймер Р11SEQ ID NO: 38 shows primer P11

SEQ ID NO:39 показывает праймер Р12SEQ ID NO: 39 shows primer P12

SEQ ID NO:40 показывает праймер Р13SEQ ID NO: 40 shows primer P13

SEQ ID NO:41 показывает праймер Р14SEQ ID NO: 41 shows primer P14

SEQ ID NO:42 показывает праймер Р15SEQ ID NO: 42 shows primer P15

SEQ ID NO:43 показывает праймер Р16SEQ ID NO: 43 shows primer P16

SEQ ID NO:44 показывает праймер Р17SEQ ID NO: 44 shows primer P17

SEQ ID NO:45 показывает праймер Р18SEQ ID NO: 45 shows primer P18

SEQ ID NO:46 показывает праймер Р19SEQ ID NO: 46 shows primer P19

SEQ ID NO:47 показывает праймер Р20SEQ ID NO: 47 shows primer P20

SEQ ID NO:48 показывает праймер Р21SEQ ID NO: 48 shows primer P21

SEQ ID NO:49 показывает праймер Р22SEQ ID NO: 49 shows primer P22

SEQ ID NO:50 показывает праймер Р23SEQ ID NO: 50 shows primer P23

SEQ ID NO:51 показывает праймер Р24SEQ ID NO: 51 shows primer P24

SEQ ID NO:52 показывает праймер Р25SEQ ID NO: 52 shows primer P25

SEQ ID NO:53 показывает праймер Р26SEQ ID NO: 53 shows primer P26

SEQ ID NO:54 показывает праймер Р27SEQ ID NO: 54 shows primer P27

SEQ ID NO:55 показывает праймер Р28SEQ ID NO: 55 shows primer P28

SEQ ID NO:56 показывает праймер Р29SEQ ID NO: 56 shows primer P29

SEQ ID NO:57 показывает праймер Р30SEQ ID NO: 57 shows primer P30

SEQ ID NO:58 показывает праймер Р31SEQ ID NO: 58 shows primer P31

SEQ ID NO:59 показывает праймер Р32SEQ ID NO: 59 shows primer P32

SEQ ID NO:60 показывает праймер Р33SEQ ID NO: 60 shows primer P33

SEQ ID NO:61 показывает праймер Р34SEQ ID NO: 61 shows primer P34

SEQ ID NO:62 показывает праймер Р35SEQ ID NO: 62 shows primer P35

SEQ ID NO:63 показывает праймер Р36SEQ ID NO: 63 shows primer P36

SEQ ID NO:64 показывает праймер Р37SEQ ID NO: 64 shows primer P37

SEQ ID NO:65 показывает праймер Р38SEQ ID NO: 65 shows primer P38

SEQ ID NO:66 показывает праймер Р39SEQ ID NO: 66 shows primer P39

SEQ ID NO:67 показывает праймер Р40SEQ ID NO: 67 shows primer P40

SEQ ID NO:68 показывает оптимизированный ген, кодирующий BBR47_51900 из Brevibacillus brevis NBRC 100599SEQ ID NO: 68 shows an optimized gene encoding BBR47_51900 from Brevibacillus brevis NBRC 100599

SEQ ID NO:69 показывает оптимизированный ген, кодирующий Staur_4851 из Stigmatella aurantiacaSEQ ID NO: 69 shows an optimized gene encoding Staur_4851 from Stigmatella aurantiaca

Наилучший способ осуществления изобретенияBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

1. Фермент1. Enzyme

Термин «фермент» может означать L-аминокислота-α-лигазу (Lal), обладающую способностью присоединять аминокислоты высокоэнергетическим молекулярно-зависимым (макроэргическим) способом с образованием пептидной связи между аминокислотными остатками.The term “enzyme” can mean an L-amino acid-α-ligase (Lal) having the ability to attach amino acids in a high-energy molecular-dependent (macroergic) manner to form a peptide bond between amino acid residues.

Ферментом, согласно настоящему изобретению, может быть L-аминокислота-α-лигаза, выбранная из группы, состоящей из BBR47_51900 (гипотетический белок), Staur_4851 (аргининсукцинатлиаза 2-подобный белок), DES (пиридоксальфосфат-зависимый фермент), BUR (предполагаемая лиаза), ВСЕ (аргининосукцинатлиаза доменный белок), ВТН (гипотетический белок YBT020_25570), AME (консервативный гипотетический белок), SFL (белок с неизвестной функцией DUF201) и BMY (аргининосукцинатлиаза доменный белок), которая не ограничивается вышеупомянутыми белками.The enzyme according to the present invention may be an L-amino acid-α-ligase selected from the group consisting of BBR47_51900 (hypothetical protein), Staur_4851 (arginine succinate lyase 2-like protein), DES (pyridoxalphosphate-dependent enzyme), BUR (putative lyase) , ALL (argininosuccinate lyase domain protein), BTN (hypothetical protein YBT020_25570), AME (conservative hypothetical protein), SFL (protein with unknown function DUF201) and BMY (argininosuccinate lyase domain protein), which is not limited to the aforementioned proteins.

Нуклеотидная последовательность гена (NCBI перечень последовательности: YP_002774671.1; нуклеотиды, комплементарные нуклеотидам в положении: с 5464162 по 5465418; идентификатор гена: 7721040).The nucleotide sequence of the gene (NCBI sequence listing: YP_002774671.1; nucleotides complementary to the nucleotides at position: 5464162 through 5465418; gene identifier: 7721040).

Нуклеотидная последовательность гена (NCBI перечень последовательности: YP_002774671.1; нуклеотиды, комплементарные нуклеотидам в положении с 5464162 по 5465418; идентификатор гена: 7721040) из Brevibacillus brevis NBRC 100599 (NCBI идентификатор таксона: 358681) и аминокислотная последовательность BBR47_51900, кодируемая геном, показаны в SEQ ID NO:1 и SEQ ID NO:2, соответственно.The nucleotide sequence of the gene (NCBI sequence listing: YP_002774671.1; nucleotides complementary to nucleotides at position 5464162 to 5465418; gene identifier: 7721040) from Brevibacillus brevis NBRC 100599 (NCBI taxon identifier: 358681) and the amino acid sequence BBR47_5 shown in code BB0047_5 SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2, respectively.

Нуклеотидная последовательность гена (NCBI перечень последовательности: AD072629.1; нуклеотиды, комплементарные нуклеотидам в положении: с 5973963 по 5975216; идентификатор гена: 9878344) из Stigmatella aurantiaca DW4/3-1 (NCBI идентификатор таксона: 378806) и аминокислотная последовательность Staur_4851, кодируемая геном, представлены в SEQ ID NO:3 и SEQ ID NO:4, соответственно.The nucleotide sequence of the gene (NCBI sequence listing: AD072629.1; nucleotides complementary to the nucleotides at position: 5973963 to 5975216; gene identifier: 9878344) from Stigmatella aurantiaca DW4 / 3-1 (NCBI taxon identifier: 378806) and the amino acid sequence Staur_4851, encoded the genome represented in SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4, respectively.

Нуклеотидная последовательность гена (инвентарный номер в GenBank EGK06810.1, GI: 332967701) из Desmospora sp. 8437 (NCBI идентификатор таксона: 997346) и аминокислотная последовательность DES, кодируемая этим геном, представлены в SEQ ID NO:5 и SEQ ID NO:6, соответственно.The nucleotide sequence of the gene (GenBank accession number EGK06810.1, GI: 332967701) from Desmospora sp. 8437 (taxon identifier NCBI: 997346) and the DES amino acid sequence encoded by this gene are shown in SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6, respectively.

Нуклеотидная последовательность гена (инвентарный номер в GenBank EBA51208.1, GI: 134251129) из Burkholderia pseudomallei 305 (NCBI идентификатор таксона: 425067) и аминокислотная последовательность BUR, кодируемая этим геном, представлены в SEQ ID NO:7 и SEQ ID NO:8, соответственно.The nucleotide sequence of the gene (GenBank accession number EBA51208.1, GI: 134251129) from Burkholderia pseudomallei 305 (NCBI taxon identifier: 425067) and the amino acid sequence BUR encoded by this gene are presented in SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8, respectively.

Нуклеотидная последовательность гена (инвентарный номер в GenBank EEK72190.1, GI: 228615090) из Bacillus cereus AH621 (NCBI идентификатор таксона: 526972) и аминокислотная последовательность ВСЕ, кодируемая этим геном, представлены в SEQ ID NO:9 и SEQ ID NO:10, соответственно.The nucleotide sequence of the gene (GenBank accession number EEK72190.1, GI: 228615090) from Bacillus cereus AH621 (NCBI taxon identifier: 526972) and the ALL amino acid sequence encoded by this gene are presented in SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 10, respectively.

Нуклеотидная последовательность гена (инвентарный номер в GenBank ADY24341.1, GI: 324329081) из Bacillus thuringiensis subsp. finitimus (штамм YBT-020) (NCBI идентификатор таксона: 930170) и аминокислотная последовательность ВТН, кодируемая этим геном, представлены в SEQ ID NO:11 and SEQ ID NO:12, соответственно.The nucleotide sequence of the gene (GenBank accession number ADY24341.1, GI: 324329081) from Bacillus thuringiensis subsp. finitimus (strain YBT-020) (NCBI taxon identifier: 930170) and the BTH amino acid sequence encoded by this gene are shown in SEQ ID NO: 11 and SEQ ID NO: 12, respectively.

Нуклеотидная последовательность гена (инвентарный номер в GenBank ABR48216.1, GI: 149949688) из Alkaliphilus metalliredigens QYMF (NCBI идентификатор таксона: 293826) и аминокислотная последовательность АМЕ, кодируемая этим геном, представлены в SEQ ID NO:13 и SEQ ID NO:14, соответственно.The nucleotide sequence of the gene (GenBank accession number ABR48216.1, GI: 149949688) from Alkaliphilus metalliredigens QYMF (NCBI taxon identifier: 293826) and the amino acid sequence AME encoded by this gene are presented in SEQ ID NO: 13 and SEQ ID NO: 14, respectively.

Нуклеотидная последовательность гена (инвентарный номер в GenBank ADWO 1942.1, GI: 320007092) из Streptomyces flavogriseus ATCC 33331 (NCBI идентификатор таксона: 591167) и аминокислотная последовательность SFL, кодируемая этим геном, представлены в SEQ ID NO:15 и SEQ ID NO:16, соответственно.The nucleotide sequence of the gene (accession number in GenBank ADWO 1942.1, GI: 320007092) from Streptomyces flavogriseus ATCC 33331 (NCBI taxon identifier: 591167) and the amino acid sequence SFL encoded by this gene are presented in SEQ ID NO: 15 and SEQ ID NO: 16, respectively.

Нуклеотидная последовательность гена (NCBI перечень последовательности ZP_04160564.1, GI: 229002475) из Bacillus mycoides Rock3-17 (NCBI идентификатор таксона: 526999) и аминокислотная последовательность BMY, кодируемая этим геном, представлены в SEQ ID NO:17 and SEQ ID NO:18, соответственно.The nucleotide sequence of the gene (NCBI sequence listing ZP_04160564.1, GI: 229002475) from Bacillus mycoides Rock3-17 (NCBI taxon identifier: 526999) and the amino acid sequence BMY encoded by this gene are presented in SEQ ID NO: 17 and SEQ ID NO: 18 , respectively.

Ввиду того что могут быть некоторые различия в последовательностях ДНК между родами или видами и штаммами указанных родов, гены, кодирующие BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY, не ограничены генами, представленными в SEQ ID NOs:1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 или 17, но могут включать гены, которые являются вариантами нуклеотидных последовательностей или гомологичны нуклеотидным последовательностям SEQ ID NOs:1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 или 17, кодирующие варианты белков BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY. Кроме того, гены, кодирующие BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY, могут быть вариантами нуклеотидных последовательностей.Due to the fact that there may be some differences in DNA sequences between genera or species and strains of these genera, the genes encoding BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ALL, BTN, AME, SFL and BMY are not limited to the genes presented in SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, or 17, but may include genes that are variant nucleotide sequences or homologous to the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 or 17 encoding protein variants BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ALL, BTN, AME, SFL and BMY. In addition, genes encoding BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ALL, BTN, AME, SFL, and BMY may be variants of nucleotide sequences.

Термин «вариант нуклеотидной последовательности» может означать нуклеотидную последовательность, которая кодирует «вариант белка».The term "variant nucleotide sequence" may mean a nucleotide sequence that encodes a "variant protein".

Термин «вариант нуклеотидной последовательности» может означать нуклеотидную последовательность, которая кодирует «вариант белка» с использованием любых синонимичных аминокислотных кодонов в соответствии с таблицей стандартного генетического кода (см., например, Lewin В., Genes VIII, 2004, Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ 07458).The term "nucleotide sequence variant" may mean a nucleotide sequence that encodes a "protein variant" using any synonymous amino acid codons in accordance with the standard genetic code table (see, for example, Lewin B., Genes VIII, 2004, Pearson Education, Inc. , Upper Saddle River, NJ 07458).

Термин «вариант нуклеотидной последовательности» также может означать нуклеотидную последовательность, которая гибридизуется в жестких условиях с нуклеотидной последовательностью, комплементарной последовательности, представленной в SEQ ID NOs:1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 или 17, или с зондом, который может быть синтезирован на основе указанных нуклеотидных последовательностей, при условии, что он кодирует функциональную L-аминокислота-α-лигазу. Под «жесткими условиями» понимаются такие условия, при которых образуется специфический гибрид, например гибрид, имеющий идентичность не менее чем 80%, не менее чем 90%, не менее чем 95%, не менее чем 96%, не менее чем 97%, не менее чем 98% или не менее чем 99%, и не образуется неспецифический гибрид, например гибрид, имеющий гомологию меньшую, чем указано выше. Практическим примером жестких условий может быть однократная или многократная отмывка, или, в другом случае, двух- или трехкратная отмывка при концентрации солей 1×SSC (стандарт цитрата натрия или стандарт хлорида натрия) и 0,1% SDS (додецилсульфат натрия) или, в другом случае, 0, 1×SSC и 0,1% SDS при 60°С или 65°С. Продолжительность отмывки зависит от типа используемой для блоттинга мембраны и, как правило, такова, как рекомендовано производителем. Например, рекомендуемая продолжительность отмывки для положительно заряженной нейлоновой мембраны Hybond™-N+ (GE Healthcare) при жестких условиях составляет 15 минут. Промывка может быть произведена двух- или трехкратно. В качестве зонда может быть использована часть последовательности, комплементарной последовательности, приведенной в SEQ ID NO:3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 или 17. Подобный зонд может быть получен с помощью метода ПЦР (полимеразная цепная реакция. White T.J. et al., Trends Genet., 1989, 5:185-189) с использованием олигонуклеотидных праймеров, приготовленных на основе последовательностей, приведенных в SEQ ID NO:1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 или 17 и фрагмента ДНК, содержащего нуклеотидную последовательность в качестве матрицы. Рекомендуемая длина зонда должна быть >50 п.н., она может быть подобрана в зависимости от условий гибридизации и составляет обычно от 100 до 1000 п.н. Например, при использовании в качестве зонда фрагмента ДНК длиной около 300 п.н. условия отмывки могут быть следующие: 2×SSC, 0.1% SDS при 50°С, или при 60°С, или при 65°С. С другой стороны, жесткими условиями может быть гибридизация в 6×SCC при 45°C с последующими одно-, двух или многократными отмывками в 0,2×SCC и 0,1% SDS при температуре от 50 до 65°С.The term "variant nucleotide sequence" can also mean a nucleotide sequence that hybridizes under stringent conditions with a nucleotide sequence complementary to the sequence shown in SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, or 17, or probe, which can be synthesized based on these nucleotide sequences, provided that it encodes a functional L-amino acid-α-ligase. "Harsh conditions" means those conditions under which a specific hybrid is formed, for example a hybrid having an identity of at least 80%, at least 90%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, not less than 98% or not less than 99%, and a nonspecific hybrid is not formed, for example, a hybrid having a homology lower than that indicated above. A practical example of harsh conditions can be a single or multiple washing, or, alternatively, two or three washing at a salt concentration of 1 × SSC (standard sodium citrate or standard sodium chloride) and 0.1% SDS (sodium dodecyl sulfate) or, in otherwise, 0.1 × SSC and 0.1% SDS at 60 ° C or 65 ° C. The duration of washing depends on the type of membrane used for blotting and, as a rule, is as recommended by the manufacturer. For example, the recommended washing time for a Hybond ™ -N + positive charge nylon membrane (GE Healthcare) under severe conditions is 15 minutes. Rinsing can be done two or three times. As a probe, a portion of the sequence complementary to that shown in SEQ ID NOs: 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, or 17 can be used. A similar probe can be obtained using the PCR method (polymerase chain reaction. White TJ et al., Trends Genet., 1989, 5: 185-189) using oligonucleotide primers prepared based on the sequences given in SEQ ID NO: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, or 17, and a DNA fragment containing the nucleotide sequence as a template. The recommended probe length should be> 50 bp, it can be selected depending on hybridization conditions and is usually from 100 to 1000 bp For example, when using a DNA fragment of about 300 bp in length as a probe washing conditions can be as follows: 2 × SSC, 0.1% SDS at 50 ° C, or at 60 ° C, or at 65 ° C. On the other hand, stringent conditions may be hybridization at 6 × SCC at 45 ° C followed by one, two or multiple washings at 0.2 × SCC and 0.1% SDS at temperatures from 50 to 65 ° C.

Гены, кодирующие белки BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY, известны (см. описание выше), поэтому гены, кодирующие варианты белков BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY, могут быть получены с использованием метода ПЦР с использованием праймеров, синтезированных на основе нуклеотидной последовательности генов, кодирующих BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY. Гены, кодирующие белки BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY или их варианты белков из других микроорганизмов, могут быть получены аналогичным способом.Genes encoding the proteins BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ALL, BTN, AME, SFL and BMY are known (see description above), therefore genes encoding variants of the proteins BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ALL, BTN, AME, SFL and BMY can be obtained using PCR using primers synthesized based on the nucleotide sequence of genes encoding BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ALL, BTN, AME, SFL and BMY. Genes encoding the proteins BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ALL, BTN, AME, SFL and BMY or their variants of proteins from other microorganisms can be obtained in a similar way.

Термин «вариант белка» может означать белок, который содержит одно или несколько изменений в последовательности при сравнении с SEQ ID NOs:2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 18, являются ли они заменами, делениями, вставками и/или добавлениями аминокислотных остатков при условии, что активность, соответствующая активности белков BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY, соответственно, сохранена, или третичная структура белков BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY изменена несущественно по сравнению с белком дикого типа или немодифицированным белком. Количество изменений в вариантах белков зависит от положения или вида аминокислотных остатков в третичной структуре белка. Оно может быть, но строго не ограничено, с 1 по 45, или с 1 по 30, или с 1 по 15, или с 1 по 10, или с 1 по 5 в SEQ ID NOs:2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 18.The term "protein variant" may mean a protein that contains one or more changes in the sequence when compared with SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 and 18, whether they are substitutions, divisions, inserts and / or additions of amino acid residues, provided that the activity corresponding to the activity of the proteins BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ALL, BTN, AME, SFL and BMY, respectively, is preserved, or the tertiary structure of the proteins BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ALL , BTN, AME, SFL, and BMY are not changed significantly compared to the wild-type protein or unmodified protein. The number of changes in protein variants depends on the position or type of amino acid residues in the tertiary structure of the protein. It can be, but is not strictly limited, from 1 to 45, or from 1 to 30, or from 1 to 15, or from 1 to 10, or from 1 to 5 in SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 and 18.

Примерами замены, делеции, вставки и/или добавления одного или нескольких аминокислотных остатков могут быть консервативная мутация(и), такая, что активность и характеристики варианта белка сохраняются и подобны белкам BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY. Примером консервативной мутации является консервативная замена. Консервативными заменами могут быть взаимные замены между Phe, Trp и Tyr, если сайт замещения является ароматической аминокислотой; между Ala, Leu, Ile и Val, если сайт замещения является гидрофобной аминокислотой; между Glu, Asp, Gln, Asn, Ser, His и Thr, если сайт замещения является гидрофильной аминокислотой; между Gln и Asn, если сайт замещения является полярной аминокислотой; между Lys, Arg и His, если сайт замещения является основной аминокислотой; между Asp и Glu, если сайт замещения является кислой аминокислотой; и между Ser и Thr, если сайт замещения является аминокислотой, имеющей гидроксильную группу. Примеры консервативных замен включают замену Ser или Thr на Ala, замену Asn, Glu или Gln на Asp, замену Ser или Ala на Cys, замену Asn, Glu, Lys, His, Asp или Arg на Gln, замену Asn, Gln, Lys или Asp на Glu, замену Pro на Gly, замену Asn, Lys, Gln, Arg или Tyr на His, замену Leu, Met, Val или Phe на Ile, замену Ile, Met, Val или Phe на Leu, замену Asn, Glu, Gln, His или Arg на Lys, замену Ile, Leu, Val или Phe на Met, замену Trp, Tyr, Met, Ile или Leu на Phe, замену Thr или Ala на Ser, замену Ser или Ala на Thr, замену Phe или Tyr на Trp, замену His, Phe или Trp на Tyr и замену Met, Ile или Leu на Val. Эти изменения в варианте белка могут происходить в участках белка, не являющимися критичными для функции белка. Это объясняется тем, что некоторые аминокислоты, имеют высокую гомологию друг к другу, такую, что третичная структура или активность белка не подвержены влиянию ввиду таких изменений. Таким образом, варианты белка, кодируемые генами, представленными в SEQ ID NOs:1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 или 17, могут иметь подобие или идентичность не менее чем 40%, не менее чем 50%, не менее чем 60%, не менее чем 70%, не менее чем 80%, не менее чем 90%, не менее чем 95%, не менее чем 96%, не менее чем 97%, не менее чем 98%, или не менее чем 99% по отношению к аминокислотным последовательностям, представленным в SEQ ID NOs:2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 18, до тех пор, пока функциональность белков BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY, соответственно, остается неизменной. Также, варианты белка, кодируемые генами, представленными в SEQ ID NOs:1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 или 17, могут иметь гомологию, которая может быть определена через значение |Log10(E-value)|, рассчитанное с помощью программы HMMsearch, когда скрытый профиль модели Маркова (the profile hidden Markov model, profile HMM; профиль НММ) построен с помощью вышеупомянутой программы (Finn R.D. et al., HMMER web server: interactive sequence similarity searching, Nucleic Acids Res., 2011, 39 (Web Server issue):W29-37), как описано ниже в Примере 6, не менее чем 128, не менее чем 142, не менее чем 162, не менее чем 175, не менее чем 182, не менее чем 196, или не менее чем 233 по отношению к полным аминокислотным последовательностям, приведенным в SEQ ID NOs:2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 18, до тех пор, пока функциональность белков BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY, соответственно, остается неизменной.Examples of substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues can be a conservative mutation (s) such that the activity and characteristics of a protein variant are preserved and are similar to proteins BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ALL, BTN, AME, SFL and BMY. An example of a conservative mutation is a conservative substitution. Conservative substitutions may be reciprocal substitutions between Phe, Trp and Tyr, if the substitution site is an aromatic amino acid; between Ala, Leu, Ile and Val, if the substitution site is a hydrophobic amino acid; between Glu, Asp, Gln, Asn, Ser, His and Thr if the substitution site is a hydrophilic amino acid; between Gln and Asn if the substitution site is a polar amino acid; between Lys, Arg and His, if the substitution site is a basic amino acid; between Asp and Glu, if the substitution site is an acidic amino acid; and between Ser and Thr, if the substitution site is an amino acid having a hydroxyl group. Examples of conservative substitutions include replacing Ser or Thr with Ala, replacing Asn, Glu or Gln with Asp, replacing Ser or Ala with Cys, replacing Asn, Glu, Lys, His, Asp or Arg with Gln, replacing Asn, Gln, Lys or Asp with Glu, replacing Pro with Gly, replacing Asn, Lys, Gln, Arg or Tyr with His, replacing Leu, Met, Val or Phe with Ile, replacing Ile, Met, Val or Phe with Leu, replacing Asn, Glu, Gln, His or Arg with Lys, replacing Ile, Leu, Val or Phe with Met, replacing Trp, Tyr, Met, Ile or Leu with Phe, replacing Thr or Ala with Ser, replacing Ser or Ala with Thr, replacing Phe or Tyr with Trp replacing His, Phe or Trp with Tyr and replacing Met, Ile or Leu with Val. These changes in the protein variant can occur in regions of the protein that are not critical to the function of the protein. This is because some amino acids have a high homology to each other, such that the tertiary structure or activity of the protein is not affected due to such changes. Thus, protein variants encoded by the genes represented in SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, or 17 may have similarity or identity of at least 40%, at least 50%, not less than 60%, not less than 70%, not less than 80%, not less than 90%, not less than 95%, not less than 96%, not less than 97%, not less than 98%, or not less than 99% with respect to the amino acid sequences represented in SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, and 18, as long as the functionality of the proteins BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ALL , BTN, AME, SFL and BMY, respectively, remains unchanged. Also, protein variants encoded by the genes represented in SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, or 17 can have homology, which can be determined using | Log 10 (E-value) | calculated using the HMMsearch program when the hidden profile of the Markov model (the profile hidden Markov model, profile HMM; HMM profile) is built using the aforementioned program (Finn RD et al., HMMER web server: interactive sequence similarity searching, Nucleic Acids Res ., 2011, 39 (Web Server issue): W29-37), as described below in Example 6, at least 128, at least 142, at least 162, at least 175, at least 182, at least than 196, or not less than 233 rel to the complete amino acid sequences given in SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, and 18, as long as the functionality of the proteins BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ALL, BTN, AME , SFL and BMY, respectively, remain unchanged.

Примеры замен, делеций, вставок и/или добавлений одного или нескольких аминокислотных остатков также могут включать неконсервативную(ые) мутацию(и) при условии, что эта(эти) мутация(и) компенсирована(ы) одной или несколькими вторичными мутациями в одном или нескольких положениях аминокислотной последовательности так, что активность и характеристики варианта белка остаются неизменными и подобны белкам BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY.Examples of substitutions, deletions, insertions and / or additions of one or more amino acid residues may also include non-conservative (s) mutation (s), provided that this (these) mutation (s) is compensated (s) by one or more secondary mutations in one or several positions of the amino acid sequence so that the activity and characteristics of the protein variant remain unchanged and are similar to the proteins BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ALL, BTN, AME, SFL and BMY.

Степень гомологии белка или ДНК, может быть определена с использованием нескольких известных подходов, например, компьютерных алгоритмов BLAST и FASTA и метода ClustalW. Алгоритм BLAST (Basic Local Alignment Search Tool, www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/), позволяющий проводить иерархический поиск, заложен в программах blastp, blastn, blastx, megablast, tblastn и tblastx; эти программы присваювают уровень значимости найденным объектам, используя статистические методы, описанные в Samuel K. and Altschul S.F. («Methods for assessing the statistical significance of molecular sequence features by using general scoring schemes» Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990, 87:2264-2268; «Applications and statistics for multiple high-scoring segments in molecular sequences». Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1993, 90:5873-5877). Алгоритм BLAST вычисляет три параметра: число аминокислотных остатков, идентичность и сходство. Поисковый алгоритм FASTA описан в Pearson W.R. («Rapid and sensitive sequence comparison with FASTP and FASTA», Methods Enzymol., 1990, 183:63-98). Метод ClustalW описан в Thompson J.D. et al. («CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice». Nucleic Acids Res., 1994, 22:4673-4680).The degree of homology of the protein or DNA can be determined using several well-known approaches, for example, the computer algorithms BLAST and FASTA and the ClustalW method. The BLAST algorithm (Basic Local Alignment Search Tool, www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/), which allows hierarchical searches, is embedded in the programs blastp, blastn, blastx, megablast, tblastn and tblastx; these programs assign significance to found objects using the statistical methods described in Samuel K. and Altschul S.F. ("Methods for assessing the statistical significance of molecular sequence features by using general scoring schemes" Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990, 87: 2264-2268; "Applications and statistics for multiple high-scoring segments in molecular sequences" (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1993, 90: 5873-5877). The BLAST algorithm computes three parameters: the number of amino acid residues, identity, and similarity. The FASTA search algorithm is described in Pearson W.R. (“Rapid and sensitive sequence comparison with FASTP and FASTA”, Methods Enzymol., 1990, 183: 63-98). The ClustalW method is described in Thompson J.D. et al. (“CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice.” Nucleic Acids Res., 1994, 22: 4673-4680).

Термин «активность L-аминокислота-α-лигазы (Lal)» может означать активность фермента, катализирующего реакцию соединения аминокислот макроэргическим молекулярно-зависимым способом с образованием пептидной связи между аминокислотными остатками. Продуктом реакции, катализируемой Lal, может быть дипептид, трипептид или пептид с линейной или разветвленной структурой, состоящий из более чем трех аминокислотных остатков или их производных. Схема реакции, катализируемой Lal, может быть описана, как показано на Фигуре 1, без ограничения по типу аминокислот или их производных и условий реакции, которые применяются в следующих не ограничивающих настоящее изобретение примерах. Активность Lal может быть определена методом, приведенным в Примере 3 или в Tabata K. et al., J. Bacterial., 2005, 187(15):5195-5202. Термин «активность L-аминокислота-α-лигазы (Lal)» может быть эквивалентен, в частности, термину «дипептид-синтезирующая активность».The term "activity of L-amino acid-α-ligase (Lal)" may mean the activity of an enzyme that catalyzes the reaction of a compound of amino acids in a macroergic molecular-dependent manner with the formation of a peptide bond between amino acid residues. The reaction product catalyzed by Lal may be a dipeptide, tripeptide or peptide with a linear or branched structure, consisting of more than three amino acid residues or their derivatives. The reaction scheme catalyzed by Lal can be described as shown in Figure 1, without limiting the type of amino acids or their derivatives and reaction conditions that are used in the following non-limiting examples of the present invention. Lal activity can be determined by the method described in Example 3 or in Tabata K. et al., J. Bacterial., 2005, 187 (15): 5195-5202. The term "activity of L-amino acid-α-ligase (Lal)" may be equivalent, in particular, to the term "dipeptide-synthesizing activity".

Кроме того, когда аминокислотная последовательность, которая содержит замену, делецию, вставку и/или добавление одного или нескольких аминокислотных остатков в аминокислотной последовательности SEQ ID NOs:2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 18, остаточная активность L-аминокислота-α-лигазы может быть сохранена на уровне 10% или более, на уровне 30% или более, на уровне 50% или более, на уровне 70% или более, и на уровне 90% или более от активности белка, имеющего аминокислотную последовательность SEQ ID NOs:2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 18.In addition, when the amino acid sequence that contains the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues in the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, and 18, residual activity L-amino acid-α-ligase can be maintained at 10% or more, at 30% or more, at 50% or more, at 70% or more, and at 90% or more of the activity of a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, and 18.

Термин «изофункциональный белок» может означать белок, который имеет активность L-аминокислота-α-лигазы (Lal), как описано выше. Например, изофункциональный белок может синтезировать дипептид, имеющий кислый L-аминокислотный остаток, такой как остаток L-Glu или L-Asp, на N-конце и любую другую L-аминокислоту или ее производное на С-конце.The term "isofunctional protein" can mean a protein that has the activity of L-amino acid-α-ligase (Lal), as described above. For example, an isofunctional protein can synthesize a dipeptide having an acidic L-amino acid residue, such as an L-Glu or L-Asp residue, at the N-terminus and any other L-amino acid or its derivative at the C-terminus.

2. Бактерия2. Bacteria

Термин «бактерия-продуцент дипептида» может означать бактерию семейства Enterobacteriaceae, такую как бактерия, принадлежащая к роду Escherichia, которая способна продуцировать и вызывать накопление дипептида в культуральной жидкости, когда указанная бактерия выращивается (культивируется) в питательной среде. Бактерия может обладать способностью к продукции дипептида в среде или бактериальных клетках и вызывать накопление дипептида до такой степени, что дипептид выделяется (извлекается) из культуральной жидкости или бактериальных клеток, когда бактерия выращена в питательной среде.The term "dipeptide producing bacterium" may mean a bacterium of the Enterobacteriaceae family, such as a bacterium belonging to the genus Escherichia, which is capable of producing and causing the dipeptide to accumulate in the culture fluid when the bacterium is grown (cultivated) in a nutrient medium. A bacterium may be capable of producing a dipeptide in the medium or bacterial cells and cause the dipeptide to accumulate to such an extent that the dipeptide is released (extracted) from the culture fluid or bacterial cells when the bacterium is grown in a nutrient medium.

Бактерия может обладать способностью к продукции дипептида изначально в соответствии со своими природными характеристиками или может быть модифицирована таким образом, чтобы она получила способность продуцировать дипептид, с использованием метода мутагенеза или технологии рекомбинантных ДНК.A bacterium may have the ability to produce a dipeptide initially in accordance with its natural characteristics, or may be modified so that it receives the ability to produce a dipeptide using mutagenesis or recombinant DNA technology.

Бактерия, принадлежащая к семейству Enterobacteriaceae, может быть из рода Enterobacter, Erwinia, Escherichia, Klebsiella, Morganella, Pantoea, Photorhabdus, Providencia, Salmonella, Yersinia и т.д. и может обладать способностью продуцировать дипептид. Более точно, могут быть использованы бактерии, принадлежащие к семейству Enterobacteriaceae в соответствии с таксономией, используемой в базе данных NCBI (National Center for Biotechnology Information) (http://www.ncbi.nlni.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?id=543). Примерами могут служить бактерии, принадлежащие к роду Escherichia, Enterobacter или Pantoea.A bacterium belonging to the Enterobacteriaceae family may be from the genus Enterobacter, Erwinia, Escherichia, Klebsiella, Morganella, Pantoea, Photorhabdus, Providencia, Salmonella, Yersinia, etc. and may have the ability to produce a dipeptide. More specifically, bacteria belonging to the Enterobacteriaceae family can be used according to the taxonomy used in the NCBI database (National Center for Biotechnology Information) (http://www.ncbi.nlni.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax. cgi? id = 543). Examples are bacteria belonging to the genus Escherichia, Enterobacter or Pantoea.

Выбор штаммов бактерий, принадлежащих к роду Escherichia, которые могут быть модифицированы в настоящем изобретении, не ограничен каким-либо образом, однако, в качестве примеров, бактерии рода Escherichia, описанные в книге Neidhardt et al. (Bachmann, B.J., Derivations and genotypes of some mutant derivatives of E.coli K-12, p.2460-2488. In F.C. Neidhardt et al. (ed.), E.coli and Salmonella: cellular and molecular biology, 2nd ed. ASM Press, Washington, D.C., 1996) могут быть включены в число бактерий согласно настоящему изобретению. В качестве конкретного примера могут быть взяты штаммы E.coli, такие как E.coli W3110 (АТСС 27325), E.coli MG1655 (АТСС 47076) и т.д., которые происходят из исходного штамма дикого типа, т.е. штамма E.coli K-12. Этот штамм может быть получен, в частности, из Американской коллекции типовых культур «American Type Culture Collection, (АТСС)» (P.O. Box 1549, Manassas, VA 20108, United States of America). Каждому штамму присвоен индивидуальный регистрационный номер, и штаммы могут быть заказаны согласно регистрационному номеру (см. ссылку www.atcc.org). Регистрационные номера штаммов находятся в списке каталога Американской коллекции типовых культур «American Type Culture Collection, АТСС».The selection of bacterial strains belonging to the genus Escherichia that can be modified in the present invention is not limited in any way, however, as examples, bacteria of the genus Escherichia described in Neidhardt et al. (Bachmann, BJ, Derivations and genotypes of some mutant derivatives of E. coli K-12, p. 2460-2488. In FC Neidhardt et al. (Ed.), E. coli and Salmonella: cellular and molecular biology, 2 nd ed. ASM Press, Washington, DC, 1996) may be included among the bacteria of the present invention. As a specific example, E. coli strains such as E. coli W3110 (ATCC 27325), E. coli MG1655 (ATCC 47076), etc., which originate from the original wild-type strain, i.e. E. coli K-12 strain. This strain can be obtained, in particular, from the American Type Culture Collection (American Type Culture Collection, (ATCC) "(PO Box 1549, Manassas, VA 20108, United States of America). Each strain is assigned an individual registration number, and strains can be ordered according to the registration number (see link www.atcc.org). Registration numbers of strains are in the list of the catalog of the American Type Culture Collection, American Type Culture Collection, ATCC.

Примеры бактерий Enterobacter включают Enterobacter agglomerans, Enterobacter aerogenes и т.д. Примеры бактерии Pantoea включают Pantoea ananatis и т.д. Недавно некоторые виды Enterobacter agglomerans были переклассифицированы как Pantoea agglomerans, Pantoea ananatis или Pantoea stewartii на основе анализа нуклеотидной последовательности 16S рРНК и других доказательств. Бактерии, относящиеся к роду Enterobacter или Pantoea, могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением, так как принадлежат семейству Enterobacteriaceae. Полученные с использованием технологий генной инженерии штаммы Pantoea ananatis, такие как штамм Pantoea ananatis AJ13355 (PERM BP-6614), штамм AJ13356 (PERM BP-6615), штамм AJ13601 (PERM BP-7207) и их производные могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением. Эти штаммы были классифицированы как Enterobacter agglomerans при выделении, и они депонированы как Enterobacter agglomerans. Однако позднее они были классифицированы как Pantoea ananatis на основе анализа нуклеотидной последовательности 16S рРНК и других доказательств.Examples of Enterobacter bacteria include Enterobacter agglomerans, Enterobacter aerogenes, etc. Examples of Pantoea bacteria include Pantoea ananatis, etc. Recently, some Enterobacter agglomerans species have been reclassified as Pantoea agglomerans, Pantoea ananatis, or Pantoea stewartii based on analysis of the 16S rRNA nucleotide sequence and other evidence. Bacteria belonging to the genus Enterobacter or Pantoea can be used in accordance with the present invention, as they belong to the Enterobacteriaceae family. Genetic engineering strains of Pantoea ananatis, such as strain Pantoea ananatis AJ13355 (PERM BP-6614), strain AJ13356 (PERM BP-6615), strain AJ13601 (PERM BP-7207) and their derivatives can be used in accordance with this invention. These strains were classified as Enterobacter agglomerans upon isolation, and they were deposited as Enterobacter agglomerans. However, they were later classified as Pantoea ananatis based on analysis of the 16S rRNA nucleotide sequence and other evidence.

Бактерия-продуцент дипептида, согласно настоящему изобретению, может быть модифицирована таким образом, чтобы иметь ослабленные или инактивированные один или более гены, кодирующие один или более видов белков, имеющих пептидазную или протеолитическую активность, таким образом, чтобы активность пептидаз(ы) была снижена. Например, могут быть ослаблены и/или инактивированы гены, кодирующие пептидазы, такие как рерА (KEGG, Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, входящий No. b4260), pepB (KEGG, входящий No. b2523), pepD (KEGG, входящий No. b0237), pepE (KEGG, входящий No. b4021), pepP (KEGG, входящий No. b2908), pepQ (KEGG, входящий No. b3847), pepN (KEGG, входящий No. b0932), pepT (GenBank accession No. AAC74211), iadA (KEGG, входящий No. b4328), iaaA(ybiK) (KEGG, входящий No. b0828), dapE (KEGG, входящий No. b2472) и т.д.The dipeptide producing bacterium of the present invention can be modified to have weakened or inactivated one or more genes encoding one or more types of proteins having peptidase or proteolytic activity, so that the activity of the peptidases (s) is reduced. For example, genes encoding peptidases, such as peA (KEGG, Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, incoming No. b4260), pepB (KEGG, incoming No. b2523), pepD (KEGG, incoming No., can be attenuated and / or inactivated. b0237), pepE (KEGG, incoming No. b4021), pepP (KEGG, incoming No. b2908), pepQ (KEGG, incoming No. b3847), pepN (KEGG, incoming No. b0932), pepT (GenBank accession No. AAC74211 ), iadA (KEGG, incoming No. b4328), iaaA (ybiK) (KEGG, incoming No. b0828), dapE (KEGG, incoming No. b2472), etc.

Вышеописанная бактерия-продуцент дипептида также может быть модифицирована таким образом, чтобы иметь ослабленный или инактивированный один или более генов одного или более типов, кодирующих белок(ки), который (е) имеет(ют) активность дипептидной пермеазы (dpp), причем активность пептидной пермеазы (пермеаз) уменьшена. Например, могут быть ослаблены и/или инактивированы один или более генов дипептидных пермеаз, такие как dppA (KEGG, входящий № b3544), dppB (KEGG, входящий № b3543), dppC (KEGG, входящий № b3542), dppD (KEGG, входящий № b3541), dppF (KEGG, входящий № b3540) и т.д. Делеция целого оперона генов dpp (dppA, dppB, dppC, dppD и dppF) также может быть предпочтительной в бактерии-продуценте дипептида.The dipeptide producing bacterium described above can also be modified in such a way as to have weakened or inactivated one or more genes of one or more types encoding a protein (s) that (e) has (a) dipeptide permease (dpp) activity, wherein the peptide activity permease (permease) is reduced. For example, one or more dipeptide permease genes can be attenuated and / or inactivated, such as dppA (KEGG, incoming No. b3544), dppB (KEGG, incoming No. b3543), dppC (KEGG, entering No. b3542), dppD (KEGG, entering No. b3541), dppF (KEGG, incoming No. b3540), etc. The deletion of the whole operon of the dpp genes (dppA, dppB, dppC, dppD and dppF) may also be preferred in the dipeptide producing bacterium.

Вышеописанная бактерия-продуцент дипептида также может быть модифицирована таким образом, чтобы иметь ослабленный или инактивированный один или более генов одного или более типов, кодирующие белки, вовлеченные в биосинтез ароматических аминокислот, причем активность таких белков снижена. Например, могут быть ослаблены и/или инактивированы один или более генов, такие как tyrR (KEGG, входящий № b1323), tryA (KEGG, входящий № b2600) и т.д.The dipeptide producing bacterium described above can also be modified so as to have one or more genes of one or more types attenuated or inactivated, encoding for proteins involved in the biosynthesis of aromatic amino acids, the activity of such proteins being reduced. For example, one or more genes can be attenuated and / or inactivated, such as tyrR (KEGG, entry No. b1323), tryA (KEGG, entry No. b2600), etc.

Термин «ослабленный ген, кодирующий пептидазу» или «ослабленный ген, кодирующий белок» эквивалентен термину «пептидаза, кодируемая геном с ослабленной экспрессией» или термину «белок, кодируемый геном с ослабленной экспрессией», соответственно. В дальнейшем термин «пептидаза» может быть заменен на термин «белок», как изложено выше (например, белок, имеющий активность дипептидной пермеазы (dpp), или белок, вовлеченный в биосинтез ароматических аминокислот) для интерпретации термина «ослабленный ген, кодирующий белок», и тому подобное. Таким образом, такие заменяющие термины могут упоминаться с целью уточнения настоящего изобретения.The term “attenuated gene encoding a peptidase” or “attenuated gene encoding a protein” is equivalent to the term “peptidase encoded by a gene with impaired expression” or the term “protein encoded by a gene with attenuated expression”, respectively. Subsequently, the term “peptidase” can be replaced by the term “protein” as described above (for example, a protein having dipeptide permease activity (dpp) or a protein involved in the biosynthesis of aromatic amino acids) to interpret the term “attenuated gene encoding a protein” , etc. Thus, such replacement terms may be referred to in order to clarify the present invention.

Термин «пептидаза, кодируемая геном с ослабленной экспрессией» может означать, что количество пептидазы в модифицированной бактерии, в которой экспрессия гена, кодирующего пептидазу, ослаблена, снижена по сравнению с немодифицированной бактерией, например штаммом дикого типа бактерии, принадлежащей к семейству Enterobacteriaceae или более точно роду Escherichia, такой как штамм Е.coli K-12.The term “peptidase encoded by a gene with attenuated expression” may mean that the amount of peptidase in a modified bacterium in which the expression of a gene encoding a peptidase is attenuated is reduced compared to an unmodified bacterium, for example, a wild-type strain of a bacterium belonging to the Enterobacteriaceae family or more precisely the genus Escherichia, such as E. coli K-12 strain.

Термин «пептидаза, кодируемая геном с ослабленной экспрессией» также может означать, что модифицированная бактерия включает модифицированный ген, который кодирует мутантный белок, имеющий сниженную активность по сравнению с белком дикого типа, или участок, функционально связанный с геном, включающий последовательности, контролирующие экспрессию гена, такие как промотеры, энхансеры, аттенюаторы, рибосома-связывающие участки (RBS), последовательности Шайна-Дальгарно (Shine-Dalgarno, SD) и т.д., модифицированные с целью снизить уровень экспрессии гена, кодирующего пептидазу, и другие примеры (см., например, WO95/34672; Carrier Т.A. and Keasling J.D., Biotechnol. Prog., 1999, 15:58-64).The term “peptidase encoded by a gene with weakened expression” may also mean that the modified bacterium includes a modified gene that encodes a mutant protein having reduced activity compared to the wild-type protein, or a site functionally linked to the gene, including sequences that control gene expression such as promoters, enhancers, attenuators, ribosome binding sites (RBS), Shine-Dalgarno (SD) sequences, etc., modified to reduce expression of g a peptide encoding peptidase and other examples (see, for example, WO95 / 34672; Carrier, T. A. and Keasling, J. D., Biotechnol. Prog., 1999, 15: 58-64).

Экспрессия гена, кодирующего пептидазу, может быть ослаблена путем замены последовательности, контролирующей экспрессию гена, такого как промотор на хромосомной ДНК, на более слабую. Сила промотора определяется частотой актов инициации синтеза РНК. Примеры методов для оценки силы промотора описаны в Goldstein et al., Prokaryotic promoters in biotechnology, Biotechnol. Annu. Rev., 1995, 1:105-128, и т.д. Кроме того, также возможно ввести нуклеотидную замену в промоторный участок целевого гена таким образом, чтобы ослабить силу промотора, как описано в Международной патентной публикации WO00/1835. Кроме того, известно, что замена нескольких нуклеотидов в области между SD последовательностью и стартовым кодоном на рибосома-связующем участке (RBS), в частности, в последовательности, расположенной выше и сразу за стартовым кодоном, значительно влияет на эффективность трансляции мРНК. Подобная модификация RBS может комбинироваться с уменьшением уровня транскрипции гена, кодирующего пептидазу.The expression of the gene encoding the peptidase can be attenuated by replacing the sequence that controls the expression of the gene, such as a promoter on the chromosomal DNA, with a weaker one. The strength of the promoter is determined by the frequency of acts of initiation of RNA synthesis. Examples of methods for evaluating promoter strength are described in Goldstein et al., Prokaryotic promoters in biotechnology, Biotechnol. Annu. Rev. 1995, 1: 105-128, etc. In addition, it is also possible to introduce a nucleotide substitution into the promoter region of the target gene in such a way as to weaken the strength of the promoter, as described in International Patent Publication WO00 / 1835. In addition, it is known that the replacement of several nucleotides in the region between the SD sequence and the start codon in the ribosome-binding region (RBS), in particular, in the sequence located above and immediately after the start codon, significantly affects the translation efficiency of mRNA. A similar modification of RBS can be combined with a decrease in the level of transcription of the gene encoding the peptidase.

Экспрессия гена, кодирующего пептидазу, также может быть ослаблена путем вставки транспозона или IS-фактора в кодирующий участок гена (патент США №5,175,107) или с помощью обычных методов, такого как мутагенез, за счет обработки микроорганизмов, например, УФ-излучением или нитрозогуанидином (N-метил-N′-нитро-N-нитрозогуанидин). Кроме того, введение сайт-направленной мутации за счет замены гена с использованием гомологичной рекомбинации, как указано выше, также может быть осуществлено с помощью плазмиды, которая неспособна реплицироваться в штамме-хозяине.The expression of a gene encoding a peptidase can also be attenuated by inserting a transposon or IS factor into the coding region of the gene (U.S. Patent No. 5,175,107) or using conventional methods, such as mutagenesis, by treating microorganisms such as UV radiation or nitrosoguanidine ( N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine). In addition, the introduction of a site-directed mutation by replacing a gene using homologous recombination, as described above, can also be carried out using a plasmid that is unable to replicate in the host strain.

Термин «ферментативная активность понижена» может означать, что ферментативная активность пептидазы в модифицированном штамме ниже, чем в немодифицированном штамме, например в штамме дикого типа бактерии, принадлежащей к семейству Enterobacteriaceae или более точно роду Escherichia. Например, ферментативная активность пептидазы, кодируемой геном, может быть снижена за счет инактивации гена.The term “enzymatic activity is reduced” may mean that the enzymatic activity of the peptidase in the modified strain is lower than in the unmodified strain, for example, a wild-type strain of a bacterium belonging to the Enterobacteriaceae family or more specifically to the genus Escherichia. For example, the enzymatic activity of a peptidase encoded by a gene can be reduced by inactivating the gene.

Термин «активность пептидазы понижена» также может означать, что активность пептидазы в реакции расщепления пептида снижена по сравнению с пептидазой дикого типа, кодируемой генами дикого типа, такими как рерА, рерВ, pepD, pepE, pepP, pepQ, pepN, pepT, iadA, iaaA(ybiK), dapE и т.д.The term "peptidase activity is reduced" can also mean that the activity of the peptidase in the peptide cleavage reaction is reduced compared to the wild-type peptidase encoded by wild-type genes such as peRA, peRB, pepD, pepE, pepP, pepQ, pepN, pepT, iadA, iaaA (ybiK), dapE, etc.

В модифицированной бактерии активность пептидазы может быть снижена по крайней мере на не менее чем 10% или более, не менее чем 30% или более, не менее чем 50% или более, не менее чем 70% или более, не менее чем 90% или более по сравнению с пептидазой, кодируемой геном дикого типа в немодифицированной бактерии, принадлежащей к семейству Enterobacteriaceae или более точно к роду Escherichia.In a modified bacterium, peptidase activity may be reduced by at least at least 10% or more, at least 30% or more, at least 50% or more, at least 70% or more, at least 90%, or more than peptidase encoded by the wild-type gene in an unmodified bacterium belonging to the Enterobacteriaceae family or more precisely to the genus Escherichia.

Термин «активность пептидазы» или «протеолитическая активность» может означать активность фермента, катализирующего реакцию внутримолекулярного расщепления пептидной связи (R. Beynon (ed.) and J.S. Bond (ed.), «Proteolytic Enzymes: A Practical Approach», 2nd ed., Oxford University Press, USA (2001)).The term "peptidase activity" or "proteolytic activity" may mean the activity of an enzyme that catalyzes the reaction of intramolecular cleavage of the peptide bond (R. Beynon (ed.) And JS Bond (ed.), "Proteolytic Enzymes: A Practical Approach", 2 nd ed. , Oxford University Press, USA (2001)).

Пептидная расщепляющая активность микроорганизма может быть измерена помещением пептида в качестве субстрата и клеток микроорганизма в среду с целью проведения реакции пептидной деградации с последующим определением количества оставшегося пептида известным методом, например методом ВЭЖХ или как описано в Kristjansson M.M., Activity measurements of proteinases using synthetic substrates (UNIT C2.1) или Akpinar O. and Penner M.H., Peptidase activity assays using protein substrates (UNIT C2.2) in Current Protocols in Food Analytical Chemistry (UNIT C2, Proteolytic Enzymes), John Wiley 85 Sons, Inc. (2002).The peptide cleavage activity of a microorganism can be measured by placing the peptide as a substrate and microorganism cells in a medium to carry out a peptide degradation reaction, followed by determining the amount of remaining peptide by a known method, for example, HPLC or as described in Kristjansson MM, Activity measurements of proteinases using synthetic substrates ( UNIT C2.1) or Akpinar O. and Penner MH, Peptidase activity assays using protein substrates (UNIT C2.2) in Current Protocols in Food Analytical Chemistry (UNIT C2, Proteolytic Enzymes), John Wiley 85 Sons, Inc. (2002).

Ферментативная активность пептидазы также может быть уменьшена за счет введения мутации в ген на хромосоме так, чтобы внутриклеточная активность пептидазы была уменьшена по сравнению с немодифицированным штаммом. Такой мутацией в гене(ах) может быть замена одного или нескольких оснований, приводящая к замене аминокислотного остатка в белке, кодируемом геном(ами) («миссенс»-мутация), введение стоп-кодона («нонсенс»-мутация), делеция одного или нескольких оснований, приводящая к сдвигу рамки считывания, вставка гена, сообщающего устойчивость к антибиотику, частичное или полное удаление генов в геноме (Qiu Z. and Goodman M.F., J. Biol. Chem. 1997, 272:8611-8617; Kwon D.H. et al., J. Antimicrob. Chemother. 2000, 46:793-796).The enzymatic activity of the peptidase can also be reduced by introducing a mutation into the gene on the chromosome so that the intracellular activity of the peptidase is reduced compared to the unmodified strain. Such a mutation in the gene (s) may be the replacement of one or several bases, leading to the replacement of the amino acid residue in the protein encoded by the gene (s) ("missense" mutation), the introduction of a stop codon ("nonsense" mutation), deletion of one or several bases, leading to a reading frame shift, insertion of a gene reporting antibiotic resistance, partial or complete removal of genes in the genome (Qiu Z. and Goodman MF, J. Biol. Chem. 1997, 272: 8611-8617; Kwon DH et al., J. Antimicrob. Chemother. 2000, 46: 793-796).

Термин «инактивированный ген, кодирующий пептидазу» может означать, что модифицированный ген кодирует полностью неактивную или нефункциональную пептидазу. Также возможно, что модифицированный участок ДНК не способен к естественной экспрессии гена благодаря делеции части гена или целого гена, сдвигу рамки считывания гена, введению миссенс/нонсенс мутации(ий) или модификации смежного участка гена, включению последовательностей, контролирующих экспрессию гена, таких как промотор(ы), энхансер(ы), аттенуатор(ы), рибосома-связывающий(ие) сайт(ы) (RBS, ribosome-binding site) и т.д. Инактивация гена также может быть проведена обычными способами, такими как мутагенез, путем обработки микроорганизмов, например, УФ-облучением или нитрозогуанидином (N-метил-N′-нитро-N-нитрозогуанидин), сайт-направленный мутагенез, нарушение структуры гена с использованием гомологичной рекомбинации и/или мутагенеза за счет вставки-делеции (Yu D. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97(12):5978-83; Datsenko K.A. и Wanner B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000, 97(12):6640-45), также называемого как «λRed-зависимая интеграция».The term "inactivated gene encoding a peptidase" may mean that the modified gene encodes a completely inactive or non-functional peptidase. It is also possible that the modified portion of the DNA is not capable of naturally expressing the gene due to deletion of part of the gene or the whole gene, shift of the reading frame of the gene, insertion of the missense / nonsense mutation (s) or modification of the adjacent portion of the gene, inclusion of sequences that control gene expression, such as a promoter (s), enhancer (s), attenuator (s), ribosome binding site (s) (RBS, ribosome binding site), etc. Gene inactivation can also be carried out by conventional methods, such as mutagenesis, by treating microorganisms, for example, UV irradiation or nitrosoguanidine (N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine), site-directed mutagenesis, disruption of the gene structure using homologous recombination and / or mutagenesis by insertion deletion (Yu D. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97 (12): 5978-83; Datsenko KA and Wanner BL, Proc. Natl. Acad Sci. USA 2000, 97 (12): 6640-45), also referred to as “λRed-dependent integration”.

Термин «бактерия, модифицированная таким образом, что она содержит рекомбинантную ДНК» может означать, что бактерия модифицирована обычными способами так, что она содержит экзогенную ДНК. К обычным способам относятся, например, трансформация, трансфекция, инфекция, конъюгация и мобилизация. Трансформация, трансфекция, инфекция, конъюгация или мобилизация бактерии молекулой ДНК, кодирующей белок, может сообщить бактерии способность бактерии синтезировать белок, кодируемый молекулой ДНК. Способы трансформации, трансфекции, инфекции, конъюгации и мобилизации включают любые известные ранее описанные способы. Например, известен способ эффективной трансформации и трансфекции ДНК путем обработки клеток-реципиентов Escherichia coli K-12 хлоридом кальция с целью увеличения проницаемости клеток для ДНК (Mandel М. and Higa A., Calcium-dependent bacteriophage DNA infection, J. Mol. Biol., 1970, 53:159-162). Описаны способы специализированной и/или общей трансдукции (Morse M.L. et al., Transduction in Escherichia coli K-12, Genetics, 1956, 41(1):142-156; Miller J.H., Experiments in Molecular Genetics. Cold Spring Harbor, N.Y.: Cold Spring Harbor La. Press, 1972). Могут быть применены другие способы для случайной и/или направленной интеграции ДНК в геном хозяина, например, «Mu-зависимая интеграция/амплификация» (Akhverdyan et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 91:857-871), «Red/ET-зависимая» или «λRed/ET-зависимая интеграция» (Datsenko K.A. and Wanner B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000, 97(12):6640-45; Zhang Y., et al., Nature Genet., 1998, 20:123-128). Более того, для многократных вставок желаемых генов в дополнение к Mu-зависимой репликативной транспозиции (Akhverdyan et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 91:857-871) и химически индуцированной хромосомной эволюции, основанной на recA-зависимой гомологичной рекомбинации, приводящей к амплификации желаемых генов (Туо K.E.J. et al., Nature Biotechnol., 2009, 27:760-765), могут быть использованы другие подходы, основанные на различных комбинациях транспозиции, сайт-специфичной и/или гомологичной Red/ET-зависимой рекомбинации, и/или P1-зависимой общей трансдукции (см., например, Minaeva et al., BMC Biotechnology, 2008, 8:63; Koma D. et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2012, 93(2):815-829).The term "bacterium modified in such a way that it contains recombinant DNA" may mean that the bacterium is modified in the usual way so that it contains exogenous DNA. Conventional methods include, for example, transformation, transfection, infection, conjugation and mobilization. Transformation, transfection, infection, conjugation, or mobilization of a bacterium by a DNA molecule encoding a protein can impart to a bacterium the ability of a bacterium to synthesize a protein encoded by a DNA molecule. Methods of transformation, transfection, infection, conjugation and mobilization include any of the previously known methods. For example, a method is known for efficiently transforming and transfecting DNA by treating Escherichia coli K-12 recipient cells with calcium chloride to increase cell permeability for DNA (Mandel M. and Higa A., Calcium-dependent bacteriophage DNA infection, J. Mol. Biol. 1970, 53: 159-162). Methods of specialized and / or general transduction are described (Morse ML et al., Transduction in Escherichia coli K-12, Genetics, 1956, 41 (1): 142-156; Miller JH, Experiments in Molecular Genetics. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor La. Press, 1972). Other methods can be used for random and / or directional integration of DNA into the host genome, for example, “Mu-dependent integration / amplification” (Akhverdyan et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 91: 857-871), “ Red / ET-dependent "or" λRed / ET-dependent integration "(Datsenko KA and Wanner BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000, 97 (12): 6640-45; Zhang Y., et al., Nature Genet., 1998, 20: 123-128). Moreover, for multiple insertions of desired genes in addition to Mu-dependent replicative transposition (Akhverdyan et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 91: 857-871) and chemically induced chromosome evolution based on recA-dependent homologous recombination leading to the amplification of the desired genes (Tuo KEJ et al., Nature Biotechnol., 2009, 27: 760-765), other approaches based on various combinations of transposition, site-specific and / or homologous Red / ET-dependent can be used. recombination, and / or P1-dependent total transduction (see, for example, Minaeva et al., BMC Biot echnology, 2008, 8:63; Koma D. et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2012, 93 (2): 815-829).

Бактерия, описанная в настоящем изобретении, может быть модифицирована далее таким образом, что уровень экспрессии гена, кодирующего L-аминокислота-α-лигазу (Lal) или одного или более генов, кодирующих один или более белков, вовлеченных в биосинтез фенилаланина, повышен. Примеры такого белка включают pheA, aroG4 и aroL, кодирующие хоризматмутаза-префенатдегидратазу (CM-PD), 3-деокси-D-арабиногептулозонат-7-фосфатсинтетазу (DAHP синтетаза) и шикиматкиназу (SK), соответственно (см., например, патент Японии №3225597). В дальнейшем, термин «Lal» может быть заменен на белок, вовлеченный в биосинтез фенилаланина, для интерпретации термина «ген, кодирующий белки, вовлеченные в биосинтез фенилаланина» или подобные. Таким образом, такие заменяющие термины могут упоминаться с целью уточнения настоящего изобретения.The bacterium described in the present invention can be further modified so that the expression level of a gene encoding an L-amino acid-α-ligase (Lal) or one or more genes encoding one or more proteins involved in phenylalanine biosynthesis is increased. Examples of such a protein include pheA, aroG4, and aroL encoding chorizmmutase-prefenate dehydratase (CM-PD), 3-deoxy-D-arabinoheptulosonate-7-phosphate synthetase (DAHP synthetase), and shikimatin kinase (SK), respectively (see, for example, Japan Patent No. 3225597). Hereinafter, the term “Lal” can be replaced with a protein involved in phenylalanine biosynthesis to interpret the term “gene encoding proteins involved in phenylalanine biosynthesis” or the like. Thus, such replacement terms may be referred to in order to clarify the present invention.

Термин «повышенная экспрессия гена, кодирующего Lal» может означать, что количество молекул белка, кодируемых Lal-кодирующим геном, в пересчете на одну клетку увеличено или активность в пересчете на молекулу белка (может быть названа как специфическая активность), кодируемого этим геном, повышена по сравнению с немодифицированным штаммом, таким как штамм дикого типа или родительский штамм. Примером немодифицированного штамма-сравнения могут быть штаммы дикого типа микроорганизма семейства Enterobacteriaceae, такие как штамм Е.coli MG1655 (АТСС 47076), штамм W3110 (АТСС 27325), штамм Pantoea ananatis AJ13335 (PERM BP-6614) и т.д.The term "increased expression of the gene encoding Lal" may mean that the number of protein molecules encoded by the Lal-coding gene, in terms of one cell is increased or the activity in terms of the protein molecule (can be called as specific activity), encoded by this gene, is increased compared to an unmodified strain, such as a wild-type strain or a parent strain. An example of an unmodified comparison strain can be the wild-type strains of a microorganism of the Enterobacteriaceae family, such as E. coli strain MG1655 (ATCC 47076), strain W3110 (ATCC 27325), Pantoea ananatis strain AJ13335 (PERM BP-6614), etc.

Термин «повышенная экспрессия гена, кодирующего Lal» также может означать, что уровень экспрессии Lal-кодирующего гена в модифицированном штамме выше, чем уровень экспрессии в немодифицированном штамме, например штамме дикого типа или родительском штамме.The term "increased expression of the gene encoding the Lal" may also mean that the expression level of the Lal encoding gene in the modified strain is higher than the expression level in an unmodified strain, for example a wild-type strain or a parent strain.

Способы, которые могут применяться для повышения экспрессии Lal-кодирующего гена, включают, но не ограничиваются данными примерами, увеличение числа копий Lal-кодирующего гена в бактериальном геноме на хромосоме и/или на автономно реплицирующейся плазмиде и/или введение Lal-кодирующего гена в вектор таким образом, что он становится способным увеличивать число копий и/или уровень экспрессии Lal-кодирующего гена в бактерии рода Escherichia в соответствии с методами генной инженерии, известными для специалистов в данной области.Methods that can be used to increase expression of the Lal coding gene include, but are not limited to, examples, increasing the number of copies of the Lal coding gene in the bacterial genome on the chromosome and / or on an autonomously replicating plasmid and / or introducing the Lal coding gene into the vector such that it becomes able to increase the number of copies and / or the expression level of the Lal coding gene in Escherichia bacteria in accordance with genetic engineering methods known to those skilled in the art.

В качестве примеров таких векторов можно привести, но не ограничиться этим, векторы с широким кругом хозяев (broad-host-range vectors), например, pCMHO, pRK310, pVK101, pBBR122, pBHR1 и подобные им. Множественные копии Lal-кодирующего гена могут быть введены в хромосомную ДНК бактерии посредством, например, гомологичной рекомбинации, Mu-зависимой интеграции или подобными методами. Гомологичная рекомбинация может быть проведена с использованием многокопийной последовательности в хромосомной ДНК. Многокопийные последовательности в хромосомной ДНК включают, но не ограничиваются данными примерами, повторяющие участки ДНК или обращенные повторы на концах перемещающегося генетического элемента. Также, возможно введение Lal-кодирующего гена в переносимый транспозон с целью введения в хромосомную ДНК множества копий Lal-кодирующего гена. При использовании Mu-зависимой интеграции более чем 3 копии могут быть вставлены в хромосомную ДНК за один акт (Akhverdyan V.Z. et al., Biotechnol. (Russian), 2007, 3:3-20).Examples of such vectors include, but are not limited to, vectors with a wide range of hosts (broad-host-range vectors), for example, pCMHO, pRK310, pVK101, pBBR122, pBHR1 and the like. Multiple copies of the Lal coding gene can be introduced into the chromosomal DNA of a bacterium through, for example, homologous recombination, Mu-dependent integration, or similar methods. Homologous recombination can be carried out using a multiple copy sequence in chromosomal DNA. Multiple sequences in chromosomal DNA include, but are not limited to, repeating portions of DNA or reverse repeats at the ends of a moving genetic element. It is also possible to introduce the Lal coding gene into a transposable transposon to introduce multiple copies of the Lal coding gene into the chromosomal DNA. When using Mu-dependent integration, more than 3 copies can be inserted into chromosomal DNA in one act (Akhverdyan V.Z. et al., Biotechnol. (Russian), 2007, 3: 3-20).

Повышение уровня экспрессии Lal-кодирующего гена также может быть достигнуто путем модификации регуляторного участка, смежного с Lal-кодирующим геном, или введением нативных и/или модифицированных чужеродных регуляторных участков. В качестве примеров регуляторных участков или последовательностей можно привести промоторы, энхансеры, аттенюаторы, сигналы терминации и анти-терминации транскрипции, рибосома-связывающие сайты (RBS) и другие элементы контроля экспрессии (например, участки, с которыми связываются репрессоры или индукторы, и/или участки связывания транскрипционных и трансляционных регуляторных белков, например, в составе мРНК). Такие регуляторные последовательности описаны, например, в Sambrook J., Fritsch E.F. and Maniatis Т., «Molecular Cloning: A Laboratory Manual», 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989). Модификации участков, контролирующих экспрессию гена(ов) могут комбинироваться с увеличением числа копий модифицированного гена(ов) в бактериальном геноме с использованием известных методов (см., например, Akhverdyan V.Z. et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 91:857-871; Tyo K.E.J. et al., Nature Biotechnol., 2009, 27:760-765).An increase in the expression level of the Lal-coding gene can also be achieved by modifying the regulatory region adjacent to the Lal-coding gene, or by introducing native and / or modified foreign regulatory regions. Examples of regulatory regions or sequences include promoters, enhancers, attenuators, transcription termination and anti-termination signals, ribosome binding sites (RBS), and other expression control elements (e.g., sites to which repressors or inducers bind, and / or binding sites of transcriptional and translational regulatory proteins, for example, as part of mRNA). Such regulatory sequences are described, for example, in Sambrook J., Fritsch EF and Maniatis T., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2 nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989). Modifications of sites that control the expression of gene (s) can be combined with an increase in the number of copies of the modified gene (s) in the bacterial genome using known methods (see, for example, Akhverdyan VZ et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 91: 857-871; Tyo KEJ et al., Nature Biotechnol., 2009, 27: 760-765).

Примерами промоторов, усиливающих экспрессию Lal-кодирующего гена, могут быть сильные промоторы. Например, lac промотер, trp промотер, trc промотер, tac промотер, PR или PL промотеры λ-фага известны как сильные промоторы. Сильные промоторы, обеспечивающие высокий уровень экспрессии гена в бактерии, принадлежащей к семейству Enterobacteriaceae, могут использоваться. Также, влияние промотора может быть усилено, например, введением мутации в участок промотора Lal-кодирующего гена с целью получения промотора с более сильной функцией, таким образом, приводя к увеличению уровня транскрипции Lal-кодирующего гена, расположенного под промотором. Кроме того, известно, что замена нескольких нуклеотидов в области между сайтом связывания рибосомы и стартовым кодоном, особенно в последовательности непосредственно перед стартовым кодоном, существенно влияет на трансляционную способность мРНК. Например, обнаружен 20-кратный разброс в уровне экспрессии гена в зависимости от природы трех нуклеотидов, предшествующих стартовому кодону (Gold L. et al., Annu. Rev. Microbiol., 1981, 35:365-403; Hui A. et al., EMBOJ., 1984, 3:623-629).Strong promoters may be examples of promoters that enhance the expression of the Lal coding gene. For example, the lac promoter, trp promoter, trc promoter, tac promoter, P R or P L λ-phage promoters are known as strong promoters. Strong promoters providing a high level of gene expression in bacteria belonging to the Enterobacteriaceae family can be used. Also, the influence of the promoter can be enhanced, for example, by introducing a mutation in the promoter region of the Lal coding gene to obtain a promoter with a stronger function, thus leading to an increase in the level of transcription of the Lal coding gene located under the promoter. In addition, it is known that the replacement of several nucleotides in the region between the ribosome binding site and the start codon, especially in the sequence immediately before the start codon, significantly affects the translational ability of mRNA. For example, a 20-fold variation in the level of gene expression was found depending on the nature of the three nucleotides preceding the start codon (Gold L. et al., Annu. Rev. Microbiol., 1981, 35: 365-403; Hui A. et al. , EMBOJ., 1984, 3: 623-629).

Усиление гетерологичной экспрессии Lal-кодирующего гена в клетке микроорганизма-хозяина также может быть осуществлено путем замены редких и/или мало используемых кодонов на синонимичные средне или часто используемые кодоны, при этом термин «использование кодона» может быть определен как число раз (частота) трансляции кодона в клетке организма в единицу времени или как средняя частота встречаемости кодона в сиквенированных белок-кодирующих рамках считывания (Zhang S.P. et al., Gene, 1991, 105(1):61-72). Использование кодонов в организме может быть найдено в базе данных использования кодонов Codon Usage Database, которая является расширенной веб-версией CUTG (Codon Usage Tabulated from GenBank) (http://www.kazusa.or.jp/codon/, Nakamura Y. et al., Codon usage tabulated from the international DNA sequence databases: status for the year 2000, Nucl. Acids Res., 2000, 28(1):292). В Е.coli такие мутации могут включать, не ограничиваясь этим, замену редких Arg-кодонов AGA, AGG, CGG, CGA на CGT или CGC; редкого Ile-кодона АТА на АТС или АТТ; редкого Leu-кодона СТА на CTG, СТС, СТТ, ТТА или TTG; редкого Pro-кодона ССС на CCG или ССА; редкого Ser-кодона TCG на ТСТ, ТСА, ТСС, AGC или AGT; редких Gly-кодонов GGA, GGG на GGT или GGC; и т.д. Замена мало используемых кодонов на синонимичные часто используемые кодоны предпочтительна. Замена редких и/или мало используемых кодонов на синонимичные средне или часто используемые кодоны может комбинироваться с со-экспрессией генов, кодирующих редкие m-РНК, распознающие редкие кодоны.Strengthening the heterologous expression of the Lal coding gene in the cell of the host microorganism can also be accomplished by replacing rare and / or poorly used codons with synonymous medium or frequently used codons, while the term “use of the codon” can be defined as the number of times (frequency) of translation codon in an organism cell per unit time or as the average frequency of codon occurrence in sequenced protein-coding reading frames (Zhang SP et al., Gene, 1991, 105 (1): 61-72). The use of codons in the body can be found in the Codon Usage Database, which is an extended web version of the CUTG (Codon Usage Tabulated from GenBank) (http://www.kazusa.or.jp/codon/, Nakamura Y. et al., Codon usage tabulated from the international DNA sequence databases: status for the year 2000, Nucl. Acids Res., 2000, 28 (1): 292). In E. coli, such mutations may include, but are not limited to, replacing the rare Arg codons AGA, AGG, CGG, CGA with CGT or CGC; rare Ile codon ATA on the ATC or ATT; the rare Leu codon STA on CTG, STS, CTT, TTA or TTG; rare Pro-codon CCC to CCG or CCA; the rare Ser codon TCG on TST, TCA, TCC, AGC or AGT; rare Gly codons GGA, GGG on GGT or GGC; etc. Replacing less-used codons with synonymous often-used codons is preferred. Replacing rare and / or poorly used codons with synonymous medium or frequently used codons can be combined with co-expression of genes encoding rare m-RNAs that recognize rare codons.

Количество копий, присутствие или отсутствие гена и/или генов оперона может быть измерено, например, рестрикцией хромосомной ДНК с последующим блоттингом по-Саузерну (Southern blotting), используя зонд, подобранный на основе последовательности гена, флуоресцентную гибридизацию in situ (fluorescence in situ hybridization, FISH) и подобные им методы. Уровень экспрессии гена и/или генов оперона можно определить с помощью различных известных методов, включая Нозерн-блоттинг, количественную ОТ-ПЦР (RT-PCR) и т.п. Дополнительно, уровень экспрессии гена может быть определен измерением количества транскрибируемой мРНК с применением хорошо известных методов, включающих, например, Нозерн-блоттинг, количественную ОТ-ПЦР (RT-PCR) и т.п. Количество белков, кодируемых геном, можно определить известными методами, включая ДДС-ПААГ (SDS-PAGE) с последующим иммуноблоттингом (Вестерн-блоттинг) (Western blotting analysis), или масс-спектрометрический анализ образцов белка и т.п.The number of copies, the presence or absence of the gene and / or operon genes can be measured, for example, by restriction of chromosomal DNA followed by Southern blotting using a probe selected based on the gene sequence, in situ fluorescence hybridization (fluorescence in situ hybridization , FISH) and similar methods. The level of expression of the gene and / or operon genes can be determined using various known methods, including Northern blotting, quantitative RT-PCR (RT-PCR), etc. Additionally, the level of gene expression can be determined by measuring the amount of transcribed mRNA using well-known methods, including, for example, Northern blotting, quantitative RT-PCR (RT-PCR), etc. The amount of proteins encoded by the gene can be determined by known methods, including SDS-PAGE (SDS-PAGE) followed by Western blotting (Western blotting), or mass spectrometric analysis of protein samples, etc.

Методы приготовления плазмидной ДНК, расщепления, лигирования и трансформации ДНК, выбор олигонуклеотидов в качестве праймеров и т.п. могут осуществляться обычными способами, известными специалисту в данной области. Эти методы описаны, например, в Sambrook J., Fritsch E.F. и Maniatis Т., «Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed.», Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989). Методы молекулярного клонирования и экспрессии гетерологичных генов описаны в Bernard R. Glick, Jack J. Pasternak и Cheryl L. Patten, «Molecular Biotechnology: principles and applications of recombinant DNA», 4th ed., Washington, D.C: ASM Press (2009); Evans Jr., T.C. and Xu M.-Q., «Heterologous gene expression in E.coli», 1st ed., Humana Press (2011).Methods for preparing plasmid DNA, cleavage, ligation, and transformation of DNA, selection of oligonucleotides as primers, etc. can be carried out by conventional methods known to the person skilled in the art. These methods are described, for example, in Sambrook J., Fritsch EF and Maniatis T., “Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2 nd ed.”, Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989). Molecular cloning and expression of heterologous genes are described in Bernard R. Glick, Jack J. Pasternak and Cheryl L. Patten, Molecular Biotechnology: principles and applications of recombinant DNA, 4 th ed., Washington, DC: ASM Press (2009) ; Evans Jr., TC and Xu M.-Q., Heterologous gene expression in E. coli, 1 st ed., Humana Press (2011).

Термин «функционально связанный с геном» может означать, что одна или несколько регуляторных последовательностей связаны с нуклеотидной последовательностью молекулы нуклеиновой кислоты или заданного гена таким образом, что возможна экспрессия (например, усиленная, увеличенная, конститутивная, базальная, ослабленная, сниженная или репрессивная экспрессия) нуклеотидной последовательности, предпочтительно экспрессии продукта гена, кодируемого нуклеотидной последовательностью.The term “operably linked to a gene” may mean that one or more regulatory sequences are linked to the nucleotide sequence of a nucleic acid molecule or a given gene in such a way that expression is possible (eg, enhanced, increased, constitutive, basal, attenuated, reduced or repressive expression) a nucleotide sequence, preferably expressing a gene product encoded by a nucleotide sequence.

Бактерия, описанная в настоящем изобретении, может быть получена путем сообщения требуемых свойств бактерии, изначально способной продуцировать дипептид. Аналогично, бактерия может быть получена путем сообщения способности продуцировать дипептид бактерии, которая уже имеет требуемые свойства.The bacterium described in the present invention can be obtained by communicating the desired properties of a bacterium that is initially capable of producing a dipeptide. Similarly, a bacterium can be obtained by communicating the ability to produce a dipeptide of a bacterium that already has the desired properties.

Помимо упомянутых выше свойств, бактерия также может обладать другими специфическими свойствами, не выходя за рамки данного изобретения, такими как: нуждаться в различных питательных веществах, обладать чувствительностью, устойчивостью и зависимостью от антибиотиков.In addition to the properties mentioned above, a bacterium can also have other specific properties, without going beyond the scope of this invention, such as: need various nutrients, have sensitivity, resistance and dependence on antibiotics.

3. Способы получения дипептидов3. Methods for producing dipeptides

Способами настоящего изобретения могут быть способы получения дипептида, более точно дипептида, имеющего кислую L-аминокислоту на N-конце, с использованием L-аминокислота-α-лигазы (Lal) или бактерии, принадлежащей к семейству Enterobacteriaceae, модифицированной таким образом, чтобы содержать указанную Lal, и, таким образом, названные как ферментативный способ и способ бактериальной ферментации, соответственно.The methods of the present invention can be methods of producing a dipeptide, more specifically a dipeptide having an acidic L-amino acid at the N-terminus, using L-amino acid-α-ligase (Lal) or a bacterium belonging to the Enterobacteriaceae family, modified to contain the specified Lal, and thus referred to as an enzymatic method and a bacterial fermentation method, respectively.

Термин «аминокислота» может означать обычную аминокислоту, известную для специалиста данной области, производную аминокислоты или ее соль. Например, аминокислота может быть α-аминокислотой и β-аминокислотой, имеющей Cα или Cβ хиральный атом углерода, соответственно, к которому присоединены аминогруппа, карбоксильная группа и группа боковой цепи. Примером β-аминокислоты может быть βAla. α-Аминокислоты могут быть протеиногенными и непротеиногенными аминокислотами. Протеиногеными аминокислотами могут быть L-аминокислоты, такие как L-аланин, L-аргинин, L-аспарагин, L-аспарагиновая кислота, L-цистеин, глицин, L-глутаминовая кислота, L-глутамин, L-гистидин, L-изолейцин, L-лейцин, L-лизин, L-метионин, L-фенилаланин, L-пролин, L-серин, L-треонин, L-триптофан, L-тирозин и L-валин, или их соли, имеющие Cα хиральный атом углерода. Аминокислоты могут использоваться в защищенной и незащищенной форме. Защищенная форма аминокислот, в отличие от незащищенной формы, может означать наличие одного или более заместителей, связанных с аминогруппой, карбоксигруппой и/или группой боковой цепи. Аминокислоты, имеющие заместитель(и), могут быть отнесены к производным аминокислот. Примерами производных аминокислот могут быть низшие алкильные эфиры аминокислот, такие как низший эфир L-фенилаланина. К низшим эфирам относятся метиловый эфир, этиловый эфир, пропиловый эфир и т.п.The term "amino acid" may mean a common amino acid known to a person skilled in the art, a derivative of an amino acid or its salt. For example, an amino acid may be an α-amino acid and a β-amino acid having a C α or C β chiral carbon atom, respectively, to which an amino group, a carboxyl group and a side chain group are attached. An example of a β-amino acid may be βAla. α-amino acids can be proteinogenic and non-proteinogenic amino acids. Proteinogenic amino acids can be L-amino acids, such as L-alanine, L-arginine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-cysteine, glycine, L-glutamic acid, L-glutamine, L-histidine, L-isoleucine, L-leucine, L-lysine, L-methionine, L-phenylalanine, L-proline, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine and L-valine, or their salts having a C α chiral carbon atom . Amino acids can be used in a protected and unprotected form. The protected form of amino acids, in contrast to the unprotected form, may mean the presence of one or more substituents associated with an amino group, a carboxy group and / or a side chain group. Amino acids having substituent (s) may be assigned to amino acid derivatives. Examples of amino acid derivatives can be lower alkyl esters of amino acids, such as the lower ester of L-phenylalanine. Lower esters include methyl ether, ethyl ether, propyl ether, and the like.

Термин «аминокислота» эквивалентен термину «субстрат реакции, катализируемой Lal» или просто «субстрат».The term “amino acid” is equivalent to the term “Lal-catalyzed reaction substrate” or simply “substrate”.

Термин «кислая L-аминокислота» может означать аспарагиновую кислоту (Asp) или глутаминовую кислоту (Glu) L-формы или их соли.The term “acidic L-amino acid” can mean aspartic acid (Asp) or glutamic acid (Glu) of the L-form or their salts.

Термин «дипептид» может означать органическую молекулу или ее соль, состоящую из двух аминокислотных остатков, или остатков двух производных аминокислот, или их сочетание, как указано выше. Например, термин «дипептид» может означать дипептид, образованный двумя протеиногенными L-аминокислотными остатками таким образом, что остаток кислой L-аминокислоты, такой как L-Asp или L-Glu, расположен на N-конце дипептида, а другой остаток L-аминокислоты такого же или другого вида расположен на С-конце дипептида. Также принято, что производные аминокислоты, например низший алкильный эфир L-аминокислоты, такой как метиловый эфир L-Phe, может быть расположен на С-конце дипептида.The term "dipeptide" may mean an organic molecule or its salt, consisting of two amino acid residues, or residues of two derivatives of amino acids, or a combination thereof, as described above. For example, the term “dipeptide” may mean a dipeptide formed by two proteinogenic L-amino acid residues such that an acid L-amino acid residue such as L-Asp or L-Glu is located at the N-terminus of the dipeptide and the other L-amino acid residue the same or another species is located at the C-end of the dipeptide. It is also accepted that amino acid derivatives, for example a lower alkyl ester of an L-amino acid, such as methyl ester of L-Phe, can be located at the C-terminus of the dipeptide.

Дипептид, описанный здесь, не ограничивается дипептидом, имеющим кислые аминокислотные остатки на N-конце. Дипептид может быть представлен формулой R1-R2, где R1 и R2 могут означать аминокислотные остатки или их производные, расположенные на N- и С-концах соответствующих дипептидов и соединенные посредством пептидной связи. Примерами R1 и R2 могут быть L-аминокислоты, такие как L-Ala, L-Arg, L-Asp, L-Asn, L-Cys, Gly, L-Glu, L-Gln, L-His, L-Ile, L-Leu, L-Lys, L-Met, L-Phe, L-Pro, L-Ser, L-Thr, L-Trp, L-Tyr и L-Val, или их производные, такие как L-PheOMe, или их соли. R1 и R2 могут быть одинаковыми или отличаться.The dipeptide described herein is not limited to a dipeptide having acidic amino acid residues at the N-terminus. The dipeptide can be represented by the formula R1-R2, where R1 and R2 can be amino acid residues or their derivatives located at the N- and C-ends of the corresponding dipeptides and connected via a peptide bond. Examples of R1 and R2 may be L-amino acids such as L-Ala, L-Arg, L-Asp, L-Asn, L-Cys, Gly, L-Glu, L-Gln, L-His, L-Ile, L-Leu, L-Lys, L-Met, L-Phe, L-Pro, L-Ser, L-Thr, L-Trp, L-Tyr and L-Val, or derivatives thereof, such as L-PheOMe, or their salts. R1 and R2 may be the same or different.

Термин «пептидная связь» может означать ковалентную химическую связь -C(O)NH-, образующуюся между двумя молекулами, когда карбоксильная часть одной молекулы, карбокси компонент, реагирует с аминной частью, аминный компонент, вследствие чего образуется молекула. Например, аминокислоты могут образовывать пептидные связи, взаимодействуя друг с другом и с образованием молекулы воды.The term “peptide bond” can mean a covalent chemical bond —C (O) NH— formed between two molecules when the carboxyl part of one molecule, the carboxy component, reacts with the amine part, the amine component, whereby a molecule forms. For example, amino acids can form peptide bonds by interacting with each other and forming a water molecule.

Любой карбоксильный компонент может использоваться при условии, что он способен образовывать пептид при конденсации с аминной компонентой другого субстрата. Примеры карбоксильного компонента включают эфиры L-аминокислот, эфиры D-аминокислот, амиды L-аминокислот и амиды D-аминокислот, а также эфиры органических кислот, не имеющие незащищенную аминогруппу. Примеры эфиров аминокислот включают не только эфиры аминокислот, соответствующих природным аминокислотам, но также эфиры аминокислот, соответствующие неприродным аминокислотам или их производные. Также, примеры эфиров аминокислот включают эфиры α-аминокислот, равно как и эфиры β-, γ- и ω-аминокислот и подобные им, имеющие различные сайты, связывающие аминогруппы. Типичные примеры эфиров аминокислот включают метиловые эфиры, этиловые эфиры, изо-пропиловые эфиры, н-бутиловые эфиры, изобутиловые эфиры, трет-бутиловые эфиры, фениловые эфиры аминокислот. Также, карбоксильная часть карбоксильного компонента может быть представлена карбоксильной группой СООН или ее производной COR, где R может означать галогенид-группу, такую как, например, хлор.Any carboxy component may be used provided that it is capable of forming a peptide upon condensation with the amine component of another substrate. Examples of the carboxy component include L-amino acid esters, D-amino acid esters, L-amino acid amides and D-amino acid amides, and organic acid esters that do not have an unprotected amino group. Examples of amino acid esters include not only amino acid esters corresponding to natural amino acids, but also amino acid esters corresponding to unnatural amino acids or their derivatives. Also, examples of amino acid esters include α-amino acid esters, as well as β-, γ-, and ω-amino acid esters and the like having various amino linking sites. Typical examples of amino acid esters include methyl esters, ethyl esters, isopropyl esters, n-butyl esters, isobutyl esters, tert-butyl esters, phenyl amino acid esters. Also, the carboxy moiety of the carboxy moiety may be represented by a carboxyl group of COOH or its derivative COR, where R may be a halide group, such as, for example, chlorine.

Любой аминный компонент может использоваться при условии, что он способен образовывать пептид при конденсации с карбоксильным компонентом другого субстрата. Примеры аминной компоненты включают L-аминокислоты, C-защищенные L-аминокислоты, D-аминокислоты, C-защищенные D-аминокислоты и амины. Также, примеры аминокислот включают не только природные аминокислоты, но и аминокислоты неприродного происхождения или их производные. Они включают α-аминокислоты, равно как и β-, γ- или ω-аминокислоты и подобные им, имеющие сайты, связывающие карбоксигруппы.Any amine component can be used provided that it is capable of forming a peptide upon condensation with the carboxyl component of another substrate. Examples of the amine component include L-amino acids, C-protected L-amino acids, D-amino acids, C-protected D-amino acids and amines. Also, examples of amino acids include not only naturally occurring amino acids, but also non-naturally occurring amino acids or their derivatives. They include α-amino acids, as well as β-, γ- or ω-amino acids and the like having sites linking carboxy groups.

3.1 Ферментативный способ3.1 Enzymatic method

Ферментативный способ может включать по меньшей мере одну стадию, позволяющую контактировать L-аминокислота-α-лигазе или Lal-содержащему веществу с одной или несколькими аминокислотой(ами) одного вида или различных видов, или их производных, или их солей, в приемлемых условиях, чтобы получить продукт реакции в соответствии с активностью Lal как описано выше.The enzymatic method may include at least one step allowing the L-amino acid-α-ligase or Lal-containing substance to be contacted with one or more amino acids (s) of the same species or of various species, or derivatives thereof, or salts thereof, under acceptable conditions, to obtain a reaction product in accordance with the activity of Lal as described above.

Способ, допускающий воздействие Lal или Lal-содержащего вещества согласно настоящему изобретению, может быть смешение друг с другом Lal или Lal-содержащего вещества, молекулы с карбоксильной частью и молекулы с аминной частью. Более точно, может быть использован способ добавления Lal или Lal-содержащего вещества к раствору, содержащему карбоксильный и аминный компоненты, допускающий протекание реакции между компонентами для образования дипептида. Также, в случае использования бактерии, которая продуцирует Lal, данный способ может включать выращивание бактерии, которая продуцирует Lal, продукция и накопление Lal в бактерии или культуральной жидкости и затем добавление молекулы с карбоксильным компонентом и молекулы с аминной компонентой в среду. Полученный дипептид может быть выделен известными способами и очищен, если необходимо.A method capable of exposing a Lal or Lal-containing substance according to the present invention can be mixing with each other a Lal or Lal-containing substance, a molecule with a carboxyl part and a molecule with an amine part. More specifically, a method of adding a Lal or Lal-containing substance to a solution containing carboxyl and amine components can be used, allowing a reaction between the components to form a dipeptide. Also, in the case of using a bacterium that produces Lal, this method may include growing a bacterium that produces Lal, production and accumulation of Lal in bacteria or culture fluid, and then adding a molecule with a carboxyl component and a molecule with an amine component to the medium. The resulting dipeptide can be isolated by known methods and purified if necessary.

Термин «Lal-содержащее вещество» может означать любое вещество при условии, что оно содержит Lal. Примеры Lal-содержащего вещества включают культуру бактерий, которые продуцируют Lal, бактериальные клетки, изолированные из культуры, и продукт, полученный в результате обработки бактериальных клеток (также можно употребить как «обработанный бактериальный клеточный продукт»). Культура бактерий может означать то, что получается при выращивании бактерии и, более точно, смесь бактериальных клеток, среды, используемой для выращивания бактерий, вещества, продуцируемого выращиваемыми бактериями, и т.д. Бактериальные клетки могут быть промыты и использованы в форме промытых клеток. Обработанный бактериальный клеточный продукт включает продукты разрушения, лизиса или лиофилизированные бактериальные клетки и подобные им, а также неочищенный фермент, получаемый в результате обработки бактериальных клеток, и т.п., а также очищенный фермент, получаемый при очистке неочищенного фермента, и т.п. Частично очищенный фермент, полученный различными способами очистки, может быть использован в качестве очищенного фермента; или иммобилизованные ферменты могут быть использованы, которые были иммобилизованы способом ковалентного связывания, адсорбции, захвата и подобными им. Ввиду того что некоторые бактерии частично разрушаются в процессе выращивания в зависимости от используемого микроорганизма, внеклеточная жидкость (супернатант) также может использоваться как фермент-содержащее вещество.The term "Lal-containing substance" can mean any substance, provided that it contains Lal. Examples of the Lal-containing substance include a culture of bacteria that produce Lal, bacterial cells isolated from the culture, and a product obtained from the processing of bacterial cells (can also be used as "processed bacterial cell product"). A bacterial culture can mean what happens when the bacteria are grown and, more precisely, a mixture of bacterial cells, the medium used to grow the bacteria, the substance produced by the bacteria grown, etc. Bacterial cells can be washed and used in the form of washed cells. The treated bacterial cell product includes degradation products, lysis or lyophilized bacterial cells and the like, as well as a crude enzyme obtained by treating bacterial cells, etc., as well as a purified enzyme obtained by purification of a crude enzyme, and the like. . A partially purified enzyme obtained by various purification methods can be used as a purified enzyme; or immobilized enzymes can be used that have been immobilized by the method of covalent binding, adsorption, capture and the like. Due to the fact that some bacteria are partially destroyed during cultivation, depending on the microorganism used, extracellular fluid (supernatant) can also be used as an enzyme-containing substance.

Штаммы дикого вида могут использоваться в качестве бактерий, которые содержат Lal, или же могут использоваться рекомбинантные штаммы, экспрессирующие Lal как описано выше. Бактерии не ограничены интактными бактериальными клетками, но также могут использоваться бактериальные клетки, обработанные ацетоном, лиофилизированные бактериальные клетки или обработанные другим способом бактериальные клетки. Также могут использоваться иммобилизованные бактериальные клетки или продукт иммобилизованных обработанных бактериальных клеток, полученный иммобилизацией бактериальных клеток, или продукт обработанных бактериальных клеток, полученный путем ковалентного связывания, адсорбции, захвата или другими способами, а также иммобилизованные обработанные бактериальные клетки.Wild-type strains can be used as bacteria that contain Lal, or recombinant strains expressing Lal can be used as described above. Bacteria are not limited to intact bacterial cells, but acetone-treated bacterial cells, lyophilized bacterial cells, or bacterial cells otherwise treated may also be used. Can also be used immobilized bacterial cells or the product of immobilized treated bacterial cells obtained by immobilization of bacterial cells, or the product of treated bacterial cells obtained by covalent binding, adsorption, capture or other methods, as well as immobilized treated bacterial cells.

Когда используются клеточные культуры, выращиваемые бактериальные клетки, промытые бактериальные клетки или продукт промытой бактериальной клетки, который был получен при разрушении или лизисе бактериальных клеток, часто случается, что полученные пептиды расщепляются содержащимися в них ферментами, которые не вовлечены образование пептида. В этой ситуации может быть предпочтительно в некоторых случаях добавлять ингибитор металлопротеаз, такой как этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТА). Добавляемое количество может быть в области от 0,1 мМ до 300 мМ или более предпочтительно в области от 1 мМ до 100 мМ.When using cell cultures, grown bacterial cells, washed bacterial cells, or the washed bacterial cell product that was obtained by disrupting or lysing bacterial cells, it often happens that the resulting peptides are cleaved by the enzymes contained in them that are not involved in the formation of the peptide. In this situation, it may be preferable in some cases to add a metalloprotease inhibitor such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). The amount added may be in the range of 0.1 mM to 300 mM, or more preferably in the range of 1 mM to 100 mM.

Примером ферментативного способа настоящего изобретения является способ, в котором трансформированные клетки, описанные здесь, выращены в культуральной жидкости с целью накопления пептид-образующего фермента (Lal) в культуральной жидкости и/или трансформированных клетках. Так как пептид-образующий фермент может быть легко получен в больших количествах с использованием трансформанта, дипептиды также могут быть получены быстро и в большом количестве.An example of the enzymatic method of the present invention is a method in which the transformed cells described herein are grown in culture fluid to accumulate a peptide-forming enzyme (Lal) in the culture fluid and / or transformed cells. Since the peptide-forming enzyme can be easily obtained in large quantities using a transformant, dipeptides can also be obtained quickly and in large quantities.

Количество используемого Lal или Lal-содержащего вещества может быть достаточным, если это такое количество, при котором проявляется ожидаемый эффект (эффективное количество), и это эффективное количество может быть легко определено специалистом, знакомым с данной областью техники, в простом предварительном эксперименте. В случае использования Lal, например, количество, которое может быть использовано, составляет от 0,1 г/л до 10 г/л (см. Пример 3), в то время как в случае использования промытых бактериальных клеток использующееся количество может быть выше, что определяется количеством Lal в бактериальной клетке.The amount of Lal or Lal-containing substance used may be sufficient if it is the amount at which the expected effect (effective amount) is exerted, and this effective amount can be easily determined by a person familiar with the art in a simple preliminary experiment. In the case of using Lal, for example, the amount that can be used is from 0.1 g / l to 10 g / l (see Example 3), while in the case of using washed bacterial cells, the amount used can be higher. which is determined by the amount of Lal in the bacterial cell.

Термин «приемлемые условия» может означать условия, при которых может протекать Lal-катализируемая реакция; т.е. продукт реакции, например дипептид, может образовываться из карбоксильного компонента и аминного компонента. Термин «приемлемые условия» может включать, без ограничений, термины «фермент», «аминокислота», «субстрат», «приемлемый растворитель», «макроэргическая молекула», «приемлемые температурные условия» и т.д.The term “acceptable conditions” may mean conditions under which a Lal-catalyzed reaction can occur; those. the reaction product, for example a dipeptide, can be formed from a carboxy component and an amine component. The term "acceptable conditions" may include, without limitation, the terms "enzyme", "amino acid", "substrate", "acceptable solvent", "macroergic molecule", "acceptable temperature conditions", etc.

Термин «макроэргическая молекула» может означать любую органическую или неорганическую молекулу, необходимую для протекания Lal-катализируемой реакции в приемлемых условиях. Традиционно, кофакторы могут быть примером макроэргических молекул. Более точно, примером макроэргической молекулы может быть аденозин-5′-трифосфат (АТФ) или его соль. Могут использоваться соли натрия, калия, аммония и подобные им в любых их комбинациях.The term “macroergic molecule” can mean any organic or inorganic molecule necessary for the Lal-catalyzed reaction to take place under acceptable conditions. Traditionally, cofactors can be an example of macroergic molecules. More precisely, an example of a macroergic molecule may be adenosine 5′-triphosphate (ATP) or its salt. Salts of sodium, potassium, ammonium and the like may be used in any combination thereof.

Термин «приемлемый растворитель» может означать любой растворитель, в котором протекает Lal-катализированная реакция так, что продукт реакции, например дипептид, может быть образован. Органические и водные растворители или их смеси в различных соотношениях могут быть примерами приемлемого растворителя. Приемлемый растворитель может содержать Lal-фермент согласно настоящему изобретению; кофактор, такой как АТФ и т.п.; катионы, такие как ионы натрия, калия, аммония, кальция и магния и подобные им; анионы, такие как сульфат, хлорид, фосфат ионы и подобные им; другие неорганические и/или органические молекулы, необходимые для активности L-аминокислоты-α-лигазы. Трис(гидроксиметил)-аминометан (трис), N-трис(гидроксиметил)-метилглицин (трицин) или N,N-бис(2-гидроксиэтил)глицин (бицин) или подобные им, описанные в Carmody W.R. J. Chem. Educ., 1961, 38(11):559-560, могут быть добавлены в реакционную смесь в качестве буферных агентов. Кислотность реакционной смеси (рН) может находиться в интервале между 6.5 и 10.5, или между 7.0 и 10.0, или между 7.5 и 9.5, или между 8 и 9. Приемлемый растворитель может находиться в приемлемых температурных условиях.The term "acceptable solvent" may mean any solvent in which the Lal-catalyzed reaction proceeds so that a reaction product, such as a dipeptide, can be formed. Organic and aqueous solvents or mixtures thereof in various ratios may be examples of an acceptable solvent. A suitable solvent may contain the Lal enzyme according to the present invention; cofactor such as ATP and the like; cations such as sodium, potassium, ammonium, calcium and magnesium ions and the like; anions such as sulfate, chloride, phosphate ions and the like; other inorganic and / or organic molecules necessary for the activity of the L-amino acid-α-ligase. Tris (hydroxymethyl) aminomethane (Tris), N-tris (hydroxymethyl) methylglycine (tricin) or N, N-bis (2-hydroxyethyl) glycine (bicin) or the like described in Carmody W.R. J. Chem. Educ., 1961, 38 (11): 559-560, can be added to the reaction mixture as buffering agents. The acidity of the reaction mixture (pH) may be between 6.5 and 10.5, or between 7.0 and 10.0, or between 7.5 and 9.5, or between 8 and 9. A suitable solvent may be in acceptable temperature conditions.

Термин «приемлемые температурные условия» может означать температурные условия, при которых может протекать Lal-катализируемая реакция так, что может быть образован продукт реакции, например дипептид. Приемлемые температурные условия могут быть между 0 и 60°С, или 20 и 40°С, или 25 и 37°С, или 28 и 35°С.The term "acceptable temperature conditions" may mean the temperature conditions under which the Lal-catalyzed reaction can proceed so that a reaction product, such as a dipeptide, can be formed. Acceptable temperature conditions can be between 0 and 60 ° C, or 20 and 40 ° C, or 25 and 37 ° C, or 28 and 35 ° C.

Концентрация карбоксильного компонента и аминного компонента, использующихся в качестве исходных соединений, может быть от 1 мМ до 10 М и предпочтительно от 50 мМ до 2 М, соответственно; однако есть случаи, в которых предпочтительно добавлять аминный компонент в эквимолярном количестве или избытке по отношению к карбоксильному компоненту. В тех случаях, когда высокая концентрация субстратов ингибирует реакцию, они могут быть добавлены последовательно в ходе реакции до тех пор, пока концентрация этих субстратов не начнет вызывать ингибирование.The concentration of the carboxy component and the amine component used as starting compounds may be from 1 mM to 10 M and preferably from 50 mM to 2 M, respectively; however, there are cases in which it is preferable to add the amine component in an equimolar amount or excess with respect to the carboxy component. In cases where a high concentration of substrates inhibits the reaction, they can be added sequentially during the reaction until the concentration of these substrates begins to cause inhibition.

После того, как дипептид получен и накоплен в приемлемом растворителе в необходимом количестве, твердые частицы, такие как клетки, клеточный дебрис и денатурированные белки могут быть удалены из культуральной жидкости центрифугированием или мембранной фильтрацией, и затем целевой дипептид может быть извлечен из приемлемого растворителя с помощью любой комбинации известных способов, таких как концентрация, ионообменная хроматография, высоко-эффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), кристаллизация и т.п.After the dipeptide is obtained and accumulated in an acceptable solvent in the required amount, solid particles such as cells, cell debris and denatured proteins can be removed from the culture fluid by centrifugation or membrane filtration, and then the target dipeptide can be recovered from an acceptable solvent using any combination of known methods, such as concentration, ion exchange chromatography, high performance liquid chromatography (HPLC), crystallization, and the like.

Выделение и очистка ферментаIsolation and purification of the enzyme

L-Аминокислота-α-лигаза может быть выделена из бактерии, принадлежащей к роду Escherichia, например, к виду Е.coli. Способ накопления, выделения и очистки Lal из бактерии может быть обычным способом, известным для специалиста данной области.L-Amino acid-α-ligase can be isolated from a bacterium belonging to the genus Escherichia, for example, E. coli. The method of accumulating, isolating and purifying Lal from a bacterium may be a conventional method known to one skilled in the art.

Бактерия выращивается в культуральной жидкости, как описано здесь, чтобы продуцировать Lal. Экстракт бактериальных клеток может быть приготовлен из клеток путем разрушения клеток с использованием физических способов, таких как ультразвуковое разрушение, или ферментативного способа с использованием ферментов, разрушающих клетки, и удалением нерастворимой фракции центрифугированием и т.п. Пептид-образующие белки могут быть очищены далее фракционированием раствора экстракта бактериальных клеток, полученного вышеуказанным способом с сочетанием обычных способов очистки белка, таких как анионообменная хроматография, катионообменная хроматография или гель-фильтрация.The bacterium is grown in culture fluid, as described here, to produce Lal. Bacterial cell extract can be prepared from cells by disrupting cells using physical methods, such as ultrasonic disruption, or an enzymatic method using enzymes that destroy cells, and removing the insoluble fraction by centrifugation, etc. The peptide-forming proteins can be further purified by fractionation of the bacterial cell extract solution obtained by the above method with a combination of conventional protein purification methods such as anion exchange chromatography, cation exchange chromatography or gel filtration.

Примерами носителей для анионообменной хроматографии могут быть Q-Sepharose HP или ДЭАЭ агароза (GE Healthcare) и т.п. Фермент может быть извлечен из несвязанной фракции в условиях нейтрального показателя рН (7-8), когда клеточный экстракт, содержащий ферменты, пропускают через колонку, заполненную носителем. В зависимости от носителя могут использоваться различные элюенты. Например, если при катионообменной хроматографии применяется MonoS HR (GE Healthcare), клеточный экстракт, содержащий фермент, пропускают сквозь колонку, наполненную носителем, при этом для элюирования фермента колонку промывают буферным раствором, имеющим высокую концентрацию соли. В то же время концентрация соли может последовательно увеличиваться, или может быть применен градиент концентрации. В качестве физиологического раствора может использоваться NaCl от 0 до 0.5 М. Примерами носителей для гель-фильтрации могут быть Superdex 200 HR или Sephadex 200 (GE Healthcare).Examples of anion exchange chromatography carriers may be Q-Sepharose HP or DEAE agarose (GE Healthcare) and the like. The enzyme can be extracted from the unbound fraction under neutral pH conditions (7-8) when the cell extract containing enzymes is passed through a column filled with a carrier. Different eluents may be used depending on the carrier. For example, if MonoS HR (GE Healthcare) is used in cation exchange chromatography, the cell extract containing the enzyme is passed through a column filled with a carrier, and the column is washed with a high salt concentration buffer solution to elute the enzyme. At the same time, the salt concentration may increase sequentially, or a concentration gradient may be applied. As a physiological saline solution, NaCl from 0 to 0.5 M can be used. Examples of gel filtration media may be Superdex 200 HR or Sephadex 200 (GE Healthcare).

В вышеупомянутом способе очистки каждая фракция, содержащая фермент, может быть проверена на Lal-активность в соответствии со способом, указанным в описанных ниже Примерах.In the aforementioned purification method, each fraction containing the enzyme can be tested for Lal activity in accordance with the method described in the Examples described below.

3.2. Способ бактериальной ферментации3.2. The method of bacterial fermentation

Способ, в соответствии с настоящим изобретением, также может быть способ для получения дипептида, более точно, дипептида, имеющего кислую L-аминокислоту на N-конце, путем выращивания бактерии настоящего изобретения в культуральной жидкости с целью продукции, экскреции и накопления дипептида в культуральной жидкости, и выделения дипептида из культуральной жидкости.The method in accordance with the present invention may also be a method for producing a dipeptide, more specifically, a dipeptide having an acidic L-amino acid at the N-terminus, by growing the bacteria of the present invention in a culture fluid for the purpose of production, excretion and accumulation of the dipeptide in the culture fluid , and isolation of the dipeptide from the culture fluid.

Выращивание бактерии согласно настоящему изобретению, накопление и очистка дипептида от среды и т.п. может быть проведено способом, подобным традиционным способам ферментации, отличающимся тем, что дипептид или аминокислота продуцируются с использованием микроорганизма. Питательная среда для получения дипептида может быть типичной средой, которая содержит источник углерода, источник азота, неорганические ионы и другие необходимые органические компоненты. В качестве источника углерода могут использоваться сахара, такие как глюкоза, лактоза, галактоза, фруктоза, арабиноза, мальтоза, ксилоза, трегалоза, рибоза и гидролизаты крахмала; спирты, такие как глицерин, маннитол и сорбитол; органические кислоты, такие как глюконовая кислота, фумаровая кислота, лимонная кислота, яблочная кислота и янтарная кислота и т.п. В качестве источника азота могут использоваться неорганические аммониевые соли, такие как сульфат аммония, хлорид аммония, фосфат аммония; органические питательные вещества, такие как гидролизаты соевых бобов; аммиачный газ; водный раствор аммиака и т.п. Витамины, такие как витамин В1, необходимые вещества, например органические питательные вещества, такие как нуклеиновые кислоты, такие как аденин и РНК или экстракт дрожжей и подобные им могут присутствовать в соответствующих количествах или в виде следов. Помимо перечисленных, небольшие количества фосфата кальция, сульфата магния, ионов железа, ионов марганца и подобные им могут быть добавлены при необходимости.The cultivation of bacteria according to the present invention, the accumulation and purification of the dipeptide from the environment, etc. can be carried out in a manner similar to traditional fermentation methods, characterized in that the dipeptide or amino acid is produced using a microorganism. The nutrient medium for producing the dipeptide may be a typical medium that contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic ions and other necessary organic components. Sugars such as glucose, lactose, galactose, fructose, arabinose, maltose, xylose, trehalose, ribose and starch hydrolysates can be used as a carbon source; alcohols such as glycerin, mannitol and sorbitol; organic acids such as gluconic acid, fumaric acid, citric acid, malic acid and succinic acid and the like. Inorganic ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium phosphate can be used as a nitrogen source; organic nutrients such as soybean hydrolysates; ammonia gas; aqueous ammonia and the like Vitamins, such as vitamin B1, essential substances, for example, organic nutrients, such as nucleic acids, such as adenine and RNA or yeast extract and the like, may be present in appropriate amounts or in the form of traces. In addition to the above, small amounts of calcium phosphate, magnesium sulfate, iron ions, manganese ions and the like can be added if necessary.

Чтобы увеличить дипептид-продуцируюшую способность бактерии, представленной в настоящем изобретении, питательная среда может быть дополнительно насыщена аминокислотами, производными аминокислот, кофакторами и другими (био)химическими веществами. Например, чтобы увеличить способность бактерии продуцировать дипептид Asp-Phe, в питательную среду могут быть добавлены дополнительные количества L-Phe и L-Asp.In order to increase the dipeptide-producing ability of the bacteria of the present invention, the culture medium may be further saturated with amino acids, amino acid derivatives, cofactors and other (bio) chemicals. For example, to increase the ability of a bacterium to produce an Asp-Phe dipeptide, additional amounts of L-Phe and L-Asp may be added to the culture medium.

Выращивание осуществляют предпочтительно в аэробных условиях от 16 до 72 часов, температура выращивания, в интервале которой выращивание может контролироваться - от 15 до 45°С, или в интервале от 28 до 37°С. Кислотность среды (рН) поддерживают в интервале 5-8, или в интервале 6,5-7,2 с использованием неорганических или органических кислых или щелочных веществ, таких как газообразный аммиак.The cultivation is preferably carried out under aerobic conditions from 16 to 72 hours, the temperature of the cultivation, in the range of which the cultivation can be controlled from 15 to 45 ° C, or in the range from 28 to 37 ° C. The acidity of the medium (pH) is maintained in the range of 5-8, or in the range of 6.5-7.2 using inorganic or organic acidic or alkaline substances such as gaseous ammonia.

После выращивания твердые частицы, такие как клеточный дебрис, могут быть удалены из жидкой среды центрифугированием или мембранной фильтрацией и затем целевой дипептид может быть выделен из ферментативной смеси сочетанием известных способов, таких как концентрация, ионообменная хроматография, высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), кристаллизация и т.п.After growth, solid particles such as cell debris can be removed from the liquid medium by centrifugation or membrane filtration, and then the target dipeptide can be isolated from the enzymatic mixture by a combination of known methods such as concentration, ion exchange chromatography, high performance liquid chromatography (HPLC), crystallization and etc.

ПримерыExamples

Настоящее изобретение более подробно будет описано ниже со ссылкой на следующие, не ограничивающие настоящее изобретение Примеры.The present invention will be described in more detail below with reference to the following non-limiting Examples.

Пример 1.Example 1

Клонирование BBR47_51900 из Brevibacillus brevis NBRC 100599 и Staur_4851 из Stigmatella aurantiaca DW4/3-1.Cloning BBR47_51900 from Brevibacillus brevis NBRC 100599 and Staur_4851 from Stigmatella aurantiaca DW4 / 3-1.

Первичная структура генов, кодирующих гипотетические белки BBR47_51900 и Staur_4851, была оптимизирована для экспрессии в Е.coli. Гены, кодирующие BBR47_51900 из Brevibacillus brevis NBRC 100599 и Staur_4851 из Stigmatella aurantiaca DW4/3-1 были синтезированы с помощью сервиса синтеза генов SlonoGene™ (http://www.sloning.com/) и доставлены в качестве набора плазмид pSlo.X, содержащих синтезированный фрагмент XbaI-EcoRI, который включает целевые гены, имеющие оптимизированные последовательности. Фрагменты XbaI-EcoRI, содержащие гены с оптимизированными последовательностями, кодирующими белки BBR47_51900 и Staur_4851, представлены в SEQ ID NOs:19 и 20, соответственно.The primary structure of genes encoding the hypothetical proteins BBR47_51900 and Staur_4851 has been optimized for expression in E. coli. Genes encoding BBR47_51900 from Brevibacillus brevis NBRC 100599 and Staur_4851 from Stigmatella aurantiaca DW4 / 3-1 were synthesized using the SlonoGene ™ gene synthesis service (http://www.sloning.com/) and delivered as a set of plasmids pSlo.X, containing a synthesized XbaI-EcoRI fragment that includes target genes having optimized sequences. XbaI-EcoRI fragments containing genes with optimized sequences encoding the BBR47_51900 and Staur_4851 proteins are shown in SEQ ID NOs: 19 and 20, respectively.

Для конструкции плазмид pET-HT-BBR и pET-HT-STA, соответствующие фрагменты XbaI-EcoRI плазмид pSlo.X были удалены путем расщепления с помощью XbaI и EcoRI и затем лигированы с вектором pET15(b+) (Novagen, USA), расщепленным такими же рестриктазами.For the construction of plasmids pET-HT-BBR and pET-HT-STA, the corresponding XbaI-EcoRI fragments of plasmids pSlo.X were removed by digestion with XbaI and EcoRI and then ligated with the vector pET15 (b +) (Novagen, USA), digested the same restriction enzymes.

Пример 2.Example 2

Экспрессия и очистка His6-меченного BBR47_51900 и Staur_4851.Expression and purification of His6-labeled BBR47_51900 and Staur_4851.

Плазмиды pET-HT-BBR и pET-HT-STA вводили в штамм BL21 (DE3) (Novagen, USA) методом Ca2+-зависимой трансформации для конструкции штаммов BL21 (DE3) [pET-HT-BBR] и BL21 (DE3) [pET-HT-STA]. Электротрансформацию проводили с использованием электропоратора "Bio-Rad" (USA) (№165-2098, версия 2-89) в соответствии с инструкциями производителя.Plasmids pET-HT-BBR and pET-HT-STA were introduced into strain BL21 (DE3) (Novagen, USA) by Ca 2+ -dependent transformation for the construction of strains BL21 (DE3) [pET-HT-BBR] and BL21 (DE3) [pET-HT-STA]. Electrotransformation was performed using a Bio-Rad electroporator (USA) (No. 165-2098, version 2-89) in accordance with the manufacturer's instructions.

Клетки каждого из штаммов BL21 (DE3) [pET-HT-BBR] и BL21 (DE3) [pET-HT-STA] выращивали в среде LB (также упоминается как лизогенная среда, как описано в Sambrook, J. and Russell, D.W. (2001) Molecular Cloning: A Laboratory Manual (3rd ed.). Cold Spring Harbor Laboratory Press) при 37°С и 150 об/мин, до OD540 ~1. Изопропил-β-D-тио-галактозил (ИПТГ) добавляли в конечной концентрации 1 мМ, и клеточную культуру инкубировали 2 часа при 37°С и 150 об/мин. Индуцированные клетки извлекали из 1 л ферментационной среды, ресуспендировали в 60-80 мл НТ-I-буфера (20 мМ NaH2PO4, 0,5 М NaCl, 20 мМ имидазола, рН поддерживали в районе 7,4 раствором KOH) и расщепляли при 2000 Psi (~140 бар) с использованием French-press (Thermo Spectronic). Дебрис удаляли центрифугированием в две стадии: при 4°С и 13000 об./мин, затем следовала фильтрация через фильтр 0,45 мкм (CHROMAFIL Xtra СА-45/25, MACHEREY-NAGEL GmbH). Раствор неочищенного белка загружали на колонку HiTrap Chelating (GE Healthcare), заполненную хромато графическим сорбентом (IMAC), обладающим иммобилизованным сродством к металлу, на 1 мл общего объема и откалиброванную HT-I-буфером. IMAC использовали в соответствии с рекомендациями производителя. Активные фракции собирали, объединяли и обессоливали с использованием колонки PD10 (GE Healthcare), откалиброванной SB-буфером (20 мМ Трис-HCl, 120 мМ NaCl, 1 мМ β-меркаптоэтанол, 15% глицерина, рН 7,5). Собранный белок разделяли на аликвоты объемом 200 мкл и сохраняли при -70°С. Концентрацию белка определяли с использованием BIO-RAD PROTEIN ASSAY (BIO-RAD, USA).The cells of each of the strains BL21 (DE3) [pET-HT-BBR] and BL21 (DE3) [pET-HT-STA] were grown in LB medium (also referred to as lysogenic medium, as described in Sambrook, J. and Russell, DW ( 2001) Molecular Cloning:.. A Laboratory Manual ( 3 rd ed) Cold Spring Harbor Laboratory Press ) at 37 ° C and 150 rev / min, up to OD 540 ~ 1. Isopropyl-β-D-thio-galactosyl (IPTG) was added at a final concentration of 1 mM, and the cell culture was incubated for 2 hours at 37 ° C and 150 rpm. Induced cells were removed from 1 L of fermentation medium, resuspended in 60-80 ml of NT-I buffer (20 mM NaH 2 PO 4 , 0.5 M NaCl, 20 mM imidazole, pH was maintained in the region of 7.4 with KOH solution) and digested at 2000 Psi (~ 140 bar) using French-press (Thermo Spectronic). Debris was removed by centrifugation in two stages: at 4 ° C and 13000 rpm./min, followed by filtration through a 0.45 μm filter (CHROMAFIL Xtra CA-45/25, MACHEREY-NAGEL GmbH). The crude protein solution was loaded onto a HiTrap Chelating column (GE Healthcare), filled with a chromatographic sorbent (IMAC) with immobilized metal affinity, per ml of total volume and calibrated with HT-I buffer. IMAC was used in accordance with the manufacturer's recommendations. Active fractions were collected, combined and desalted using a PD10 column (GE Healthcare) calibrated with SB buffer (20 mM Tris-HCl, 120 mM NaCl, 1 mM β-mercaptoethanol, 15% glycerol, pH 7.5). The collected protein was divided into aliquots of 200 μl and stored at -70 ° C. Protein concentration was determined using BIO-RAD PROTEIN ASSAY (BIO-RAD, USA).

Пример 3.Example 3

Предварительный анализ на субстратную специфичность BBR47_51900 и Staur_4851.Preliminary analysis of substrate specificity BBR47_51900 and Staur_4851.

Субстратную специфичность BBR47_51900 и Staur_4851 изучали в реакционной среде, содержащей фермент и одинаковые или две различные канонические L-аминокислоты, такие как L-аланин, L-аргинин, L-аспарагин, L-аспарагиновую кислоту, L-цистеин, глицин, L-глутаминовую кислоту, L-глутамин, L-гистидин, L-изолейцин, L-лейцин, L-лизин, L-метионин, L-фенилаланин, L-пролин, L-серин, L-треонин, L-триптофан, L-тирозин и L-валин или их соли.Substrate specificity BBR47_51900 and Staur_4851 were studied in a reaction medium containing an enzyme and the same or two different canonical L-amino acids, such as L-alanine, L-arginine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-cysteine, glycine, L-glutamic acid, L-glutamine, L-histidine, L-isoleucine, L-leucine, L-lysine, L-methionine, L-phenylalanine, L-proline, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine and L-valine or their salts.

Состав реакционной смеси общим объемом 50 мкл был, как показано ниже, если не указано иное:The composition of the reaction mixture with a total volume of 50 μl was as shown below, unless otherwise indicated:

BBR47_51900 или Staur_4851BBR47_51900 or Staur_4851 4 мкг4 mcg Трис-HCl рН 8,0Tris-HCl pH 8.0 50 мМ50 mm Первая L-аминокислотаThe first L-amino acid 10 мМ10 mm Вторая L-аминокислотаThe second L-amino acid 10 мМ10 mm Аденозин 5′-трифосфат (АТФ)Adenosine 5′-triphosphate (ATP) 10 мМ10 mm MgSO4×7H2OMgSO 4 × 7H 2 O 10 мМ10 mm H2OH 2 O до 50 мклup to 50 μl

Реакцию проводили при 32°С в течение 15 часов. Порции реакционной смеси объемом 1-2 мкл исследовали с помощью тонкослойной хроматографии (ТСХ) с использованием в качестве подвижной фазы смесь 2-пропанол:ацетон:250 мМ аммиак:H2O как 100:100:12:28. Раствор (0,3%, масс./об.) нингидрина в ацетоне применяли в качестве окрашивающего реактива. Определение проводили при 540 нм. Пластины ТСХ проявляли после обработки реакционных смесей, содержащих:The reaction was carried out at 32 ° C for 15 hours. Portions of the reaction mixture with a volume of 1-2 μl were studied using thin layer chromatography (TLC) using 2-propanol: acetone: 250 mM ammonia: H 2 O as 100: 100: 12: 28 as the mobile phase. A solution (0.3%, w / v) of ninhydrin in acetone was used as a coloring reagent. The determination was carried out at 540 nm. TLC plates were developed after treatment with reaction mixtures containing:

1) BBR47_51900 и L-Glu/L-Glu, или L-Glu/L-Asp, или L-Glu/L-Val, или L-Glu/L-Ile, или L-Asp/L-Ile, или L-Asp/L-Val (Фигуры 2-4);1) BBR47_51900 and L-Glu / L-Glu, or L-Glu / L-Asp, or L-Glu / L-Val, or L-Glu / L-Ile, or L-Asp / L-Ile, or L -Asp / L-Val (Figures 2-4);

2) Staur_4851 и L-Asp/L-Phe или L-Asp/L-Trp или L-Asp/L-Thr) (Фигуры 5 и 6).2) Staur_4851 and L-Asp / L-Phe or L-Asp / L-Trp or L-Asp / L-Thr) (Figures 5 and 6).

Полученные результаты указывают на то, что BBR47_51900 и Staur_4851 катализируют лигирование кислых L-аминокислот, таких как L-Glu и L-Asp, с другими L-аминокислотами.The results indicate that BBR47_51900 and Staur_4851 catalyze the ligation of acidic L-amino acids, such as L-Glu and L-Asp, with other L-amino acids.

Пример 4.Example 4

Определение методом ВЭЖХ дипептидов, синтезированных с помощью BBR47_51900 и Staur_4851.HPLC determination of dipeptides synthesized using BBR47_51900 and Staur_4851.

Полученные при помощи BBR47_51900 и Staur_4851 дипептиды определяли с использованием метода ВЭЖХ в реакционной смеси общим объемом 400 мкл, которая содержала:The dipeptides obtained using BBR47_51900 and Staur_4851 were determined using the HPLC method in a reaction mixture with a total volume of 400 μl, which contained:

BBR47_51900 или Staur_4851BBR47_51900 or Staur_4851 160 мкг160 mcg Трис-HCl рН 9,0Tris-HCl pH 9.0 50 мМ50 mm L-Asp или L-GluL-Asp or L-Glu 10 мМ10 mm L-Phe или L-PheOMe, L-Val, L-TrpL-Phe or L-PheOMe, L-Val, L-Trp 10 мМ10 mm Аденозин 5′-трифосфат (АТФ)Adenosine 5′-triphosphate (ATP) 10 мМ10 mm MgSO4×7H2OMgSO 4 × 7H 2 O 10 мМ,10 mm

где Me означает метильную группу.where Me means a methyl group.

Реакции проводили при 32°С в течение 15 часов. Затем 0,5 мл реакционной смеси отфильтровывали через Amicon Ultra-0.5 мл, 3K Centrifugal Filters (Millipore, #UFC500396) и анализировали при помощи ВЭЖХ.Reactions were carried out at 32 ° C for 15 hours. Then, 0.5 ml of the reaction mixture was filtered through Amicon Ultra-0.5 ml, 3K Centrifugal Filters (Millipore, # UFC500396) and analyzed by HPLC.

Условия анализа были следующие:The analysis conditions were as follows:

Оборудование: HITACHI L-2000 series.Equipment: HITACHI L-2000 series.

Колонка: Inertsil ODS-3 4,6×250 мм, 5 мм (GL Sciences Inc.).Column: Inertsil ODS-3 4.6 × 250 mm, 5 mm (GL Sciences Inc.).

Температура: 40°С.Temperature: 40 ° C.

Буферы:Buffers:

А (для смеси L-Asp/L-Val и L-Glu/L-Val): 0,1 M KH2PO4 (pH 2,2) + 5 мМ октансульфонат натрия: CH3CN как 4:1 (об./об.),A (for a mixture of L-Asp / L-Val and L-Glu / L-Val): 0.1 M KH 2 PO 4 (pH 2.2) + 5 mM sodium octanesulfonate: CH 3 CN as 4: 1 (vol. ./about.),

В (для смеси L-Asp/L-Phe): 0,1 M KH2PO4 (pH 2,2) + 5 мМ октансульфонат натрия: CH3CN как 7:3 (об./об.),B (for L-Asp / L-Phe mixture): 0.1 M KH 2 PO 4 (pH 2.2) + 5 mM sodium octanesulfonate: CH 3 CN as 7: 3 (v / v),

С (для смеси L-Asp/L-PheOMe, L-Asp/L-Trp и L-Val/L-Val): 0,1 M KH2PO4 (pH 2,2) + 5 мМ октансульфонат натрия: CH3CN как 3:2 (об./об.),C (for a mixture of L-Asp / L-PheOMe, L-Asp / L-Trp and L-Val / L-Val): 0.1 M KH 2 PO 4 (pH 2.2) + 5 mM sodium octanesulfonate: CH 3 CN as 3: 2 (v / v),

D (для смеси L-Phe/L-Phe): 0,1 M KH2PO4 (pH 2,2) + 5 мМ октансульфонат натрия: CH3CN как 1:1 (об./об.).D (for L-Phe / L-Phe mixture): 0.1 M KH 2 PO 4 (pH 2.2) + 5 mM sodium octanesulfonate: CH 3 CN as 1: 1 (v / v).

Профиль градиента: изократический.Gradient Profile: Isocratic.

Скорость потока: 1,5 мл/мин.Flow rate: 1.5 ml / min.

Вводимый объем: 10 мкл.Injection volume: 10 μl.

Область определения: УФ 210 нм.Scope: UV 210 nm.

Химические реактивы, которые применялись для метода ВЭЖХ:Chemical reagents that were used for the HPLC method:

L-Asp (L-аспарагиновая кислота, натриевая соль): Nacalai Tesque, Inc. #03504-75L-Asp (L-Aspartic Acid, Sodium Salt): Nacalai Tesque, Inc. # 03504-75

L-Phe (L-фенилаланин): Nacalai Tesque, Inc. #26901-35L-Phe (L-Phenylalanine): Nacalai Tesque, Inc. # 26901-35

L-Val (L-валин): Ajinomoto Co., Inc. #317LG13L-Val (L-Valine): Ajinomoto Co., Inc. # 317LG13

L-Trp (L-триптофан): Ajinomoto Co., Inc. #0000002205L-Trp (L-tryptophan): Ajinomoto Co., Inc. # 0000002205

L-PheOMe (гидрохлорид метилового эфира L-фенилаланина): Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. #P1278L-PheOMe (L-phenylalanine methyl ester hydrochloride): Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. # P1278

АТФ: Oriental yeast Co., Ltd. #45142000ATP: Oriental yeast Co., Ltd. # 45142000

MgSO4×7H2O: Junsei Chemical Co., Ltd. #83580-0301MgSO 4 × 7H 2 O: Junsei Chemical Co., Ltd. # 83580-0301

αAsp-Phe (H-Asp-Phe-OH): Bachem G-1620αAsp-Phe (H-Asp-Phe-OH): Bachem G-1620

βAsp-Phe (H-Asp(Phe-OH)-OH): Bachem G-4750βAsp-Phe (H-Asp (Phe-OH) -OH): Bachem G-4750

αAsp-Asp (H-Asp-Asp-OH): Bachem G-1565αAsp-Asp (H-Asp-Asp-OH): Bachem G-1565

Phe-Asp (H-Phe-Asp-OH): Bachem G-2870Phe-Asp (H-Phe-Asp-OH): Bachem G-2870

Phe-Phe (H-Phe-Phe-OH): Bachem G-2925Phe-Phe (H-Phe-Phe-OH): Bachem G-2925

αAsp-Val (H-Asp-Val-OH): Bachem G-1635αAsp-Val (H-Asp-Val-OH): Bachem G-1635

Val-Asp (H-Val-Asp-OH): Bachem G-3510Val-Asp (H-Val-Asp-OH): Bachem G-3510

Val-Val (H-Val-Val-OH): Bachem G-3595Val-Val (H-Val-Val-OH): Bachem G-3595

αGlu-Val (H-Glu-Val-OH): Bachem G-2010αGlu-Val (H-Glu-Val-OH): Bachem G-2010

γGlu-Val (H-Glu(Val-OH)-OH): Bachem G-2015γGlu-Val (H-Glu (Val-OH) -OH): Bachem G-2015

Val-Glu (H-Val-Glu-OH): Bachem G-3520Val-Glu (H-Val-Glu-OH): Bachem G-3520

αGlu-Glu (H-Glu-Glu-OH): Bachem G-1915αGlu-Glu (H-Glu-Glu-OH): Bachem G-1915

αAspartame (H-Asp-Phe-OMe): Bachem G-1545αAspartame (H-Asp-Phe-OMe): Bachem G-1545

βAspartame: (H-Asp(Phe-OMe)-OH): Bachem G-3725βAspartame: (H-Asp (Phe-OMe) -OH): Bachem G-3725

Asp-Trp (H-Asp-Trp-OH): Bachem G-3705.Asp-Trp (H-Asp-Trp-OH): Bachem G-3705.

Были приготовлены растворы αGlu-Val, γGlu-Val, αAsp-Val (10 мМ каждого) и αAsp-Phe, βAsp-Phe (5 мМ каждого) для анализа методом ВЭЖХ. Концентрацию полученного дипептида определяли с использованием соответствующих калибровочных кривых. Для метода LC-QTOF/MS/MS каждый раствор со стандартным образцом растворяли 50-кратно или 100-кратно (Example 5).Solutions of αGlu-Val, γGlu-Val, αAsp-Val (10 mM each) and αAsp-Phe, βAsp-Phe (5 mM each) were prepared for analysis by HPLC. The concentration of the obtained dipeptide was determined using appropriate calibration curves. For the LC-QTOF / MS / MS method, each solution with a standard sample was dissolved 50-fold or 100-fold (Example 5).

Результаты метода ВЭЖХ для реакционной смеси представлены в Таблице 1. Как видно из Таблицы 1, BBR47_51900 и Staur_4851 катализируют образование дипептида, имеющего кислые L-аминокислоты, такие как L-Asp и L-Glu, на N-конце.The results of the HPLC method for the reaction mixture are presented in Table 1. As can be seen from Table 1, BBR47_51900 and Staur_4851 catalyze the formation of a dipeptide having acidic L-amino acids, such as L-Asp and L-Glu, at the N-terminus.

Пример 5.Example 5

Определение методом LC-QTOF/MS/MS дипептидов, полученных с помощью BBR47_51900.Determination by LC-QTOF / MS / MS of the dipeptides obtained using BBR47_51900.

Образцы реакционных смесей и стандартные растворы, полученные, как описано в Примере 4, исследовали методом LC-QTOF/MS/MS.Samples of the reaction mixtures and standard solutions obtained as described in Example 4 were investigated by LC-QTOF / MS / MS.

Условия анализа были следующие:The analysis conditions were as follows:

Оборудование: LC (Agilentl200SL), MS (Micromass Q-TOF Premier)Equipment: LC (Agilentl200SL), MS (Micromass Q-TOF Premier)

LC условия:LC conditions:

Колонка: Develosil C30 2.0×250 мм, 3 мкм (Nomura Chemical).Column: Develosil C30 2.0 × 250 mm, 3 μm (Nomura Chemical).

Температура: 20°С.Temperature: 20 ° C.

Буферы:Buffers:

А: H2O (0,025% муравьиная кислота),A: H 2 O (0.025% formic acid),

В: CH3CN (0,025% муравьиная кислота).B: CH 3 CN (0.025% formic acid).

Профиль градиента:Gradient Profile:

Время (мин)Time (min) В (%)AT (%) 00 00 20twenty 22,522.5 20,120.1 100one hundred 2525 100one hundred

Скорость потока: 0,3 мл/мин.Flow rate: 0.3 ml / min.

Вводимый объем: 2-5 мкл.Injection volume: 2-5 μl.

MS условия:MS conditions:

Капиллярное напряжение: 3,0 кВ.Capillary voltage: 3.0 kV.

Напряжение на игле: 20 В.Needle voltage: 20 V.

Напряжение столкновения: 4 В (MS/MS 12B).Collision voltage: 4 V (MS / MS 12B).

Температурный источник: 80°С.Temperature source: 80 ° C.

Температура испарения: 120°С.Evaporation temperature: 120 ° C.

Скорость газового потока на игле: 50 л/ч.Needle gas flow rate: 50 l / h.

Скорость газового потока десольвации: 700 л/ч.Desolvation gas flow rate: 700 l / h.

Результаты анализа реакционной смеси методом LC-QTOF/MS/MS представлены на Фигурах 7-9. Как видно из Фигур 7-9, BBR47_51900 катализирует образование дипептидов αAsp-Phe, αAsp-Val, и αGlu-Val.The results of the analysis of the reaction mixture by LC-QTOF / MS / MS are shown in Figures 7-9. As can be seen from Figures 7-9, BBR47_51900 catalyzes the formation of αAsp-Phe, αAsp-Val, and αGlu-Val dipeptides.

Пример 6.Example 6

Поиск ферментов, которые являются изофункциональными к BBR47_51900 и Staur_4851.Search for enzymes that are isofunctional to BBR47_51900 and Staur_4851.

Для поиска в базе данных гомологичных белковых последовательностей и для выравнивания белковых последовательностей использовали метод HMMER. Метод основан на вероятностной модели, называемой как профиль скрытой модели Маркова (Hidden Markov model profile, профиль HMM) (Finn R.D. et al., HMMER web server: interactive sequence similarity searching, Nucleic Acids Res., 2011, 39 (Web Server issue):W29-37).The HMMER method was used to search the database for homologous protein sequences and to align protein sequences. The method is based on a probabilistic model, referred to as the Hidden Markov model profile (HMM profile) (Finn RD et al., HMMER web server: interactive sequence similarity searching, Nucleic Acids Res., 2011, 39 (Web Server issue) : W29-37).

По сравнению с компьютерными алгоритмами BLAST, FASTA и другими программами выравнивания последовательностей и поиска в базах данных последовательностей, основанных на устаревшей методологии, метод HMMER достиг значительно более точного и более надежного определения сильно отличающихся гомологии, таких как изофункциональные белки, благодаря эффективности математических моделей, лежащих в основе метода. Ранее эффективность достигалась при значительных вычислительных затратах, но в новом проекте HMMER3, HMMER стал значительно быстрее, как и BLAST (Finn R.D. et al., HMMER web server: interactive sequence similarity searching, Nucleic Acids Res., 2011, 39 (Web Server issue):W29-37).Compared to BLAST, FASTA computer algorithms and other sequence alignment and database search programs based on outdated methodology, the HMMER method has achieved significantly more accurate and more reliable determination of very different homologies, such as isofunctional proteins, due to the efficiency of mathematical models lying at the heart of the method. Earlier, efficiency was achieved with significant computational costs, but in the new HMMER3 project, HMMER became much faster, like BLAST (Finn RD et al., HMMER web server: interactive sequence similarity searching, Nucleic Acids Res., 2011, 39 (Web Server issue ): W29-37).

Для того чтобы найти ферменты, которые являются изофункциональными BBR47_51900 и Staur_4851, проводили выравнивание BBR47_51900 и Staur_4851 (Фигура 10) с помощью программы поиска HMMsearch из набора программ HMMER3, которые позволяют искать один или более профилей против базы данных белковых последовательностей (http://hmmer.janelia.org/). Был создан профиль НММ, основанный на выравнивании последовательностей BBR47_51900 и Staur_4851 (Модель 1), который использовался для поиска по гомологии. Список найденных ближайших изофункциональных белков (hits) показан на Фигуре 11. Анализ диаграммы распределения значений |Log(E-value)| показал, что значения |Log(E-value)| распределены по пяти группам белков, причем указанные значения между членами групп были ниже, чем те же значения между группами (Фигура 12). Первая группа включала BBR47_51900 и Staur_4851, вторая группа включала DES и ВСЕ, третья группа включала BMY, четвертая группа включала ВТН и пятая группа включала BUR. Оставшиеся белки являются набором несгруппированных гомологов, имеющих стохастические значения |Log(E-value)|. Белки АМЕ и SFL были выбраны из несгруппированных гомологов как отрицательный контроль.In order to find enzymes that are isofunctional BBR47_51900 and Staur_4851, BBR47_51900 and Staur_4851 (Figure 10) were aligned using the HMMsearch search program from the HMMER3 software suite that allows one or more profiles to be searched against the protein sequence database (http: // hmmer .janelia.org /). A HMM profile was created based on sequence alignment BBR47_51900 and Staur_4851 (Model 1), which was used for homology searches. A list of the nearest isofunctional proteins (hits) found is shown in Figure 11. Analysis of the distribution chart of values | Log (E-value) | showed that the values | Log (E-value) | distributed over five groups of proteins, and the indicated values between the members of the groups were lower than the same values between the groups (Figure 12). The first group included BBR47_51900 and Staur_4851, the second group included DES and ALL, the third group included BMY, the fourth group included BTN and the fifth group included BUR. The remaining proteins are a set of ungrouped homologues having stochastic values | Log (E-value) |. The AME and SFL proteins were selected from ungrouped homologs as a negative control.

При условии, что белки из первой (BBR47_51900, Staur_4851) и второй (DES и ВСЕ) групп являются изофункциональными, может быть получен новый профиль НММ (Модель 2), основанный на выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES и ВСЕ (Фигура 13); он может быть использован для поиска изофункциональных белков с применением программы HMMsearch как описано выше. Таким образом, может быть получен новый перечень изофункциональных белков (Фигура 14), который описывается диаграммой распределения значений |Log10(E-value)|, отличающейся от начальной диаграммы (Фигура 15). Новый перечень изофункциональных белков может включать три группы, такие как первая группа, включающая BBR47_51900, Staur_4851, DES и ВСЕ; вторая группа, включающая BMY и ВТН; третья группа, включающая BUR, отличающаяся тем, что АМЕ находится ближе к первой группе (номер положения изменился с №47 (Фигура 12) на №33 (Фигура 15)) и SFL находится далее от первой группы (номер положения изменился с №49 (Фигура 12) на №62 (Фигура 15)).Provided that the proteins from the first (BBR47_51900, Staur_4851) and second (DES and ALL) groups are isofunctional, a new HMM profile can be obtained (Model 2) based on alignment of BBR47_51900, Staur_4851, DES and ALL (Figure 13); it can be used to search for isofunctional proteins using the HMMsearch program as described above. Thus, a new list of isofunctional proteins can be obtained (Figure 14), which is described by a | Log 10 (E-value) | distribution chart that differs from the initial diagram (Figure 15). A new list of isofunctional proteins may include three groups, such as the first group, including BBR47_51900, Staur_4851, DES and ALL; the second group, including BMY and VTN; the third group, including BUR, characterized in that AME is closer to the first group (position number has changed from No. 47 (Figure 12) to No. 33 (Figure 15)) and SFL is located further from the first group (position number has changed from No. 49 ( Figure 12) at No. 62 (Figure 15)).

При условии, что белки из первой группы (BBR47_51900, Staur_4851, DES и ВСЕ) и второй группы (такой как BMY) являются изофункциональными, новый профиль НММ (Модель 3), основанный на выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ и BMY (Фигура 16), может быть получен; он может использоваться для поиска изофункциональных белков, с применением программы HMMsearch, как описано выше. Таким образом, может быть получен новый перечень изофункциональных белков (Фигуры 17). Новый перечень изофункциональных белков может включать три группы, такие как первая группа, включающая BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ и BMY; вторая группа, включающая ВТН; третья группа, включающая BUR, отличающаяся тем, что АМЕ присутствует в положении №37 и SFL присутствует в положении №65 (Фигура 17).Provided that the proteins from the first group (BBR47_51900, Staur_4851, DES and ALL) and the second group (such as BMY) are isofunctional, the new NMM profile (Model 3), based on the alignment of BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL and BMY (Figure 16) can be obtained; it can be used to search for isofunctional proteins using the HMMsearch program, as described above. Thus, a new list of isofunctional proteins can be obtained (FIG. 17). A new list of isofunctional proteins may include three groups, such as the first group, including BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL and BMY; the second group, including VTN; the third group, including BUR, characterized in that AME is present at position No. 37 and SFL is present at position No. 65 (Figure 17).

При условии, что белки из первой группы (BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ и BMY) и второй группы (ВТН) являются изофункциональными, может быть получен новый профиль НММ (Модель 4), основанный на выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY и ВТН (Фигура 18), который может использоваться для поиска изофункциональных белков, с применением программы HMMsearch как описано выше. Таким образом, новый перечень изофункциональных белков может быть получен (Фигура 19). Новый перечень изофункциональных белков может включать три группы, такие как первая группа, которая включает BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY и ВТН; вторая группа, которая включает BUR; третья группа, которая включает АМЕ, отличающаяся тем, что SFL находится в положении №73 (Фигура 19).Provided that the proteins from the first group (BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL and BMY) and the second group (BTN) are isofunctional, a new HMM profile can be obtained (Model 4) based on alignment of BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY and BTN (Figure 18), which can be used to search for isofunctional proteins, using the HMMsearch program as described above. Thus, a new list of isofunctional proteins can be obtained (Figure 19). A new list of isofunctional proteins may include three groups, such as the first group, which includes BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY and BTN; the second group, which includes BUR; the third group, which includes AME, characterized in that the SFL is in position No. 73 (Figure 19).

При условии, что белки из первой группы (BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY и ВТН) и второй группы (BUR) являются изофункциональными, может быть получен новый профиль НММ (Модель 5), основанный на выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, ВТН и BUR (Фигура 20), который может использоваться для поиска изофункциональных белков с использованием программы HMMsearch как описано выше. Таким образом, может быть получен новый перечень изофункциональных белков (Фигура 21). Новый перечень изофункциональных белков может включать три группы, такие как первая группа, включающая BUR; вторая группа, включающая BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY и ВТН; третья группа, включающая АМЕ, отличающаяся тем, что SFL находится в положении №104 (Фигура 21).Provided that the proteins from the first group (BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY and BTN) and the second group (BUR) are isofunctional, a new HMM profile can be obtained (Model 5) based on alignment of BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTN and BUR (Figure 20), which can be used to search for isofunctional proteins using the HMMsearch program as described above. Thus, a new list of isofunctional proteins can be obtained (Figure 21). A new list of isofunctional proteins may include three groups, such as the first group including BUR; the second group, including BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY and VTN; the third group, including AME, characterized in that the SFL is in position No. 104 (Figure 21).

При условии, что белки из первой группы (BUR), второй группы (BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY и ВТН) и третьей группы (АМЕ) являются изофункциональными, может быть получен новый профиль НММ (Модель 6), основанный на выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, ВТН, BUR и АМЕ (Фигура 22), который может использоваться для поиска изофункциональных белков с использованием программы HMMsearch как описано выше. Таким образом, может быть получен новый перечень изофункциональных белков (Фигура 23). Новый перечень изофункциональных белков может включать две группы, такие как первая группа, включающая BUR; вторая группа, включающая BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, ВТН и АМЕ, отличающаяся тем, что SFL находится в положении №65 (Фигура 23).Provided that the proteins from the first group (BUR), the second group (BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY and BTN) and the third group (AME) are isofunctional, a new HMM profile can be obtained (Model 6), based on alignment BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTN, BUR and AME (Figure 22), which can be used to search for isofunctional proteins using the HMMsearch program as described above. Thus, a new list of isofunctional proteins can be obtained (Figure 23). A new list of isofunctional proteins may include two groups, such as the first group including BUR; the second group, including BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, VTN and AME, characterized in that the SFL is in position No. 65 (Figure 23).

При условии, что белки из первой группы (BUR) и второй группы (BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, ВТН и АМЕ) и белок SFL являются изофункциональными, может быть получен новый профиль НММ (Модель 7), основанный на выравнивании BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, ВТН, BUR, АМЕ и SFL (Фигура 24), который можно использовать для поиска изофункциональных белков с использованием программы HMMsearch как описано выше. Таким образом, новый перечень изофункциональных белков может быть получен (Фигура 25). Новый перечень изофункциональных белков может включать три группы, такие как первая группа, включающая BUR; вторая группа, включающая BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, ВТН и АМЕ; и третья группа, включающая SFL, который находится в положении №38 (Фигура 25).Provided that the proteins from the first group (BUR) and the second group (BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTN and AME) and the SFL protein are isofunctional, a new HMM profile can be obtained (Model 7) based on alignment of BBR47_51900 , Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTN, BUR, AME and SFL (Figure 24), which can be used to search for isofunctional proteins using the HMMsearch program as described above. Thus, a new list of isofunctional proteins can be obtained (Figure 25). A new list of isofunctional proteins may include three groups, such as the first group including BUR; the second group, including BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, VTN and AME; and a third group, including SFL, which is in position No. 38 (Figure 25).

Аналогичным способом могут быть получены новые перечни изофункциональных L-аминокислота-α-лигаз, способных синтезировать дипептид, имеющий кислую L-аминокислоту, такую как L-Asp или L-Glu, на N-конце и любую другую L-аминокислоту или ее производную на С-конце. Если белки BBR47_51900 и Staur_4851 используются для построения профиля НММ (Model 1), то значение |Log10(E-value)|≥233 может использоваться для поиска новых изофункциональных Lals; если для построения профиля НММ (Модель 2) используются белки BBR47_51900, Staur_4851, DES и ВСЕ, то значение |Log10(E-value)|≥196 может использоваться для поиска новых изофункциональных Lals; если для построения профиля НММ (Модель 3) используются белки BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ и BMY, то значение |Log10(E-value)|≥182 может использоваться для поиска новых изофункциональных Lals; если для построения НММ профиля (Модель 4) используются белки BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY и ВТН, то значение |Log10(E-value)|≥175 может использоваться для поиска новых изофункциональных Lals; если для построения НММ профиля (Модель 5) используются белки BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, ВТН и BUR, то значение |Log10(E-value)|≥162 может использоваться для поиска новых изофункциональных Lals; если для построения НММ профиля (Модель 6) используются белки BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, ВТН, BUR и АМЕ, то значение |Log10(E-value)|≥142 может использоваться для поиска новых изофункциональных Lals; и если для построения НММ профиля (Модель 7) используются белки BBR47_51900, Staur_4851, DES, ВСЕ, BMY, ВТН, BUR, АМЕ и SFL, то значение |Log10(E-value)|≥128 может использоваться для поиска новых изофункциональных Lals (Фигура 26), где E-value (Е-значение) является параметром программы HMMsearch (Finn R.D. et al., HMMER web server: interactive sequence similarity searching, Nucleic Acids Res., 2011, 39 (Web Server issue):W29-37).In a similar way, new lists of isofunctional L-amino acid-α-ligases capable of synthesizing a dipeptide having an acidic L-amino acid such as L-Asp or L-Glu at the N-terminus and any other L-amino acid or its derivative at C-end. If the proteins BBR47_51900 and Staur_4851 are used to build the HMM profile (Model 1), then the value | Log 10 (E-value) | ≥233 can be used to search for new isofunctional Lals; if the BBR47_51900, Staur_4851, DES, and ALL proteins are used to build the NMM profile (Model 2), then the value | Log 10 (E-value) | ≥196 can be used to search for new isofunctional Lals; if the BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL and BMY proteins are used to build the NMM profile (Model 3), then the value | Log 10 (E-value) | ≥182 can be used to search for new isofunctional Lals; if the BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY and BTN proteins are used to construct the NMM profile (Model 4), then the value | Log 10 (E-value) | ≥175 can be used to search for new isofunctional Lals; if the BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTN and BUR proteins are used to build the NMM profile (Model 5), then the value | Log 10 (E-value) | ≥162 can be used to search for new isofunctional Lals; if the BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTN, BUR and AME proteins are used to construct the NMM profile (Model 6), then the value | Log 10 (E-value) | ≥142 can be used to search for new isofunctional Lals; and if the BBR47_51900, Staur_4851, DES, ALL, BMY, BTN, BUR, AME and SFL proteins are used to construct the NMM profile (Model 7), then the value | Log 10 (E-value) | ≥128 can be used to search for new isofunctional Lals (Figure 26), where E-value is a parameter of the HMMsearch program (Finn RD et al., HMMER web server: interactive sequence similarity searching, Nucleic Acids Res., 2011, 39 (Web Server issue): W29- 37).

Пример 7.Example 7

Клонирование, экспрессия и очистка ферментов DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY.Cloning, expression and purification of DES, BUR, ALL, BTN, AME, SFL and BMY enzymes.

Первичная структура гена, кодирующего белки DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY, была оптимизирована для экспрессии в Е.coli с использованием функции "Back translation" программы Gene Designer (Villalobos A. et al., Gene Designer: a synthetic biology tool for constructing artificial DNA segments, BMC Bioinformatics, 2006, 7:285). Все конструкции были синтезированы с помощью сервиса синтеза генов SlonoGene™ (http://www.sloning.com/) и доставлены в качестве плазмид pSlo.X, содержащих синтезированный фрагмент XbaI-EcoRI, который включает целевой ген, имеющий оптимизированные последовательности. Фрагменты XbaI-EcoRI, содержащие гены с оптимизированными последовательностями, кодирующими белки DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY, представлены в SEQ ID NOs:21, 22, 23, 24, 25, 26 и 27, соответственно.The primary structure of the gene encoding the DES, BUR, ALL, BTN, AME, SFL, and BMY proteins was optimized for expression in E. coli using the "Back translation" function of Gene Designer (Villalobos A. et al., Gene Designer: a synthetic biology tool for constructing artificial DNA segments, BMC Bioinformatics, 2006, 7: 285). All constructs were synthesized using the SlonoGene ™ gene synthesis service (http://www.sloning.com/) and delivered as pSlo.X plasmids containing the synthesized XbaI-EcoRI fragment that includes the target gene having optimized sequences. XbaI-EcoRI fragments containing genes with optimized sequences encoding proteins DES, BUR, ALL, BTH, AME, SFL and BMY are presented in SEQ ID NOs: 21, 22, 23, 24, 25, 26 and 27, respectively.

Белки DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY могут быть экспрессированы в Е.coli, очищены, а их активность может быть исследована, как описано для BBR47_51900 и Staur_4851 в Примерах 1-5.Proteins DES, BUR, ALL, BTN, AME, SFL and BMY can be expressed in E. coli, purified, and their activity can be tested as described for BBR47_51900 and Staur_4851 in Examples 1-5.

Пример 8.Example 8

Конструкция пептидаз-дефицитных штаммов Е.coli 1-6Δ.The design of peptidase-deficient strains of E. coli 1-6Δ.

8.1. Конструкция пептидаз-дефицитных штаммов Е.coli 1-6Δ.8.1. The design of peptidase-deficient strains of E. coli 1-6Δ.

Ген iadA удаляли в штамме Е.coli BW25113 (KEIO collection, штамм № МЕ9062), имеющем мутацию Δpep-В (KEIO collection, штамм № JW2507; The Е.coli Genetic Stock Center, Yale University, New Haven, USA, инвентарный номер CGSC9995) (Е.coli 1Δ штамм). Для этой цели фрагмент ДНК, несущий кассету λattL-cat-λattR, получали методом ПЦР (полимеразная цепная реакция) с использованием праймеров P1 (SEQ ID NO:28) и Р2 (SEQ ID NO:29) и плазмиды pMW118-λattR-cat-λattL в качестве матрицы (Katashkina Zh.I. et al., Mol. Biol. (Mosk.), 2005, 39(5):823-831). Полученный ДНК-фрагмент вводили в штамм Е.coli BW25113(ΔpepB)/pKD46 методом электротрансформации с использованием электропоратора "Bio-Rad" (USA) (№165-2098, версия 2-89) в соответствии с инструкцией производителя. Рекомбинантная плазмида pKD46 (Datsenko K.A. and Wanner B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:6640-6645) с репликоном, обладающим температурной чувствительностью, была использована в качестве донора генов фага λ, ответственных за λRed-зависимую рекомбинантную систему. Плазмида pKD46 может быть интегрирована в Е.coli BW25113(ΔpepB) для получения штамма Е.coli BW25113(ΔpepB)/pKD46 описанным методом (Datsenko K.A. and Wanner B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:6640-6645). Кроме того, штамм Е.coli BW25113(ΔpepB), содержащий рекомбинантную плазмиду pKD46, может быть получен из Е.coli Genetic Stock Center, Yale University, New Haven, USA, инвентарный номер CGSC7739.The iadA gene was deleted in E. coli strain BW25113 (KEIO collection, strain No. ME9062) having the Δpep-B mutation (KEIO collection, strain No. JW2507; The E. coli Genetic Stock Center, Yale University, New Haven, USA, accession number CGSC9995 ) (E. coli 1Δ strain). For this purpose, a DNA fragment carrying the λattL-cat-λattR cassette was obtained by PCR (polymerase chain reaction) using primers P1 (SEQ ID NO: 28) and P2 (SEQ ID NO: 29) and plasmid pMW118-λattR-cat- λattL as a matrix (Katashkina Zh.I. et al., Mol. Biol. (Mosk.), 2005, 39 (5): 823-831). The obtained DNA fragment was introduced into the E. coli strain BW25113 (ΔpepB) / pKD46 by the method of electrotransformation using the Bio-Rad electroporator (USA) (No. 165-2098, version 2-89) in accordance with the manufacturer's instructions. The recombinant plasmid pKD46 (Datsenko KA and Wanner BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97: 6640-6645) with a temperature-sensitive replicon was used as a donor of the phage λ genes responsible for the λRed-dependent recombinant the system. Plasmid pKD46 can be integrated into E. coli BW25113 (ΔpepB) to obtain the E. coli strain BW25113 (ΔpepB) / pKD46 by the described method (Datsenko KA and Wanner BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97: 6640- 6645). In addition, E. coli strain BW25113 (ΔpepB) containing the recombinant plasmid pKD46 can be obtained from E. coli Genetic Stock Center, Yale University, New Haven, USA, accession number CGSC7739.

Трансформант Е.coli BW25113 (ΔpepB, iadA::λattR-cat-λattL) обладает устойчивостью к хлорамфениколу и вместо iadA содержит на хромосоме маркер устойчивости к хлорамфениколу (CmR-marker), кодируемому геном cat. Маркер CmR вырезали, как описано в работе (Katashkina Zh.I. et al., Mol. Biol. (Mosk.), 2005, 39(5):823-831), для конструкции штамма Е.coli BW25113(ΔpepB, iadA::λattB) (штамм Е.coli 2Δ).The transformant E. coli BW25113 (ΔpepB, iadA :: λattR-cat-λattL) is resistant to chloramphenicol and instead of iadA it contains a chloramphenicol resistance marker (Cm R- marker) encoded by the cat gene on the chromosome. The Cm R marker was excised as described in (Katashkina Zh.I. et al., Mol. Biol. (Mosk.), 2005, 39 (5): 823-831) for the construction of E. coli strain BW25113 (ΔpepB, iadA :: λattB) (E. coli strain 2Δ).

Ген рерЕ удаляли в штамме Е.coli BW25113(ΔрерВ, iadA::λattB). Фрагмент ДНК, несущий кассету λattL-cat-λattR, получали методом ПЦР с использованием праймеров Р3 (SEQ ID NO:30) и Р4 (SEQ ID NO:31) и плазмиды pMW118-λattR-cat-λattL в качестве матрицы. Полученный ДНК-фрагмент вводили в штамм Е.coli BW25113(ΔpepB, iadA::λattB)/pKD46 методом электротрансформации, как описано выше. Маркер CmR вырезали из трансформанта Е.coli BW25113 (ΔрерВ, iadA::λattB, pepE::λattR-cat-λattL) для конструкции штамма Е.coli BW25113(ΔрерВ, iadA::λattB, рерЕ::λattB) (штамм Е.coli 3Δ).The repE gene was removed in E. coli strain BW25113 (ΔrepB, iadA :: λattB). A DNA fragment carrying the λattL-cat-λattR cassette was obtained by PCR using primers P3 (SEQ ID NO: 30) and P4 (SEQ ID NO: 31) and plasmid pMW118-λattR-cat-λattL as a template. The resulting DNA fragment was introduced into the E. coli strain BW25113 (ΔpepB, iadA :: λattB) / pKD46 by the method of electrotransformation, as described above. Marker Cm R was excised from E. coli BW25113 transformant (ΔrepB, iadA :: λattB, pepE :: λattR-cat-λattL) for the construction of E. coli strain BW25113 (ΔrepB, iadA :: λattB, peE :: λattB) (strain E .coli 3Δ).

Ген ybiK удаляли в штамме Е.coli BW25113(ΔрерВ, iadA::λattB, pepE::λattB). Фрагмент ДНК, несущий кассету λattL-cat-λattR, получали методом ПЦР с использованием праймеров Р5 (SEQ ID NO:32) и Р6 (SEQ ID NO:33) и плазмиды pMW118-λattR-cat-λattL в качестве матрицы. Полученный ДНК-фрагмент вводили в штамм Е.coli BW25113(ΔрерВ, iadA::λattB, pepE::λattB)/pKD46 методом электротрансформации, как описано выше. Маркер CmR вырезали из трансформанта Е.coli BW25113(ΔpepB, iadA::λattB, pepE::λattB, ybiK::λattR-cat-λattL) для конструкции штамма Е.coli BW25113(ΔрерВ, iadA::λattB, pepE::λattB, ybiK::λattB) (штамм Е.coli 4Δ).The ybiK gene was deleted in E. coli strain BW25113 (ΔrepB, iadA :: λattB, pepE :: λattB). A DNA fragment carrying the λattL-cat-λattR cassette was obtained by PCR using primers P5 (SEQ ID NO: 32) and P6 (SEQ ID NO: 33) and plasmid pMW118-λattR-cat-λattL as a template. The resulting DNA fragment was introduced into the E. coli strain BW25113 (ΔrepB, iadA :: λattB, pepE :: λattB) / pKD46 by the method of electrotransformation, as described above. The Cm R marker was excised from the E. coli transform BW25113 (ΔpepB, iadA :: λattB, pepE :: λattB, ybiK :: λattR-cat-λattL) for the construction of the E. coli strain BW25113 (Δrerp, iadA :: λattB, pepE :: λattB, ybiK :: λattB) (E. coli strain 4Δ).

Ген dapE удаляли в штамме Е.coli BW25113(ΔрерВ, iadA::λattB, pepE::λattB, ybiK::λattB). Фрагмент ДНК, несущий кассету λattL-cat-λattR, получали методом ПЦР с помощью праймеров Р7 (SEQ ID NO:34) и Р8 (SEQ ID NO:35) и плазмиды pMW118-λattR-cat-λattL в качестве матрицы. Полученный ДНК-фрагмент вводили в штамм Е.coli BW25113(ΔрерВ, iadA::λattB, pepE::λattB, ybiK::λattB)/pKD46 методом электротрансформации, как описано выше. Маркер CmR вырезали из трансформанта Е.coli BW25113(ΔpepB, iadA::λattB, pepE::λattB, ybiK::λattB, dapE::λattR-cat-λattL) для конструкции штамма Е.coli BW25113(ΔpepB, iadA::λattB, pepE::λattB, ybiK::λattB, dapE::λattB) (штамм Е.coli 5Δ). Таким образом, были получены штаммы Е.coli, имеющие от одного до пяти удаленных генов (штаммы Е.coli 1-5Δ), кодирующих пептидазы.The dapE gene was deleted in the E. coli strain BW25113 (ΔrepB, iadA :: λattB, pepE :: λattB, ybiK :: λattB). A DNA fragment carrying the λattL-cat-λattR cassette was obtained by PCR using primers P7 (SEQ ID NO: 34) and P8 (SEQ ID NO: 35) and plasmid pMW118-λattR-cat-λattL as a template. The obtained DNA fragment was introduced into the E. coli strain BW25113 (ΔrepB, iadA :: λattB, pepE :: λattB, ybiK :: λattB) / pKD46 by the method of electrotransformation, as described above. Marker Cm R was excised from the E. coli transform BW25113 (ΔpepB, iadA :: λattB, pepE :: λattB, ybiK :: λattB, dapE :: λattR-cat-λattL) for the construction of the E. coli strain BW25113 (ΔpepB, iadA :: λattB, pepE :: λattB, ybiK :: λattB, dapE :: λattB) (E. coli strain 5Δ). Thus, E. coli strains having one to five deleted genes (E. coli 1-5Δ strains) encoding peptidases were obtained.

8.2 Анализ специфической аспартат-пептид-гидролизующей активности в штамме Е.coli 5Δ.8.2 Analysis of specific aspartate-peptide-hydrolyzing activity in E. coli 5Δ strain.

Для анализа специфической аспаратат-пептид-гидролизующей активности был синтезирован искусственный дипептид DP3 (L-Asp-L-5-фтортриптофан) (филиал Института Биоорганической Химии, РАН, Пущино, Российская Федерация). Пептид-гидролизующая активность была исследована in vitro и in vivo.To analyze the specific aspartate-peptide-hydrolyzing activity, the artificial DP3 dipeptide (L-Asp-L-5-fluorotryptophan) was synthesized (branch of the Institute of Bioorganic Chemistry, RAS, Pushchino, Russian Federation). Peptide-hydrolyzing activity was investigated in vitro and in vivo.

Для исследований in vitro клетки штаммов Е.coli BW25113 и Е.coli 5Δ выращивали в средах LB и M9-salts + Глюкоза (0.2%, масс./об.) (Sambrook, J. and Russell, D.W. (2001) Molecular Cloning: A Laboratory Manual (3rd ed.). Cold Spring Harbor Laboratory Press) при 37°С до плотности клеток OD595нм ~1. Выращенные клетки высаживали центрифугированием (4°С, 10000 об/мин), ресуспедировали в буфере Е (50 мМ Трис-HCl рН 8,0, 20 мМ NaCl), разрушали ультразвуком, затем центрифугировали (14000 г, 4°С, 20 мин) для удаления клеточного дебриса. Концентрация неочищенного белка может быть определена методом Брэдфорд (Bradford M.M., Anal. Biochem., 1976, 72:248-254), используя в качестве стандарта бычий сывороточный альбумин.For in vitro studies, cells of E. coli BW25113 and E. coli 5Δ strains were grown in LB and M9-salts + Glucose media (0.2%, w / v) (Sambrook, J. and Russell, DW (2001) Molecular Cloning: A Laboratory Manual (3 rd ed.). Cold Spring Harbor Laboratory Press) at 37 ° C until cell density OD 595nm ~ 1. The grown cells were planted by centrifugation (4 ° C, 10,000 rpm), resuspended in buffer E (50 mM Tris-HCl pH 8.0, 20 mM NaCl), destroyed by ultrasound, then centrifuged (14000 g, 4 ° C, 20 min ) to remove cell debris. The concentration of the crude protein can be determined by the Bradford method (Bradford MM, Anal. Biochem., 1976, 72: 248-254) using bovine serum albumin as a standard.

Для исследования DP3-гидролизующей активности использовали неочищенные белки.Crude proteins were used to study DP3 hydrolyzing activity.

Реакционная смесь содержала:The reaction mixture contained:

Трис-HCl рН 8,0Tris-HCl pH 8.0 50 мМ50 mm NaClNaCl 20 мМ20 mm DP3 дипептидаDP3 dipeptide 5 мМ5 mm ZnSO4 или MnCl2 ZnSO 4 or MnCl 2 1 мМ1 mm Неочищенный белокCrude protein 24 мкг24 mcg Н2ОH 2 O до 10 мклup to 10 μl

Реакционные смеси инкубировали при температуре 37°С в течение различного времени. DP3-Гидролизуюшую активность измеряли методом количественной ТСХ, измеряя количество выделившегося 5-фтортриптофана (Фигура 27, Таблица 4). В качестве подвижной фазы использовали смесь 2-пропанол:ацетон:H2O как 25:25:4. Раствор (0,3%, масс./об.) нингидрина в ацетоне использовали в качестве окрашивающего реагента. Полученные результаты показали, что аспартат-пептид-гидролизующая активность может быть определена в штамме 5Δ, что предполагает наличие неизвестных пептидаз, имеющих DP3-гидролизующую активность в штамме Е.coli 5Δ.The reaction mixtures were incubated at 37 ° C for various times. DP3-hydrolyzing activity was measured by quantitative TLC, measuring the amount of released 5-fluorotryptophan (Figure 27, Table 4). A mixture of 2-propanol: acetone: H 2 O as 25: 25: 4 was used as the mobile phase. A solution (0.3%, w / v) of ninhydrin in acetone was used as a coloring reagent. The results showed that aspartate-peptide-hydrolyzing activity can be determined in strain 5Δ, which suggests the presence of unknown peptidases having DP3-hydrolyzing activity in E. coli 5Δ strain.

Для изучения in vivo, исследовали токсичность DP3-дипептида для сконструированных пептидаз-дефицитных штаммов Е.coli 1-5Δ (Фигура 28). Клетки штаммов Е.coli BW25113 и Е.coli 1-5Δ выращивали в среде M9-salts, содержащей D-глюкозу или глицерин (0,4%, масс./об.) до плотности OD555нм ~2. Клеточную биомассу растворяли и около 106 клеток помещали на агар с M9-salts, D-глюкозой или глицерином (0,4%, масс./об.) и DP3-дипептидом. Чашки инкубировали при 37°С в течение 48 часов (для D-глюкозы) или 72 часов (для глицерина) (Фигура 29, Таблица 5). Визуальный анализ показал, что делеция пяти известных аспарагин-пептид-гидролизующих ферментов, кодируемых генами рерВ, iadA, рерЕ, ybiK и dapE, понижает токсичность DP3 в штаммах Е.coli 1-5Δ (с 6 мкМ для BW25113 до 30 мкМ для штамма 5Δ, выращенного в среде M9-salts + D-глюкоза). Увеличение концентрации DP3 до 50 мкМ приводило к задержке роста штаммов Е.coli 1-5Δ, что предполагает остаточную внутриклеточную DP3-пептидазную активность.For in vivo studies, the toxicity of the DP3 dipeptide was studied for engineered peptidase-deficient E. coli 1-5Δ strains (Figure 28). Cells of E. coli BW25113 and E. coli 1-5Δ strains were grown in M9-salts medium containing D-glucose or glycerin (0.4%, w / v) to a density of OD 555nm ~ 2. Cellular biomass was dissolved and about 106 cells were placed on agar with M9-salts, D-glucose or glycerin (0.4%, w / v) and DP3-dipeptide. The plates were incubated at 37 ° C. for 48 hours (for D-glucose) or 72 hours (for glycerol) (Figure 29, Table 5). Visual analysis showed that a deletion of five known asparagine-peptide-hydrolyzing enzymes encoded by the peB, iadA, peE, ybiK and dapE genes reduces the toxicity of DP3 in E. coli strains 1-5Δ (from 6 μM for BW25113 to 30 μM for strain 5Δ grown in M9-salts + D-glucose). An increase in the concentration of DP3 to 50 μM led to growth retardation of strains of E. coli 1-5Δ, which suggests residual intracellular DP3-peptidase activity.

8.3. Определение остаточных пептидаз в штамме Е.coli 5Δ, имеющих специфическую аспартат-пептид-гидролизующую активность.8.3. Determination of residual peptidases in E. coli 5Δ strain having specific aspartate-peptide-hydrolyzing activity.

Чтобы определить остаточные внутриклеточные пептидазы, имеющие специфическую аспартат-пептид-гидролизующую активность, использовали следующую методику. Клетки штамма Е.coli 5Δ выращивали при 37°С в течение ночи в 4 л среды M9-salts, содержащей D-глюкозу (0,4%, масс./об.). Выращенные клетки высаживали центрифугированием (4°С, 10000 об/мин) и ресуспендировали в 100 мл буфера F (20 мМ Трис-HCl рН 7.5, 20 мМ NaCl).To determine the residual intracellular peptidases having specific aspartate-peptide-hydrolyzing activity, the following procedure was used. Cells of E. coli strain 5Δ were grown at 37 ° C. overnight in 4 L of M9-salts containing D-glucose (0.4%, w / v). The grown cells were planted by centrifugation (4 ° C, 10,000 rpm) and resuspended in 100 ml of buffer F (20 mm Tris-HCl pH 7.5, 20 mm NaCl).

Очистку проводили следующим способом:Cleaning was carried out in the following way:

Шаг 1. Клетки расщепляли двукратным пропусканием через French-press (Thermo Spectronic), затем центрифугировали (14000 г, 4°С, 20 мин) для удаления клеточного дебриса. Полученные неочищенные белки загружали на колонку DEAE FF 16/10 (20 мл) (GE Healthcare), откалиброванную буфером F (20 мМ Трис-HCl рН 7,5, 20 мМ NaCl). Элюирование проводили при скорости потока 1 мл/мин с применением линейного градиента NaCl (от 20 до 600 мМ в 20 объемах колонки) в буфере F. Фракции (10 мл каждая) отбирали и анализировали, как описано в Примере 8.2. Было обнаружено, что фракции 16-21 активны.Step 1. Cells were digested twice by passing through French-press (Thermo Spectronic), then centrifuged (14000 g, 4 ° C, 20 min) to remove cell debris. The resulting crude proteins were loaded onto a DEAE FF 16/10 column (20 ml) (GE Healthcare) calibrated with F buffer (20 mM Tris-HCl pH 7.5, 20 mM NaCl). Elution was carried out at a flow rate of 1 ml / min using a linear NaCl gradient (from 20 to 600 mm in 20 column volumes) in buffer F. Fractions (10 ml each) were selected and analyzed as described in Example 8.2. Fractions 16-21 were found to be active.

Шаг 2. Белки из отобранных фракций 16-21 осаждали насыщенным раствором (60%) (NH4)2SO4, помещали в 2 мл буфера F и загружали на стандартную колонку Superdex 200 HR 10/30А (GE Healthcare), откалиброванную буфером G (20 мМ Трис-HCl рН 7). Изократическое элюирование проводили при скорости потока 0,5 мл/мин с применением буфера G. Фракции, объемом 0,5 мл (0,5 мл каждая) собирали и анализировали, как описано в Примере 8.2. Были обнаружены активные фракции (12-13).Step 2. Proteins from the collected fractions 16-21 were precipitated with saturated solution (60%) (NH 4 ) 2 SO 4 , placed in 2 ml of buffer F and loaded onto a standard column Superdex 200 HR 10 / 30A (GE Healthcare) calibrated with buffer G (20 mM Tris-HCl pH 7). Isocratic elution was carried out at a flow rate of 0.5 ml / min using buffer G. Fractions with a volume of 0.5 ml (0.5 ml each) were collected and analyzed as described in Example 8.2. Active fractions were detected (12-13).

Шаг 3. Белки из отобранных фракций 12-13 (Шаг 2) загружали на колонку Sourse15Q (1,6 мл) (GE Healthcare), откалиброванную буфером G (20 мМ Трис-HCl рН 7). Элюирование проводили при скорости потока 0,5 мл/мин с применением линейного градиента NaCl (от 0 до 400 мМ в 20 объемах колонки) в буфере G. Фракции (0,5 мл каждая) отбирали и анализировали, как описано в Примере 8.2. Были обнаружены активные фракции (15-17). Обобщенные данные по очистке приведены в Таблице 6.Step 3. Proteins from the selected fractions 12-13 (Step 2) were loaded onto a Sourse15Q column (1.6 ml) (GE Healthcare) calibrated with buffer G (20 mM Tris-HCl pH 7). Elution was performed at a flow rate of 0.5 ml / min using a linear NaCl gradient (from 0 to 400 mm in 20 column volumes) in buffer G. Fractions (0.5 ml each) were selected and analyzed as described in Example 8.2. Active fractions were detected (15-17). Summarized cleaning data are shown in Table 6.

Шаг 4. Чтобы идентифицировать пептидазы, имеющие специфическую аспартат-пептид-гидролизующую активность, белки нескольких фракций (15-17) подвергали методу денатурирующего гель-электрофореза (ДДС/ПААГ) (Laemmli U.K., Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4, Nature, 1970, 227:680-685). Профиль элюирования активности сравнивали с профилем элюирования белков. Был обнаружен только один белок, для которого профили активности и элюирования были идентичными.Step 4. To identify peptidases having specific aspartate-peptide-hydrolyzing activity, proteins of several fractions (15-17) were subjected to denaturing gel electrophoresis (DDS / PAGE) (Laemmli UK, Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4, Nature, 1970, 227: 680-685). The elution profile of activity was compared with the protein elution profile. Only one protein was found for which the activity and elution profiles were identical.

Очищенный белок экстрагировали из ДДС-геля и расщепляли трипсином (Govorun V.M. et al., Biochemistry (Mosc.), 2003, 68(1):42-49).The purified protein was extracted from DDS gel and digested with trypsin (Govorun V.M. et al., Biochemistry (Mosc.), 2003, 68 (1): 42-49).

Полученную смесь анализировали с использованием метода масс-спектрометрии MALDI-TOF, как описано в работе (Govorun V.M. et al., Biochemistry (Mosc.), 2003, 68(1):42-49). Данные масс-спектра изолированного белка совпали с полученными данными для аминопептидазы A/I (РерА) Е.coli. Таким образом, в штамме Е.coli 5Δ была найдена шестая пептидаза.The resulting mixture was analyzed using the MALDI-TOF mass spectrometry method as described in (Govorun V.M. et al., Biochemistry (Mosc.), 2003, 68 (1): 42-49). The mass spectrum data of the isolated protein coincided with the data obtained for E. coli aminopeptidase A / I (PEPA). Thus, the sixth peptidase was found in E. coli 5Δ strain.

8.4. Получение пептидаз-дифицитного штамма Е.coli 6Δ.8.4. Obtaining peptidase-deficient strain of E. coli 6Δ.

Ген рерА удаляли в штамме Е.coli BW25113(ΔpepB, iadA::λattB, pepE::λattB, ybiK::λattB, dapE::λattB), как описано в Примере 8.1. Фрагмент ДНК, несущий кассету λattL-cat-λattR, поучали методом ПЦР с использованием праймеров Р9 (SEQ ID NO:36) и Р10 (SEQ ID NO:37) и плазмиды pMW118-λattR-cat-λattL в качестве матрицы. Полученный ДНК-фрагмент вводили в штамм Е.coli BW25113(ΔpepB, iadA::λattB, pepE::λattB, ybiK::λattB, dapE::λattB)/pKD46 методом электротрансформации как описано выше для получения штамма Е.coli BW25113(ΔpepB, iadA::λattB, pepE::λattB, ybiK::λattB, dapE::λattB, pepA::λattL-cat-λattR) (штамм Е.coli 6Δ).The peR gene was deleted in E. coli strain BW25113 (ΔpepB, iadA :: λattB, pepE :: λattB, ybiK :: λattB, dapE :: λattB), as described in Example 8.1. A DNA fragment carrying the λattL-cat-λattR cassette was obtained by PCR using primers P9 (SEQ ID NO: 36) and P10 (SEQ ID NO: 37) and plasmid pMW118-λattR-cat-λattL as a template. The obtained DNA fragment was introduced into the E. coli strain BW25113 (ΔpepB, iadA :: λattB, pepE :: λattB, ybiK :: λattB, dapE :: λattB) / pKD46 by the method of electrical transformation as described above to obtain E. coli strain BW25113 (ΔpepB , iadA :: λattB, pepE :: λattB, ybiK :: λattB, dapE :: λattB, pepA :: λattL-cat-λattR) (E. coli strain 6Δ).

8.5. Анализ специфической пептид-гидролизующей активности в штамме Е.coli 6Δ.8.5. Analysis of specific peptide-hydrolyzing activity in E. coli 6Δ strain.

Специфическую аспартат-пептид-гидролизующую активность анализировали in vitro, как описано в Примере 8.2. Полученные результаты (Таблица 4) показали, что аспартат-пептид-гидролизующая активность может быть определена в штамме 6Δ и которая оказалась ниже, чем в штаммах 4-5Δ.Specific aspartate-peptide-hydrolyzing activity was analyzed in vitro as described in Example 8.2. The results obtained (Table 4) showed that aspartate-peptide-hydrolyzing activity can be determined in strain 6Δ and which turned out to be lower than in strains 4-5Δ.

Пример 9.Example 9

Ферментативное получение дипептидов, имеющих кислую L-аминокислоту, такую как L-Asp или L-Glu, на N-конце, с использованием модифицированных штаммов Е.coli 5Δ и 6Δ, имеющих Lal-активность.Enzymatic production of dipeptides having an acidic L-amino acid, such as L-Asp or L-Glu, at the N-terminus using modified E. coli 5Δ and 6Δ strains having Lal activity.

Дипептиды, содержащие кислую L-аминокислоту, такую как L-Asp или L-Glu, на N-конце, получаются с использованием бактерии семейства Enterobacteriaceae, более точно, бактерии, принадлежащей к роду Escherichia, имеющей способность к продукции дипептидов в среде, содержащей или лишенной, например, не ограничиваясь этим, необходимые аминокислоты. Дипептид-продуцирующая бактерия есть штамм Е.coli 5Δ или 6Δ как описано выше, со сниженной пептидазной активностью, который был модифицирован далее, чтобы иметь активность L-аминокислота-α-лигазы. Ген(ы), кодирующий(е) Lal(s), выбран(ы) из группы, состоящей из BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ВСЕ, BTH, АМЕ, SFL и BMY, которые введены в хромосому Е.coli или введены в бактериальную клетку на плазмиде, имеющей ген, кодирующий Lal. Ген(ы) кодирующий(е) Lal(s), помещен(ы) под промотор.Dipeptides containing an acidic L-amino acid, such as L-Asp or L-Glu, at the N-terminus, are obtained using bacteria of the Enterobacteriaceae family, more specifically, bacteria belonging to the genus Escherichia, having the ability to produce dipeptides in a medium containing or lacking, for example, but not limited to, essential amino acids. The dipeptide-producing bacterium is an E. coli strain 5Δ or 6Δ as described above, with reduced peptidase activity, which was further modified to have L-amino acid-α-ligase activity. The gene (s) encoding (e) Lal (s) is selected (s) from the group consisting of BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ALL, BTH, AME, SFL and BMY, which are introduced into the E. coli chromosome or introduced into a bacterial cell on a plasmid having a gene encoding Lal. Gene (s) encoding (e) Lal (s), placed (s) under the promoter.

Модифицированные штаммы Е.coli 5Δ или 6Δ, содержащие ген(ы), кодирующий(е) Lal(s), и контрольные штаммы 5Δ или 6Δ выращиваются каждый при 28-37°С в течение 18-72 часов в среде Luria-Bertani (также называемой лизогенная среда, как описано в Sambrook, J. and Russell, D.W. (2001) Molecular Cloning: A Laboratory Manual (3rd ed.). Cold Spring Harbor Laboratory Press). Штамм Е.coli 5Δ или 6Δ, содержащий ген(ы), кодирующий(е) Lal(s), вносят в 2 мл питательной среды в пробирках 20×200 мм и выращивают при 28-37°С в течение 18-72 часов на роторной качалке при 250 об./мин.Modified E. coli 5Δ or 6Δ strains containing the gene (s) encoding (e) Lal (s) and control 5Δ or 6Δ strains are each grown at 28-37 ° C for 18-72 hours in Luria-Bertani medium ( also called lysogenic medium as described in Sambrook, J. and Russell, DW (2001) Molecular Cloning: a Laboratory Manual (3 rd ed.) Cold Spring Harbor Laboratory Press).. The E. coli strain 5Δ or 6Δ containing the gene (s) encoding (e) Lal (s) is added to 2 ml of culture medium in 20 × 200 mm tubes and grown at 28-37 ° C for 18-72 hours on rotary shaker at 250 rpm.

Состав ферментативной среды (г/л):The composition of the enzymatic medium (g / l):

ГлюкозаGlucose 5-405-40 NaClNaCl 0,80.8 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 2222 K2HPO4 K 2 HPO 4 2,02.0 MgSO4×7H2OMgSO 4 × 7H 2 O 0,80.8 MnSO4×5H2OMnSO 4 × 5H 2 O 0,020.02 FeSO4×7H2OFeSO 4 × 7H 2 O 0,020.02 Тиамин гидрохлоридThiamine hydrochloride 0,0020.002 Экстракт дрожжейYeast extract 1,0-2,01.0-2.0 СаСО3 CaCO 3 30thirty L-PheL-phe 0-100 (мМ)0-100 (mm) L-AspL-asp 0-100 (мМ)0-100 (mm)

Ферментационную среду стерилизуют при 116°С в течение 30 мин, глюкозу и СаСО3 стерилизуют отдельно при следующих условиях: глюкозу - при 110°С в течение 30 мин, СаСО3 - при 116°С в течение 30 мин. рН устанавливают при 5-8 раствором KOH.The fermentation medium is sterilized at 116 ° C for 30 minutes, glucose and CaCO 3 are sterilized separately under the following conditions: glucose at 110 ° C for 30 minutes, CaCO 3 at 116 ° C for 30 minutes. The pH is adjusted at 5-8 with a KOH solution.

После выращивания накопленный дипептид измеряют с использованием метода тонкослойной хроматографии (ТСХ). Пластинки ТСХ (10×20 см), покрытые слоем силикагеля (0,11 мм), содержат нефлюоресцирующий индикатор (Sorbpolymer, Krasnodar, Russian Federation). Пластинки ТСХ помещают в подвижную фазу, содержащую 2-пропанол:ацетон:250 мМ аммиак:Н20 как 100:100:12:28. Раствор нингидрина в ацетоне (0,3%, масс./об.) используют в качестве окрашивающего реагента. Определение выполняют при 540 нм.After growing, the accumulated dipeptide is measured using thin layer chromatography (TLC). TLC plates (10 × 20 cm) coated with a layer of silica gel (0.11 mm) contain a non-fluorescent indicator (Sorbpolymer, Krasnodar, Russian Federation). TLC plates were placed in a mobile phase containing 2-propanol: acetone: 250 mM ammonia: H20 as 100: 100: 12: 28. A solution of ninhydrin in acetone (0.3%, w / v) is used as a coloring reagent. The determination is performed at 540 nm.

Пример 10.Example 10

Ферментативное получение Asp-Phe с помощью BBR47_51900 и Staur_4851 с использованием системы регенерации АТФEnzymatic production of Asp-Phe using BBR47_51900 and Staur_4851 using an ATP regeneration system

С целью предотвратить ингибирования ферментов при высокой концентрации АТФ, выход продукта Asp-Phe изучали в реакционной смеси, содержащей BBR47_51900 и Staur_4851, а также фосфоенолпируват и пируваткиназу для регенерации АТФ. Состав реакционной смеси был следующим:In order to prevent enzyme inhibition at high ATP concentrations, the yield of Asp-Phe was studied in a reaction mixture containing BBR47_51900 and Staur_4851, as well as phosphoenolpyruvate and pyruvate kinase for ATP regeneration. The composition of the reaction mixture was as follows:

BBR47_51900 или Staur_4851BBR47_51900 or Staur_4851 0,15 Ед.0.15 units Трис-HCl рН 9,0Tris-HCl pH 9.0 50 мМ50 mm L-AspNaL-AspNa 100 мМ100 mm L-PheL-phe 100 мМ100 mm АТФATP 10 мМ10 mm ФосфоенолпируватPhosphoenolpyruvate 100 мМ100 mm MgSO4×7H2OMgSO 4 × 7H 2 O 10 мМ10 mm ПируваткиназаPyruvate kinase 25 Ед.25 units Н2ОH 2 O до 1 млup to 1 ml

Реакции проводили при 37°С в течение 1-48 часов. Отбирали 100 мкл из 1 мл реакционной смеси при каждом времени реакции. Каждую реакционную смесь, в которую добавляли 10 мкл 1 М ЭДТА (рН 9,0) с целью остановки реакции, исследовали методом ВЭЖХ. Условия приведены в Примере 4. Было показано, что BBR47_51900 и Staur_4851 продуцируют Asp-Phe в условиях системы регенерации АТФ (Таблица 9).Reactions were carried out at 37 ° C for 1-48 hours. 100 μl were taken from 1 ml of the reaction mixture at each reaction time. Each reaction mixture to which 10 μl of 1 M EDTA (pH 9.0) was added in order to stop the reaction was investigated by HPLC. The conditions are shown in Example 4. It was shown that BBR47_51900 and Staur_4851 produce Asp-Phe under the conditions of the ATP regeneration system (Table 9).

Пример 11.Example 11

Анализ специфической Asp-Phe-гидролизующей активности в штамме Е.coli 7ΔAnalysis of specific Asp-Phe-hydrolyzing activity in E. coli 7Δ strain

11.1. Конструирование штаммов Е.coli 7Δ, дефицитных по Asp-Phe-гидролизующим пептидазам11.1. Construction of E. coli 7Δ strains deficient in Asp-Phe-hydrolyzing peptidases

Ген pepD удаляли в штамме Е.coli JM109. Фрагмент ДНК, несущий кассету ΔattL-cat-ΔattR, получали с помощью ПЦР с использованием праймеров Р11 (SEQ ID NO:38) и Р12 (SEQ ID NO:39) и плазмиды pMW118-ΔattL-cat-ΔattR в качестве матрицы. Полученный ДНК-фрагмент вводили в штамм Е.coli JM109/pKD46, как описано выше. CmR-Маркер вырезали из трансформанта Е.coli JM109 (pepD::ΔattR-cat-ΔattL) для конструкции штамма Е.coli JM109 (pepD::ΔattB).The pepD gene was removed in E. coli strain JM109. A DNA fragment carrying the ΔattL-cat-ΔattR cassette was obtained by PCR using primers P11 (SEQ ID NO: 38) and P12 (SEQ ID NO: 39) and plasmid pMW118-ΔattL-cat-ΔattR as a template. The resulting DNA fragment was introduced into the E. coli strain JM109 / pKD46, as described above. The Cm R marker was excised from the E. coli JM109 transform (pepD :: ΔattR-cat-ΔattL) for the construction of the E. coli JM109 strain (pepD :: ΔattB).

Ген рерЕ удаляли в штамме Е.coli JM109 (pepD::ΔattB). Фрагмент ДНК, несущий кассету ΔattL-cat-ΔattR, получали с помощью ПЦР с использованием праймеров Р13 (SEQ ID NO:40) и Р14 (SEQ ID NO:41) и плазмиды pMW118-ΔattL-cat-ΔattR в качестве матрицы. Полученный ДНК-фрагмент вводили в штамм Е.coli JM109 (pepB::ΔattB)/pKD46, как описано выше. CmR-Маркер вырезали из трансформанта Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattR-cat-ΔattL) для конструкции штамма Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB).The peE gene was removed in the E. coli strain JM109 (pepD :: ΔattB). A DNA fragment carrying the ΔattL-cat-ΔattR cassette was obtained by PCR using primers P13 (SEQ ID NO: 40) and P14 (SEQ ID NO: 41) and plasmid pMW118-ΔattL-cat-ΔattR as a template. The resulting DNA fragment was introduced into the E. coli strain JM109 (pepB :: ΔattB) / pKD46, as described above. The Cm R marker was excised from the E. coli JM109 transform (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattR-cat-ΔattL) for the construction of the E. coli JM109 strain (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB).

Ген iadA удаляли в штамме Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB). Фрагмент ДНК, несущий кассету ΔattL-cat-ΔattR, получали с помощью ПЦР с использованием праймеров Р15 (SEQ ID NO:42) и Р16 (SEQ ID NO:43) и плазмиды pMW118-ΔattL-cat-ΔattR в качестве матрицы. Полученный ДНК-фрагмент вводили в штамм Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB)/pKD46, как описано выше. CmR-Маркер вырезали из трансформанта Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattR-cat-ΔattL) для конструкции штамма Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB).The iadA gene was deleted in the E. coli strain JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB). A DNA fragment carrying the ΔattL-cat-ΔattR cassette was obtained by PCR using primers P15 (SEQ ID NO: 42) and P16 (SEQ ID NO: 43) and plasmid pMW118-ΔattL-cat-ΔattR as a template. The resulting DNA fragment was introduced into the E. coli strain JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB) / pKD46, as described above. The Cm R marker was excised from the E. coli JM109 transform (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattR-cat-ΔattL) for the construction of the E. coli strain JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB).

Ген рерА удаляли в штамме Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB). Фрагмент ДНК, несущий кассету ΔattL-cat-ΔattR, получали с помощью ПЦР с использованием праймеров Р17 (SEQ ID NO:44) и P18 (SEQ ID NO:45) и плазмиды pMW118-ΔattL-cat-ΔattR в качестве матрицы. Полученный ДНК-фрагмент вводили в штамм Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB)/pKD46, как описано выше. CmR-Маркер вырезали из трансформанта Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattR-cat-ΔattL) для конструкции штамма Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB).The peR gene was deleted in the E. coli strain JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB). A DNA fragment carrying the ΔattL-cat-ΔattR cassette was obtained by PCR using primers P17 (SEQ ID NO: 44) and P18 (SEQ ID NO: 45) and plasmid pMW118-ΔattL-cat-ΔattR as a template. The resulting DNA fragment was introduced into the E. coli strain JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB) / pKD46, as described above. The Cm R marker was excised from the E. coli JM109 transform (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattR-cat-ΔattL) for the construction of the E. coli strain JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB).

Ген рерВ удаляли в штамме Е.coli JM109 [pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB). ДНК-фрагмент, несущий кассету ΔattL-cat-ΔattR, получали с помощью ПЦР с использованием праймеров Р19 (SEQ ID NO:46) и Р20 (SEQ ID NO:47) и плазмиды pMW118-ΔattL-cat-ΔattR в качестве матрицы. Полученный ДНК-фрагмент вводили в штамм Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB)/pKD46, как описано выше. CmR-Маркер вырезали из трансформанта Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB, pepB::ΔattR-cat-ΔattL) для конструкции штамма Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB, pepB::ΔattB).The reB gene was deleted in the E. coli strain JM109 [pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB). A DNA fragment carrying the ΔattL-cat-ΔattR cassette was obtained by PCR using primers P19 (SEQ ID NO: 46) and P20 (SEQ ID NO: 47) and plasmid pMW118-ΔattL-cat-ΔattR as a template. The resulting DNA fragment was introduced into the E. coli strain JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB) / pKD46, as described above. The Cm R marker was excised from the E. coli transform JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB, pepB :: ΔattR-cat-ΔattL) for the construction of E. coli strain JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB, pepB :: ΔattB).

Ген iaaA удаляли в штамме Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB, pepB::ΔattB). ДНК-фрагмент, несущий кассету ΔattL-cat-ΔattR, получали с помощью ПЦР с использованием праймеров Р21 (SEQ ID NO:48) и Р22 (SEQ ID NO:49) и плазмиды pMW118-ΔattL-cat-ΔattR в качестве матрицы. Полученный ДНК-фрагмент вводили в штамм Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB, pepB::ΔattB)/pKD46, как описано выше. CmR-Маркер вырезали из трансформанта Е.coli JM109 {pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB, pepB::ΔattB, iaaA::ΔattR-cat-ΔattL) для конструкции штамма Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB, pepB::ΔattB, iaaA::ΔattB).The iaaA gene was deleted in the E. coli strain JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB, pepB :: ΔattB). A DNA fragment carrying the ΔattL-cat-ΔattR cassette was obtained by PCR using primers P21 (SEQ ID NO: 48) and P22 (SEQ ID NO: 49) and plasmid pMW118-ΔattL-cat-ΔattR as a template. The resulting DNA fragment was introduced into the E. coli strain JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB, pepB :: ΔattB) / pKD46, as described above. The Cm R marker was excised from the E. coli transformant JM109 {pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB, pepB :: ΔattB, iaaA :: ΔattR-cat-ΔattL) for the construction of strain E .coli JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB, pepB :: ΔattB, iaaA :: ΔattB).

Оперон генов dpp (dppA, dppB, dppC, dppD, dppF] удаляли в штамме Е.coli JM109 [pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB, pepB::ΔattB, iaaA::ΔattB). ДНК-фрагмент, несущий кассету ΔattL-cat-ΔattR, получали с помощью ПЦР с использованием праймеров Р23 (SEQ ID NO:50) и Р24 (SEQ ID NO:51) и плазмиды pMW118-ΔattL-cat-ΔattR в качестве матрицы. Конечный ДНК-фрагмент вводили в штамм Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB, pepB::ΔattB, iaaA::ΔattB)/pKD46, как описано выше. CmR-Маркер вырезали из трансформанта Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB, pepB::ΔattB, iaaA::ΔattB, dpp::ΔattR-cat-ΔattL) для конструкции штамма Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA:::ΔattB, pepA::ΔattB, pepB::ΔattB, iaaA::ΔattB, dpp::ΔattB).The operon of the dpp genes (dppA, dppB, dppC, dppD, dppF] was deleted in the E. coli strain JM109 [pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB, pepB :: ΔattB, iaaA :: ΔattB). A DNA fragment carrying the ΔattL-cat-ΔattR cassette was obtained by PCR using primers P23 (SEQ ID NO: 50) and P24 (SEQ ID NO: 51) and plasmid pMW118-ΔattL-cat-ΔattR as a template. The final DNA fragment was introduced into the E. coli strain JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB, pepB :: ΔattB, iaaA :: ΔattB) / pKD46, as described above. The Cm R marker was excised from the E. coli transform JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB, pepB :: ΔattB, iaaA :: ΔattB, dpp :: ΔattR-cat-ΔattL ) for the construction of E. coli strain JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA ::: ΔattB, pepA :: ΔattB, pepB :: ΔattB, iaaA :: ΔattB, dpp :: ΔattB).

11.2. Анализ специфической Asp-Phe-гидролизующей активности в штамме Е.coli 7Δ11.2. Analysis of specific Asp-Phe-hydrolyzing activity in E. coli 7Δ strain

Клетки Е.coli JM109 и штамма Е.coli 7Δ выращивали в среде с LB-агаром при 37°С в течение 16 часов. Выращенные клетки инокулировали в 20 мл MS среды и выращивали при 37°С до оптической плотности OD610нм ~20. Затем, в среду добавляли Asp-Phe (конечная концентрация 2 мМ) и клетки выращивали далее в течение 32 часов. Конечную культуру при каждом времени выращивания центрифугировали для получения супернатанта культуры. Остаток Asp-Phe в супернатанте культуры анализировали методом ВЭЖХ. Результаты представлены в Таблице 10. Гидролизующая активность по отношению к Asp-Phe в культуре штамма Е.coli 7Δ была гораздо меньше по сравнению с такой активностью в штамме Е.coli JM109.Cells of E. coli JM109 and strain E. coli 7Δ were grown in medium with LB agar at 37 ° C for 16 hours. The grown cells were inoculated in 20 ml of MS medium and grown at 37 ° C to an optical density of OD 610 nm ~ 20. Then, Asp-Phe (final concentration of 2 mM) was added to the medium and the cells were grown further for 32 hours. The final culture at each time of cultivation was centrifuged to obtain a culture supernatant. The Asp-Phe residue in the culture supernatant was analyzed by HPLC. The results are presented in Table 10. The hydrolysing activity against Asp-Phe in the culture of E. coli 7Δ strain was much less compared to that in E. coli JM109 strain.

Состав MS среды (г/л):The composition of the MS environment (g / l):

ГлюкозаGlucose 20twenty (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 88 KH3PO4 KH 3 PO 4 0,50.5 FeSO4×7H2OFeSO 4 × 7H 2 O 0,0050.005 MnSO4×7H2OMnSO 4 × 7H 2 O 0,0050.005 Экстракт дрожжейYeast extract 1one L-TyrL-tyr 0,050.05 MgSO4×7H2OMgSO 4 × 7H 2 O 0,50.5 СаСО3 CaCO 3 30thirty

Ферментационную среду стерилизовали при 121°С в течение 20 минут, за исключением того, что глюкозу, MgSO4×7H2O и СаСО3 стерилизовали раздельно при следующих условиях: глюкоза и MgSO4×7H2O - при 121°С в течение 20 мин, СаСО3 - при 180°С в течение 2 часов. Поддерживали рН до 7 раствором KOH. Специфическая Asp-Phe-гидролизующая активность была ниже в штамме Е.coli 7Δ при сравнении с такой активностью в штамме Е.coli JM109 (Таблица 10).The fermentation medium was sterilized at 121 ° C for 20 minutes, except that glucose, MgSO 4 × 7H 2 O and CaCO 3 were sterilized separately under the following conditions: glucose and MgSO 4 × 7H 2 O at 121 ° C for 20 min, CaCO 3 - at 180 ° C for 2 hours. The pH was maintained to 7 with a KOH solution. Specific Asp-Phe-hydrolyzing activity was lower in E. coli 7Δ strain when compared with that in E. coli strain JM109 (Table 10).

Пример 12.Example 12

Определение способности к продукции Asp-Phe штаммом Е.coli 7Δ, сверхэкспрессирующим ген LalDetermination of the ability to produce Asp-Phe strain E. coli 7Δ, sverkhekspressiya Lal gene

Первичную структуру генов, кодирующих BBR47_51900 и Staur_4851, оптимизировали для экспрессии в Е.coli. Гены, кодирующие BBR47_51900 из Brevibacillus brevis NBRC 100599 и Staur_4851 из Stigmatella aurantiaca DW4/3-1, синтезировали с помощью GenScript и получали в качестве набора плазмид pUC57 (pUC57-cBBR и pUC57-cSTA). Нуклеотидные последовательности полученных cBBR и cSTA представлены SEQ ID NO:68 и SEQ ID NO:69, соответственно.The primary structure of genes encoding BBR47_51900 and Staur_4851 was optimized for expression in E. coli. Genes encoding BBR47_51900 from Brevibacillus brevis NBRC 100599 and Staur_4851 from Stigmatella aurantiaca DW4 / 3-1 were synthesized using GenScript and obtained as a set of plasmids pUC57 (pUC57-cBBR and pUC57-cSTA). The nucleotide sequences of the obtained cBBR and cSTA are represented by SEQ ID NO: 68 and SEQ ID NO: 69, respectively.

12.1. Конструирование pSF12-cBBR и pSF12-cSTA12.1. Construction of pSF12-cBBR and pSF12-cSTA

Фрагмент ДНК, несущий BBR47_51900, получали с помощью ПЦР с использованием праймеров Р25 (SEQ ID NO:52) и Р2б (SEQ ID NO:53) и плазмиды pUC57-cBBR в качестве матрицы. ПЦР проводили с использованием следующих стадий: 98°С, 30 секунд; (98°С, 15 секунд; 58°С, 10 секунд; 72°С, 1 минута) × 30 циклов; 72°С, 5 минут - в 50 мкл реакционной смеси, включающей 0,04 мкг плазмидной ДНК, 0,2 мкмоль/л каждого праймера, 1,0 Ед. высокоточной ДНК-полимеразы (Phusion High-Fidelity DNA Polymerase, New England Labs), 10 мкл 5 × Phusion HF буфера и 0,2 ммоль/л каждого dNTPs. Очистку полученного ДНК-фрагмента проводили с использованием MinElute PCR Purification Kit (Qiagen).A DNA fragment carrying BBR47_51900 was obtained by PCR using primers P25 (SEQ ID NO: 52) and P2b (SEQ ID NO: 53) and plasmid pUC57-cBBR as a template. PCR was performed using the following steps: 98 ° C, 30 seconds; (98 ° C, 15 seconds; 58 ° C, 10 seconds; 72 ° C, 1 minute) × 30 cycles; 72 ° C, 5 minutes in 50 μl of the reaction mixture, including 0.04 μg of plasmid DNA, 0.2 μmol / L of each primer, 1.0 Unit. high-precision DNA polymerase (Phusion High-Fidelity DNA Polymerase, New England Labs), 10 μl of 5 × Phusion HF buffer and 0.2 mmol / L of each dNTPs. Purification of the obtained DNA fragment was performed using the MinElute PCR Purification Kit (Qiagen).

Фрагмент ДНК, несущий Staur_4851, получали с помощью ПЦР с использованием праймеров Р27 (SEQ ID NO:54) и Р28 (SEQ ID NO:55) и плазмиды pUC57-cSTA в качестве матрицы. Условия ПЦР и метод очистки описаны выше.The DNA fragment carrying Staur_4851 was obtained by PCR using primers P27 (SEQ ID NO: 54) and P28 (SEQ ID NO: 55) and plasmid pUC57-cSTA as a template. PCR conditions and purification method are described above.

Полученные таким образом растворы обрабатывали ферментами рестрикции Nde I и Pst I с целью расщепления полученной ДНК, и затем каждый из ДНК-фрагментов (1,3 т.п.н.) очищали с помощью MinElute Reaction Cleanup Kit (Qiagen).The solutions thus obtained were treated with restriction enzymes Nde I and Pst I to digest the obtained DNA, and then each of the DNA fragments (1.3 kb) was purified using the MinElute Reaction Cleanup Kit (Qiagen).

Вектор pSF12-ggt был сконструирован из вектора pUC18, и содержит промотор rpoH и ген ggt, кодирующий гамма-глутамилтранспептидазу из штамма Е.coli W3110 (WO2013051685 A1). Вектор pSF12-ggt расщепляли с помощью Nde I и Pst I. Фрагменты ДНК разделяли агарозным гель-электрофорезом выделяли ДНК-фрагмент (3,0 т.п.н.) с помощью QIAquick Gel Extraction Kit (Qiagen).The pSF12-ggt vector was constructed from the pUC18 vector and contains the rpoH promoter and the ggt gene encoding gamma-glutamyl transpeptidase from E. coli strain W3110 (WO2013051685 A1). The pSF12-ggt vector was digested with Nde I and Pst I. DNA fragments were separated by agarose gel electrophoresis. DNA fragment (3.0 kb) was isolated using QIAquick Gel Extraction Kit (Qiagen).

Фрагмент ДНК (1,3 т.п.н.), содержащий ген BBR47_51900 или Staur_4851, и фрагмент ДНК (3,0 т.п.н.), полученный выше, подвергали реакции лигирования с использованием TaKaRa Ligation Kit Ver.2.1 (TaKaRa) при 16°С в течение 30 минут. Компетентные клетки Е.coli JM109 (TaKaRa) трансформировали методом теплового шока с использованием лигирующей реакционной смеси, помещали в среду с LB-агаром, содержащую 100 мкг/мл ампициллина, и выращивали при 30°С в течение ночи. Плазмиду выделяли из колонии трансформанта, выросшего в среде, в соответствии с известным методом. Так были получены pSF12-cBBR и p8F12-cSTA. Последовательность ДНК-векторов подтверждали использованием 3130 Genetic Analyzer (Applied Biosystems).A DNA fragment (1.3 kb) containing the BBR47_51900 or Staur_4851 gene and a DNA fragment (3.0 kb) obtained above were subjected to a ligation reaction using TaKaRa Ligation Kit Ver. 2.1 ( TaKaRa) at 16 ° C for 30 minutes. Competent E. coli JM109 cells (TaKaRa) were transformed by heat shock using a ligation reaction mixture, placed on LB agar medium containing 100 μg / ml ampicillin and grown at 30 ° C overnight. The plasmid was isolated from the colony of the transformant grown in the medium, in accordance with the known method. Thus, pSF12-cBBR and p8F12-cSTA were obtained. The sequence of DNA vectors was confirmed using 3130 Genetic Analyzer (Applied Biosystems).

12.2. Ферментативная продукция Asp-Phe с использованием модифицированных штаммов Е.coli 7Δ, имеющих активность Lal12.2. Enzymatic Asp-Phe production using modified E. coli 7Δ strains having Lal activity

Бактерия-продуцент дипептида есть вышеописанный штамм Е.coli 7Δ, дефицитный по пептидазе и дипептид-пермеазной активности, далее модифицированный таким образом, чтобы иметь активность L-аминокислота-α-лигазы. Штаммы-продуценты дипептидов содержат ген, кодирующий BBR47_51900 или Staur_4851, введенный в бактериальную клетку на плазмиде pSF12-cBBR или pSF12-cSTA, соответственно. Каждый из генов, кодирующих Lals, помещен под промотор rpoH. Модифицированные штаммы Е.coli 7Δ, содержащие ген, кодирующий Lal, и контрольный штамм 7Δ выращивали при 25°С в течение 24 часов в среде с LB-агаром (содержащей 100 мкг/мл ампициллина для модифицированных штаммов Е.coli 7Δ, содержащих ген, кодирующий Lal). Штаммы Е.coli 7Δ, содержащие ген, кодирующий Lal, и контрольный штамм 7Δ инокулировали в 20 мл MS среды, содержащей 100 мМ L-Asp и 100 мМ L-Phe, в 500 мл колбе Sakaguchi и выращивали при 25°С в течение 32 часов на возвратно-поступательной качалке при 120 об/мин. Полученную культуру центрифугировали для получения супернатанта культуры. Накопленный в супернатанте культуре Asp-Phe анализировали методом ВЭЖХ. Результаты представлены в Таблице 11. Как видно из Таблицы 11, Asp-Phe не был получен с использованием штамма 7Δ, тогда как Asp-Phe продуцировался штаммом 7Δ, содержащим ген, кодирующий Lal.The dipeptide producing bacterium is the E. coli 7Δ strain described above, deficient in peptidase and dipeptide-permease activity, further modified to have L-amino acid-α-ligase activity. The dipeptide producing strains contain a gene encoding BBR47_51900 or Staur_4851 introduced into the bacterial cell on the plasmid pSF12-cBBR or pSF12-cSTA, respectively. Each of the genes encoding Lals is placed under the rpoH promoter. Modified E. coli 7Δ strains containing the gene encoding Lal and the control 7Δ strain were grown at 25 ° C for 24 hours in LB agar medium (containing 100 μg / ml ampicillin for modified E. coli 7Δ strains containing the gene, encoding Lal). E. coli 7Δ strains containing the gene encoding Lal and the control strain 7Δ were inoculated in 20 ml of MS medium containing 100 mM L-Asp and 100 mM L-Phe in a 500 ml Sakaguchi flask and grown at 25 ° C for 32 hours on a reciprocating shaker at 120 rpm The resulting culture was centrifuged to obtain a culture supernatant. The Asp-Phe culture accumulated in the supernatant was analyzed by HPLC. The results are presented in Table 11. As can be seen from Table 11, Asp-Phe was not obtained using strain 7Δ, while Asp-Phe was produced by strain 7Δ containing the gene encoding Lal.

Пример 13.Example 13

Определение способности к продукции Asp-Phe штаммом Е.coli 9Δ/pMGAL1/pHSG-cLalDetermination of the ability to produce Asp-Phe strain E. coli 9Δ / pMGAL1 / pHSG-cLal

13.1. Конструирование штамма Е.coli 7Δ, дефицитного по обоим генами tyrR и tyrA.13.1. Construction of E. coli 7Δ strain deficient in both tyrR and tyrA genes.

Сначала, для дерепрессии синтеза ферментов, вовлеченных в биосинтез ароматических аминокислот, удаляли ген tyrR в штамме Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB, pepB::ΔattB, iaaA::ΔattB, dpp::ΔattB). Фрагмент ДНК, несущий кассету ΔattL-cat-ΔattR, получали с помощью ПЦР с использованием праймеров Р29 (SEQ ID NO:56) и Р30 (SEQ ID NO:57) и плазмиды pMW118-ΔattL-cat-ΔattR в качестве матрицы. Полученный ДНК-фрагмент вводили в штамм Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB, pepB::ΔattB, iaaA::ΔattB, dpp::ΔattB)/pKD46, как описано в Примере 11.1. CmR-Маркер вырезали из трансформанта Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB, pepB::ΔattB, iaaA::ΔattB, dpp::ΔattB, tyrR::ΔattR-cat-ΔattL) для конструкции штамма Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB, pepB::ΔattB, iaaA::ΔattB, dpp::ΔattB, tyrR::ΔattB).First, for derepression of the synthesis of enzymes involved in the biosynthesis of aromatic amino acids, the tyrR gene in the E. coli strain JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB, pepB :: ΔattB, iaaA: : ΔattB, dpp :: ΔattB). A DNA fragment carrying the ΔattL-cat-ΔattR cassette was obtained by PCR using primers P29 (SEQ ID NO: 56) and P30 (SEQ ID NO: 57) and plasmid pMW118-ΔattL-cat-ΔattR as a template. The resulting DNA fragment was introduced into E. coli strain JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB, pepB :: ΔattB, iaaA :: ΔattB, dpp :: ΔattB) / pKD46, as described in Example 11.1. The Cm R marker was excised from the E. coli transform JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB, pepB :: ΔattB, iaaA :: ΔattB, dpp :: ΔattB, tyrR :: ΔattR-cat-ΔattL) for the construction of E. coli strain JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB, pepB :: ΔattB, iaaA :: ΔattB, dpp :: ΔattB, tyrR :: ΔattB).

Затем, удаляли ген tyrA в штамме Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB, pepB::ΔattB, iaaA::ΔattB, dpp::ΔattB, tyrR::ΔattB), так что префенат, общий интермедиат в биосинтезе Phe и Tyr, не смог бы быть утилизирован в биосинтезе Tyr. Фрагмент ДНК, несущий кассету ΔattL-cat-ΔattR, получали с помощью ПЦР с использованием праймеров Р31 (SEQ ID NO:58) и Р32 (SEQ ID NO:59) и плазмиды pMW118-ΔattL-cat-ΔattR в качестве матрицы. Конечный ДНК-фрагмент вводили в штамм Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB, pepB::ΔattB, iaaA::ΔattB, dpp::ΔattB, tyrR::ΔattB)/pKD46 как описано выше. CmR-Маркер вырезали из трансформанта Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB, pepB::ΔattB, iaaA::ΔattB, dpp::ΔattB, tyrR::ΔattB, tyrA::ΔattR-cat-ΔattL) для конструкции штамма Е.coli JM109 (pepD::ΔattB, pepE::ΔattB, iadA::ΔattB, pepA::ΔattB, pepB::ΔattB, iaaA::ΔattB, dpp::ΔattB, tyrR::ΔattB, tyrA::ΔattB).Then, the tyrA gene in E. coli strain JM109 was removed (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB, pepB :: ΔattB, iaaA :: ΔattB, dpp :: ΔattB, tyrR :: ΔattB), so that the prefenate, a common intermediate in the biosynthesis of Phe and Tyr, could not be utilized in the biosynthesis of Tyr. A DNA fragment carrying the ΔattL-cat-ΔattR cassette was obtained by PCR using primers P31 (SEQ ID NO: 58) and P32 (SEQ ID NO: 59) and plasmid pMW118-ΔattL-cat-ΔattR as a template. The final DNA fragment was introduced into the E. coli strain JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB, pepB :: ΔattB, iaaA :: ΔattB, dpp :: ΔattB, tyrR :: ΔattB) / pKD46 as described above. The Cm R marker was excised from the E. coli transform JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB, pepB :: ΔattB, iaaA :: ΔattB, dpp :: ΔattB, tyrR :: ΔattB, tyrA :: ΔattR-cat-ΔattL) for the construction of E. coli strain JM109 (pepD :: ΔattB, pepE :: ΔattB, iadA :: ΔattB, pepA :: ΔattB, pepB :: ΔattB, iaaA :: ΔattB, dpp :: ΔattB, tyrR :: ΔattB, tyrA :: ΔattB).

13.2. Конструкция pHSG-cBBR и pHSG-cSTA13.2. Construction of pHSG-cBBR and pHSG-cSTA

Для конструкции плазмиды pHSG-cBBR вырезали соответствующий фрагмент EcoRI - SphI, содержащий промотор rpoH и ген BBR47_51900, из плазмиды pSF12-cBBR расщеплением с помощью EcoRI и SphI и затем лигировали с вектором pHSG396 (TaKaRa), обработанным такими же рестриктазами.To construct the pHSG-cBBR plasmid, the corresponding EcoRI - SphI fragment containing the rpoH promoter and the BBR47_51900 gene was excised from the plasmid pSF12-cBBR by digestion with EcoRI and SphI and then ligated with the pHSG396 (TaKaRa) vector treated with the same restriction enzymes.

Для конструкции плазмиды pHSG-cSTA, ДНК-фрагмент, несущий Staur_4851 под промотором rpoH, получали с помощью ПЦР с использованием праймеров РЗЗ (SEQ ID NO:60) и Р34 (SEQ ID NO:61) и плазмиды pSF12-cSTA в качестве матрицы. ПЦР проводили, используя следующую программу: 98°С, 30 секунд; (98°С, 15 секунд; 58°С, 10 секунд; 72°С, 1 минута) × 30 циклов; 72°С, 5 минут - в 50 мкл реакционной смеси, включающей 0,04 мкг плазмиды ДНК, 0,2 мкмоль/л каждого праймера, 1,0 Ед. высокоточной ДНК-полимеразы (Phusion High-Fidelity DNA Polymerase, New England Labs), 10 мкл 5 × Phusion HF буфера и 0,2 ммоль/л каждого dNTPs. Затем ДНК-фрагмент (1,5 т.п.н.), расщепленный с помощью BamHI и XhoI, лигировали с вектором pHSG396, обработанным такими же рестриктазами.For the construction of plasmid pHSG-cSTA, a DNA fragment carrying Staur_4851 under the rpoH promoter was obtained by PCR using REM primers (SEQ ID NO: 60) and P34 (SEQ ID NO: 61) and plasmid pSF12-cSTA as a template. PCR was performed using the following program: 98 ° C, 30 seconds; (98 ° C, 15 seconds; 58 ° C, 10 seconds; 72 ° C, 1 minute) × 30 cycles; 72 ° C, 5 minutes in 50 μl of the reaction mixture, including 0.04 μg of the plasmid DNA, 0.2 μmol / L of each primer, 1.0 Unit high-precision DNA polymerase (Phusion High-Fidelity DNA Polymerase, New England Labs), 10 μl of 5 × Phusion HF buffer and 0.2 mmol / L of each dNTPs. Then the DNA fragment (1.5 kb) digested with BamHI and XhoI was ligated with the pHSG396 vector treated with the same restriction enzymes.

13.3. Трансформация векторов pMGAL1 и pHSG-cLal в штамм Е.coli 9Δ13.3. Transformation of pMGAL1 and pHSG-cLal vectors into E. coli 9Δ strain

Вектор pMGAL1 был сконструирован из pMW19 (Wako), и содержит три гена, вовлеченных в биосинтез Phe в Е.coli: pheA, aroG4 и aroL, кодирующие хоризматмутаза-префенатдегидратазу (CM-PD), 3-деокси-D-арабиногептулозонат-7-фосфатсинтетазу (DAHP синтетаза) и шикимат киназу (SK), соответственно (JP3225597). Каждый из нативных генов pheA и aroG4 был мутирован с целью снятия ингибирования по типу обратной связи Phe.The pMGAL1 vector was constructed from pMW19 (Wako), and contains three genes involved in Phe biosynthesis in E. coli: pheA, aroG4 and aroL encoding chorizmmutase-prefenate dehydratase (CM-PD), 3-deoxy-D-arabinoheptulosonate-7- phosphate synthetase (DAHP synthetase) and shikimate kinase (SK), respectively (JP3225597). Each of the native pheA and aroG4 genes was mutated to remove Phe feedback inhibition.

Векторы pMGAL1 и pHSG-cLal одновременно вводили в штамм Е.coli 9Δ методом электропорации с использованием среды с LB-агаром, содержащей 100 мкг/мл ампициллина и 25 мкг/мл хлорамфеникола. Полученный таким образом штамм был назван Е.coli 9Δ/pMGALl/pHSG-cLal.The vectors pMGAL1 and pHSG-cLal were simultaneously introduced into the E. coli 9Δ strain by electroporation using LB agar medium containing 100 μg / ml ampicillin and 25 μg / ml chloramphenicol. The strain thus obtained was named E. coli 9Δ / pMGALl / pHSG-cLal.

13.4. Ферментативная продукция Asp-Phe с помощью Е.coli 9Δ/pMGAL1/ pHSG-cLal13.4. Enzymatic production of Asp-Phe using E. coli 9Δ / pMGAL1 / pHSG-cLal

Модифицированный штамм Е.coli 9Δ/pMGAL1/pHSG-cLal и контрольный штамм 9Δ/pMGAL1 каждый выращивали при 25°С в течение 24 часов в среде с LB-агаром (содержащей 100 мкг/мл ампициллина и 25 мкг/мл хлорамфеникола для Е.coli 9Δ/pMGAL1/pHSG-cLal). Штамм Е.coli 9Δ/pMGAL1/pHSG-cLal и контрольный штамм 9Δ/pMGAL1 инокулировали в 20 мл MS среды, содержащей 100 мМ L-Asp, в 500 мл колбе Sakaguchi и выращивали при 25°С в течение 72 часов на возвратно-поступательной качалке при 120 об/мин. Полученную культуру центрифугировали для получения супернатанта культуры. Накопленные в супернатанте культуры Phe и Asp-Phe анализировали методом ВЭЖХ. Результаты представлены в Таблице 12. Как видно из Таблицы 12, Asp-Phe не был получен с использованием штамма 9Δ/pMGAL1, тогда как Asp-Phe продуцировался штаммом 9Δ/pMGAL1, содержащим ген, кодирующий Lal.The modified E. coli strain 9Δ / pMGAL1 / pHSG-cLal and the control strain 9Δ / pMGAL1 were each grown at 25 ° C for 24 hours in LB agar medium (containing 100 μg / ml ampicillin and 25 μg / ml chloramphenicol for E. coli 9Δ / pMGAL1 / pHSG-cLal). The E. coli strain 9Δ / pMGAL1 / pHSG-cLal and the control strain 9Δ / pMGAL1 were inoculated in 20 ml of MS medium containing 100 mM L-Asp in a 500 ml Sakaguchi flask and grown at 25 ° C for 72 hours on a reciprocating rocking chair at 120 rpm. The resulting culture was centrifuged to obtain a culture supernatant. Phe and Asp-Phe cultures accumulated in the supernatant were analyzed by HPLC. The results are shown in Table 12. As can be seen from Table 12, Asp-Phe was not obtained using strain 9Δ / pMGAL1, while Asp-Phe was produced by strain 9Δ / pMGAL1 containing the gene encoding Lal.

Пример 14.Example 14

Анализ субстратной специфичности DESDES substrate specificity analysis

14.1. Конструирование плазмиды pELAC-MBP-DES-HT14.1. Construction of the plasmid pELAC-MBP-DES-HT

14.1.1. Конструирование вспомогательной плазмиды pELAC14.1.1. Construction of the auxiliary plasmid pELAC

Фрагмент ДНК получали с помощью ПЦР с использованием праймеров Р35 (SEQ ID NO:62), Р36 (SEQ ID NO:63) и ДНК-плазмиды pUC18 (GenBank: L08752.1) в качестве матрицы. Полученный ДНК-фрагмент расщепляли с помощью BglII и XbaI и клонировали в плазмиду pET22(b+) (Novagen, каталожный No. 69744-3), разрезанную такими же эндонуклеазами. Так была сконструирована плазмида pELAC.The DNA fragment was obtained by PCR using primers P35 (SEQ ID NO: 62), P36 (SEQ ID NO: 63) and DNA plasmid pUC18 (GenBank: L08752.1) as a template. The resulting DNA fragment was digested with BglII and XbaI and cloned into plasmid pET22 (b +) (Novagen, catalog No. 69744-3), cut with the same endonucleases. So the plasmid pELAC was constructed.

14.1.2. Конструирование вспомогательной плазмиды pELAC-MBP-HT14.1.2. Construction of the auxiliary plasmid pELAC-MBP-HT

Ген malE (без последовательности сигнального пептида) получали с помощью ПЦР с использованием праймеров Р37 (SEQ ID NO:64), Р38 (SEQ ID NO:65) и хромосомной ДНК Е.coli MG1655 в качестве матрицы. Полученный ДНК-фрагмент расщепляли с помощью XbaI и BamHI и клонировали в вектор pELAC-/XbaI-BamHI. Так была сконструирована плазмида pELAC-MBP-HT.The malE gene (without signal peptide sequence) was obtained by PCR using primers P37 (SEQ ID NO: 64), P38 (SEQ ID NO: 65) and E. coli chromosomal DNA MG1655 as a template. The resulting DNA fragment was digested with XbaI and BamHI and cloned into the pELAC- / XbaI-BamHI vector. So the plasmid pELAC-MBP-HT was constructed.

14.1.3. Конструирование плазмиды pELAC-MBP-DES-HT14.1.3. Construction of the plasmid pELAC-MBP-DES-HT

Для конструирования плазмиды pELAC-MBP-DES-HT был получен ДНК-фрагмент, содержащий ген DES, с использованием праймеров Р39 (SEQ ID NO:66), Р40 (SEQ ID NO:67) и плазмиды pUC57-DES (настоящая патентная заявка) в качестве матрицы. Полученный ДНК-фрагмент расщепляли с помощью BamHI и NotI и лигировали с вектором pELAC-MBP-HT/BamHI-NotI. Так была сконструирована плазмида pELAC-MBP-DES-HT.To construct the plasmid pELAC-MBP-DES-HT, a DNA fragment containing the DES gene was obtained using primers P39 (SEQ ID NO: 66), P40 (SEQ ID NO: 67) and plasmid pUC57-DES (present patent application) as a matrix. The resulting DNA fragment was digested with BamHI and NotI and ligated with the vector pELAC-MBP-HT / BamHI-NotI. Thus, the plasmid pELAC-MBP-DES-HT was constructed.

14.2. Экспрессия и очистка МВР-гибридного DES с His6-тэгом14.2. Expression and purification of MBP-hybrid DES with His 6 tag

Клетки Е.coli 7Δ, содержащие pELAC-MBP-DES-HT, выращивали в LB-среде, содержащей 100 мкг/мл ампициллина, в пробирках при 37°С до достижения OD610нм ~2. Затем 2 мл полученной культуры инокулировали в 100 мл LB-среды, содержащей IPTG (конечная концентрация 0,1 ммоль/л), в 500 мл колбе Sakaguchi при 30°С в течение 8 часов. Индуцированные клетки отбирали из 1,6 л питательного бульона, ресуспендировали в 200-240 мл HT-II буфера (50 мМ Трис-HCl рН 8,0, 0,3 М NaCl, 10 мМ имидазола, 15% глицерина) и обрабатывали ультразвуком с использованием соникатора (INSONATOR 201М, KUBOTA). Дебрис удаляли центрифугированием при 4°С и 14,000 об/мин в течение 15 минут, затем пропускали через фильтр 0,45 мм (Milhpore). Раствор необработанных белков загружали на картридж HisTALON Superflow, 5 мл (Clontech) с использованием AKTA avant 25 (GE Healthcare) в соответствии с рекомендациями производителя. Фракции, содержащие МВР-гибридный DES с Hise-тэгом, объединяли и высаливали с использованием колонок PD-10 (GE Healthcare), калиброванных SC-буфером (50 мМ Трис-HCl рН8,0, 0,3 М NaCl, 15% глицерин).E. coli 7Δ cells containing pELAC-MBP-DES-HT were grown in LB medium containing 100 μg / ml ampicillin in test tubes at 37 ° C until an OD of 610 nm ~ 2 was reached . Then, 2 ml of the obtained culture was inoculated in 100 ml of LB-medium containing IPTG (final concentration 0.1 mmol / L) in a 500 ml Sakaguchi flask at 30 ° C for 8 hours. Induced cells were taken from 1.6 L of nutrient broth, resuspended in 200-240 ml of HT-II buffer (50 mM Tris-HCl pH 8.0, 0.3 M NaCl, 10 mM imidazole, 15% glycerol) and sonicated with using a sonicator (INSONATOR 201M, KUBOTA). Debris was removed by centrifugation at 4 ° C and 14,000 rpm for 15 minutes, then passed through a 0.45 mm filter (Milhpore). The untreated protein solution was loaded onto a HisTALON Superflow 5 ml cartridge (Clontech) using AKTA avant 25 (GE Healthcare) according to the manufacturer's recommendations. Fractions containing a MBP hybrid DES with a Hise tag were pooled and salted out using PD-10 columns (GE Healthcare) calibrated with SC buffer (50 mM Tris-HCl pH8.0, 0.3 M NaCl, 15% glycerol) .

14.3. Анализ Asp-Phe-синтезирующей активности МВР-гибридного DES с His6-тэгом14.3. Analysis of Asp-Phe-synthesizing activity of MBP-hybrid DES with His 6 tag

Синтезированные с помощью МВР-гибридного DES с His6-тэгом дипептиды определяли с использованием ВЭЖХ-анализа реакционной смеси, которая содержала:The dipeptides synthesized using the MBP hybrid DES with His 6 tag were determined using an HPLC analysis of a reaction mixture that contained:

DESDES 160 мкг160 mcg Трис-HCl рН 9.0Tris-HCl pH 9.0 50 мМ50 mm L-AspL-asp 100 мМ100 mm L-PheL-phe 100 мМ100 mm Аденозин 5′-трифосфат (АТФ)Adenosine 5′-triphosphate (ATP) 10 мМ10 mm MgSO4×7H2OMgSO 4 × 7H 2 O 10 мМ10 mm H2OH 2 O до 400 мклup to 400 μl

Реакции проводили при 37°С в течение 15 часов. Затем проводили ВЭЖХ-анализ реакционной смеси, в которую добавляли 10 мкл 1 М EDTA, рН 9,0 для остановки ферментативной реакции. Условия реакции были такие же, как описано в Примере 4. Было показано, что DES катализирует образование 0,30 мМ Asp-Phe.Reactions were carried out at 37 ° C for 15 hours. Then, an HPLC analysis of the reaction mixture was carried out, to which 10 μl of 1 M EDTA, pH 9.0 was added to stop the enzymatic reaction. The reaction conditions were the same as described in Example 4. DES was shown to catalyze the formation of 0.30 mM Asp-Phe.

Дополнительный пример 1.Additional example 1.

Таблица 2 (идентичность, identity) и Таблица 3 (схожесть, similarity) показывают множественные выравнивания белков BBR47_51900 и Staur_4851c известными L-аминокислота-α-лигазами (Lals). Как видно из Таблиц 2 и 3, белки BBR47_51900 и Staur_4851 идентичны на не более чем 25% (Таблица 2) и схожи на не более чем 43% (Таблица 3) с известными Lals.Table 2 (identity) and Table 3 (similarity) show the multiple alignments of the BBR47_51900 and Staur_4851c proteins with known L-amino acid-α-ligases (Lals). As can be seen from Tables 2 and 3, the proteins BBR47_51900 and Staur_4851 are identical by no more than 25% (Table 2) and are similar to no more than 43% (Table 3) with the known Lals.

Дополнительный пример 2.Additional example 2.

Таблица 7 (идентичность, identity) и Таблица 8 (схожесть, similarity) показывают значения парного выравнивания для белков BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY. Как видно из Таблиц 7 и 8, белки BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ВСЕ, ВТН, АМЕ, SFL и BMY идентичны на не более чем 25% (Таблица 7) и схожи на не более чем 44% (Таблица 8).Table 7 (identity) and Table 8 (similarity) show paired alignment values for the BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ALL, BTN, AME, SFL, and BMY proteins. As can be seen from Tables 7 and 8, the proteins BBR47_51900, Staur_4851, DES, BUR, ALL, BTN, AME, SFL and BMY are identical by no more than 25% (Table 7) and similar to no more than 44% (Table 8).

Хотя указанное изобретение описано в деталях со ссылкой на наилучшие способы осуществления изобретения, для специалиста в данной области техники очевидно, что могут быть совершены различные изменения и произведены эквивалентные замены и такие изменения и замены не выходят за рамки настоящего изобретения. Каждому из упомянутых выше документов соответствует ссылка, и все цитируемые документы являются частью описания настоящего изобретения.Although the invention has been described in detail with reference to the best methods of carrying out the invention, it will be apparent to those skilled in the art that various changes can be made and equivalent replacements made, and such changes and replacements are not outside the scope of the present invention. Each of the above documents has a link, and all cited documents are part of the description of the present invention.

Таблица 1Table 1 Дипептиды, синтезированные с помощью BBR47_51900 и Staur_4851.Dipeptides synthesized using BBR47_51900 and Staur_4851. ФерментEnzyme Дипептиды (мМ)Dipeptides (mm) Asp-PheAsp-phe Asp-PheOMeAsp-pheome Asp-TrpAsp-trp Asp-ValAsp-val Glu-ValGlu-val BBR47_51900BBR47_51900 1,221.22 0,030,03 0,130.13 3,93.9 1,481.48 Staur_4851Staur_4851 2,542.54 0,020.02 1,481.48 4,44.4 0,400.40

Таблица 2table 2 Множественное выравнивание (идентичность, %) BBR47_51900 и Staur_4851 с известными Lals.Multiple alignment (identity,%) of BBR47_51900 and Staur_4851 with famous Lals. ФерментEnzyme Lals с известной субстратной специфичностьюLals with known substrate specificity 1one 22 33 4four 55 66 77 88 99 1010 11eleven 1212 1313 14fourteen 15fifteen 1616 1717 18eighteen 1919 BBR47_51900BBR47_51900 100one hundred 3838 2323 2525 20twenty 1717 1919 15fifteen 1212 1313 15fifteen 15fifteen 15fifteen 1616 1212 1313 18eighteen 1010 1313 Staur_4851Staur_4851 3838 100one hundred 2525 2323 1717 1616 2121 1717 1313 1313 1313 1616 1616 1717 14fourteen 14fourteen 14fourteen 99 1313 Идентичность может быть определена как процент идентичных аминокислотных остатков среди всех позиций без пропусков между парами.Identity can be defined as the percentage of identical amino acid residues among all positions without gaps between pairs. Названия белков:Names of proteins: 1 - BBR47_51900 (NCBI Ссылка на последовательность: YP_002774671.1);1 - BBR47_51900 (NCBI Link to sequence: YP_002774671.1); 2 - Staur_4851 (NCBI Ссылка на последовательность: ADO72629.1);2 - Staur_4851 (NCBI Link to sequence: ADO72629.1); 3 - TDE2209 (NCBI Ссылка на последовательность: NP_972809.1);3 - TDE2209 (NCBI Link to sequence: NP_972809.1); 4 - BL00235 (NCBI Ссылка на последовательность: YP_081312.1);4 - BL00235 (NCBI Link to sequence: YP_081312.1); 5 - plu1218 (NCBI Ссылка на последовательность: NP_928530.1;5 - plu1218 (NCBI Link to sequence: NP_928530.1; 6 - YwfE (UniProtKB/Swiss-Prot: P39641.1);6 - YwfE (UniProtKB / Swiss-Prot: P39641.1); 7 - Rsp1486 (NCBI Ссылка на последовательность: NP_523045.1);7 - Rsp1486 (NCBI Link to sequence: NP_523045.1); 8 - NP_900476 (NCBI Ссылка на последовательность: NP_900476.1);8 - NP_900476 (NCBI Link to sequence: NP_900476.1); 9 - Aple02000835 (NCBI Ссылка на последовательность: ZP_00134462.2);9 - Aple02000835 (NCBI Link to sequence: ZP_00134462.2); 10 - SMU1321c (NCBI Ссылка на последовательность: NP_721690.1);10 - SMU1321c (NCBI Link to sequence: NP_721690.1); 11 - YP_816266 (NCBI Ссылка на последовательность: YP_816266.1);11 - YP_816266 (NCBI Link to sequence: YP_816266.1); 12 - YP_001544794 (NCBI Ссылка на последовательность: YP_001544794.1);12 - YP_001544794 (NCBI Link to sequence: YP_001544794.1); 13 - YP_077482 (NCBI Ссылка на последовательность: YP_077482.1);13 - YP_077482 (NCBI Link to sequence: YP_077482.1); 14 - BAH56723 (GenBank: BAH56723.1);14 - BAH56723 (GenBank: BAH56723.1); 15 - NP_358563 (NCBI Ссылка на последовательность: NP_358563.1);15 - NP_358563 (NCBI Link to sequence: NP_358563.1); 16 - YP_910063 (NCBI Ссылка на последовательность: YP_910063.1);16 - YP_910063 (NCBI Link to sequence: YP_910063.1); 17 - BAG72134 (GenBank: BAG72134.1);17 - BAG72134 (GenBank: BAG72134.1); 18 - plul440 (NCBI Ссылка на последовательность: NP_928738.1);18 - plul440 (NCBI Link to sequence: NP_928738.1); 19 - AAZ37741 (GenBank: AAZ37741.1).19 - AAZ37741 (GenBank: AAZ37741.1).

Таблица 3Table 3 Множественное выравнивание (схожесть, %) BBR47_51900 и Staur_4851 с известными Lals.Multiple alignment (similarity,%) BBR47_51900 and Staur_4851 with the famous Lals. ФерментEnzyme Lals с известной субстратной специфичностьюLals with known substrate specificity 1one 22 33 4four 55 66 77 88 99 1010 11eleven 1212 1313 14fourteen 15fifteen 1616 1717 18eighteen 1919 BBR47_51900BBR47_51900 100one hundred 5757 4242 4343 3737 3333 3939 3333 30thirty 30thirty 3131 3232 3434 3636 3434 3232 3737 2626 2929th Staur_4851Staur_4851 5757 100one hundred 4343 4242 3636 3232 3838 3131 3232 3232 30thirty 3232 3333 3535 2929th 3434 3434 20twenty 30thirty Схожесть может быть определана как процент идентичности и схожести аминокислолтных остатков среди всех позиций без пропусков между парами.Similarity can be defined as the percentage of identity and similarity of amino acid residues among all positions without gaps between pairs. Названия белков:Names of proteins: 1 - BBR47_51900 (NCBI Ссылка на последовательность: YP_002774671.1);1 - BBR47_51900 (NCBI Link to sequence: YP_002774671.1); 2 - Staur_4851 (NCBI Ссылка на последовательность: ADO72629.1);2 - Staur_4851 (NCBI Link to sequence: ADO72629.1); 3 - TDE2209 (NCBI Ссылка на последовательность: NP_972809.1);3 - TDE2209 (NCBI Link to sequence: NP_972809.1); 4 - BL00235 (NCBI Ссылка на последовательность: YP_081312.1);4 - BL00235 (NCBI Link to sequence: YP_081312.1); 5 - plu1218 (NCBI Ссылка на последовательность: NP_928530.1);5 - plu1218 (NCBI Link to sequence: NP_928530.1); 6 - YwfE (UniProtKB/Swiss-Prot: P39641.1);6 - YwfE (UniProtKB / Swiss-Prot: P39641.1); 7 - Rsp1486 (NCBI Ссылка на последовательность: NP_523045.1);7 - Rsp1486 (NCBI Link to sequence: NP_523045.1); 8 - NP_900476 (NCBI Ссылка на последовательность: NP_900476.1);8 - NP_900476 (NCBI Link to sequence: NP_900476.1); 9 - Aple02000835 (NCBI Ссылка на последовательность: ZP_00134462.2);9 - Aple02000835 (NCBI Link to sequence: ZP_00134462.2); 10 - SMU1321c (NCBI Ссылка на последовательность: NP_721690.1);10 - SMU1321c (NCBI Link to sequence: NP_721690.1); 11 - YP_816266 (NCBI Ссылка на последовательность: YP_816266.1);11 - YP_816266 (NCBI Link to sequence: YP_816266.1); 12 - YP_001544794 (NCBI Ссылка на последовательность: YP_001544794.1);12 - YP_001544794 (NCBI Link to sequence: YP_001544794.1); 13 - YP_077482 (NCBI Ссылка на последовательность: YP_077482.1);13 - YP_077482 (NCBI Link to sequence: YP_077482.1); 14 - ВАН56723 (GenBank: BAH56723.1);14 - BAN56723 (GenBank: BAH56723.1); 15 - NP_358563 (NCBI Ссылка на последовательность: NP_358563.1);15 - NP_358563 (NCBI Link to sequence: NP_358563.1); 16 - YP_910063 (NCBI Ссылка на последовательность: YP_910063.1);16 - YP_910063 (NCBI Link to sequence: YP_910063.1); 17 - BAG72134 (GenBank: BAG72134.1);17 - BAG72134 (GenBank: BAG72134.1); 18 - plu1440 (NCBI Ссылка на последовательность: NP_928738.1);18 - plu1440 (NCBI Link to sequence: NP_928738.1); 19 - AAZ37741 (GenBank: AAZ37741.1)19 - AAZ37741 (GenBank: AAZ37741.1)

Таблица 4Table 4 Специфическая аспарагиновая пептид-гидролизующая активность (А, в нмоль/мг мин) в штаммах Е.coli 4-6Δ.Specific aspartic peptide-hydrolyzing activity (A, in nmol / mg min) in E. coli 4-6Δ strains. КофакторыCofactors ШтаммStrain WT*WT * -- 110.48110.48 6.986.98 7.417.41 6.076.07 Zn2+ Zn 2+ 123.03123.03 6.386.38 5.635.63 4.694.69 Mn2+ Mn 2+ 282.34282.34 13.2613.26 14.1414.14 6.866.86 Стандартное отклонение: <5%.Standard deviation: <5%. * - дикий тип* - wild type Названия:Names: WT - BW25113;WT - BW25113; 4Δ - BW25113(ΔpepB, iadA::λattB, pepE::λattB, ybiK::λattB);4Δ - BW25113 (ΔpepB, iadA :: λattB, pepE :: λattB, ybiK :: λattB); 5Δ - BW25113(ΔpepB, iadA::λattB, pepE::λattB, ybiK::λattB, dapE::λattB;5Δ - BW25113 (ΔpepB, iadA :: λattB, pepE :: λattB, ybiK :: λattB, dapE :: λattB; 6Δ - BW25113(ΔpepB, iadA::λattB, pepE::λattB, ybiK::λattB, dapE::λattB, pepA::λattL-cat-λattR).6Δ - BW25113 (ΔpepB, iadA :: λattB, pepE :: λattB, ybiK :: λattB, dapE :: λattB, pepA :: λattL-cat-λattR).

Таблица 5Table 5 Исследование токсичности DP3 вследствие аспартат-пептид-гидролизующей активности штамма Е.coli 5Δ.The study of the toxicity of DP3 due to aspartate-peptide-hydrolyzing activity of E. coli 5Δ strain. DP3 конц. (мМ)DP3 conc. (mm) ШтаммыStrains Питательная средаCulture medium М9-salt/Глюкоза (0,4%, масс./об.)M9-salt / Glucose (0.4%, w / v) M9-salt/Глицерин (0,4%, масс./об.)M9-salt / Glycerin (0.4%, w / v) 00 WTWt ++++ ++++ ++++ ++++ 22 WTWt ++++ ++++ ++++ ++++ 4four WTWt ++ ++ ++++ ++++ 66 WTWt +-+ - +-+ - ++++ ++++ 1010 WTWt -- -- ++++ ++ 15fifteen WTWt -- -- ++++ ++ 20twenty WTWt -- -- ++++ +-+ - 30thirty WTWt -- -- +-+ - -- 50fifty WTWt -- -- -- -- Обозначения:Designations: ++: уровень роста равен уровню, который наблюдается в штамме дикого типа при 0 мМ DP3,++: the level of growth is equal to the level observed in the wild-type strain at 0 mm DP3, +: уровень роста меньше по сравнению с уровнем, который наблюдается в штамме дикого типа при 0 мМ DP3,+: the growth level is lower compared to the level observed in the wild-type strain at 0 mM DP3, +-: уровень роста, который наблюдается, но он очень маленький по сравнению с уровнем, который наблюдается в штамме дикого типа при 0 мМ DP3,+ -: the level of growth that is observed, but it is very small compared to the level that is observed in the wild-type strain at 0 mM DP3, -: рост не наблюдается-: no growth observed

Таблица 6Table 6 Очистка пептидаз, имеющих специфическую аспарагиновую пептид-гидролизующую (DP3-гидролизующую) активность.Purification of peptidases having specific aspartic peptide-hydrolyzing (DP3-hydrolyzing) activity. ФракцияFraction V (мл)V (ml) Конц. (мг/мл)Conc. (mg / ml) Белок (мг)Protein (mg) Активность (нмоль/мг мин)Activity (nmol / mg min) Общая активность (нмоль/мин)Total activity (nmol / min) ЛизатLysate 30,030,0 4,5504,550 136,5136.5 14,714.7 2006,62006.6 НесвязаннаяUnrelated 30,030,0 1,0801,080 32,432,4 1,41.4 45,445.4 DEAE (16-21)DEAE (16-21) 60,060.0 1,1001,100 66,066.0 22,422.4 1477,81477.8 Superdex (12-13)Superdex (12-13) 2,02.0 0,5200.520 1,041,04 69,869.8 72,572.5 Source 15Q (15)Source 15Q (15) 0,50.5 0,0500,050 0,0250,025 116,6116.6 2,92.9 Source 15Q (16)Source 15Q (16) 0,50.5 0,0500,050 0,0250,025 382,8382.8 9,69.6 Source 15Q (17)Source 15Q (17) 0,50.5 0,0500,050 0,0250,025 155,7155.7 3,93.9

Таблица 7Table 7 Парное выравнивание (идентичность, %) Lals.Pair alignment (identity,%) Lals. ФерментEnzyme АМЕAME SFLSFL BBRBBR ВСЕALL DESDES BMYBmy ВТНVTN BURBur STASTA АМЕAME 100one hundred 3636 2929th 2929th 2525 2727 3131 2525 2929th SFLSFL 100one hundred 3232 30thirty 30thirty 2828 2626 2828 3636 BBRBBR 100one hundred 5555 5757 4646 4040 3535 3636 ВСЕALL 100one hundred 6161 4747 3838 30thirty 3333 DESDES 100one hundred 4747 4040 3232 3636 BMYBmy 100one hundred 4141 30thirty 3434 ВТНVTN 100one hundred 30thirty 3232 BURBur 100one hundred 3838 STASTA 100one hundred Идентичность может определяться как процент идентичных аминокислотных остатков среди всех позиций без пропусков между парами.Identity can be defined as the percentage of identical amino acid residues among all positions without gaps between pairs. BBR означает BBR47_51900 и STA означает Staur_4851.BBR means BBR47_51900 and STA means Staur_4851.

Таблица 8Table 8 Парное выравнивание (схожесть, %) Lals.Pair alignment (similarity,%) Lals. ФерментEnzyme АМЕAME SFLSFL BBRBBR BCEBce DESDES BMYBmy ВТНVTN BURBur STASTA АМЕAME 100one hundred 5858 5151 5252 5151 50fifty 5151 4545 50fifty SFLSFL 100one hundred 4747 4848 4949 4646 4545 4444 50fifty BBRBBR 100one hundred 7474 7676 6565 6464 5454 5555 ВСЕALL 100one hundred 7979 6565 6464 4949 5454 DESDES 100one hundred 6767 6666 5353 5656 BMYBmy 100one hundred 6161 4848 5353 ВТНVTN 100one hundred 50fifty 5151 BURBur 100one hundred 5555 STASTA 100one hundred Схожесть может определяться как процент идентичных и схожих аминокислотных остатков среди всех позиций без пропусков между парами. BBR означает BBR47_51900, и STA означает Staur_4851.Similarity can be defined as the percentage of identical and similar amino acid residues among all positions without gaps between pairs. BBR means BBR47_51900, and STA means Staur_4851.

Таблица 9Table 9 Asp-Phe (мМ)Asp-Phe (mm) 1 ч1 hour 2 ч2 h 4 ч4 h 8 ч8 h 24 ч24 h 48 ч48 h BBR47_51900BBR47_51900 77 1313 2424 4040 6868 7474 Staur_5841Staur_5841 1010 20twenty 3333 4949 5656 5656

Таблица 10Table 10 0 ч0 h 2 ч2 h 4 ч4 h 6 ч6 h 8 ч8 h 24 ч24 h 32 ч32 h JM109Jm109 100one hundred 00 00 00 00 00 00 штамм 7Δstrain 7Δ 100one hundred 9797 9696 9696 9595 9191 8787

Таблица 11Table 11 Штамм Е.coliStrain E. coli Asp-Phe (мМ)Asp-Phe (mm) 00 7Δ/pSF12-cBBR7Δ / pSF12-cBBR 0,200.20 7Δ/pSF12-cSTA7Δ / pSF12-cSTA 0,240.24

Таблица 12Table 12 Штамм Е.coliStrain E. coli Phe (мМ)Phe (mm) Asp-Phe (мМ)Asp-Phe (mm) 9Δ/pMGAL19Δ / pMGAL1 24,424.4 н.о.but. 9Δ/pMGAL1/pHSG2-cBBR9Δ / pMGAL1 / pHSG2-cBBR 21,421,4 0,0030.003 9Δ/pMGAL1/pHSG2-cSTA9Δ / pMGAL1 / pHSG2-cSTA 25,525.5 0,00060,0006 н.о. - не определеноbut. - undefined

Claims (16)

1. Дипептид-продуцирующая бактерия, принадлежащая к роду Escherichia и модифицированная таким образом, что содержит ДНК, кодирующую белок, имеющий дипептид-синтезирующую активность, и отличающуюся тем, что указанная ДНК выбрана из группы, состоящей из:
(A) ДНК, имеющей нуклеотидную последовательность SEQ ID NOs: 1, 3 и 5;
(B) ДНК, гибридизующейся в жестких условиях с нуклеотидной последовательностью, комплементарной последовательности, представленной в SEQ ID NOs: 1, 3 и 5, отличающейся тем, что указанные жесткие условия включают промывание один или более раз в растворе, содержащем концентрацию солей 1×SSC, 0,1% SDS или 0,1×SSC, 0,1% SDS, при 60°С или 65°С;
(C) ДНК, кодирующей белок, имеющий аминокислотную последовательность SEQ ID NOs: 2, 4 и 6;
(D) ДНК, кодирующей вариант белка, имеющего аминокислотную последовательность SEQ ID NOs: 2, 4 и 6, но которая содержит замену, делецию, вставку или добавление одного или нескольких аминокислотных остатков, и имеющего дипептид-синтезирующую активность в соответствии с аминокислотной последовательностью SEQ ID NOs: 2, 4 и 6;
(E) ДНК, кодирующей белок, имеющий гомологию, определенную через значение | L o g 10 ( E v a l u e ) |
Figure 00000001
, не менее чем 128, не менее чем 142, не менее чем 162, не менее чем 175, не менее чем 182, не менее чем 196 или не менее чем 233 по сравнению с аминокислотной последовательностью SEQ ID NOs: 2, 4 и 6, и имеющий дипептид-синтезирующую активность в соответствии с аминокислотной последовательностью SEQ ID NOs: 2, 4 и 6.
1. A dipeptide-producing bacterium belonging to the genus Escherichia and modified in such a way as to contain DNA encoding a protein having a dipeptide-synthesizing activity, and characterized in that said DNA is selected from the group consisting of:
(A) a DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NOs: 1, 3, and 5;
(B) DNA hybridizing under stringent conditions with a nucleotide sequence complementary to the sequence shown in SEQ ID NOs: 1, 3, and 5, characterized in that said stringent conditions include washing one or more times in a solution containing a salt concentration of 1 × SSC , 0.1% SDS or 0.1 × SSC, 0.1% SDS, at 60 ° C or 65 ° C;
(C) DNA encoding a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4, and 6;
(D) DNA encoding a variant of a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4 and 6, but which contains the substitution, deletion, insertion or addition of one or more amino acid residues, and having a dipeptide-synthesizing activity in accordance with the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4, and 6;
(E) DNA encoding a protein having homology as defined by | L o g 10 ( E - v a l u e ) |
Figure 00000001
, not less than 128, not less than 142, not less than 162, not less than 175, not less than 182, not less than 196 or not less than 233 compared to the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4 and 6, and having a dipeptide-synthesizing activity in accordance with the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4, and 6.
2. Бактерия по п. 1, отличающаяся тем, что указанная бактерия принадлежит к виду Escherichia coli.2. The bacterium according to claim 1, characterized in that said bacterium belongs to the species Escherichia coli. 3. Бактерия по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что указанная бактерия модифицирована так, чтобы иметь ослабленные или инактивированные один или более генов, кодирующих белки, обладающие пептидазной активностью.3. The bacterium according to any one of paragraphs. 1 or 2, characterized in that the bacterium is modified so as to have attenuated or inactivated one or more genes encoding proteins having peptidase activity. 4. Бактерия по п. 3, отличающаяся тем, что указанные гены, кодирующие белки, имеющие пептидазную активность, выбраны из группы, состоящей из рерА, рерВ, pepD, рерЕ, рерР, pepQ, pepN, рерТ, iadA, iaaA(ybiK) и dapE.4. The bacterium according to claim 3, characterized in that said genes encoding proteins having peptidase activity are selected from the group consisting of peRA, peB, pepD, peE, peR, pepQ, pepN, peR, iadA, iaaA (ybiK) and dapE. 5. Способ получения дипептида или его соли, включающий:
(a) реакцию L-аминокислот, или производных L-аминокислот, или их солей в приемлемых условиях в присутствии белка, имеющего дипептид-синтезирующую активность, отличающегося тем, что указанный белок выбран из группы, состоящей из:
(F) белка, имеющего аминокислотную последовательность SEQ ID NOs: 2, 4 и 6;
(G) варианта белка, имеющего аминокислотную последовательность SEQ ID NOs: 2, 4 и 6, но которая содержит замену, делецию, вставку или добавление одного или нескольких аминокислотных остатков, и имеющего дипептид-синтезирующую активность в соответствии с аминокислотной последовательностью SEQ ID NOs: 2, 4 и 6;
(H) белка, имеющего гомологию, определенную через значение | L o g 10 ( E v a l u e ) |
Figure 00000002
, не менее чем 128, не менее чем 142, не менее чем 162, не менее чем 175, не менее чем 182, не менее чем 196 или не менее чем 233 по сравнению с аминокислотной последовательностью SEQ ID NOs: 2, 4 и 6, и имеющего дипептид-синтезирующую активность в соответствии с аминокислотной последовательностью SEQ ID NOs: 2, 4 и 6;
(b) накопление указанного дипептида или его соли в приемлемом растворителе и, если необходимо,
(c) выделение указанного дипептида или его соли из приемлемого растворителя.
5. A method of producing a dipeptide or its salt, including:
(a) the reaction of L-amino acids, or derivatives of L-amino acids, or their salts under acceptable conditions in the presence of a protein having a dipeptide-synthesizing activity, characterized in that the protein is selected from the group consisting of:
(F) a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4, and 6;
(G) a variant of a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4 and 6, but which contains the substitution, deletion, insertion or addition of one or more amino acid residues, and having a dipeptide-synthesizing activity in accordance with the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4 and 6;
(H) a protein having homology defined in terms of | L o g 10 ( E - v a l u e ) |
Figure 00000002
, not less than 128, not less than 142, not less than 162, not less than 175, not less than 182, not less than 196 or not less than 233 compared to the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4 and 6, and having a dipeptide-synthesizing activity in accordance with the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4, and 6;
(b) the accumulation of the specified dipeptide or its salt in an acceptable solvent and, if necessary,
(c) isolating said dipeptide or salt thereof from an acceptable solvent.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что указанная L-аминокислота или ее производные выбраны из группы, состоящей из L-аланина, L-аргинина, L-аспарагина, L-аспарагиновой кислоты, L-цистеина, L-глутаминовой кислоты, L-глутамина, глицина, L-гистидина, L-изолейцина, L-лейцина, L-лизина, L-метионина, L-фенилаланина, L-пролина, L-серина, L-треонина, L-триптофана, L-тирозина, L-валина и низшего алкильного эфира L-фенилаланина.6. The method according to p. 5, characterized in that the specified L-amino acid or its derivatives are selected from the group consisting of L-alanine, L-arginine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-cysteine, L-glutamic acid , L-glutamine, glycine, L-histidine, L-isoleucine, L-leucine, L-lysine, L-methionine, L-phenylalanine, L-proline, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine , L-valine and lower alkyl ester of L-phenylalanine. 7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что указанный дипептид представлен формулой
R1-R2,
отличающийся тем, что R1 есть остаток кислой L-аминокислоты или производное остатка кислой L-аминокислоты и R2 есть остаток L-аминокислоты или производное остатка L-аминокислоты, причем указанный остаток L-аминокислоты выбран из группы, состоящей из остатка L-аланина, L-аргинина, L-аспарагина, L-аспарагиновой кислоты, L-цистеина, L-глутаминовой кислоты, L-глутамина, глицина, L-гистидина, L-изолейцина, L-лейцина, L-лизина, L-метионина, L-фенилаланина, L-пролина, L-серина, L-треонина, L-триптофана, L-тирозина, L-валина и низшего алкилового эфира L-фенилаланина.
7. The method according to p. 5, characterized in that said dipeptide is represented by the formula
R1-R2,
characterized in that R1 is an acid L-amino acid residue or a derivative of an acid L-amino acid residue and R2 is an L-amino acid residue or a derivative of an L-amino acid residue, said L-amino acid residue selected from the group consisting of L-alanine residue, L arginine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-cysteine, L-glutamic acid, L-glutamine, glycine, L-histidine, L-isoleucine, L-leucine, L-lysine, L-methionine, L-phenylalanine , L-proline, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine, L-valine and lower alkyl ester of L-phenylalanine.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что R1 есть остаток L-аспарагиновой кислоты или остаток L-глутаминовой кислоты и R2 есть остаток L-глутаминовой кислоты, L-изолейцина, L-фенилаланина, L-триптофана, L-валина или низшего алкильного эфира L-фенилаланина.8. The method according to p. 7, characterized in that R1 is the remainder of L-aspartic acid or the remainder of L-glutamic acid and R2 is the remainder of L-glutamic acid, L-isoleucine, L-phenylalanine, L-tryptophan, L-valine or lower alkyl ester of L-phenylalanine. 9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что R1 есть остаток L-аспарагиновой кислоты и R2 есть остаток L-фенилаланина или низшего алкильного эфира L-фенилаланина.9. The method according to p. 7, characterized in that R1 is the residue of L-aspartic acid and R2 is the residue of L-phenylalanine or lower alkyl ester of L-phenylalanine. 10. Способ по п. 6, отличающийся тем, что низший алкильный эфир L-фенилаланина есть метиловый, этиловый или пропиловый эфир L-фенилаланина.10. The method according to p. 6, characterized in that the lower alkyl ester of L-phenylalanine is methyl, ethyl or propyl ester of L-phenylalanine. 11. Способ получения дипептида или его соли, включающий:
(a) выращивание бактерии по любому из пп. 1-4 в питательной среде;
(b) накопление указанного дипептида в бактерии и/или культуральной жидкости и, если необходимо,
(c) выделение указанного дипептида из бактерии или культуральной жидкости.
11. A method of producing a dipeptide or its salt, including:
(a) growing bacteria according to any one of paragraphs. 1-4 in a nutrient medium;
(b) the accumulation of the specified dipeptide in bacteria and / or culture fluid and, if necessary,
(c) isolating said dipeptide from a bacterium or culture fluid.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что указанная L-аминокислота или ее производные выбраны из группы, состоящей из L-аланина, L-аргинина, L-аспарагина, L-аспарагиновой кислоты, L-цистеина, L-глутаминовой кислоты, L-глутамина, глицина, L-гистидина, L-изолейцина, L-лейцина, L-лизина, L-метионина, L-фенилаланина, L-пролина, L-серина, L-треонина, L-триптофана, L-тирозина, L-валина и низшего алкильного эфира L-фенилаланина.12. The method according to p. 11, characterized in that the specified L-amino acid or its derivatives are selected from the group consisting of L-alanine, L-arginine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-cysteine, L-glutamic acid , L-glutamine, glycine, L-histidine, L-isoleucine, L-leucine, L-lysine, L-methionine, L-phenylalanine, L-proline, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine , L-valine and lower alkyl ester of L-phenylalanine. 13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что указанный дипептид представлен формулой
R1-R2,
отличающийся тем, что R1 есть остаток кислой L-аминокислоты или производное остатка кислой L-аминокислоты и R2 есть остаток L-аминокислоты или производное остатка L-аминокислоты, причем указанный остаток L-аминокислоты выбран из группы, состоящей из остатка L-аланина, L-аргинина, L-аспарагина, L-аспарагиновой кислоты, L-цистеина, L-глутаминовой кислоты, L-глутамина, глицина, L-гистидина, L-изолейцина, L-лейцина, L-лизина, L-метионина, L-фенилаланина, L-пролина, L-серина, L-треонина, L-триптофана, L-тирозина, L-валина и низшего алкилового эфира L-фенилаланина.
13. The method according to p. 11, characterized in that the dipeptide is represented by the formula
R1-R2,
characterized in that R1 is an acid L-amino acid residue or a derivative of an acid L-amino acid residue and R2 is an L-amino acid residue or a derivative of an L-amino acid residue, said L-amino acid residue selected from the group consisting of L-alanine residue, L arginine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-cysteine, L-glutamic acid, L-glutamine, glycine, L-histidine, L-isoleucine, L-leucine, L-lysine, L-methionine, L-phenylalanine , L-proline, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine, L-valine and lower alkyl ester of L-phenylalanine.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что R1 есть остаток L-аспарагиновой кислоты или остаток L-глутаминовой кислоты и R2 есть остаток L-глутаминовой кислоты, L-изолейцина, L-фенилаланина, L-триптофана, L-валина или низшего алкильного эфира L-фенилаланина.14. The method according to p. 13, wherein R1 is a residue of L-aspartic acid or a residue of L-glutamic acid, and R2 is a residue of L-glutamic acid, L-isoleucine, L-phenylalanine, L-tryptophan, L-valine or lower alkyl ester of L-phenylalanine. 15. Способ по п. 13, отличающийся тем, что R1 есть остаток L-аспарагиновой кислоты и R2 есть остаток L-фенилаланина или низшего алкильного эфира L-фенилаланина.15. The method according to p. 13, wherein R1 is the residue of L-aspartic acid and R2 is the residue of L-phenylalanine or a lower alkyl ester of L-phenylalanine. 16. Способ по п. 12, отличающийся тем, что низший алкильный эфир L-фенилаланина есть метиловый, этиловый или пропиловый эфир L-фенилаланина. 16. The method according to p. 12, characterized in that the lower alkyl ester of L-phenylalanine is methyl, ethyl or propyl ester of L-phenylalanine.
RU2013131855/10A 2013-07-11 2013-07-11 DIPEPTIDE-SYNTHESISING ENZYME CODING DNA (VERSIONS), Escherichia BACTERIA AND METHOD OF PRODUCING DIPEPTIDES USING SAME RU2560980C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013131855/10A RU2560980C2 (en) 2013-07-11 2013-07-11 DIPEPTIDE-SYNTHESISING ENZYME CODING DNA (VERSIONS), Escherichia BACTERIA AND METHOD OF PRODUCING DIPEPTIDES USING SAME

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013131855/10A RU2560980C2 (en) 2013-07-11 2013-07-11 DIPEPTIDE-SYNTHESISING ENZYME CODING DNA (VERSIONS), Escherichia BACTERIA AND METHOD OF PRODUCING DIPEPTIDES USING SAME

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012129311/10A Substitution RU2012129311A (en) 2012-07-11 2012-07-11 DNA ENCODING A DIPEPTIDE-SYNTHESIS FARMER (OPTIONS), BACTERIA OF THE GENUS ESCHERICHIA AND METHOD FOR PRODUCING DIPEPTIDES USING ITS USE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013131855A RU2013131855A (en) 2015-01-20
RU2560980C2 true RU2560980C2 (en) 2015-08-20

Family

ID=53280625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013131855/10A RU2560980C2 (en) 2013-07-11 2013-07-11 DIPEPTIDE-SYNTHESISING ENZYME CODING DNA (VERSIONS), Escherichia BACTERIA AND METHOD OF PRODUCING DIPEPTIDES USING SAME

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2560980C2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2279440C2 (en) * 2001-07-26 2006-07-10 Адзиномото Ко., Инк. Method for preparing l-alanyl-l-glutamine
US7939294B2 (en) * 2006-09-25 2011-05-10 Kyowa Hakko Bio Co., Ltd. DNA encoding proteins having dipeptide-synthesizing activity and methods of using the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2279440C2 (en) * 2001-07-26 2006-07-10 Адзиномото Ко., Инк. Method for preparing l-alanyl-l-glutamine
US7939294B2 (en) * 2006-09-25 2011-05-10 Kyowa Hakko Bio Co., Ltd. DNA encoding proteins having dipeptide-synthesizing activity and methods of using the same

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Genbank *
найдено в Интернет по адресу https://ncbi.nlm.nih.gov/ . *
найдено в Интернет по адресу https://ncbi.nlm.nih.gov/ . Genbank *
найдено в Интернет по адресу https://ncbi.nlm.nih.gov/. Genbank *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013131855A (en) 2015-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9428783B2 (en) DNA encoding dipeptide-synthesizing enzyme (variants), bacterium belonging to the genus Escherichia, and methods for producing dipeptides using thereof
EP2298909B1 (en) Novel peptide-forming enzyme gene
US7037673B2 (en) Dipeptide production method, L-amino acid amide hydrolase used therein, and production method of L-amino acid amide hydrolase
CN1973042B (en) Process for producing dipeptide
US7749742B2 (en) Method for producing tripeptides and/or peptides longer than tripeptides
RU2550269C2 (en) METHOD OF PRODUCING L-ARGININE USING Enterobacteriaceae BACTERIA, CONTAINING DISRUPTED-ACTIVITY N-ACETYLORNITHINE DEACETYLASE
JP2024175022A (en) Method for producing N-acyl-amino group-containing compound
CN1882683B (en) Microorganism producing dipeptide and process for producing dipeptide using the same
ES2526490T3 (en) Method to produce a dipeptide
Chi et al. Application of Bacillus licheniformis γ-glutamyltranspeptidase to the biocatalytic synthesis of γ-glutamyl-phenylalanine
RU2560980C2 (en) DIPEPTIDE-SYNTHESISING ENZYME CODING DNA (VERSIONS), Escherichia BACTERIA AND METHOD OF PRODUCING DIPEPTIDES USING SAME
JP6742891B2 (en) Method for producing Nα-acyl-L-amino acid
US7115389B2 (en) Method for producing dipeptide
WO2011086834A1 (en) Process for production of n-acetyl-d-neuraminic acid
EP3710593A1 (en) Improved biotechnological production of l-tryptophan
JP7447810B2 (en) Method for producing tripeptide γ-GLU-VAL-GLY using Enterobacteriaceae
JP4507618B2 (en) Mutant microorganism and method for producing peptide using the same
US20120058511A1 (en) Mutant microorganism and method for producing peptide using the same
JP2005080503A (en) METHOD FOR PRODUCING gamma-D-GLUTAMYL COMPOUND
EP1658375A1 (en) Method for producing dipeptides
Novikov et al. The highly efficient expression of the aspartase gene (L-aspartate ammonia-lyase) in Escherichia coli cells
US20050032154A1 (en) Method for producing tripeptides and/or peptides longer than tripeptides
JP2005218369A5 (en)